Energeticky soběstačný rodinný dům

Tak už ho mají i v Anglii! Další dům postavený v rámci projektu VELUX Model Home 2020 dokončili v srpnu 2011 v obci Rothwell. Vlastně jde o dva domy, prezentované pod názvem CarbonLight Homes. Touto v pořadí už pátou experimentální stavbou se společnost VELUX snaží dokázat, že i pomocí běžně dostupných technologií je možné postavit energeticky soběstačný rodinný dům s vysokým komfortem bydlení.

Záviděníhodné přívlastky

CarbonLight Homes nejsou jen nulové, ale i první CO₂ neutrální rodinné domy ve Velké Británii, realizované podle nové britské normy týkající se nulových emisí uhlíku. K dosažení tohoto cíle byly využity pasivní, ale také aktivní prvky. Ačkoliv by se tato stavba nedala zařadit mezi domy s pasivním standardem, kombinací prvků pasivní výstavby s moderními technologiemi se podařilo dosáhnout velmi nízké celkové spotřeby energie, která je celá pokryta z obnovitelných zdrojů, což znamená nulový dům. CarbonLight Homes navzdory využití moderních stavebních materiálů, postupů a technologií nepůsobí jako domy z jiného světa. Jejich autoři se snažili potěšit oko konzervativních Angličanů stavbou, která má téměř tradiční vzhled. Fasáda s obkladem z dřevěných šablon působí jako režné zdivo, šikmá střecha pěkně zapadá do okolní zástavby. Snad jen sluneční kolektory naznačují, že dům funguje trochu jinak než ty ostatní. Při výstavbě obou rodinných domů byly použity šetrné moderní materiály a technologie. Projekt získal hlavní cenu za inovaci ve stavebních technologiích (Innovation Award for Building Technology) v rámci prestižní soutěže British Homes Awards 2010.

Fasáda s obkladem z dřevěných šablon připomíná v Anglii tolik oblíbené režné zdivo. FOTO: Adam Mørk, VELUX

Navzdory tomu, že fasáda, která má být hlavním zdrojem pasivních tepelných zisků, je orientována na západ, poměr mezi tepelnými zisky a ztrátami je na straně zisků. Pomohla tomu okna s izolačním dvojsklem, a tedy větším solárním faktorem, než jaké má trojsklo. FOTO: Adam Mørk, VELUX

Dům pro lidi

Navzdory stavebním postupům a technologiím zaměřeným na snižování energetické spotřeby experimentální stavby kladli její autoři velký důraz na to, že navrhují dům, který bude nakonec sloužit svým skutečným obyvatelům. Snažili se nic neubrat z běžně požadovaného komfortu, ba dokonce k němu něco i přidat. Domy CarbonLight jsou přibližně o 30 % větší než průměrný tří- až čtyřpokojový britský rodinný dům. Díky velkoryse řešeným zaskleným plochám jsou plné světla a slunce. Činitel denního osvětlení (poměrná hodnota, která udává, kolik procent z venkovního světla je v interiéru) je tu 5 %, což trojnásobně překračuje požadavky britské legislativy. Dostatek denního světla má prokazatelně pozitivní vliv na lidskou psychiku, projeví se však i na spotřebě energie – během dne si prostě nepotřebujete při běžných činnostech v domácnosti rozsvěcovat světlo. Velmi příjemně působí i možnost propojení společenské části domu v přízemí s terasou a zahradou za domem. Ani zde se autoři domu nenechali znejistit a navzdory hrozbě zvýšených tepelných ztrát domu v zimě a vysoké tepelné zátěži v létě navrhli velké zasklené stěny téměř přes celou fasádu orientovanou do zahrady. Velký vliv na celkovou pohodu člověka v interiéru má dostatek čerstvého vzduchu. V CarbonLight Homes jsou zkombinovány dva způsoby větrání. Mimo vytápěcí sezonu se využívá převážně přirozená ventilace otevřenými okny. Pro urychlení výměny vzduchu jsou okna rozmístěna tak, aby bylo možné využít komínový efekt a noční chlazení. Otevírání a stínění oken je řízeno i automaticky. Řídicí systém WindowMaster monitoruje teplotu interiéru, hladinu CO₂ a množství světla v domě. Následně automaticky řídí větrání a stínění tak, aby bylo vnitřní klima optimální. Během vytápěcí sezony se využívá nucené větrání s rekuperací odpadového tepla, což výrazně snižuje nároky na vytápění objektu.

V domech CarbonLight se nespoléhají jen na nucené větrání s rekuperací, ale pokud je to energeticky výhodné, větrají okny. Rozmístění okenních otvorů podporuje možnost využít při větrání i komínový efekt. Slunce využívají pasivně, ale i aktivně, v solárních kolektorech i tepelným čerpadlem.

