Individuální nízkoenergetické domy v kontextu současné výstavby v ČR

Předpokladem pro funkční návrh energeticky úsporného domu je - mimo zde nijak nezpochybňovaných technických požadavků - vhodné dispoziční a architektonické řešení stavby. Teplé a obytné místnosti by měly být orientované na osluněné strany domu, kam je též vhodné umístit většinu oken a naopak minimalizovat transparentní plochy na severu, které mají v celoročním souhrnu zápornou energetickou bilanci. Ze severu by měly být též umístěny chladnější místnosti, tvořící nárazníkovou zónu půdorysu. Kompaktní tvar domu je nezbytný pro dosažení optimálního poměru mezi vytápěným objemem a ochlazovaným pláštěm stavby. Z těchto důvodů by bylo ideální stavět kompaktní domy k jihu otevřené maximem prosklené plochy a na severu mít chladný vstup, sklady, schodiště, garáže a místnosti bez větších oken. Proč se tedy tímto způsobem neprojektuje většina staveb? Důvodů je několik a zde shrnuji ty nejdůležitější poznatky z projekční praxe.

Urbanistické řešení - umístění stavby a vhodnost lokality

Úvodem je třeba připomenout, že naši předkové zakládající svá sídla velmi dobře znali krajinu a její klima. Zástavba tak byla soustředěna do závětrných míst, někdy s méně kvalitní půdou, ale zato s mírně teplejším počasím. Názorně je to vidět například na obcích v Českém středohoří, které jsou usazené na úpatí jižních svahů, těsně nad úrodnějšími rovinatějšími políčky. V jiných, hornatějších lokalitách jsou vesnice často naopak v mírných proláklinách či údolích potoků a řek, kde jsou lépe chráněné před větrem. Nevybavuji si žádnou historickou obec na návětrné straně kopce nebo na severním, v zimě neosluněném svahu nad řekou. Zakladatelé sídel (kdysi zvaní lokátoři) jistě neznali slova jako "energetická spotřeba", ale jednoduše řečeno vyhledávali místa kde je "kratší zima", celoročně příznivější klima a zdroj vody. V tehdy neosídlené krajině tak mohli najít skutečně ideální místa a my nyní jen vybíráme to co zbylo. Buď musíme zabrat úrodnou půdu (která bývala více ochraňována) a nebo stavíme na místech s chladnějším podnebím. Tuto zimu jsem si toho všiml na mnoha lokalitách nové výstavby, kde ještě ležel sníh, zatímco v pár set (a někdy jen desítek) metrů vzdálené původní obci již "začalo jaro".

Výběr pozemku pro nízkoenergetickou stavbu by tedy měl sledovat i tento aspekt, protože při podcenění vlivu místního klimatu musíme pro dosažení požadované spotřeby energie investovat více do izolací domu a technického vybavení. Atraktivita některých "nevhodných pozemků" je však natolik vysoká, že těžko investora odradí i zvýšené investiční (i provozní) náklady a pro mne, jako architekta představuje "dům na vrcholku kopce" velkou výzvu a příležitost najít "ideální řešení pro nevhodné místo ke stavbě."

Garáž nejlépe tam, kde by nezabírala cennou jižní fasádu

Ovšem ani v příznivé lokalitě na teplé jižní stráni nemusí být vždy vyhráno. Parcelace, rozměry pozemků a orientace ke světovým stranám jsou ovlivňovány zejména vlastnickými poměry a možnostmi ekonomického návrhu technické infrastruktury, k čemuž se často jako negativní faktor navíc přidávají regulativy, které upřesňují možnost výstavby na jednotlivých pozemcích. Několikrát jsem se již setkal s pozemkem cca 1000 m² v příhodném osluněném místě. S radostí jsme se pustili do přípravy projektu a najednou se začaly objevovat nečekané komplikace. Pozemek umístěný severně od komunikace široký 20 a dlouhý 50 metrů, předepsaný odstup domu od hranic 3 metry (stěna s okny 5 metrů) a garáž jako povinná součást domu - tudíž s příjezdem z jihu. Odečtu-li ještě 2 metry na vstup a zádveří, vychází obytná část domu s jižní orientací široká pouhých 7 až 9 metrů (nemá li okna z boku). Garáž - jako nevytápěný prostor zabírá cennou jižní fasádu a její zakomponování do domu zvyšuje styčnou plochu mezi chladnou a teplou částí domu. Málokdy se takto formulovaný regulativ podaří změnit, většinou ani nenajdu jeho autora či nikoho kompetentního, kdo by vyslechl věcné argumenty. Výsledný dům je méně funkční, dražší a energeticky náročnější než v místě bez regulativu, kde by rozsáhlejší jižní fasáda byla pojata jako energetický prvek, vstup by se umístil pohodlně z boku domu a parkování by se vyřešilo levnějším a elegantnějším přístřeškem mimo dům.

