Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Zdroje energie pro pasivní domy

21.3.2013

Ing. Libor Hrubý, Centrum pasivního domu

Domácnosti jsou největším spotřebitelem primární energie v ČR. Z toho přibližně 70 % spotřeby energie tvoří vytápění, zbytek připadá na přípravu teplé vody, spotřebiče a osvětlení. U pasivních domů jsou tyto poměry právě naopak, vytápění tvoří v celkové bilanci sotva třetinu. Při takto nízké potřebě energie je vhodné používat jednoduché, levné a účinné zdroje s maximálním využitím obnovitelné energie. Například ze slunce, z biomasy nebo ze země.

Porovnání spotřeby energie domů s různými standardy a technickou výbavou. Solárními kolektory a úspornými spotřebiči se dá ušetřit až 45 % nákladů proti běžné technologii. Další úspory poskytuje fotovoltaika, zdroje na biomasu nebo kvalitní regulace. Samozřejmostí je větrací jednotka s rekuperací tepla. (Zdroj: Centrum pasivního domu)

Kromě potřeby tepla na vytápění je u kvalitního domu jedním z hlavních parametrů také potřeba primární energie. Ta vyjadřuje, jaké množství neobnovitelných zdrojů je spotřebováno, a komplexněji vypovídá nejen o celkové energetické náročnosti objektu, ale také o provozních nákladech. Maximální roční potřeba primární energie pasivního domu je 120 kWh/(m²a). V tomto součtu se počítá s vytápěním, ohřevem teplé vody, provozními energiemi (ventilátory, čerpadla), osvětlením a domácími spotřebiči.

Potřebu primární energie můžeme nejvýrazněji ovlivnit volbou zdroje. U elektřiny je faktor energetické proměny nevýhodný, neboť je známo, že elektrárny pracují s nízkou účinností kolem 30 %. Na 1 kWh elektrické energie jsou při výrobě spotřebovány 3 kWh z neobnovitelných zdrojů, tedy se počítá s faktorem energetické proměny rovným číslu 3. Ani u obnovitelných zdrojů energie není tento koeficient nulový, vždy je tu jistý podíl energie neobnovitelného původu (pohon čerpadel, ventilátorů, doprava, řízení atd.). Zjednodušeně – čím vyšší je koeficient podílu primární energie zdroje, tím vyšší jsou i emise CO₂ a dalších škodlivin do ovzduší a většinou i provozní cena.

Kompaktní jednotka velice efektivně využívá spojení větrací jednotky a miniaturního tepelného čerpadla, které využívá odpadní vzduch z rekuperačního výměníku. Vyrobené teplo lze využít jak pro vytápění, tak pro ohřev teplé vody. Vhodným doplňkem jsou solární kolektory nebo fotovoltaika.

Teplovzdušný systém vytápění

Teplovodní kotle a kamna na pelety. Jejich výhodou je jednoduchá obsluha, vysoký komfort, nízké provozní náklady a malá zátěž životního prostředí. Volně stojící kamna s výhledem na oheň mohou sloužit jako příjemný doplněk interiéru. (Zdroj: Centrum pasivního domu)

Rozvod vzduchu lze současně využít k distribuci tepla a nahradit tím klasickou otopnou soustavu. Teplo dodávané vzduchu slouží nejen pro samotné dohřátí vzduchu, ale hlavně k pokrytí tepelných ztrát místností. Teplovzdušné vytápění lze realizovat jen u objektů s velmi nízkou tepelnou ztrátou. Omezení vyplývá z faktu, že vzduch jako teplonosná látka má nízkou schopnost vést teplo a současně je maximální teplota vzduchu z hygienických důvodů omezena na 50 °C. Při vyšší teplotě již dochází k rozkladu částic prachu, což zhoršuje kvalitu vzduchu.

