prelistovanie_NEED

NEED

Navrhovanie energeticky efektívnych domov

VYDAVATEĽSTVO EUROSTAV
Bratislava 2017

OBSAH

1 ÚVOD
1.1 História a kontext úsporných budov
1.2 Úspornosť, hospodárnosť, efektívnosť
1.3 Environmentálne súvislosti
1.4 Budovy pre ľudí
2 ENERGETICKÁ NÁROČNOSŤ STAVIEB
2.1 Čo, prečo a ako posudzujeme
2.2 Energetická bilancia budovy
2.3 Výpočtové metódy
2.4 Úsporné, pasívne a nulové domy
3 KVALITA VNÚTORNÉHO PROSTREDIA
3.1 Čo, prečo a ako posudzujeme
3.2 Tepelná pohoda
3.3 Kvalita vzduchu
3.4 Akustická pohoda
3.5 Vizuálna pohoda
3.6 Kvalita prostredia úsporných budov
4 ENVIRONMENTÁLNE PARAMETRE STAVIEB
4.1 Čo, prečo a ako posudzujeme
4.2 Súvislosti udržateľnosti vo výstavbe
4.3 Čo je udržateľnosť
4.4 Hodnotiace schémy„zelenej architektúry“
4.5 Voľba materiálov z environmentálneho hľadiska
4.6 Prevádzková náročnosť
4.7 Trvanlivosť a flexibilita
5 NÁVRH, VÝSTAVBA, UŽÍVANIE
5.1 Integrované navrhovanie
5.2 Participácia
5.3 Verejné obstarávanie
5.4 Odporúčania pre vedenie a kontrolu stavby
5.5 Proces užívania stavby
5.6 Koniec životného cyklu
5.7 Ekonomika udržateľných stavieb
6 URBANISTICKÉ SÚVISLOSTI
6.1 Prehľad urbanistických súvislostí
7 ARCHITEKTONICKÝ KONCEPT EFEKTÍVNYCH BUDOV

7.1 Kompozícia hmôt
7.2 Dispozičné riešenie
7.3 Funkčná efektívnosť
8 STAVEBNÉ KONŠTRUKCIE
8.1 Obvodové steny
8.2 Strešné konštrukcie
8.3 Základy, suterén
8.4 Okná a zasklené steny
8.5 Vnútorné konštrukcie a interiér
8.6 Medzipriestory
8.7 Neprievzdušnosť konštrukcií
8.8 Minimalizácia tepelných mostov
9 TECHNIKA PREVÁDZKY BUDOV
9.1 Vetranie
9.2 Klimatizácia
9.3 Vykurovanie a ohrev vody
9.4 Kompaktné jednotky
9.5 Chladenie
9.6 Osvetlenie
9.7 Prevádzka spotrebičov
9.8 Regulácia systémov
10 OBNOVITEĽNÉ ZDROJE ENERGIE
10.1 Biomasa
10.2 Tepelné čerpadlá
10.3 Solárne termické systémy
10.4 Fotovoltika
10.5 Voda a vietor
10.6 Význam obnoviteľných zdrojov energie
Literatúra a zdroje
O autorovi

1 ÚVOD

Navrhovanie energeticky efektívnych V tejto knihe sa sústredíme na udržateľnú architektúru s dôrazom na
domov má perspektívu, foto: H. Pifko jej energetickú hospodárnosť, na jej efektívnosť (v zmysle pomeru zís-
kaného úžitku k  vynaloženým nákladom) a  na jej dostupnosť. Prečo
nás tieto témy zaujímajú? Aktuálny vývoj stavia aj architektúru pred
nové výzvy: potrebu šetriť neobnoviteľné zdroje, obmedziť emisie
ChlOa2v,uredaogopvieasťknualeknlimparetitcok,úžezmnieensum. Ne enmaanliebpyrispmraevepnreí.dAn  nimemi satlrikbayť
sme aktuálne požiadavky energetickej hospodárnosti budov oddeľo-
vať od „architektúry“, ináč nám hrozí ustrnutie v  obdobe „akademic-
kých architektov“ spred sto rokov.
Po stručnom úvode s  historickým exkurzom sa bližšie pozrieme na
energetickú hospodárnosť stavieb, ktorá je ťažiskovou a mimoriadne
aktuálnou témou udržateľnej architektúry. V  ďalšej časti si pripome-
nieme zmysel stavania – zabezpečenie kvality vnútorného prostredia.
Kapitola o  environmentálnych parametroch budov uzatvára úvodnú
časť knihy. Pokračujeme úvahami o  navrhovaní efektívnych budov,
zohľadniac aj jeho urbanistické súvislosti. Vhodné riešenie stavebných
konštrukcií je základným predpokladom efektívnej architektúry, ktorej
fungovanie zaisťuje moderná technika prevádzky budov s dôrazom na
využitie obnoviteľných zdrojov energie. Pri týchto témach sa popri no-
vostavbách venujeme aj obnove budov. V záverečných častiach knihy
si priblížime metódy posudzovania efektívnych stavieb a  skúsenosti
z ich realizácie. Uplatnenie všetkých týchto prístupov predstavíme na
príkladoch budov, ktoré by nás mohli inšpirovať.

Pri písaní tejto knihy sme sa snažili o  to, aby sa jej text dobre čítal
a oslovil čo najširšiu cieľovú skupinu záujemcov o udržateľnú a ener-
geticky efektívnu architektúru. Nenahrádza teda špecializované (a „lai-
kom“ takmer nezrozumiteľné) odborné monografie, ale miestami sme
považovali za potrebné doplniť aj odbornejšie informácie (výpočtové
postupy, vzorce, definície). Tieto pasáže sme odlíšili grafickou úpra-
vou – ak vás podrobnosti práve nezaujímajú, môžete ich jednoducho
preskočiť. Obdobne sme odlíšili aj predstavované príklady, môžete si
ich prezrieť zároveň s  čítaním „hlavného“ textu alebo sa k  nim vrátiť
neskôr (či naopak, pozrieť si ich v  predstihu). Do textu sú v  graficky
odlíšených blokoch vložené aj odkazy na prácu kolegov, ktorí sa tiež
zaoberajú energeticky efektívnymi budovami. Na citované pramene,
uvedené v závere knihy, odkazujeme priezviskom autora a rokom vy-
dania. Obrázky, grafy a tabuľky nečíslujeme – ak treba, odkazujeme na
ne ich popisom.
6

Z histórie energeticky úsporných domov

V mnohých oblastiach dokážu domy zabezpečiť pohodu v interiéri
bez toho, aby sme im museli dodávať energiu – to sú„tí šťastní“. Inde
aj tradičná architektúra reagovala na potrebu minimalizovať potrebu
tepla na vykurovanie (či chladenie) – príkladom môžu byť islandské
domy kryté zeminou a vegetáciou (foto Chris, WMC) alebo masívne
hlinené domy pre horúcu klímu.

