Mendelova univerzita v Brně

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav inženýrských staveb, tvorby a ochrany krajiny Návrh pasivního rodinného domu Bakalářská práce Akademický rok: 2012/13 Vypracoval: Jan Czibor

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Návrh pasivního rodinného domu zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne: podpis studenta:

Poděkování: Na prvním místě bych tímto chtěl poděkovat svému vedoucímu práce, paní Ing. Pavle Kotáskové, Ph.D., za čas, který mi věnovala prostřednictvím konzultací a rady, které mi během řešení bakalářské práce velmi pomohly. Dále bych chtěl samozřejmě poděkovat i mým rodičům, kteří mi umožnili studovat na vysoké škole a po celou dobu studia mě podporovali.

Jméno / Name Jan Czibor Název práce: Návrh pasivního rodinného domu The title of work: Designing a passive family house Abstrakt Bakalářská práce má za cíl bližší seznámení s obecnými zásadami pasivního domu. Práce je zaměřena na realizaci rodinného domu v obci Samotišky, který splňuje požadavky pasivního domu. První část práce se soustředí na požadavky pro dům, aby mohl být nazýván pasivní. Druhá část se zaobírá odlišnostmi pasivních domů od domů klasických a návrhem různých stěn a jejich vhodností pro obvodový plášť. Ve třetí, poslední části, je řešen návrh dřevostavby, která splňuje požadavky pasivního domu. Klíčová slova: dřevostavba, pasivní dům, stěna Abstract: Bachelor s thesis aims at further knowledge of the general principles of passive house. This work focuses on the realization of the house in the village Samotišky that meets the requirements of passive house. The first part of work focuses on the requirements for the house that could be called passive. The second part deals with the differences between passive houses and classic design houses and various walls and their suitability for the cladding. In the third, last part, is designed the solution wooden house, which meets the requirements of passive house. Key words: passive house, wall, wooden building

OBSAH 1 Úvod... 1 2 Cíl práce... 2 3 Přehled řešené problematiky... 3 3.1 Definice pasivního domu... 3 3.2 Kritéria pro pasivní dům... 3 3.3 Nízké náklady na vytápění... 4 3.4 Princip fungování pasivního domu... 4 3.5 Proč energeticky úsporné domy... 6 3.6 Srovnání pasivního domu s ostatními domy... 7 3.7 Výhody pasivního domu... 8 3.8 Nevýhody pasivního domu... 9 3.9 Historie ve světě... 9 3.10 Historie v Evropě... 10 3.11 Historie v České republice... 12 4 Základní principy pasivního domu... 13 4.1 Klimatická oblast... 13 4.2 Volba pozemku... 13 4.3 Orientace budovy... 13 4.4 Kompaktnost tvaru a zónování budovy... 14 4.4.1 Kompaktní tvar... 14 4.4.2 Tepelné zónování budovy... 14 4.5 Stavební konstrukce... 15 4.5.1 Konstrukce dřevostavby... 15 4.5.2 Podlaha... 15 4.5.3 Obvodové konstrukce... 16 4.5.4 Střecha... 16 4.5.6 Tepelná izolace... 17 4.6 Vzduchotěsnost... 25 4.6.1 Parozábrana... 27 4.6.2 Nejčastější místa netěsnosti... 27 4.7 Výplň otvorů... 28

5 Technika používaná v pasivních domech... 31 5.1 Řízené větrání s rekuperací tepla... 31 5.2 Zemní výměník... 31 5.3 Solární kolektory... 32 5.4 Fotovoltaické kolektory... 33 5.5 Ohřev teplé vody... 33 5.6 Možnosti získávání tepla z odpadní vody... 34 6 Kontrola provedení stavby... 35 6.1 Blower door test... 35 6.2 Termovizní kamera... 36 6.3 Energetický štítek (průkaz energetické náročnosti budovy)... 36 7 Metodika... 38 7.1 Výběr domu... 39 7.2 Výběr lokality... 39 7.3 Výběr pozemku... 39 7.4 Situace a začlenění domu do terénu... 40 7.5 Skladba stěn a střechy... 40 7.6 Dispoziční řešení... 40 7.7 Pohledy... 41 7.8 Střecha... 41 8 Technická zpráva... 42 8.1 Charakteristika stavby... 42 8.2 Členění stavby... 42 8.3 Zhodnocení polohy a stavu stanoviště... 43 8.4 Použité mapové a geodetické podklady, zjištění pozemních vedení... 43 8.5 Příprava pro výstavbu... 43 8.6 Základy... 43 8.7 Urbanistické a architektonické řešení stavby... 44 8.8 Svislé vnější a vnitřní konstrukce (skladby)... 44 8.9 Vodorovné konstrukce (skladby)... 45 8.10 Okenní a dveřní otvory... 46 8.11 Zastřešení... 47 8.12 Terasa a pergola... 48

8.13 Schodiště... 48 8.14 Vnitřní dveře... 49 8.15 Vytápěcí systém... 49 8.16 Ohřev TUV... 49 8.17 Rozvody... 49 8.18 Hromosvod... 49 9 Diskuze... 50 10 Závěr... 51 11 Summary... 52 12 Seznam použité literatury... 53 13 Seznam obrázků... 56 14 Seznam příloh... 57

1 Úvod Dřevo jako stavební materiál se používá již celá staletí z důvodu jeho snadné dostupnosti a poměrně snadného opracování v porovnání s jinými stavebními materiály. Jeho hlavní výhodou oproti jiným stavebním materiálům jsou jeho pevnostní a izolační vlastnosti při zachování nízké hmotnosti. Jeho vynikající vlastností je dosahování výborné pevnosti v tlaku a tahu, to jej předurčilo k používání jako nosných konstrukcí. Další nezanedbatelná výhoda oproti jiným materiálům používaným v obvodových konstrukcích je, že dřevo díky své pórovitosti má menší tepelnou vodivost než jiné materiály, které jsou používané jako nosné. V minulém století u nás došlo k útlumu těchto staveb s rozvojem staveb zděných, ale v posledních desetiletích se trend dřevěných staveb zase rozvíjí a stává se populárnější z důvodu rychlé výstavby oproti zděným stavbám, která je jen v řádech týdnů. Další nespornou výhodou dřevěných staveb je dosažení menších tlouštěk obvodových stěn při zachování stejného tepelného odporu konstrukcí. Dnes valná část pasivních dřevostaveb je montována v halách. Dřevostavby se montují do ucelených částí, které jsou na stavbu přivezeny a pomocí jeřábu sestaveny. Tento způsob výstavby má výhodu v tom, že může probíhat celoročně za téměř jakéhokoli počasí. Jediným omezením je silný vítr, který znemožňuje práci jeřábu. Obecně velkou výhodu dřevěných staveb v oblasti tepelné izolace je skutečnost, že díky pevnosti dřeva stačí pouze dřevěný skelet, do kterého je vkládána tepelná izolace. Další pozitivum, které by člověka mělo zajímat je, že dřevo je ekologickým materiálem, který zatěžuje životní prostředí mnohem méně než např. zděné stavby, a to jak při výrobě, tak i při následné likvidaci. Navíc se dřevo považuje za obnovitelnou surovinu, která je při správném zacházení nevyčerpatelná. Právě z těchto důvodů je dřevo ideálním konstrukčním materiálem pro výstavbu domů, zvláště pak domů pasivních. Energeticky úsporné stavby se v posledních letech staly hitem z důvodu jejich menší závislosti na cenách energií, které neustále rostou. Tyto stavby se staly tak oblíbenými proto, že vstupní náklady zabezpečující úspory energií se po dobu životnosti domu vrátí několikanásobně. Tato opatření neznamenají nižší komfort pro obyvatele, právě naopak. Bydlení v těchto domech je komfortnější a navíc je i vhodné pro alergiky z důvodu filtrování přiváděného čerstvého vzduchu. 1

2 Cíl práce Cílem této práce je seznámení se s problematikou energeticky úsporných domů, zvláště pak domů pasivních. Hlavní snahou je nastínění používaných materiálů a technologií bez kterých by pasivní dům nemohl správně fungovat a hlavně splňovat kritéria pasivního domu. V této práci jsou uvedeny výhody těchto domů oproti domům zděným, které by případného investora měly přesvědčit pro výstavbu právě dřevostavby, která splňuje kritéria pasivního domu. V další části této práce je řešen projekt rodinného dvoupodlažního domu v lokalitě Samotišky, který by měl splňovat požadavky pro pasivní dům. Součástí projektu pasivního domu je situační výkres, dispoziční řešení obou podlaží domu, skladby jednotlivých stěn, stropů a střechy. Toto téma bakalářské práce jsem si zvolil z důvodu rostoucí poptávky po energeticky úsporném bydlení, které se stále stává čím dál více žádanější. Z toho usuzuji, že pasivní dřevostavby mají před sebou slibnou budoucnost, šetří přírodu a zabezpečují vysoký komfort uživatelům domu. 2

3 Přehled řešené problematiky 3.1 Definice pasivního domu Podle Dr. W. Feista zní definice pasivního domu takto: Pasivní dům je budova s tak malou spotřebou energie na vytápění, že v ní není potřeba žádného aktivního otopného systému. Potřebné teplo může být dodáno pouze ohřevem přiváděného čerstvého vzduchu [1]. Obecně pak můžeme pasivní dům definovat, jako nejdokonalejší komerčně a finančně dostupnou variantu energeticky úsporného domu, kdy ke svému provozu spotřebuje jen minimální množství energií [2] a to díky jednoduchým a cenově dostupným řešením. V ideálním případě se topné období u pasivních domů může pohybovat v řádech týdnů, kdy po většinu roku řízené větrání s rekuperací tepla zabezpečí optimální pokojovou teplotu uživatelům pasivního domu. V ideálním případě se topné období může pohybovat v rozmezí 15 20 dnů [3]. To dává obyvatelům pasivních domů nízké výdaje za vytápění, kdy pasivní dům dosahuje spotřeby tepla až o 90 % méně než stávající budovy a až o 75 % méně oproti novostavbám splňujícím platné normové požadavky [4] a to při zachování vysokého komfortu pro obyvatele domu. 3.2 Kritéria pro pasivní dům Pasivní dům, aby mohl být nazýván domem pasivním, musí splňovat řadu kritérií. Tato kritéria jsou stanovena pro klimatické podmínky dané lokality. Z toho vyplývá, že tato kritéria nabývají různých hodnot v závislosti na zeměpisné šířce. Kritéria daná pro klimatické podmínky v České republice jsou v normě ČSN 73 0540 2: - měrná spotřeba tepla na vytápění 15 kwh/(m 2 rok); - maximální topný výkon 10 W/m 2 ; - celková roční spotřeba primární energie (na topení, ohřev TUV, větrání a elektrické spotřebiče) nesmí přesáhnout 120 kwh/(m 2 rok); - součinitel prostupu tepla u všech plných obvodových konstrukcí s U 0,15 W/(m 2 K); - okna s hodnotou U 0,8 W/(m 2 K) a se sklem o součiniteli propustnosti celkové energie slunečního záření g 50 %; - celková neprůvzdušnost nesmí přesáhnout 0,6 násobek výměny vzduchu za hodinu; - se součinitelem vzduchové neprůvzdušnosti n 50 0,6 h 1 ; - vzduchotechnická jednotka s rekuperací s účinností vyšší než 75 % [5]. 3

