Pasívna obrana: alebo tri muchy jednou ranou

Ťažko povedať, či pri vzniku pasívneho domu bola skôr snaha o ekologický alebo ekonomický prístup, či boli hnacím motorom jeho vývoja nové možnosti moderných stavebných materiálov alebo nedostatky tých starých. Pasívny dom však vznikol a podarilo sa mu vyriešiť hneď niekoľko problémov, ktoré trápia dnešných stavebníkov aj užívateľov rodinných domov a bytov.

Obzretie

Snahy o úsporné riešenia v oblasti vykurovania rodinných domov sa v našich zemepisných šírkach datujú asi už od začiatku ich histórie. Intenzita presadzovania úsporných opatrení narástla po prvej ropnej kríze v sedemdesiatych rokoch 20. storočia. Pesimistické prognózy vtedy hovorili o zásobách ropy len na 25 rokov a ľudstvo vytrhnuté z bezstarostnej predstavy o nekonečnosti zdrojov bolo zrazu nútené hľadať efektívnejšie riešenia a nové technológie, ktoré by priniesli zásadné energetické úspory. Pomocným, bohužiaľ však nie rozhodujúcim faktorom bola snaha časti vyspelého sveta o ochranu životného prostredia, predovšetkým znížiť produkciu skleníkových plynov a emisií oxidov síry. Suma týchto snáh viedla k presadeniu viac či menej úsporných opatrení vo všetkých oblastiach spotreby energií. Ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že energia na vykurovanie budov tvorí asi 50 % celkovej svetovej spotreby energií, je celkom logický prienik týchto snáh i do oblasti výstavby. (V Európskej únii spotrebujú budovy cca 40 % všetkej energie, z toho sa na vykurovanie minie 75 %.)

Druhá polovica osemdesiatych rokov je už obdobím, keď snahy o úsporu energií vyrastajú z detských chorôb a ukazujú svoje prvé plody. Osobné autá napríklad dosahujú oproti autám 60. rokov polovičnú spotrebu pri dvojnásobnom výkone. V Nemecku v tom čase vznikol pojem 6-litrový, neskôr 3-litrový a nakoniec litrový dom (pre jednoduchosť predstavy porovnával množstvo paliva spotrebovaného na vykurovanie jedného m2 obytnej plochy za rok so spotrebou osobného automobilu na 100 km). Aj v južnejších oblastiach Európy začalo nachádzať uplatnenie dvojité zasklenie okien a pre vyššiu tepelnú ochranu sa začali presadzovať masívne konštrukcie obvodových múrov v kombinácii s tepelnoizolačným pancierom.

Ako „dýcha“ dom

Medzi úplnými laikmi, ale aj medzi profesionálmi z odboru sa v súčasnosti rozvinula živá diskusia o tom, do akej miery má obvodový plášť rodinného domu dýchať. Názorová pestrosť predstavuje prekvapivo širokú škálu (a to napodiv i u profesionálov) a rôzne stanoviská si často priamo protirečia. Šikovné mystifikácie producentov rôznych stavebných materiálov a dielcov k neprehľadnosti situácie ešte prispievajú. Napríklad výrobcovia drevených okien tvrdia, že lak použitý pri finálnej úprave ich výrobkov je priedušný a dom sa „nedusí“. Podobne si počínajú i výrobcovia niektorých murovacích materiálov. Smutné je, že ich obchodní zástupcovia týmto tvrdeniam často skutočne veria a sú schopní ísť vo svojich diskusiách takmer na barikády. Ak pod pojmom „dýchať“ nemáme na mysli schopnosť muriva pohlcovať a opäť vydávať prebytočnú vzdušnú vlhkosť (čo nemá s dýchaním ako fenoménom výmeny vzduchu medzi interiérom a exteriérom, transportu CO₂ a prebytočnej vlhkosti nič spoločné), musíme konštatovať, že kvalitné murivo nedýcha. Teoretické, ale i laboratórne namerané hodnoty bežných konštrukcií obvodového muriva sú z pohľadu výmeny vzduchu celkom zanedbateľné.

