Nízkoenergetický dům

Rodinný dům v Samotiškách u Olomouce

Vzhledem k tomu, že byl nízkoenergetický rodinný dům (náš dům) v Samotiškách u Olomouce postaven svépomocí již v letech 1989- 1992, tedy koncem minulého století, lze o něm mluvit jako o historickém. Na jeho stavbu a provoz bylo využito všech tehdy dostupných informací z oblasti izolací, stavebních konstrukcí a alternativních zdrojů energie. Přitom s ohledem na výši finančních nákladů a na životní prostředí. Během uplynulých deseti let byl dům průběžně zdokonalován, takže v současné době představuje povedenou realizaci projektu nízkoenergetického rodinného domu.

1. Solární ploché kolektory THERMOSOLAR - TS - 310, aktivní plocha 18 m², zdroj pro TUV, UV, bazén, TČ
2. Solární fotovoltaické panely, zdroj elektrické energie o instalovaném výkonu 7,9kWp
3. Solární univerzální zásobník TUV 400 l
4. Hybridní tepelné čerpadlo (TČ) - TCH - voda-voda/vzduch-voda
5. AKU 3 m², akumulace solární energie, zdroj tepelné energie pro TČ
6. Domácí bioplynová stanice, zdroj bioplynu pro vaření (organický odpad z domácnosti)
7. Kořenová čistírna odpadních vod (KČOV)
8. Tepelná izolace RD, U=0,17 - 0,22 W/m²K, okna U=0,4-0,7 W/m²K
9. Nízkoteplotní vytápění 45°C/40°C
10. Transparentní tepelná izolace StoThermSolar, solární pasivní prvek
11. Úsporné domácí spotřebiče světelné zdroje, sporák, chladnička...
12. Řízené větrání s rekuperací tepla - Lossnay
13. AKU-LATENT PCM - pasivní klimatizace - 95 kg Micronal^®, 18m²

Stavba tohoto jednopodlažního rodinného domu se sedlovou střechou je orientována jihozápadním směrem, což umožňuje optimální využití sluneční energie. Koncem 80. let měli investoři mnohem menší výběr stavebních materiálů, ale dá se říci, že se jim z nich podařilo vytěžit maximum.

Aktuální pohled duben 2009

Pohled na fotovoltaický systém 2008

Stavební konstrukce

Sendvičové obvodové zdivo 25 cm - plynosilikátová tvárnice SIPOREX, nyní YTONG, 10-12 cm, minerální vlna ORSIL - II.NP, ( polystyren - I.NP ), 15 cm cihla plná, 4 cm tepelně izolační perlitová omítka. V oknech se dřevěným rámem, zhotovených místní firmou, jsou nyní místo původních trojskel s k = 2 W/m2K osazena nová izolační trojskla s k = 0,5 W/m2K. Tepelně-izolační vlastnosti oken vylepšují venkovní rolety UNIROLO, díky kterým ani v letošních tropických vedrech nepřesáhla teplota v domě 24 °C. Nejen těmito úpravami bylo dosaženo snížení tepelné ztráty rodinného domu na 5000 W při -15 °C. Konstrukci podlah tvoří nosníky Hurdis plus 10cm tepelná izolace polystyren. Tepelným ztrátám střešní krytinou HOLLAND zabraňuje tepelná izolace z minerální vlny ORSIL - 25 cm. V současné době by byly práce se zateplením domu podstatně méně náročné, ale na obranu tehdy použitých izolačních materiálů lze říci, že dům i dnes vyhovuje přísným normám - doporučované hodnoty ČSN 73 0540/2002.