3.3 Nízké náklady na vytápění Pasivní dům s sebou přináší dosahování nízkých nákladů na vytápění, které je především zapříčiněno tepelnou ochranou obálky budovy a má požadavky dle ČSN 73 0540-2 výrazně nižší než požadované současné hodnoty pro novostavby. Izolační vlastnosti jsou zajištěny díky používání velmi kvalitních tepelných izolací v dostatečných tloušťkách, které zabezpečují domu minimalizaci ztráty tepla obvodovým pláštěm budovy. Nesmíme zůstat pouze u tepelných vlastností plných konstrukcí, ale i okenních otvorů, které musí být vybaveny trojsklem, které dosahuje poměrně nízkých tepelných ztrát. Proto je právě u těchto domů velmi důležité, aby se projektant při návrhu a poté i realizační firma vyvarovali vzniku tepelných mostů a také zajistili domu dostatečnou vzduchotěsnost, která je pro řízené větrání s rekuperací tepla nepostradatelná. Tato vyšší preciznost při návrhu i následné realizaci zajišťuje, že teplo zůstane v domě a neuniká bez užitku z budovy. Díky této tepelně izolované a vzduchotěsné obálce je pasivní dům tak dobře chráněn proti ztrátám tepla, že je nutné uvažovat i s vnitřními tepelnými zisky. Jak je vidět na obr. 1, za takové vnitřní tepelné zisky můžeme označit obyvatele domu, počítače, rychlovarné konvice, televize nebo i pouhé žárovky. Spotřebiče průměrně produkují v závislosti na typu 60 (žárovka) až 2000 W (varná konvice), člověk pak v závislosti na fyzické námaze od 70 do 300 W [6]. 3.4 Princip fungování pasivního domu Pokud budeme diskutovat o pasivních domech, určitě bychom měli zmínit jejich schopnost efektivně nakládat s pasivními zisky, od které dostaly i svůj přívlastek pasivní. Pod pojmem pasivní zisk rozumíme schopnost domu absorbovat sluneční záření pomocí velkých okenních otvorů, které jsou situovány k jihu, které nám vystačí jako zdroj tepla na vytápění po většinu roku. Dopadající sluneční záření nemusí zajišťovat jen vytápění, ale může také sloužit i na ohřev teplé užitkové vody nebo dokonce může být dům vybaven solárními kolektory, které produkují elektrickou energii. Díky použití těchto izolací a tomu, že se pasivní dům vytopí téměř sám díky tepelným ziskům, můžeme klasické vytápění teplovodními radiátory nebo topení v podlahách vypustit a nahradit ho pouze malým tepelným zdrojem. Navrhované pasivní domy využívají nejnovější a nejúčinnější komerčně dostupné technologie jako je řízené větrání s rekuperací tepla s vysokou účinností nebo zemní výměník. 4

Na obr. 1 vidíme, že čerstvý vzduch je do domu přiváděn přes zemní výměník tepla, který mu v zimních měsících předá teplo ze zeminy a do rekuperační jednotky vstupuje již předehřátý vzduch, díky čemu není nutné vzduch tolik ohřívat, naopak v létě část tepla přiváděnému vzduchu odebere. Toto zařízení pracuje na principu, že země má v dostatečné hloubce poměrně stálou teplotu v průběhu celého roku a průchodem vzduchu se teplota vzduchu částečně přiblíží k pokojové teplotě. Vzduch ze zemního výměníku proudí do jednotky řízeného větrání, která přiváděný čerstvý vzduch ohřívá teplem z odváděného odpadního vzduchu odebíraného z místností s vyšším výskytem pachů jako je koupelna s WC a kuchyně. Naopak, čerstvý vzduch je přiváděn do obytných místností, jako je obývací pokoj nebo ložnice. Řízené větrání zároveň zajišťuje neustálý přívod kvalitního čerstvého vzduchu dovnitř do domu. Tato opatření zajišťují pasivnímu domu vynikající tepelnou pohodu pro jeho obyvatele. Obrázek 1. Schéma klasického pasivního domu (http://www.pasivnidomy.cz) 5

3.5 Proč energeticky úsporné domy Odpovědí na tuto otázku je celá škála. Jedny z nich jsou důvody osobní, jako je např. lepší prostředí pro obyvatele domu a nižší výdaje za bydlení v těchto domech. Dále tlak příslušných institucí jako je vláda, ve formě stavebního úřadu a vydávaných stavebních zákonů, protože stavební průmysl je jedním z největších odběratelů elektrické energie v České republice. Vláda si uvědomuje, že s rostoucí spotřebou elektrické energie roste také i množství vypouštěných skleníkových plynů do ovzduší, to má za následek významnou změnu klimatu. To je zapříčiněno tím, že stále převážná část elektrické energie je vyráběna z fosilních paliv (ropa, zemní plyn a uhlí), které jsou významným producentem těchto plynů. Změny klimatu postihují celou planetu a už dnes jsou velmi výrazné a neustále rostou. A to je jen část problému, protože zásoba fosilních paliv se neustále zmenšuje. V dnešní době se lidská společnost bez nich neobejde. Lidstvo se stále přibližuje k energetické krizi, která se projevuje neustále se zvyšujícími cenami za energie, nejen o několik procent ročně, ale mnohdy i o desítky procent. Cena elektrické energie pro běžnou českou domácnost, která spotřebuje ročně 2,5 5 MWh [7], vzrostla od roku 2001 do roku 2011 o 129 %. A toto znepokojující zjištění by mělo případné investory přesvědčit o výstavbě energeticky úsporných domů. Dramatický růst elektrické energie nutí lidskou společnost k úsporám spotřeby energií a snaze vyhledat obnovitelný zdroj energie. Tato snaha do značné míry ovlivňuje chápání lidské civilizace s jejím hospodařením. Velká část spotřeby připadá právě na užívání budov a to především ve formě vytápění. Proto se odpovědné země snaží dělat příslušná opatření k omezení jak závislosti na energiích, tak i z toho pramenící koncentrace skleníkových plynů v ovzduší. Tento vývoj směřuje ke stále se zvyšujícím požadavkům na tepelnou ochranu budovy, aby budova spotřebovávala co možná nejmenší množství energií na samotný provoz. To znamená výstavbu energeticky úsporných domů, ať nízkoenergetických, pasivních nebo dokonce nulových domů, které už mají velmi malou spotřebu elektrické energie blížící se nule. 6

3.6 Srovnání pasivního domu s ostatními domy Jak je vidět na obr. 2, stále se vyvíjecí technika již umožňuje výstavbu domů nulových, které mají ještě nižší spotřebu elektrické energie, kdy spotřeba energií dosahuje pouze třetiny oproti domům pasivním. To je samozřejmě kompenzováno vyšší pořizovací cenou za tuto budovu a její návratnost je velmi diskutabilní. Extrémním případem jsou domy plusové, které se vyznačují nižší spotřebou energie než je její produkce a to především díky fotovoltaickým článkům, které produkují elektrickou energii, která je distribuována do veřejné sítě [8]. Tyto domy jsou v dnešní době ale tak finančně nákladné, že se výstavba těchto domů nerozšířila a zůstala jen u pár vzorových domů. Ale jistě je to směr, kterým by se stavitelství mohlo do budoucna vydat. Obrázek 2. Měrná roční spotřeba energie na vytápění rodiného domu (www.tzb.cz) Zvláštní skupinou jsou pak energeticky nezávislé budovy, které jsou vhodné tam, kde není možné napojení na inženýrské sítě nebo by bylo problematické. Tato energetická soběstačnost, která je v ojedinělých případech nevyhnutelná, je kompenzována vysokými finančními náklady [9]. Obecně však pasivní domy a domy s ještě nižší spotřebou energie řeší vyrovnání mezi produkcí energií a jejich spotřebou pomocí akumulačního zásobníku. Hlavní příčinou je energetický zdroj v podobě slunečního záření, který je využíván pomocí prosklených ploch na vytápění či ohřev vody, dokonce i výrobu elektrické energie pomocí fotovoltaických článků během dne. 7

3.7 Výhody pasivního domu Pasivní dům, díky své konstrukci s výbornými tepelně izolačními vlastnostmi a odpovídající vzduchotěsností, vylučuje v zimním období chladné kouty nebo průvan kolem okenního rámu. To znamená, že teplota povrchu stěn je téměř totožná s teplotou vzduchu v místnosti. Pokud se vyvarujeme i vzniku tepelných mostů, nebude docházet ke kondenzaci vody na povrchu stěn v důsledku poklesu teploty povrchu pod rosný bod, který nastává při teplotách 12 13 C v závislosti na teplotě a vlhkosti v místnosti [4]. A i člověk vnímá tento zanedbatelný rozdíl teplot mezi povrchem stěny a vzduchem v místnosti velmi pozitivně. Dalším faktorem vnitřního prostředí, který člověk vnímá, je vzdušná vlhkost, za optimální, pokud dosahuje 35 50 % [3]. Vzdušná vlhkost se v průběhu roku mění, nejnižší vlhkosti dosahujeme při topné sezóně. Díky řízenému větrání dosahuje pasivní dům optimální vlhkosti v průběhu celého roku. Pokud vzdušná vlhkost klesne pod hranici 30 %, vnímá ji člověk negativně, stejně tak bude vnímat vlhkost nad hranicí 60 %, kdy může dojít ke vzniku kondenzátu na povrchu konstrukcí a zvýšení rizika napadení dřevokaznými houbami, biologickými škůdci nebo plísní, které stavbu znehodnocují a způsobují velké škody na dřevěných konstrukcích [5]. Čistota vzduchu je také velmi důležitým faktorem. V pasivním domě tento problém řeší řízené větrání, které vylučuje oproti klasickému větrání okny, přivádění čerstvého vzduchu nezbaveného alergenů jako je prach nebo pyl. To však neznamená, že pasivní dům není vybaven otevíravými okny, všechny obytné místnosti musí mít možnost větrat i okny [4]. Zbavení se alergenů je způsobeno tím, že řízené větrání je vybaveno vzduchovými filtry na čištění přiváděného čerstvého vzduchu do budovy, dochází k zachytávání prachu a škodlivých nečistot znehodnocujících vnitřní pohodu v budově. Samozřejmě, že i v domě se vytvářejí škodlivé plyny jako je CO 2 (provozem domácnosti, dýcháním osob) nebo formaldehyd (uvolňovaný z nábytku), které způsobují ve zvýšené koncentraci zdravotní problémy jako únavu nebo poruchy soustředění [4], které řízené větrání neustále odvádí. Díky použití kvalitních filtrů a řízeného větrání jsou pasivní domy vhodné pro astmatiky a alergiky. Výhodou je i vyšší komfort bydlení pro jeho obyvatele díky pokročilým technologiím jako je řízené větrání vzduchu, které pracuje s různou intenzitou 24 hodin denně podle aktuální potřeby. Řízené větrání zabezpečí tepelnou pohodu v průběhu celého 8