Moderná architektúra priniesla dramatické zvýšenie energetickej náročnosti stavieb. Už v obdo-
bí okolo druhej svetovej vojny si mnohí začali ten problém uvedomovať a prvou reakciou bola
raná solárna architektúra (foto books.google.com).

Prvý z poltucta experimentálnych „solárnych domov“ MIT bol po-
stavený v roku 1939, išlo o prvú slnkom vykurovanú budovu v Ame-
rike. Pre zachytávanie slnečných lúčov slúžila celá južná strana stre-
chy s tridsaťstupňovým sklonom (foto Mrshaba, WMC).

V roku 1946 navrhol F. L. Wright pre H. a K. Jacobsovcov ich druhý dom,
nazývaný„Solar Hemicycle“: s polkruhovým pôdorysom, čiastočne kry-
tý zeminou, s pasívnym využitím slnečnej energie (cez zasklenia idúce
od podlahy prízemia po strop poschodia) a s prirodzeným chladením.
Reagoval aj na požiadavku znížiť privysoké náklady na vykurovanie.
Letnej pohode napomáha presah strechy a tepelnoakumulačná hmota
v interiéri (foto R. Dissell).
V  sedemdesiatych rokoch bola podnetom k  hľadaniu úspornejších riešení
prvá ropná kríza – jednou z  prvých reakcií bol experimentálny dom Philips
(1974), kombinujúci pasívne aj aktívne prístupy. Poslúžil na overenie spôso-
bu výstavby a  platnosti počítačových modelov, preukázal potenciál zhruba
desaťnásobného zníženia spotreby energie oproti vtedy bežným domom
a možnosť prevádzkovania bez potreby samostatného vykurovania. Izolácie
boli na úrovni dnešných požiadaviek, okná s  izolačným dvojsklom boli do-
plnené okenicami a vetranie využívalo rekuperáciu tepla (foto passipedia.org).

10

2 ENERGETICKÁ NÁROČNOSŤ STAVIEB

Budova Raiffeisenbank vo Viedni (Dieter Vplyv stavby na životné prostredie i  na čerpanie neobnoviteľných
Hayde, Ernst Maurer a Radovan Tajder) zdrojov vo veľkej miere súvisí so spotrebou energie na výstavbu, pri
je dôkazom, že aj „konvenčná“ adminis- likvidácii a v najväčšej miere počas desaťročí prevádzky budovy. S bu-
tratívna budova môže byt energeticky dovami súvisí viac než tretina spotreby energie v  našej spoločnosti,
efektívnym riešením, foto: H. Pifko o zvyšok sa delia doprava a výroba. Energetickú náročnosť pri výstav-
be („šedú“ či zabudovanú energiu) posudzujeme cez hodnotenie en-
26 vironmentálnych vplyvov – k  tomu sa ešte dostaneme. To, čo vieme
počas prevádzky budovy ovplyvniť jej riešením, je množstvo energie
potrebné na zabezpečenie kvality vnútorného prostredia (tepelná
pohoda, vetranie, osvetlenie...) a materiálových tokov (dodávka vody,
prevádzka výťahov...) – hľadáme rovnováhu medzi komfortom a ener-
getickou nenáročnosťou. Potreba energie v  závere životného cyklu
stavby závisí od miery recyklácie (stavby, konštrukcií, materiálov) aj od
toho, či odpad skončí na skládke alebo v spaľovni. Môžeme vychádzať
zo zásady, že čím väčšia je miera opätovného využitia štvrtí, budov či
materiálov, tým lepšie – a naše architektonické a konštrukčné riešenia
by túto recykláciu mali uľahčovať.
Tradične bývalo ťažiskom energetických nárokov zabezpečenie te-
pelnej pohody v zime, preto aj my začneme od tohto, no dnes je už
energetická náročnosť vykurovania tak zredukovaná, že ostatné zlož-
ky spotrebovávanej energie začínajú dominovať.
Venujeme sa tu základným princípom fungovania budovy z hľadiska
energetických tokov v  nej, nemajúc priestor na „veľkú vedu“. K  nie-
ktorým témam sa vrátime pri popisoch konštrukcií či funkčných systé-
mov budov a pokiaľ ide o ostatnú teóriu, odkazujeme na špecializova-
né publikácie (napr. Chmúrny 2003, 2014, Hraška 2013).

2.1 Čo, prečo a ako posudzujeme
Pri posudzovaní energetickej náročnosti prevádzky budov nás zaují-
ma environmentálna stránka (emisie skleníkových plynov a škodlivín,
čerpanie neobnoviteľných zdrojov, zásahy do prírody a krajiny či pre-
vádzkové riziká) – nemáme k dispozícii žiadny „bezproblémový“ zdroj
energie. V  spoločenskej rovine nás zaujíma naša energetická bez-
pečnosť a  politická nezávislosť, ale aj riziká „energetickej chudoby“.
V osobnej rovine sa k tomu pridávajú požiadavky na komfort a nákla-
dy na jeho zabezpečenie.
Spoločný menovateľ je tu jasný: je ním potreba znižovania energe-
tickej náročnosti prevádzky budovy. Najlepšia energia je tá, ktorú ne-
musíme vyrobiť, a v sektore výstavby a prevádzky budov je potenciál
mnohých„negawattov“ úspor.

