Pasívne domy VELOX pre zdravé bývanie

Kto sleduje dianie vo výstavbe rodinných domov, ten vie, že spoločnosť Hoffmann, dlhodobo najväčší dodávateľ systému VELOX u nás, je vždy o krok vpredu./p>

Na konci minulého storočia zaujala každého nevšedná krása typových domov VELOX, ktoré boli úspešne reprezentované, predovšetkým Domy roku s názvom AFRODITE a ATHENA.

Neskôr, keď sa verejnosť začala pod vplyvom rastúcich cien plynu a elektriky zaujímať viac o úspory energií potrebných k vykurovaniu ich stavieb a keď sa väčšina staviteľov „borila” s U-hodnotou vonkajších múrov na úrovni 0,4 W/(m²K), ponúkala už spoločnosť Hoffmann prostredníctvom systému VELOX U = 0,270 W/(m²K) ako prídavok nízkoenergetický dom s U = 0,154 W/(m²K).Nešlo však iba o hrúbku izolácie, ale tiež o to, že sa technológia VELOX elegantne vyhýba tepelným mostom.

Ďalšou prednosťou je rýchlosť výstavby so systémom VELOX. V minulosti takmer neuveriteľná. A konečne sa aj vďaka firme Hoffmann a systému VELOX ľudia začali viac zaujímať o pohodu bývania v domoch s vysokou tepelnou akumuláciou.

I dnes si stavebný systém VELOX stále drží svoje prvenstvá a príťažlivosť. Týka sa to ako aj možností realizačného stvárnenia myšlienok architekta, tak aj tepelnej ochrany, rýchlosti výstavby i príjemného bývania v dome, steny ktorého akumulujú teplo. Po novom pribudla i starostlivosť o zdravé bývanie. Tá je najďalej prepracovaná predovšetkým v konceptoch pasívnych domov (v štandarde) MAPLE 20 passive, SPRUCE 20 passive, MINERVA passive a PRIMA passive.

O prvých dvoch sme písali v tomto časopise v č. 9/2009 na str. 18 v článkuS firmou Hoffmann staviate dnes pre zajtrajšok. O všetkých je podrobná informácia v článku Projekt pasívneho domu již za 37 000 Kč?! v časopise Dom a záhrada ŠPECIÁL 17 na str. 278. Ťažisko odkazovaných článkov je v architektonickom podaní domov, ktoré krátko zhrnieme:

Elegantná architektúra

U domov MAPLE 20 passive a SPRUCE 20 passive na prvý pohľad upúta ľahká elegantná architektúra vo funkcionalistickom duchu s výraznými prvkami slnečnej architektúry. Slobodná architektúra oboch domov svedčí o tom, že stavebný systém VELOX nekladie tvorivému úsiliu architekta prekážky.

Charakteristické sú veľké presklené plochy okien orientované na juh, nad ktorými (vid Spruce) vedie rímsa. Toto riešenie zaistí maximálne tepelné slnečné zisky v zime, kedy úhrnný celodenný tok žiarenia dopadajúci na m² južného zasklenia je 6,6 kWh.Naopak cez leto je tento tok minimálny, iba do 2,7 kWh za 24 hodín, napriek tomu, že v zime svieti slnko necelých 8 hodín, zatiaľ čo v lete cez 16 hodín. Obidva údaje platia pre celodennú jasnú oblohu a zimný, resp. letný slnovrat.

Viac konformný je vidiecky model MINERVA passive, ktorý je vkusný, vľúdny a vhodný aj tam, kde územný plán ráta s tradičnou výstavbou so sedlovými či valbovými strechami.

Model PRIMA passive predstavuje racionálne premyslenú hmotu tvaru kocky, ktorá má priaznivý objemový faktor a dostatok plôch pre zber slnečnej energie. U mnohých ľudí budí spomienky na pionierske stavby pasívnych domov v ČR. Jeho strohosť však stále priťahuje veľa ľudí so zmyslom pre ekologickú šetrnosť a striedmu spotrebu.

Všetky uvedené domy vzišli z tesnej spolupráce firmy Hoffmann spol. s r.o. Chrudim, bratislavského ateliéru mfm architects a Ing. arch. Ivana Köhlera od počiatočných predstáv až po typové vykonávacie projekty (za 37 000 Kč s využitím štátnej dotácie SFŽP na projekty pasívnych domov) v kategórii pasívny dom so všetkými detailami. Iba pre dokreslenie môžeme uviesť, že ateliér mfm architects má nielen domáce ale i zahraničné skúsenosti s navrhovaním úsporných a pasívnych domov a to ako typizovaných, tak šitých na mieru.

