Sluneční experiment

Dostala mě vůně dřeva a dosud nezařízené interiéry. A poté i přednáška, která vysvětlila to, co si člověk, jenž budovou pouze prochází, neuvědomí. Na první pohled zcela běžná dřevostavba totiž rozhodně není obyčejná. Je experimentální, aktivní, CO₂ neutrální a (což mohu potvrdit z vlastní zkušenosti) plná světla dokonce i bez slunce.

Proč právě Pressbaum?
První experimentální dům projektu Model Home 2020 byl postaven takříkajíc na zelené louce. Dalo by se tedy namítat: je to sice perfektní dům, ale také na perfektním pozemku. Ve Slunečním domě se chtěli iniciátoři projektu posunout dále – přesněji od ideálních podmínek k podmínkám reálným. Také proto si vybrali vlastně nemožnou parcelu. Aby stavěli v běžné, nikoli ideální situaci, hledali lokalitu (ze strategických důvodů co nejblíže Vídni) s poměry typickými pro Rakousko – to znamenalo především kopcovitou krajinu (kopce pokrývají Rakousko asi ze 60 %). Nejbližší takovou „alpskou“ krajinu našli na západ od Vídně v katastru obce Pressbaum. Pozemek byl v podstatě úžasný – na vrcholu kopce, v kontaktu s lesem a s krásným výhledem na jezero… Zároveň především pro architekty představoval vskutku tvrdý oříšek – byl úzký a dlouhý, poměrně strmý a svažující se ve dvou směrech. To je ovšem situace v Rakousku zcela běžná. Vybraný pozemek navíc neumožňoval ideální jižní orientaci, což je taktéž zcela obvyklý rys rakouských pozemků, a sousední domy na něj vrhaly stín, což je stejně běžné a z hlediska pasivních solárních zisků rovněž nepříjemné.

Proč právě tento dům?
Jedním z hlavních důvodů, proč v soutěži o další modelový dům VELUXu vyhrál právě návrh architekta Juriho Troye, bylo atrium. Ačkoliv je tento prvek z hlediska tepelných ztrát vlastně nevýhodou, neboť představuje další ochlazovanou plochu, umožnil lépe prosvětlit vnitřní prostory. Navíc se tím vytvořil chráněný venkovní prostor, který mohou obyvatelé domu využívat od brzkého jara do pozdního podzimu. UV záření se totiž do interiéru nedostane, ať je jakkoliv světlý. A protože Evropané tráví příliš času uvnitř budov, tedy mimo dosah UV záření, jež pro své zdraví potřebují, byl příjemný, jednoduše a pohodlně dostupný venkovní prostor skutečně hodnotným bonusem. Dalším významným důvodem pro vítězství byl způsob, jakým dům kopíruje terén a respektuje okolí – ať už uspořádáním vnitřních prostorů, vnějším tvarem, nebo integrováním šikmin do dispozice.

Experimentální spolupráce
Experimentální modelový dům byl zároveň i vědeckým projektem – participoval na něm tým odborníků z Katedry výstavby a životního prostředí z Dunajské univerzity v Kremsu, jenž měl na starosti především výpočty a simulace osvětlení, a Rakouský institut pro stavební biologii IBO, který vyhodnocoval CO2 neutralitu a zásadním způsobem ovlivnil například výběr materiálů na stavbu domu. Velký význam měla též spolupráce s dalšími partnery – například s firmou Rigips, jež vyvinula nové sádrové desky poskytující stěnám domu vyšší tepelnou kapacitu a větší tepelnou setrvačnost, dále se společností Drexel & Weiss, specialistou na tepelná čerpadla, nucené větrání a rekuperaci, nebo s firmou WindowMaster, která se specializuje na řídicí systémy pro větrání. Nejdůležitější podpora z jejich strany spočívala v poskytnutí know-how architektům. Tak jako u nás, i v Rakousku je běžné, že architekt navrhne dům, do něhož potom specialisté (například na vytápění) aplikují svji technologii. Tady ovšem začala spolupráce různých odborníků již při procesu plánování – znamenalo to sice náročnější koordinaci, ale i lepší výsledek. Za vše mluví skutečnost, že zatímco plánování domu trvalo dva roky, jeho výstavba pouhých šest měsíců.