Zvýšenú ochotu „dýchať“ prejavuje strešná konštrukcia. Teda predovšetkým tá nesprávne zhotovená. Tu si však všetci účastníci pomyselnej odbornej diskusie vyhlásili akési prímerie a takmer jednohlasne sa zhodli na tom, že strecha dýchať nesmie a nebude, a v úplnej zhode si odsúhlasili parozábranu. Vzduchotesnú. V ideálnom prípade so starostlivo prelepenými presahmi a nalepením na štítové murivo. Takže murivo a strecha nedýchajú alebo by aspoň nemali. A čo okná a dvere? Ani tie nedýchajú? Moderné okná sú prakticky vzduchotesné. Naši predkovia mali v jednej veci jasno: účinná ochrana pred chladom nesmie brániť dostatočnému prístupu čerstvého vzduchu. Vzhľadom na častý spôsob konzervácie sušením si boli veľmi dobre vedomí nebezpečenstva, ktoré so sebou prináša vlhkosť ako jeden z predpokladov rozvoja plesní a hniloby. Centrálnym motorom prirodzeného vetrania ich obydlí bola murovaná, neskôr kachľová či liatinová pec, ktorá vytvárala ako vedľajší efekt odvodu spalín podtlak vzduchu, majúci za následok sanie všetkými dostupnými otvormi a štrbinami. Takto bol zaistený dostatočný prívod čerstvého vzduchu a súčasne odvetranie prebytočnej vlhkosti predovšetkým v zimných mesiacoch, keď je z dôvodu tepelných strát možnosť vetrania obmedzená.

Ako a koľko má vlastne dom dýchať? Štvorčlenná rodina vyprodukuje svojou prevádzkou a vydychovaním až 12 litrov vody denne. Čo sa deje s touto vodou v súčasných bežných novostavbách? Mnoho hrdých majiteľov nových domov s ňou má svoje skúsenosti. Bohužiaľ, až príliš mnoho. Plesne, reklamácie a na záver odporúčanie predajcu alebo staviteľa: „Musíte viac vetrať!“. A čo ekonomika, na čo tie drahé izolačne skvelé okná? Ako je možné, že všetky moderné budovy nebytovej výstavby majú vyriešený systém vetrania a bežný rodinný dom nie? Ako je možné, že sa stavebné úrady zmôžu v najlepšom prípade na posúdenie odvetrania WC a kúpeľne a ostatné ich nezaujíma? Čo na to hovoria hygienici, inak postrach všetkých drobných majiteľov reštaurácií, penziónov, klubov a podobne? V hygienicky neškodnom prostredí by sa malo vymeniť 30 – 40 % objemu vzduchu každú hodinu! V praxi to znamená otvoriť všetky okná dokorán každú hodinu aspoň na päť minút! Ale potom nastupuje znovu otázka: Čo ekonomika prevádzky, ako vyrovnať straty?

Máme sa vracať do minulosti? Kúpime v stavebnom bazári staré dvojité, rozglejené a krásne netesné okná, postavíme do každej miestnosti kachle, kúpime fúru uhlia alebo hromadu polien? Alebo zahynieme na plesne či od hladu, keď už nebudeme mať na zaplatenie šplhajúcich sa cien energií?

Dve muchy jednou ranou. Alebo tri?

Ako už bolo naznačené, hľadá sa riešenie dvoch komplikovaných problémov – hygienického prostredia na strane jednej a priaznivej ekonomickej bilancie nákladov na strane druhej. Skĺbenie riešení týchto zadaní do jediného výsledku sa stalo cieľom snáh moderného stavebníctva posledných dvoch desaťročí. Opatrenia nutné na zvýšenie energetickej úspornosti budov, ako sú zvyšovanie kvality zateplenia, zlepšovanie kvality okien a dverí a inštalácia pomerne drahého technologického zariadenia vetracej jednotky, však predstavovali nemalé dodatočné investičné náklady. Jednoduchý výpočet ukázal, že rentabilita a návratnosť vynaložených prostriedkov sa tak dostali do oblastí, ktoré sú z komerčného hľadiska pre bežného stavebníka nezaujímavé. Tým sa ocitli snahy o riešenie problémov v slepej uličke a bolo nutné hľadať iné cesty. Zrodila sa myšlienka vzdať sa aktívneho vykurovacieho systému a tým i nákladov s ním spojených a vykurovať dom iba pomocou prúdu teplého vzduchu, ktorý treba v hygienicky potrebnej miere dodávať.