západ juh západ juh vnútornému objemu – čím je menší, tým menšie sú tepelné straty na
jednotku úžitku. Väčšie a menej členité budovy sú týmto zvýhodnené
0 12 24 12 0 0 12 24 12 0 (a predpisy o energetickej hospodárnosti to kompenzujú miernejšími
zima leto požiadavkami na malé a členité stavby), minimalizácia tepelných strát
je jednoduchšia pri veľkej bytovke než pri skromnom rodinnom dome.
Dostupnosť slnečnej energie pre rôzne Dôraz na toto hľadisko by mohol viesť k  ochudobneniu architekto-
orientácie fasád v zime a v lete môže byť nického výrazu, no orientačný výpočet nám opäť ukáže, aký je reálny
vodidlom pre úvahy o veľkosti a orientá- vplyv tohto hľadiska – ak nám na členitejšej architektonickej forme
cii zasklení záleží, dokážeme jej vplyv kompenzovať dvoma-troma centimetra-
mi tepelnej izolácie navyše. Optimalizácia faktora tvaru je zaujímavá
možnosť, no nie diktát vedúci nutne k „nízkoenergetickým škatuliam“.
Na druhej strane viac arkierikov a vežičiek spravidla neznamená lepšiu ar-
chitektúru, skôr naopak. Treba si tiež uvedomiť, že faktor tvaru je určený
tvarom tepelnoizolačného obalu stavby, ktorý nie je vždy totožný s archi-
tektonickou formou – zimné záhrady, balkóny či nevykurované pomocné
priestory môžu oživiť kompozíciu bez toho, že by ovplyvnili faktor tvaru.

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 A/V (1/m)
Faktor tvaru pre rôzne veľké a rôzne členité stavebné objemy – ako základnú jednotku sme zvolili blok 6 x 6 x 3 m, jeden taký objem pred-
stavuje garsónku a dva malý rodinný dom alebo byt

Vplyvy rôznych kompozičných riešení na efektívnosť prevádzky budo-
vy by sme mali poznať, ale nie preceňovať. Tu uvedené princípy nedik-
tujú architektonické riešenia, no keď porušíme priveľa z nich, dosiah-
nutie cieľa – dobre fungujúcej stavby – skomplikujeme a predražíme.

7.2 Dispozičné riešenie
Usporiadanie priestorov vnútri budovy má tiež vplyv na energetic-
kú hospodárnosť jej prevádzky. Tento vplyv je však dnes menší než
kedysi, vnútri tepelnoizolačného obalu spĺňajúceho dnešné normy
máme malé teplotné rozdiely medzi jednotlivými miestnosťami a tra-
114

pevnosť – aj po doplnení potrebnej tepelnej izolácie môžu byť steny
z  nich pomerne subtílne. Ako každá skutočne masívna konštrukcia
prispievajú k  zlepšeniu tepelnej stability vnútorného prostredia. Po-
dobne ako pri betónových stenách musíme ošetriť tepelný most k zá-
kladu buď jeho prerušením izolačnými tvarovkami v päte steny, alebo
založením stavby na doske izolovanej zdola penovým sklom či extru-
dovaným polystyrénom. U nás zatiaľ pomerne zriedka vidíme muro-
vanie z  väčších VP blokov – vyžadujú manipuláciu malým žeriavom
postaveným vnútri stavby, ale práca s nimi je rýchlejšia a presnejšia.

Murovaná stena z  vápennopieskových Pri zakladaní na pásy či zhora izolovanú dosku vyžadujeme minimalizáciu tepelného mos-
tehál a s celulózovou izoláciou: omietka, ta v päte steny, preto sa prvý rad pri vápennopieskovom murive či betónových tvarovkách
murivo z  VP tehál, celulózová tepelná robí z izolačných blokov (Kimmstein) na báze pórobetónu alebo z plastových tepelno-
izolácia medzi I-nosníkmi (sokel: XPS), izolačných tvaroviek, foto: Kalksandstein, Schock
mäkká drevovláknitá doska, vzducho-
vá medzera s latami, obkladové platne.
Podlaha: dlažba, betónový poter, tepel-
ná izolácia, ŽB základová doska, fólia
s  výstupkami (nopová), zhutnený štrk
z  penového skla, geotextília, štrkový
podsyp.

Stena domu z vápennopieskových tehál Stavba bytového domu z veľkých vápenno-
pripravovaná na zabudovanie celulózovej pieskových blokov výrazne zvyšuje produkti-
izolácie, foto: B. Kierulf vitu práce, foto: Kalksandstein

Stena z tenkostenných betónových blo- Alternatívou vápennopieskových tehál sú betónové bloky, ktoré
kov na čiernych platniach z penového môžu byť aj tenkostenné a s minimálnou spotrebou cementu, teda nie
skla, foto: H. Pifko nevhodné z environmentálneho hľadiska. Dodatočné riešenie rozvo-
dov v  nich je však problematické a  ich neraz odporúčaná kombiná-
124 cia s vnútornými izoláciami je nevýhodná z hľadiska tepelnej stability
vnútorného prostredia.

NAVRHOVANIE ENERGETICKY EFEKTÍVNYCH DOMOV

objektoch to zabezpečíme tepelnoizolačnými tvarovkami v konštruk-
cii stien, pri väčších zaťaženiach nosných stien či stĺpov (a izolácii stro-
pu nad suterénom zdola) aspoň obizolujeme ich hornú časť. Ak to
statika umožní, môžeme pri nosných stenách zredukovať dĺžku lineár-
nych tepelných mostov vytvorením širokých otvorov v stene v rovine
tepelnej izolácie – tie vyplníme tepelnou izoláciou.
Podlaha nad terénom, nad dobre prevetrávaným „prielezným pries-
torom“ (crowl-space) s výškou aspoň 60 cm, je v našich podmienkach
pomerne zriedkavá. Musí byť izolovaná podobne ako steny či strechy
a priestor pod ňou musí byť veľmi dobre vetraný, aby vlhkosť zo zeme
nespôsobovala problémy. Výhodou sú minimálne zásahy do terénu,
úspora betónu, možnosť vynechať hydroizoláciu a  riešiť nepriaznivé
zakladacie podmienky mikropilótami, nevýhodou je (popri potrebe
staticky únosnej a lepšie izolovanej podlahy) strata bezprostredného
kontaktu domu s terénom (čo nám niekedy na svahu neprekáža) a po-
treba zaistiť vetranie priestoru pod domom – jeho čiastočné uzavretie
či zapustenie do terénu prináša riziká.

