Energeticky efektivní sanace budov

Energetická sanace budov, jak se říká jejich opravám, se stane v průběhu následujících 20 let jedním z hlavních úkolů stavebnictví. Do značné míry se týká i jednotlivých stavebníků. Jedinou cestou, jak se vyhnout riziku nekontrolovatelného nárůstu cen energií, je maximálně snížit závislost na neobnovitelných, fosilních zdrojích energií. Budeme-li uplatňovat zásady nízkoenergetických a energeticky pasivních budov, energetickou náročnost vytápění můžeme snížit až o 60 až 90 % ve srovnání se současným stavem, a to nejen v případě nové výstavby, ale i při sanaci existujících budov.

Starý dům – dům snů?
Vysoké  prostory, štukový strop, podlaha z dřevěných parket. Dům v blízkosti centra a uprostřed zeleně – můžeme si přát lepší bydlení? Mnohá centra měst a vesnic jsou oblíbeným bydlištěm i turistickým cílem, protože jsou „stará“. Samozřejmě, mnohem přitažlivější jsou domy v dobrém stavu, zachovalé.

Většina starších budov je z architektonické i stavebnětechnické stránky v přijatelném stavu, a z tohoto důvodu je nesporně smysluplnější jejich renovace než jejich bourání. Rekonstrukcí budov prodlužujeme jejich životnost, což zvyšuje nejen jejich kulturně-historickou hodnotu, ale přispívá i k efektivnějšímu zhodnocování investicí. Dnešní praxe jednoznačně dokazuje, že pokud stavba není vysloveně v dezolátním stavu, je podstatně ekonomičtějším řešením než asanace (zbourání) a následné nahrazení novostavbou důsledná renovace podle nejnovějších stavebnětechnických poznatků a možností. Kromě ekonomické opodstatněnosti hovoří v prospěch renovace i ekologická bilance. Zbourání stavby totiž přináší problémy s likvidací, přepravou, zneškodňováním a uskladněním odpadu.

Renovace staré stavby a energetické úspory
Renovace staré stavby by měla být v dnešní době neustálého zvyšování cen energií neoddělitelně spojená s opatřeními zaměřenými na energetickou úspornost. Výměna střešní krytiny nebo realizace podkroví by měly být provázeny vysoce účinným zateplením střešního pláště. Totéž platí při obnově fasády – nános nové omítky bez dodatečného zateplení obvodových stěn přinese v budoucnosti velké finanční výdaje na uhrazení provozních nákladů na energii. S obnovou fasády by měla být spojena i výměna oken (nebo naopak). Při výběru kvalitních vysoce izolačních výrobků se ovšem nesmí zapomínat na bezspárové osazení okenního rámu do ostění a na napojení na tepelněizolační rovinu obvodové stěny.

Renovovanou stavbu je třeba vnímat jako jeden celek a souhrn opatření je nutno vzájemně zesouladit. Jestliže pouze vyměníme okna nebo zateplíme strop, výsledný efekt bude ve srovnání s důsledným „obalením“ domu souvislou vrstvou izolace podstatně menší. Vhodnou kombinací tepelněizolačních opatření a domovní techniky mohou provozní náklady na energii klesnout na méně než pětinu původních nákladů. Díky podstatně nižší potřebě tepla na vytápění v energeticky sanovaném domě je možno zastaralý otopný systém nahradit méně náročnými, inovativními zdroji tepla. Postačí topný kotel s mnohem menším výkonem, což znamená menší spotřebu energie. Původní systém teplovodního vytápění je ideální nahradit nízkoteplotním systémem, například nízkoteplotními radiátory s termostatickou regulací.

Zateplení domu nemusí být všechno
Málokterý stavebník si uvědomuje, že dokonce ani nadstandardní zateplení podlah, obvodových stěn, stropu, resp. střechy nemusí přinést očekávaný efekt energetických úspor. Právě naopak – může se objevit množství dosud neznámých problémů. Ptáte se, jak je to možné? Odpověď je jednoduchá a potvrzují ji mnohé zkušenosti: výměnou oken a zateplením domu izolací se dům utěsní a nastávají výrazné problémy s hromaděním vlhkosti a kvalitou interiérového vzduchu. Budovy se totiž v minulosti stavěly podle tehdejších zvyklostí a možností a z hlediska regulace vnitřního klimatu fungoval vcelku vyvážený systém – minimální a neustálou výměnu vzduchu zabezpečovaly netěsnosti mezi okenním křídlem a rámem nebo spáry v místě osazení okna do stěny. Cirkulace vzduchu byla často podpořena přirozeným podtlakem v místnostech. Pro dnešní stavební praxi je typická snaha maximálně utěsnit obvodový plášť, aby se zabránilo úniku tepla.

