Pasívne energetické systémy

Rozmiestnenie jednotlivých miestností a ich orientácia je dôležitým prvkom z hľadiska tepelných ziskov a strát budovy. Takzvaná solárna architektúra môže v budovách prispieť až 15%-timi k úsporám energie, ktorú je potrebné vynaložiť na vykurovanie. Hlavnou zásadou je orientovať všetky veľké okná na juh. Takto navrhnutá stavba spotrebuje až o 25% menej energie na vykurovanie oproti domu, ktorý je orientovaný na východ, či západ. Ďalšou zásadou je umiestňovať obytné priestory (obývacie a detské izby) na juh a ostatné časti (kuchyňa, kúpeľňa, skladovacie priestory, chodba) v severných častiach domu, či bytu. Veľké na juh orientované okná je potrebné kombinovať s tieniacimi prvkami, ktoré v lete zabránia nadmernému oslneniu.

Okrem toho solárna architektúra využíva rôzne prvky ako sú napríklad presklenné balkóny a lodžie či strešné okná.

Zimná záhrada

Zimná záhrada je jednou z častí domu, ktorý plne využíva slnečnú energiu. Funguje ako dodatočná izolačná vrstva. Slnečné žiarenie vyhrieva presklený priestor, čím sa znižujú tepelné straty budovy. Vzduch, ktorý sa v týchto priestoroch predhreje, sa dá použiť na dokurovanie ostatných miestností.

Ochranná fólia

Inou možnosťou, ako znížiť tepelné straty je špeciálna fólia, ktorá sa nanesie na vonkajšie sklá. Táto v letných mesiacoch umožní udržať dobré teplotné podmienky v byte, pretože zmierňuje oslnenie miestností. Naopak, v zime presvetlí interiér potrebným prirodzeným svetlom. Presklenné fasády a zimné záhrady patria medzi moderné prvky súčasnej architektúry a ich použitie umocňuje moderný vzhľad budov.

Presklené balkóny a lodžie

Presklené balkóny a lodžie sú v bežných panelákových bytoch jedinou možnosťou, ako využiť slnko vo svoj prospech pasívnym spôsobom. V zimných mesiacoch sa takto dosiahne nezanedbateľná úspora tepla. Presklená lodžia či balkón funguje na rovnakom princípe ako zimná záhrada: dodatočne izoluje, vyhrieva presklený priestor a predhrieva vzduch. Takéto balkóny okrem toho zväčšujú úžitkovú plochu a izolujú dom od vonkajšieho hluku a prachu. Aby boli obývateľné aj v lete, treba rátať s vhodnou tieniacou technikou a prirodzeným vetraním.

Strešné okná

Ďalšou z možností ako pasívne využívať slnečnú energiu je tzv. eko-architektúra domov s obytným podkrovím so strešnými oknami. Z energetického hľadiska je bývanie pod šikmou strechou veľmi výhodné. Väčšina nových rodinných domov má obytné podkrovie. Ich majitelia volia túto atraktívnu a zdravú formu bývania hlavne kvôli špecifickej atmosfére, ktorú vytvárajú šikmé steny v kombinácii so záplavou slnka svetla a nádherného výhľadu do okolia. Skutočnosť, že takéto domy  sú energeticky menej náročné si však málokto uvedomuje. Preto si dovolíme zdôrazniť fakty, ktoré hovoria v prospech takejto architektúry.

Z hľadiska energetickej bilancie má dom so šikmou strechou a strešnými oknami vo väčšine prípadov vyšší zisk zo slnečnej energie a zároveň dosahuje nižšie tepelné straty oproti domu s plochou strechou. Prízemný dom s plochou strechou s rovnakou obytnou plochou vykazuje energetickú bilanciu až o 19% horšiu oproti šikmej streche. Ak je dom s plochou strechou poschodový, jeho energetická bilancia je stále o 7% horšia, ako pri dome s obytným podkrovím.

