Paneláky můžou šetřit

První panelové domy vznikaly v Holandsku, v Německu a ve Francii mezi světovými válkami, v menší míře také v severských zemích. Jako levné sociální bydlení se v západní Evropě stavěly do sedmdesátých let 20. století.

Naopak v zemích východního bloku se sídliště stala chloubou socialismu. Panelové domy v České republice jsou poměrně kvalitní, a i když byly navrhovány na životnost kolem 30 - 40 let, mohou po revitalizaci sloužit další desítky roků. V současnosti máme asi 1,2 milionu bytů v panelových domech a podle některých údajů prošla téměř polovina z nich rekonstrukcí. Hlavním důvodem pro jejich rekonstrukce je jejich vysoká energetická náročnost, především ztráty tepla obvodovým pláštěm a okny. Další ztráty tepla vznikají v rozvodech tepla z teplárny nebo výtopny k místu předávací stanice i v objektu samém.

V devadesátých letech minulého století se nejčastěji zateplovalo systémy přibližně do 5 cm tloušťky, později o síle asi 10 cm. Zateplovací systémy o tloušťce větší než 14 cm jsou však dodnes ojedinělé.

Stavební soustava a obalová konstrukce

Většina lidí, a to i technicky vzdělaných, se domnívá, že nejdůležitější jsou vlastnosti dané stavební soustavou, ve které je objekt postaven. Ta ale definuje například rozpon sekcí, uspořádání nosných konstrukcí nebo typ bytových jader. Tepelnou ochranu budovy zajišťuje především obalová konstrukce, která je mnohem více spojena s rokem výstavby - paradoxně tak můžeme najít v téže stavební soustavě různou kvalitu konstrukcí. Milníkem je rok 1978, kdy byla revidována ČSN 73 0540. Před tímto rokem můžeme odlišit panely sendvičové s vyšší kvalitou a panely z lehčeného betonu. Po revizi normy jsou odchylky poměrně malé.

To, že kvalita konstrukce není hlavním faktorem ovlivňujícím energetickou náročnost panelového domu, lze demonstrovat na výzkumném projektu EkoWATT s názvem Komplexní rekonstrukce panelových domů do nízkoenergetického standardu VaV SP3g522107. V jeho rámci byl sestaven model umožňující simulovat aplikaci úsporných opatření a jejich ekonomické a environmentální dopady.

Pro zjištění vztahů mezi náhodně generovanými vstupy a výslednými vlastnostmi byla provedena jejich citlivostní analýza. Jako sledovaná veličina byla vybrána měrná potřeba tepla na vytápění EA [kWh/m2.a]. Tato vlastnost totiž určuje kvalitu stavebního řešení a její vliv na energetickou náročnost domu. Geometrické charakteristiky jako počet pater, počet sekcí nebo jejich hloubka a šířka hrají ve výpočtu zásadní roli. Na potřebu tepla na vytápění mají pozitivní vliv, neboť obecně snižují tzv. faktor tvaru budovy zvaný A/V, tedy poměr ochlazovaných povrchů vůči vytápěnému objemu. Značný vliv má také průměrná plocha bytu a u objektů v nerekonstruovaném stavu období výstavby. Citlivostní analýza potvrzuje význam vnitřních tepelných zisků u pasivních a nízkoenergetických staveb, kdy tyto zisky nabývají na důležitosti vzhledem k velmi nízkým ztrátám objektu. Dále také potvrzuje, že se po rekonstrukci výrazně sníží vliv období, kdy byla budova postavena.

Po komplexním zateplení větší tloušťkou a výměně oken by měla úspora energie na vytápění dosahovat minimálně 40 %, reálně může dosahovat i 60 %. Paradoxem je, že pokud není zároveň s těmito opatřeními řešeno automatizované větrání, dostavují se obtíže jako zvýšený výskyt pachů, častější pocit únavy a ospalosti, v zimním období výskyt plísní na chladných plochách nebo na místech nedořešených tepelných mostů. Ale i rychlá degradace některých detailů, především tam, kde došlo k výskytu nadměrné vlhkosti uvnitř konstrukce nebo za rámem okna (když připojovací spáry mezi oknem a stěnou nebyly ošetřeny těsnicími páskami nebo byly špatně aplikovány).

Obvyklá realizace zateplení

První, co upoutalo pozornost na započatém průběhu zateplování u referenční stavby, je volba tloušťky tepelné izolace fasádním EPS v síle 100 mm. Není to sice ta nejhorší varianta, ale stačilo by už jen málo, aby další opatření mohla pokračovat v logickém sledu. Tímto prvním krokem bylo zřejmě rozhodnuto, že se dům nepřiblíží ani k nízkoenergetickému standardu. Navíc je velmi pravděpodobné, že vlivem nedořešených tepelných mostů se zhruba do deseti let naruší a opadají povrchové vrstvy fasády.

