Svojpomocná stavba obnoviteľného domu – diel 8.

Úvod

Sokratov vykurovací trojsystém bude fungovať nasledovne: Kachle tvoria gro celého vykurovacieho systému. Podľa zistení architekta: „Kachle by mali vykúriť 230 kubíkov a náš dom ich má približne 180. Stále sme ešte v rezerve.“ Umiestnené takmer v strede domu sú pripravené prevziať hlavnú zodpovednosť za tepelnú pohodu majiteľov domu. Komín je otočený smerom ku kúpeľni, či bude toto vykurovanie postačujúce, sa uvidí, ak aj nie, do miestnosti sa pridá infrapanel. Na reguláciu niekoľkých infrapanelov, umiestnených po takmer celom dome, využil architekt termostat. A teda, kým pec bude hriať, panely budú v stave pokoja, ak však teplota výraznejšie klesne, nahradia pec infrapanely. Ak bude teplota v dome dostatočná, panely zostanú vypnuté. Funkčnosť a spotrebu energie infrapanelmi sa architekt Tesák ešte len chystá vyskúšať. Reklama je stále len reklama, a o čom sa nepresvedčí sám, tomu len ťažko uverí.

Sokratov trojsystém sa skladá z kachlí, infrapanelov a prirodzeného vykurovania pomocou slnečných lúčov. (perovka: Juraj Tesák)

Sokratov trojsystém sa skladá z kachlí, infrapanelov a prirodzeného vykurovania pomocou slnečných lúčov. (perovka: Juraj Tesák)

Infrakúrenie

Infravykurovanie, presnejšie infračervené žiarenie, je veľmi efektívny spôsob šírenia tepla. Tepelná energia sa formou elektromagnetického žiarenia prenáša na okolité telesá (nábytok, steny, ale aj na človeka) a po dopade sa premieňa na teplo. Murivo oveľa lepšie akumuluje teplo ako vzduch a následne toto teplo vyžaruje späť do miestnosti. Steny majú vyššiu povrchovú teplotu, sú suché a bez plesní. Infrakúrenie si za svoj ideál zobralo slnko v tom, ako povrch našich tiel intenzívne zohrieva formou infračerveného žiarenia z obrovskej vzdialenosti aj v zime, keď je teplota vzduchu nízka. A presne takto to funguje aj u vás doma. Tepelnú pohodu dosiahnete oveľa skôr a pri nižšej teplote, ako je to pri konvenčnom vykurovaní, kde sa najprv zohrieva vzduch a až následne na to ďalšie predmety. Infrakúrenie nevíri a neprepaľuje vzduch.

Vlastnosti:
•  Efektívne produkuje teplo prostredníctvom elektromagnetického vlnenia.
•  Ohrieva priamo predmety, plochy a osoby pri nižšej teplote vzduchu v porovnaní s konvenčnými vykurovacími systémami, čím sa zvyšuje úspora energie. Infračervené žiarenie ohrieva z viac ako 80 % priamo okolité telesá a iba menej ako 20 % okolitý vzduch.
•  Premieňa elektrickú energiu na teplo bez strát energie. Až 50 % nákladov na elektrický prúd je vďaka tomuto spôsobu vykurovania ušetrených.
•  Nespôsobuje vírenie vzduchu v takom rozsahu ako konvenčné vykurovacie systémy.
•  Veľmi jednoducho, presne a priamo sa reguluje.
•  Okolitý vzduch nevysychá, pretože teplo odovzdávané výhrevnou plochou prestupuje vzduchom bez zmeny fyzikálneho stavu. 

Prirodzené teplo slnečných lúčov využil architekt skutočne premyslene. Vďaka svojim dômyselným prepočtom dosiahol v lete tieň a v zime zohrievanie interiéru slnkom. (perovka: Juraj Tesák)

Prirodzené teplo slnečných lúčov využil architekt skutočne premyslene. Vďaka svojim dômyselným prepočtom dosiahol v lete tieň a v zime zohrievanie interiéru slnkom. (perovka: Juraj Tesák)

