Designové pasivní domy v praxi
1. Stručný popis
V pojmu designové pasivní domy není rozpor. Právě naopak, čím vyšší je kvalita architektury, tím je pravděpodobnější zvýšení udržitelnosti pasivního domu. Architekt pasivních domů Werner Friedl (Německo) představuje slovem i obrazem některé ze svých postavených designových pasivních domů v praktickém ztvárnění včetně detailních konstrukcí. Na které konstrukční problémy je třeba dát si pozor? Udržitelnost designových pasivních domů a konstrukce pasivních domů obecně by se do budoucna měla ještě dále zvyšovat. Za tímto účelem jsou prezentována nové koncepce řešení.
Na konci referátu se architekt Holger Hasenritter věnuje částem obálky budovy u designových pasivních domů. Kromě účelu dobře izolovaného uzavření stavby se představuje „aktivní“ působení některých prvků pasivních domů jako součást individuálního designu jednotlivých pasivních domů.
Obr. 1: Designový pasivní dům, rok výstavby 1999-2001, Německo
Designový pasivní dům zaručuje po 10 let užívání k bydlení stále ještě vysoký komfort a zachovanou hodnotu. Udržitelnost daná dlouhou životností budovy.
Architekt: Werner Friedl, Autor tohoto příspěvkuObrázky 2010 © www.architekt-friedl.de
2. Design a pasivní dům nejsou v rozporu
Na pasivní domy jsou kladeny požadavky pouze z hlediska energetické kvality budovy. Ale jak je to se „zdvořilostí“ architektury? Je člověk v centru zájmu architektury a je architektura také demokratická? [1]
Designové pasivní domy berou v potaz požadavky obyvatel a životního prostředí. Každý designový pasivní dům je individuálně přizpůsoben potřebám uživatelů. Jen „zdvořilá“ architektura bude lidmi dobře přijímána. Designové pasivní domy se pravděpodobně dočkají dlouhého cyklu užívání, a proto je hospodárnost těchto budov zaručena.
© www.Eurostav.sk [2]
Obr. 2:
Kulatý pasivní dům v Německu, rok výstavby 2010
Architekt: Werner Friedl,
autor tohoto příspěvku
Kulatý pasivní dům prezentovaný ve slovenském architektonickém časopise „Eurostav“ 1-2/2011 okouzluje svým optimálním přísunem denního světla a bezbariérovým přístupem. [2]
Vysoce kvalitní design pasivního domu zvyšuje hodnotu nevýhodného stavebního pozemku.
© www.architekt-friedl.de
půdorys© www.architekt-friedl.de
Designové pasivní domy jsou logickým důsledkem snahy o zvýšení udržitelnosti pasivní domy. Jako je důležité detailní posouzení energetických potřeb (PHPP), je stejně důležité vyhodnotit i architektonickou kvalitu stavby. Čím zdvořilejší a demokratičtější je architektura pasivních domů, tím více je v popředí zájmu úvah člověk a nikoliv budova. [1]
© www.Eurostav.sk [3]© www.architekt-friedl.de
Obr. 3: Designový pasivní dům, dokončení 2009, Německo
Stavbou tohoto certifikovaného pasivního domu je dnes již překonán požadavek evropské směrnice 2010/31/EU pro rok 2011 nazvaný „nearly-zero-energy-building“ – dům s téměř nulovou energií [4]. Díky fotovoltaickému systému na střeše a solárně-termickým kolektorům integrovaným do fasády bylo dosaženo standardu Plus. Budova byla prezentována ve slovenském architektonickém časopise „Eurostav 4/2009“. [3]
Architekt: Werner Friedl, autor tohoto příspěvku
3. Praktické designové konstrukce
Umění spočívá u designových pasivních domů ve schopnosti používat architektonicky kvalitní konstrukce, které současně nemají tepelné mosty. O konstrukcích bez tepelných mostů hovoříme při součiniteli Ψ ≤ 0,01 W/(mK).
Detail napojení bez tepelných mostů s požadavkem vysoké kvality architektonického řešení.
Dřevěné hranolové nosníky s tepelnou izolací 500 mm v oblasti střechy a 360 mm v oblasti stěny tvoří základní izolaci. Hranoly nosníků byly energeticky vylepšeny dodatečnou tepelnou izolací.
Architekt: Werner Friedl, autor tohoto příspěvku© Obrázky a grafika: www.architekt-friedl.de
Bez ohledu na tvar a uspořádání vnitřního prostoru budovy je třeba věnovat pozornost zejména detailům u oken, okrajů střechy a u podezdívky. Detailní řešení ovlivňuje ve značné míře pozdější architektonický dojem budovy.
vyhovující standardu PD
Architekt: Werner Friedl,
autor tohoto příspěvku
© Obrázky a grafika:
www.architekt-friedl.de
Na příkladu výstupu na terasu je zřejmé komplexní pojetí architektonického detailu. Jednak je třeba vyřešit funkci bezbariérového výstupu na terasu, na druhou stranu je nutno dodržet energetické požadavky a neprůvzdušnost.
