Když se řekne pasivní dům

Vysvětlíme si, jak by měl pasivní dům vypadat, a na co si při jeho stavbě musíme dát největší pozor. 

Pojmy nízkoenergetický, pasivní nebo nulový dům v zásadě charakterizují měrnou spotřebu energie v domě. Zrovna tak dobře bychom mohli používat označení písmeny A až E, podobně jako na energetickém štítku budovy (pasivní domy jsou ve třídě A). Slovní označení je ale názornější a v běžné řeči lépe použitelné. 

Co je pasivní dům

V ČR se za pasivní považuje dům, který splňuje podmínku, že roční spotřeba tepla na vytápění nepřesahuje 15 kWh na metr čtvereční za rok. V poslední době se v souvislosti s dotačním programem Zelená úsporám používá vyšší a snáze dosažitelná hranice 20 kWh/m2 za rok. Současně musí mít ještě některé další vlastnosti, například určitou minimální tepelnou setrvačnost a celková spotřeba energie v domě (vytápění, ohřev vody a elektrické spotřebiče) nesmí překročit 120 kWh/m2 za rok.

Zmiňovaných 15 kWh/m2 za rok představuje u rodinného domu běžné velikosti hodnotu, při které už není třeba instalovat klasický vytápěcí systém. Tepelné zisky od obyvatel, spotřebičů a slunečního záření ve spojení s účinným systémem zpětného získávání tepla při větrání (rekuperační větrání) totiž dokážou pokrýt většinu tepelných ztrát domu. Pak už jen stačí v době největších mrazů přihřívat větrací vzduch nebo použít malá lokální elektrická topidla. Proto se mu říká „pasivní“, to že je v něm příjemné teplo i když je venku zima je dáno jeho vlastnostmi, tím, jak umí hospodařit s tepelnými zisky, a ne tím, že v něm „aktivně“ udržujeme teplotu pomocí vytápěcího zařízení. Je třeba si ale uvědomit, že to platí jen v daném klimatickém pásmu; dům, který splní výše uvedené podmínky v Praze, je nebude splňovat třeba v norském Narviku, kde jsou průměrné teploty znatelně nižší. 

Pasivní dům nemusí být nijak výrazně odlišný od běžného domu a nemusí být ani výrazně dražší. Dá se postavit s použitím dnes běžných technologií, je ale třeba jej pečlivě navrhnout a plně využít možnosti, které nám tyto technologie poskytují. 

Kompaktní tvar

Obytná plocha domu souvisí s jeho objemem (plocha podlah x výška), tepelné ztráty s povrchem jeho obálky. Malá měrná spotřeba tepla se tedy snáze dosahuje v domech, které mají při daném objemu co nejmenší povrch. Z čistě geometrického hlediska je nejlepší tvar koule, to je ale tvar pro obytný dům poněkud nepraktický. Použitelný tvar je krychle nebo hranol. Nevhodné jsou velmi členité tvary.  Výhodné jsou řadové domy, které sdílejí dvě stěny s vytápěným prostorem sousedních domů. Pak je řadový dům ve tvaru krychle výhodnější než dům ve tvaru koule. Pokud by šlo jen o tepelné ztráty, pak by nejlepší prakticky použitelný tvar byla krychle, respektive řadová krychle. V tepelné bilanci domu jsou ale důležité tepelné zisky ze slunečního záření, a proto je často výhodnější tvar hranolu orientovaný delší stranou na jih. Kompaktní tvar není nevyhnutelně nutný, nicméně znatelně šetří náklady na stavbu. Významný vliv má velikost domu; poměr objemu k ploše obálky totiž s velikostí domu roste, a je proto mnohem snazší postavit pasivní obytný dům s více byty než malý rodinný domek.

Na jih orientovaná okna

Okna plní v pasivním domě dvě funkce, hlavní je přivést do domu světlo a zajistit vizuální kontakt s okolím. Neméně důležitý je u pasivního domu příspěvek oken k tepelné bilanci domu. Sluneční záření pronikající okny dovnitř je významným zdrojem tepla. Pokud je to možné, tak je vhodné orientovat dům delší stranou k jihu a na jih také osadit většinu oken; tato okna nesmí být v zimním období zastíněna vegetací nebo blízkými budovami. Západní a východní okna jsou poněkud problematická, na jaře a na podzim sice mohou být jejich tepelné zisky žádoucí a využitelné, v letním období, kdy do nich slunce ráno nebo večer svítí téměř kolmo, jsou ale krajně nepříjemné a nežádoucí. Proto je nezbytné je zastínit. K tomu účelu mohou dobře posloužit vzrostlé listnaté stromy nebo venkovní žaluzie.

Využití tepelných zisků okny má ale své meze. Pasivní dům má totiž tak malé tepelné ztráty, že při slunečním svitu tepelné zisky okny zpravidla převyšují okamžitou tepelnou ztrátu domu, teplota v něm začne růst a může přesáhnout úroveň tepelného komfortu. Je proto výhodné, když je možné takto získané teplo někam uložit a využít ho ke krytí tepelných ztrát večer a v noci. Nejdostupnější „akumulátor tepla“ je hmota stěn a podlah. Nejvýhodnější z hlediska tepelné akumulace jsou proto domy se stěnami z těžkých materiálů (kámen, beton, vápenopískové cihly) se silnou vrstvou tepelné izolace na vnější straně. Ta zajistí, že se do procesu akumulace tepla zapojí téměř celá hmota stěny.