Jiným regulativem bývá například stanovení tvaru domu (přízemí se sedlovou střechou) vylučující kompaktnější tvar s plnohodnotným patrem, nebo je stanovena orientace hřebene, znemožňující osazení střešních solárních kolektorů.

Na druhou stranu nesmí čistě energetické požadavky narušit urbanistický koncept a historické souvislosti. Například v území s uspořádanou ulicovou zástavbou vedenou diagonálně ke světovým stranám by ke slunci otočený dům působil rušivě a je třeba hledat jiný způsob řešení než je otoční "typového domu" podle kompasu přesně k jihu. V městské zástavbě je zase obtížně představitelný dům, který by měl hlavní obytnou fasádu do dvora, zatímco zadní trakt se schodištěm a okénky spíží a WC by se otočil k ulici. Vizuální kontakt s ulicí je základním atributem městské výstavby a neměl by být opomenut ani nyní.

Přestože jsou územní plány posuzovány a schvalovány z mnoha stran (včetně vyhodnocování jejich dopadů na životní prostředí) parametr sledující vhodnost navrženého členění pro umístění dostatečně osluněných a vzájemně se neomezujících staveb pozornosti dotčených orgánů často uniká. Přitom při obdobných investicích do infrastruktury by koordinovanějším postupem bylo v území možné umístit více energeticky úspornějších domů.

Dispoziční a provozní požadavky na dům

Pro minimalizaci tepelných ztrát je důležitý poměr ochlazovaných ploch vůči celkovému objemu stavby. Dle tohoto tvarového koeficientu je z geometrického hlediska "ideálním" tvarem domu stavebně nerealizovatelná koule či polokoule. Reálným optimem je kompaktní krychle či kvádr, případně hranolová hmota kombinovaná s jednoduchou pultovou či sedlovou střechou.

Podaří-li se požadované místnosti rozdělit do dvou podlaží, můžeme navrhnout kompaktní dům přibližně kvádrové hmoty. Požadavky stavebníků jsou však většinou rozmanitější. Mám-li popsat nejčastější dispoziční řešení individuálních domů, pak se jedná o dispozici s obytným prostorem, cca třemi ložnicemi a pracovnou či hostinským pokojem, tedy 5+1 nebo 5+kk. Z provozních důvodů je například vhodné mít v přízemí domu bezbariérově přístupný hostinský pokoj, mnoho stavebníků potřebuje pro své zaměstnání samostatnou pracovnu kam chodí klienti, někdo chce mít ložnici s přímým vstupem do zahrady atd., takže ve většině případů potřebujeme umístit do přízemí domu výrazně více plochy než do případného patra, což vylučuje energeticky optimální kubický tvar objektu. Chceme-li za každou cenu dodržet kompaktní objem domu, musíme dispozici naopak doplnit o dvojpodlažní prostor - například galerii nad obytnou částí, což je sice pohledově efektní, ale narůstá celkový obestavěný (a vytápěný) prostor domu.

Domnívám se však, že zde není možné jednoznačné nadřazení optimálního tvaru před funkční dispozicí plně vyhovující požadavkům uživatelů, navíc můžeme méně příznivý tvar částečně kompenzovat zesílením izolací takže dopad na energetickou bilanci nemusí být výrazně negativní, i když se jedná o technicky i finančně náročnější řešení. Po architektonické stránce je členitější tvar domu atraktivnější, dá se pracovat s kontrastem horizontální a vertikální hmoty atd., zatímco u jednoduché "krychle" řešíme spíše plošné členění jednotlivých fasád.

