Abstrakt:
Příspěvek shrnuje zkušenosti ze spolupráce na projektech tří nízkoenergetických a nízkonákladových domů, které vznikají pod patronací Global Environmental Facility a United Nations Development Program. Seznamuje s podrobnostmi jednotlivých projektů a formuluje zásady, které musí být při projektování takovýchto objektů respektovány.










Úvod
Budova je obvykle označována za nízkoenergetickou v případě, že roční potřeba tepla na vytápění 1 m^-2 podlahové plochy objektu dosahuje hodnoty nanejvýše 50 kWh.m^-2.rok^-1. Běžně realizované bytové domy přesahují v současné době tuto hodnotu přibližně dvojnásobně, pro české teritorium typické panelové bytové domy jsou z hlediska provozní energetické náročnosti výrazně horší.
Vzhledem k dlouhodobé obecné snaze o dosahování energetických úspor a snižování zatížení životního prostředí exhalacemi je logickým trendem i dlouhodobá snaha po komplexním snížení energetické náročnosti stavebních objektů. I když v oblasti nízkoenergetického stavění byla v ČR realizována řada energeticky úsporných objektů, naprostá většina z nich je (a domnívám se že většinou oprávněně) označována za objekty experimentální, u kterých míra získaných energetických úspor není v souladu s investičními náklady objektu.
Ve veřejnosti, a dokonce i odborné, převládá často názor, že docílení energetických úspor je zcela jednoznačně svázáno s výrazně zvýšenými investičními náklady, a že důvod pro nízkoenergetické stavění mají především finančně silní investoři s výrazným ekologickým cítěním.
Snaha po prosazení myšlenky stavět byty s nízkou spotřebou energie a standardními investičními náklady se nakonec stala hlavní myšlenkou projektu "Nízkoenergetický a nízkonákladový bytový dům pro ČR", na němž se pod patronací Global Environmental Facility a United Nations Development Program podílí i Středisko pro efektivní využívání energie (SEVEn).
Cílem projektu je realizovat v několika místech republiky bytové objekty, které by svoji energetickou úrovní přiblížily nízkoenergetickému standardu (to znamená potřeba tepla na vytápění by se pohybovala okolo 50 kWh.m^-2 za rok) jejich investiční náklady by byly srovnatelné s náklady na běžnou bytovou výstavbu.
Dalším postupným cílem projektu je pak cílenou osvětovou a publikační činností dosáhnou mezi investory i uživateli bytových domů takového stavu znalostí, že pojem nízkoenergetického domu nebude okamžitě a automaticky spojován s čímsi mimořádným, majícím nádech experimentu a určité technické i ekonomické exkluzivity. Logicky lze očekávat, že takováto situace se projeví i nárůstem výstavby nízoenergetických domů se všemi očekávanými příznivými důsledky, především v oblasti ekologické, do níž nakonec všechna energetická snažení směřují.

Nízkoenergetické domy pro města Sušice, Humpolec a Železný Brod
Práce na všech projektech probíhala velmi nestandardním způsobem, protože týmu projektantů byl vždy k dispozici tým špičkových expertů ze všech oblastí s výstavbou souvisejících, od architektů, přes konstruktéry, stavební fyziky, specialisty na vytápění a větrání až po ekonomy.
Úkolem těchto expertů bylo vytvořit pro projektanty vysoce specializované zázemí, které by bylo schopno konzultovat jednotlivé problémy, provádět technická a ekonomická hodnocení na velice nadstandardní úrovni a všestranně vypomáhat v komplexní optimalizaci jednotlivých konstrukcí, zařízení i objektu jako celku.
Právě takto široce zaměřená týmová spolupráce umožnila, aby ve výsledném projektovém řešení objektu byly obsaženy pouze ty konstrukční prvky a technická zařízení, které zajistí požadovanou úroveň jeho energetické náročnosti a přitom nepovedou k vybočení z předpokládané úrovně investičních nákladů. Nutno přiznat, že dalším výsledkem týmové spolupráce bylo i to, že v řadě případů bylo nezbytné ustoupit od některých vžitých představ, které sice slibovaly energetické úspory, z hlediska velmi tvrdých ekonomických bariér se však ukázaly jako nepoužitelné. Z těchto důvodů bylo například ustoupeno od použití štěrkového podzemního akumulátoru tepla nebo solárního skleníku.


