Cieľom projektu energeticky pasívneho rodinného domu je dokázať možnosti súčasného stavu stavebníctva v oblasti nízkoenergetickej (pasívnej) výstavby, pretože už teraz musíme myslieť na budúce potreby nových generácií a možnosti výstavby domov. Viac treba využívať prírodné a lokálne zdroje stavebných materiálov, ktoré nezaťažujú životné prostredie v podobe emisií CO2 a ďalších škodlivín.

Ďalej treba brať ohľad na požiadavku investora na energeticky úspornú stavbu nielen pri prevádzke, ale i pri výbere materiálov s nízkou hodnotou zabudovanej energie a tiež napr. energie na dopravu zo vzdialených krajín. Pri dodržaní týchto zásad môže platiť heslo: "Pasívny a napriek tomu lacný".

Popis projektu
Autor projektu sa už na doktorandskom štúdiu zaoberal úsporou energie stavieb a možnosťami zvyšovania tepelného odporu murovacích dierovaných tvaroviek. V rámci plánovania budúceho výskumu na pracovisku a súčasne tiež rodinného bývania zvolil výstavbu energeticky pasívneho rodinného domu v Moravanoch pri Brne, kde chce okrem iného zúročiť a vyskúšať doterajšie poznatky v oblasti znižovania energetickej náročnosti budov. Jeho hlavnou zásadou bolo navrhnúť dom s vnútornou tepelnou pohodou v zimnom i letnom období s čo najnižšími prevádzkovými a tiež obstarávacími nákladmi, a tým tiež s najnižším zaťažením životného prostredia (najmenšou ekologickou stopou).
Ďalšou zásadou bolo nenavrhovať nadmerné množstvo technických zariadení tak, aby užívateľ nebol obťažovaný ich neustálou kontrolou a reguláciou, ale aby bol dom "pasívne inteligentný" a fungoval správne i bez stálej obsluhy a dozoru. Z tejto zásady okrem iného vyplynul návrh decentrálneho núteného vetrania so spätným získavaním tepla, čo je ďalší nutný bod na splnenie energetickej pasivity domu. Pri spätnom získavaní tepla v zimnom období nie je zemný výmenník efektívny, a preto ani nebol v projekte navrhnutý.
Taktiež tepelné čerpadlo je zbytočne vysokou investíciou, pri veľmi malých stratách pasívneho domu. Nehľadiac na to, že by bol výkon predimenzovaný oproti stratám objektu a životnosť zariadenia nie je neobmedzená.
Tvarovo a konštrukčne najvhodnejší typ domu, ktorý bol vybraný, bolo treba nadimenzovať na energeticky pasívny štandard. Dom bol pracovne nazvaný Referenčný energeticky pasívny dom - "REP-HOUSE".

Zásady návrhu
V súčasnej dobe sa dostáva na trh množstvo nových stavebných výrobkov a zariadení pre pasívne domy, a preto projekt nemôže byť nikdy úplne ukončený. Túto skutočnosť bolo poznať i počas samotnej realizácie, keď dochádzalo k prehodnocovaniu navrhnutých postupov a technológií výstavby, ktoré boli nahradené novými a lepšími. Bolo treba navrhnúť vyšší stupeň zateplenia stien (U = 0,1), podlahy a strechy, a ďalej navrhnúť extrémne dobré okná, dostatočne zaizolované, s tepelnoizolačnými vlastnosťami rámu (Uf = 0,7) a kvalitným zasklením (Ug = 0,3).
Kvôli efektívnejšiemu pasívnemu využitiu slnečného žiarenia bolo treba navrhnúť na južnej strane väčšiu plochu okien a zväčšiť priestupnosť slnečnej energie cez zasklenie (g = 0,7) a zároveň navrhnúť vonkajšie vodorovné vysoko efektívne tienenie proti letnému prehrievaniu. Obvodové tehlové steny domu majú totiž plniť aj funkciu pasívnej klimatizácie, t. j. bez klimatizačnej jednotky a ďalších výdavkov za chladenie. Na severnej strane je okno prispôsobené na nočné letné chladenie cez južnú veľkú obytnú miestnosť. Spálne sú tiež z dôvodu rizika prehrievania orientované na severovýchod a severozápad.

