Pasivní, aktivní, nulový dům. Víte, co přesne tyto pojmy znamenají?

Řeč je o nejvyšších kategoriích energeticky mimořádně úsporných domů, do nichž se stavby řadí na základě jisté spotřeby energie – na jejich vytopení stačí ročně jen 15 kWh na čtvereční metr nebo ještě méně. Samozřejmě, pro každou z kategorií je určena i hranice spotřeby energie na přípravu teplé vody či celková potřeba energie, na základní orientaci se však využívá právě množství energie potřebné na vytápění.

I když zájemci o stavbu domu s nízkými provozními náklady se s pojmy nízkoenergetický (NED), pasivní (PD) či nulový dům setkají zcela běžně, s normami tyto kategorie nemají mnoho společného. Toto dělení vychází z německých a rakouských podmínek, odkud čerpali informace a zkušenosti naši průkopníci energeticky úsporného stavění ještě dříve, než začala platit vyhláška o energetické náročnosti budov. Rozdělení domů do energetických tříd se s kategoriemi NED a PD neshoduje ani nepřekrývá. Pojmy nízkoenergetické a pasivní domy se však vžily mezi odborníky i laiky a řeč marketingu je neméně důležitá než třídy stanovené energetickým certifikátem, takže je celkem užitečné se v nich orientovat. Už i proto, že na dosažení jistých energetických nároků existují určité ověřené postupy. Takže začněme hezky po pořádku.

Stavba má téměř tradiční vzhled – fasáda s obkladem z dřevěných šablon připomíná v Anglii oblíbené neomítané zdivo, šikmá střecha ladí s okolní zástavbou. foto. Velux

Carbonlight homes

V pořadí pátý experimentální dům projektu VELUX Model Home 2020 stojí v anglickém Rothwellu. Jde v podstatě o dva energeticky soběstačné rodinné domy postavené pomocí běžně dostupných technologií, které jsou zároveň prvními CO₂ neutrálními domy ve Velké Británii. Ačkoli nesplňují pasivní standard, díky kombinaci prvků pasivní výstavby s dalšími technologiemi mají velmi nízkou spotřebu energie, která je celá pokrytá z obnovitelných zdrojů, výsledkem čehož je nulový dům. Fasáda, která je hlavním zdrojem pasivních solárních zisků, je oproti zvyklostem otočena netradičně na západ, tepelné zisky mají zajistit okna s izolačním dvojsklem.

Po celý rok je tu zabezpečeno příjemné klima, dostatek čerstvého vzduchu a světla. Během vytápěcí sezóny se používá nucené větrání s rekuperací odpadového tepla. Když je to energeticky výhodné, větrá se okny, přičemž se využívá účinný komínový efekt. Otevírání a stínění oken řídí automatika. Ohřev vody a vytápění zabezpečuje kombinace slunečních kolektorů a tepelného čerpadla vzduch/voda, nízkoteplotní vytápěcí tělesa doplňují pro případ extrémních mrazů krbová kamna v obýváku. Energie se tu šetří i úsporným osvětlením a spotřebiči.

Model Home 2020
je celoevropský projekt společnosti VELUX – na šesti modelových domech v různých částech Evropy měl v praxi ověřit teoretické požadavky na bydlení budoucnosti, to znamená spojení komfortu a zdravého vnitřního klimatu s nízkou spotřebou energie, neutrální bilancí CO₂ a principy trvalé udržitelnosti. Domy zároveň odrážejí rozdílné klimatické, kulturní a architektonické podmínky v zemích, kde jsou postaveny.

Pasivní

Jelikož parametrů nízkoenergetického domu se dnes dosahuje zcela běžně a nijak dramaticky se neliší od toho, co požaduje norma, věnujme se rovnou vyšším metám, tedy pasivním domům. Tento termín se používá pro mezinárodně uznávaný standard budovy s velmi nízkou potřebou energie na vytápění i chlazení – jen 15 kWh na čtvereční metr ročně, případně ještě méně.