Málokdo si však uvědomuje, jaká rizika to přináší: v interiéru se hromadí vlhkost a kondenzuje na površích s nízkou teplotou (okna, ostění, rohy místností). Zapříčiňuje to stavební poruchy, podporuje vznik plísní a v konečném důsledku ohrožuje zdraví uživatelů domu. Jedním z řešení je časté větrání, což však je v rozporu se snahou zabraňovat úniku tepla. Účinným větráním se sice vyloučí uvedené problémy, ale na druhé straně se sníží efektivita zateplení stavby (ztráty tepla větráním se kromě ztrát prostupem konstrukcí mohou na celkových únicích tepla podílet až 40 %).

Dosavadní praxe dokázala, že nejlepším způsobem řešení obou uvedených problémů – je-li to možné ze stavebnětechnického hlediska – je instalace systému řízeného větrání. Tento systém zabezpečuje neustálý přísun čerstvého filtrovaného vzduchu a použitý vzduch odvětrává spolu s nadměrnou vlhkostí. Brzkou amortizaci počátečních investičních nákladů zvýší použití centrální otopné a větrací jednotky se zpětným získáváním tepla (tzv. rekuperací).

Z uvedených informací je zřejmé, že energeticky úsporné a zároveň zdravé bydlení musíme chápat komplexně. Hledisko energetických úspor nemůžeme preferovat na úkor vlastního zdraví. A právě proto si musíme uvědomit, že energeticky úsporná výstavba spojuje a optimalizuje taková důležitá kritéria bydlení, jako je energetická úspornost, efektivní zhodnocování investicí, kvalita stavebních konstrukcí, zdravé vnitřní klima a v nezanedbatelné míře i ochrana životního prostředí.

Komplexní energetická sanace – maximální úspory energie
Průměrná spotřeba tepla na vytápění starších budov je přibližně 200 až 300 kWh/m² ročně (spotřeba tepla za rok se vyjadřuje jako a). Snaha snížit tuto hodnotu na 15 kWh/(m².a), což je maximální hodnota přípustná pro energeticky pasivní dům, by byla příliš ambiciózním cílem bez adekvátního racionálního základu. Při sanaci starších budov však můžeme využít zásady a technologie určené k realizaci energeticky pasivních domů. Množství komponentů optimalizovaných pro jejich výstavbu lze využít již i u nás.

Například  při plánované výměně oken je možno u nás využít nabídku přibližně deseti vhodných výrobků, přičemž v zahraničí jich existuje až několik desítek. Při renovaci střechy by měla být aplikována tepelná izolace tloušťky 35 až 40 cm s použitím tepelně optimalizovaných nosníků. Při zásadních renovacích by se mělo uvažovat o systému řízeného větrání, který nejen vylepšuje kvalitu vnitřního vzduchu, ale řeší i problém zvýšené vlhkosti a tvorby plísní. Navíc omezuje úniky tepla způsobené přirozeným větráním.

Zásady energeticky efektivní sanace budov
Zásady navrhování a výstavby nízkoenergetických a energeticky pasivních budov jsou již dostatečně známy i v našich podmínkách a začínají být uplatňovány v praxi. Dosud byly uplatňovány především v zahraničí a výsledky dokázaly jejich opodstatněnost. Energeticky efektivní řešení by se měla stát neoddělitelnou součástí renovace budov. Potřeba tepla na vytápění může při tomto postupu klesnout na pětinu až desetinu původní hodnoty.

Efektivní systémová řešení jsou založena na kombinaci těchto prvků:

• účinná tepelněizolační opatření pro obvodový plášť,
• tepelněizolační okna s kvalitními rámy a zasklením v součinnosti s pasivním využitím sluneční energie,
• důsledné řešení konstrukčních detailů, což znamená vyloučení tepelných mostů a zvýšení vzduchotěsnosti a větrotěsnosti obálky stavby,
• řízené větrání se zpětným získáváním tepla,
• inovativní a efektivní otopný systém,
• vynikající kvalita realizace.

Tab. č. 1: Prvky energeticky efektivního systémového řešení sanace budovy
Pozn.: ¹⁾ Číslo náročnosti otopného systému (bez regenerativního bonusu)

Stavebně-konstrukční opatření
V našich klimatických podmínkách je prvořadým prostředkem dosažení energetické úspory dokonalá tepelná ochrana obvodového pláště. V praxi je často diskutována otázka tloušťky tepelné izolace. V uplynulých letech se u nás vytvořil mýtus, že stačí tenká tepelněizolační vrstva, protože zvětšování její tloušťky by bylo nerentabilní. Praktické zkušenosti, neustálý nárůst cen energií a harmonizace kvality obvodového pláště s otopným systémem tento názor vyvracejí. Realizovat renovaci fasády bez zateplení se v dnešní době jednoznačně nevyplácí. Jaká tloušťka izolace je tedy optimální? Z úsporných důvodů je stále ještě aplikována tloušťka asi 6 cm, a to s argumentem, že zateplování je příliš drahé. Opak je však pravdou.