Horší však je, že pod vrstvou izolace mohou probíhat erozní procesy nosné konstrukce neviditelně, a někdy dokonce i rychleji, než kdyby se nedělalo žádné zateplení. Investice na opravy oprav zateplení se mohou blížit výši ceny provedení zcela nového zateplení, ale není vyloučeno, že mohou být i vyšší. Konečná bilance znamená, že v průběhu dvaceti let se vynaloží na 1 m2 550 Kč (1999 - nová omítka) + 930 Kč (2010 - zateplení 100 mm EPS) + 930 Kč (2020 - oprava nebo zcela nové zateplení) celkem minimálně 2410 Kč. Zdá se, že jde o ekonomický nesmysl? Ne, to je běžná realita!

Pokud se použije k upevnění systému na fasádu lepicí pěna, není třeba desky kotvit talířovou hmoždinkou. Kotvení ve velkých plochách může být podle výpočtu hmoždinkami doplněno pouze po určitých úsecích. Sníží se tak pracnost a přitom se nezhorší vlastnosti izolační vrstvy. Firmy talířové kotvy/hmoždinky zneužívají jako pojištění nekvalitního lepení. Pokud se totiž lepené kotvení neprovede důsledně podle technologického postupu, může se od fasády časem odtrhnout. Překotvenost bez odstranění tepelného mostu kotev, pouze zapatláním stavebním lepidlem, nejen oslabuje funkčnost izolace, ale časem se talíře kotev, které mají jiné fyzikální vlastnosti než povrch fasády, prokreslí na omítce fasády.

Kvalita vnitřního prostředí

Často dnes již nevyhovují původní systémy větrání, které nejsou funkční kvůli dlouhodobé absenci údržby, a nebo se změnily předpoklady, za jakých byly navrhovány. Založeny byly na centrálním odtahu vzduchu jednou nebo dvěma šachtami v bytovém jádru, přičemž výústky se nacházely v kuchyních, na WC a v koupelně. Přívod vzduchu zajišťovala netěsná okna, případně jejich otevírání. Centrální odtahové ventilátory byly často odstraněny - buď bez náhrady, nebo s individuálním odtahem z bytů. To však problém neřeší, pokud není současně otevřeno okno (navíc tak dochází k výměně odérů mezi byty).

V panelových domech s původními okny sice dochází k únikům tepla, ale zároveň je zaručeno kontinuální provětrání bytu - koncentrace oxidu uhličitého se často pohybuje v přijatelných úrovních do 1500 ppm. Po výměně oken dochází ke snížení tepelné ztráty, ale také k tomu, že se v interiéru nevětrá a tím se zvyšuje hladina CO2. Obálka budovy je po výměně oken zpravidla natolik těsná, že nelze bez mechanického, případně hybridního řízeného větrání zajistit komfortní užívání bytů. Při koncentracích nad 2000 ppm dochází ke zvýšenému riziku vlivu na zdraví a člověk se po spánku v takové místnosti cítí unaven a bolí ho hlava.

Měření kysličníku uhličitého

V rámci výzkumu EkoWATT bylo provedeno měření koncentrace CO2 v bytě u domu soustavy VVU ETA s novými plastovými okny. Protože je orientován k rušné silnici, bývají okna zavřená. Snížená hlučnost je díky výměně oken vykoupena sníženou kvalitou vnitřního prostředí kvůli nedostatečné výměně vzduchu. Výsledky měření tuto skutečnost dokládají.

Hlavní čidlo bylo umístěno v obývacím pokoji, který slouží zároveň jako ložnice. Z měřených dat jsou patrné noční extrémy, které dosahují hodnot až 3500 ppm. Z analýzy pak vyplývá, že v nočních hodinách je takřka 70 - 80 % času nad hygienickou úrovní 1000 - 1200 ppm. Ráno se pak byt provětrá, takže hodnota CO2 se často dostane k hranici 700 - 1000 ppm. To má ale dopad na energetickou náročnost, protože topný systém se pak snaží "dohnat" teplotu např. ze 17 na přibližně 21 - 23 °C, i když v bytě nikdo není. Denní koncentrace CO2 se pohybovaly kolem 500 - 700 ppm, což v pražských podmínkách představuje přibližně o 100 ppm větší hodnotu než koncentrace exteriérové. Některé denní špičky nad 1000 ppm jsou dány přítomnosti jedné osoby.

Paradoxní je, že hodnoty vyhovující hygienickému požadavku do 1000 - 1200 ppm jsou dosahovány pouze tehdy, pokud v bytě nikdo není. V ložnici rozměrů 12 - 14 m2 při dvou spících osobách je ráno běžně naměřeno více než 3000 ppm CO2. V nočních hodinách se limit 1000 - 1200 ppm překračuje v 70 % času.

