Udržateľné bývanie budúcnosti

Merania v experimentálnom dome ukázali význam optimalizovania slnečného tienenia a účinného riadenia systému hybridnej ventilácie pre vnútorné prostredie.
Domov budúcnosti s výborným vnútorným prostredím, maximálnym množstvom denného svetla a spotrebou energie, ktorá spĺňa požiadavky roku 2020, sa dá postaviť už dnes. Dokazujú to aj najnovšie merania v rámci projektu Home for Life v experimentálnom dome v obci Lystrup pri dánskom meste Aarhus.

 Väčšina ľudí môže o komfortnom a zároveň zdravom vnútornom prostredí s celoročným prísunom denného svetla len snívať. Najmä ak je reč o vnútornom prostredí v energeticky úspornom a zároveň dlhodobo udržateľnom bývaní. Takéto bývanie sa však dá realizovať už dnes.

Dokladujú to aj najnovšie merania v rámci projektu Home for Life v experimentálnom dome, ktorý vybudovali spoločnosti VELUX a VELFAC v spolupráci s firmami aart arkitekter a Esbensen Consulting Engineers.

Čo je to Home for Life
Home for Life (HFL) alebo Dom pre život predstavuje prvú zo šiestich vzorových experimentálnych stavieb postavených v rámci projektu Model Home 2020. Dom je postavený podľa konceptu aktívneho domu, takže má minimálnu spotrebu energie (pri svojej prevádzke dokonca vytvára energetické prebytky). Spĺňa požiadavky na maximálny užívateľský komfort a kvalitné a zdravé vnútorné prostredie. Ako aktívny dom nemá ani negatívny dosah na kvalitu životného prostredia. Zároveň predstavuje CO₂ neutrálnu a energeticky sebestačnú budovu, pri ktorej sa sledovalo dosiahnutie nadštandardného množstva denného svetla v interiéroch, vynikajúceho vnútorného prostredia a kvalitného architektonického riešenia. V projekte sa kládol veľký dôraz na maximálnu úsporu celkovej energie potrebnej na prevádzku domu, teda nielen energie na vykurovanie. Veľmi nízku potrebu energie pokrýva zelená energia z obnoviteľných zdrojov.

Dom HFL bol postavený v roku 2009 ako experimentálny projekt, ktorého cieľom je študovať možnosti, ako skĺbiť energetickú úspornosť s kvalitnou architektúrou a optimálnym vnútorným prostredím. Od júla 2009 sa v dome systematicky merajú hodnoty vnútorného prostredia (relatívna vlhkosť, množstvo CO2 a vnútorná teplota), spotreba a výroba energie. Nastavenie domových systémov sa počas ich používania na základe nameraných hodnôt a komentárov rodiny optimalizovalo.

Ako to vidia majitelia? Rodina, ktorá dom vlastní, hodnotí kvalitné vnútorné prostredie ako veľký prínos pre udržateľný domov. Za súčasť „svojej vlastnej nervovej sústavy“ považuje aj tieniaci systém, jeden z aktívnych prvkov, ktorý zabezpečuje v dome správnu klímu: „Určitý čas nám trvalo, kým sme si zvykli na tienenie, ktoré sa samo spúšťa, a na strešné okná, ktoré sa otvárajú a zatvárajú samy od seba. Nakoniec sme však s tým všetkým veľmi spokojní a svoj dom berieme ako svoju hračku. Ihneď ako začneme žmúriť očami a hovoriť si, že je toho slnka trochu veľa, začnú sa markízy samy zaťahovať,“ hovorí vlastník domu Home for Life Kurt Kristensen.

Testovanie domu
Počas celého roka 2010 prebiehal v dome HFL sústavný monitoring. V tom čase mala dom prenajatý rodina Simonsenovcov. V roku 2010 sa dom predal do súkromného vlastníctva a po dohode s jeho novými vlastníkmi, rodinou Kristensenovcov, monitoring ďalej pokračoval.

Rozdiely medzi prvým a druhým rokom testovania
Počas prvého roka užívania bola rodina Simonsenovcov s domom veľmi spokojná a oceňovala v ňom najmä dostatok denného svetla. Keďže však spotreboval omnoho viac energie, než sa očakávalo, došlo k úpravám domových systémov tam, kde audit vyhodnotil oproti výpočtu horšie výsledky. Jednou z takýchto úprav bola napríklad výmena tepelného čerpadla, zároveň sa vylepšila aj tesnosť obalovej konštrukcie domu. Ďalej sa v dome optimalizoval dynamický tieniaci systém, čo viedlo k väčšiemu podielu využitia pasívnej solárnej energie v druhom roku.

Keď sa po skúšobnom období Simonsenovci odsťahovali späť do svojho pôvodného domu, experimentálny dom sa zrekonštruoval tak, aby sa v ňom získavalo väčšie množstvo denného svetla.

V druhom roku dom kúpila rodina Kristensenovcov, ktorej správanie v dome sa od prvej rodiny do značnej miery líšilo. Merania počas prevádzky s dvomi rôznymi rodinami priniesli ďalšie poznatky pre vývoj udržateľného bývania budúcnosti.