Stejný problém představuje tzv. zónování půdorysu, kdy je de facto nedostatek "studených" místností. Vstup + zádveří, šatna, technická místnost a dál? WC i koupelna sice nemusí být osluněné, ale speciálně koupelna je v podstatě nejteplejší místností domu, takže dávat ji na sever? A co schodiště? To bývá atraktivní součástí obytné části domu, navíc spojuje teplé části mezi podlažími, doba studených uzavřených schodišť prosvětlených - z tepelného hlediska katastrofálními - "luxfery" je již minulostí a ani schodiště tedy nelze jednoznačně umístit do chladné zóny. Vytvářet za každou cenu "chladné prostory" na severu je tedy kontraproduktivní, neboť to opět vede ke zvětšení obestavěného a vytápěného objemu. Na druhou stranu často slýchám požadavek na chladnou ložnici, která sice výpočtově patří mezi teplé místnosti, ale je v praxi provozována s nižší teplotou než byl předpoklad (což samo o sobě vede k úspoře). Při "ideální" poloze domu se vstupem ze severu, kdy by bylo možné umístit veškeré obytné místnosti na "teplou" jižní stranu často zaznívá požadavek, aby z kuchyně bylo vidět ke vstupu, takže ta se pak přesouvá na sever do chladné zóny. Stejně tak protažení obýváku k chladné fasádě bývá oceňováno v letních měsících, kdy jsou prohřáté jižní terasy mnohdy celodenně nepoužitelné a severní stíněné posezení s ranním a pozdně odpoledním sluncem je naopak vítané, i když mnoho lidí se z počátku zarazí když vidí v projektu "terasu na sever".

Zjednodušené řešení neexistuje, členitý tvar domu a absence tepelného zónování půdorysu musí být kompenzovány lepšími termofyzikálními parametry obvodového pláště (zejména transparentních ploch) a ideálním prvkem je teplovzdušné topení s rekuperací, která účinně pomáhá s redistribucí přebytků tepla z osluněných místností do neosluněných.

A jak je to s energeticky pasivními domy?

Před časem jsem se setkal s požadavkem "... pane architekte, vaše nízkoenergetické domy se nám líbí, navrhněte nám ještě lepší, energeticky pasivní dům!"

Po prostudování parametrů mnoha zahraničních příkladů jsme vypracovali studii z jihu bohatě proskleného domu s funkční "zónovanou" dispozicí, zvolili systém vytápění (polyvalentní akumulační nádoba + teplovzdušné topení s rekuperací tepla) a nechali celoroční energetickou bilanci přesně spočítat. Poměr transparentních ploch, velikost domu i tepelně fyzikální řešení vč.systému topení principiálně odpovídali jedné stavbě v Rakousku. Očekávali jsme proto obdobný výsledek (cca 15 kWh/m²rok), ale přesné výsledky nás poněkud zaskočily. Roční spotřeba tepla vycházela okolo 30 kWh/m²rok. Výpočtově jsme prověřili zesílení izolací, ale výsledek se přiblížil jen nepatrně, okna, mající na ztráty zcela zásadní vliv, byla v podstatě v nejlepším možném provedení (heat mirror), takže jedinou možností byla výrazná redukce jejich plochy (předsazený skleník nevyhovoval dispozičně). Varianta s menšími okny byla investorem rázně odmítnuta, neboť preferoval původní vzhled domu se světlým otevřeným interiérem před striktním energetickým kriteriem a i nám připadala "pasivní varianta" méně atraktivní než "nízkoenergetická".

Nedlouho po této studii byly společností ATREA publikovány výsledky z konkrétního pasivního domu postaveného v ČR a ty nám v podstatě naše výpočtové předpoklady plně potvrdily. Klimatické podmínky v ČR nezaručí dostatek slunečního záření v zimním období na to, aby se rozsáhlé transparentní plochy staly energetickým přínosem. Topná sezóna pasivního domu se překrývá s nejstudenějším (a zároveň nejméně slunečným) obdobím roku, kdy nelze sluneční záření prakticky využít, oproti tomu delší topná sezona nízkoenergetického domu využije slunečního záření v přechodném období roku a rozměrná okna proto mají kladnou energetickou bilanci.

Postavit a provozovat energeticky pasivní dům v podmínkách ČR je reálné a nyní i praxí prověřené, potenciální stavebník či uživatel musí respektovat striktní požadavky na poměr plných a transparentní částí obvodového pláště a výsledný vzhled může být výrazně odlišný od bohatě prosklených nízkoenergetických domů.