roku a nízkou koncentraci CO 2. Řízené větrání vzduchu s sebou přináší i úspory na nákladech na vytápění, protože je vybaveno rekuperací tepla. Toto zařízení vrací teplo z odpadního vzduchu zpět do budovy prostřednictvím výměníku, který předává teplo přiváděnému vzduchu. 3.8 Nevýhody pasivního domu Pro většinu investorů je klíčové zvýšení pořizovacích nákladů, které může řadu zájemců o tento druh bydlení odradit. Dalším problémem je i vhodnost stavební parcely, která je pro pasivní dům zásadní. Jako poslední nevýhodu bych snad zmínil náročnost pro projektanta, který musí důkladně řešit návrh pro co možná nejoptimálnější řešení, které zajistí domu co možná nejmenší spotřebu energií. Poté i náročnost pro stavební firmu, která výstavbu provádí, ale dodržení všech požadavků by měla být už samozřejmost. 3.9 Historie ve světě Pokud budeme mluvit o energeticky úsporných domech, měli bychom zmínit tzv. domy první generace. Potřeba těchto domů vznikla v důsledku probíhajících ropných krizí v sedmdesátých letech v USA. Právě tehdy vyvstala nutnost stavby domů, které nespotřebovávají tolik energií. Lidstvo si uvědomilo svoji závislost na fosilních palivech a jejich stávající nenahraditelnosti a začalo hledat cesty k úspornějšímu a důslednějšímu nakládání s energiemi. To vedlo k zamyšlení, jak by se daly stavět domy, které jsou méně náročné na energii. Výsledkem bylo poměrně jednoduché řešení, využití sluneční energie, která nebyla do té doby nijak cíleně využívána ve větším množství. Samozřejmě nejjednodušším řešením bylo stavění domů s využitím prosklených stěn a slunečních kolektorů s velkou absorpční plochou. Takto získaná energie pomocí pohlcení slunečního záření byla akumulována ve velkých zásobnících, pro jeho nákladnost se nepřistoupilo k masovému použití. Zmíněná řešení byla pouze k aktivnímu získávání energie, velký důraz u těchto nízkoenergetických domů první generace byl kladen na velký příjem sluneční energie a její zachycení, ale už malý na udržení získané energie v domě. To vedlo k zaobírání se problémem tepelné ochrany domu, protože velké množství energie z domu unikalo bez užitku [5]. 9

Obrázek 3. Americký nízkoenergetický dům první generace (O.HUMM, 1999) Na obr. 3 je typický nízkoenergetický dům první generace, kdy směrem k jihu je orientována prosklená stěna sloužící k příjmu sluneční energie. Na obr. 3 dále vidíme, jak pod prosklenou fasádou, tak i nad ní, velké odrazové plochy, které dále zvyšovaly příjem slunečního záření a tím dosahování větších tepelných zisků. Na severní straně domu vidíme, že stěna je tvořená zásobníkem s kamenivem, který měl jednoduchou úlohu, získanou energii akumulovat. Díky vzduchovým mezerám mezi kamením a činnosti ventilátoru bylo dosaženo výsledku, že část vzduchu v interiéru a část čerstvého vzduchu proudila přes zásobník s kamenivem, který jim předal teplo a tím zabezpečil příjemnou pokojovou teplotu. 3.10 Historie v Evropě V Evropě se ropná krize také projevila, ale dopady nebyly tak razantní jako v USA a i zde se začala rozvíjet výstavba energeticky úsporných domů. Stavebnictví v Evropě oproti americkému, kde jsou převládajícím typem domů dřevostavby, bylo trochu odlišné z důvodu převládající tradice zděných domů. V Evropě se postupem času energeticky úsporný dům stále vyvíjel a zdokonaloval. Důležitým propagátorem ve vývoji úsporných 10

domů na počátku 90 tých let byl dr. Wolfgang Feist, který kladl velký důraz na tepelnou izolaci a také použití kvalitních oken. V tomto desetiletí došlo ke zkonstruování trojitého zasklení s hi tech vrstvami, které výrazně snížilo tepelné ztráty oknem. Tato opatření zabezpečila domu velmi kvalitní tepelnou ochranu obálky budovy a díky tomu mohl vyloučit použití drahé, složité a tím i poruchové techniky. Tato řešení obvodového pláště domu samozřejmě vedla k menším ztrátám energie a snížila se tím nutnost velkých slunečních kolektorů. Takovéto domy nazýváme nízkoenergetické domy druhé generace. Zároveň se začaly objevovat i nové technologie, které používáme dodnes, např. tepelná čerpadla nebo řízené větrání s rekuperací tepla. Postupně, jak se nízkoenergetické domy stále vylepšovaly a objevovaly se nové a nové technologie a dokonalejší materiály na výrobu zasklení nebo tepelných izolací, začalo se uvažovat nad domem pasivním [5]. V posledních letech jejich počet rapidně vzrůstá, protože lidé si začali uvědomovat jeho veliké přednosti oproti klasickým domům. Počet pasivních domů nejvíce vzrůstá v zemích jako je Německo a Rakousko, kde každý rok se počet novostaveb prováděných v pasivním standardu až zdvojnásobuje oproti předešlému roku. V obou jmenovaných zemích vznikají instituce, které domy certifikují a dávají tak pasivnímu domu osvědčení o provedené kvalitě. Tyto certifikáty jsou nutností, pokud chceme obdržet finanční podporu třeba ve formě dotací. Tyto dotace poskytují uvědomělé země z důvodu snížení množství vypouštěných skleníkových plynů, které se vytvářejí při výrobě energií [10]. Existuje celá řada institucí, kdy mezi jednu z nejznámějších řadíme Passivhaus Institut, který vznikl v roce 1996 a sídlí v německém městě Darmstadt [10]. Tato instituce certifikuje pasivní domy a rozšiřuje v podvědomí lidí tento druh výstavby, kdy poskytuje i poradenské služby a jiné. Aby dům dostal certifikát pasivního domu od této instituce, je nutné doložit projektovou dokumentaci domu, technické listy použitých materiálů v domě, protokol o měření neprůvzdušnosti a jiné. Architekti či projektanti navrhují a hodnotí domy pomocí metody PHPP (Passivhaus Projektierung Paket), která je v zahraničí často používána a osvědčena vysokým počtem realizací. Za pomoci evropské unie vznikla celá řada projektů jako např. Cepheus, díky kterému vzniklo 221 bytových jednotek v 5 ti městech Evropy. Jsou zpětnou odezvou, jak se pasivní domy chovají v různých klimatických podmínkách a dávají příklad, kterým směrem by se měl ubírat rozvoj nízkoenergetických domů [4]. 11

Tyto domy nejsou konečný cíl, ale pouze mezikrok, který je dnes poměrně finančně dostupný a určitě stojí za realizaci. Další generací budov budou domy nulové, které mají ještě menší spotřebu energií a to do 5 kwh/(m 2 rok). Nejdokonalejší generací domů se v dnešní době jeví domy plusové, které v určitých časových úsecích více energií vyprodukují, než spotřebují. 3.11 Historie v České republice Snaha České republiky v této problematice vyústila v roce 2005 do vzniku občanského sdružení Centrum pasivního domu, které sídlí v Brně. Tato organizace slouží jako poradna pro stavebníky, projektanty a výrobce, pořádá různé konference nebo semináře zabývající se touto problematikou. Dále za zmínku určitě stojí snaha České republiky podporovat pasivní domy prostřednictvím dotací ze Státního fondu životního prostředí v letech 2008 2010, které měly zvýšit podíl novostaveb splňujících požadavky pasivního domu [11]. Často však docházelo k tomu, že projekty byly řešeny neprofesionály a stávalo se, že docházelo k nesprávným řešením, kdy projektant přidal pouze na tloušťce tepelné izolace a úpravy technického systému navrhl bez nutné optimalizace jednotlivých zásad pasivního domu. Tyto dotace uvítali především investoři, kteří uvažovali o výstavbě nízkoenergetického domu, ale už ne o domu pasivního. 12

4 Základní principy pasivního domu 4.1 Klimatická oblast Realizace pasivních domů je možná ve většině evropských zemí. Příslušný návrh pasivního domu však musí být přizpůsoben klimatické oblasti, tím se rozumí především průměrná roční teplota a množství dopadajícího slunečního záření během roku. To znamená, že pasivní dům postavený pro klimatickou oblast střední Evropy není možné umístit na Španělské pobřeží nebo naopak. Odlišnosti pasivních domů podle zeměpisné šířky budou např. potřebná tloušťka tepelné izolace nebo použitý způsob vytápění [5]. 4.2 Volba pozemku Vhodná volba pozemku je u pasivního domu zásadní a rozhodnutí jak o umístění, tak o správné orientaci se řeší již na papíře v projektové dokumentaci stavby. Správný návrh osazení a orientace pasivního domu na stavebním pozemku je nezbytnou součástí návrhu a je i jedním ze základních požadavků pro pasivní dům, který vede k výrazným úsporám za energie [12]. 4.3 Orientace budovy Správná orientace ke světovým stranám je důležitá k získávání maximálního množství solárních zisků pro budovu díky prosklené fasádě orientované v ideálním případě přímo k jihu. Zároveň by tato jižní fasáda neměla být stíněna žádnými objekty, které by působily snižování solárních zisků. Na druhou stranu je velmi výhodné listnaté stromy a jinou opadávající vegetaci využívat v letních měsících jako stínění, kdy nám mohou sloužit jako ochrana proti přehřívání, tedy k našemu prospěchu [4]. Naopak v zimních měsících, kdy slunce v našich zeměpisných šířkách má nejkratší trajektorii, umožní maximální průnik slunečního záření a tím využití maximálního množství pasivních zisků. Ne vždy, ale má projektant zcela volnou ruku, je omezován danou lokalitou, která může mít regulační plán. Pod regulačním plánem rozumíme podmínky k postavení budovy, jako např. jaký má mít budova tvar střechy nebo i orientaci ke světovým stranám. Regulační podmínky nebo pozemek nevhodný k výstavbě pasivního domu jsou stěžejní problémy, které projektant musí zohlednit, ale ne vždy znamenají nemožnost postavení pasivního domu na pozemku, ale navýšení finanční náročnosti na výstavbu a použití metod, které nejsou obvyklé u běžné výstavby pasivního domu. 13