Využití sluneční energie a hybridního tepelného čerpadla

• V případě nízkoenergetického domu v Samotiškách se v současné době vytápí pomocí sluneční energie celkem 200 m² obytné plochy.
• V prvním období (po nastěhování) se solární energie využívala pouze k ohřevu vody a v kotli na tuhá paliva se topilo černým uhlím a dřevem.
• V roce 1995 byly vyměněny původní kolektory (8 ks) SP-80 (OSP Kroměříž) za výkonnější a celý systém byl změněn na kombinovanou elektroakumulační soustavu s obsahem vody AKU 3 m³ a 9 m² velkou aktivní plochou trubicových vakuových kolektorů (12 ks) SVK- 38/94.
• V roce 1999 byla aktivní plocha rozšířena na 18 m² pomocí kolektorů Vacu-Sol 38/96 (24 ks). V roce 2003 byla provedena výměna kolektorové plochy za Vacu-Sol 38/2003 s aktivní plochou 20 m², selektivní vrstvou TiNOX. Tato varianta komunikuje s TUV, AKU, bazénem, vytápěcí soustavou a TČ - TCH-1.
• V březnu 2002 byl zahájen zkušební provoz hybridního tepelného čerpadla TCH-1 (voda-voda/vzduch-voda), které se v tomto případě ukázalo jako ideální kombinace pro součinnost se solárním systémem v návaznosti na již fungující topnou soustavou, která se tímto stala vysoce efektivní. Hybridní tepelné čerpadlo je poháněno tzv. zbytkovou energií z akumulační nádrže, kterou při opětovném chodu postupně "vrací" do akumulační nádrže tak, aby v ní teplota neklesla pod 20 °C.
• Topná soustava přednostně odebírá energii přímo ze solárního systému a při přebytku energie z akumulační nádrže. Hybridní tepelné čerpadlo se uvede do provozu teprve po vyčerpání solární aktivní i pasivní energie rodinného domu.

Využití získané tepelné energie

• Získané teplo je odváděno do výměníku, který slouží k ohřevu užitkové vody a k vytápění. Přebytky TUV lze v letním období ukládat do akumulační nádrže a využívat ji k jiným účelům, např. k ohřevu vody v bazénu. Pro ohřev teplé vody se využívá solární univerzální 400litrový zásobník v kombinaci s elektrickým dohřevem.
• Úspora energie tohoto rodinného domu však nestojí pouze na kvalitní tepelné izolaci a solárních kolektorech. S pomocí sluneční energie se zvyšuje teplota ve čtyřkomorovém septiku, který slouží k výrobě bioplynu z organického odpadu.
• Anaerobním vyhníváním se tak získává plyn - bioplyn. Vlastním bioplynem se pokryje více než 60 % energie potřebné na přípravu pokrmů

Další úspory

Na čtyřkomorový septik navazuje kořenová čistička odpadních vod. Voda do ní proudí již z 50 % vyčištěna. Čistírna nejprve prošla dvouletým zkušebním provozem, aby dokázala, že její parametry splňují požadované podmínky. Voda, v mimovegetačním období zbavená nečistot z 60-70 %, ve vegetačním období dokonce až z 95 %, se vypouští do povrchových vod.

Decentralizované řízené větrání se zpětným získáním tepla z odpadního vzduchu - rekuperací, s možností chlazení v letním období nočním vzduchem - výměnná "vložka"

