Bývanie za tepelnou bariérou (1. časť)

Nepredpokladám, že niekto z vás ešte nepočul o solárnych kolektoroch, dokonca aj tepelné čerpadlo už pomerne úspešne vošlo do povedomia našincov. Obe tieto zariadenia dokážu naozaj účinne získať zo Slnka či Zeme teplo a dostatočne ním ohriať napríklad vodu na vykúrenie domu. Sú však pomerne komplikované a nákladné, navyše, zo slnečných kolektorov je najviac úžitku práve vtedy, keď teplo najmenej potrebujete… Oba prístupy majú ešte jedno spoločné – predpokladajú, že chcete v dome vykurovať. Luxemburský fyzik Edmond D. Krecké sa však rozhodol využiť tieto zdroje energie – Zem a Slnko – na to, aby v dome vykurovať nemusel. Vďaka tomu sa prevádzkové náklady na udržanie príjemnej klímy v dome dostávajú na hodnoty, aké sa dosahujú v domoch energeticky pasívnych, a pritom obstarávacie náklady na technológie nie sú nijako dramatické. Viem, neznie to celkom zrozumiteľne, takže začnem pekne po poriadku…

Zemľanky nad zemou?

Z hĺbky Zeme kontunuálne prúdi na jej povrch teplo – približne 0,7 kWh na m² ročne. I keď na priame použitie je táto hodnota príliš nízka, využitie tepla z podložia je dnes populárnou témou: nízkopotenciálne teplo možno zbierať napríklad prostredníctvom zemných registrov či sond umiestnených v studniach a pomocou tepelného čerpadla ho potom dodať vode v množstve dostatočnom na to, aby dosiahla teplotu potrebnú na vykurovanie. Úplne inú (a podstatne lacnejšiu) cestu zvolil luxemburský vedec, výskumník a fyzik, Dipl. Ing. Edmond D. Krecké – využil podpovrchové zemské teplo, podporil ho teplom slnečným a vytvoril bariéru, ktorá bráni úniku tepla z interiéru.

179342	179343
Potreba tepla v dome Terra–Sol sa pohybuje v rozmedzi 0 – 10 kWH/m2 a rok, pričom tepelné straty pokryjú vnútorné tepelné zisky (teplo, ktoré sa v interiéri prirodzene vytvára pri jeho používaní – biologické teplo ktoré vyžarujú ľudia, teplo vznikajúce pri varení, od elektrospotrebičov a pod.). Domy vybavené technológiou Terra–Sol možno postaviť akýmkoľvek stavebným systémom a v akomkoľvek štýle. Stretnúť sa s nimi môžete napríklad v Luxembursku, Nemecku či Nórsku, svoje skúsenosti s výstavbou majú aj v susednom Poľsku. U nás sa stavajú vzorové domy v Ivanke pri Dunaji.
179344	179345

Množstvo energie potrebnej na vykúrenie domu závisí od toho, aký je rozdiel medzi požadovanou teplotou v interiéri a teplotou v exteriéri – jednoduché konštatovanie logického faktu. Známym faktom je aj to, že v hĺbke 3 až 4 m pod povrchom Zeme je stabilná teplota – približne 9 až 11 °C. Takáto teplota sa udrží aj v pivniciach; v lete aj v zime, bez vykurovania či chladenia, bez ohľadu na počasie či teplotu nad zemou. Ak by sme teda všetky vonkajšie steny domu neustále „zásobovali pivničnou teplotou“ (povedzme 10 °C), malo by to podobný efekt, ako keby sme dom zakopali pod zem – žiadne teplotné výkyvy by neovplyvnili teplotu, resp. potrebu tepla v interiéri. Vytvorila by sa tzv. tepelná bariéra a energetická spotreba budovy by závisela len od rozdielu vnútornej teploty a teploty tepelnej bariéry, bez ohľadu na to, ako by klesla vonkajšia teplota. Ing. Krecké vymyslel aj spôsob, ako túto „pivničnú ochranu“ pre všetky miestnosti dosiahnuť: tri metre pod zemou uložil rúry, v ktorých cirkulovala voda, a rovnaké rúry zabudoval aj do obvodových konštrukcií domu. Voda absorbovala zemské teplo, prečerpala ho do vonkajších stien, a po jeho odovzdaní zase odtiekla späť pod zem, načerpať z nej ďalšiu energiu.

Edmond D. Krecké, sa narodil v roku 1934 v Luxemburgu. Od roku 1970 sa venoval projektovaniu a stavbe ekologických domov vo Francúzsku a od roku 1981 sústredil svoju pozornosť na výskum a vývoj v oblasti nízkoenergetickej výstavby a „nulových“ domov v Himalájach, Luxembursku a Belgicku. Je autorom niekoľkých patentovaných systémov výstavby energeticky úsporných domov.

