Dnes už všetci vieme, že aj kvôli ďalším generáciám energiou nemožno plytvať a treba sa zaoberať jej úsporou. Samozrejme, určitý tepelný komfort človek na bývanie potrebuje. Navyše sme obklopení množstvom spotrebičov a zariadení, bez ktorých si svoj život nevieme predstaviť a ktoré sú tiež odkázané na zdroj elektrickej energie. Úlohou riešení pasívnych domov je práve cesta, ktorá umožňuje minimalizovať spotrebu akejkoľvek energie a prostredníctvom novodobých technológií získavať ju z prirodzených alebo ekologicky obnoviteľných zdrojov.

Vetranie s rekuperáciou tepla
Riadené vetranie so spätným získavaním tepla (tzv. rekuperáciou) je nevyhnutnou súčasťou energeticky pasívnych domov. Kompaktná jednotka zabezpečuje prísun požadovaného množstva čerstvého vzduchu, filtruje ho a podľa potreby ohreje. Zároveň z domu odvádza znečistený vzduch a v zime jeho teplo odovzdáva privádzanému vzduchu.
Vetracia jednotka s rekuperáciou znižuje tepelné straty – bez ich zníženia nemožno postaviť dobre fungujúci pasívny dom. Reálna účinnosť rekuperácie by mala byť aspoň 80 %. Riadeným vetraním so spätným získavaním tepla dokážeme z tepelnej bilancie domu vylúčiť stratu vetraním, čo napríklad pri objekte s celkovou stratou 9 kW/m2.a môže byť až 30 % ročných nákladov na vykurovanie a pri dome so stratou okolo 6 kW/m2.a  to môže dosiahnuť aj 50 % ročných nákladov.
Základná rekuperačná jednotka sa skladá z doskového alebo rotačného výmenníka tepla, ventilátorov, filtra a ovládania, ktoré sú umiestnené v skrinke, teplotechnicky a akusticky prispôsobenej. Rekuperačné jednotky sa líšia svojimi rozmermi i výkonmi. Menšie sa môžu montovať na vnútorné steny miestností a tie väčšie je vhodné umiestniť do medzistropu.
Niektoré vetracie systémy slúžia aj na účinné teplovzdušné vykurovanie priestorov s cirkuláciou časti vetracieho vzduchu. Toto riešenie umožňuje dodávku väčšieho množstva tepla do interiérov, a preto môže slúžiť ako náhrada tradičného vykurovania nielen v pasívnych, ale aj v nízkoenergetických domoch. Cirkulačný vzduch rozvedie po celom dome tepelné zisky z jednotlivých miestností, do ktorých práve svieti slnko alebo sa v nich napríklad kúri v kozube.

Zemný výmenník tepla
Na zníženie energetickej náročnosti sa často buduje tzv. zemný výmenník tepla. Niekedy sa označuje ako zemný register alebo zemný kolektor. V princípe funguje na poznatku, že teplota zeme v  hĺbke približne 1,5 m sa počas ročných období zásadne nemení. Toto zariadenie dokáže vo vykurovacom období predhriať čerstvý vzduch privádzaný k vetracej jednotke a v letnom období je naopak možné využívať ho na ochladenie vetracieho vzduchu. Ako teplonosné médium sa môže používať napríklad soľanka.

Slnečné kolektory
Najdôležitejším komponentom systému na získavanie tepla zo slnečnej energie je slnečný kolektor. Premieňa žiarenie na teplo, ktoré prostredníctvom teplonosnej látky odovzdáva do rozvodnej potrubnej siete. Množstvo energie, ktoré možno získať, závisí od klimatických podmienok, geografickej polohy miesta, správneho umiestnenia kolektorovej plochy a od technického vyhotovenia celého solárneho zariadenia. Snímače merajú teplotu kolektoru aj zásobníka, a keď sa teplota zvýši nad nastavenú diferenčnú hodnotu, zapne sa obehové čerpadlo. Tým  sa vytvorí uzavretý okruh a dochádza k ohrevu vody v zásobníkovom ohrievači.
Solárne systémy efektívne pracujú s dodatkovým zdrojom tepla, čiže bivalentnými systémami. Dodatkový zdroj tepla zabezpečí potrebnú dodávku energie v období zníženej intenzity slnečného žiarenia. Kolektory sú dobrá voľba pre nízkoteplotné energetické systémy, a to hlavne na ohrievanie úžitkovej vody počas celej sezóny, ale aj na ohrievanie vody v okrajových slnečných mesiacoch, prípadne na temperovanie vykurovaných miestností nízkoteplotnými vykurovacími systémami.