Aktivity plusového domu
Pokud dům vyprodukuje více energie, než jí spotřebuje, má nárok na titul plusový, respektive aktivní – termíny se používají různě, princip je tentýž. Do spotřeby přitom musíme započítat jak vytápění, tak i osvětlení, provoz domácích spotřebičů a technických zařízení – zkrátka vše, na co se spotřebovává energie. Pro pokrytí těchto potřeb by se přitom měly využívat obnovitelné zdroje energie. Jednou z ambic Slunečního domu bylo ověřit principy aktivního domu v praxi. Nešlo však jen o spotřebu energie, ale zároveň také o vytvoření příjemného prostředí k bydlení. Při všech snahách o úspornost totiž neškodí občas připomenout, že domy nestavíme pro šetření energií, ale pro lidi. Protože budovy spotřebují asi 40 % z celkové energetické produkce, je šetření opravdu namístě, avšak vzhledem k tomu, že téměř 90 % času trávíme uvnitř budov, je především třeba najít rovnováhu mezi energetickou úsporností a vnitřním klimatem.

Denní světlo versus energetická efektivnost?
Dostatek denního světla v interiéru byl pochopitelně jedním ze základních požadavků na Sluneční dům. K měření jeho množství se v evropských zemích běžně používá činitel denního osvětlení – poměrná hodnota, která říká, kolik procent z venkovního světla je v interiéru. V Sunlighthouse bylo cílem dosáhnout průměrné hodnoty 5 % ve všech obytných prostorech. Je to poměrně vysoké číslo – při splnění této podmínky máte pocit, že prostor je opravdu mimořádně světlý. Míra denního osvětlení v interiéru Slunečního domu se počítala pomocí speciálního softwaru na univerzitě v Kremsu, výpočty se ověřovaly pod umělou oblohou na poměrně věrném modelu, který zohledňoval například i odrazy od vnitřních povrchů.

Ačkoli tradičně bývají za nejslabší článek tepelněizolačního obalu stavby považována okna, Sluneční dům, v němž právě plocha oken představuje téměř polovinu podlahové plochy domu, dokázal, že prosvětlená architektura a energetická úspornost si vzájemně neodporují. V zimě jsou zde totiž solární zisky oken vyšší než tepelné ztráty a téměř polovina energie potřebné pro vytápění se pokryje právě díky zaskleným plochám. Tvrzení, že minimum oken rovná se minimum tepelných ztrát, sice platí, je to však příliš jednostranný pohled. Různé vlastnosti zasklení totiž spolu souvisejí. Sice se mluví hlavně o součiniteli přechodu tepla U, tedy o jeho schopnosti tepelně izolovat, jenže čím lepší je U, tím horší je g, které znamená menší prostup světla, a tedy i nižší tepelné zisky ze slunečního záření. Důležité jsou tedy všechny vlastnosti oken a taktéž inteligentní návrh jejich umístění a velikosti. Například na jižní fasádě je dvojité zasklení výhodnější než trojité, aby byly pasivní solární zisky co nejvyšší.

Efektivní řešení pro všechny energie
Hlavním cílem bylo zredukovat v domě celkovou spotřebu energie, a ne jen potřebu energie pro vytápění. Další podmínkou bylo využívat pro pokrytí této spotřeby (i když jen teoretické) pouze energii z obnovitelných zdrojů.

Kromě toho, že dům ctí principy nízkoenergetické výstavby (je tedy velmi dobře izolovaný, utěsněný a využívá pasivní solární zisky), nespotřebovává žádnou energii na chlazení a osvětlení (LED) a domácí spotřebiče mají mimořádně nízkou spotřebu (třída AA apod.), což je též velmi důležité. Na střeše je 8 m² solárních kolektorů, které slouží k přípravě teplé vody (pokryjí asi 70 % její spotřeby), a 46 m² účinných monokrystalických fotovoltaických panelů s výkonem 7,6 kWp, jež dodávají elektrickou energii. Z více možností vytápění nakonec zvítězila kombinace – nízkoenergetickou klasiku, tedy nucené větrání spojené s rekuperací, doplňuje nízkoteplotní systém podlahového vytápění. Nejjednodušším řešením dodávání tepla se nakonec ukázala kompaktní jednotka Drexel & Weiss, která obsahuje malé, ale účinné tepelné čerpadlo zem–voda a zabezpečuje i mechanickou ventilaci s rekuperací (s účinností asi 90 %). Nucené větrání se však používá jen v zimě, na zpětné získávání tepla. Když se teplota venkovního vzduchu přiblíží teplotě v interiéru, přepne se na větrání pomocí oken, které taktéž řídí automatika – reagují na vlhkost a koncentraci CO₂ v místnosti, jakož i na rychlost větru a další venkovní podmínky. Tento systém je sice určen pro administrativní budovy a běžný dům by se jím extrémně předražil, zde však nešlo o běžný dům, ale o vizi budoucnosti. Proto chtěli tvůrci ukázat, co je možné, i když zatím ne zcela reálné. Možná že je ale jen otázkou času, kdy budou i tyto technologie běžně dostupné.