Definice pasivního domu:

potřeba tepla na vytápění ≤ 15 kWh/m² za rok
průvzdušnost objektu n₅0 ≤ 0,6 h^-1
celkové množství primární energie spojené s provozem domu včetně domácích spotřebičů ≤ 120 kWh/m² za rok

Pasivní dům přitom není žádnou novinkou – jeho koncept představil Dr. Wolfgang Feist z univerzity v Darmstadtu v Německu už koncem 80. let minulého století a první experimentální dům (přesněji řadový dům se čtyřmi bytovými jednotkami), který splňoval pasivní standard, postavili v Darmstadtu v roce 1991. Samozřejmě, protože to byl vědecký projekt, sloužil na to, aby teorii ověřil v praxi. Vše se podařilo ke spokojenosti vědecké obce i uživatelů bytů, navíc šlo o chvályhodnou snahu o ochranu životního prostředí a z hlediska provozních nákladů také o finančně zajímavé řešení, a tak následovníci přibývali geometrickou řadou. Časem zavál tento nový vítr z Německa přes Rakousko až k nám. U nás se s výstavbou energeticky pasivních domů začalo po roce 2004, takže dnes se už mnozí architekti, projektanti i firmy mohou opřít o vlastní zkušenosti a úspěšné realizace.

Pasivní cihlový dům Triumf
Začátek stavby: duben 2012, dokončení: září 2013
Zastavěná plocha: 90,75 m²
Podlahová plocha: 127,40 m²
Měrná potřeba tepla na vytápění: 15 kWh/m² za rok
Celková tepelná ztráta objektu včetně větrání: Q = 2,59 kW
Blower-door test po dokončení stavby: n₅₀ = 0,2/h.
foto: Heluz

Vzorový pasivní cihlový dům HELUZ Triumf postavili v areálu výstaviště v Českých Budějovicích. V soutěži Český energetický a ekologický projekt získal v roce 2012 v kategorii Stavba takzvaného ekologického Oscara – za inovační využití klasického stavebního materiálu a vyhotovení, u něhož se na obvodové stěny použilo jednovrstvé zdivo z cihel s integrovaným polystyrenem.

Obvodové konstrukce a materiály

Základy: dům je založen na železobetonové základové desce, kterou od štěrkového podloží izoluje vrstva zhutněného násypu pěnového skla Refaglass.
Obvodové zdivo: broušené cihlové bloky Family 50 2in1 s integrovanou tepelnou izolací (výsledné U obvodové stěny je 0,11 W/(m² . K))
Střecha: nosnou konstrukci pultové střechy tvoří keramobetonové stropní panely uložené ve spádu. Tepelnou izolaci střechy zajišťují desky z PIR pěny.
Okna: plastová s tepelněizolačními skly, U_w = 0,61 W/(m² . K)

Technologie

Zdrojem tepla a ohřáté pitné vody je integrovaný zásobník tepla v kombinaci s fotovoltaickým systémem na střeše, nainstalovala se rekuperační jednotka se střední účinností 85 %.

Magická 15ka

Proč právě 15 kWh/m²? Z pohledu ročních plateb za energie přece není velký rozdíl mezi tím, zda na 1 m² spotřebujete 15, nebo 20 kWh. Tato hodnota však rozhodně není „vycucaná z prstu“. Vychází z toho, kolik tepla lze do interiéru dodat jen pomocí ohřátého vzduchu, tedy teplovzdušným vytápěním (přesněji z množství energie, které je nutné k ohřátí vzduchu teplovzdušného vytápění na 50 °C). Dům potom může zůstat bez běžného vytápění a zvýšená investice do zateplení, kvalitnějších oken či řízeného větrání se vykompenzuje nižšími náklady na energie. To je totiž základní princip a prvotní myšlenka pasivních domů – dosáhnout tak nízkých tepelných ztrát, aby se dům obešel bez standardního topení a bylo možné ho vytápět jen teplovzdušným systémem. Magická 15ka se za základní princip pasivních domů považuje stále, ačkoli idea „bez topení“ se dnes už tak striktně nedodržuje. I v pasivních domech se setkáme s vytápěním – hlavně nízkoteplotním sálavým, nové technologie dovolují využít dokonce i krbová kachlová kamna (samozřejmě, s velmi nízkým výkonem). Bez čeho by však pasivní dům nebyl pasivním, je nucené větrání a pořádná tepelná izolace.