Úspory při přípravě teplé vody

Pro nezateplený panelový dům tvoří energie na přípravu teplé vody při kvalitně zaizolovaném rozvodném systému asi 15 % z celkové spotřeby objektu. Pokud je rozvodný systém původní a zanedbaný, až 21 %. Pro dům zateplený je tento podíl již 35 - 40 % za předpokladu, že při rekonstrukci byly opraveny a zatepleny rozvody teplé vody.

Energetickou náročnost na přípravu teplé vody lze snížit dvěma způsoby, které se mohou kombinovat. První možností je snížit její spotřebu přímo u uživatelů, druhou výměna zdroje tepla.

• Úspory na straně uživatelů lze dosáhnout správnou volbou sprchové hlavice a režimu sprchování. Při běžném sprchování v délce pěti minut se spotřebuje kolem 50 l vody. Z uvedené doby však vlastní sprchování trvá zhruba dvě minuty (spotřeba 20 l teplé vody), zbytek doby voda protéká bez užitku. Úsporným chováním nebo vhodným technickým zařízením je možné bez snížení pocitu komfortu uspořit až 60 % běžné spotřeby.

Mezi úsporné výtokové armatury patří sprchová hlavice s nastavitelným průtokem vody, které soustřeďují proud vody do méně trysek, čímž zvětšují jeho rychlost. Některé hlavice mají "stop ventil", který velmi dobře funguje v kombinaci s termostatickou baterií. Omezit množství protékající vody lze také pomocí škrticích kroužků, instalovaných do sprchové hadice.

• Zdroj tepla může být centrální pro celý objekt nebo lokální v bytech. Mezi centrální zdroje patří systém CZT, tepelná čerpadla, plynové kotle a solární kolektory. Příprava teplé vody se může také decentralizovat a přenést do bytů, čímž odpadnou ztráty v cirkulačních rozvodech. Jako zdroje lokální slouží elektrické akumulační zásobníky, průtokové ohřívače a kompaktní jednotky určené pro větrání a přípravu teplé vody v bytech.

Přesunutím zdroje tepla přímo do objektu odstraníme ztráty vedením centrálního zásobování tepla od zdroje k domu. Přesto se nemusí investice do nového zdroje vrátit v podobě úspory provozních nákladů, a to především v lokalitách s levnějším teplem ze systému CZT (do 500 Kč/GJ). Výnosnost investice se liší, a proto je nutné si před realizací nechat zpracovat energeticko - ekonomickou studii výměny zdroje.

Nelogický sled postupně prováděných opatření

• Člověk má tendenci řešit to, co se ho blíže dotýká. Proto i změny nejčastěji začínají novým vybavením nebo přebudováním interiérů v rámci nenosných příček, povrchů podlah a zařízení WC, koupelen a kuchyní. Tato opatření probíhají individuálně, a tím blokují koncepční rozhodování dlouhodobého charakteru, protože při nich dochází k menšímu i většímu odpisu provedených změn.

• Nejohroženější částí panelového domu je jeho rovná střecha, která potřebuje nejčastější údržbu. Opravená střecha bez zateplení znamená nemožnost provedení celistvého zateplení bez tepelných mostů v další fázi.

• Šeď paneláků láká fasádu přemalovat novou omítkou, většinou ale bez delší životnosti.

• I menším zásahem s pomocí regulačních prvků se u energeticky nešetrné stavby může ušetřit až 10 % spotřeby tepla na vytápění. Jakmile se ale přistoupí k provádění dalších opatření a zateplení, tato investice ztrácí smysl.

• Klíčovou chybou je ukvapená výměna topné soustavy a zdroje na vytápění dříve, než se provede zlepšení vlastností obálky stavby (i za tzv. ekologické palivo z obnovitelných zdrojů nebo účinnější centrální turbokotel na plyn nebo za tepelné čerpadlo).

• Výměna oken před zateplením obvodového pláště za těsná, ponechaná na původním místě mimo budoucí rovinu izolace.

• Chybou je zateplení jen částí obálky bez řešení tepelných mostů (špatná poloha osazení okna, styk domu se základem, nedořešení vysazených lodžií pevně spojených s obvodovým pláštěm atp.). Zateplení může skrýt vady (stávající nebo špatným provedením vznikající) na nosné konstrukci, které se pak mohou projevit až destrukcí.

• Správné není ani ponechání původní topné soustavy ústředního topení, dimenzované na velké tepelné ztráty bez nového provedení dynamické regulace a nového vyvážení soustavy. Případné nepříjemné přetápění a rozkolísávání tepelné pohody snižuje vnímanou kvalitu vnitřního prostředí.

Výsledný stav

Nevyvážená, předimenzovaná a těžko regulovatelná topná soustava topí nešetrně i nepohodlně. Tepelná obálka je nestejnoměrná a vytváří prochlazené kondenzační zóny. To přináší dvojí následky.