4.4 Kompaktnost tvaru a zónování budovy 4.4.1 Kompaktní tvar Kompaktnost budovy je velmi důležitým aspektem, který pasivnímu domu předurčuje jeho energetické vlastnosti. Nejideálnější varianta budovy je, aby měla co možná nejnižší tepelné ztráty, co nejmenší poměr A/V, kdy A jsou obvodové ochlazovací plochy budovy, které jsou ochlazovány, V je pak vnitřní vytápěný objem budovy. Z toho vyplývá, že ideálním geometrickým tvarem je koule. Koule není pro obyvatelé domů příliš funkční a i pořizovací výdaje jsou neúměrně vysoké [13]. Proto je volen kvádr, který je svou delší stranou orientován k jihu z důvodu vyšších tepelných zisků od slunce. Je zřejmé, že jednopatrový dům nebude ideálním řešením pro velké ochlazovací plochy k malému objemu, proto je vhodnějším řešením dům patrový, pokud to podmínky dovolují. Je důležité, aby se projektant vyhnul veškerým výčnělkům, které nejsou nezbytností, jako jsou např. vikýře nebo lodžie, protože narušují celkovou kompaktnost budovy a zvětšují tak poměr A/V. Toto narušení kompaktnosti budovy má za následek jak zvýšení ceny stavby budovy, tak i vyšší tepelné ztráty přes vzniklé ochlazovací plochy, které mohou být zatepleny sebelépe, ale pořád jsou zdrojem tepelných ztrát [5]. 4.4.2 Tepelné zónování budovy Pod tímto pojmem rozumíme rozmístění místností podle druhu užívání. Proto místnosti, které po většinu dne nevyužíváme, jako je servisní místnost nebo koupelna, nemusí mít pokojovou teplotu tak vysokou jako místnosti obytné, umisťujeme na sever. Tyto místnosti jsou orientovány záměrně k severu z důvodu minimalizace plochy prosklených ploch tímto směrem. Navíc koupelna se dokáže vytopit sama při koupání nebo sprchování, proto není nutné v ní udržovat po celý den pokojovou teplotu. Naopak obytné místnosti, kde uživatelé domu tráví většinu dne, umisťujeme směrem k jihu, kde se o vytápění postarají do značné míry tepelné zisky ze slunce. To zaručuje maximalizaci využití solárních zisků a i minimalizaci nutnosti dům vytápět během roku. Je vhodné tyto místnosti od sebe tepelně izolovat, aby nám servisní a jiné místnosti nesnižovaly teplotu v obytných místnostech, které bychom museli dále dotápět a docházelo by tak ke zvyšování nákladů na vytápění. Těmito opatřeními dosáhneme maximálního komfortu pro uživatele domu při minimalizaci nákladů [14]. 14

4.5 Stavební konstrukce 4.5.1 Konstrukce dřevostavby Nejčastější konstrukcí používaných u nynějších pasivních domů je tzv. lehká konstrukce dřevostavby, která je tvořená rámovou konstrukcí a opláštěním. Velkou výhodou u této varianty konstrukce je malá tloušťka stěn při zachování vysoké tepelné izolace obvodových stěn, protože mezera mezi samotnými sloupky je vyplněna tepelnou izolací. Pří návrhu je velmi důležité zvolit optimální skladbu stěny, která vyloučí riziko kondenzace vodních par v konstrukci. To znamená, že se volí materiály, které svůj difuzní odpor směrem do interiéru zvyšují. Další výhodou u lehkých konstrukcí je, jak vyplývá už ze samotného názvu, že jsou velmi lehké. Ve většině případů nám umožňuje vypustit klasické základové pásy a nahradit je pouze základovými patkami pod jednotlivé sloupy stěn [15]. Pod samotnou stavbou vznikne odvětrávaný prostor, protože samotná konstrukce je díky těmto patkám nad terénem. Toto řešení umožňuje vynechání hydroizolace a do jisté míry snižuje pravděpodobnost vzniku tepelných mostů, které by se mohly vyskytnout při klasickém řešení základů pomocí základových pásů. Hydroizolaci můžeme vynechat z důvodu, že pod domem vznikne provětrávaná vzduchová mezera, která vlhkost přirozeně reguluje. Toto řešení je běžné ve státech jako je např. USA, kde dřevostavby mají dlouholetou tradici a jsou převládajícími stavbami v segmentu rodinných domů. U nás se s tímto způsobem setkáváme velmi zřídka. 4.5.2 Podlaha Podlaha nad terénem je teplosměnná konstrukce na spodní hranici budovy, která je vystavena přilehlé zemině, která dům ochlazuje. Z tohoto důvodu musí být podlaha velmi dobře tepelně odizolována a projektant musí optimálně řešit přerušení tepelných mostů od základů a od terénu. Právě proto není u pasivních domů podsklepení příliš vhodné a projektant by se měl už při návrhu budovy takovému řešení vyhnout. Podsklepení u pasivních budov výrazně navýší cenu výstavby budovy z důvodu problematického tepelného odizolování podzemního podlaží od nadzemních podlaží, aby byl minimalizován vliv tepelných mostů [11]. 15

4.5.3 Obvodové konstrukce U pasivních domů je mnohem důležitější význam tepelných izolací v obvodových těchto stěnách než u jiných budov z důvodu úspory energií na vytápění a hlavně i na správné fungování takovéto budovy. Toto jeden z hlavních principů pasivního domu, protože dům není vybaven klasickým otopným systém, který by dokázal kompenzovat vyšší tepelné ztráty skrz tyto stěny. Pokud bychom měli stěnu, která by měla malý tepelný odpor, mohlo by se lehce stát, že rekuperační jednotka by nedokázala pasivní dům vytopit. 4.5.4 Střecha Střecha udává vzhled budovy, a proto je velmi důležité navrhnout optimální tvar, jak z důvodu estetického, tak i z funkčního, čímž rozumíme např. stínění přebytečných solárních zisků nebo místo pro umístění fotovoltaických článků, které budou dům zásobovat elektrickou energií. Zcela nejideálnějším tvarem podle vztahu A/V by byla střecha plochá z důvodu nejmenší ochlazovací plochy. Pokud se ale jedná o dům pasivní vybavený fotovoltaickými nebo solárními panely, volí se raději střecha pultová orientovaná směrem k jihu z důvodu vyššího slunečního záření. Další výhodou pultové střechy oproti střeše ploché je i lepší odtok vody vlivem spádu, který minimalizuje riziko zatékání. Primárním úkolem každé střechy je ale chránit budovu před vlivy počasí a to bez ohledu na tvar nebo velikost přesahů, je důležité, aby na střechu byly kladeny obdobné požadavky na zvukovou, tepelnou a protipožární ochranu jako u obvodových stěn. Z toho vyplývá, že u střechy platí tytéž principy a nutnost vynikajících tepelně izolačních vlastností jako u obvodových stěn. Střecha u pasivního domu může mít libovolný tvar, pokud není omezena např. regulačním plánem, který definuje typ střechy v dané lokalitě. Zajímavým řešením je tzv. zelená střecha, kterou můžeme vidět na obr. 4. Zastřešení pomocí zelené střechy s sebou přináší mnoho výhod jako schopnost regulovat změnu počasí, kdy střecha dokáže díky obsažené vlhkosti v létě budovu ochlazovat a naopak v zimě udrží teplo v domě, kdy vrstva substrátu působí jako izolační materiál. Díky tomu budova spotřebuje méně energií na vytápění a chlazení. Další nespornou výhodou je, že střecha tvořená z velké části substrátem napomáhá k lepší odolnosti vůči požáru a navíc i napomáhá ke zlepšení mikroklimatu. Nevýhodou zelených střech 16

jsou vyšší pořizovací náklady, kdy toto kritérium částečně kompenzuje její vyšší životnost, která může dosahovat i sta let [16]. Obrázek 4. Zelená střecha (www.isodom.cz) 4.5.6 Tepelná izolace Pasivní dům izolujeme pomocí klasických tepelných izolací, kdy nejpoužívanější tepelnou izolací v pasivních dřevostavbách je minerální vata. Zvýšení tloušťky tepelné izolace má sice za následek prodražení celé stavby, ale na druhou stranu výrazné tepelné úspory, které uchová v domě. Dnes se můžeme setkat i s jinými izolačními materiály jako je celulóza, která je na stěny nebo stropy foukaná pomocí speciálního zařízení. Její nespornou výhodou oproti polystyrenu je její nesrovnatelně lepší ekologičnost, protože celulóza není nic jiného než recyklovaný papír. I při likvidaci je to mnohem jednodušší oproti polystyrenu, který se těžko likviduje z důvodu spalování při vysokých teplotách. Mezi dalšími používanými ekologickými materiály, které jsou u nás běžně k dostání, můžeme zmínit slámu, bavlnu nebo len. Mezi další zateplovací materiály řadíme konopí nebo ovčí vlnu, kdy můžeme využít jejich schopnosti hydroskopičnosti, schopnosti materiálu do sebe pohltit velké množství vlhkosti. Všechny tyto zmíněné izolace jsou v dnešní době finančně náročnější než zateplení běžnými zateplovacími materiály jako minerální vatou, proto se zatím nedočkaly většího rozmachu [4]. 17