Konštrukcie a tepelná izolácia

Systém VELOX je v princípe stavebnica z dielcov tzv. strateného debnenia o skladobnej výške 500 mm, dĺžke 2000 mm a šírke, ktorá u obvodového dielca závisí na hrúbke tepelnej izolácie. Obvodová stena sa skladá z vnútornej štiepkocementovej dosky, ktorá nesie označenie VELOX WSD 35 hrúbky 35 mm, medzery 150 mm pre betónové jadro, nasleduje izolácia (u pasívneho domu 200 mm stabilizovaného šedého polystyrénu), ktorá je kontaktne nalepená na vonkajšiu dosku hrúbky 35 mm. Z dôvodu doladenia tepelného prestupu obvodovej steny na doporučenú úroveň pre pasívny dom, podľa normy TNI 73 0329, sa na vonkajšej strane dodatočne aplikuje ETICS s izoláciou s hrúbkou 80 mm.

Z dielcov sa skladajú obvodové a vnútorné steny (tie sú bez tepelnej izolácie, hrúbky 220 mm), do dutín ktorých sa vlieva betón. Montáž prebieha po radoch a je veľmi rýchla. Hrubé vymurovanie poschodia tak trvá u stredne veľkého domu 8–12 dní.

Podlahy v styku s terénom sú izolované šedým penovým polystyrénom NeoFloor 031 v hrúbke 150 mm, rovnaký materiál hrúbky 350 mm izoluje strechu. Všetky konštrukcie „vyčnievajúce” zo základnej kompaktnej stavebnej hmoty sú riešené do detailov tak, aby bolo zabránené nadmerným tepelným stratám. Tiež okná a dvere vo fasáde sú zvolené s dôrazom na výborné tepelné vlastnosti. Napr. súčiniteľ prestupu tepla okien je na hodnote U_w = 0,7 W/(m²K).

Vnútorná klíma

Pod slovom pasívny dom si veľa ľudí vybaví, okrem bývania šetrnosť k životnému prostrediu a ochranu klímy. Sem nepochybne patrí aj šetrnosť k vlastnému zdraviu a zdraviu rodiny.

Pasívne domy firmy Hoffmann sú i v tomto ohľade opäť o krok vpred. A to aj v situácii, že aj odborníci niekedy riešia vnútornú klímu iba z pohľadu vlhkosti a jej nepriaznivého vplyvu na tepelnú izoláciu a životnosť konštrukcií.

Na zdraví bývajúcich má ale väčší vplyv to, že často žijú v domoch s vydýchaným vzduchom. Takmer 90 % života ľudia trávia v budovách [1]. A aj keď sa civilizačné choroby pripisujú väčšinou iba znečistenej atmosfére, nepochybne (a možno najviac) sa na nich podpisuje vydýchaný vzduch v budovách, ktoré sú v poslednej dobe hromadne utesňované. Pasívny dom VELOX od firmy Hoffmann je cestou, ako sa tejto hrozbe vyhnúť.

Ukážme, že táto hrozba nie je iba teoretická. Tab. 1, ktorej hodnoty boli prevzaté z [2], hovorí, že aj v dobe odpočinku, napr. pri sledovaní televízie, je náš energetický výdaj E = 0,090 kJ za minútu na každý kilogram našej hmotnosti. Pri váhe 80 kg je to 432 kJ za hodinu.

Táto energia vznikne spálením glukózy v tele. Z každej jej molekuly pritom vznikne 6 molekúl oxidu uhličitého CO₂. Zo spaľovacieho tepla glukózy 2 815 800 kJ/kmol [3] možno vypočítať, že uvedených 432 kJ/h znamená v tele spáliť 27,6 g/h glukózy, pričom sa uvoľní 40,5 g CO₂ za hodinu, ktorý vydýchame.

Pokiaľ sedíme v nevetranej miestnosti o objeme 60 m³, potom každú hodinu v každom m³ pribudne 675 mg CO₂ (tzn. 374 ppmv – objemových milióntin za hodinu). K týmto hodnotám dôjdeme dosadením do nasledujúcich vzťahov, ktoré sme pre čitateľov odvodili a z ktorých druhý platí iba pre teplotu 20 °C:

resp.

kde Δ_C je prírastok CO₂ dýchaním v mg/(m³·hod),
Δ_X je je prírastok CO₂ dýchaním v ppm za hodinu,
E je energetický výdaj podľa tab. 1 v kJ/(kg.min),
∑(M_k) je hmotnosť všetkých osôb a
V je objem miestnosti v m³.