Prielezný priestor pod domom je v niektorých prípadoch rozumnou voľbou – drevené kon-
štrukcie by sme mali držať ďalej od občas zasneženej zeme, foto: H. Pifko

139

Okenné rámy
Či dom môžeme považovať za úsporný (ultranízkoenergetický, pa-
sívny, s takmer nulovou spotrebou energie...), to závisí od jeho celko-
vej energetickej bilancie. Norma STN EN 73 0540-2 však spresňuje aj
požadované U-hodnoty okien a  zasklených stien: pre novostavby
UbUs uwwUd<g<o=0v1,a60,n0,W7é W/Wo(mk//(n(m2mo·K22·)d·K.Ko)P) raoe0 d,p8pp5aoosWírvrúon/č(keamund2á·o2Kmh0),2oyk0dvjnea(očlpiittrani2ézU0a1wos8kk<leepn0nrn,eí8ébWvereáž/rnm(emýjymn2·étKet)rd,boapujsrdmkeoloavzmjayú-)
Utofv=en0,i6a – 1,0 W/(m2·K). Nájdeme medzi nimi všetky materiálové vyho-
a rôzne konštrukčné riešenia, majú však čo-to spoločné: dopl-
nenú tepelnú izoláciu v ráme, spravidla tri roviny tesnenia a hlboké za-
pustenie zasklenia kvôli minimalizácii tepelného mosta pri okraji skla.
Takéto okná nájdeme napríklad v databáze komponentov PHI (Com-
ponent 2016). Môžeme použiť aj rámy s horšími parametrami a kom-
penzovať to lepším zasklením alebo zmenšením strát inde, takáto
Triedy „energetického štítku“ okna „nevyváženosť“ však nie je vždy rozumným riešením – úspora investič-
a jeho ukážka, zdroj: SLOVENERGOokno ných nákladov sa z dlhodobého hľadiska nemusí oplatiť. Na posúde-
nie vhodnosti rozhodnutia potrebujeme pár ekonomických výpočtov,
Fragment Vyhlásenia úrovne funkčnosti bez nich si možno nevyberieme„nákladovo optimálnu“ alternatívu.
okna – trojuholníky vyznačujú požado- Čo sú aktuálne trendy v návrhu rámov okien pre úsporné domy? V mi-
vanú úroveň vlastnosti, krúžky dosaho- nulosti narástla hrúbka konštrukcií rámu (zhruba na 10 cm a viac) pri
vanú, podľa (Panáček 2017) zachovaní pomerne veľkej pohľadovej šírky rámu, čo uberalo z  den-
ného svetla aj solárnych ziskov. Ich „otočenie naležato“ pridalo rámu
144 na hrúbke (čo umožnilo vynechať vložené izolácie) a zmenšilo pohľa-
dovú šírku – okná vyzerajú subtílnejšie, majú väčšie solárne zisky a je
tu priestor na znižovanie ceny. Ďalšou inováciou sú zasklenia predsa-
dené pred krídlo – trojsklá majú lepšie U než rám, takže dáva zmysel
pohľadovú plochu rámu minimalizovať, schovať ho za zasklenie či te-
pelnú izoláciu ostenia. Pri pohľade zvonku sú „bezrámové“ okná pre
modernú architektúru atraktívnym prvkom. Prekrytie rámu tepelnou
izoláciou steny bez veľkých nákladov znižuje tepelný most v osadení
okna. Pri fixných zaskleniach sa zase stretávame so subtílnymi skrytý-
mi rámami, ktoré zabezpečia spoľahlivé stavebnofyzikálne fungovanie
okna a umožnia v prípade potreby výmenu zasklenia bez rozrúbania
ostení. A  ku konštrukcii rámov patria aj prefabrikované dobre izolo-
vané žalúziové či roletové boxy, ktoré sa niekedy stávajú integrálnou
súčasťou okna – na zmenšenie tepelného mosta v tomto kritickom de-
taile občas slúžia aj vákuové či aerogélové izolácie.

Drevené okná majú v „kvalite PD“ najdlhšiu tradíciu, doplnenie tepel-
nej izolácie (XPS, Purenit, korok, vzduchové medzery...) do ich profi-

NAVRHOVANIE ENERGETICKY EFEKTÍVNYCH DOMOV

nych ziskoch tepla zo slnečného žiarenia cez okná v izolačnom obale
budovy pribúdajú nepriame zisky tepla z medzipriestoru.
Výpočet týchto solárnych ziskov je pomerne zložitý, najmä ak zahrnie
aj zisky cez nepriehľadné konštrukcie, preto často využívame zjedno-
dušené postupy so zanedbaním množstva parametrov alebo dokonca
prínos zaskleného medzipriestoru zanedbáme úplne.

a b cd e

Typy zasklených medzipriestorov: a) zimná záhrada, b) zasklená lodžia, c) zasklené
átrium, d) dvojitá fasáda, e) skleník

Základné typy zasklených medzipriestorov odlišujeme podľa toho,
ktoré ich plochy sa obracajú k exteriéru. Pri zasklenom átriu je to stre-
cha, pri zasklenej lodžii či verande (a  pri dvojitej fasáde) stena, pri
zimnej záhrade steny aj strecha a pri skleníku (napríklad pre riešenia
„dom v dome“) všetky steny a strechy. Od tohto sa odvíjajú aj solárne
tepelné zisky jednotlivých typov zasklených medzipriestorov: zaskle-
né átrium ich má pomerne malé (ale väčšie v lete), zasklená lodžia ich
má najmenšie – ale pri južnej orientácii v zime väčšie než v lete. Zimná
záhrada má pomerne veľké solárne zisky, za zváženie stojí tienenie jej
strechy v lete. Skleník obklopujúci interiérové priestory prináša veľké
riziko letného prehrievania. Dvojitá fasáda vymedzuje minimálny prie-
stor, umožňuje rôznu intenzitu prevetrávania a  chráni pred hlukom,
vetrom či ďalšími negatívnymi vplyvmi. Podrobnejšie o zasklených
medzipriestoroch pozri (Vojteková 2016).