Další problém s velkými okny jsou jejich noční tepelné ztráty. Stěny v pasivních domech mívají běžně součinitel prostupu tepla U=0,12 W/(m2.K), zatímco okna jen málokdy lepší než U=0,7 W/(m2.K); mají tedy skoro 6x větší tepelnou ztrátu z metru čtverečního plochy. Dnes se na už trhu objevují okna přímo určená pro pasivní domy. Zpravidla jsou zasklena trojsklem a mají kvalitní rám s vnější tepelnou izolací. Bohužel platí, že s poklesem hodnoty součinitele prostupu tepla klesá také propustnost zasklení pro sluneční záření a tím i tepelné zisky. U jižních oken  může být proto výhodné použít dvojsklo s větší propustností a snížit noční tepelné ztráty pomocí žaluzií, rolet nebo okenic. 

Zimní zahrada a Trombeho stěna

Tepelné zisky ze slunečního záření můžeme zvýšit tím, že použijeme na jižní straně domu vedle oken i další prosklené plochy. Zimní zahrada je vlastně jakýsi „skleník“ přistavený k jižní straně domu. V době slunečního svitu se teplo zde vytvořené rozvádí pomocí ventilace a otevření spojovacích dveří do prostoru domu a zimní zahrada se stává součástí obytného prostoru. V době, kdy slunce nesvítí, se spojovací dveře uzavřou a zimní zahrada nechá chladnout. Zimní zahrada je sice architektonicky zajímavý prvek, ale v průběhu let se ukázalo, že její příspěvek k tepelné bilanci domu není tak výrazný, a naopak sebou často nese problémy s přehříváním v letním období.

Původní Trombeho stěna je zvenčí zasklená  masivní jižní stěna. V době, kdy svítí slunce, se stěna vyhřeje a postupně, se zpožděním 8-12 hodin, předává teplo dovnitř domu. Tepelná účinnost je malá, protože zasklení má příliš velké tepelné ztráty. Dnes se používají pro tento účel takzvané transparentní izolace, což jsou materiály, které mají docela dobrou tepelně izolační schopnost a současně i dobrou propustnost pro sluneční záření a dají se na stěnu osazovat stejně snadno jako běžná tepelná izolace. Nejčastěji se používají polykarbonátové voštinové panely, které dokážou propustit zhruba 60 % dopadajícího záření. Zatímco u běžné neprůhledné izolace se větší část slunečního záření odrazí od povrchu stěny a jen velmi malá část pronikne dovnitř domu, u transparentní izolace se naopak větší část záření dostane skrz izolaci na povrch stěny, ohřeje ji a teplo postupně proniká dovnitř. Je to vlastně takový solární kolektor a zásobník tepla dohromady. Cena transparentní izolace je ale poměrně vysoká (před několika lety se u nás prodával metr čtvereční za 10.000 Kč) a zdá se, že vývoj pasivních domů se spíše ubírá cestou zlepšování tepelných izolací než snahou o zvýšení tepelných zisků ze slunečního záření.

Izolační vlastnosti

Stěny pasivních domů musí mít lepší tepelně izolační vlastnosti než u běžných domů. Současná norma doporučuje pro těžkou stěnu (např. cihelné bloky) hodnotu U= 0,25 a u stěny lehké (dřevostavba) 0,20. Stěny pasivních domů mají hodnotu U někde mezi 0,15  až 0,10. Takovýchto hodnot součinitele prostupu tepla prakticky už nelze dosáhnout homogenním zdivem z cihelných kvádrů nebo pórobetonu (stěna vychází příliš silná). U pasivních domů se proto setkáváme se sendvičovou konstrukcí stěn, kdy jedna část stěny (zpravidla vnitřní) plní funkci nosnou a tepelně akumulační a druhá část funkci izolační. Jako příklad lze uvést systém SENDWIX. Oblíbené jsou také systémy ztraceného bednění, jako je např. Thermo module nebo již dlouho u nás známý Velox. Použitím pěnového polystyrenu Neopor, který má nižší tepelnou vodivost a zesílením tloušťky izolantu se tyto systémy už dají použít i na pasivní domy.

Hodně pasivních domů jsou dřevostavby, je to dáno tím, že u tohoto typu staveb se dá dosáhnout výborné tepelné izolace při relativně malé tloušťce stěn a také se snáze řeší tepelné mosty (viz níže). Mnoho dřevostaveb se montuje z dílů vyrobených v továrně, a proto je stavba velmi rychlá a dá se provádět i při nízkých venkovních teplotách. Jako příklad lze uvést  Stavební systém K-KONTROL, který byl použit ke stavbě stanice v Antarktidě. Naopak nevýhodou dřevostaveb je malá tepelná kapacita a někdy také obtížnější zajištění dokonalé vzduchotěsnosti.

