Aktívny dom v Bratislave

Dom sa nachádza v bratislavskej mestskej časti Dúbravka, ktorá leží na úpätí pohoria Malých Karpát. Pozemok je situovaný na svahu, jeho skalnaté podložie vylučovalo možnosť získať stabilný zdroj spodnej vody s potrebným prietokom, pri ktorom by sa spodná voda dala použiť ako zdroj tepla pre tepelné čerpadlo a chladiace stropy. Preto sa pri projektovaní rodinného domu začalo uvažovať so suchými vrtmi. Kamenné podložie zabezpečuje stabilitu vrtu, a zároveň je vhodné aj s ohľadom na vodivosť a akumulačnú schopnosť podložia. Po vypočítaní tepelných strát sa určila potrebná celková dĺžka potrubí (960 m), ktoré musia byť zabudované vo vrtoch.

Riešenie zemných vrtov

Zdrojom tepla aj chladu sa stali tri 80 metrov hlboké vrty. V každom z nich sú zapustené dve slučky zo špeciálneho potrubia Gerotop určeného pre takéto použitie. Celková dĺžka potrubí je 960 m. V potrubí musí cirkulovať nemrznúca zmes, ktorá zabezpečuje prenos tepla z pôdneho vrtu do tepelného čerpadla. Aby nemrznúca zmes prúdila vyvážene a aby sa vrty vyťažovali rovnomerne, všetky potrubia sú prepojené do rozdeľovača a zberača vybaveného prietokomermi pre každý cirkulačný okruh. Prietokomery umožňujú regulovať prietoky v potrubiach vrtov.

Už v hĺbke jedného metra podložie nezamŕza a postupne dosahuje teplotu 10 ºC. Táto teplota je všade stabilná (pokiaľ sa v podzemí nenachádza tektonická porucha). Postačuje na to, aby pri správne navrhnutej dĺžke potrubia zabezpečila nielen dostatok tepla pre spoľahlivú prevádzku tepelného čerpadla, ale i vykurovanie a chladenie objektu. Rozdielne však môžu byť vlastnosti podložia týkajúce sa tepelnej vodivosti. Najlepšiu tepelnú vodivosť má skala s prúdením spodnej vody. Naopak, vodivosť suchej zmesi ílov a pieskov je najhoršia. Preto treba poznať typ podložia už pri návrhu vrtov pred výpočtom ich dĺžky. Ako sme spomínali, podložie v Dúbravke je skalnaté a pri vŕtaní sa objavila spodná voda.

Nijaké extrémy

Pri návrhu domu projektant využil všetky možnosti, ktoré mu súčasný trh progresívnych materiálov a technologických postupov umožnil. Nešlo sa pritom do extrémov. Dom je navrhnutý tak, že investície smerujú do progresívnych a úsporných technológií, a nie do extrémnej tepelnej izolácie.

Dom je jednopodlažný, nepodpivničený a jeho zastavaná plocha predstavuje 350 m². Obytná časť s veľkými zasklenými plochami je orientovaná na juhozápad. Tepelný odpor stien hrúbky 38 cm z tvaroviek z pálenej tehly so zateplením 10 cm dosahuje koeficient prestupu tepla k = 0,28 W.m^-2.K^-1 a polystyrén 0,25 W.m^-2.K^-1. Tepelnú bilanciu zlepšuje trojité vákuové zasklenie s koeficientom tepla k = 1,1 W.m^-2.K^-1. Klasická sedlová strecha je pokrytá betónovou strešnou krytinou a izolovaná 20 cm hrubou izoláciou z minerálnej vlny. Tepelná izolácia strechy má koeficient prestupu tepla k = 0,17 W.m^-2.K^-1. K domu patrí aj vonkajší bazén s objemom 21,6 m³.

Kúrenie a chladenie

V celom dome je podlahové vykurovanie v kombinácii s podlahovými konvektormi. Tepelné čerpadlo predstavuje nízkoteplotný zdroj tepla. Výstupná teplota vody je 45 až 55 ºC, preto takýto druh vykurovania predstavuje vhodné riešenie. Napriek tomu, že sa radiátory bežne využívajú pri vykurovaní s vyššími teplotnými spádmi, možno ich kombinovať s podlahovým vykurovaním aj pri použití tepelného čerpadla. Vtedy však treba rátať s väčšou plochou radiátora.

Zdrojom tepla je tepelné čerpadlo Vitocal 300 s výkonom 16,6 kW, ktoré využíva teplo zeme. Ďalším zdrojom sú dva slnečné kolektory Vitosol 100, každý s plochou 2,5 m². Ich výkon je 5 750 kWh. Čerpadlo zohrieva vodu určenú pre domácnosť v 500 l zásobníku. Po zohriatí tohto zásobníka zohrieva vodu v zásobníku pre ústredné kúrenie s objemom 600 l. Z neho sa vykuruje dom, ale aj otvorený bazén v letnom období. Vodu v oboch zásobníkoch zohrievajú aj slnečné kolektory. Súčasťou tepelného čerpadla je regulácia, ktorá rozhodne o tom, či je teplota vody prichádzajúca zo slnečných kolektorov dostatočne vysoká na dohrievanie zásobníkov. Ak áno, tepelné čerpadlo sa vypne a vykurujú len slnečné kolektory. Ak teplota vody poklesne, znova nastúpi tepelné čerpadlo. Všetky na juh obrátené miestnosti sú vybavené chladiacimi stropmi. V celom dome sa už pri pôvodnom návrhu uvažovalo o sadrokartónovom strope, preto sa stropné chladenie so zabudovanými rozvodmi ukázalo ako najvhodnejšie riešenie. Zdrojom chladu pre chladiace stropy sú podzemné vrty. Nemrznúca zmes, ktorá v nich cirkuluje, odovzdáva chlad cez doskový výmenník do okruhu chladenia. O regulovanie teploty chladiacej vody sa stará regulácia; tá je takisto súčasťou tepelného čerpadla.

Regulácia

Tepelné čerpadlo má komplexný systém regulácie, ktorý nerieši len klasické vykurovanie. Má zabudované aj všetky potrebné funkcie frekventované v aktívnych domoch. Regulácia dokáže riešiť vzájomné náväznosti medzi solárnym systémom a tepelným čerpadlom. Zhodnotí, či je teplota na výstupe zo solárneho kolektora vyššia ako teplota v zásobníku a rozhodne, ktorý zdroj tepla sa použije. Regulácia riadi aj chladenie. Funkcia s anglickým názvom Natural cooling (prirodzené chladenie), zabezpečuje reguláciu chladiacej vody podľa vonkajšej teploty. Teplotu kúrenia aj chladenia v jednotlivých miestnostiach upravuje individuálna regulácia.

Aktívny dom v Dúbravke je tým optimálnym riešením, ktoré by malo pri nízkych nákladoch zabezpečiť jeho obyvateľom prostredie s celoročnou tepelnou pohodou. Technické riešenie je na vysokej úrovni, ale stále používateľsky priateľské.