Okrem pece a infrapanelov veľkú nádej vkladá aj do prirodzených slnečných lúčov. 
Už samotný presah strechy dáva predpoklad na premyslené využívanie slnečných lúčov. V lete dom pred nimi ochráni, v zime im nebude nijako zavadzať. „Už od nepamäti ľudia považujú slnko za neodmysliteľnú súčasť života, kedysi ho dokonca považovali za boha. Zo slnečných lúčov človek i všetko živé získava množstvo pozitívnych impulzov potrebných pre život. Mnohé choroby sa dajú liečiť len tým, že ľudia začnú viac chodiť na čerstvý vzduch, na slnko. Bežná rutina súčasných pracujúcich ľudí je nasledovná – ráno sa zvezú výťahom do garáže, odvezú sa do podzemnej garáže firmy, v ktorej pracujú, celý deň strávia v klimatizovanej kancelárii a možno na obed zbehnú do jedálne umiestnenej na prízemí,“ hovorí architekt Tesák a dodáva: „možno by sa ľudia mali navrátiť opäť k prirodzenosti.“

Vďaka slnku, ktoré v jesennom či zimnom období dom vyhrieva, architekt ušetrí na vykurovaní. Príjemných 22 stupňov dosiahol aj vtedy, keď vonku panoval jesenný chlad, a to bez použitia akýchkoľvek vykurovacích telies.
Dano Veselský

Vďaka slnku, ktoré v jesennom či zimnom období dom vyhrieva, architekt ušetrí na vykurovaní. Príjemných 22 stupňov dosiahol aj vtedy, keď vonku panoval jesenný chlad, a to bez použitia akýchkoľvek vykurovacích telies.

Stenové vykurovanie architekt považuje za neprirodzené a neustále ho má spojené s rekonštrukciou, počas ktorej zaťali do živého. Bez projektu rozmiestnenia stenového vykurovania sa rekonštrukcia môže stať stenovovykurovacím fiaskom. Jednoducho sa začalo sekať, a tak sa dosekalo aj vykurovanie. Nad podlahovým chvíľku premýšľal, potom si však uvedomil jedno: „Rovnomerné teplotné rozloženie je neprirodzené. Všade rovnaká klíma, rovnaká teplota, … Ak všade svieti slnko, človek potrebuje trochu tieňa. Jednoducho mu začne chýbať.“ Podobne to funguje aj s nočným osvetlením. Ak nie je v rohoch tieň, ale priestor je celoplošne osvetlený, začne pôsobiť trochu plocho, bez hĺbky a tajuplnosti. Jedným z najväčších objavov celej histórie ľudstva je žiarovka. Z noci sme si spravili deň a postupne sme sa odtŕhali od prírody a prestali ju počúvať.

Prečo sa vlastne stavajú vzduchotesné domy?

Dôvodov je hneď niekoľko. Pri vzduchotesnom dome nedochádza k toľkým stratám energie. Práve vzduchotesnosť nás chráni nielen v zimnom období pred chladom, ale aj pred horúčavou v letnom období. Zamedzí vnikaniu studeného vzduchu do miestnosti, ktorý nám ochladzuje nohy a vytvára pocit väčšieho chladu. Netesnosti v obvodovom plášti budovy zhoršujú účinnosť vzduchotechniky a rekuperačnej jednotky. Zabraňuje prenikaniu hluku z exteriéru.

Kúpeľňa sa nachádza za stenou, pred ktorou stojí piecka. Architekt do nej neumiestnil žiadne vykurovacie teleso. Dúfa, že kúpeľňu vykúri komín otočený smerom k nej. Ak nie, do hry vstúpi infrapanel.
Dano Veselský

