Aktívne domy

Keď motiváciou vzniku pasívnych domov bola energetická kríza sedemdesiatich rokov a cieľom bolo znížiť prevádzkové náklady na minimum, pomocou extrémnych izolácií, tak potom aktívne domy ,ktoré začali vznikať na začiatku tohto storočia iniciovalo poznanie, že rovnaký cieľ, teda minimálne náklady sa dá dosiahnuť aj iným spôsobom. Aktívnym šetrením energií progresívnymi technológiami pri využití obnovitelných zdrojov.

Pasívne domy sú charakteristické extrémne nízkou tepelnou stratou objektu, ktorá je dosiahnutá  progresívnymi technologickými postupmi teda, novými  konštrukčnými riešeniami v súčinnosti s veľmi účinnými izolačnými materiálmi. Potrebný výkon zdroja  v takomto dome býva veľmi nízky(hovorí sa dokonca o nulových domoch ktoré vôbec nepotrebujú zdroj tepla).Charakteristická je extrémne nízka potreba tepla.

Ďalšou kategóriou sú nízko energetické domy ,ktoré sa snažia o zníženie prevádzkových nákladov využitím izolácií ale nevenujú tomuto problému tak extrémnu pozornosť a nezaoberajú sa ani problémom akým spôsobom budú vykurované.

Aktívne domy sú svojimi tepelnoizolačnými vlastnosťami na úrovni nízko energetických domov, ale využívajú progresívne technológie pre výrobu tak tepla ,ako aj chladu. Nízke prevádzkové náklady dosahujú technológiami, ktorá za pomoci tepla zeme a slnka dokážu dom tak vykurovať ako aj chladiť.

Pasívne verzus aktívne.

Snaha o zníženie nákladov na vykurovanie viedla k tomu, že sa začali požívať stále lepšie izolácie, inštalovať kvalitnejšie a teda tesnejšie okná a dvere, nové izolačné materiály dokázali tak dom zaizolovať, že z domu neunikne žiadne teplo a nevnikne tam žiaden chlad ,ale  domy sa stali úplne „vzduchotesné“.
 Tepelnoizolačné vlastnosti sú  síce tak vynikajúce, že na vykúrenie takto kvalitne zaizolovaného domu nám stačí 2-3 kW tepelného výkonu(bežne to býva 10-15kW a viac) a chladenie vďaka týmto kvalitným izoláciám ani nieje  nutnosťou.
 Pasívny dom vysokými investíciami do stavebných izolácií ,vysoko kvalitných okien  a dverí, zateplenia  fasády a ďalšími možnými technickými riešeniami skutočne dosiahne nízke prevádzkové náklady, ale sprievodným javom vysoko kvalitných tepelných izolácií je aj „odizolovanie“ sa  jeho obyvateľov od okolitého prostredia.
V zime sa okná neotvárajú, neodporúča sa to, a v skutočnosti  to ani nieje možné, lebo vetraním ochladený interiér  by nízky inštalovaný výkon kúrenia dlho nedokázal naspäť vyhriať.
 V lete sa okná neodporúča otvárať preto ,lebo absencia akejkoľvek klimatizácie by neumožnila naspäť ochladiť vnútorné priestory, a preto treba mať okná najlepšie aj v lete permanentne zatvorené Kontakt s okolím ja istým spôsobom obmedzený a platí to aj v lete.
 V pasívnom dome si v lete neposedíte na terase bez toho aby ste za sebou sústavne nekontrolovali, či nezostali otvorené dvere, lebo teplo ktoré sa do domu dostane už z neho tak ľahko nedostanete. V zime vetranie inak ako cez vetraciu jednotku s rekuperáciou  neprichádza do úvahy a treba hlavne rýchlo za sebou zatvárať dvere, aby nám neuniklo ani trochu tepla.