Součinitel prostupu tepla Součinitel prostupu tepla značíme U [W/(m 2 K)], kdy tato fyzikální veličina udává množství energie, které projde jedním metrem čtverečným plochy při teplotním rozdílu jeden kelvin na jeho opačných koncích. Jeho převrácená hodnota je tepelný odpor R [(m 2 K)/W]. Obou těchto veličin využíváme při posuzování izolačních schopností jednotlivých konstrukcí, kdy obě veličiny slouží pro správný výběr materiálů a jejich tlouštěk abychom dosáhli kritéria pasivního domu. Pomocí součinitele prostupu tepla hodnotíme buď jednotlivé konstrukce zvlášť, nebo dům jako celek, kdy poté hovoříme o U em. U em je totiž průměrný součinitel prostupu tepla domem a ne jen dílčí součinitele jednotlivých konstrukcí. Důležité je, aby jak při návrhu, tak při samotné realizaci byly splněny oba tyto požadavky současně. Výsledné hodnoty jsou poté používány podle vyhlášky č. 268/2008 Sb., o technických požadavcích na stavby při hodnocení těchto konstrukcí. Z toho vyplývá, že pomocí součinitele prostupu tepla můžeme posuzovat vhodnost jednotlivých konstrukcí v návrhu, kdy nám tento součinitel říká, které konstrukce mají lepší tepelně izolační vlastnosti a jsou vhodnější při návrhu domu než jiné nebo naopak [11]. Pro pasivní dům jsou požadované hodnoty uvedené v ČSN 73 0540 2, kde jsou obsaženy i další požadavky nutné pro pasivní dům, které musí současně splňovat. Další velmi důležitou hodnotou, která je pro posuzování nepostradatelná, je normová hodnota součinitele prostupu tepla U N [W/(m 2 K)], kdy posuzované konstrukce musí U N splňovat. Pasivní Budovy mají nejpřísnější normové pro součinitel prostupu tepla. Postup výpočtu a porovnání vypočtených hodnot s hodnotami normovými je možné ukázat na 3 příkladech, kdy můžeme demonstrovat souvislost mezi skladbou stěny a jejími tepelně izolačními vlastnostmi. Pokud budeme posuzovat tepelné vlastnosti jakékoli konstrukce, musíme dodržovat určitý postup, který je dán normou, která standardizuje postup výpočtu z důvodu sjednocení výsledků a jejich porovnávání mezi sebou. Postup výpočtu spotřeby tepla jsem prováděl podle normy ČSN 73 0540 3, ale 1. dubna 2013 vstoupila v platnost nová evropská norma ČSN EN ISO 12631: Tepelné chování lehkých obvodových plášťů - Výpočet součinitele prostupu tepla. 18

Výpočet prostupu tepla konstrukcí si můžeme rozdělit do 4 kroků: 1) Pro každou posuzovanou vrstvu dané konstrukce si musíme najít součinitel tepelné vodivosti λ [W/(mK)], který udává množství tepla, které projde posuzovanou látkou o jednotkové tloušťce a jednotkovým teplotním rozdílem na jeho koncích. Zjednodušeně jde tuto fyzikální veličinu definovat jako ukazatel, jak je daný materiál dobrý tepelný izolant nebo naopak tepelný vodič. Jako zástupce tzv. tepelných vodičů, s kterým se na stavbách nejčastěji setkáváme, můžeme uvést železo, které má součinitel tepelné vodivost 58 W/(mK) [17], proto musíme dbát na správný návrh konstrukcí a jejich detailů, kdy se snažíme eliminovat tepelné mosty vzniklé právě železnými spojovacími prvky. Na druhé straně jsou tepelné izolanty, jako je např. minerální vata, která má součinitel tepelné vodivost 0,054 W/(mK) [17] a proto se hodí jako tepelný izolant a používá se na zateplování budov. Všechny součinitele tepelné vodivosti, které jsem v odstavci uvedl a budu pro výpočet používat, jsem čerpal z údajů technické správy budov [17], kde je podrobný katalog materiálů až na součinitele tepelné vodivosti λ sádrovláknité desky, který jsem použil ze stránek jednoho z nejznámějších výrobců těchto desek v ČR firmy FERMACELL [18]. 2) Dále si musíme spočítat tepelný odpor R [(m 2 K)/W] pro každou posuzovanou vrstvu konstrukce, kdy příslušnou tloušťku daného materiálu podělíme součinitelem tepelné vodivosti λ. R = d/ λ 3) Jako další musíme všechny vypočtené dílčí tepelné odpory materiálů v posuzované konstrukci sečíst, kdy získáme celkový odpor R c [(m 2 K)/W] posuzované konstrukce jako celku a jeho převrácená hodnota nám udává součinitel prostupu tepla konstrukcí U [W/(m 2 K)]. R c = R 1 + R 2 + R 3 + + R n U = 1/R c 4) Na závěr už jenom vypočtený součinitel prostupu tepla U posuzované konstrukce porovnáme s normovou hodnotou U N pro příslušný typ konstrukce a druhu domu (v našem případě U N obvodové stěny pasivního domu), která musí být větší než náš vypočtený součinitel prostupu tepla. U U N 19

Příklad 1 Máme konstrukci obvodového pláště tvořeného rámovou konstrukcí viz. obr. 5. Nosnost zabezpečují dřevěné KVH hranoly o velikost 120 60 mm, které jsou od sebe osově vzdáleny 625 mm. Mezi hranoly je umístěna tepelná izolace ve formě minerální vaty, která výrazně zvyšuje tepelný odpor konstrukce. Rámová konstrukce je z exteriéru opatřena OSB deskou o tloušťce 15 mm a z interiéru sádrovláknitou deskou FERMACELL tloušťky 15 mm z důvodu vyšší požární ochrany. Tato deska má vyšší stupeň požární ochrany, protože deska je z velkého podílu tvořena sádrou, která je nehořlavá. Sádra tedy zvyšuje čas, který je nutný k prohoření této desky a předurčuje ji k využití jako protipožární vrstvy. Obě tyto desky se podílí na dodatečné dostatečné tvarové tuhosti rámové konstrukce. 1) λ SM = 0,18 W/(mK) λ MV = 0,054 W/(mK) λ OSB = 0,17 W/(mK) λ SV = 0,32 W/(mK) αi = 8 W/(m 2 K) αe = 23 W/(m 2 K) 2) R OSB = d OSB / λ OSB R OSB = 0,015 / 0,17 R OSB = 0,088 (m 2 K)/W R SV = d SV / λ SV R SV = 0,015 / 0,32 R SV = 0,047 (m 2 K)/W Obrázek 5. Vnější obvodová stěna tloušťky 150 mm 20

R X = 1,791 (m 2 K)/W 3) R C = R I + R OSB + R X + R SV + R E R C = 1/ αi + R OSB + R X + R SV + 1/ αe R C = 1/8 + 0,088 + 1,79 + 0,047 + 1/23 R C = 2,093 (m 2 K)/W 4) U = U = U = 0,478 W/(m 2 K) Tato navržená skladba obvodové stěny nesplňuje požadované normové hodnoty podle ČSN 73 0540 2 na prostup tepla obvodovou stěnou budovy běžné novostavby, kdy by musela dosahovat součinitele prostupu tepla menší než 0,3 W/(m 2 K). Vidíme, že vypočtená hodnota součinitele prostupu tepla přesahuje požadovanou normovou hodnotu o více než polovinu, což je dost velké překročení normových hodnot. Z tohoto důvodu navržená stěna musí být výrazně lépe tepelně izolována. O možnosti použití této obvodové stěny v pasivním domě nelze ani hovořit [19]. Příklad 2 Na obr. 6 máme taktéž vnější obvodovou stěnu tvořenou rámovou konstrukcí. Nosnost v tomto případě opět zabezpečují dřevěné KVH hranoly, ale vyšší dimenze a to 180 80 mm, které jsou od sebe osově vzdáleny 625 mm. Mezi hranoly je umístěna tepelná izolace ve formě minerální vaty, která opět zvyšuje tepelný odpor obvodové konstrukce. Rámová konstrukce je z exteriéru opatřena OSB deskou o tloušťce 15 mm. Z interiéru naopak sádrovláknitou FERMACELL deskou tloušťky 15 mm. Dále je ze strany exteriéru na OSB desku přidělán polystyren o celkové tloušťce 100 mm, který dále zvyšuje tepelný odpor celé konstrukce. 21

1) λ SM = 0,18 W/(mK) λ MV = 0,054 W/(mK) λ OSB = 0,17 W/(mK) λ SV = 0,32 W/(mK) λ PS = 0,037 W/(mK) αi = 8 W/(m 2 K) αe = 23 W/(m 2 K) 2) R OSB = d OSB / λ OSB R OSB = 0,015 / 0,17 R OSB = 0,088 (m 2 K)/W R SV = d SV / λ SV R SV = 0,015 / 0,32 R SV = 0,047 (m 2 K)/W R PS = d PS / λ PS R PS = 0,1 / 0,037 R PS = 2,703 (m 2 K)/W Obrázek 6. Vnější obvodová stěna tloušťky 310 mm R X = 2,567 (m 2 K)/W 22

3) R C = R I + R PS +R OSB + R X + R SV + R E R C = 1/ αi + R PS + R OSB + R X + R SV + 1/ αe R C = 1/8 + 2,703 + 0,088 + 2,567 + 0,047 + 1/23 R C = 5,573 (m 2 K)/W 4) U = U = U = 0,179 W/(m 2 K) Takto navržená skladba obvodové stěny splňuje požadované normové požadavky pro běžné novostavby s dostatečnou rezervou. Tato stěna splňuje dokonce i doporučené normové hodnoty, kdy součinitel prostupu tepla musí splňovat požadavek, aby U 0,2 W/(m 2 K). Pokud bychom, ale chtěli tuto obvodovou stěnu realizovat v pasivním domě, museli bychom se ještě zaměřit na vylepšení tepelně izolačních vlastnosti, abychom dosáhli součinitele prostupu tepla U 0,15 W/(m 2 K), což je jedním ze základních požadavků pro pasivní dům. To by v tomto případě mohlo být např. zvětšení tloušťky polystyrenu [19]. U takto navržené stěny bezpochyby vznikne jiný problém a to problém s kondenzací vodních par uvnitř navržené obvodové stěny. Při tomto návrhu, který podle mého názoru není v žádném případě optimální, vzniká problém, že polystyrén umístěný na straně exteriéru k rámové konstrukci nám brání průchodu vodních par skrz konstrukci a vodní pára se začne srážet v konstrukci. Vznik vodní páry v budově je přirozený proces při jejím užívání. Vodní pára nejčastěji vzniká při činnostech jako je koupání, praní, sušení prádla nebo vaření. Vodní pára, která se v budově neustále vytváří, je poté gradientem tlaků tlačena z interiéru do exteriéru skrze obvodový plášť. Protože ale polystyren je parozábrana, vodní pára začne kondenzovat uvnitř konstrukce a začne zvyšovat riziko napadení plísněmi, houbami nebo biologickými škůdci. Tito činitelé výrazně poškozují rámovou konstrukci a postupem času mohou způsobit její nenávratné poškození. Navíc zvyšující se vlhkost v nosné konstrukci snižuje její únosnost a zkracuje její životnost. Použitá tepelná izolace ve formě minerální vaty ztrácí svou primární funkci tepelně izolovat. To je způsobeno tím, že vzduchové mezery jsou nahrazeny sráženou vodní párou [20]. 23