Využitie medzipriestorov
Pokiaľ ide o  zlepšenie energetickej efektívnosti budovy vďaka po-
užitiu medzipriestorov, spomenuli sme priame a  nepriame solárne
zisky a zmenšenie tepelnej straty prechodom. Medzipriestor však mô-
žeme využiť aj na to, aby sme v  ňom v  zime zohriali privádzaný ve-
trací vzduch, ktorý privádzame do interiéru oknami v  deliacej stene
alebo mechanickým vetraním. Masívne konštrukcie v medzipriestore
cez deň naakumulujú teplo a ohrievajú vzduch v medzipriestore aj po
západe slnka. V letnom období môžeme slnečným ohrevom podpore-
ný komínový efekt využiť nielen na účinné prevetrávanie samotného
medzipriestoru, čo nám umožňuje zbaviť sa nežiaducich ziskov tepla,
ale aj na podporu prirodzeného vetrania interiérových priestorov.

159

Debniace tvárnice budia dojem solídne- Na tesné spojenie stykov fólií či OSB-dosiek používame mechanicky
ho materiálu, ale pri tlakovom rozdiele odolné a trvale lepivé pásky alebo trvale pružný tmel. Fólie prichytá-
nimi voľne prúdi vzduch – prestierkova- vame ku konštrukcii pritlačením latou – jednoduché prisponkovanie
nie škár nepomôže, foto: H. Pifko prináša riziko roztrhnutia fólie pri jej napnutí silným vetrom. V rohoch
a na hranách omietaných konštrukcií eliminujeme riziko vzniku mik-
Priechodky pre korektné riešenie prestu- rotrhlín vloženým pásom výstužnej tkaniny. Na styk OSB-dosiek či fólií
pov sú spoľahlivým zabezpečením ne- parozábrany s  omietanými stenami používame omietateľné lepiace
prievzdušnosti, obliepanie prestupu pásky, tie využijeme aj pri osádzaní okien do omietnutého ostenia.
páskou prináša riziko realizačných chýb Montážna pena nie je dlhodobo tesný materiál, pri osadení okien ju
síce používame na tepelnú izoláciu škáry medzi rámom a stenou, ale
170 neprievzdušnosť zabezpečujeme parotesnou páskou medzi rámom
a  ostením alebo pružným omietacím profilom prilepeným na rám.
Dlhodobo tesný nie je ani bežný silikónový tmel – ak potrebujeme
utesniť škáru či prilepiť fóliu, používame trvale pružný butylkaučukový
tmel. Pri lepení či pritmelení pások je dôležitá kvalita podkladu – pás-
ky lepíme na omietnuté či prestierkované murivo alebo na iný hladký,
suchý a čistý podklad. Pri stykoch konštrukcií s možnosťou dilatačných
pohybov (napríklad styk strechy so stenou) ponechávame vôľu v po-
dobe záhybu fólie parozábrany.
Riešenie detailov z hľadiska neprievzdušnosti sa týka najmä prestu-
pov inštalácií či konštrukcií cez jej rovinu. Týmto prestupom sa snažíme
vyhnúť a  v  drevostavbách je bežným riešením inštalačná predstena,
v  ktorej umiestňujeme všetky vedenia, inštalačné krabice a  potru-
bia okrem tých, ktoré prechádzajú až do exteriéru. Ak musíme prejsť
s potrubím či vedením cez parozábranu alebo OSB-dosku, používame
špeciálne tesniace manžety. Ich low-tech alternatívou je„záplata“ z gu-
menej či EPDM fólie prilepená k podkladu – ak cez malú dierku v nej
pretlačíme kábel alebo rúrku, spoľahlivo tesní. Ak je to možné, vyhý-
bame sa inštalačným rúrkam pre elektrické vedenia. Vodiče v nich tre-
ba pri prechode rovinou neprievzdušnosti aj tak utesniť tmelom, takže
ich výmena nie je celkom prostá, lepšie riešenie je použitie kvalitných
káblov s  dlhou životnosťou. Ak nám montážne krabice elektroinšta-
lácií prechádzajú rovinou neprievzdušnosti (napríklad pri osadení do
omietnutej steny), používame ich tesný model s gumenými priechod-
kami pre káble alebo pri osadení do muriva ich zatlačíme do sadry
tak, aby neostali žiadne netesnosti naokolo. V drevostavbách sa týmto
problémom vyhýbame použitím inštalačnej predsteny pri obvodovej
stene – obetujeme pár centimetrov z rozmerov interiéru, ale inštalácie
sa nám výrazne zjednodušia.
Ďalšie problematické detaily sú tam, kde rovina neprievzdušnosti pre-
chádza poza inú konštrukciu. Tou môže byť vnútorná stena – v mieste

Zisťovanie netesností počas BDT
Netesnosti hľadáme najmä pri prvom meraní – po dokončení stavby je
ich ťažšie nájsť a ešte ťažšie je odstrániť ich. Používame pritom niekoľko
metód. Uzavretie časti konštrukcií tesnou fóliou ukáže, aké netesnosti
sú v takto uzavretej a v neuzavretej časti konštrukcie. Snímanie termo-
víznou kamerou ukáže, kadiaľ pri podtlaku prúdi do interiéru vzduch
s odlišnou teplotou (alebo kde z budovy uniká pri pretlaku a pohľade
zvonku) – podmienkou je teplotný rozdiel medzi interiérom a  exte-
riérom. Výhodné je spojiť toto meranie s kontrolou tepelných mostov.

Hľadanie netesností počas BDT – dymovou tyčinkou a anemometrom, foto: H. Pifko

Meranie rýchlosti prúdenia vzduchu je užitočné najmä vtedy, keď vie-
me vytipovať miesta možných netesností. Používame na to spravidla
anemometer s výsuvnou sondou. Tu si treba uvedomiť, že nameraná
rýchlosť prúdenia závisí nielen od množstva prúdiaceho vzduchu, ale
aj od veľkosti netesnosti. Ďalšou možnosťou je zviditeľnenie pohybu
vzduchu dymom. Môžeme použiť malú dymovú tyčinku na odhalenie
prúdenia vzduchu v interiéri alebo použijeme generátor dymu a hľadá-
me miesta, kde vytvorený dym prechádza izolačnou obálkou budovy.
Zisťovaniu netesností by sme sa mali venovať aj vtedy, keď prvé me-
ranie preukáže splnenie požadovaných parametrov, pretože aj jed-
notlivé väčšie škáry môžu zvýšiť transport vlhkosti do konštrukcie nad
únosnú mieru.