Tepelné čerpadlá

Tepelné čerpadlo využíva teplo akumulované v pôde, podzemnej vode alebo vo vzduchu prostredníctvom malého množstva pohonnej energie. Ak je správne a efektívne navrhnuté, môže sa celoročne používať ako jediný zdroj tepla alebo pomáha znižovať neekonomické používanie priameho ohrevu vykurovacej vody, pričom sa navrhuje spolu s doplnkovým zdrojom tepla.
Tepelné čerpadlo, zjednodušene povedané, pracuje na princípe chladničky. Zariadenie odoberá teplo inému zdroju, napríklad zo zeme, vzduchu, vody... Tepelné čerpadlo môže ohriať vykurovaciu vodu až na 55 °C a následne prostredníctvom nej ohrievať teplú úžitkovú vodu alebo vykurovať dom. Samotné čerpadlo má veľkú výhodu aj v tom, že potrebuje iba malý príkon energie.
Najčastejšie používané typy tepelných čerpadiel sú kompresorové alebo absorpčné.
Kompresorové zariadenia používajú na zabezpečenie obehu pracovnej látky ako pohonný systém kompresor s prívodom mechanickej prípadne elektrickej energie.
Absorpčné používajú ako pohonnú jednotku termokompresor, ktorý  prostredníctvom generátora a absorbéra zabezpečuje obeh pracovnej látky v okruhu tepelného čerpadla.
Kvalitné systémy majú inštalovanú aj funkciu regulátora na prirodzené chladenie, ktorá v lete umožňuje využívať nižšie teploty pôdy alebo podzemnej vody komfortne a energeticky úsporne iba s použitím elektrickej energie obehového čerpadla a prídavného tepelného výmenníka.
Tepelné čerpadlo voda – voda získava tepelnú energiu z vody a vode ju aj odovzdáva. Treba si však uvedomiť, že pri inštalácii tohto druhu zariadenia je potrebné získať súhlas na využitie vodného zdroja na úrade životného prostredia.
Pri tepelných čerpadlách zem – voda je zdrojom tepelnej energie teplo zo zeme, ktoré sa cez hĺbkové sondy uložené vo vrtoch odovzdáva do vody prostredníctvom výmenníka.

Tepelné čerpadlo vzduch – voda odoberá teplo zo vzduchu cez výparník, ktorý býva najčastejšie umiestnený na voľnom priestranstve.
Zvislé vrty môžu byť hlboké niekedy až 100 m. Môžeme tiež využiť teplo zo spodnej vody a studne. Z čerpacej studne sa odoberá voda, ktorá odovzdá teplo do vypúšťacej studne.
Samotné tepelné čerpadlo pracuje tak, že pri príjme tepla z okolitého prostredia sa médium nachádza pri nízkom tlaku vo výparníku na studenej strane. Teplota tepelného zdroja z vonkajšej strany na výparníku je vyššia, ako je bod varu média, preto sa médium vyparuje a pritom okolitému prostrediu odoberá teplo.
Odparené médium z výparníka nasáva kompresor, stláča ho, a tým stúpa teplota pary. Para sa dostáva z kompresoru na teplej strane vykurovacieho systému do kondenzátora, ktorý je chladený vykurovacou vodou. Kondenzačná voda má vyššiu teplotu ako vykurovacia, a preto dochádza k ochladeniu pary, ktorá znova kondenzuje. Do vykurovacej vody sa odovzdáva teplo prijaté z výparníka. Do výparníka je privádzaná cez expanzný ventil, pričom dochádza k zníženiu tlaku kondenzátora na nižšie hodnoty a k ochladeniu.

Tepelné čerpadlá sa najčastejšie navrhujú ako bivalentné, čiže s prídavným ohrevom, ktorý slúži zároveň ako záložný zdroj tepla v prípade poruchy zariadenia. Môžu byť napojené na teplovodnú alebo teplovzdušnú vykurovaciu sústavu.
Najčastejšie sa stretneme so systémom čerpadlo voda – voda v kombinácií s kotlom na tuhé palivo alebo sa používa systém voda – vzduch.
Ďalším riešením je systém tepelného čerpadla voda – voda s nízkoteplotným zdrojom energie pri využití plochých slnečných kolektorov a tiež tepelné čerpadlo a elektokotol, ale existuje aj veľa iných možností.

Pri vykurovaní nízkoenergetických domov sa najčastejšie používa nízkoteplotné vykurovanie s maximálnou teplotou prídavnej vody 50 až 60 °C, ale aj nižšou, napríklad pre podlahové alebo stenové vykurovanie. Tepelné čerpadlá sú však vhodné aj pre iné systémy, ako sú napríklad konvektory alebo článkové vykurovacie telesá, veľkoplošné radiátory, parapetné jednotky s nútenou cirkuláciou vzduchu... Tepelné čerpadlo je možné do systému vykurovania a prípravy teplej vody zabudovať aj dodatočne.
Vykurovanie, príprava teplej vody a prevádzka domácich spotrebičov vyžadujú aj v pasívnom dome isté množstvo energie. Tepla na vykurovanie a ohrev vody však nepotrebujeme veľa, preto si môžeme dovoliť vykurovať aj elektrinou.