Materiálové riešenie
Objekt je jednopodlažný murovaný so zateplenými stenami, stropom a podlahami (135 m2) a s úložným pôjdovým priestorom (30 m2). Je založený na pásoch z prostého betónu s vystuženým podkladovým betónom. Pôdorys má tvar písmena "L" s orientáciou terasy na južnú stranu. Strešná konštrukcia je z drevených väzníkov a krytina z pálených škridiel. Okná a dvere sú plastové so zasklením s dvojitou fóliou Heat Mirror.
Klasická vykurovacia teplovodná sústava bola vylúčená a nahradená doplnkovým podlahovým vykurovaním v podobe elektrických vykurovacích fólií pod laminátovou podlahu, rohoží pod dlažbu a tiež stropných fólií nad sadrokartónovým obkladom. Vďaka malej tepelnej strate domu 3 kW je možné použiť nízkoteplotný zdroj s výkonom vykurovacej fólie 60 W/m2 a povrchovou teplotou priemerne 25 °C, čo by pri klasickej stavbe nebolo možné z dôvodu nedostatočnej vyhrievacej plochy vykurovacích telies.
Z rovnakých dôvodov je možné tento pasívny dom vykurovať elektrickou energiou, dokonca lacnejšie než napríklad zemným plynom, a to vďaka výhodnej sadzbe lacnej domácej elektriny. Spotreba domácej elektriny začína narastať najmä zásluhou rozmanitých elektrospotrebičov, hoci sú aj úsporné.
Lacnejšie vykurovanie elektrinou (oproti zemnému plynu) je možné len v pasívnych domoch (do 3 MWh/rok), ale nie v nízkoenergetických. V projekte domáca elektrina presahuje svojím objemom elektrinu na vykurovanie, a preto vyrovnáva prípadný rozdiel oproti plynu.
Vykurovacia podlahová fólia je zo spodnej strany mierne izolovaná. Napriek tomu sa počas vykurovacích dní naakumuluje veľké množstvo tepelnej energie do podkladového betónu, ktorý je dobre tepelne izolovaný zo spodnej strany - od zeminy. Objekt tak získa tepelnú stabilitu na niekoľko ďalších dní i pri prerušovanom vykurovaní, čo napomáha silnému využitiu nízkej tarify. Dobrú tepelnú stabilitu zaisťujú i hmotné obvodové steny, ktoré vďaka kvalitnému zatepleniu z vonkajšej strany udržia v celej svojej hrúbke a tiež na vnútornom povrchu takmer izbovú teplotu.
Dobré zateplenie je zárukou kvality vnútorného prostredia a eliminuje riziko rastu plesní, povrchovej kondenzácie. V konštrukcii nie sú žiadne tepelné mosty.

Vzduchotesnosť
Vzduchová tesnosť obalového plášťa budovy je zabezpečená použitím klasického murovaného systému s dvojvrstvovými omietkami pod úroveň podlahy a s ošetrením pripojovacích škár nielen okenných konštrukcií, v ktorých je použitý systém paropriepustných a parotesných pások (tzv. 3D systém). Stropná konštrukcia obsahuje dostatočne vzduchovo tesnú parozábranu a všetky prestupy a chráničky káblov treba na okraji zapeniť, a to i vo vonkajšom zateplení, kde môže vo vzduchových dutinách dochádzať k nežiaducemu prúdeniu vzduchu, a tým k tepelným stratám. Všetko je preverované Blowerdoor testom s možnosťou nápravných opatrení.

Ďalšie zdroje energie
Využitie obnoviteľných zdrojov energie je v projekte navrhnuté v podobe solárnych teplovodných článkov, poprípade hybridných s doplnkovou výrobou elektrickej energie (napr. pre obehové čerpadlá, aby nedošlo pri výpadku k prehriatiu a zničeniu kolektora). Solárna energia bude akumulovaná do vodnej nádrže s objemom 500 l a s prípravou teplej úžitkovej vody takmer počas 2/3 roka. Na túto nádrž je taktiež napojená kogeneračná jednotka, ktorá dokáže vyrábať elektrinu a zároveň teplo na ohrev TUV, a to iba v zimných mesiacoch, keď nebude solárna energia dostatočná.
Ako záložná jednotka elektrickej energie bude v budúcnosti slúžiť vodíkový článok alebo akumulátor na báze polymérov, ktorý bude schopný udržať až jednodennú elektrickú spotrebu domu, čo môže vo väčšom meradle (napríklad pre celé dediny alebo mestá) nahradiť jednu prečerpávaciu elektráreň. Odberateľ dostane impulz, aby začal nabíjať akumulátory a táto nadbytočná, v tej chvíli ťažko využiteľná energia (napr. v noci) bude neskôr použitá v špičke. Podľa expertov to môže byť cesta udržateľnej výstavby a energetickej stability v budúcnosti.
Pri započítaní všetkých vnútorných tepelných ziskov v dome - od užívateľov, slnka, domácich spotrebičov a osvetlenia je predpoklad, že bude dom temer sebestačný, t. j. pasívny. Ak sa však bude opakovať teplá zimná klíma z predchádzajúcich rokov, bude dom takmer nulový, samozrejme, za predpokladu dobrej tepelnej stability v letnom období bez nutnosti chladenia, ktoré v súčasnosti hrozí na celom svete. Napr. spálňa má pri vonkajšej teplote vzduchu -15°C výpočtovú tepelnú stratu 200 W, na čo by postačili vnútorné zisky napr. 100 W z osvetlenia a 100 W od užívateľov. Pri vonkajšej teplote vzduchu 0 °C je strata zhruba polovičná a obvykle sa nad túto teplotu pri bežnej slnečnej aktivite v pasívnom dome nemusí kúriť. Celková vykurovacia sezóna sa skracuje a potrebné množstvo energie znižuje, hrozí tu však nutnosť letného strojového chladenia.
Referenčný objekt (projekt) bude využitý aj pre ďalší výskum a overovanie úspor energie a kvality vnútorného prostredia, napriek tomu, že bol vyhotovený súkromnou osobou (navrhovateľom) za materiálovej spoluúčasti zainteresovaných firiem, ktoré majú záujem o nové inovačné spôsoby výstavby a bez ktorých by projekt nemohol vzniknúť.