Prečo zastať na polceste?

Ak by teplota bariéry neostala pri pivničných 10 °C, ale ďalej by sa zvyšovala, znížil by sa rozdiel medzi teplotou interiéru a bariéry, ktorý je rozhodujúci pre spotrebu energie na vykúrenie domu – čím menší je rozdiel teplôt, tým menšia je potreba tepla. Ak by sa tento teplotný rozdiel znížil až tak, že by tepelná bariéra dosiahla príjemnú interiérovú teplotu, potreba energie na vykurovanie bude nulová (respektíve pohodlne ju pokryjú solárne zisky, napr. oknami, a teplo vyprodukované pri používaní budovy – napríklad ľuďmi či domácimi spotrebičmi). Ako to však urobiť bez „platenej“ energie? Jeden jej zdroj sa ponúka priam automaticky – pod domom so zaizolovanou základovou doskou sa zadržiava prúd tepla prichádzajúci z vnútra Zeme, vďaka čomu teplota pod základovou doskou stúpne asi na 12 °C (aj keď budova nie je vykurovaná). Človeku celkom logicky napadne aj ďalší populárny, nevyčerpateľný, výkonný a lacný zdroja energie – Slnko. „Drobný“ problém je len v tom, ako túto energiu čo najlacnejšie absorbovať, preniesť a uložiť tak, aby sa dala využiť v čase, keď je potrebná.

179346	179347
Ak je vonku –10 °C a v interiéri chceme dosiahnuť +20 °C, rozdiel teplôt medzi interiérom a exteriérom je 30 Kelvinov. V hĺbke 3 až 4 m pod povrchom Zeme je však v lete aj v zime stabilná teplota 9 až 11 °C – takzvaná pivničná teplota. Ak sa vytvorí okolo všetkých obytných miestností domu tepelná bariéra s „pivničnou teplotou“, extrémne vonkajšie teploty prestanú mať vplyv na vnútornú teplotu a rozdiel, ktorý bude treba prekonať na dosiahnutie príjemnej vnútornej teploty, bude konštantný – iba 10 K.
179348	179349
Od stredu Zeme smeruje k jej povrchu kontinuálny prúd tepla (asi 0,7 kWh/m2 a rok). Zaizolovaním základovej dosky domu sa tento prúd zadrží a akumuluje a teplota v podloží (a tým aj v tepelnej bariére) sa zvýši na 12 °C. Rozdiel teplôt rozhodujúci pre spotrebu energie na vykurovanie tak bude ∆θ = 20° – 12° = 8 K	Ak sa na zvýšenie teploty v zemnom zásobníku pod domom použije ďalší nevyčerpateľný, výkonný a lacný zdroj tepla – Slnko – teplota v tepelnej bariére dosiahne asi 18 až 20 °C. Pri domoch Terra–Sol sa nevykuruje interiér. Vďaka tepelnej bariére sa eliminuje únik tepla z interiéru.

V dome, ktorý vymyslel a patentoval Ing. Krecké, sú pod strešnou krytinou uložené absorpčné vedenia – plastové rúrky, v ktorých sa v lete voda ohreje až na 75 °C, v zime za slnečného počasia (aj pri mínusových teplotách) na použiteľných 20 až 25 °C. V izolovaných rúrach sa potom ohriata voda privádza do podložia (zemného zásobníka tepla), kde sa ukladá. Tým sa zvýši teplota podložia, z ktorého sa čerpá teplo na ohrev tepelnej bariéry. Meraniami na budovách vybavených touto technológiou sa zistilo, že teplota pôdy pod základovou doskou dosahuje asi 20 – 25 °C, voda v rúrkach, ktoré sa privádzajú do vonkajších stien domu, má potom 18 až 20 °C. Vyššie teploty sa v pôde nedosahujú ani pri vysokých absorpčných výkonoch: namiesto zvýšenia teploty sa zväčšuje objem zemného zásobníka. Skúsenosťami za niekoľko desaťročí sa zistilo, že pri využití všetkých strešných plôch rodinného domu na absorpciu je k dispozícii oveľa viac tepelnej energie, než je potrebné na zásobovanie tepelnej bariéry. Táto energia sa potom ukladá v izolovanom, tzv. jadrovom zásobníku, a využíva sa na predohrev pitnej vody (až na 35 °C).

Tato technológia, resp. princíp výstavby domov, dostala názov Terra-Sol^® – využíva totiž energiu Zeme a Slnka. Zem je pritom nielen zdrojom energie na vykurovanie a chladenie, ale aj médiom na ukladanie slnečného tepla.

Článok bol uverejnený v časopise Môj dom