Vývoj a realizace v oblasti systémů budov jsou vždy ovlivněny aktuálním stavem poznatků v daném oboru při respektování vlivu na životní prostředí. A to nejen z pohledu provozních nákladů, ale i z pohledu vytvoření kvalitního vnitřního mikroklimatu a celkové energetické náročnosti stavby. Nové znění ČSN 73 0540/2002 - Tepelná ochrana budov, zpřísňuje, ve vztahu k předchozímu znění normy ČSN 73 0540/1994 a v souladu s EU, hodnoty součinitelů prostupu tepla všech obvodových konstrukcí, s následným doporučením na cílové hodnoty v blízké budoucnosti. Těmito změnami a doporučeními je vytvořen reálný základ pro výstavbu nízkoenergetických domů i pro cílenou regeneraci již existujících staveb, a s tím související důležité hygienické požadavky na výměnu vzduchu, využívání řízeného větrání včetně zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu - rekuperace. Smyslem úprav je především snížení provozní energetické náročnosti staveb a zajištění zdravého vnitřního mikroklimatu - to je ovlivňováno jak vlastní přítomností člověka, tak například produkcí vlhkosti (vaření, praní a sušení, osobní hygiena, činnost rostlin), spalováním paliv nebo mikrobionálním, aerosolovým, odérovým a toxickým zatížením (např. cigaretový kouř nebo uvolňování škodlivých látek ze stavebních materiálů, konstrukcí a zařizovacích předmětů). Větrání je ale do určité míry i individuální záležitostí, proto závisí např. na způsobu užívání budovy, jednotlivého bytu nebo místnosti a odlišných požadavcích uživatelů. To do značné míry ovlivňuje směr řešení kontrolovaného větrání s rekuperací tak, aby bylo vytvoření zdravého vnitřního mikroklimatu splněno současně při minimální energetické náročnosti provozu vlastního zařízení, při co nejvyšší energetické účinnosti, přijatelných investičních nákladech a malých nárocích na obsluhu a údržbu. Požadavek platné normy je charakterizován doporučenou výměnou objemu vzduchu v konkrétní místnosti v rozsahu 0,3 až 1x za hodinu (v některých případech i vyšší) za využití zpětného získávání energie z odpadního vzduchu při nuceném větrání a klimatizaci. V energetické podobě lze tento požadavek vyjádřit u modelového domku při tepelné ztrátě prostupem Qp = 5 550W a vytápěné ploše 100 m².

Qv: (tepelná ztráta větráním):

při n = 0,5 2.200 W

při n = 1,0 4.400 W

při n = 1,5 6.600 W

Větrací jednotka s rekuperací tepla Lossnay VL - 100U-E

V prosinci 2002 byla v nízkoenergetickém rodinném domě v Samotiškách u Olomouce provedena částečná instalace nuceného větrání, které využívá odpadní vzduch k předehřevu čerstvého venkovního vzduchu pomocí rekuperační jednotky Lossnay VL - 100U-E s účinností 70-77 %. Nástěnná větrací jednotka Lossnay VL - 100UE je deskový rekuperační entalpický výměník, který kromě tepelné energie předává i energii vázanou na vzdušnou vlhkost. Umožňuje výměnu vzduchu v místnosti sminimálními energetickými ztrátami. Jeho použitím se zpětně získává energie již jednou spotřebovaná a vložená do vytápění pomocí existujícího topného systému, kterou bychom jinak ztratili v případě větrání otevřenými okny. Větrací jednotky Lossnay lze využít nejen v bytech nebo v rodinných domcích, ale všude tam, kde je výstavba centrální vzduchotechniky investičně nákladná nebo nemožná. Větrací jednotka Lossnay se instaluje na vnější stěnu místnosti pod strop, stejně jako běžné klimatizační jednotky. Přes stěnu se provedou dva kruhové otvory o průměru 75 mm, do kterých se vloží plastové potrubí na vnější straně ukončené vzduchovými hlavicemi. Přívod el. energie 230V/50Hz. Základní regulaci tvoří lankový tahový přepínač s funkcí maximální výkon - snížený výkon - vypnuto. Je možné dodat i ovládání pomocí čidel reagujících na cigaretový kouř, vlhkost a s dálkovým ovladačem. Přístroj je nutné umisťovat tak, aby nasávaný vzduch z vnějšího prostředí nebyl znečišťován, např. kouřem, emisemi nebo zápachem. Zařízení se musí odstavit z provozu, pokud venkovní teplota klesne pod -10 °C a relativní vlhkost vzduchu v místnosti překročí 40 % při této venkovní teplotě.

Instalace přístroje není vhodná v místnostech s extrémní vlhkostí (koupelny), jako nahráda kuchyňské digestoře nebo v místnostech s vysokou teplotou okolí (nad 40 °C).