Kombinace nuceného větrání a klasického vytápění

Kombinace běžného, ale výrazně zmenšeného systému vytápění, a samostatného systému větrání se dnes v pasivních domech používá nejčastěji. Distribuce tepla se realizuje klasickým způsobem – radiátory, stěnovým nebo podlahovým topením. V koupelně se standardně navrhuje topný žebřík nebo podlahové topení. Výhodou je, že u pasivních domů nemusí být umístěny zdroje tepla u oken, protože povrchové teploty skla jsou vyšší a nedochází zde ke kondenzaci vlhkosti. Důležité ale je zabezpečit kvalitní regulaci a přiměřený výkon těchto zdrojů.

Letní chlazení

Noční větrání ve spojení s vyváženým návrhem oken a jejich stínění je nejjednodušším způsobem, jak zabezpečit letní komfort. Běžné pasivní domy v našich klimatických podmínkách nepotřebují žádné doplňkové chladící zařízení, jako je klimatizace apod. Systém nuceného větrání spolehlivě funguje i v době, kdy by přirozené větrání okny v důsledku malého pohybu vzduchu nefungovalo. Větrací jednotky obyčejně mají i letní režim, kdy odpadní vzduch prochází kolem výměníku tepla přes by-pass a neohřívá nasávaný chladný vzduch. V noci tak můžete pasivní dům efektivněji vychladit.

Předehřev a předchlazení zemním výměníkem

Zemní výměník tepla (ZVT) kromě funkce proti mrazové ochrany rekuperačního výměníku v zimě zabezpečuje v létě účinné předchlazení nasávaného vzduchu. Z ekonomických důvodů se však již tyto systémy pomalu opouštějí. Rozlišujeme dva druhy zemních výměníků dle druhu teplonosného média – vzduchový nebo kapalinový (tzv. solankový). Princip je stejný u obou. Využíváno je teplo země, které má v hloubce asi 1,5–2 m přibližně konstantní teplotu v zimě 4–8 °C a v létě 10–14 °C. Teplonosné médium, které prochází potrubím zakopaným v zemi, se na přiměřené délce ohřívá nebo ochlazuje. V zimě je možné pomocí ZVT předehřát nasávaný vzduch na teplotu 0–5 °C, v létě zase předchladit na teplotu 18–22 °C.

Porovnání nákladů na vytápění a ohřev teplé vody podle druhu paliva. Ceny paliv jsou uvedeny k 1. 1. 2012. Zdroj: internetový portál TZB-info.

Shrnutí výhod a nevýhod nejvýznamnějších zdrojů.

Jak na zdroje tepla?

Doporučení (shrnutí) využívání úsporných zdrojů energie a technologií v pasivním domě:

Ideální kombinací je vytápění spojené s ohřevem teplé vody. To může být například akumulační zásobník tepla umožňující průtočný ohřev teplé vody s možností připojení více zdrojů (např. fotovoltaické panely, solární kolektory, krbová teplovodní vložka, kotel na biomasu apod.)
Pokud zvolíte tepelné čerpadlo, mělo by jít o nízkovýkonové (např. ve spojení s větracími jednotkami). U větších objektů se vyplatí tepelné čerpadlo geotermální.
Při využití solárních kolektorů pro ohřev teplé vody, pro čtyřčlennou rodinu s průměrnou spotřebou teplé vody je dostačující plocha asi 5–8 m².
Systém se solárními kolektory má oproti termickému systému výhodu v univerzálnosti využití získané elektrické energie a vyznačuje se bezúdržbovým a nenáročným provozem.
Energetické bilanci určitě pomáhají krátké, kvalitně izolované rozvody tepla a využívání šetrných spotřebičů třídy A, A+.
A samozřejmě nesmíte zapomínat na uživatele. Jejich chování a potřeby mohou ovlivnit volbu správného zdroje.

Ing. Libor Hrubý, odborný poradce Centra pasivního domu

Absolvent Fakulty stavební VUT v Brně, obor Pozemní stavby, zaměření na navrhování pozemních staveb a certifikovaný projektant pasivních domů. Pracoval jak v projekční kanceláři, zaměřující se na pasivní domy, tak pro dodavatele specializovaných stavebních materiálů. Aktuálně působí v Centru pasivního domu jako odborný poradce. Jeho hlavní náplní je poradenství, optimalizace projektů a stavebních detailů, publikační a přednášková činnost.