Otázka znie, ako dlho v takej miestnosti môžeme byť bez toho, aby sme riskovali zdravie ?

Vzdušný obsah CO₂ pohľadu zdravia

Vo vydychovanom vzduchu je CO₂ zastúpený približne podielom 40 000 ppmv. Vo vonkajšom, čerstvom vzduchu je ho okolo 400 ppmv, to znamená približne 723 mg CO₂/m³.To je zároveň normálna, zdravá hladina CO₂ vo vzduchu pre dlhodobý pobyt podľa ASHRAE (American Society of Heating, Refridgerating and Air). Ďalšie stupne pre dlhodobý pobyt sú:

• do 1000 ppmv je zdravotne akceptovateľná koncentrácia CO₂. Odporúča sa pobývať v prostredí do 700 ppmv, pri vyššom CO₂ bývajú sťažnosti na pocit ťažoby alebo je cítiť štipľavý zápach,
• od 1 000 ppmv sa začína dostavovať celková ospalosť,
• od 2 500 ppmv vznikajú trvalé zdravotné ťažkosti,
• nad 5 000 ppmv (prípustný expozičný limit, PEL) predpisuje ASHRAE časovo obmedzený pobyt (<< 8 hod.), ktorý sa kráti s rastúcou koncentráciou ( CO₂,
• nad 25 000 ppmv (najvyššia prípustná koncentrácia, NPK) hrozí smrť udusením.

Jediný človek (o váhe 80 kg, v kľude sediaci či píšuci) vydýcha nevetranú miestnosť 60 m³ cca za hodinu. Tým sa myslí, že za hodinu stúpne obsah CO₂ o 374 ppmv na hodnotu prevyšujúcu 1 000 ppmv, kedy podľa ASHRAE začínajú vznikať ťažkosti. Pokiaľ by v nevetranej miestnosti trávil celý deň, prekročí prípustný expozičný limit (5 000 ppmv), aj keby celý ten čas spal. Kdeby tento človek dve hodiny denne cvičil na rotopede a zvyšok dňa odpočíval, za dva dni by prekročil PEL a mohol by sa teoreticky udusiť!

Posledná veta znie zveličenie, čo nič nemení na tom, že človek väčšinou vydýchaný vzduch nevníma. Dokonca aj keď sa cíti unavený, príčinu hľadá inde. Preto tiež zle odhaduje intenzitu vetrania. Tu možno pre našu miestnosť s objemom 60 m³ dobre spočítať podľa vzorca

kde v je rýchlosť výmeny vzduchu miestnosti v h^–1,
Δ_X, resp. Δ_C sú prírastky CO₂ dýchaním v ppmv/h resp. mg/(h·m³),
X_P, resp. C_P je požadovaný obsah CO₂, např. 1000 ppmv resp. 1800 mg/m³,
X₀, resp. C₀ je vonkajší obsah CO₂, teda podľa ASHRAE 400 ppmv resp. 723 mg/m³.

Spočítali sme niektoré modelové príklady činností a im odpovedajúce intenzity vetrania tak, aby obsah oxidu uhličitého CO₂ dosahoval v miestnosti 60 m³ hodnoty 1 000 ppmv, ktorá je podľa ASHRAE ešte akceptovateľná. Obsah CO₂ u vonkajšieho, teda čerstvého vzduchu je 400 ppmv. Výsledky ukazuje tab. 2.

Čitateľ si môže sám spočítať intenzitu vetrania pre rôzne domáce činnosti a rôznu obsadenosť vetraného priestoru osobami s rôznou váhou na stránke [4].

Intenzity vetraní pre udržanie zdravého vzduchu v miestnosti rozhodne nie sú zanedbateľné. V noci, keď v izbe spí jedna osoba, to znamená vymeniť 49 % objemu vzduchu miestnosti za hodinu. Pokiaľ nocujú v miestnosti 3 osoby, povedzme rodičia a dieťa, je požadované vymeniť celý objem vzduchu už za 55 minút. A pokiaľ sa napr. v miestnosti zároveň varí, luxuje a dieťa, povedzme, cvičí na rotopede, je potrebné v miestnosti vymeniť všetok vzduch cca za 13 minút atď. Nie je lepšie radšej zveriť výmenu vzduchu technike, tak ako sa systémovo rieši v pasívnych domoch?