Příklad 3 V třetím případě máme na obr. 7 obvodovou stěnu tvořenou taktéž rámovou konstrukcí. Jak je zřetelné z obr. 7 nosnost zabezpečují dřevěné KVH hranoly o rozměrech 240 100 mm, které jsou od sebe osově vzdáleny 625 mm. Mezi hranoly je umístěna tepelná izolace ve formě minerální vaty. Rámová konstrukce je z exteriéru opatřena OSB deskou o tloušťce 15 mm. Ze strany interiéru jsou na nosnou konstrukci připevněny dvě sádrovláknité desky FERMACELL, kdy obě mají tloušťku 15 mm. Dále je ze strany exteriéru na OSB desku přidělána vrstva minerální vaty tloušťky 180 mm, která dále výrazně zvyšuje tepelný odpor celé konstrukce. 1) λ SM = 0,18 W/(mK) λ MV = 0,054 W/(mK) λ OSB = 0,17 W/(mK) λ SV = 0,32 W/(mK) αi = 8 W/(m 2 K) αe = 23 W/(m 2 K) 2) R OSB = d OSB / λ OSB R OSB = 0,015 / 0,17 R OSB = 0,088 (m 2 K)/W R SV = d SV / λ SV R SV = 0,015 / 0,32 R SV = 0,047 (m 2 K)/W Obrázek 7. Vnější obvodová stěna tloušťky 465 mm 24

R MV = d MV / λ MV R MV = 0,18 / 0,054 R MV = 3,334 (m 2 K)/W R X = 3,243 (m 2 K)/W 3) R C = R I + R MV +R OSB + R X + 2 * R SV + R E R C = 1/ αi + R MV + R OSB + R X + 2 * R SV + 1/ αe R C = 1/8 + 3,334 + 0,088 + 3,243 + 2 * 0,047 + 1/23 R C = 6,927 (m 2 K)/W 4) U = U = U = 0,144 W/(m 2 K) Takto navržená skladba obvodové stěny splňuje jak požadované, tak i doporučené normové požadavky pro běžné novostavby. Tato navržená skladba stěny dokonce splňuje i požadavek součinitele prostupu tepla pasivního domu pro obvodovou stěnu, kdy vypočtená hodnota U 0,15 W/(m 2 K) [19]. 4.6 Vzduchotěsnost Pod vzduchotěsností si můžeme představit schopnost budovy umožňující zabraňovat transportu vzduchu z interiéru do exteriéru nebo naopak. Jednou z hlavních podmínek pro pasivní dům, aby správně fungoval, je vynikající těsnost obálky budovy, aby vzduch odcházel pouze přes větrací systém s rekuperací tepla. Tím je zabezpečeno, že teplo z odváděného vzduchu je pomocí řízeného větrání s rekuperací tepla předáno vzduchu čerstvému, kdy teplo neodchází bez užitku z budovy. 25

Požadavek na neprůvzdušnost stanovuje norma ČSN 73 0540 2 pro příslušný druh domu. Pro pasivní domy s nuceným větráním se zpětným získáváním tepla norma uvádí maximální hodnotu neprůvzdušnosti n 50 = 0,6 h -1, která je velmi důležitým požadavkem pro správné fungování nuceného větrání s rekuperací tepla. Neprůvzdušnost n 50 znamená, že dochází k výměně maximálně 60 % objemu vzduchu v budově při rozdílu tlaků 50 Pa za jednu hodinu. Tato hodnota se kontroluje pomocí tzv. Blower door testu. Snažíme se dosáhnout co nejmenší hodnoty n 50, protože to znamená, že dům je těsnější a tím pádem dochází k menším tepelným ztrátám. Další výhodou proč dosáhnout co nejnižší hodnoty je i redukování možných problémů s vlhkostí, která proudí spolu s teplým vzduchem směrem z interiéru pomocí spár a netěsností přes konstrukci do exteriéru [11]. Zajištění co nejlepší neprůvzdušnost se řeší již při samotném návrhu, kdy samotný požadavek neprůvzdušnosti je uveden v projektové dokumentaci. Projektant by se měl vyvarovat problematických detailů s minimem prostupů přes vzduchotěsnící vrstvu a zvolit správnou konstrukci s vhodnou skladbou. Při samotné realizace je nutností se vyvarovat jakémukoliv poškození této vzduchotěsné obálky. Největší netěsnosti vznikají u jednotlivých spojů panelů. Jak vidíme na obr. 8, tyto spoje musíme důkladně utěsnit pomocí speciálních pásek, kterými se spoje Obrázek 8. Přelepení spár + speciální těsnící průchodky pro průchody instalací (www.isocell.cz) přelepují. V pasivních domech musíme dbát na správné utěsnění konstrukčních nebo instalačních prostupů přes vzduchotěsnící vrstvu. Dále je nutné použití speciálních průchodek instalací, které zaručují lepší vzduchotěsnost než běžné. 26

4.6.1 Parozábrana V dřevostavbách se dříve používaná fólie jako parozábrana, z důvodu jejího snadného porušení, ve většině případů nahradila OSB deskou. Tuto desku vidíme na obr. 8, kdy slouží jako hlavní vrstva zajišťující dostatečnou vzduchotěsnost obálky budovy a plní funkci parozábrany. OSB desky v rámové konstrukci mají i další důležitou funkci a to dodávat konstrukci dostatečnou statickou pevnost proti vodorovně působícím silám. Jednotlivé OSB desky se vzájemně spojují pomocí perodrážky. Dále je vidět, že spoje jsou ještě následně přelepeny speciální páskou, která redukuje netěsností mezi jednotlivými deskami na minimum. Tím se dosáhne velmi vysokého stupně vzduchotěsnosti. Toto řešení je poměrně jednoduché, a proto je dnes velmi rozšířené. Tradiční metoda dosažení vzduchotěsnosti pomocí plastové fólie je na ústupu z důvodu vyšší složitosti a menší spolehlivosti. Abychom mohli použít OSB desku jako vzduchotěsnící vrstvu v domě, musíme si dát pozor na tloušťku a výrobce OSB desky. Někteří výrobci sice splňují normové požadavky na kvalitu desky, ale kvalita pro použití jako parozábrany nedosahuje takových hodnot vzduchotěsnosti, jakou pro dům potřebujeme, aby splnil normové hodnoty neprůvzdušnosti pro pasivní dům n 50 < 0,6 h -1. Zvýšit vzduchotěsnost OSB desky lze použitím nátěru. Nejvhodnějším se zatím jeví nátěry na akrylátové bázi, kdy je optimální aplikace minimálně dvou nátěrů. Ke zlepšení vlastností OSB desky přistoupili i sami výrobci, kdy např. vložili mezi jednotlivé vrstvy vrstvu papíru, který byl impregnovaný parafínem a to vede k výraznému zlepšení vzduchotěsnosti této desky při stejné tloušťce [11]. 4.6.2 Nejčastější místa netěsnosti Na obr. 9 vidíme nejčastější místa vzniku netěsností. Mezi nejčastější místa netěsností řadíme místa napojení jednotlivých konstrukcí, kde vznikají těžko utěsnitelná místa. Dále napojení střechy k obvodové stěně, stropu k obvodové stěně, vnitřních příček k vnější obvodové stěně, základů k obvodové stěně, rámu okna a rolety k obvodové stěně, zárubně dveří k obvodové stěně, instalační prostup a jiné [21]. 27

Obrázek 9 Nejčastější místa vzniku netěsností (www.pasivnidomy.cz) 4.7 Výplň otvorů Pod tímto pojmem rozumíme stavebně truhlářské výrobky, jako jsou okna a vstupní dveře, které musí splňovat určité tepelné a vzduchotěsné požadavky. Okna Okna hrají velmi důležitou roli, jak v tepelných ziscích, tak v tepelných ztrátách budovy, protože jsou nejslabším místem v obvodové stěně z hlediska tepelných ztrát. Zvláště pak okna střešní, které mají ještě větší ztráty tepla než okna svislá. Kvalita okna je určena mnoha faktory. Jedním z nejdůležitějších je zasklení, kdy použití trojskla je v dnešní době u pasivního domu nutností, abychom docílili požadovaného koeficientu prostupu tepla. Dále použití kvalitního rámu okna, který musí být dobře tepelně izolovaný a správně osazen do okenního otvoru, aby nevznikly tepelné mosty. Protože okenní rám je v dnešní době slabší místo než zasklení, doporučuje se použít jedno větší okno než více malých [22]. Nejčastěji se setkáváme s použitím plastového nebo dřevěného rámu, kdy dřevěný rám se kombinuje s použitím PUR pěny nebo korku k dosažení lepších izolačních vlastností rámu. U plastového rámu se tento problém řeší pomocí vzduchových mezer, kdy jejich počet je 8 i více [8]. 28