Pasivní rodinný dům Hamry nad Sázavou
Zastavěná plocha: 90 m²
Obytná plocha: 138 m²
Spotřeba tepla na vytápění: 14,7 kWh/m² za rok
foto: Xella

Vzhled domu zásadně ovlivnily podmínky pro výstavbu v CHKO Žďárské vrchy.

Obvodové konstrukce

Základy: na perimetrické polystyrenové desce s tloušťkou 200 mm je základová ŽB deska s termickou aktivací jádra
Svislé obvodové zdivo: nosné, Ytong P2-400 s tloušťkou 250 mm, tepelná izolace Greywall (šedý polystyren), tloušťka 250–300 mm
Střecha: sedlová, žebírková ŽB konstrukce Ytong Komfort s tloušťkou 200 mm, s pultovými vikýři s vodorovnou střechou, krytina Bramac Tegalit
Výplně otvorů: dřevo-hliníková okna Optiwin – Alfawin s trojsklem, průměrná hodnota U_w= 0,7 W/(m² . K), vstupní dveře Vašiček s hodnotou U = 0,7 W/(m² . K)

Technologie

Vytápění a ohřev vody: termicky aktivovaná základová deska, konstrukce stropu a vodorovná část konstrukce střechy, 300l zásobník, tepelné čerpadlo Ochsner s výkonem 3 000 W a vytápěcím faktorem 4,1
Větrání: rovnotlakové nucené s rekuperací od firmy Zehnder, s účinností 93 % a možností zpětného získávání odvětrané vlhkosti

Jak ji dosáhnout?

Na dosažení takovéto nízké potřeby tepla na vytápění je třeba v první řadě promyslet návrh domu – například s ohledem na využití toho, co je k dispozici přirozeně, zadarmo a bez emisí CO₂, tedy tepelných zisků ze slunečního záření procházejícího okny. Samozřejmě, důležité je i snížit ztráty tepla na minimum, a to hlavně zlepšením kvality stavby. Podstatná je tedy dobrá izolace všech obvodových konstrukcí, respektive jejich velmi nízký součinitel prostupu tepla U. Všechny obvodové konstrukce musí být zároveň navrženy a vyhotoveny tak, aby nevznikaly tepelné mosty. Podstatná je i jejich vzduchotěsnost. Ověřuje se tlakovou zkouškou (takzvaným testem průvzdušnosti neboli blower-door testem), u níž nesmí hodnota n₅₀ překročit 0,6/hod. – to znamená, že při přetlaku a podtlaku 50 Pa (odpovídá větrnému počasí) se nesmí za hodinu vyměnit netěsnostmi v obvodovém plášti více než 60 % vnitřního objemu vzduchu.

Výhody pasivního domu
• kvalitní vnitřní prostředí se stálým přísunem čerstvého vzduchu bez průvanu a alergenů
• nízké náklady na provoz a vysoký komfort
• příjemné teploty v interiéru v zimě i v létě
• vysoká kvalita stavby

Takovéto nízké potřeby tepla na vytápění se nedá dosáhnout bez omezení tepelných ztrát větráním. To zabezpečuje nucené větrání s rekuperací, tedy zpětným získáváním tepla z odpadového vzduchu. Díky této technologii se také velmi účinně využije teplo z různých vnitřních zdrojů – například to, které produkují lidé nebo běžné domácí spotřebiče.