V aktívnom dome sú tepelné izolácie obvodového plášťa, strechy ako aj dvere a  okná tak kvalitné že spĺňajú kritériá nízkoenergetického  domu , čo ale nezvyšuje investície do izolácií tak významne ako v pasívnom dome. Pri aktívnom dome sa pristupuje k problému zníženia prevádzkových nákladov iným spôsobom.
 V aktívnom dome sa zvýšené investície vložia do progresívnych technológií vykurovania a chladenia, ktoré majú dostatočný výkon napriek veľmi nízkym prevádzkovým nákladom. Technológie vykurovania v aktívnom dome svojim výkonom zabezpečia, aby sa dom dokázal vykúriť v krátkom čase aj vtedy keď sme v zime zdravo vyvetrali.
Stropné chladenie má v prevádzke také nízke náklady(nie sú ani desatinou nákladov klasickej klimatizácie), že môžu bežať stále a chladiť na požadovanú teplotu aj pri otvorených dverách na terasu. Dostatočný výkon zdroja tepla umožní vyvetrať aj v zime a v lete keď sedíte na terase nemusíte za sebou sústavne zatvárať dvere pretože stropné chladenie Vám za minimálne náklady zabezpečí príjemnú teplotu aj v najväčších horúčavách.
Aktívne domy sú postavené tak, aby neobmedzovali ich obyvateľov  a napriek tomu sa dosiahli prevádzkové náklady podobné nákladom v pasívnych domoch.

Aké sú to tie progresívne technológie?

Ak pasívne domy sú o stavebných prvkoch a tepelných izoláciách, tak aktívne sú o zdroji tepla a chladu. Progresívne technológie zdroja tepla a chladu, zabezpečia minimálne náklady v prevádzke.
 Vo vykurovaní tepelné čerpadlo zabezpečí až 80% úsporu v porovnaní s klasickým plynovým kúrením. Keď budeme porovnávať prevádzkové náklady pri stropnom chladení s klasickou klimatizáciou tak rozdiely budú ešte väčšie.
Okrem tepelného čerpadla sú to aj ďalšie zdroje tepla a ich prepojenie zabezpečí to, čo charakterizuje aktívne domy, možnosť vyrobiť dostatok tepla a chladu s minimálnymi nákladmi.
Základom je vždy tepelné čerpadlo, ktorého princíp je známy už od začiatku minulého storočia, keď ho prvý popísal známy fyzik Kelvin. V niektorých častiach Európy je rozšírené tak ,že sa používa ako štandardný  zdroj tepla(vo Švédsku 500 000 realizácií), v iných ako napr. u nás stále s príchuťou exotiky.
 Ďalším zdrojom tepla môžu byť solárne panely, ktoré v letných mesiacoch plne zabezpečia potrebu teplej vody a zvlášť pri domoch kde sa uvažuje s či už s vnútorným, alebo vonkajším bazénom významne znížia náklady, ale zároveň užívateľovi umožnia využívať bazén bez toho aby sa kvôli nákladom na jeho vykurovanie musel obmedzovať v jeho prevádzke. .
Ďalším zdrojom zapojeným v systéme môže byť krbová vložka s teplovodným výmenníkom.
Všetky tieto zdroje tepla spolupracujú a podľa svojich možností a po rozhodnutí riadiaceho systému ukladajú teplo do zásobníka z ktorého sa potom vykurujú priestory domu a pripravuje sa teplá voda.
Klimatizovanie priestorov aktívneho domu sa zabezpečuje stropným chladením. Zdrojom chladu pre stropy môže byť takisto tepelné čerpadlo.  

Tepelné čerpadlo.