Kachle a kozuby
Kachle a kozuby tiež využívajú obnoviteľný zdroj energie. Spaľovanie biomasy je neutrálne z hľadiska bilancie CO2. Ide o ekonomicky aj ekologicky atraktívne riešenie, ale aj o zaujímavý architektonický prvok v interiéri. V pasívnom dome však kvôli zachovaniu vzduchotesnosti nemôžeme použiť otvorený kozub, a preto k tesným kozubovým vložkám či kachliam privádzame vzduch osobitným prívodom priamo z exteriéru. Zaujímavým riešením sú piecky na lieh, ktoré nepotrebujú komín a môžu poslúžiť aj ako záložný zdroj tepla.

Fotovoltaické systémy
Slnečné fotovoltaické kolektory premieňajú slnečné žiarenie priamo na elektrickú energiu. Vstupná investícia je zatiaľ pomerne vysoká, no mnohé pasívne domy vo svete si práve touto technológiou zlepšujú svoju energetickú bilanciu. Poznáme domy, ktoré do siete dodajú viac elektriny, než sa v nich počas prevádzky spotrebuje.
Fotovoltaické panely musia konštrukčne nadväzovať na ostatné konštrukčné prvky, v ktorých sú umiestnené (strecha, obvodový plášť, fasáda, atď.). Systém musí mať technologické prepojenie s technickým zariadením budovy. Vzhľadom na to, že články sú vždy viditeľné, treba vyriešiť aj ich estetické začlenenie do celkového výrazu objektu.
Dôležité je aj riešenie spôsobu využitia produkovanej energie (priama spotreba, skladovanie pomocou akumulátorov, predaj do elektrickej siete alebo kombinácia týchto spôsobov).
Fotovoltaické systémy môžu byť umiestnené mimo budovy, na voľnej ploche alebo fungujú ako jej súčasť (strešné a fasádne systémy). Podľa spôsobu upevnenia môžu byť pevné alebo pohyblivé (jednoosový motoricky natáčaný systém, ktorý sleduje pohyb slnka, získava o 17 až 19 % viac energie ako fixný).

Druhy panelov
Základnou jednotkou fotovoltaických panelov sú kremíkové články (zatiaľ len ojedinele iné).
Polykryštalické články predstavujú najbežnejšie používané a najlacnejšie zariadenia. Ich účinnosť je 14 – 15 %, pričom plocha potrebná na inštalovanie 1 KWp je asi 8 m2. Multikryštalické články majú účinnosť 15 – 16 %, monokryštalické 16 – 18 % (plocha potrebná na inštalovanie 1 KWp je asi 7 m2).
Základom amorfných panelov je naparovaná tenká kremíková vrstva nanesená na sklo alebo fóliu. Ich účinnosť je 6 – 10 % a plocha potrebná na inštalovanie1 KWp cca 10 –15 m2. Tenké filmy dosahujú účinnosť 8 – 12 %. Ide o strešné pásy EVALON-Solar, ktoré vychádzajú z technológie tenkovrstvových flexibilných fotovoltaických článkov druhej generácie (plocha potrebná na inštalovanie 1 KWp cca 18 – 22 m2).
Účinnosť fotovoltaických modulov sa zvyšuje antireflexnou vrstvou a povrchovou štruktúrou (vzhľadom i hrúbkou).  Polykryštalické a multikryštalické články majú typickú trblietavú ľadovú štruktúru a monokryštalické, amorfné články i tenké filmy majú rovnomerný optický vzhľad.
Účinnosť ovplyvňuje aj dizajn. Monokryštalické a polykryštalické panely sa kvôli mimoriadnemu architektonickému výrazu môžu vyhotoviť aj s neobvyklým dizajnom.    Farba článkov môže byť rôzna, napríklad čierna pri monokryštalickom, červenohnedá pri amorfnom materiále a typická azúrovo-  a tmavomodrá pri polykryštalickom. Zložitými chemickými procesmi je možné pri polykryštalických článkoch dosiahnuť aj inú farebnosť –fialovú, svetlo a tmavosivú, zelenú, žltú, hnedú, bronzovú, striebornú, zlatú a ich kombináciou tzv. dúhovú.
Tvar panelu je tiež rôznorodý – môže to byť štvorec, obdĺžnik, kruh alebo špeciálny i zaoblený tvar, prípadne sa dajú použiť aj na mieru vyrábané moduly prispôsobené výtvarnému zadaniu architekta.
Rôzna kombinácia uvedených charakteristík určuje nielen výsledný optický vzhľad modulov, ale aj ich účinnosť. Skladba vrstiev panelu, hrúbka, druh použitého skla, atď. závisia od statických a tepelnotechnických požiadaviek, od konkrétneho použitia.
Panely môžu spĺňať aj iné funkcie, napríklad v prípade plnej obvodovej steny môže ísť o obklad ale zároveň aj zateplenie, pri transparentnej fasáde a streche (prekrytie niektorého z priestorov) o presvetlenie alebo naopak tienenie interiérov.

(mez)
Spracované z publikácií Vydavateľstva Verso s. r. o.
Snímky: archív redakcie