Optimalizmus Jak stavět jednoduché a levné pasivní domy Jiří Svoboda Ústav fyziky materiálů, AVČR 1 1. ÚVOD 2. STAVEBNÍ SYSTÉMY PRO PASIVNÍ DOMY 3. PASIVNÍ STAVITELSTVÍ JDE POŘÁD DÁL 4. TOPENÍ, KLIMATIZACE A OHŘEV VODY V PASIVNÍM DOMĚ, DALŠÍ TZB 5. CÍLE OPTIMALIZMU 2 1. ÚVOD ᴗKoncept pasivního domu (zásady výstavby) znám 25 let ᴗDíky výborné tepelné izolaci a těsnosti minimální spotřeba tepla ᴗPasivní dům skýtá nadstandardní komfort bydlení ᴗTehdy to byl zcela nerentabilní výzkumný projekt ᴗDnes jsou mnohem vyspělejší technologie a výrobky ᴗEnergie mnohem dražší, pasivní dům je rentabilní koncept ᴗPřesto se pasivní stavitelství prosazuje ztuha. Proč? ØPřesměrovat klasický obor jako stavebnictví je složité ØSpecialisté nepřijímají rádi změny zaběhaných postupů ØZlevňování není pro firmy žádoucí panuje konzervativní myšlení ØVýzkum je chápán jen jako „postupné navyšování parametrů“ ØChybí výzkum typu začít od začátku a vyzkoušet nové koncepty ØCo 3-5 let by se měl postavit experimentální pasivní dům ØTlak lobby OZE a „inteligentních systémů“ 3 Pasivní stavitelství jako ekonomický koncept Budovy výstavba i provoz, patří mezi velké spotřebitele materiálových a energetických zdrojů. V rámci svého životního cyklu spotřebovávají budovy přibližně 40 % veškeré vyprodukované energie ve vyspělých zemích, jsou zodpovědné za 30 % emisí CO2. Výstavba a provoz budov - hltoun energetických zdrojů budova má být spojena s co nejmenší ekonomickou, ekologickou i energetickou zátěží •Úspory dosažitelné při provozu budov • •Roční spotřeba tepla v budovách 290 PJ •Potenciál úspor – 175 PJ ….60%, tj. 20 mil. t CO2 – 16% •Extrémně tvrdý oříšek • •Koncept pasivního domu -versus- praxe •– nové domy se staví jen o trochu lépe než před 20 lety (normy, zákon) • • • Metoda přístupu k vyjádření ekonomiky domu •Celkové náklady za x let à minimum x=30let, 50 let Hledáme pro konstrukční prvek (obvodový plášť, střechu, okna apod.) minimum součtu: Spotřeba[kWh/rok] * cena tepla [Kč/kWh] * počet let + investiční náklady [Kč] à MIN Existuje řada optimalizačních kritérií - doporučujeme: Výsledky optimalizace R=3.2 (U=0.3 ) R=10.8 (U=0.09) Celkové náklady za 30 let Pasivní dům JS Pasivní dům dům podle ČSN Jaký dům má certifikát Pasivní? •Požadavky: •roční potřeba tepla na vytápění: potřeba tepla na vytápění obytné plochy domu za rok < 15 kWh/(m².rok) •roční potřeba primární energie: primární energetická potřeba všech energií < 120 kWh/(m².rok) •neprůvzdušnost budovy: • při snížení tlaku vzduchu v budově o 50 Pa oproti okolí může dojít k infiltraci maximálně 60 % objemu vzduchu celé budovy za 1 hodinu (n50 < 0,6 / hod). • Stavební fyzik W. Feist vyšel ze zadání postavit dům tak, aby jej bylo možné vytápět teplovzdušně… 2. STAVEBNÍ SYSTÉMY PRO PASIVNÍ DOMY Masivní stavby – 24 cm cihla či porobeton + 30-35 cm šedý EPS Dřevostavby – dřevo má výbornou nosnost, dost místa pro minerální vatu Nejlevnější a nejhezčí je strop z trámů a palubek 1kg dřeva = 1kg oceli = 30 kg betonu = 30 kg cihel photo102.jpg 13 photo129.jpg photo119.jpg 14 photo24.jpg 15 photo28.jpg A co paneláky? •Panelové domy jsou úžasné objekty pro rekonstrukci na pasivní standard i bez použití rekuperace, což vyžaduje zaplatit na byt asi 30 000 Kč navíc •Navýšení investice do pasivního standardu se zaplatí za 10 let a dalších 40 let bude přinášet úspory •Klasická rekuperace je drahá a nerentabilní, nově je vyvíjen systém pro rekuperaci tepla z odsávaného vzduchu použitého na předehřev vody – asi 5-letá návratnost – takto se získá za celý rok více tepla, než se spotřebuje ročně na topení •Jednoduchá změna zdroje tepla např. TČ – v létě klimatizace paneláku – radiátory