Rodina Kristensenovcov oceňuje podľa svojich slov nadštandardné množstvo denného svet­la, kontakt s okolitou krajinou a nádherný vý­hľad na oblohu vďaka veľkým plochám okien. Počas letných nocí strešné okná ani nezatemňujú, pretože si vďaka nim užívajú neobvyklé svetlo letných nocí, typických pre túto oblasť. V lete rodina prakticky vôbec nepoužíva elektrické osvetlenie, pretože strategicky rozmiestnené fasádne okná zaisťujú spolu so strešnými oknami nadmerné množstvo denného svetla zo všetkých svetových strán. Najlepšiemu rozptylu denného svetla veľmi pomáha svetlá povrchová úprava interiéru.

Merania v druhom roku
Merania počas druhého roka sa zameriavali najmä na riešenie týchto problémov:

• ako dosiahnuť zdravé a komfortné vnútorné prostredie:

–    s dostatočným prísunom denného svet­la prostredníctvom veľkej plochy okien, ktorá tvorí 40 % podlahovej plochy;
–    s dostatočným prísunom čerstvého vzduchu pomocou hybridnej ventilácie;
–    s komfortnou teplotou, ku ktorej prispievajú v zimnom období pasívne solárne zisky prostredníctvom okien a v letnom období tieniaca technika, zabraňujúca prehrievaniu interiéru;
–    pomocou použitého systému ventilácie a vykurovania;

• ako dosiahnuť optimálny tepelný komfort v lete, keď môžu byť teploty obzvlášť vysoké;
• ako zaistiť nízku spotrebu energie, ktorá bude spĺňať požiadavky stavebných predpisov platných od roku 2020,
• ako minimalizovať spotrebu energie,
• ako vyrobiť energiu z CO₂-neutrálnych zdrojov.

Čo ukázali merania
Merania uskutočnené v dome potvrdzujú, že kombinácia hybridnej ventilácie, tieniacej techniky a veľkých plôch okien, ktoré tvoria 40 % podlahovej plochy (v porovnaní s bežným podielom 20 až 25 %), prispieva k veľmi dobrým podmienkam vnútorného prostredia. Kvalita presvetlenia interiéru domu je nadštandardná, pretože denné svetlo vstupuje do miestností zo všetkých svetových strán. Automaticky riadené tienenie spolu s hybridným systémom ventilácie zaisťuje neustály prísun čerstvého vzduchu a komfortnú vnútornú teplotu počas celého roka. Hybridný systém vetrania predstavuje kombináciu prevádzky mechanickej ventilácie s rekuperáciou tepla a automaticky riadenej prirodzenej ventilácie. Ventilácia sa v dome Home for Life riadi podľa nameranej koncentrácie CO₂, relatívnej vlhkosti a teploty v interiéri domu. Vďaka tomuto systému vetrania sa dosiahol najvyšší komfort pri najnižšej spotrebe energie.

Merania tak dokazujú, že legislatívne požiadavky európskej smernice EPBD II na spotrebu energie po roku 2020 možno splniť už dnes. Okrem toho je zrejmé, že v takomto udržateľnom dome sa dá zaistiť dobré vnútorné prostredie celý rok. Zároveň sa potvrdilo, že riadená prirodzená ventilácia je nevyhnutným predpokladom na udržanie dobrého vnútorného prostredia počas leta a zabránenie prehrievania v dome, do ktorého prúdi denné svetlo zo všetkých strán.

Merania v dome Home for Life ukázali celoročnú dobrú tepelnú pohodu. Najlepšie výsledky sa dosiali v priestoroch kuchyne a jedálne, kde sa rodina stretáva najčastejšie. Pritom práve tieto miestnosti majú najväčšiu plochu zasklenia, vďaka vhodne použitej tieniacej technike a ventilácii sa však neprehrievajú, a to ani počas horúcich letných mesiacov. Ukazuje sa tak, že na dosiahnutie tepelnej pohody v interiéri nie je prekážkou ani veľká plocha okien – či už v lete alebo v zime.

Vyhodnotenia
Výsledky merania z druhého roka sa vyhodnotili s takýmito závermi:

Energia a energetická sebestačnosť
Dom bol navrhnutý a postavený ako CO₂ neutrálna a energeticky sebestačná budova, ktorá by mala za rok vyprodukovať viac energie, než spotrebuje. Ukázali to aj realizované merania, z ktorých vyplýva, že dom vyrobil za rok o 6,5 kWh/m₂ viac energie než jej spotreboval. Už v súčasnosti tak možno realizovať aktívne domy, ktoré svojimi parametrami spĺňajú stavebné predpisy očakávané po roku 2020.