Nulový dům ve Staré Kremničce
Nulovou dřevostavbu (respektive dům s téměř nulovou spotřebou energie) dokončili v roce 2012. Od té doby už stihli teoreticky vypočítanou nulu potvrdit i nezávislá měření, která zároveň ověřila parametry pasivního standardu.
Nulovou bilanci dosahuje dům jak v potřebě energie na vytápění a přípravu teplé vody, tak i v primární energii. Potřeba primární energie je podle výpočtového programu PHPP 56,14 kWh/m² za rok. V plné míře ji pokrývá elektrická energie vyrobená pomocí fotovoltaických panelů s výkonem 4,8 kWp instalovaných na střeše domu (FVE dodala firma NWT Energo). Vyrobená elektrická energie se využívá k okamžité spotřebě v domě a dodává se i do veřejné sítě. foto: Dano Veselský

Typový pasivní dům EcoCube Max má obytnou plochu asi 160 m² a je navržen tak, aby včetně technologií stál jen asi o 10 % více než stejně velký nízkoenergetický dům. Je společným dílem ateliéru Createrra pod vedením architekta Bjørna Kierulfa a firmy ForDom.

Dům je založen na ocelobetonové desce izolované vrstvou pěnoskla. Konstrukce je montovaná ze sendvičových panelů na bázi dřeva: mezi dřevovláknitou deskou na vnější a deskou OSB na vnitřní straně je asi 36 cm tepelné izolace (minerální vlny), další vrstva izolace (6 cm) se přidává na vnitřní stranu panelů v takzvané instalační rovině. Nosnou a ztužující funkci plní boxové nosníky (taktéž vyplněné minerální izolací). Panely jsou průběžné, s výškou přes dvě podlaží, což je praktické z hlediska zabezpečení vzduchotěsnosti a eliminace tepelných mostů.
Větrání s rekuperací zajišťuje větrací jednotka Drexel & Weiss. Čerstvý vzduch se do ní přivádí přes solankový výměník, který ho v létě ochlazuje a v zimě předehřívá. Zásobování teplem i teplou vodou zabezpečuje malé tepelné čerpadlo zem/voda s výkonem 3 kW a zemním kolektorem. Teplo se distribuuje stěnovým vytápěním, které slouží i na letní chlazení. Doplňkovým zdrojem tepla (ale hlavně atmosféry) je elektrický krb v obýváku. Použité jsou úsporné spotřebiče a LED osvětlení.

Pasivní standard není nedosažitelný, což už i u nás dokazují desítky realizací. Vzhledem k potřebné kvalitě materiálů, prvků, technologií i realizací se mělo až doposud za to, že pasivní dům je zhruba o 10−20 procent dražší než běžný. Některé studie ze zahraničí a nově i z České republiky však ukazují, že úroveň energetické náročnosti s cenou souviset nemusí. Vždy záleží na konkrétním projektu a tom, kdo ho navrhuje a zpracovává. Konečná suma záleží hlavně na promyšlenosti návrhu a všech detailů stavby. „Při správné optimalizaci máme ověřeny vícenáklady ve výši 5–8 procent. Důkladnou úpravou konceptu se někdy dokonce povede optimalizace s nulovými vícenáklady (investor definoval maximální přijatelnou cenu za objekt). U horších případů, kdy není možné změnit orientaci, dispozici apod. jsou vícenáklady kolem 15 procent,“ říká Jan Bárta z Centra pasivního domu.