Nízkoenergetický a nízkonákladový bytový dům
pro město Sušice

	Součinitele prostupu tepla:
		obalové konstrukce U = 0,20 W.m-2.K-1
		okenní konstrukce U = 0,10 W.m-2.K-1
	Měrná spotřeba tepla na vytápění objektu:
		eA = 55 kWh.m-2.rok-1
	Investiční náklady:
		17 000 Kč.m-2 vytápěné plochy

Objekt určený pro město Sušice byl první v řadě navrhovaných nízkoenergetických a nízkonákladových domů, navrhovaných v rámci celého mezinárodního projektu. Jedná se o třípodlažní deskový dům, s obytnými prostorami situovanými převážně k bohatě prosklenému jižnímu průčelí a ze severní strany chráněnými nevytápěnou zónou se zádveřími a úložnými prostory. Vertikální i horizontální komunikace v objektu jsou zajišťovány polouzavřenými pavlačemi, které současně tvoří i ochranu objektu před severním větrem.
Z konstrukčního hlediska se jedná o malorozponový příčný nosný systém s betonovými nosnými stěnami s stropními konstrukcemi z filigránových panelů a stropních vložek z recyklovaného plastu.
Vytápění objektu je navrženo jako centrální s plynovým kotlem o výkonu 20 kW, pro přípravu TUV slouží elektrické ohřívače, umístěné v jednotlivých bytových jednotkách. Větrání bytů je řízené individuální s rekuperační vzduchotechnickou jednotkou.


Nízkoenergetický a nízkonákladový dům
pro město Humpolec

	Součinitele prostupu tepla:
		obvodový plášť U = 0,17 W.m-2.K-1
		plochá stř. konstrukce U = 0,15 W.m-2.K-1
		okenní konstrukce U = 1,30 W.m-2.K-1
		dveřní konstrukce U = 0.70 W.m-2.K-1
	Měrná spotřeba tepla na vytápění objektu:
		eA = 55 kWh.m-2.rok-1
	Investiční náklady:
		16 000 Kč.m-2 vytápěné plochy

Čtyřpodlažní dům s ustupujícím posledním podlažím, situovaný v městské zástavbě, má celkem 16 bytových jednotek. Pro objekt jsou charakteristická dvě samostatná schodiště, situovaná na severní straně budovy. Každé z těchto schodišť obsluhuje na podlaží dva byty, do kterých se vstupuje přes společné zádveří.
Nosnou konstrukci objektu tvoří malorozponový systém příčných nosných stěn, stropní konstrukce je ze železobetonových předpjatých nosníků a tvarovek CZ NORD. Ocelová nosná konstrukce balkonů je zcela oddělena od obvodového pláště budovy, čímž je eliminován vznik tepelných mostů v této jinak velmi problematické oblasti.
V objektu jsou navrženy dva plynové kondenzační kotle s výkonem 2 x 29,4 kW, jejichž dimenze je dána především využitím pro ohřev TUV, pro který se využívá i dvacet solárních kolektorů. K větrání slouží individuální systém řízeného větrání s rekuperací, v případě omezeného provozu v bytě lze využít i přirozeného větrání pomocí vlhkostních mřížek.


Nízkoenergetický a nízkonákladový bytový dům
pro město Železný Brod

	Součinitele prostupu tepla:
		obvodový plášť U = 0,12 W.m-2.K-1
		střešní plášť U = 0,10 W.m-2.K-1
		okenní konstrukce U = 1,30 W.m-2.K-1
		dveře U = 0,70 W.m-2.K-1
	Měrná spotřeba tepla na vytápění objektu:
		eA =45,6 kWh.m-2.rok-1
	Investiční náklady:
		19 000,- Kč.m-2 vytápěné plochy

Orientace tohoto objektu je dána jeho polohou u hlavní komunikace města, takže místo optimální orientace hlavní fasády na jih musela být zvolena orientace obytných místností převážně na západ. Naopak nevytápěné komunikační prostory jsou situovány na východ - to znamená směrem do ulice, takže současně vytvářejí protihlukovou bariéru. Vzhledem k charakteru okolní zástavby a v souladu s územním plánem jsou v parteru budovy situovány dva obchody.
Příčné nosné stěny budovy jsou z betonových tvárnic, stropní konstrukce je navržena jako monolitická deska - variantně se uvažuje i s železobetonovými nebo keramickými prefabrikáty. Lehký obvodový plášť budovy na bázi dřeva je opatřen mohutnou tepelně izolační vrstvou z minerální vlny.
Vytápění objektu je řešeno kondenzačním plynovým kotlem umístěným v posledním podlaží objektu. Příprava TUV je zajištěna samostatným plynovým ohřívačem s 500 litrovým zásobníkem a 24 solárními panely se dvěma 1000 litrovými akumulačními nádobami. Projekt předpokládá pouze přirozené větrání objektu.


Závěry
Na základě poznatků, získaných při projektování tří nízkoenergetických a nízkonákladových bytových domů lze formulovat následující obecné závěry a doporučení, platná pro návrh tohoto typu objektů:

	Od počátku projektové činnosti by na projektu měl pracovat tým specialistů (architekt, konstruktér, statik, tepelný technik, specialista na vytápění a větráni, ekonom), schopných ovlivnit koncepční návrh budovy jak z technických, tak i ekonomických hledisek.
	Již v počátečním stadiu by měla být věnována zvýšená pozornost optimalizaci tvarového řešení objektu, která se provádí pomocí geometrické charakteristiky budovy. V podstatě se jedná o hledání co nejlepšího poměru mezi plochou obalových konstrukcí budovy a obestavěným prostorem. Současná úroveň znalostí dovoluje naprosto exaktně určit k běžným půdorysným tvarům budov jejich optimální výšku.
	Vzhledem k tomu, že energetická efektivnost nízkoenergetických objektů souvisí ve velké míře s pasivním využitím solární energie, předpokládá se, že obytné prostory s bohatě dimenzovanými průsvitnými konstrukcemi budou mít přibližně jižní orientaci, zatímco okenní otvory na severní fasádě budou minimalizovány. To je možné především u podružných a méně vytápěných prostorů, které především budou na tuto světovou stranu situovány.
	Při dispozičním řešení objektu je třeba uplatnit tzv. zónování, to znamená sdružování prostorů, vytápěných na stejnou teplotu. Zóna obytných místností, vytápěných na nejvyšší teplotu je pak umísťována k jižní fasádě, místnosti s nižší vnitřní teplotou nebo prostory zcela nevytápěné se pak situují k fasádě severní.
	Již předchozí zásady jednoznačně ukazují, kudy vede v tomto případě cesta k pasivnímu využití solární energie. Samozřejmým předpokladem je návrh dynamického otopného systému, schopného akceptovat nejen solární zisky, ale i energii z vnitřních zdrojů budovy.
	Dalším v podstatě samozřejmým předpokladem pro omezení provozní energetické náročnosti objektu je optimální tepelně technický návrh obalových konstrukcí budovy. Tloušťku vrstvy tepelného izolantu lze určit na základě technicko ekonomické analýzy Tepelně izolační schopnost obalových konstrukcí obvykle překračuje normou doporučené hodnoty minimálně o 30 až 50 %.
	Tepelně izolační schopnost jednotlivých konstrukcí musí být posuzována s uvážením vlivu tepelných mostů. Proto je třeba nepříznivý vliv tepelných mostů eliminovat v nejvyšší možné míře. Zcela nejefektivnější je v tomto směru takové konstrukční řešení, které v podstatě vzniku tepelných mostů předchází tím , že například dilatačně oddělí dvě konstrukce, které by vzájemným spojením tepelný most vytvořily. Ukázkovým příkladem je návrh samostatné oddilatované svislé podpůrné konstrukce pro balkonové desky, které by při klasickém způsobu řešení svým spojením s obvodovou stěnovou konstrukcí vytvářely obtížně řešitelný systémový tepelný most.
	Vzduchotěsnost obalových konstrukcí je další faktor, který může velmi rasantně ovlivnit energetickou bilanci objektu. Jedná se především o nebezpečí penetrace vnitřního teplého vzduchu do netěsností, spár a trhlin ve vnitřních vrstvách obalových konstrukcí.
	Ekonomické analýzy, prováděné v rámci projektu nízkoenergetických a nízkonákladových bytových domů prokázaly, že v případě požadavku cenové srovnatelnosti nízkoenergetické budovy s tradičním objektem je použití využití obnovitelných a netradičních zdrojů energie velmi omezené. Kromě již popsaného pasivního využití solární energie se jako ekonomicky reálné ukázalo především využití solárních kolektorů pro předohřev teplé užitkové vody.
	Pokud by k větrání objektu bylo použito pouze přímého větrání okny, jehož intenzita i efektivita je bezprostředně závislá na lidském faktoru, nebylo by možno jednoznačně zajistit jak kvalitu větrání, tak jeho odpovídající energetickou efektivitu. Stejně tak předpokládané zajištění požadované násobnosti výměny vzduchu infiltrací spárami otvíravých částí okenních nevede k požadovanému výsledku ani z pohledu větrání samotného, ani z pohledu ekonomického, neboť infiltrace bezprostředně závisí na směru a intenzitě větru. Východisko lze spatřovat v použití řízeného větrání s rekuperací, které spolehlivě zajistí, aby objekt byl větrán pouze tehdy, když je to z hygienických nebo technických důvodů nezbytné. Současně zpětným získáváním energie v rekuperátoru sníží na nejnižší možnou míru ztrátu tepla větráním.
	Analýza rozdělení energetických požadavků nízkenergetických domů ukazuje, že je třeba se zaměřit na další možnosti energetických úspor při přípravě TUV. Stále více se ukazuje, že do celkovou energetickou náročnost budovy je nezbytné hodnotit z pohledu jejího životního cyklu, to znamená započítat i energii potřebnou pro výstavbu budovy včetně energie užité pro výrobu stavebních materiálů a prvků, energii na údržbu a demolici budovy či recyklaci použitých materiálů. Se snižující se spotřebou energie na vytápění budovy se stále zvyšuje podíl těchto dílčích na celkové energetické bilanci objektu.
	Jedním z důležitých požadavků pro dosažení úspěchu při výstavbě nízkoenergetických budov je i zajištění kvalitní realizace objektu. Je zcela samozřejmým předpokladem, že záměry projektanta musí být realizovány v plném rozsahu, bez neschválených změn a v nejvyšší úrovni kvality.

František Kulhánek, ČVUT Praha
kulhanek@fsv.cvut.cz