jako zdroj tepla pro ohřev vody pomocí TČ. •Zjevná neochota v této oblasti zkoumat – je třeba zachovat dostatečný odběr tepla z tepláren. • Pasivní domy lze stavět pomocí běžných stavebních technologií bez navýšení nákladů (platnost tvrzení je omezena pouze na většinu případů). Příklady zaběhaného konzervativního myšlení projektantů Reakce na zpřísňování norem na tepelnou ochranu budov vStále tlustší cihla, bloky s vyšším tepelným odporem vTlustá cihla + tenký polystyren ♥Tenká cihla + tlustý polystyren vPořád se uplatňují okna s dvojitým zasklením vSe zlepšováním izolace se nezlevňuje otopný systém vChybí nadhled nad celkovou koncepcí pasivního domu vProjektuje se na základě „spolupráce“ s výrobci a dodavateli 19 3. PASIVNÍ STAVITELSTVÍ JDE POŘÁD DÁL •Vývoj = zjednodušování a zlevňování při zachování kvality •Je třeba se poučovat z nedostatků („popická dřevostavba“) oPoměrně velká pracnost výroby a izolace vazníků oPoměrně velké náklady i pracnost vnitřního a vnějšího opláštění oPoměrně složitá a drahá střecha oTechnické vybavení je možné zlevnit a zjednodušit •Je třeba využít synergie technického vybavení a výborné izolace •Docílit nadstandardní komfort a kvalitu minimálními prostředky •Toto plně funkční „optimální“ řešení nabízet jako základ •Kdo to chce jinak, připlatí si •Zákazník by se měl stát pánem, nikoliv obětí svévole „odborníků“ Vznik pasivního funkcionalismu (optimalizmu), příručku lze vygůglit [USEMAP] 20 Vazníky se příliš pracně izolovaly, je třeba zjednodušovat 21 Dvě varianty vazníků 22 160310_vaznik_001-Model Plně dostačující statika pro 2 patra Dvojnásobný tepelný odpor oproti normě pro pasivní dům Materiál 1000 Kč/m2 Nižší pracnost než běžně 250m2 x 1000 Kč/m2 = 250 000 Kč Řešení obvodové stěny dřevostavby pasivního domu 23 Nový vazník ve 3-D zobrazení 24 • 25 • 26 27 28 • 29 30 31 32 33 34 35 Zatím nejlevnější vymyšlená střecha s místem pro 66 cm minerální vaty Cena materiálu 1000 Kč/m2 36 IMG_7609 37 38 39 4. TOPENÍ, KLIMATIZACE A OHŘEV VODY V PASIVNÍM DOMĚ, DALŠÍ TZB •Cíl: zajistit příjemnou (požadovanou) teplotu v zimě i v létě •Využít výborné izolace domu, použít malé tepelné čerpadlo (TČ) •Využít jednoduché podlahové topení i ke klimatizaci •Minimalizovat provozní i investiční náklady oVyužít prostor pod domem k akumulaci tepla bez kopání oV létě dům beznákladově klimatizovat, akumulovat teplo oV zimě dům vytápět pomocí TČ, akumulovat chlad pod domem oVyužít teplo z odpadní vody oCeloročně ohřívat vodu pomocí TČ •Jednoduché řešení: multifunkční jednotka s TČ 40 Schéma kompaktní jednotky s TČ 41 Praktická realizace kompaktní jednotky s TČ 42 Jak získat denně 10 kWh tepla pro TČ z odpadní vody? 43 Nový způsob realizace rekuperačního ventilačního systému pomocí zásobníkového protiproudového výměníku vzduch-voda 44 Schéma zařízení pro šetření vodou. Splachujeme odpadní vodou ze sprchy a získáme z ní i teplo. Doba návratnosti zařízení 4-3 roky Jak šetřit vodu? 45 5. CÍLE OPTIMALIZMU •Orientovat se na zákazníka – aby se stal pánem při rozhodování •Od základu zrevidovat koncept pasivního domu ØPo stránce stavebních konstrukcí ØPo stránce technického vybavení •Významně zlevnit výstavbu pasivních domů při vysoké kvalitě •Zachovat vysoký komfort bydlení •Dát navíc beznákladovou klimatizaci v létě (netřeba stínit) •Být stále otevřený novým myšlenkám a prakticky je testovat •Kriticky vyhodnocovat nedostatky (neoptimálnosti), odstraňovat je •Prosadit nízkonákladové pasivní stavitelství jako standard 46 PODĚKOVÁNÍ Manželce Jindřišce za trvalou pomoc, pochopení a podporu Petru Čáslavovi za spolupráci, malování a projektování Zdeňku Šabrňákovi za spolupráci při zhmotňování nápadů 47