Kategorie energeticky úsporných domů podle potřeby energie na vytápění
Kategorie               měrná potřeba energie na vytápění (kWh/m² za rok)
Nulový                                                               0 – 5
Pasivní                                                              5 – 15
Nízkoenergetický                                          15 – 50

K dosažení požadované potřeby tepla za přiměřenou cenu může přispět například rozumný tvar domu – s co nejpříznivějším poměrem ochlazovaného povrchu k vytápěnému objemu, dále důvtipně navržená dispozice a šikovně zvolené zasklené plochy tak, aby pasivní solární zisky převyšovaly tepelné ztráty zasklením. Ušetřit se dá i na vytápěcím systému – vzhledem k velmi nízké potřebě tepla jsou možné menší dimenze systému a nižší výkon zdroje či efektivně využít elektrické přímotopy.

Energeticky aktivní dům v Plzni-Bolevci
Je jedním z prvních plusových rodinných domů v České republice. Za rok spotřebuje asi 6 000 kWh elektrické energie, průměrná roční produkce fotovoltaických panelů umístěných na něm je 9 000 kWh. Souhrnem tedy vyrobí přibližně o 50 % více elektrické energie, než sám spotřebuje, což znamená aktivní nebo plusový dům.

Energeticky pasivní dřevostavbu s pozitivní bilancí CO₂, maximálně ohleduplnou k životnímu prostředí, nechal postavit Jan Řežáb, majitel české developerské společnosti JRD, která je známá svými ekologickými aktivitami. Autorem stavebního konceptu a dodavatelem systému TZB je společnost ATREA.
Aby se ekologická zátěž snížila na minimum, dům je postaven převážně z přírodních, obnovitelných nebo recyklovaných materiálů. Konstrukce z dřevěného skeletu je zateplená foukanou celulózou a zvenčí opláštěná dřevovláknitými deskami s provětrávanou fasádou z červeného smrku.
Minimální spotřebu energie zajišťuje promyšlený systém větrání, vytápění, chlazení a přípravy teplé vody. Dům je vybaven teplovzdušným vytápěním s rekuperací, tepelným čerpadlem se zemním kolektorem, krbem s teplovodním výměníkem a nádržemi, které zachytávají dešťovou vodu a vodu z čističky na zavlažování.

Nulový a aktivní

Termín nulový dům se sice běžně používá, jeho výstižnost je však sporná. Nulová (nebo téměř nulová) spotřeba je totiž jen teoretická – dům na svůj provoz určité množství energie přece jen potřebuje, v podstatné míře si ji však zabezpečí z obnovitelných zdrojů na místě stavby, respektive v jejím okolí (elektrická energie se většinou produkuje pomocí fotovoltaických panelů). Proto se nulovým domem ve skutečnosti myslí objekt s měrnou potřebou tepla na vytápění nižší než 5 kWh/m² za rok. Rozdíl mezi nulovým a aktivním (případně plusovým) domem je jen v tom, že aktivní vyrobí víc energie, než spotřebuje.

Aktivní (respektive nulový, případně plusový) je dům, který na svůj provoz nepotřebuje dodávat zvenčí žádnou energii. Z obnovitelných zdrojů ji totiž dokáže sám vyrobit tolik, kolik spotřebuje, případně o něco víc. Tato bilance je však jen teoretická, protože v praxi se elektrická energie vyrobená většinou pomocí fotovoltaických panelů obvykle dodává do veřejné elektrické sítě. Ačkoli jde o matematické porovnání energie spotřebované (dodané do domu z veřejné sítě) a vyprodukované (dodané domem do sítě), být na nule (ačkoli i teoreticky) je dobrý výsledek, jelikož dům vyrábí energii bez emisí CO₂, a tedy bez negativního vlivu na životní prostředí.

Obvyklá a velkou částí odborné veřejnosti doporučovaná cesta k nulovému či aktivnímu domu vede přes dům pasivní – je to celkem logické, jelikož u pasivních staveb se potřeba energie dostává k hranici reálného minima, což snižuje na praktické minimum i pořizovací náklady na technologie na výrobu energie, které rozhodně nepatří k levným záležitostem.