Ako tvrdí staviteľ Tesák: „Najväčší luxus je ten, ak dom funguje sám. To je môj veľký sen: dom, ktorý nepotrebuje žiadne kúrenie. Nie je ovládaný systémom, napríklad rekuperáciou.“ K rekuperácii nemá architekt pozitívny vzťah. Aj napriek tomu, že ho známi presviedčali o výhodách tohto systému, on je v tejto otázke neoblomný: „Nedávno som počul, že súčasná mládež je networková. Pán, ktorý o tejto mládeži hovoril, sa bojí internetu, no tvrdí, že jeho deti sa internetu báť určite nebudú, pretože s ním vyrastajú. On vyrastal s chladničkou, a preto z nej strach nemá. Ja to mám podobne s rekuperáciou.“ Nedôvera k rekuperácii má aj iný dôvod. Architekt nemá rád tesné priestory. Žiť v domácnosti s rekuperáciou prináša isté obmedzenia a tie on jednoducho nemá rád. Vetrať iba krátkodobo je pre neho nepredstaviteľné. Celodenne otvorené dvere na terasu predstavujú pocit slobody, to by však dalo rekuperácii riadne zabrať. Je to rovnaké, ako jeho vzťah k vzduchotesnosti, čím vyvracia súčasné tendencie ostatných architektov, ktorí sa snažia dom čo najlepšie utesniť. V kancelárskych podmienkach, či vo veľkých komplexoch, kde je omnoho väčšia energetická náročnosť objektu, to však považuje za opodstatnené. Totálna pasivita sa však k Sokratovi jednoducho nehodí. O poriadny kus ju predbehla prirodzenosť. „Dom by mal podľa mňa dýchať. Možno budem mať zle nasadené rámy okien, možno bude niekde trošku fúkať, ale to všetko je prirodzené,“ hovorí architekt a zároveň si spomína na biočističku. „Rekuperáciu si neviete opraviť sami. Musí prísť technik. Pre rovnaký dôvod sme sa vzdali biočističky. Po tom, ako som sa bol informovať, zistil som, že približne raz za dva týždne by som musel kontrolovať stav baktérii, či sa náhodou nepremnožili alebo nepodmnožili, prípadne úplne nevymreli, musel by som kontrolovať pH, používať špeciálne prípravky na čistenie, pretože ak by som sa náhodu pomýlil, všetky baktérie by som vyvraždil, musel by som do nej neustále vháňať vzduch, aby bola čistička prevzdušnená, a raz do roka by sme si mali zaplatiť údržbu a vyviesť kal. Keď som sa nad tým zamyslel – ak by som využil tie najmodernejšie technológie, pravdepodobne by boli u nás každý týždeň len údržbárske návštevy. Technológie naviazané na obsluhu treťou osobou ma jednoducho nelákajú. Podobne je to s vodou. Naša voda má príliš veľa mangánu a železa a rovnako obsahuje aj množstvo baktérií. Susedia síce mangán a železo odstránili, no vďaka baktériám si radšej vodu nechávajú dovážať. My sa snažíme vyriešiť situáciu tak, aby sme sa stali nezávislí, aby sme mali aj pitnú, aj úžitkovú vodu k dispozícii bez toho, aby sme museli niekoho žiadať o pomoc. Ak by som to mal celé podčiarknuť, dom má slúžiť človeku, a nie človek domu.“ Architekt Mike Reynolds stavia domy tak, aby potrebovali čo najmenej údržby. Určite sa nedá docieliť ideálny stav, že sa v dome nikdy nič nepokazí. To by bola utópia, pretože všetko podlieha istému rozpadu. Avšak myšlienka plne integrovaného systému nie je na zahodenie. Aj z tohto dôvodu by architekt Tesák chcel časom vytvoriť zimnú záhradu, ktorá by v kombinácii s Trombeho stenou vzduch otepľovala. Pre letné dni má však opačnú alternatívu: „V lete by výrazne pomohol chladník. Chladník je zasklená miestnosť orientovaná na severnú stranu, kde sa prirodzeným spôsobom vzduch vymieňa krížovým vetraním.“ 

Kachle architekt nepoužíva len na kúrenie, ale aj na varenie vody na kávu či čaj.
Dano Veselský