Aby sa v zimných mesiacoch zamedzilo tepelným stratám vetraním, bol do vetracieho systému zaradený zemný tepelný výmenník (potrubie dlhé asi 30 m, uložené v hĺbke 2,5 m), ktorý je schopný predhriať v zime čerstvý vzduch až o 10 stupňov. Naň nadväzuje ďalší tepelný výmenník (rekuperátor), ktorý získava až 94 % tepelnej energie z odpadového vzduchu. Táto energia ohrieva predhriaty čerstvý prúd vzduchu zo zemného výmenníka. Ako ďalšie zdroje na ohrev privádzaného vzduchu na potrebnú teplotu možno využiť solárnu energiu, tepelné čerpadlo alebo priamo elektrickú energiu. Straty vetraním sa tým znížili na minimum. Treba povedať, že vnútorný systém takéhoto domu je veľmi citlivý a dokáže pracovať i s veľmi malými energetickými ziskami. Získava tepelnú energiu jednak z odpadového tepla vnútorných spotrebičov (PC, chladnička, práčka, sporák, umývačka), ale aj z osôb žijúcich v domácnosti, (dospelá osoba má „vykurovací výkon“ okolo 75 W) a v neposlednom rade aj zo slnečnej energie prostredníctvom veľkých zasklených plôch na južnej fasáde.

Dôležitým ekonomickým faktorom je, že spomínaný vykurovací a vetrací systém zbaví stavebníka nutnosti budovať prípojku plynu, zaobstarať a inštalovať plynový kotol, rozvody vykurovania a radiátory, odpadne stavba komína a navyše má možnosť vďaka trvalému prísunu čerstvého vzduchu zabudovať časť okien v lacnejšom fixnom vyhotovení. Tieto úspory ovplyvňujú celkovú ekonomickú bilanciu v prospech pasívnych domov a robia ich ekonomicky dostupnými a atraktívnymi.

Potešujúce je, že takéto riešenie so sebou automaticky prináša riešenie tretieho, paralelne súvisiaceho problému, ktorým je ekologickosť – pretože čím nižšia je spotreba energií, tým nižšie je zaťaženie životného prostredia.

Pasívny dom

Po úspešných praktických realizáciách koncom 80. rokov formuloval prof. Feist v roku 1994 na univerzite v Darmstadte základné postuláty navrhovania a realizácie tohto druhu budov. Vznikla koncepcia pasívneho domu.

Pasívny dom podľa tohto poňatia by mal mať:

• konštrukciu vonkajšieho plášťa s veľmi nízkym koeficientom tepelného prestupu U (nižším než 0,15 W/m²K);

• všetky konštrukcie tepelného plášťa navrhnuté a vyhotovené tak, aby nevznikali tepelné mosty;

• spotrebu energie na vykurovanie max. 15 kWh/m² a rok (bežná spotreba súčasnej konvenčnej budovy je 5- až 10-násobná). V prepočte na koruny stojí vykurovanie pasívneho domu s obytnou plochou 120 m² menej než 3500 Sk ročne;

• celkovú spotrebu všetkých primárnych energií do výšky max. 120 kWh/m² a rok (prax však ukazuje, že skutočne dosahovaná hodnota je výrazne nižšia a pohybuje sa ročne okolo 50 kWh/m²);

• mimoriadne tesný plášť budovy. Tesnosť plášťa sa meria už v priebehu výstavby, aby bolo možné odstrániť chyby. Pri pretlaku 50 kPa nesmie v priebehu 1 hodiny dôjsť k poklesu tlaku zodpovedajúcemu úniku viac než 60 % objemu pretlakového vzduchu.