Bratislava Košice
Prípad 1 Zisk zo slnečnej energie 1 159 kWh 1 384 kWh
Celkové tepelné straty 5 583 kWh 6 548 kWh
Energetická bilancia - 4 424 kWh - 5 164 kWh
Zvýšenie energetických strát - -
Prípad 2 Zisk zo slnečnej energie 976 kWh 1 154 kWh
Celkové tepelné straty 5 709 kWh 6 702 kWh
Energetická bilancia - 4 733 kWh - 5 548 kWh
Zvýšenie energetických strát * 7 % 7 %
Prípad 3 Zisk zo slnečnej energie 976 kWh 1 154 kWh
Celkové tepelné straty 6 231 kWh 7 286 kWh
Energetická bilancia - 5 256 kWh - 6 132 kWh
Zvýšenie energetických strát * 19 % 19 %

* v porovnaní s prípadom 1.

Zošikmené steny podkrovia zmenšujú objem vykurovaného priestoru asi o 20 až 25%. Presný výpočet, koľko energie tým ušetríme, by bol vzhľadom na množstvo iných faktorov veľmi komplikovaný. Vo všeobecnosti však platí, že náklady na vykurovanie útulnejších podkrovných miestností sú v porovnaní s klasickými priestormi nižšie.

Priestor pod šikmou strechou býva zvyčajne presvetlený strešnými  oknami, ktoré vzhľadom na lepšiu orientáciu k smeru slnečných lúčov dávajú podstatne viac svetla ako okná fasádne. Záplava slnka a svetla je vlastne to, čím je bývanie v podkroví zaujímavejšie a príjemnejšie. Fakt, že užívatelia podkroví zapínajú svetlo možno aj o hodinu neskôr a počas zimných rán ho vypínajú o hodinu skôr, si málokto uvedomuje. Na druhej strane v zimných mesiacoch môže byť problém odstraňovanie snehu zo strešných okien, ktorý môže miestnosť zatieniť, a v tom prípade je potrebné svietiť celý deň.

Obývačka v podkroví

V porovnaní s fasádnym oknom má okno osadené v šikmej streche najväčšiu výhodu v tom, že má podstatne vyšší tepelný zisk zo slnečnej energie. Väčšina ľudí si myslí, že každé pridané okno prináša ďalšie tepelné straty. V prípade strešného okna to však nemusí byť pravda. Ak napr. strešné okno s nízkymi tepelnými stratami veľkosti 78x140 cm osadíme na južnú stranu strechy so sklonom 45°, v určitých klimatických podmienkach vykazuje plusovú energetickú bilanciu. V Bratislave je to napr. +18 kWh/m2 a v Košiciach +3 kWh/m2 (viď graf). Z toho vyplýva, že v rámci vykurovacieho obdobia cez takéto okno viac energie získame ako stratíme. Šikmo osadené izolačné dvojité sklo takto prispieva k „vyhrievaniu“ miestnosti. Treba pritom zdôrazniť, že tento jav nastáva neustále počas denného svetla, teda aj keď je pod mrakom. Majitelia rodinných domov s podkrovím by určite potvrdili, že v podkroví majú vždy teplejšie ako na prízemí a keď iní už v prechodnom období kúria, oni ešte nemusia. Vyšší zisk tepla však nemusí byť vždy výhodou, čo platí najmä v horúcich letných mesiacoch. Preto aj v tomto prípade treba počítať s tieniacou technikou.

slnecnaenergia_graf.gif

Graf: Energetická bilancia okna osadeného pod sklonom 45°, resp. 90° na rôzne svetové strany, platná pre klimatickú oblasť Bratislavy a Košíc.

Z hľadiska celkového architektonického tvaru domu s obytným podkrovím je výhodou aj fakt, že strešné okná a slnečné kolektory niektorých výrobcov sa dajú navzájom kombinovať do ľubovoľných zostáv. Nasledovný príklad vás určite presvedčí, že slnečné kolektory môžu vyzerať decentne na každej streche.