Hlavně nechladit!
Aktivní dům by rozhodně neměl spotřebovávat žádnou energii na chlazení. V tom případě by určitě nemohla být řeč o jeho energetické efektivnosti. Zabezpečit však tepelnou pohodu v domě právě v létě je v našich podmínkách jedním z nejtěžších úkolů. Ve Slunečním domě se na chlazení využila kombinace více opatření. Všechna okna mají samozřejmě vnější a vnitřní stínicí prvky, které v případě potřeby umožňují i v zatažené poloze dostatečně prosvětlit interiér. Důležité je též noční větrání a využívání komínového efektu. Protože konstrukce domu je dřevěná, a tedy lehká, bylo též nutné zvýšit její tepelnou setrvačnost. Dostatek hmoty, která dokáže naakumulovat teplo, a tím zmírnit teplotní výkyvy, dodalo 16 tun speciálních sádrovláknitých desek, jež jsou zabudovány nejen pod dřevěným obkladem stěn a střechy, ale i v podlaze – jako součást konstrukce podlahového vytápění. Cílem bylo, aby při teplotě venkovního vzduchu 30 °C nepřekročila vnitřní teplota hodnotu 27 °C (v létě byste měli i v domě cítit, že je léto, 22 °C rozhodně není zdravá varianta). Simulace prokázala, že při teplotě venkovního vzduchu 30 °C stoupne teplota v interiéru asi na 25 °C, při 31,5 °C se více přiblíží k hraničním 27 °C, ale nepřekročí je. Samozřejmě i tento systém vyžaduje inteligentního uživatele, který neotevře okna, když je venku horko.

Jaký je dům definovaný jako CO₂ neutrální?
To dnes nikdo přesně neví. V době, kdy se o Sunlighthouse začalo uvažovat, bylo na internetu k dohledání více než dvacet definic CO₂ neutrálního domu. Neexistovala tedy jasná pravidla. Podle některých výkladů je dům CO₂ neutrální tehdy, když se potřeba energie na vytápění pokryje fotovoltaikou a solárními panely. Stačí to však? Ve VELUXu pojali projekt mnohem ambiciózněji a jako první v Rakousku započítali do hodnocení produkce CO₂ nejen všechnu elektrickou energii spotřebovanou na vytápění a provoz domu, ale též produkci CO₂ při výrobě a dopravě materiálů a technických zařízení (včetně fotovoltaických panelů), které byly při stavbě použity. Aby bylo celkové uhlíkové skóre co nejnižší, jejich výběr koordinoval institut IBO – brány v úvahu přitom byly jak energetické vstupy, tak i další ekologické aspekty, například likvidace všech použitých materiálů.

Podle výpočtů ušetří Sunlighthouse produkcí energie zcela bez emisí skleníkových plynů za 30 let tolik emisí CO₂, kolik se jich vyprodukovalo při jeho stavbě a za tutéž dobu používání. Samozřejmě že se při přepočtech hodně diskutovalo o takzvaném konverzním faktoru, kterým se má posuzovat produkce CO₂ při výrobě elektrické energie. V každé zemi je totiž jiný, podle toho, jakým způsobem se elektřina vyrábí. Nakonec jako měřítko pro férovou kalkulaci posloužil takzvaný evropský mix.

Dům bude přibližně rok přístupný veřejnosti a poté se prodá. A až tehdy, kdy v něm bude žít nějaká rodina, dojde na skutečné lámání chleba. Nyní totiž mají jeho tvůrci v rukou jen výpočty. Až reální lidé ověří, jak dům opravdu funguje. Bude se sledovat, jak se chovají jeho obyvatelé, bude se měřit spotřeba i produkce energie a taktéž kvalita vnitřního prostředí – vlhkost vzduchu, koncentrace CO₂ a teplota v místnostech. Díky několika elektroměrům bude možné zvlášť měřit spotřebu tepelného čerpadla, osvětlení, spotřebičů… Až tehdy se uvidí, zda se skutečně podařilo zrealizovat vizi CO₂ neutrálního domu budoucnosti.

TEXT: Erika Kuhnová
FOTO: Adam Mørk, VELUX
ZDROJ: HOME