Koncom osemdesiatych rokov sa realizovala prvá štvorica pasívnych radových domov (dokončené boli v roku 1991). Dlhodobé merania priniesli výborné výsledky, ktoré v podstate potvrdili správnosť predpokladov a výpočtov. Po niekoľkých vykurovacích sezónach boli dokonca demontované i elektrické priamovykurovacie telesá, ktoré vtedajší konštruktéri týchto pionierskych domov navrhli „pre istotu“. Riešenie bolo na svete.

Teória verzus prax

Kvalitný izolujúci vonkajší plášť a vysoká tesnosť budovy sú hlavnými podmienkami bezchybnej prevádzky pasívneho domu. Naplnenie prvej z týchto požiadaviek v skladbe nepriehľadného opláštenia budovy bolo pomerne jednoduché. Pridaním asi 30 cm vhodnej izolačnej hmoty (voľba bola a je pestrá a umožňuje rozličné konštrukčné riešenia pri takmer rovnakých tepelnotechnických parametroch) získalo murivo alebo plášť strechy požadované parametre z hľadiska tepelných strát. Problém nastal pri výplniach otvorov. Okná s relatívne veľmi dobrým súčiniteľom U v hodnote 1,4 sa pre vysoké tepelné straty v takomto superdome v podstate nedali použiť. Bolo nutné konštrukčne zvládnuť vhodné okná, ktorých súčiniteľ tepelného prestupu by bol zhruba polovičný. Táto snaha bola v polovici 90. rokov korunovaná úspechom v podobe komerčne zdatných a akceptovateľných produktov. Podobný vývoj sprevádzal i druhý oriešok, ktorým boli vstupné dvere. Aj tu vznikol v rovnakom čase celý rad uspokojivých riešení. Tým sa naplnila prvá dôležitá požiadavka čo možno najnižšej transmisie (vyžarovania) energií.

Druhá požiadavka bola na prvý pohľad splniteľná ešte ľahšie. Bolo potrebné zabezpečiť úplnú tesnosť vonkajšieho plášťa (obalu) budovy. Pasívny dom nesmie „dýchať,“ a pokiaľ áno, musíme vedieť ako a kde a musíme mať tento proces pod kontrolou. V praxi znamenala táto požiadavka absolútne nekompromisné presadenie všetkých technologických a technických požiadaviek na všetky konštrukcie budovy a ich časti. Precíznosť a ochota robiť stavebné práce v súlade so všetkými regulami a stavebným umom je jedinou, avšak úplne zásadnou požiadavkou na zhotoviteľskú stavebnú firmu.

Nádejné perspektívy

Cenovo prijateľné výplne otvorov spolu so sériovou výrobou a tým i konkurencieschopnosťou ďalších technologicky nutných komponentov otvorili dvere k reálnemu uplatneniu týchto moderných domov. Nasledovali ďalšie realizácie, zbieranie skúseností a vychytávanie detských chorôb.

Pasívny dom sa stal vydarenou a dnes možno povedať veľmi úspešnou odpoveďou na celý rad otázok. Svojím spôsobom sa pasívne stavia na odpor zvyšujúcim sa nákladom za energie. Ako disciplinovaný hráč volí na základe pokynov kauča (projektanta) pasívny spôsob obrany. Využíva slabiny súperov, ktorými sú poveternostné vplyvy; dokonalou izoláciou odoláva zime a zároveň dokáže využívať i minimum ponúknutej slnečnej energie v zimných mesiacoch. Je natoľko citlivým organizmom, že na vytvorenie príjemnej vnútornej pohody nepotrebuje aktívny vykurovací systém. Pritom ponúka prostredníctvom takmer dokonalého vetracieho systému trvalý prísun čerstvého vzduch, ohriateho na optimálnu teplotu a prefiltrovaného podľa individuálnych potrieb užívateľa. Stal sa tým akosi mimochodom aj ideálnym riešením bývania pre všetkých alergikov.

Do dnešného dňa boli v Európe (ale i v Kanade, USA alebo Číne) postavené tisíce pasívnych budov na rozličné účely – od budov na bývanie cez obchodné domy až po kancelárie a hotely. Bol dokončený prvý kostol i horská chata vo výške 2 150 metrov nad morom. Termín „pasívny dom“ sa stal na trhu nehnuteľností definitívne pojmom a známkou kvalitného bývania.