Tepelné mosty

Vzhledem k mimořádným tepelně izolačním schopnostem konstrukcí pasivního domu mají na tepelné ztráty relativně velký vliv tepelné vazby (místa, kde se stýkají dvě konstrukce a tvoří kout) a tepelné mosty (místa, kde je konstrukce či izolace zeslabena, obvykle nosným prvkem). Tepelná ztráta v těchto místech může dosahovat i několik desítek procent z celkové tepelné ztráty prostupem. 

Je důležité už ve fázi projektu věnovat velkou pozornost konstrukčnímu řešení detailů a při stavbě dbát na přísné dodržování technologických postupů. Důležité je například správné napojení tepelné izolace a okenních rámů, izolace pásu zdi nad terénem, napojení izolace svislých stěn a střechy, izolace krokví a pod. Poměrně obtížně se eliminuje u těžkých sendvičových zdí tepelný most mezi stěnou a základovou deskou. Tento tepelný most je možné odstranit nejlépe položením izolace z pěnového skla, které má vysokou pevnost v tlaku, takže bez problémů těžkou zeď unese. Podrobně jsou jednotlivé typy tepelných mostů, se kterými se v praxi můžeme setkat, popsány například v knize Katalog tepelných mostů autorů Romana Šubrta, Pavlíny Zvánovcové a Martina Škopka.

Zda v konstrukci nejsou tepelné mosty, lze ověřit pomocí termovize. Je to kamera, která snímá dům v oblasti dlouhovlného infračerveného záření a dokáže rozlišit i malé rozdíly v povrchové teplotě. Měření lze s rozumnou přesností provést jen v době nízkých venkovních teplot, tj. zhruba od října do dubna. Tepelné mosty se projevují vyšší povrchovou teplotou na vnější straně konstrukce nebo naopak nízkou teplotou na vnitřní straně (když měříme uvnitř místnosti).

Výměna vzduchu

V každém domě je třeba zajistit přiměřené větrání, musíme odvádět vodní páru a oxid uhličitý a další škodlivé látky, které při provozu domu vznikají. Zpravidla se za přiměřené považuje vyměnit každé dvě hodiny veškerý objem vzduchu v domě nebo zajistit přívod čerstvého vzduchu 30 až 50 m3/h pro každou osobu v domě. V době, kdy v domě nikdo není, stačí intenzita větrání na úrovni 0,1 objemu za hodinu (odvodu vlhkosti a případných škodlivin). 

Vzduch má sice malé měrné teplo, nicméně při nízkých venkovních teplotách je takováto výměna vzduchu energeticky náročná. V pasivních domech se proto používá nucené větrání s rekuperací tepla a někdy se nasávaný vzduch ještě předehřívá v zemním výměníku. Rekuperační větrání dokáže získat zpět přes 80 % tepla, které by jinak uniklo, zajišťuje v celém domě dostatek čerstvého vzduchu a současně pomáhá rozvádět tepelné zisky ze slunečního záření nebo domácích spotřebičů do celého domu. Určitou nevýhodou větrání při velmi nízkých teplotách je, že nasávaný vzduch je velice suchý a v domě pak klesá relativní vlhkost. Existují však již tepelné výměníky, které dokážou z odvětrávaného vzduchu získat zpět i vlhkost a tak tento problém řešit.

Pozor na kvalitu

I nejlepší projekt může zkazit špatně provedená výstavba. Na trhu je bohužel dosud málo firem s dostatečnými zkušenostmi se stavbou pasivních domů a všeobecně platí, že většina stavebních dělníků není zvyklá na přísné dodržování technologických předpisů. Je proto velice důležité kontrolovat krok za krokem kvalitu jednotlivých prací a shodu s projektovou dokumentací. Ta by měla být podrobnější, než je zvykem u běžných domů. 

Nekvalitní práce může způsobit poruchy, které na hotové stavbě nejsou vidět, ale mohou se projevit až po letech a jen těžko se odstraňují. Na staveništi by měl být odborný a na dodavateli nezávislý stavební dozor. Někomu se to může zdát zbytečné plýtvání prostředky, kvalitní a vytrvalý stavební dozor je ale rozhodně dobrá investice.

Vyplatí se také zkontrolovat těsnost obálky domu; platí to zvláště pro dřevostavby a domy s obytným podkrovím. Používá se k tomu takzvaný blower-door test, kdy se všechny otvory v obálce domu uzavřou a dům se natlakuje pomocí kalibrovaného ventilátoru osazeného ve vstupních dveřích. Podle toho, kolik vzduchu musí ventilátor dodat za určitého tlakového rozdílu, se zjistí těsnost. Test je vhodné provádět dvakrát. Poprvé když je dokončena hrubá stavba a provedena parotěsná vrstva, podruhé po dokončení stavby. Požadavek na těsnost budovy je dobré zakotvit ve smlouvě s dodavatelem. Pokud dům nevyhoví, lze požadovat slevu, při dosažení lepších hodnot naopak vyplatit prémii. 

 Autor je členem odborného týmu konzultační společnosti EkoWATT CZ, s. r. o.

Článek vyšel v časopisu Dům a zahrada 8/09.