Nová fasáda bez izolace stojí v průměru 350 Kč/m². Při použití izolace tloušťky 6 až 8 cm její cena vzroste na přibližně 700 Kč/m². Zvětšení tloušťky tepelné izolace na 16 cm však představuje zvýšení celkové sumy jen o 100 Kč/m² a zvětšení tloušťky na 24 cm o dalších necelých 100 Kč/m². Z uvedeného vyplývá, že nárůst ceny fasády s rostoucí tloušťkou tepelné izolace výrazně klesá, protože značnou část celkových nákladů tvoří příslušenství, povrchové vrstvy a práce. Realizace tepelněizolační vrstvy tloušťky asi 6 cm je tedy z hlediska práce nehospodárná a z hlediska tepelněizolačních vlastností málo účinná. Kromě toho přináší i riziko stavebních poruch v důsledku přesunu rosného bodu a následné tvorby kondenzátu v lepidle zateplovacího systému.

Na druhé straně zvětšení tepelněizolační vrstvy na 8 až 12 cm neřeší efektivitu vynaložených investicí. Měrná potřeba tepla na vytápění sice klesne z přibližně 250 kWh/(m².a) na přibližně 75 kWh/(m².a), ale na pokrytí tepelných ztrát a na přípravu teplé pitné vody musí být navržen poměrně složitý otopný systém. Ten by musel sestávat ze záložního zdroje tepla (plynového kotle, kotle na biomasu a podobně) a středního teplovodního vytápění (obvykle podlahového). Svou setrvačností bude ale v rozporu s konceptem nízkoenergetického domu, který je založen na rychlé regulaci systému a na vazbě na pasivní solární zisky. Příprava teplé vody by musela být ještě dodatečně řešena integrací většího solárního systému nebo tepelného čerpadla. V takovém domě se pak nahromadí množství relativně velkých a drahých systémů. Autoři a realizátoři podobných řešení potom tvrdí, že ekologie je příliš drahá. Tato řešení však nemají s ekologií ani s racionálním přístupem nic společného.

Ideální je, jestliže tloušťka tepelné izolace obvodových stěn neklesne pod 16 cm, a za optimální hodnotu je možno na základě mnoha zkušeností považovat tloušťku 24 cm. V případě zateplení střechy nebo stropu je potřeba uvažovat tepelněizolační tloušťky 24 až 30 cm, u podlahy na terénu nebo nad suterénem 10 až 20 cm.

Dbát na kvalitu oken se při sanaci stavby jednoznačně vyplatí. Okna, zasklené stěny a vstupní dveře procházejí neustálým vylepšováním. Nejnovějším řešením je okno s tepelně izolovanými rámy a tepelněizolačním trojsklem (U_w ≤ 0,85 W/m²K), což představuje řešení vhodné i pro energeticky pasivní domy. Přínosem tohoto řešení je rovněž zvýšení komfortu bydlení. Odstraní se nepříjemné sálání z chladného povrchu a nízkoteplotní otopné těleso nemusí být nutně umístěno pod oknem.

Mimořádný důraz je třeba klást i na zabezpečení kvality vzduchotěsnosti a větrotěsnosti obvodového pláště a na eliminaci tepelných mostů.

Větrání
O nutnosti pravidelného větrání jsme se zmínili již v úvodní části. Je-li pravidelné přirozené větrání zanedbáváno, výsledkem je tvorba nebezpečných plísní, alergie a novodobá civilizační onemocnění nazývaná „syndrom nemocných budov“ (Sick-Building-Syndrom). Praxe ukázala, že instalace mechanického větrání se v moderních budovách stává nezbytnou.

Pokud by se dodržovala hygieniky předepsaná výměna vzduchu 0,4 až 0,8 h^-1 (tj. cca 30 m³ na osobu za hodinu), pravidelné příčné větrání místností by se muselo vykonávat každých devadesát minut, a to i v noci. Bez ohledu na tepelné úniky spojené s přirozeným větráním je i z energetického hlediska ideálním řešením instalace systému řízeného větrání se zpětným získáváním tepla.

U nás tyto systémy zatím nemají v bytové sféře tradici, což však neznamená, že jde o nadstandardní a zbytečný systém, který dům „přetechnizuje“. V oblasti bydlení se jedná o zcela jiné zařízení, než jaké známe z administrativních a obchodních budov (nejde o klasickou klimatizaci). Systém řízeného větrání pracuje s malým množstvím vzduchu a lze ho použít i na dotápění místností.