Pri BDT môžeme využiť aj termografiu - 8.8 Minimalizácia tepelných mostov
povrch ochladený prúdením studeného V rovinných konštrukciách bez zmeny materiálovej skladby v ploche
vzduchu ukazuje netesnosti pri podtla- dochádza pri teplotnom rozdiele na jednotlivých stranách konštruk-
ku v blower-door teste (ŠUA 2017). cie k jednorozmernému šíreniu tepla (kolmo na povrch). Ak sa stretáva
niekoľko takýchto konštrukcií alebo ak sú v nich nehomogenity v ma-
174 teriálovej skladbe, dochádza tam k  dvoj- či trojrozmernému šíreniu

NAVRHOVANIE ENERGETICKY EFEKTÍVNYCH DOMOV

tepla (zmeny teplôt v čase teraz zanedbávame, predpokladáme ustá-
lený teplotný stav), hovoríme o deformácii teplotných polí. Tieto mies-
ta, kde dochádza k zvýšenému či zníženému tepelnému toku v porov-
naní so „štandardnou“ časťou konštrukcie (a  následne aj k  odlišným
povrchovým teplotám), nazývame tepelný most (thermal bridge).

Definícia a klasifikácia tepelných mostov Termografická snímka ukazuje výrazný
Tepelný most je časť tepelnoizolačného obalu budovy, v ktorej sa inak tepelný most v mieste neizolovaného
rovnomerný a na povrch konštrukcie kolmý tepelný tok výrazne zmení nadokenného prekladu, foto: Explo-
vplyvom rozdielnych rozmerov vonkajšej a vnútornej strany konštruk- rer1001, WMC
cie (kúty, rohy) alebo v dôsledku nehomogénnosti konštrukcie (rôzna
hrúbka či rôzna tepelná vodivosť materiálov).
Styky či zalomenia stien, striech a  podláh predstavujú geometrický
tepelný most. V  konštrukcii vložené stĺpy, krokvy či kotviace prvky
a  prvky narúšajúce súvislosť či kvalitu tepelnej izolácie predstavujú
materiálový (či konštrukčný) tepelný most. Veľmi často sú však te-
pelné mosty kombináciou oboch týchto charakteristík. Pravidelne sa
opakujúce malé „systematické“ tepelné mosty, napríklad kotvenie te-
pelnej izolácie či drevené stĺpiky v stene, spravidla zahŕňame do upra-
venej U-hodnoty konštrukcie: kvázihomogénna vrstva je zložená
z viacerých materiálov s rôznou tepelnou vodivosťou, ale do výpočtov
ju zahŕňame ako homogénnu vrstvu s ekvivalentným súčiniteľom te-
pelnej vodivosti.

Lineárny tepelný most je charakterizovaný dvojrozmerným tepel-
ným tokom, jeho „priečny rez“ sa v smere naň kolmom nemení. Jeho
veľkosť vyjadrujeme lineárnym stratovým súčiniteľom Ψ (psí). Stratový
súčiniteľ nevyjadruje priamo množstvo tepla „unikajúceho“ cez detail,
je len opravou zjednodušeného výpočtu, a preto pri výpočte s použi-
tím vonkajších rozmerov izolačného obalu budovy môže nadobúdať
(a bežne aj nadobúda) záporné hodnoty. To neznamená, že napríklad
cez roh budovy uniká menej tepla než cez rovnú stenu, záporné Ψ vy-

vnútorný rozmer železobetón
vonkajší rozmer dierovaná tehla
tepelný tok

Šírenie tepla cez geometrický a cez materiálový (konštrukčný) tepelný most

175

NAVRHOVANIE ENERGETICKY EFEKTÍVNYCH DOMOV

vzduchu. Na to poslúži aj jednoduchý výmenník „zem – vzduch“ v po- Vetracia jednotka s protiprúdovým re-
dobe rúry na prívod čerstvého vzduchu do vetracej jednotky, ktorá je kuperačným výmenníkom, foto: H. Pifko
zakopaná zhruba do dvojmetrovej hĺbky. Dnes však uprednostňujeme
výmenník „zem – voda“ s  hadicou zakopanou do zeme – nemrznúca
zmes z nej je obehovým čerpadlom privedená do neveľkého výmenní-
ka„voda – vzduch“ pred vetracou jednotkou. Výhodou tohto riešenia je,
že nemusíme riešiť otázku hygienicky nutného čistenia potrubia v zemi.
Vetracia jednotka typicky pozostáva z rekuperačného výmenníka, dvo-
jice ventilátorov, filtrov, elektroniky regulácie a prípadne aj výmenníka
tepla pre dohrev či chladenie vetracieho vzduchu. Zaujíma nás účin-
nosť rekuperácie, spotreba ventilátorov, vetrací výkon a hlučnosť ve-
tracej jednotky, jej skrinka by mala byť tepelne izolovaná a veľmi tesná.
Musíme riešiť protimrazovú ochranu jednotky, aby v zime výmenník ne-
namŕzal. Zabezpečiť to môže obracanie prúdenia cez výmenník, použi-
tie entalpického výmenníka, elektrický predhrev (ten zhoršuje účinnosť
systému) alebo zemný výmenník (ako pomerne komplikovaná voľba,
ktorá však znižuje spotrebu energie a umožňuje aj chladenie v lete).
Filtre máme na výber s rôznou účinnosťou (vrátane„peľových“), na prí-
vode vzduchu zachytávajú prach a bránia prístupu hmyzu, na odvode
chránia výmenník pred znečistením. Zanesené filtre zvyšujú spotrebu
elektriny a ich pravidelná výmena je nutná aj z hygienického hľadiska.

Typy rekuperačných výmenníkov
Rekuperáciu tepla pri vetraní vieme zabezpečiť rôznymi typmi výmen-
níkov tepla. Vo vetracích jednotkách pre menšie budovy najčastejšie
nachádzame protiprúdové výmenníky – staršie krížové výmenní-
ky ani jednoduché výmenníky na princípe „heat-pipe“ či „rúra v rúre“
nedosahujú odporúčanú účinnosť aspoň 75 %. Vo veľkých vetracích
jednotkách sú často diskové výmenníky, ktoré umožnia aj čiastoč-

ac e

bd f

Typy rekuperačných výmenníkov: a) krížový, b) protiprúdový, c) rotačný, d) tepelné čerpa-
dlo, e) tepelné trubice, f) rúra v rúre

193

premeny spočíva (zjednodušene) v  tom, že do tenkej polovodičo-
vej vrstvy, vlastne plochej diódy, dopadne fotón, „excituje“ niektorý
z elektrónov a takto vytvorený elektrický náboj je zbernými vodičmi
z  fotočlánku odvedený. Následne môže byť jednosmerný elektrický
prúd, ktorý sme získali, priamo využitý, uložený pre neskoršie využitie
alebo premenený v meniči na striedavý prúd, s akým pracuje väčšina
domácich spotrebičov.

