V dnešnej dobe, keď sa čoraz viac zameriavame na energetickú efektívnosť a udržateľnosť, sa princípy pasívneho chladenia stávajú kľúčovými pre návrh a prevádzku moderných budov, najmä pasívnych domov. Prehrievanie je čoraz bežnejší problém mnohých domácností, a preto je dôležité hľadať spôsoby, ako udržať príjemnú teplotu v interiéri bez nadmerného spoliehania sa na klimatizáciu. Tento článok sa zameriava na princípy pasívneho chladenia a ich aplikáciu v pasívnych domoch, s cieľom dosiahnuť komfortné bývanie s minimálnou spotrebou energie.
Úvod do pasívneho chladenia
Pasívne chladenie využíva architektonické a prírodné princípy na udržanie interiéru domu chladným bez použitia elektrickej energie. Ide o súbor opatrení, ktoré zlepšujú vnútornú klímu budovy, najmä ak sú dobre navrhnuté. Na rozdiel od aktívneho chladenia, ktoré zahŕňa použitie aktívnych komponentov, ako sú ventilátory alebo klimatizácie, pasívne chladenie sa spolieha na termodynamické princípy, ako je konvekcia, vedenie a žiarenie, na prenos tepla bez potreby externého zdroja energie.
Princípy pasívneho chladenia
Orientácia budovy
Prvým krokom pri návrhu pasívneho domu je správna orientácia jednotlivých miestností. Z hľadiska tepelnej energetiky sa odporúča umiestniť hlavné obytné miestnosti na juh alebo juhozápad. Táto orientácia umožňuje efektívne prehrievanie interiéru počas zimy, vďaka intenzívnemu slnečnému žiareniu. V lete je však potrebné zabrániť skleníkovému efektu inštaláciou funkčnej tieniacej techniky. Spálne by mali byť smerované na východ, aby bol správne stimulovaný biorytmus ľudského organizmu.
Tieniaca technika
Tienenie na oknách, najmä na ich vonkajšej strane, je kľúčovým prvkom pasívneho chladenia. Medzi najúčinnejšie patria rolety a žalúzie. Vonkajšie žalúzie dokážu zadržať až 94 % tepelnej energie, čím zabraňujú prehrievaniu interiéru. Rolety a žalúzie umožňujú pasívne chladiť domácnosti aj v oblastiach s vysokou koncentráciou budov, ako sú centrá miest a priemyselné zóny.
Rolety a žalúzie
Roleta alebo žalúzia na vonkajšej strane okna plní v lete funkciu tieniaceho prostriedku, zatiaľ čo v zime izoluje. Predokenné rolety predstavujú efektívny tieniaci prvok, ktorý slúži ako výborný tepelný izolant. Skladajú sa z roletového panciera, ktorý je tvorený hliníkovými lamelami vyplnenými PUR penou. Vzduchová kapsa medzi roletovou výplňou a oknom izoluje interiér od teplotných výkyvov, čím sa v zime znižuje únik tepla až o 30 percent a v lete sa chráni interiér proti prehriatiu.
Prečítajte si tiež: Montáž výstuže pre stropné chladenie
Screenové clony
Screenové clony sú moderným a elegantným prvkom exteriérovej tieniacej techniky, ktorý umožňuje zatieniť okná, pergoly či terasy. Špeciálna textília screenovej clony zamedzí prudkému slnečnému žiareniu, prieniku tepla a nežiaducim pohľadom, pričom umožňuje zostať v kontakte s vonkajším prostredím bez straty výhľadu. Screenové clony dokážu odtieniť až 95 % slnečnej energie a škodlivého UV žiarenia, čím sa v horúcich letných dňoch znižuje teplota v interiéri o 3 - 7 °C.
Zeleň v okolí budovy
Zeleň v bezprostrednom okolí stavby, najmä stromy, je ďalším dôležitým prvkom pasívneho chladenia. Listnaté stromy majú v lete priepustnosť 15-30 % slnečného žiarenia a absorbovaná slnečná energia sa využíva pre fotosyntézu. Ešte významnejší je proces odparovania vody z listov, ku ktorému pri listnatých stromoch neustále dochádza. Moderné "zelené" fasády porastené rastlinami sú nielen izolačným prvkom, ale aj nástrojom architektov spolupracujúcich s botanikmi.
Zelené strechy
Zelené strechy sa stávajú významnou konkurenciou tradičným strešným krytinám vďaka ich výborným tepelnoizolačným vlastnostiam a schopnosti akumulácie dažďových zrážok. Pozitívny vplyv zelene na chladenie domu a okolia potvrdzujú tiež odborné štúdie. Napríklad, v kalifornskom Sacramente sa zistilo, že prítomnosť listnatých stromov v blízkosti budovy znížila spotrebu energie na chladenie o 30 percent.
Vodné plochy
Vhodnou kombináciou so stromami je prítomnosť vodných plôch či fontán. Podobne ako u listov stromov, aj v ich prípade dochádza k odparovaniu vody, čím sa citeľné teplo premieňa na viazané a teplota okolitého vzduchu klesá. Okrem prírodných kúpacích jazierok možno okolo domu vytvoriť aj umelý kanál s tečúcou vodou, ktorý poskytuje okrem zlepšenia miestnej mikroklímy, tiež príjemný akustický efekt.