Sluneční kolektory na fasádě zachytávají východní slunce. FOTO: Adam Mørk, VELUX

Pasivní prvky šetření

Jedním z prvních opatření při návrhu energeticky úsporného domu je jeho orientace velkými zasklenými plochami směrem k jihu. V případě CarbonLight Homes to pozemek a okolní zástavba neumožňovaly a hned od začátku bylo jasné, že dům bude orientován směrem ze západu na východ. Protože východní fasáda se více ochlazuje, byla na ní použita okna s izolačním trojsklem jako ochrana proti tepelným ztrátám. Aby byly tepelné zisky co největší, osadili realizátoři na západní fasádě okna s izolačním dvojsklem a vyšším solárním faktorem. Navzdory nevhodné orientaci objektu přesahují celkové solární zisky tepelné ztráty způsobené horšími tepelněizolačními vlastnostmi oken. Příznivý poměr mezi tepelnými zisky a ztrátami fasádních a střešních oken byl dosažen i optimalizací jejich rozměrů. Zároveň autoři přihlíželi i k zabezpečení dostatečného množství přirozeného světla. Tepelné zatížení domu v létě snižují automaticky ovládané exteriérové žaluzie. Okna jsou zároveň rozmístěna tak, aby se při větrání dal využít komínový efekt a noční chlazení objektu. Samozřejmě že i netransparentní části obvodového pláště domu mají výborné tepelněizolační vlastnosti. Součinitel prostupu tepla všech ochlazovaných ploch objektu (stěny, podlahy na terénu, střecha) dosahuje maximálně hodnoty 0,11 W/(m².K). To je třikrát lepší hodnota, než jakou stanovují požadavky tepelnětechnické normy pro obvodové stěny novostaveb. Tepelnětechnické parametry objektu vylepšuje i vysoká vzduchotěsnost obvodového pláště.

Se zlepšujícími se tepelněizolačními vlastnostmi oken, které vyjadřuje součinitel prostupu tepla U (W/(m².K)), klesá hodnota solárního faktoru označovaného jako SF nebo g (%). Tento faktor udává, kolik tepla ze slunce propustí zasklení do místnosti, a tím zvýší tepelné zisky objektu.

Hlavní společenský prostor domu je v části půdorysu dvoupodlažní. Díky množství fasádních a střešních oken je doslova zalit světlem. Celkový lehký a vzdušný dojem umocňují bílé stěny a převážně bílý či průsvitný nábytek. O to více vyniknou občasné barevné prvky. FOTO: Adam Mørk, VELUX	Světlo nechybí ani na schodišti. Dokonce je ho tolik, že na mezipodestě mohl vzniknout koutek na čtení. FOTO: Adam Mørk, VELUX

Aktivní šetření

Na aktivním šetření energetické spotřeby CarbonLight Homes se podílejí moderní technologie a řídicí systémy. Ohřev užitkové vody a vytápění je zabezpečováno kombinací slunečních kolektorů a tepelného čerpadla vzduch/voda. Navržen byl systém vytápění nízkoteplotními radiátory (na rozdíl od předcházejících staveb z projektu VELUX Model Home 2020, kde se uplatnilo podlahové teplovodní vytápění). Pro případ extrémních mrazů jsou v obývací části osazena krbová kamna, která poskytují příjemné a zdraví prospěšné sálavé teplo. Snižování tepelných ztrát má v zimě na starosti systém nuceného větrání s rekuperací odpadového tepla. Neznamená to však, že byste si nemohli otevřít okno. Převážnou část roku se upřednostňuje přirozené větrání s možností automatického řízení otevírání a stínění oken. Energie se tu šetří i výběrem úsporného osvětlení a spotřebičů. Cílem návrhu bylo dosáhnout nulové bilance objektu i bez použití fotovoltaiky nebo neustálého chodu mechanické ventilace s rekuperací – a to se podařilo.

Do koupelny bylo přirozené světlo přivedeno světlovodem. Vždyť proč přes den spotřebovávat elektřinu? FOTO: Adam Mørk, VELUX	Také pokojům v poschodí dominuje světlo. Střešní okna jsou rozmístěna tak, aby byl z každého pokoje možný i pohled do širokého okolí a nejen na oblohu. Některá střešní okna plynule přecházejí do oken fasádních. FOTO: Adam Mørk, VELUX

Ve výsledku nula

Díky rozumné kombinaci pasivních i aktivních prvků energeticky úsporné výstavby by se mělo v domě po celý rok udržovat příjemné klima s dostatkem čerstvého vzduchu a světla. To vše s minimálními náklady na energii, přičemž její převážné množství se bude čerpat z obnovitelných zdrojů. V CarbonLight Homes se nezapomnělo ani na šetření pitnou vodou, které je v Británii stále aktuálnější. V prostoru zahrady je pro každý dům zakopán 3 500 litrový zásobník na dešťovou vodu stékající ze střech, jež se následně využívá ke splachování toalet, při praní a v případě potřeby i pro v Británii povinné stabilní hasicí zařízení.
Do jaké míry to všechno bude fungovat, ukáže následující rok, během kterého se budou měřit skutečné provozní náklady objektu. Výsledky měření pomohou při navrhování a výstavbě dalších CO₂ neutrálních domů. Místní samospráva v Rothwellu ale už nyní přijala CarbonLight Homes jako normu pro výstavbu všech novostaveb. V následujících deseti letech by se jich tu mělo postavit celkem 5 500. 

Základní informace
Lokalita: Rothwell, Northamptonshire, Velká Británie
Architekt: HTA architects
Konstrukční řešení: Clancy Consulting, HTA Architects, Esbensen Consulting Engineers A/S
Developer: Willmott Dixon Housing Ltd
Dokončení: srpen 2011

TEXT: Nora Škripcová
FOTO: Adam Mørk, VELUX
Odpovědný redaktor: Matej Šišolák
Zdroj: časopis HOME, JAGA MEDIA, s.r.o.