Srdcom aktívneho domu je tepelné čerpadlo, ktoré  je zdrojom tak tepla a ako aj chladu. Vysvetľovať princíp fungovania tepelného čerpadla, nie je úlohou tohto článku,(už toľko krát to bolo vysvetľované a nepochopené) , obmedzím sa len niekoľko faktov ktoré vychádzajú z otázok s ktorými sa najčastejšie stretávam.
Tepelné čerpadlo je zdrojom tepla a plne nahradí plynový kotol .Dokáže plnohodnotne vykúriť dom a zabezpečiť prípravu teplej vody pre domácnosť. Dom s tepelným čerpadlom nepotrebuje prípojku plynu, poháňa ho elektrická energia. Nieje to ale priamočinné elektrické vykurovanie známe svojimi vysokými nákladmi., naopak náklady na vykurovanie tepelným čerpadlom sú oproti vykurovaniu plynom veľmi nízke. Bežne sa dajú s tepelným čerpadlom dosiahnuť len pätinové náklady v porovnaní s plynovým kúrením. Dom ,ktorý s plynovým kotlom vykúrite s nákladmi 50 000.- Sk  ročne, dokážete s tepelným čerpadlom vykúriť za 10 000.- Sk. Ročná úspora v tomto prípade 40 000.- Sk ročne.
Tepelné čerpadlo potrebuje vo svojej prevádzke zdroj nízkoúrovňového tepla. Takýmto zdrojom môže byť napríklad voda zo studne .Môže to byť ale aj vzduch. Najspoľahlivejšie sú zemné vrty so zapustenými potrubiami v ktorých cirkuluje voda a odoberá teplo (okolo 10°C) zo zeme.
Aby sme sa správne pochopili, zdrojom tepla, na vykurovanie tepelným čerpadlom nieje voda zo studne alebo teplo s potrubí v zemnom vrte, toto nízkoúrovňové teplo(myslí sa teplota okolo 10°C)  je potrebné na to, aby tepelné čerpadlo mohlo fungovať.
Voda zo studne nám zohrieva časť výparníka tepelného čerpadla ,kde sa odparuje médium, ktoré  cirkuluje v tepelnom čerpadle. Na takéto potrebné zohriatie  nám stačí 10°C teplota vody v studni. Kompresor tepelného čerpadla poháňaný elektrickou energiu nám stláča odparené médium a pri  kondenzácii ktorá nastala po stlačení média v čerpadle pomocou kompresora vzniká teplo potrebné na vykurovanie. Toto teplo sa potom využije na vykurovanie, lebo na tejto, sekundárnej strane tepelného čerpadla sa dosahuje teplota 60 až 65°C.
Tepelné čerpadlo je bezkonkurenčne najprogresívnejší zdroj tepla a chladu a dokáže teplo vyrábať s najnižšími nákladmi. Rozdiel medzi nákladmi na výrobu tepla plynovým kotlom a tepelným čerpadlom je tak veľký, že dnes bežne zabezpečí návratnosť investície do 5 rokov.

 Solárne panely.

Solárne panely sú dostatočne známe aj u nás a netreba ich zvlášť predstavovať. Na Slovensku dokonca sídli jeden z najúspešnejších Európskych  výrobcov. Napriek tomu sa donedávna inštalovali dosť zriedka. Dôvodom bola deformovaná ,teda nízka cena plynu a z to vychádzajúca nie dostatočne rýchla návratnosť. Situáciu mení  rýchlo sa zvyšujúca  cena plynu.
V aktívnom dome solárny panel nieje nevyhnutný, stavebníci sa preň ale často rozhodujú, pretože  dopĺňa koncepciu aktívneho domu. Je pravdou, že ak inštalujete tepelné čerpadlo tak pri tak nízkych nákladoch s akými vyrobí teplo tepelné čerpadlo je návratnosť tejto investície dlhšia ako keby sme kombinovali solárny panel s plynovým kotlom, ale pomáhajú napríklad predĺžiť životnosť tepelného čerpadla .Životnosť tepelného čerpadla úzko súvisí s počtom štartov,  lebo tak ako pri všetkých mechanických častiach pri štarte sa súčiastky najviac opotrebovávajú. Keď solárny panel počas leta zabezpečí prípravu teplej vody a tepelné čerpadlo nemusí mesiace naštartovať, prejaví sa to predĺžením jeho životnosti. Táto skutočnosť býva často podceňovaná.
Solárne panely ,ale majú svoje opodstatnenie vždy keď sa uvažuje s využívaním bazénu. Teplo na ohrev vody v bazéne, ktoré solárne panely zabezpečia prakticky zadarmo dajú užívateľovi slobodu a možnosť neobmedzovať sa kvôli, vysokým nákladom na ohrev bazénu.  

 Teplovodná krbová vložka

Kombinácia teplovodnej krbovej vložky s tepelným čerpadlom a solárnymi panelmi je riešením, kde teplo z krbu môže doplniť  funkciu solárneho panelu v zime a dokáže dohriať veľmi efektívne zásobník kúrenia a tak nahradiť tepelné čerpadlo v čase keď mame čas a chuť v krbe kúriť. Sú domácnosti, kde sa krb používa v zime denne a dokonca to títo ľudia nerobia z donútenia a s cieľom znižovať náklady na kúrenie, ale s cieľom dosiahnuť v domácnosti príjemnú atmosféru.
Takáto domácnosť zapojením krbu do vykurovacieho systému dosiahne v zime významné úspory.
Pri večernom kúrení v krbe sa vyhreje zásobník tepla na takú teploty, že dokáže kúriť do bez toho, aby muselo v noci bežať tepelné čerpadlo.