Otopný systém
Po zateplení obvodového pláště je tepelná zátěž zredukována na cca 10 až 20 W/m² vytápěné plochy, takže je třeba myslet i na výběr inovativního a efektivního otopného systému. Jestliže se podaří klesnout pod hranici 10 W/m² vytápěné plochy, můžeme hovořit o energeticky pasivním domě a v takovém případě se již můžeme zcela zříct konvenčního otopného systému. Dodávky dostatečného množství tepla pro vytápění zabezpečí pro energeticky pasivní dům teplovzdušný větrací a otopný systém. Ušetří se tím náklady na rozvod tepla, topný kotel a sklad paliva.

Dosáhnout při sanaci budovy hodnoty energeticky pasivního domu je sice těžké, ale technologie pasivního domu se dají smysluplně využít, jestliže měrná potřeba tepla nepřesáhne 35 kWh/(m².a). Otopný systém je třeba dimenzovat v závislosti na tepelné zátěži.

V oblasti nízkoenergetického domu postačí tepelný zdroj nebo kotel s malým výkonem (cca 10 kW) v kombinaci s nízkoteplotním otopným systémem (vstupní teploty 30 až 40 °C) řízeným ekvitermním regulátorem. Tento systém pružně reaguje na změnu vnější teploty či solárních zisků a topná sezona může být zkrácena na přibližně čtyři měsíce v roce. Sladěný koncept domovní techniky je možno vytvořit i v kombinaci s efektivní přípravou teplé pitné vody a využitím obnovitelných zdrojů energie (solární systém, biomasa).

Příklad energeticky efektivní sanace rodinného domu
Účinnost opatření energeticky efektivní sanace doložíme výpočty pro referenční dům v klimatické oblasti Bratislavy. Referenční rodinný dům s celkovou užitnou plochou 164 m² byl realizován v 70. letech 20. století. Obvodový plášť tvoří stěny s tloušťkou 38 cm z děrované cihly a nedostatečně zateplené obytné podkroví a podlaha směrem k suterénu. Výpočty jsou zhotoveny ve čtyřech variantách, představujících čtyři možné koncepty sanace (viz tabulka 2):

Tab. č. 2: Účinnost opatření energeticky efektivní sanace referenčního domu
Pozn.: ¹⁾ Hodnota U: součinitel prostupu tepla (W/(m² . K))
²⁾ ZZT: zpětné získávání tepla
³⁾ MPT: měrná potřeba tepla na vytápění (kWh/(m². a))

Varianta 1:
Uvažuje se jen o výměně oken.
Energetická úspora je zanedbatelná, což v dnešní době představuje zcela nevyhovující řešení.

Varianta 2:
Tloušťky tepelné izolace jsou z pohledu současných možností a energetické amortizace nevyhovující, totéž lze říci i o problému přirozeného větrání okny. Dům i po této sanaci vyžaduje náročný a výkonný otopný systém.

Varianta 3:
V důsledku zvětšení tloušťky tepelné izolace obvodového pláště, použití oken pro nízkoenergetické domy a díky instalaci řízeného větrání dochází k prudkému poklesu měrné potřeby tepla. Energetická náročnost se nachází těsně pod horní hranicí nízkoenergetického domu.

Varianta 4:
Tloušťky tepelné izolace jsou na reálném maximu a tepelné mosty jsou téměř zcela odstraněny. Předpokládá se použití oken určených pro energeticky pasivní domy a instalace řízeného větrání s vysokou účinností rekuperace (zpětného získávání tepla). Extrémně nízká hodnota měrné potřeby tepla umožňuje aplikaci velmi efektivní otopné techniky.

Shrnutí:
Varianta 4 představuje vzorový přístup k energeticky efektivní sanaci starších budov. Cílová hodnota měrné potřeby tepla na vytápění klesla z původní hodnoty 240,7 kWh/(m².a) na hodnotu 27,5 kWh/(m².a), což představuje téměř devítinásobné (- 88,6 %) snížení energetické náročnosti renovovaného domu.

Závěr
Legislativním nástrojem k zabezpečení energetických úspor v budovách je v Čechách revidovaná národní norma ČSN 73 0540 z roku 2002. Významným impulsem se stane zavedení povinné energetické certifikace všech budov ve smyslu směrnice Evropského parlamentu a rady 2002/91/ES o povinné energetické hospodárnosti budov. Směrnice vyžaduje zlepšení energetické hospodárnosti budov změnou tepelné ochrany stavebních konstrukcí ve vztahu k místním a klimatickým podmínkám. Podle směrnice je třeba zabezpečit požadované podmínky vnitřního prostředí budov, a to snížením potřeby energie na vytápění, přípravu teplé pitné vody, osvětlení, ale i větrání a klimatizaci. Perspektivně je možno očekávat podstatně větší podíl investicí v oblasti renovací budov, což vytváří předpoklady pro postupné snižování jejich energetické náročnosti.

Ing. arch. Eugen Nagy
Foto: archiv autora

Více informací: Vše o úsporách energií