Inovačné aspekty projektu
Projekt obsahuje nové aspekty, ktoré vyžadujú nový spôsob výstavby energeticky pasívnych domov. Predovšetkým ide o väčšiu rozpracovanosť stavebných detailov napojení jednotlivých vrstiev konštrukcií alebo celých konštrukcií objektu. Menia sa tým zažité technologické štandardy v podobe tradičného zhotovovania konštrukcií a sú tu vyššie požiadavky na kvalitu jednotlivých prác. Táto technológia sľubuje veľké zníženie spotreby energií v objekte. Ďalším veľmi pozitívnym a žiadaným aspektom je zvýšenie užívateľskej pohody z hľadiska teploty a vlhkosti vzduchu, výmeny vzduchu, bez diskomfortu spôsobovaného zvýšeným prúdením vzduchu a poprípade kondenzáciou vodných pár a rastom plesní na vnútorných povrchoch konštrukcií.
Ekonomická efektívnosť resp. sociálny dopad
Cena stavby sa oproti susednému zhodnému štandardnému domu príliš nelíši. Zvýšenie ceny dosiahlo asi 9 % z celkovej ceny domu. Niektoré konštrukcie boli navrhnuté inak, a preto boli naopak lacnejšie než štandardné. V každom prípade úžitkové vlastnosti tejto technológie a vybavenie objektu sú veľmi komfortné, napr. odstraňujú najčastejší problém súčasnej i rekonštruovanej tradičnej výstavby s utesnením okien a celého domu a následným rastom plesní a vlhkosti v objekte.
Referenčný pasívny dom by mal mať podľa výpočtov spotrebu na vykurovanie 14 kWh.m-2.a-1 a celkovú energetickú náročnosť 95 kWh.m-2.a-1 (vrátane TUV, ventilácie, atď.). Náklady na vykurovanie by sa mali pohybovať okolo 6 - 7 tisíc Kč za rok, pri súčasných cenách energií v ČR. Návratnosť vyššej investície na realizáciu domu sa predpokladá za 6 rokov pri päťpercentnom ročnom náraste cien energií. Solárne kolektory by mali pokryť 60 % energie na ohrev TUV (predovšetkým v letnom období). Ich návratnosť je približne 10 rokov.

Ďalšia aplikovateľnosť projektu
Veľkou výhodou a a tiež výzvou je, že toto riešenie možno aplikovať pri stavbe každého rodinného domu. To bol vlastne aj cieľ referenčného pasívneho domu, vzhľadom na to, že záujemcov o nízkoenergetický dom obvykle odradí klišé, že taký dom bude veľmi drahý. Rovnako sa k tomuto problému stavia i väčšina stavebných firiem a výstavbu takejto stavby obvykle zbytočne nadhodnotí. Preto je treba, aby sa projektov tohto druhu realizovalo viac a technológia sa stala bežnou praxou, ako je to už v zahraničí.

Neškodnosť pre životné prostredie
Stavba sa líši od bežných svojou neškodnosťou vzhľadom na životné prostredie - nízkymi emisiami, chráni tak klímu na Zemi. Usporí 90 % tepelnej energie a súčasne zníži emisie CO2 pri vykurovaní objektu. V rámci udržateľnosti výstavby je tento typ - "energeticky pasívny dom" ukážkou možností nízkoenergetickej výstavby. V budúcnosti, podľa vývoja cien energií, bude pasívny dom možno nutnosťou.

Text: Doc. Ing. Miloš Kalousek, PhD.
Snímky: autor