Stropné chladenie.

V aktívnom dome klimatizáciu riešiť inak ako stropným chladením ani neprichádza do úvahy. Klasická klimatizácia s vonkajšími jednotkami a vnútornými jednotkami je svojou spotrebou elektrickej energie nezlúčiteľná s koncepciou aktívneho domu. Tento faktor je všeobecne často podceňovaný a vychádza to z malých skúseností s inštaláciami klimatizácií na Slovensku. Toto sa však rýchle mení. Aj u nás si už mnohý stavebníci uvedomili ,že je lacnejšie takúto klimatizáciu kúpiť a nainštalovať ako prevádzkovať. Nezabúdajme na vedľajšie účinky prevádzky tejto klimatizácie, Rýchlo prúdiaci vzduch je pre mnohých ľudí nie príjemný a často spôsobuje zdravotné problémy.
Stropné chladenie netrpí žiadnou touto vlastnosťou.
 V stropných paneloch sú zabudované rúrky v ktorých prúdi chladiaca voda a tá ochladzuje strop na požadovanú teplotu. Chlad zo stropu čiastočne sála a čiastočne ochladzuje vzduch ktorý klesá a bez prúdenia ochladzuje celú miestnosť.
Zdrojom chladu je tepelné čerpadlo ktoré má reverznú funkciu, alebo môže byť zdrojom chladu priamo voda zo studne alebo voda cirkulujúca vo vrtoch. Prevádzkové náklady sú v porovnaní s klasickou klimatizáciou neporovnateľné nižšie, u stropného chladenia je to len napájanie cirkulačných čerpadiel a to môže byť niekoľko sto Wattov. U klasickej klimatizácie môže byť potrebný výkon aj dvadsať násobne vyšší.

Vetranie.

Vetracia jednotka s rekuperáciou je dnes veľmi častá súčasť technológií v aktívnom dome. Po rokoch ,keď projektanti stále viac zatepľovali a snažili sa tepelne izolovať bez toho, aby zdôrazňovali nutnosť vetrať sa situácia rýchle mení. Dobre zateplené domy majú tak malú prirodzenú výmenu vzduchu, že tvorba pliesní je len otázka času. Dnes vie každý projektant, že vetranie v nízko energetickom dome je nutnosť. Ten kto si myslí, že je to jedna z možností, kde sa dá ušetriť to s veľkou pravdepodobnosťou po pár rokoch oľutuje.
Vetracie jednotky s rekuperáciou dokážu zabezpečiť výmenu vzduchu bez straty tepla tak, že studený prisávaný vzduch je v rekuperátore ohrievaný odchádzajúcim teplým vzduchom. Účinnosť takejto rekuperácie (niekedy nazývanej aj spätné získavanie tepla) dosahuje až 95%. To znamená, že prevetrávanie v zime zabezpečí zdravý vzduch ale nespôsobí žiadne straty tepla.

Filozofia aktívneho prístupu.