Samočinné vetranie s rekuperáciou v domoch VELOX

Pasívne domy MAPLE 20 passive, SPRUCE 20 passive, MINERVA passive a PRIMA passive zo stavebného systému VELOX riešia vetranie samočinne. Jeho intenzita sa zvýši alebo zníži tiež podľa okamžitého obsahu oxidu uhličitého v miestnostiach, ktorý je monitorovaný. Vetranie, ktoré je u domov s klasickým vetraním tepelne stratové, prebieha s využitím tzv. rekuperácie. Pri nej si teplý, odoberaný vzduch mení teplo s prichádzajúcim v špeciálnom teplosmennom zariadení, zvanom rekuperátor. Pritom sa odchádzajúci vydýchaný a čerstvý prichádzajúci vzduch vzájomne nemiesi.

V súčasnej dobe sa tepelná ochrana budov realizuje opatreniami, ktoré zásadným spôsobom zvyšujú tesnosť okien aj celého domu. Najvýdatnejší spôsob vetrania z ešte nedávnej doby fungoval vďaka vysokej infiltrácii netesnými oknami, zasklením, dverami a často i netesnosťami v miestach napojenia konštrukcií. „Účinnosť” tohto, v podstate tiež samočinného vetrania, bola na úrovni až dvoch vymenených objemov za hodinu a takmer vždy dostačovala i zo zdravotného hľadiska. Navyše sa málokto zaoberal tepelnými stratami. Ale tá doba je preč. Pretrvávajú iba zvyky, ktoré paradoxne v nových či rekonštruovaných domoch vedú ku zhoršeniu životných podmienok, ako ukazuje tento článok.V súčasnej dobe sa tepelná ochrana budov realizuje opatreniami, ktoré zásadným spôsobom zvyšujú tesnosť okien aj celého domu. Najvýdatnejší spôsob vetrania z ešte nedávnej doby fungoval vďaka vysokej infiltrácii netesnými oknami, zasklením, dverami a často i netesnosťami v miestach napojenia konštrukcií. „Účinnosť” tohto, v podstate tiež samočinného vetrania, bola na úrovni až dvoch vymenených objemov za hodinu a takmer vždy dostačovala i zo zdravotného hľadiska. Navyše sa málokto zaoberal tepelnými stratami. Ale tá doba je preč. Pretrvávajú iba zvyky, ktoré paradoxne v nových či rekonštruovaných domoch vedú ku zhoršeniu životných podmienok, ako ukazuje tento článok.

Pasívne domy MAPLE 20 passive, SPRUCE 20 passive, MINERVA passive a PRIMA passive zo stavebného systému VELOX tento problém nemajú, zdravá výmena vzduchu je u nich vyriešená systémovo. Môžu však inšpirovať záujemcov o nízkoenergetické domy VELOX, kde nie je samočinný systém vetrania v štandarde, ale je možné ho doprojektovať. Firma Hoffmann spol. s r. o. má dostatok skúseností ako so systémom VELOX, tak i v technických zariadeniach pre zdravé bývanie.

Poznámky:

1)Energetické nároky vybraných pohybových činností boli prepočítané na vydychovaný oxid uhličitý CO₂ pomocou spalného tepla glukózy o veľkosti 2 816 kJ/mol pri 25 °C, vid [3], pri oxidácii ktorej vzniká 6 kmol CO₂ na jeden kilomol glukózy.Korekciu uvedeného spalného tepla glukózy na teplotu ľudského tela nepovažujeme pre účely článku za podstatnú.

2) Výpočet zanedbáva zmeny tlaku a objemu v dôsledku zmien obsahu CO₂.Pri zvyčajných izbových teplotách a tlaku okolo 1 000 hPa vedie toto zanedbanie k chybe pod 1 % vo výsledkoch.

Literatúra a zdroje:

[1] Hejhálek Jiří: Aktivní domy, CO₂ neutrální. Jaké jiné?, Stavebnictví a interiér č, 7/2009, str. 6,

[2] Provazník Kamil a kol.: Manuál prevence v lékařské praxi – Tabulky energetických nároků pohybové činnosti. V rámci programu Národní program zdraví vydal Státní zdravotní ústav, 1998.

[3] Julák Alois, Štulík Karel, Vohlídal Jiří: Chemické a analytické tabulky, Grada Publishing 1999.

[4] Kolektiv redakce: Vydýchaný vzduch v bytě a jak správně větrat, Stavebnictví a interiér.