Trombeho stena

Trombeho stena je špecifickým prvkom stavby, ktorý je potrebné navrhnúť s ohľadom na celkové tepelnotechnické a architektonické riešenie domu, ako aj s ohľadom na predpokladané užívanie domu. 
Trombeho stena existuje v mnohých variantoch, ktoré vznikli práve individuálnych riešením pre daný dom. Je jednou z možností využitia slnečného žiarenia (tzv. solárnych ziskov) k prikurovaniu budov. Základný princíp jej funkcie je jednoduchý. Obyčajne južná (prípadne juhozápadná či juhovýchodná) stena budovy je postavená z masívneho materiálu dobre akumulujúceho teplo, napríklad z tehiel, betónu, kameňa a podobne. Vonkajší povrch tejto steny je pokrytý čiernou farbou, ktorá dobre pohlcuje slnečné žiarenie. Pred túto stenu je v určitej vzdialenosti predsadená priesvitná doska, najčastejšie sklenená. Vzdialenosť skla od steny sa pohybuje od niekoľkých centimetrov (najčastejšie 10) do niekoľkých desiatok centimetrov. Medzi stenou a sklom vzniká medzera obsahujúca vzduch – tzv. vzduchová medzera. Vo vlastnej stene sú obyčajne dva otvory – spodný, ktorým môže vzduch z interiéru domu prúdiť do vzduchovej medzery a horný, ktorým vzduch prúdi zo vzduchovej medzery späť do interiéru. Otvory sa uzatvárajú napríklad pomocou klapiek. Vzduchová medzera v hornej časti má rovnako klapku – tá po otvorení umožňuje prúdenie vzduchu zo vzduchovej medzery von z exteriéru.

Trombeho stena v jednotlivých ročných obdobiach

Na jar či na jeseň slnečné žiarenie dopadá na čiernu stenu a zahrieva ju. Teplo sa akumuluje v stene. Zároveň sa zohrieva vzduch vo vzduchovej medzere medzi stenou a sklom. Teplý vzduch stúpa hore a vzniká prúdenie – studený vzduch z interiéru domu prúdi spodným otvorom do vzduchovej medzery, kde sa ohrieva, stúpa smerom hore a prúdi horným otvorom v stene späť do interiéru, ktorý sa takýmto spôsobom ohrieva. Toto prúdenie vzduchu je potrebné zabezpečiť nútene – ventilátorom. Po západe slnka sa už vzduch vo vzruchovej medzere nezohrieva, ale v masívnej stene je stále naakumulované teplo, ktoré vyžaruje do interiéru.
V lete by sa však vzduch prehrieval. V letnom období je preto horný otvor v stene uzatvorený klapkou – teplý vzduch zo vzduchovej medzery nemôže prenikať do interiéru. Zároveň je otvorená horná klapka vo vzduchovej medzere, ktorou sa teplý vzduch odvádza do exteriéru. Pokiaľ je súčasne v severnej, chladnejšej stene domu otvorený nejaký vetrací otvor, systém zaisťuje letné prevetrávanie domu. Prúdením vzduchu vo vzduchovej medzere je vytvorený podtlak – vetracím otvorom v severnej stene prúdi do domu chladnejší čerstvý vzduch. Ďalej sa vzduch nasáva spodným otvorom do vzduchovej medzery Trombeho steny, stúpa hore a hornou klapkou uniká do exteriéru.

Výhody Trombeho steny

     Jednoduchosť realizácie a nízka cena,
     vyššia účinnosť premeny a využitia slnečnej energie ako napríklad pri slnečných kolektoroch – Trombeho stena priamo využíva premenu slnečného žiarenia na teplo a jeho využitie bez ďalších medzistupňov, ktoré znižujú účinnosť,
     nižšie tepelné straty stenou ako pri rovnako veľkých zasklených južných fasádach (za predpokladu rovnako kvalitného zasklenia),
     zaujímavý architektonický prvok, vyjadrujúci snahu majiteľa domu o čo najefektívnejšie využitie všetkých dostupných druhov energie.

Nevýhody Trombeho steny

     Kratší čas, počas ktorého je teplo v stene akumulované v porovnaní napríklad so systémami s tepelne izolovanou akumulačnou nádržou.
     Nerovnomerné prikurovanie objektu viazané najmä na južnú časť domu a priestory, kam prúdi teplý vzduch zo vzduchovej medzery.
     Ak je stena zhotovená z masívneho materiálu (napr. plná tehla) a pred stenou je jednoduché zasklenie, je celkový tepelný odpor steny pomerne nízky. V dobe, keď nesvieti slnko, preto Trombeho stena prispieva k tepelným stratám domu. Možnosti zvýšenia tepelného odporu Trombeho steny sú nasledovné:
1.    Oddelenie Trombeho steny od tepelnoizolačnej obalovej konštrukcie domu a zabezpečenie núteného prúdenia vzduchu potrubím do domu a späť. Trombeho stena potom môže stáť kdekoľvek pri dome alebo mimo domu.
2.    Náhrada predsadeného jednoduchého skla izolačným dvojsklom, prípadne doplneným o selektívnu vrstvu pre spätný odraz infračerveného žiarenia a o náplň inertným plynom. Nevýhodou tohto riešenia je zvýšená cena.
3.    Inštalácia izolačnej rolety pred sklenenou doskou alebo do vzduchovej medzery. Roleta je zaťažená v dňoch, keď slnko nesvieti a v noci a obmedzuje tepelné straty podobne ako predokenné izolačné rolety.