Prečo sú dnes v Európe krajiny kde sú tepelné čerpadlá bežnou technológiou pre vykurovanie a na druhej strane napríklad na Slovensku sa stále nestali štandardným riešením?
Pokúsim sa vysloviť názor čo môžu byť príčiny takejto situácie.
 Napriek tomu, že cena plynu stúpa na svetovú úroveň ďaleko rýchlejšie ako príjmy slovenských domácností je, aj v nových domoch plynové kúrenie v absolútnej prevahe.
Pravidelne sledujeme 10-15% zvyšovanie cien plynu ročne, nikde nevidíme jeho koniec a napriek tomu ideme kúriť plynom.
Ak by sme chceli analyzovať príčiny tohto zaujímavého javy zistili by sme nasledujúce.
Slovensko je možno najviac plynofikovaná krajina v Európe, ku plynovej prípojke má relatívne jednoduchý prístup väčšina stavebníkov. Plynový kotol je teda jednoduchým riešením a nižšia cena realizácie sa stala akýmsi štandardom.
Prevádzkové náklady pri plynovom kúrení si stavebník uvedomí až po prvej zime a to je už neskoro, to už bolo rozhodnuté.(nie raz som sa stretol s stavebníkmi, ktorí so mnou hovorili o realizácii tepelného čerpadla po prvej prekúrenej zime s plynovým kotlom. Mnohí by veľmi radi zmenili to rozhodnutie. Niekedy sa to aj stáva, ale je to zbytočne náročné.)
Počas stavby často stavebník trpí nedostatkom peňazí a hľadá možnosti ako nezvyšovať napätý rozpočet stavby. Tepelné čerpadlo často padne za obeť práve takémuto šetreniu. Plynový kotol nám platby odsunie do budúcich rokov a to sa zdá v čase stavby ako rozumné odloženie problému financovania. To, že takto niekoľko krát preplatíme to čo sme počas stavby krátkozrako ušetrili si vtedy neuvedomujeme.(tepelné čerpadlo nieje vec prestíže, na obkladoch, dlažbách, v kúpelni a designu kuchyne často minieme toľko, že by za to boli aj dve čerpadlá).    
Ďalej je pravda, že na Slovensku je stále málo realizácií aktívnych domov, takže stavebník ktorý nad tým  uvažuje má pocit, že u neho sa ide stavať prototyp a z toho má obavy.
  Vo Švédsku je nainštalovaných najviac tepelných čerpadiel v Európe. Náš stavebník ale nemá vzťah peniazom taký ako má napríklad švédsky. Vo švédsku sú tepelné čerpadlá štandardným riešením vykurovania a aj keď Švéd vie že je možné inštalovať plynový kotol výrazne lacnejšie, do tohto riešenia nepôjde, lebo vie že by ho v prevádzke veľmi rýchlo preplatil. Náš stavebník keď už počul o tepelných čerpadlách a ešte tomu náhodou aj rozumie síce verí , že  v prevádzke by mal po celé roky výrazné úspory, ale momentálne vyššie náklady sú dôvodom prečo ostane radšej pri plyne , napriek neistote koľko to bude v budúcnosti stáť.
Dôvera k novým technológiám je často ešte spochybňovaná aj tzv. odborníkmi, ktorí sami problematike príliš nerozumejú a pre vlastnú pohodlnosť vás radšej budú presviedčať o tom ako sa vám také investície nikdy nevrátia a ako je najlepšie nainštalovať pekný plynový kotlík.
Z horeuvedeného vyplýva, že vieme definovať aký je stav čo sú jeho príčiny a aká by mala byť filozofia aktívneho prístupu.

Porovnanie nákladov.

Je cítiť jednoznačný nárast počtu záujemcov a progresívne riešenia ,ktorých predstavy sú veľmi blízke filozofii aktívnych domov. Pri stretnutí je prvou otázkou, čo bude takáto realizácia stáť.
Keď sa ale dozvedia cenu tepelného čerpadla, solárneho panelu ,alebo cenu za meter štvorcový chladiaceho stropu, zistia ,že takáto informácia im vlastne nič nepovie.
Stavebník rieši  s architektom každý detail pri návrhu domu, ale keď sa ho opýtate, koľko bude platiť ročne za vykurovanie plynom tak o tom nemá ani predstavu. Tak isto si ľudia objednávajú klimatizačné jednotky bez toho, aby ich niekto upozornil, že práve sa rozhodli inštalovať najväčšieho spotrebiteľa energie v domácnosť. Ako potom môže posúdiť či je riešenie s tepelným čerpadlom  a chladiacimi stropmi drahé , alebo lacné. Tu cena plynového kotla v porovnaní s tepelným čerpadlom nič nevypovedá.
Niekedy samotná cena plynovej prípojky je vyššia ako cena celého tepelného čerpadla, ale túto skutočnosť si nikto neuvedomí a inštaluje plynový kotol.
Na seriózne porovnanie investičných a prevádzkových nákladov potrebuje obsiahlejšiu analýzu, ktorá vychádza z konkrétneho projektu. Dnešné skúsenosti už ale hovoria jasne ,že pri súčasných cenách plynu je návratnosť investícií pri realizácií aktívnych domov v rozmedzí štyri až sedem  rokov.