LichTaktiv Haus – rekonstrukce do aktivního standardu
Aktivní (respektive nulový, případně plusový) je dům, který na svůj provoz nepotřebuje dodávat zvenčí žádnou energii. Z obnovitelných zdrojů ji totiž dokáže sám vyrobit tolik, kolik spotřebuje, případně o něco víc. Tato bilance je však jen teoretická, protože v praxi se elektrická energie vyrobená většinou pomocí fotovoltaických panelů obvykle dodává do veřejné elektrické sítě. Ačkoli jde o matematické porovnání energie spotřebované (dodané do domu z veřejné sítě) a vyprodukované (dodané domem do sítě), být na nule (ačkoli i teoreticky) je dobrý výsledek, jelikož dům vyrábí energii bez emisí CO₂, a tedy bez negativního vlivu na životní prostředí.
foto: Velux

LichTaktiv Haus – rekonstrukce do aktivního standardu
Rekonstrukce poloviny dvojdomu z 50. let minulého století v hamburské čtvrti Wilhelmsburg je německým příspěvkem k nadnárodnímu projektu VELUX Model Home 2020. Výsledkem je komfortní bydlení s CO₂ neutrální bilancí.
Původní dům důkladně zateplili (na fasádě je 20 cm tepelné izolace, v krovu 30 cm) a utěsnili, postavili také nový krov s velkými střešními okny, díky nimž se ponuré podkroví změnilo v příjemné obytné prostory. Jelikož původní dům byl orientován ve směru východ – západ, což není pro energeticky efektivní stavby optimální, kolmo na něj otočili přístavbu, v níž vznikl moderní otevřený obytný prostor s obývákem, jídelnou a kuchyní. Severo-jižní orientace umožnila sklonit ideálně na jih střechu, na níž jsou umístěny fotovoltaické a solární panely.
Na výrazné úspory energie se využil hlavně potenciál oken – díky jejich velké ploše, promyšlenému rozmístění a rozumnému poměru mezi tepelněizolačními vlastnostmi a propustností světla se dosáhlo vysokých pasivních solárních zisků, a tím i úspory energie potřebné na vytápění. Jejich dalším přínosem je snížení spotřeby elektřiny na osvětlení. Příjemné klima zajišťuje v létě inteligentní automatika, která řídí stínění a přirozené větrání okny.
Všechna energie spotřebovaná v domácnosti (teplo na vytápění a ohřev vody, elektrická energie potřebná na provoz spotřebičů a podobně) se tu zabezpečuje z obnovitelných zdrojů, tedy bez emisí CO₂. Potřebu tepla na vytápění a ohřev vody pokrývá z podstatné části tepelné čerpadlo vzduch/voda a solární panely, zbytek spolu s potřebou elektrické energie na osvětlení a provoz přístrojů zabezpečuje fotovoltaický systém (s plochou panelů asi 75 m²). Celková potřeba energie v domě by měla dosahovat 108,5 kWh/m² ročně, celková roční produkce energie z kombinovaného systému na ohřev vody a fotovoltaického systému je vypočítána na 108,6 kWh/m².

Zaregistrovali jste, že…
„Vyhláška č.148/2007 sb., která využívala kategorizaci budov podle energetických tříd A−G dle spotřeby energie na vytápění, tedy mimořádně úsporná při hodnotě nižší než 51 kWh/(m² za rok) – mimořádně nehospodárná při hodnotách vyšších než 286 kWh/(m² za rok), není již v platnosti. Nová platná vyhláška č.78/2013 sb. již nevyužívá k hodnocení tuto kategorizaci, ale hodnocení pomocí referenční budovy. Hodnoty tak jsou pro každý objekt jiné, závisí na geometrii každého objektu,“ upozorňuje Jan Bárta, ředitel Centra pasivního domu.

Text Erika Kuhnová
Odborná spolupráce Ing. Jan Bárta, Centrum pasivního domu
Foto archiv firem a vydavatelství
Zdroj časopis HOME, JAGA MEDIA, s.r.o.