Vhodnosť použitia Trombeho steny

Jednoduché riešenie Trombeho steny s vyššími tepelnými stratami je vhodnejšie pre čiastočné alebo občas vykurované, prípadne úplne nevykurované objekty (rekreačné chalupy, priemyselné objekty). Pre trvalo vykurované objekty a objekty dobre izolované je potrebné buď Trombeho stenu oddeliť od izolačnej obalovej konštrukcie domu, alebo zvoliť minimálne riešenie s izolačným dvojsklom pred stenou. Ako pri všetkých solárnych systémoch, aj v prípade Trombeho steny je možné slnečným žiarením pokryť len časť potreby tepla na vykurovanie domu. Veľkosť pokrytia potreby tepla na vykurovanie slnkom značne závisí na celkovom tepelnotechnickom riešení domu. Podiel pokrytia vykurovania slnkom bude všeobecne vyšší pri dobre izolovaných domoch s nižšou tepelnou stratou. Nie je preto možné univerzálne stanoviť, koľko percent energie Trombeho stena alebo akýkoľvek iný solárny systém usporí. Všeobecne však platí, že Trombeho stena efektívnejšie využíva teplo zo slnečného žiarenia ako napríklad solárne kolektory. Navyše, ak sú solárne kolektory pripojené k vykurovacej sústave s vysokoteplotnými vykurovacími telesami (ako je možné vidieť najmä pri rekonštruovaných domoch), je využiteľnosť takéhoto systému minimálna. Na druhej strane Trombeho stena umožňuje kratšiu dobu akumulácie tepla ako systémy so solárnymi kolektormi a izolovanou akumulačnou nádržou.

Nakoniec treba zdôrazniť, že predstava takmer 100 %-ného pokrytia potreby tepla slnkom je v našich podmienkach celkom nereálna, či už ide o solárne kolektory, alebo Trombeho stenu. Vždy je potrebný hlavný zdroj tepla, slnko je vždy len zdrojom doplnkovým.

ENVIC, o. s.
tel.: +420 377 220 323
e-mail: ic.plzen@envic.cz
www.envic-sdruzeni.cz

ENVIC, o. s., je organizáciou, ktorá sa primárne zameriava na osvetu, vzdelávanie a poradenstvo v oblasti životného prostredia a udržateľného rozvoja. Je členom Odborovej platformy ekologických mimovládnych organizácii. V Plzni prevádzkuje Environmentálne informačné centrum.

Trombeho stena v lete (schéma: ENVIC)

Trombeho stena na jar, jeseň a v zime (schéma: ENVIC)

Otázky a odpovede

Na otázky z oblasti elektrických sálavých panelov odpovedá Pavol Jackuliak – riaditeľ spoločnosti Fenix Slovensko 

Aká je podstata prenosu tepla sálaním?
Stropné panely využívajú princíp sálavého vykurovania (tzv. infračervené vykurovanie). Jedinečná povrchová úprava a rovnomerné rozloženie teplôt na povrchu panelu zaisťujú odovzdávanie maximálneho podielu tepelnej energie práve formou sálania, naopak konvenčná zložka je potlačená na minimum.
Každé teleso s istou teplotou má nejakú vnútornú tepelnú energiu. Tepelná energia sa priebežne mení na elektromagnetické vlnenie, ktoré sa šíri priestorom. Keď elektromagnetické vlnenie zasiahne iné teleso, pohltí ju jeho povrch a priebežne sa zmení na tepelnú energiu. Príkladom je prírodné slnečné žiarenie ohrievajúce zemský povrch. 
Sálavé panely zohrievajú podobne ako slnko. Ich činnosť sálania prvotne a pozvoľna zohrieva povrch objektov a ľudí v miestnosti (ohrev vzduchu je až druhotný).
Elektrické sálavé panely sú ideálny spôsob, ako dosiahnuť tepelný komfort. K dobrej tepelnej pohode nestačí len ohriať vzduch na dostatočnú teplotu. Pocity vnímania tepla a chladu sú komplexnejšie a ďalej ich ovplyvňujú:
•  teploty plôch ohraničujúcich vykurovaný priestor,
•  rýchlosť prúdenia vzduchu v miestnosti (prievan),
•  činnosť človeka a jeho oblečenie.
Určujúci význam majú však teploty plôch ohraničujúce vykurovaný priestor, t. j. steny, strop, podlaha, okná. Chladné steny odnímajú teplo z obnaženej pokožky a z odevu. 