Detail z obr. 5 byl vyvinut již před 10 lety architektem a od té doby byl neustále vylepšován. Při použití posuvně zdvižných dveří, což je mezitím možné realizovat i ve standardu PD, může být spodní práh dveří proveden bez přechodu, o nějž se zakopává.
Při využívání velkých prosklených fasád mohou být architektonicky kvalitní řešení detailů, která zároveň splňují standardy PD, velmi komplikovaná. Zde je nezbytně nutné pečlivé plánování a navíc jsou takové fasády ve standardu PD velmi drahé.
Obr. 6: Příklad: Fasáda PD boční napojení stěny
Architekt: Werner Friedl, autor tohoto příspěvku
© Obrázky a grafika: www.architekt-friedl.de
Detail: Tepelně izolační systém
(levá část budovy)
Detail Dřevěný kubus
(pravá část budovy s dřevěným obkladem)
Certifikovaný pasivní dům v Aichachu, Německo Obr. 7: Příklad: Protisluneční ochrana
Způsoby řešení protisluneční ochrany výrazně ovlivňují ztvárnění pasivního domu. Pro designové pasivní domy jsou konstrukce s integrovanou protisluneční ochranou architektonicky atraktivnější. Pro vpravo zobrazený pasivní dům byly navrženy obě varianty.
Konstrukcím bez tepelných mostů by se měla věnovat zvláštní pozornost. Uvedené řešení s „tepelně izolačním systémem“ je nyní k dispozici s dalším vakuovým panelem.
Architekt: Werner Friedl
© Obrázky a grafika: www.architekt-friedl.de
4. Zvyšování udržitelnosti pasivních domů
4.1. „GreenPassivhaus“, pasivní dům s dalšími posuzovanými kritérii
Obr. 8:
Dodatečně zahušťovaná zástavba není udržitelná, pokud člověk nebude mít zaručeno trvalé využití na celá desetiletí. Dlouhodobé využití zde jistě není zaručeno! Tato architektura není „zdvořilá“ ke svým obyvatelům. [1]
Standard PD není vázán na kritéria udržitelnosti. Je však legitimní podložit tento standard výstavby dalšími posuzovanými kritérii. Pojem definovaný autorem tohoto příspěvku „GreenPassivhaus“ (zelený PD) zde označuje obzvláště udržitelný pasivní dům. [1]
Posuzování udržitelnosti se nemá omezovat pouze na energetické faktory, ale má umožnit také ucelené posouzení. To začíná určováním urbanistických požadavků u měst a obcí, pokračuje ztvárňováním návrhu, koncepcí využití a končí demontovatelností stavby. Musíme tedy rozlišovat, kdo v kterém stádiu poskytuje jakou udržitelnost. Proč zůstává kvalita projektu v posuzování udržitelnosti bez povšimnutí? Jenom stavba s dlouhou životností je také trvale udržitelná! [1]
4.2. Vylepšené prvky stavebních konstrukcí
Vývoj vylepšených prvků stavebních konstrukcí umožňuje dosahovat stále úspornějšího standardu PD. To se týká stejnou měrou energetických i ekologických požadavků.
Obr. 9: Nově vyvinuté stavební materiályNa obrázku zleva doprava:
- Aerovlna / Aerogel (λ = 0,019)
- Vakuová izolace jako fasádní panely (λ = ca . 0,006)
- Tepelně izolační systém s vakuovou izolací. Přidaná tloušťka cca 90 mm umožňuje součinitel U kolem 0,15 W/m2K. Zajímavé pro starou zástavbu.
Zajímavou novinkou ve vývoji jsou takzvaná „vakuová skla“ označovaná i jako „VIG“ (vacuum-isolated-glass). První skla jsou již na trhu v Číně. V Německu probíhá v současnosti vývoj nových výrobních technologií pro další vylepšení vakuových skel, která byla dosud k dispozici. S výrobou v Německu se zatím nedá počítat dřív než v polovině roku 2013. S těmito skly však bude možné dosáhnout u trojvrstvé konstrukce skla součinitele U = 0,3 W/m2K, při tloušťce skla pouhých 14 mm. Ve starší zástavbě by se tak dalo nahrazovat stávající dvojvrstvé zasklení skly „VIG“. [5]
Obr. 10: V současnosti probíhá vývoj nových systémů oken a zasklení.
© SKZ-KFE GmbH, Würzburg (www.skz.de)
Již dostupné čínské vakuové sklo „VIG“
Na obr.: Architekt Werner Friedl
Vývojem nových rámů z polyuretanu vytýčili výzkumníci novou cestu. Systém rámu označovaný např. „TopTherm 90“ je vhodný jak pro konvenční trojvrstvé zasklení, tak i pro nastupující generace vakuových skel, takzvaných „VIG“. [5]
5. Aktivní prvky stavebních konstrukcí a jejich účinek
Díky stále přibývajícím vylepšením detailů, zkušenostem a stále rostoucímu výběru stavebních materiálů u produktů certifikovaných pro PD se paleta, kterou má projektant PD k dispozici, rozšiřuje podstatným způsobem. Důsledky týkající se tvůrčích možností pramenící z koncepce pasivních domů pro střechy a fasády lze vnímat jako příležitost k designu. Ty vyplývají stále více z rostoucího využívání „aktivních“ prvků stavebních konstrukcí.