Jednotky	Provozní režim	El. příkon (W)	Průtok vzduchu (m3/h)	Účinnost předání tepelné energie	Hlučnost dB (A)	Hmot. (kg)
VL 100U-E	Poloviční výkon	23	65	77	29,5	6,5
	Plný výkon	23	105	70	39

Průběžně se měří:

• energetický zisk ze slunečních kolektorů
• spotřeba energie pro přípravu TUV
• spotřeba energie v TČ v režimu voda/voda
• dtto vzduch/voda
• spotřeba TČ v režimech přímých odběrů el. energie
• bod bivalence
• celková spotřeba energie v rodinném domě

Spotřeba energie v březnu 2002 - sazba D 55:

• spotřeba el.energie TČ v režimu voda/voda 69 kWh
• spotřeba el. energie TČ v režimu vzduch/voda 200 kWh
• spotřeba TUV 230 kWh
• energetický zisk ze slunečních kolektorů 1300 kWh
• spotřeba celková RD v nízkém tarifu - celkem 890 kWh
• spotřeba celková RD ve vysokém tarifu - celkem 17 kWh

Spotřeba energie v dubnu 2002:

• spotř. el. en. TČ voda/voda 13 kWh
• spotř. el. en. TČ v rež. vzd uch/voda 56 kWh
• spotřeba TUV 110 kWh
• energetický zisk ze slunečních kolektorů 1290 kWh
• spotřeba RD v nízkém tarifu - celkem 514 kWh
• spotř. RD ve vysokém tarifu - celkem 20 kWh

Shrnutí za rok 2004 - energie získaná ze solárního systému

• celkem získáno 12 553 kWh na aktivní ploše 20 m², tedy 627,5 kWh/1 m²

Shrnutí za rok 2005 - energie získaná ze solárního systému

• celkem získáno 13 403 kWh na aktivní ploše 20 m², tedy 670,1 kWh/m²

V grafu si můžete všimnout výrazné úspory spotřeby mrazáku od měsíce října a dále. Je způsobena výměnou starého typu za nový AEG-ARCTIS 70310GS v energetické třídě A+, objem 268 l, tedy o 100 více!

Shrnutí za rok 2006 - energie získaná ze solárního systému

• celkem získáno 13 571 kWh na aktivní ploše 20 m², tedy 678 kWh/m²

Celková spotřeba domácích spotřebičů v roce 2006

celkem spotřebováno 1449 kWh, z toho:

• Lednička: 166 kWh
• Mrazák:   205 kWh
• Pračka:    176 kWh
• Počítač:    902 kWh

Shrnutí za rok 2007 - energie získaná ze solárního systému

• celkem získáno 13 926 kWh na aktivní ploše 20 m², tedy 696,3 kWh/m²

Celková spotřeba domácích spotřebičů v roce 2007

celkem spotřebováno 1337 kWh, z toho:

• Lednička: 177 kWh
• Mrazák:   208 kWh
• Pračka:    189 kWh
• Počítač:    760 kWh

Shrnutí za rok 2009 - energie získaná ze solárního systému (18 m², TS-310)

• celkem získáno 8 773 kWh na aktivní ploše 18 m², tedy 487 kWh/m²

Shrnutí za rok 2012 – energie získaná ze solárního systému (18m², TS-310)

• celkem získáno 9 945 kWh na aktivní ploše 18 m², tedy 552 kWh/m²

Závěr

Do energetického rodinného domu v Samotiškách přichází řada zájemců o ekologické bydlení. Zájem o ně viditelně stoupá, přestože některé investory stále ještě odrazují s tím spojené finanční náklady. Zatím se totiž dá těžko hovořit o ekonomické návratnosti - v našich podmínkách se mluví o ekonomické návratnosti, pokud se jedná o období do pěti let. V tak krátké době se např. solární systém nezaplatí, ale konkrétně v tomto rodinném domě ročně snižuje spotřebu elektřiny, a tedy i náklady spojené s vytápěním domu a ohřevem teplé vody o více než 43 %, za použití nové solární soustavy bude energetické pokrytí ještě vyšší.