Sálavé panely doplňujúce strop
Fenix Slovensko s.r.o.

Sálavé panely doplňujúce strop (foto: Fenix Slovensko)

Sú tieto panely vhodné aj do bytov, či rodinných domov?
Do bytov či rodinných domov by som odporučil nízkoteplotné sálavé panely. Z hľadiska inštalácie je ideálne umiestniť vykurovacie panely do vodorovnej polohy tesne pod stropnú konštrukciu alebo priamo do nej (kazetové podhľady). V tejto polohe sa dosahuje najvyššia účinnosť a intenzita tepelného vykurovania. Možná je samozrejme aj inštalácia do zvislej polohy na stenu – privedená energia sa nestráca, ale dôjde k zvýšeniu podielu konvenčnej zložky. Panely ponúkame v rôznych veľkostiach, technickom vyhotovení a výkonoch od 100 do 700 W. Dokonca sa farby dajú prispôsobiť požiadavkám zákazníka.
Elektrické sálavé panely sa uplatňujú všade tam, kde sa vyžaduje vykurovanie s vysokým užívateľským komfortom. Možno ich však použiť aj na veľmi úsporné temperovanie v podmienkach, kde sú štandardné konvenčné ohrievače menej vhodné. 
Sálavé ohrievače odporúčaných typov sú použiteľné pre montážne výšky od 2,5 m do 8 m. 

Sálavé panely lemujúce strop
Fenix Slovensko s.r.o.

Prečo by ste zákazníkom odporučili elektrické sálavé panely?
V prvom rade ide o nižšie energetické náklady v porovnaní s konvenčným vykurovaním. Pri nízkych nákladoch sa to ale nekončí. Ďalšími výhodami sú:
•  nedochádza k víreniu prachu,
•  rovnomerné rozloženie teploty v horizontálnom smere (rozdiel medzi podlahou a stropom je len 1 – 2 °C),
•  zdravšie prostredie s vyššou vlhkosťou vzduchu, nedochádza k vysušovaniu sliznice a k respiračným ochoreniam,
•  voľná dispozícia interiéru pri rozmiestňovaní nábytku a pod.,
•  žiadna údržba sálavých panelov,
•  vysoká životnosť,
•  žiadne emisie, spôsob vykurovania bez negatívneho vplyvu na životné prostredie,
•  vysoký tepelný komfort,
•  infračervené žiarenie je najvhodnejšie pre odvlhčenie izbových stien (napr. v dôsledku záplav).

Sálavé panely umiestnené na stene
Fenix Slovensko s.r.o.

Ak by sme mali byť konkrétnejší pri energetických nákladoch…
Z povrchu sálavého panelu vyžaruje tok, ktorého prevažná časť spektra leží v pásme vlnových dĺžok väčších než 5 mikrometrov a ktorý v značnej miere pohlcuje povrch ľudského tela. Dochádza teda k obdobnému princípu ohrievania ako pri predmetoch. V prípade ohrievania predmetov sálavým tokom na 20 – 22 °C je možné zaistiť tepelnú pohodu už pri teplotách vzduchu 18 – 19 °C a dochádza tak minimálne k 18 – 24 %-ným úsporám.

Nasledujúci diel si budete môcť na stránkach môjdom.sk prečítať už o týždeň.

Prvý diel

Druhý diel

​Tretí diel

Štvrtý diel

Piaty diel

Šiesty diel

Siedmy diel