5.1. Komponenty obálky budovy s „aktivním“ účinkem
Určité komponenty neslouží jen pro uzavření prostoru vzduchotěsným obalem bez tepelných mostů, ale rovněž podporují přivádění energie do budovy, jsou součástí systémové technologie nebo zajišťují letní ochranu před teplem.
Zajímavá je kombinace takových prvků, nebo přiřazení více úkolů jednotlivé „aktivní“ komponentě. Cílem je přitom zkombinovat přednosti těchto konstrukcí s tradičními požadavky na fasády (tepelná izolace, zastínění, design, světelný efekt, solární plošné kolektory, ventilační systémy, systémy rekuperace tepla). Například vakuové trubice ve fasádě by mohly integrovaně převzít nejrůznější funkce získávání energie pro
- přípravu teplé vody a/nebo
- vytápění interiéru a rovněž
- pro solární chlazení.
Poskytují zároveň ochranu před sluncem částečným odrazem záření na trubicích a odvádění dopadajícího tepla a přitom současně díky své transparentní struktuře umožňují výhled ven a dopad denního světla. Stejného efektu lze dosáhnout pomocí fotovoltaických systémů.
Podobně může i kompletní ventilační systém, který je integrovaný do fasády, pomocí trubicových kolektorů, lamel nebo i lokálních ventilačních jednotek zajišťovat dokonce i získávání energie, chlazení a zastínění budovy.
Systém řízení a vedení běh na „aktivní“, fasády, kde mohou být považovány za viditelné části konstrukce budovy.
Systém, řízení a rozvody mohou být umístěny na „aktivní“ fasádě, kde je můžeme pojímat jako viditelné dotvářející součásti konstrukce budovy. [6]
Obr. 11: Barevné solární články
© Obrázek: Schott AG, Mainz, www.schott.com
Obr. 12: Medienhafen Düsseldorf („aktivní fasáda“)
© Obrázky: Gatermann + Schossig Bauplanungsgesellschaft mbH & Co.KG, Köln. www.gatermann-schossig.de
5.2. „Aktivní“ prvky jako součást individuálního designu pasivního domu
Inteligentní fasády jsou použitelné jako „aktivní“ prvky designu pasivního domu: např. jako nosníky pro ventilační systémy a rekuperační jednotky, uspořádané v páru nebo kombinované se systémy protisluneční ochrany nebo systémy pro získávání solární energie. Podobné koncepce jako tyto vedou k tomu, že budovy se budou stále více zbavovat instalačních rovin a rozvodů, podvěšených stropů, střešních nástaveb (otvorů pro přívod a odvod vzduchu, pro filtrační systémy), protože všechny procesy se budou odehrávat na fasádě a každá místnost bude mít přímé spojení na funkce fasády. To bude mít dopad na strukturu budovy a povede to k dalšímu vývoji designu pasivního domu. V této chvíli lze předpokládat, že použití aktivních fasádních prvků bude v budoucnosti rozhodujícím způsobem dotvářet a měnit vzhled pasivních domů. [6]
6. Literatura
- [1] FRIEDL WERNER Architekt, Disertace ve fázi zpracování, „Das nachhaltige Passivhaus”, 2011, Vedoucí Prof. Ing. arch. Robert Špaček, CSc, Státní technická univerzita Bratislava, Slovensko
- [2] LALÍKOVÁ D., CSc., „Energeticky Pasivny Dom“, Bratislava, Slovensko, leden 2011, Vydavateľstvo Eurostav spol. s r. o, S. 51–54, ISSN 1335-1249
- [3] LALÍKOVÁ D. CSc., „Pasivny Dom – So zelenou strechou”, Bratislava, Slovensko, duben 2009, Vydavateľstvo Eurostav spol. s r. o, S. 38-44, ISSN 1335-1249
- [4] FRIEDL WERNER Architekt, „EU-Recht: Bald nur noch Passivhäuser”, Passivhaus Kompendium 2011, Německo, Laible Verlagsprojekte, S. 146-147, ISBN: 978-3-9813761-3-5
- [5] FRIEDL W. – HASENRITTER H.: „EnEV und Energieausweise 2009“, Německo, Forum-Verlag, Merching, 2011, ISBN: 978-3-86586-032-3
- [6] HASENRITTER HOLGER Architekt, Disertace ve fázi zpracování, „Entwicklungen in der energieautarken Gebäudesanierung und ihr Einfluss auf die Architektur“, 2011, Vedoucí Prof. Ing. arch. Robert Špaček, CSc, Státní technická univerzita Bratislava, Slovensko
The design concept of passive houses is not a contradiction. On the contrary, higher quality of architecture is likely to increase the sustainability of a passive house. Architect Werner Friedl presents the passive house in words and pictures some of his built passive houses in a practical design, including construction details.