První jsou ekonomické - vynaložené prostředky nepřinášejí úspory energií i provozních financí v plném rozsahu. Druhé následky jsou destruktivní. Skrytě nebo zjevně mají vliv na životnost stavby. Zrychluje se její eroze a vznikají trhliny na teplotních rozhraních zcela nebo jen nedostatečně zateplených ploch nespojitě ošetřené obálky budovy. Kromě toho vytváří prostředí náchylné k tvorbě plísní. A jak prokázala systematická měření, především v nočních hodinách během topného období se obyvatelé domu nacházejí v prostředí, kde koncentrace CO2 překračují přípustné hodnoty až trojnásobně na 3500 ppm.

Pokud by se měly nepromyšlené úpravy dovést do uspokojivého stavu, výsledná cena všech opatření překročí trojnásobek komplexně provedené změny stavby.

Logický sled postupně prováděných opatření

• Nenechat se donutit k unáhleným krokům - na začátku by vždy měla být rozvaha vycházející z technického posouzení stavu a prognózy dalšího časového vývoje dožívání částí a systémů budovy. Je lépe raději nedělat nic, dokud nenastane vhodná situace. Časová posloupnost dílčích opatření a vědomí přípravných i následných kroků, které na sebe musí navazovat nebo se překrývají, je základ úspěšného postupu realizace. Po jistou dobu s tím souvisí i určitá míra menšího komfortu, ale ten lze přijmout s vědomím, že se jedná o přechodný stav na cestě k cílovému řešení.

• Úpravy interiéru je třeba provádět s ohledem na budoucí potřebu rekonstrukce instalační šachty, např. doplnění bytu o řízené větrání s rekuperací tepla.

• Celkovou opravu střechy je nutno realizovat vždy se zateplením v maximální možné tloušťce tepelné izolace a s přípravou oplechování na následné zateplení pláště bez tepelného mostu atiky (pokud se nepočítá s nástavbou).

• Zásadně nedoporučujeme pouze novou fasádu bez zateplení!

• Výměnu oken před zateplením obvodového pláště je nezbytné provádět jejich posunutím na rozhraní k budoucí rovině tepelné izolace (pokud to umožňuje statika konstrukce) i za cenu dočasného ošetření horní hrany okna okapovým oplechováním.

• Nejvýhodnější je současná výměna oken a zateplení obálky budovy v návaznosti na styk s terénem a střechu, tedy bez tepelných mostů. Jen tak lze zajistit předpokládanou životnost opatření (30 až 50 let). A to i při použití EPS, pokud bude realizováno s dodržením technologických postupů. Takové ošetření tepelné obálky je pak možno realizovat v optimální tloušťce 200 - 300 mm, vhodné pro pasivní standard.

• Teprve když dojde ke změně vlastností budovy, má smysl řešit regulaci a topnou soustavu, případně i zdroj vytápění.

• Při všech dílčích opatřeních by měli investoři vědět, že nakonec musí být do domu instalován systém řízeného větrání. Proto je dobré včas myslet na přípravu vzduchotechniky. Hned na začátku by se mělo rozhodnout o tom, který systém řízeného větrání bude osazen. Nejekonomičtější by však bylo osazení řízeného větrání současně s výměnou oken.

Důležité je, aby některým opatřením nedošlo k technickému znemožnění řízené větrání osadit nebo za cenu velkých, již provedených změn, tedy nákladně.

Výsledný stav

Cílem je příjemné bydlení v dobré hygienické kvalitě vnitřního prostředí s řízenou výměnou větraného plast.jpg" />vzduchu se zpětným získáváním tepla řízeného podle aktuálního stavu CO2. Jedině tak se nepřekročí přípustné hodnoty koncentrace CO2 1000 - 1200 ppm.

Energetická kvalita je pak v nízkoenergetickém standardu. Pokud se však použila silnější izolace, není důvod, proč za téměř stejnou cenu nerealizovat bydlení ve standardu pasivním nebo alespoň velmi blízko. Znamená to, že i v topném období se v bytech topí velmi málo, a to pouze v době poklesu venkovních teplot pod -5 °C. Tepelná obálka je bez tepelných mostů a má předpoklady vykazovat vysokou životnost, opravy se budou týkat jen barevnosti povrchu.

Zpracováno z podkladů v knize Manuál energeticky úsporné architektury, kterou vydal Státní fond životního prostředí ve spolupráci s Českou komorou architektů v roce 2010.

Ing. arch. Aleš Brotánek
Ing. Lucie Šancová
Ing. Petr Vogel
Ing. Petr Kotek, Ph.D.
Ing. Jan Antonín
Mgr. František Macholda, MBA
Ing. Jiří Beranovský, Ph.D.
EkoWATT, Centrum pro obnovitelné zdroje a úspory energie