Fotovoltické panely tvoria strechy do- Solárne škridly, foto: H. Pifko a Tesla
mov „solárnej štvrte“ vo Freiburgu-Vau-
bane, foto: A. Plesse, WMC Fotovoltické články
Fotočlánky sú rôznych typov, líšia sa cenou aj účinnosťou premeny.
234 Väčšina z nich je na báze kremíka, či už v hrubších vrstvách (odkroje-
ných z  polotovaru) alebo tenkovrstvé, vytvárané naparením polovo-
diča na podklad. Najbežnejšie sú monokryštalické a  polykryštalické
kremíkové fotočlánky, fotočlánky z amorfných vrstiev majú podstatne
nižšiu účinnosť aj cenu. Vývoj v tejto oblasti ide veľmi rýchle dopre-
du, skúmajú sa fotočlánky na báze polymérov či organických zlúčenín
– o detailoch sa preto nerozpisujeme, veľmi rýchlo by zastarali. Ceny
fotočlánkov klesajú o 20 % po každom zdvojnásobení ich výrobných
kapacít...
Kremíkové fotočlánky dosahujú účinnosť okolo 25 % (teoretický li-
mit je 33 %), komerčne dostupná ponuka má zhruba 15 % účinnosť.
Viacvrstvové fotočlánky lepšie využívajú spektrum slnečného žiarenia,
najlepšie z nich majú účinnosť okolo 45 %. Tenkovrstvé články majú
účinnosť spravidla 6 až 10 %.
Na koncentrátorové fotočlánky sa sústreďuje slnečné svetlo z  väčšej
plochy zrkadlami či Fresnelovými šošovkami – dosahujú zaujímavé vý-
kony, no treba ich chladiť a ich nevyhnutné optimálne nasmerovanie
zbytočne systém komplikuje.
Iným inovatívnym prístupom je fotovoltické zasklenie – priehľadné
natoľko, že nebráni funkcii denného osvetlenia a výhľadu, no zároveň

NAVRHOVANIE ENERGETICKY EFEKTÍVNYCH DOMOV

bez potreby čokoľvek k budove pridávať. Viac denného svetla cez také Ostrovný systém: horská chata Schies-
zasklenie prejde, ak jeho tenkovrstvé fotočlánky prednostne využíva- tlhaus na Hochschwabe, foto: H. Pifko
jú infračervené alebo ultrafialové lúče. Ďalšou novou možnosťou je
kombinácia fotovoltiky a  fototermiky: zo slnečných lúčov získavame
jedným zariadením teplo aj elektrinu a odberom získaného tepla foto-
článok chladíme, čo napomáha jeho vyššej účinnosti.
Solárne panely
Jednotlivé fotovoltické články spájame do modulov (paralelne či sério-
vo) a tieto moduly – solárne panely – kombinujeme do väčších celkov
podľa požadovaného výkonu. Najčastejšie používame ako nosič pre
fotočlánky sklenú platňu, no tenkovrstvé články môžu napríklad tvoriť
povlakovú strešnú krytinu (na nosnej vrstve z PVC). Zaujímavým rie-
šením sú solárne škridly, ktoré umožnia získavanie elektriny zo slnka
bez narušenia tradičného vzhľadu budovy – pri obnove historických
stavieb má takýto prístup nesporne opodstatnenie.
Fotovoltický systém
Najjednoduchší systém vyrábajúci elektrinu zo slnečného žiarenia je
tvorený len solárnymi panelmi – keď slnko nesvieti, nie je ani elektrina.
Dopĺňame ho preto nejakým akumulátorom a riadiacou elektronikou.
Ak potrebujeme striedavý prúd (pre bežné spotrebiče), pridáme do
systému polovodičový menič.
Fotovoltické systémy môžeme deliť podľa toho, čo robíme so získa-
nou elektrinou. Bežne sú aj budovy s fotovoltikou napojené na verejnú
elektrickú sieť, ak niet slnka, odoberajú energiu potrebnú na prevádz-
ku z nej, a ak je elektriny z fotovoltiky prebytok, predávajú ju (po zme-
ne na striedavý prúd a  nafázovaní na frekvenciu siete) rozvodnému
závodu – za akú cenu, to je spravidla politické rozhodnutie, v minulos-
ti vysoká výkupná cena stimulovala zavádzanie fotovoltiky. Elektric-
ká sieť nám teda môže slúžiť aj ako „akumulátor“ vyrobenej elektriny,