Aktívne domy podľa projektu Model Home 2020 Home for Life je vizionársky návrh rodinného domu budúcnosti. Projekt vyvinuli spoločnosti VELUX a VELFAC v spolupráci s firmami aart arkitekter a Esbensen Consulting Engineers. Je výsledkom medziodborového projektu, ktorého cieľom bolo spojiť otázky spotreby energie, vnútorného prostredia a vizuálneho vzhľadu do jediného celku, v ktorom sa budú tieto parametre vzájomne dopĺňať a zaisťovať maximálnu kvalitu života v dome a v jeho okolí. Home for Life (HFL) alebo Dom pre život je prvou zo šiestich vzorových experimentálnych stavieb postavených v rámci projektu Model Home 2020. Stavby sa nachádzajú v Nemecku (LichtAktiv House, rekonštrukcia rodinného domu), vo Francúzsku (Maison Air et Lumière, novostavba rodinného domu), v Rakúsku (Sunlighthouse, novostavba rodinného domu) a v Spojenom kráľovstve (CarbonLight Homes novostavba, bližšie informácie priniesol TZB Haustechnik č. 3/2012). Šiestou stavbou je Green Lighthouse, budova univerzity v Kodani (novostavba), v ktorej sídli fakulta prírodných vied. Viac sa možno dočítať na stránkach www.activehouse.info a www.aktivny-dom.sk.

Vnútorné prostredie
Potvrdilo sa, že dôležitým predpokladom kvalitného vnútorného prostredia je optimalizovanie slnečného tienenia a účinné riadenie systému hybridnej ventilácie. Aby sa dosiahlo optimálne vnútorné prostredie, treba maximálne využiť aj možnosti otvárania okien v každej miestnosti (plocha okien v dome HFL zodpovedá 40-tim percentám podlahovej plochy).

Vyhodnotenie výsledkov merania sa zameralo najmä na kuchyňu s obývačkou, pretože veľká plocha okien a enormný prísun denného svetla predstavovali veľkú výzvu vo vzťahu k udržaniu optimálneho vnútorného prostredia. Okrem toho boli tieto miestnosti miestom najčastejších rodinných stretnutí. V HFL sa podarilo vytvoriť príjemné vnútorné prostredie s osobitne komfortnými podmienkami v lete, keď môžu byť nízkoenergetické domy na prehrievanie citlivé.

Najviac užívané miestnosti v dome – kuchyňa a obývačka – splnili z hľadiska tepelnej pohody a prehrievania požiadavky 1., najvyš­šej kategórie zo štyroch tried (1 až 4) podľa európskej normy EN 15251 na vnútorné prostredie v budovách. Táto skutočnosť plynie z výsledkov merania, ktoré ukazujú, že dané miestnosti spĺňajú požiadavky na 1. kategóriu z hľadiska prehrievania v trvaní 96-tich percent času (limitná hodnota je 95 %).

Hodnoty teplôt namerané v ostatných miestnostiach domu vyhovovali podobne ako kuchyňa s jedálňou. Len spálňa rodičov vykazovala trošku horšie výsledky. Dôvodom je skutočnosť, že spálňa nemá žiadne strešné okná, ale len otvárateľné francúzske okno, ktoré sa nedá pripojiť na systém automatickej ventilácie, a majitelia domu si preto v spálni vetrali manuálne.

S kvalitou vnútorného prostredia súvisí aj koncentrácia oxidu uhličitého (meria sa pomocou jednotiek ppm) ako indikátora kvality vzduchu v obývaných priestoroch. Podľa noriem sa odporúčaný limit, pri ktorom ľudia začínajú vnímať zníženú kvalitu vzduchu, pohybuje na úrovni 1 000 ppm. V okolitej prírode sa obsah CO₂ vo vzduchu pohybuje okolo 450 ppm. Celková priemerná hodnota CO₂ nameraná počas roka v dome Home for Life bola na úrovni 850 ppm, čo predstavuje dob­rý výsledok. Výnimkou bola spálňa rodičov, kde sa namerali vyššie hodnoty CO₂. Miestami dosiahli až hodnotu 1 250 ppm. Táto miestnosť totiž nie je ako jediná v dome vybavená automaticky riadenou prirodzenou ventiláciou – okná si majitelia domu otvárali sami podľa vlastnej potreby. Nepohodlie, ktoré mohlo byť spôsobené vyššou mierou CO₂ v spálni, majitelia vôbec nepociťovali.
Ďalším ukazovateľom kvality vzduchu a vnútorného prostredia je relatívna vlhkosť (za optimálnu hodnotu vlhkosti sa považuje hodnota 45 %). Vďaka systému hybridnej ventilácie sa relatívna vlhkosť v dome pohybovala na optimálnej úrovni až počas 10,8 mesiaca (90 percent času roka). Celoročné efektívne vetranie tak udržiavalo optimálnu úroveň vlhkosti v dome.

Automatické riadenie
Pred začiatkom merania v druhom roku sa automatické riadiace systémy optimalizovali. Rodina, ktorá dom vlastní, potrebovala určitý čas na to, aby si zvykla. Potom však bola veľmi spokojná.

Článok vznikol z podkladov spoločnosti VELUX. Merania, pozorovania a rozhovory vypracovali spoločnosti Esbensen Consulting Engineers, VKR Holding, WindowMaster a VELFAC.

(sf)
Fotograf: Adam Mørk

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.