Okna nejsou jenom místem tepelných ztrát, ale také produkují teplo pomocí sluneční energie, která proniká skrze prosklení do interiéru a to především na jižně orientovaných okenních plochách budovy. Jižně orientovaná fasáda domu by neměla mít více než 40 % plochy vyplněné prosklenými plochami, protože další zvětšování okenních ploch není výhodné. Při vyšším poměru okenních ploch na jižně orientované fasádě, pak dochází v létě k přehřívání a v zimě naopak k tepelným ztrátám z důvodu většího koeficientu prostupu tepla oproti plné stěně. Naopak severně orientovaná fasáda by neměla obsahovat pokud možno žádná okna nebo jen plošně malá. U západně a východně orientované fasády by měla být plocha zasklení mezi plochou severní a jižní fasády [23]. Zasklení Zatím nejdokonalejším a zároveň cenově dostupným zasklením je zasklení pomocí trojskla. Vzduchové mezery mezi jednotlivými skly jsou vyplněny argonem nebo kryptonem, z důvodu, že tyto vzácné plyny lépe izolují než vzduch. Takovéto trojsklo se vzácným plynem je proto optimálním řešením zasklívání pro dosažení co nejmenších tepelných ztrát zasklením v současné době. V tomto případě můžeme uvádět, že roční bilance okna je kladná. Z toho je zřejmé, že v topné sezóně okny více energie získáme, než ztratíme [8]. Dnes se můžeme setkat i se čtyřnásobným zasklením, které je finančně velmi nákladné při malém zlepšení tepelně izolačních vlastností zasklení. Proto zdokonalování nejde cestou zvyšování počtu skel, ale cestou nahradit vzácný plyn vakuem, kdy stačí osadit rám pouze dvojsklem při dosažení stejných parametrů jako dnes dostupné trojsklo se vzácným plynem. Na trhu už se objevují první prototypy, ale zatím se tento typ zasklívání okenních otvorů komerčně nerozšířil [24]. Stínění Samozřejmě, že při návrhu se projektant snaží, aby jižní fasádě pasivního domu nic nestínilo z důvodu tepelných zisků od slunce. V letních měsících by mohlo snadno docházet k jejímu přehřívání. V takovém případě musíme dům chladit, kdy chlazení je energeticky náročnější než vytápění, proto je výhodnější dům spíše v zimních měsících dotápět než v letních měsících ochlazovat [5]. Proto je velmi důležitý promyšlený návrh stínění jižní fasády, zejména v letních měsících, kdy jsou tepelné zisky od slunce největší, ale potřeba těchto zisků nejnižší v průběhu celého roku. Stínění může rozdělit do několika kategorií. První kategorie je pomocí stavebních úprav nebo konstrukcí. Mezi stavební úpravu můžeme zařadit např. zvětšení délky přesahu střechy. Jak je patrné z obr. 10 přesah střechy chrání pasivní 29

dům před vysokým jižním sluncem v létě, čím docílíme snížení množství tepelných zisků. Naopak v zimních měsících přesah střechy nebrání nízkému slunci a umožňuje tak maximálně využít tepelné zisky. Ze stavebních konstrukcí můžeme zmínit postavení pergoly, která může být začleněna do návrhu a tvořit tak i estetický prvek. Obrázek 10. Vliv stínění na množství tepelných zisků (www.pasivnidomy.cz) Tato řešení však eliminují pouze vysoké jižní slunce a proto je nezbytné dům vybavit i jinými řešeními. Nejvhodnější alternativou jsou jistě venkovní žaluzie nebo rolety, které dům ochrání i před východním a západním sluncem. Tepelné mosty Tepelný most si můžeme představit jako místo, které jak podle názvu zní, ztrácí svou schopnost izolovat a dochází zde ke zvýšenému proudění tepla. To je způsobeno různými příčinami, jako je chybějící izolace, špatné napojení okenního rámu a vchodových dveří k obvodové stěně a další. Jejich eliminace začíná již při samotném návrhu, kdy se projektant snaží volit optimální konstrukční systém a materiálovou skladbu, aby se vyhnul vzniku tepelných mostů. Vrstva tepelné izolace musí mít minimum přerušení, které by mohly být potencionálními tepelnými mosty. Při samotné realizaci výstavby je důležité, aby stavební firma striktně dodržovala jednotlivé technologické postupy. 30

5 Technika používaná v pasivních domech 5.1 Řízené větrání s rekuperací tepla Toto zařízení je pro pasivní dům dnes už nutností a v žádném případě se bez něj neobejde. Toto zařízení zajistí pasivnímu domu neustálý přívod čerstvého vzduchu do vnitřních prostor, který má jak v letním, tak i v zimním období příjemnou teplotu. Je otázkou, jak finančně nákladné zařízení do pasivního domu budeme instalovat z důvodu vyšší účinnosti zpětného získávání tepla. Při samotném výběru použité jednotky je nutno dbát na účinnost a výkon rekuperační jednotky při maximálním výkonu výměny vzduchu. Optimální návrh počítá s přívodem 25 m 3 /h pro osobu, kdy řízené větrání může být vybaveno regulátorem přívodu vzduchu podle počtu přítomných osob nebo čidlem, které snímá koncentraci CO 2 [25]. Přivádění teplého čerstvého vzduchu je vedeno rozvody ve stropě nebo v podlaze budovy přes teplé místnosti, aby vzduch neztrácel teplotu. Rozvody jsou zakončeny vyústky teplého čerstvého vzduchu, které se nejčastěji nacházejí pod okny. Jejich počet je přímo úměrný objemu místnosti a teplotě, která je požadována. Obecně lze proces rekuperace tepla definovat, jako předávání tepla přes rekuperátor z odpadního vzduchu, který je odváděn z domu, vzduchu čerstvému, který je přiváděn do všech obytných místností. Celý tento proces výměny tepla probíhá bez smíchání vzduchu odváděného se vzduchem přiváděným. Běžné rekuperační jednotky pracují s účinností 85 %, ty nejlepší dosahují až 93 % účinnosti získání tepla z teplého odpadního vzduchu a jejímu předání vzduchu čerstvému, ale studenému [26]. 5.2 Zemní výměník Princip zemního výměníku je jednoduchý, nasávaný vzduch proudící potrubím je v létě ochlazován, ale v zimě naopak předehříván. Toto zařízení využívá principu, že zemský masiv má poměrně stálou teplotu v průběhu celého roku. Samozřejmě, aby toho bylo docíleno, musí být zemní výměník v dostatečné hloubce v zemi, kde jsou celoročně stálé Obrázek 11. V zimním období (http://www.potrubizplastu.cz) 31

teploty. Optimální hloubka pro uložení potrubí se pohybují od 1,5 do 2 metrů [8], protože v této hloubce se roční teploty pohybují od 7 do 12 C podle klimatických podmínek dané lokality. Potrubí zemního výměníku se nejčastěji vyrábí z plastu jako je polypropylen nebo tvrdého PVC o průměru 200 mm a je uloženo v zemi v délce 20 až 25 metrů. Obrázek 12. V letním období (http://www.potrubizplastu.cz) Délka je dána požadovaným výkonem, kdy s rostoucí délkou roste i povrch, který má funkci vyměňovat si s okolní zeminou teplo. Na obr. 11 je vidět, že přiváděný čerstvý vzduch má velmi nízkou teplotu. Proto je tento studený vzduch, který v zimních měsících může běžně dosahovat i 15 C, do domu přiváděn přes zemní výměník. Teploty zeminy se pohybují okolo 7 C. Po předání tepla dojde k výraznému zvýšení teploty čerstvého vzduchu i o 17 C. Naopak na obr. 12 je vidět, že teplota nasávaného vzduchu může naopak klesnout až o 14 C. 5.3 Solární kolektory Vývoj této technologie za posledních pár desetiletí natolik pokročil, že se tato technologie k získávání energie stala již běžně dostupnou a finančně přijatelnou. Sice je stále na pořízení potřeba poměrně vysokých investičních nákladů, ale to je kompenzováno minimálními náklady na provoz. Velikost kolektorů dimenzujeme tak, aby pokryly spotřebu teplé vody v létě ze 100 %, v zimě počítáme se 60 až 70 %. Dále je vhodné dům vybavit akumulační nádrží, která slouží k redukování rozdílů mezi produkcí a spotřebou teplé vody [5]. Velikost plochy je přímo úměrná poštu osob, které budou dům využívat, kdy uvažujeme 1,5 m 2 plochy kolektoru na osobu a velikost akumulační nádrže 75 l na osobu. Pokud bude dům vybaven kolektory o vyšším výkonu, bude v letních měsících problém s přebytky tepla, které je nevyužité a zároveň je to zbytečná investice, která prodražuje celou stavbu domu. Pokud budeme uvažovat dům určený pro užívání čtyř osob, je optimální velikost plochy kolektorů 6 m 2 a akumulační nádrží o velikosti 300 l [5]. 32

5.4 Fotovoltaické kolektory V posledních letech si tato technologie výroby elektrické energie razí cestu z důvodu minimálního zatížení životního prostředí a především dotací, které tuto technologii pomáhají rozšířit. Fotovoltaické články umožňují výrobu elektrické energie přímou přeměnou ze slunečního záření, kdy se nejčastěji používá technologie křemíkových článků, které poskytují velmi dobrou účinnost při přiměřené pořizovací ceně. Návratnost takového to systému se uvádí kolem 8 let, ale životnost se předpokládá 40 let. Z toho je zřejmé, že je to velmi výhodné, avšak počáteční náklady na tuto technologii jsou poměrně vysoké, a proto je nutné takovou investici důkladně zvážit. Zajímavou myšlenkou je i skladování elektrické energie při vyšší produkci než je spotřeba. To ve většině případů nastává v průběhu dne, kdy jsou nejvyšší zisky, ale malý odběr vlivem nepřítomnosti obyvatel. Zajímavou myšlenkou je skladování energie v elektromobilech, kdy při přebytku elektrické energie bude elektromobil nabíjen a tvořit tak pohotovostní zálohy elektrické energie. V případě špiček pak naopak můžeme část energie odebírat zpět do domu [11]. Důležitým faktorem fotovolataického a i již zmíněného solárního kolektoru je orientace, která se podílí na výkonu kolektoru a samozřejmě též velikost absorpční plochy. Aby fotovoltaický kolektor dosahoval vyšší účinnosti, lze ho umístit na zařízení, které bude měnit úhel natáčení podle úhlu dopadajícího slunečního záření, ale takové řešení je u výstavby rodinných domů zcela výjimečné z důvodu vysoké finanční náročnosti [5]. 5.5 Ohřev teplé vody Zařízení na ohřev teplé vody musí zabezpečit pro dům jak dostatečné množství teplé vody, tak i vodu o odpovídající hygienické kvalitě a teplotě. Vlastnosti teplé vody jsou dány vyhláškou č. 194/2007 Sb. Díky tomu, že pasivní dům je tak dobře izolovaný a vzduchotěsný, jsou náklady na vytápění minimální a často se stává, že tyto náklady jsou převyšovány náklady na ohřev teplé vody. Z toho vyplývá, že náklady na ohřev teplé vody značně ovlivňují celkovou spotřebu elektrické energie pasivního domu. Proto se neustále zvyšuje tlak, aby se i tyto výdaje v co největší míře snížily. Teplovodní potrubí musí být dostatečně zaizolováno pomocí tepelné izolace. K hlavním zásadám, které může projektant ovlivnit, patří optimálně řešený návrh na rozvody teplé vody, kdy se snaží minimalizovat délku těchto rozvodů. To nám šetří jak finanční náklady, tak i minimalizuje ztráty tepla. Projektant se snaží místnosti ve víceposchoďovém domě, jako je koupelna, umisťovat nad sebe. Další snahou je, aby se vodovodní baterie nacházely v co nejmenší vzdálenosti 33