Prirodzené vetranie
Jednou z možností, ako chladiť budovu a jej interiér, je aj samotný vietor. V ázijských krajinách blízko rovníka stavajú prakticky otvorené budovy v takom smere, aby nimi mohol vietor prefukovať a ochladzovať ich. Na podobnom princípe fungujú aj stavby pri mori, ktoré využívajú chladnejší vietor vanúci smerom od vody.
Prečítajte si tiež: O chladení, vysušovaní a filtrácii vzduchu
Materiály a povrchové úpravy
Dôležitú úlohu hrá aj miera absorpcie tepla u plášťa budovy. Strecha aj fasáda by mali byť vybavené svetlým alebo striebro-lesklým náterom, ktorý je schopný odrážať vysoké percento slnečného žiarenia. Príkladom z tohto hľadiska by mohla ísť architektúra južných krajín akými sú Grécko alebo napríklad Malta.
Solárne komíny
Poslednou možnosťou pasívneho chladenia sú solárne komíny na strechách budov. Tieto komíny sa nachádzajú na konci odvetrávacích šácht a ohrievajú odvádzaný vzduch.
Pasívny dom a jeho princípy
Pasívny dom je energeticky úsporná budova, ktorá spotrebuje minimálnu energiu na vykurovanie a chladenie. Namiesto klasických vykurovacích systémov využíva inteligentné a udržateľné riešenia. Cieľom pasívneho domu je zabezpečiť pohodlie s minimálnou spotrebou energie.
Izolácia
Súvislá izolácia s väčšou hrúbkou je základom pasívneho domu. Zabraňuje tepelným stratám v zime a prehrievaniu v lete. Súčiniteľ prestupu tepla musí byť menší ako 0,15 W/m2, čo sa dosiahne tepelnou izoláciou s hrúbkou 20 - 30 centimetrov.
Okná a dvere
Okná sú často najslabším bodom izolácie budovy. Pre pasívny dom sa používa trojvrstvové sklo s dvoma vzduchovými priestormi medzi nimi, ktoré sú vyplnené inertným plynom, napríklad argónom a kryptónom. Používa sa nízkoemisné sklo, ktoré prepúšťa dvakrát menej UV žiarenia ako bežné sklo a zabraňuje prehrievaniu miestností počas leta. Tepelná vodivosť okien by mala byť nižšia ako 0,8 W/m2K.
Prečítajte si tiež: Komplexný prehľad klimatizácií Hisense
Vzduchotesnosť
Dôležitým prvkom pasívneho domu je vzduchotesnosť. Musí sa vykonať Blower door test, t. j. test kvality prevedenia domu, meranie vzduchotesnosti. Zisťujú sa úniky vzduchu, odhaľujú netesnosti v konštrukcii a zároveň sa odstraňujú, aby dom dobre tesnil.
Vetranie s rekuperáciou
V pasívnom dome je povinné nútené (mechanické) vetranie. Mechanický vetrací systém s rekuperáciou umožňuje neustály prísun čerstvého vzduchu bez tepelných strát. V zime teplý vnútorný vzduch ohrieva privádzaný studený vzduch, čo šetrí energiu.
Energeticky úsporné spotrebiče
Domáce spotrebiče v pasívnom dome musia byť energeticky úsporné, t. j. vysokej energetickej triedy. Okrem zníženia celkovej spotreby energie produkujú počas prevádzky menej tepla, čo prispieva k nižšej potrebe chladenia.
Aktívne vs. Pasívne chladenie
Aktívne a pasívne chladenie sú dva rôzne prístupy k odvádzaniu tepla z rôznych zariadení a systémov. Aktívne chladenie zahŕňa použitie aktívnych komponentov, ako sú ventilátory alebo čerpadlá, na zvýšenie prietoku vzduchu alebo tekutiny cez chladič alebo chladiacu jednotku. Pasívne chladenie využíva termodynamické princípy, aby sa teplo prenášalo výhradne konvekciou, vedením alebo žiarením, bez použitia vonkajšieho zdroja energie, ako sú ventilátory alebo čerpadlá. Pasívne chladenie sa často uplatňuje v aplikáciách, kde nie je prístup k externým zdrojom energie alebo sú žiadané tichšie prevádzkové podmienky.
Výhody pasívneho chladenia
- Ekonomické výhody: Pasívne chladenie rodinného domu je dôležité najmä z ekonomického hľadiska. S minimom úsilia a len s využitím a rozumným zakomponovaním jeho zložiek dokážeme ušetriť nemalé peniaze.
- Zdravotné výhody: Vonkajšie tienenie je z ekonomického aj zdravotného hľadiska výhodnejšie ako obstaranie a následná prevádzka klimatizácie.
- Environmentálne výhody: Pasívne chladenie znižuje závislosť na klimatizačných jednotkách, ktoré sú energeticky náročné a prispievajú k emisiám skleníkových plynov.