Akumulácia elektrickej energie s rôznou mierou elegancie, foto: H. Pifko a Tesla

235

Nabíjanie batérií elektromobilov elek- samozrejme, len s istou kapacitou. Fotovoltický systém tiež môžeme
trinou z OZE je trendom, ktorý v progre- prevádzkovať nezávisle od verejnej siete, prednostne využívame elek-
sívnych budovách vidíme už dnes, foto: trinu z  fotovoltiky, prebytky môžeme „premrhať“ napríklad na ohrev
H. Pifko vody. Je to trochu škoda, ale nemusíme riešiť zmluvu s elektrárňami,
radšej si doma spravíme „smart“ rozvody a  elektronika nám spustí
236 práčku vtedy, keď je dosť slnka na jej pohon. Tretí spôsob prevádzky je
„ostrovný“: dom vôbec nie je napojený na verejnú elektrickú sieť, fun-
guje len na energii získanej na mieste (a prednostne z obnoviteľných
zdrojov, najmä z fotovoltiky). V takomto systéme sa môžeme rozhod-
núť ponechať jednosmerný prúd ako hlavný zdroj a  prispôsobiť mu
výber elektrospotrebičov. Toto riešenie má zmysel najmä vtedy, keď
napojenie na verejnú sieť je nemožné alebo príliš drahé – typickým
príkladom sú horské chaty.
Súčasťou fotovoltického systému je aj skladovanie získanej elektriny.
Bežne na to slúžia akumulátory, vývoj prináša väčšie merné kapaci-
ty, väčšiu rýchlosť nabíjania a vybíjania a časom aj nižšiu cenu. Ná-
ročnejšie spôsoby uskladnenia energie, napríklad jej investovaním
do chemických procesov produkujúcich zdroj energie pre palivové
články, sa zatiaľ masovejšie nepresadili, prečerpávacie vodné elek-
trárne sú skôr témou pre „veľkú energetiku“ a novšie technológie za-
tiaľ majú ďaleko ku komerčnej využiteľnosti. Akumulátory sú zrejme
na pár desaťročí dominantným spôsobom skladovania elektriny vy-
robenej v budovách, aj tu však môžeme očakávať zaujímavú zmenu:
s  rozvojom elektromobility bude praktické využívať v  domácnosti
na uskladnenie prebytkov elektriny „palivovú nádrž“ elektromobilu.
Nedávne testy potvrdili, že kombinácia fotovoltiky, elektromobility
a kogenerácie s palivovými článkami je ekonomicky zaujímavým rie-
šením (Viessmann 2017).
Integrácia fotovoltiky do budov
Využívanie solárnej energie je často „mimoarchitektonickou“ záleži-
tosťou, našou ambíciou by však malo byť prepojenie technologických
a stavebných systémov do jedného celku s možnosťou využitia ich sy-
nergie – napríklad fotočlánky ako tieniace prvky alebo solárne panely
ako náhrada obkladu stien nám pri rozumnom návrhu môžu znížiť cel-
kové náklady. Montáž solárnych panelov nad strechu či pred fasádu je
témou skôr pre rekonštrukcie, kde chceme obmedziť zásahy do jestvu-
júcich konštrukcií na minimum. V novostavbách by sme mali upred-
nostniť ich využitie ako náhrady strešnej krytiny alebo obkladových
dosiek prevetrávanej fasády. Fotočlánky v zaskleniach átrií obmedzia
prehrievanie tohto medzipriestoru. Časté je uplatnenie fotočlánkov na
slnolamoch či posuvných okeniciach.

NAVRHOVANIE ENERGETICKY EFEKTÍVNYCH DOMOV

Budova SOL4 má horné dve podlažia oblo- Štruktúra fotočlánkov na prestrešení „ná- Slnolamy pokryté fotočlánkami sú prak-
žené fotovoltikou – vyšla lacnejšie než kva- mestia“ v Ludeschi vytvára peknú hru svetla tickým riešením, foto: Rama, WMC

litný obklad, foto: H. Pifko a tieňa, foto: H. Pifko

Južná dvojitá fasáda Školy architektúry Okenice s fotočlánkami na bytovom dome
LaSalle v Barcelone je zatienená solárnym v Harde „zabíjajú dve muchy jednou ranou“
systémom, foto: H. Pifko a oživujú architektonický výraz, foto: H. Pifko

Vidíme, že je dosť príležitostí na integráciu „solárnej techniky“ a kon-
štrukcií budov. Zároveň však často ide o architektonické gesto, zatiaľ
dostatočne pôsobivé svojím posolstvom„som progresívny, dbám o ži-
votné prostredie!“, no do budúcnosti musíme hľadať nové estetické
paradigmy a nové spôsoby, ako esteticky uchopiť výrazovo silné pôso-
benie fotočlánkov...

10.5 Voda a vietor Rýchlobežné rotory s vodorovnou osou
Kinetická energia tečúcej vody a vetra je ďalší obnoviteľný zdroj pre otáčania, teda bežné „vrtule“, sú naj-
získavanie elektriny – slúžia na to generátory poháňané vodnou či ve- účinnejšie a najbežnejšie, foto: P. May,
ternou turbínou. Nie je to však téma, ktorá by úzko súvisela s  rieše- WMC
ním budov. Pokiaľ ide o vodnú energiu, vodné mlyny snáď môžeme
ponechať minulosti a  ináč niet veľmi dôvodu, prečo by sme sa mali 237
snažiť o prepojenie vodnej elektrárne s architektonickým konceptom
budovy. Vo „veľkej energetike“ má, samozrejme, voda úplne iné mies-
to, dominuje vo využívaní obnoviteľných zdrojov energie. Aj veľké ve-

Pri rotoroch so zvislou osou otáčania terné parky majú v mnohých krajinách nezanedbateľný podiel. Na bu-
nezáleží na smere vetra, foto: ChristanT, dovách má veterná turbína skôr symbolický než praktický význam (ak
WMC necháme bokom autonómne objekty). Na rozdiel od vodnej turbíny
sa stáva nápadnou súčasťou architektonického konceptu. Nevídame
ju však bežne – má priveľa nevýhod. V prvom rade hlučnosť a vibrácie,
s ktorými sa v budove nevieme vysporiadať jednoduchými prostried-
kami.
Predsa však spomeňme aspoň pár základných princípov a príkladov.
Veterné turbíny sú v  princípe dvojaké: s  vodorovnou osou otáčania
(známe „vrtule“, automaticky natáčané kolmo na smer vetra) a so zvis-
lou osou otáčania – možno zaujímavejšie, ale oveľa vzácnejšie. Zrejme
aj preto, že v porovnaní s „vrtuľou“ majú polovičnú účinnosť premeny
energie vetra na elektrinu. Bežný generátor s vodorovnou osou otáča-
nia pozostáva z rotora (vrtule) spojeného cez prevodovku s generáto-
rom – riadiaca elektronika zabezpečuje nafázovanie na elektrickú sieť,
natáčanie rotora kolmo na smer vetra a nastavenie jeho listov podľa
rýchlosti vetra. Niektoré veterné turbíny majú „pomalobežný“ generá-
tor, ktorý nepotrebuje prevodovku – tým odpadne zdroj hluku a mož-
ných porúch.
Z budov, ktoré využívajú energiu vetra, na prvom mieste spomenieme
Kaplického štúdiu „zeleného vtáka“, z realizovaných stavieb je asi naj-
známejšia londýnska výšková budova Strata SE1 s  tromi deväťmet-
rovými turbínami – ich 19 kW výkonu však pokrýva len 8 % potrieb
budovy. Obdobné riešenie nájdeme v bahrainských „dvojičkách“ WTC

Známym príkladom budov s veternou elektrárňou je londýnska Strata SE1, foto: cmglee a Colin, WMC

238