od zásobníku teplé vody, který musí být také velmi dobře tepelně zaizolovaný. Tato opatření zabezpečují minimalizaci tepelných ztrát a spotřeby elektrické energie nutné k ohřevu vody. Také správné nastavení teploty v rozvodech teplé vody je velmi důležité, abychom se vyhnuli zbytečným ztrátám, kdy postačí teplota 42 47 C [11]. Při teplotě pod 50 C však hrozí nebezpečí napadení vody bakteriemi Legionella. U termické ochrany musíme dosáhnout teploty minimálně nad 60 C, u vyšších teplot postačí kratší doba dezinfekce (např. při teplotě 70 C postačí 5 minut). U netermických způsobů je rozšířené použití ozónu či chlordioxidu. Tyto opatření mají vysokou účinnost a zároveň nijak nepoškozují kvalitu vody [11]. 5.6 Možnosti získávání tepla z odpadní vody Nejčastěji se na ohřev vody používá elektrický boiler, který je málo finančně náročný na pořízení, ale také málo šetrný k měsíčním výdajům za energii. Proto je v pasivním domě výhodnější použití solárního boileru pro předehřívání studené vody, který je poměrně nákladný na pořízení, ale za pár let provozu se nám tato investice vrátí. Člověk se nejčastěji sprchuje vodou o teplotě kolem 38 C, kdy odpadní voda, která odtéká, má stále teplotu kolem 34 C. Člověk tedy využil asi jen 10 % tepla a zbytek odtéká bez dalšího užitku. Proto můžeme obdobně jako u vzduchu použít rekuperátor, který se instaluje pod vanu nebo sprchu. Ten zachytává teplo z odtékající vody pro předehřev čisté studené vody, která vstupuje do boileru a redukuje tak množství energie na ohřev. K tomuto účelu se nejčastěji používá protiproudý rekuperátor, který je poměrně jednoduchý, ale má účinnost jen kolem 40 %. Problémem této technologie je neustále zanášení nečistotami z odpadní vody a z toho vyplývající nutnosti častého čištění [5]. 34

6 Kontrola provedení stavby 6.1 Blower door test Při tomto testu se nejčastěji osazuje jednotka do dveřního otvoru, od toho dostal název Blower door test. Test slouží ke kontrole kvality vzduchotěsnosti, který je velmi důležitým ukazatelem správnosti provedení, jak návrhu, tak samotné realizace budovy. Požadavek na splnění požadované vzduchotěsnosti, který je právě u pasivních domů velmi přísný oproti domům s přirozeným větráním, je pro dodavatele nutné splnit z důvodu uvedení příslušné vzduchotěsnosti ve smluvních podmínkách a při nedodržením bývá častým důvodem reklamací ze strany investora a důvodem ke slevě. Tento test neprůvzdušnosti budovy probíhá podle ČSN EN 13829, kdy testujeme budovu jako celek (u rodinných domů) nebo jen ucelené části budovy (bytový dům), kdy měříme množství vzduchu, které se za jednu hodinu vymění při tlakovém rozdílu 50 Pa. To znamená, že je rozdíl tlaků uvnitř a vně budovy 50 Pa, což odpovídá skutečné situaci, kdy je dům vystaven větru o rychlosti 10 14 km/h [22]. Blower door test by měl být prováděn vždy dvakrát Poprvé, kdy jde dokončená hrubá stavba. V tomto stádiu výstavby je možné ještě netěsnící místa rychle a snadno opravit. Podruhé se test provádí, když je dům dokončen a je připraven k převzetí od zákazníka. V tomto stádiu Obrázek 13. Zařízení k provádění Blower-door testu (www.pasivnidomy.cz) jsou veškeré opravy velmi složité a většinou i s tím spojené vyšší náklady. Na obr. 13 je vidět zařízení k provádění Bloweer-door testu podle Normy ČSN EN 13829, která platí ve většině evropských zemí a obsahuje požadavky na použité zařízení, postup pro správné měření, následný postup při vyhodnocování naměřených dat 35

a náležitosti samotného protokolu. Zařízení se skládá z ventilátoru a prostředků, kterým i dostatečně utěsníme celý otvor, ve kterém se ventilátor nachází. Dále potřebujeme měřící zařízení skládající se ze sondy pro měření rozdílu tlaků (tzv. manometr), sondy pro měření průtoku vzduchu přes ventilátor a počítač, který výsledky vyhodnocuje. 6.2 Termovizní kamera Termovizní kamera je také způsob kontroly kvality provedení samotné stavby a umožňuje identifikovat tepelné mosty v konstrukci domu pro jejich vyloučení či alespoň eliminaci. Samotné měření provádíme nejlépe v chladných měsících z důvodu nižších teplot exteriéru a tím pádem většího rozdílu teplot interiéru a exteriéru. Díky větším rozdílům teplot jsou tepelné mosty lépe identifikovatelné. Tepelný most se projeví jako místo s vyšší teplotou na povrchu konstrukce při snímání z exteriéru nebo naopak nižší teplotou povrchu stěny při snímaní stěny z interiéru. Tyto místa se objeví na kameře odlišnou barvou proti okolním místům v závislosti na teplotě posuzovaných povrhů. 6.3 Energetický štítek (průkaz energetické náročnosti budovy) Je to povinný průkaz, který má každá budova a to se týká i těch, které jsou pouze rekonstruovány. Tímto průkazem EU chce snížit spotřebu množství energií a vypouštěného množství CO 2. Tento energetický štítek bude nedílnou součástí projektové dokumentace každého domu či budovy, kdy bude nutností k získání stavebního povolení. Tento štítek umožní každému člověku snadné a rychlé Obrázek 14. Průkaz energetické náročnosti budovy (www.nazeleno.cz) 36

zjištění, jak je příslušný dům úsporný. Je to obdoba energetického štítku spotřebičů, kdy hodnotíme úspornost spotřebiče. Hodnocení energetické náročnosti budov se provádí podle vyhlášky 148/2007Sb, kde je i vzor energetického štítku, který je vidět na obr. 14 [27]. Na obr. 14 vidíme 7 tříd náročnosti, kdy každá budova bude zařazena do příslušné třídy podle energetické náročnosti. To znamená, že A je budova mimořádně úsporná a G naopak mimořádně nehospodárná. Postup je poměrně jednoduchý, kdy auditor pomocí speciálního programu spočítá energetickou náročnost posuzované budovy podle projektové dokumentace a výsledek potom jen zařadí do příslušné třídy úspornosti. V tomto případě, jak je vidět na obr. 14, bychom měli budovu spadající do kategorie C. Tento průkaz platí 10 let od data jeho vyhotovení pro příslušnou budovu, kdy tuto činnost provádí energetický specialista, který ručí, že je budova správně posouzena a označena do dané kategorie náročnosti. Energetický specialista mimo vyhotovení grafického vyjádření, které je vidět na obr. 14 ještě vypracuje protokol, kde jsou podrobně uvedeny použité metody a konkrétní výsledky [22]. 37

7 Metodika Na začátku této práce bylo třeba prostudovat problematiku energeticky úsporných budov, která je v této práci shrnuta. Jde především o prostudování kritérií pasivního domu, kdy pasivní dům musí splňovat všechny podmínky zároveň. Dále jsem při mé práci studoval, jak těchto kritérií dosáhnout při minimalizaci zvýšení finanční náročnosti na výstavbu. To samozřejmě začíná už při samotném návrhu, kdy projektant musí navrhnout optimální orientaci domu ke světovým stranám, kdy dům dosahuje maximálního množství tepelných zisků. To výrazně zmenší období, kdy je nutné dům vytápět. Výsledkem je výrazné snížení nákladů na vytápění. Zároveň jsem se mé v práci věnoval i stínění slunečních zisků, protože dopadající sluneční záření dosahuje největšího množství v létě, kdy jsou tyto zisky méně potřebné. Dále jsem studoval, jak tyto tepelné zisky udržet v domě. To je důležité z důvodu minimalizace spotřeby energie na vytápění. To v sobě zahrnovalo problematiku skladeb obvodového pláště budovy včetně oken, kdy jsou na tyto části kladeny vysoké požadavky z hlediska tepelně izolačních vlastností a zajištění maximální vzduchotěsnosti. Tím bude zajištěno, že řízené větrání s rekuperací bude do domu neustále přivádět čerstvý vzduch, který bude ohříván teplem z toho odpadního. Díky poznatkům, které jsem získal v průběhu studování problematiky pasivních domů, jsem vytvořil návrh rodinného domů, který splňuje všechna kritéria pasivního domu. Tento návrh pasivního domu, který jsem řešil jako rámovou dřevostavbu, jsem umístil do předem zvoleného pozemku, který jsem vybral na základě vhodnosti pro splnění požadavků pro pasivní dům. To v sobě obsahovalo výběr pozemku, který bude minimálně stíněn okolní zástavbou a jeho vhodné spádování, dále možnost správné orientace budovy na daném pozemku a možnost postavit vícepodlažní dům, kdy dosažení co nejmenšího poměru A/V je mnohem jednoduší. Návrh jsem zpracovával v programu AutoCAD 2013, kdy jsem vytvořil konkrétní návrh rodinného pasivního domu situovaného v obci Samotišky. Součástí návrhu je umístění domu na pozemku s napojením inženýrských síti, začlenění do terénu, dispoziční řešení jednotlivých podlaží, navržení základů a zastřešení pro tento dům. 38

7.1 Výběr domu Nejprve byla volena velikost domu, která bude adekvátní k počtu osob, které zde budou bydlet. Návrh domu je pro čtyřčlennou rodinu, která zde bude trvale bydlet. K tomu byla přizpůsobena jak velikost domu, tak i dispoziční členění jednotlivých podlaží. Správná velikost a dispoziční řešení domu zajistí minimální náklady při zachování vysokého komfortu pro obyvatele. 7.2 Výběr lokality Rodinný dům je situován do obce Samotišky, která je v posledních letech velmi žádanou oblastí a stává se místem mnoha realizací rodinných domů. Jedním z důvodů proč se tato obec stává tak žádanou je, že se obec nachází v klidné lokalitě a zároveň je vzdálená pouhých 10 km od krajského města Olomouce. Obec Samotišky se pyšní krásnou přírodou s 3 km vzdáleným poutním místem Svatým Kopečkem, kde se nachází i zoologická zahrada. 7.3 Výběr pozemku Byl zvolen pozemek, který je vidět na obr. 15, v katastrálním území Samotišky s parcelním číslem 1084/2. Tento pozemek je optimální místo pro výstavbu pasivního domu. Pozemek je v poměrně málo svažitém terénu a není ve velké míře omezován regulačním plánem, který pouze definuje typ střechy. Toto omezení se jeví jako málo omezující. Obrázek 15. Parcela číslo 1084/2 (www.cuzk.cz) 39