Akékoľvek využívanie neobnoviteľných zdrojov energie vedie k záťaži životného prostredia, ktorá sa môže prejavovať veľmi rôznorodo. Jediným východiskom pri riešení týchto problémov je zníženie využívania energie zo všetkých druhov neobnovujúcich sa surovín – jadrových alebo fosílnych. Mohlo by sa zdať, že problém vyrieši využívanie obnoviteľných foriem energie (slnko, voda, vietor). Odborníci sú však skeptickí. Pri súčasnej štruktúre spotreby a požiadavkách na komfort je jednoduché nahradenie alternatívnymi zdrojmi energie z krátkodobého hľadiska prakticky nemožné. Preto jedinou možnosťou je úplné vylúčenie zbytočných energetických strát – je to možnosť najúčinnejšia, cenovo najvýhodnejšia a tiež najekologickejšia.
Veličiny, ktoré majú vplyv na spotrebu energie na vykurovanie, sa delia na: stavebné (kvalita tepelnej ochrany, pomer povrchu k objemu, podiel okien, ich nasmerovanie a stavebné prevedenie), klimatické (priemerná vonkajšia teplota, slnečné žiarenie v zime, veterné pomery), vplyvy systému vykurovania a vetrania (priemerný počet výmen vzduchu, možnosť spätného získavania tepla, regulovateľnosť vykurovacieho systému), užívateľské (požadovaná vnútorná teplota, zvyklosti vetrania, obsluha vykurovacieho zariadenia a regulačných systémov). Pri návrhu a realizácii nízkoenergetických domov je najdôležitejšia vyváženosť a súhra jednotlivých opatrení vedúcich k „nízkoenergetickosti“ domu. Najvýraznejšie nedostatky pri realizácii nízkoenergetických domov sú prílišné zdôrazňovanie jednotlivých opatrení (napr. len využívanie pasívnej solárnej energie) práve na úkor vzájomnej vyváženosti a podceňovanie vplyvu tepelných strát budov – netesnosti, tepelné mosty a pod.
Druhy opatrení, medzi ktorými musí byť rovnováha:
• cielená priestorová koncepcia – poloha, umiestnenie v teréne a zeleni, tvarové a dispozičné riešenie
• vysoká úroveň tepelnej izolácie – hrúbka izolantu, optimalizácia tepelných mostov a tepelných väzieb medzi konštrukciami, minimalizovanie strát prestupom
• zvýšená tepelná akumulácia budovy
• veľké okná na juh a juhozápad – využitie pasívnych solárnych ziskov
• vzduchotesnosť stavebných konštrukcií a riadená výmena vzduchu s rekuperáciou (spätným získavaním tepla)
• nízka teplota vykurovacieho média, akumulačné zásobníky tepla
• obnoviteľné zdroje energie na ohrev TÚV a na vykurovanie – slnečná energia, tepelné čerpadlá, drevo a iná biomasa, odpadové teplo
• energeticky úsporné domáce elektrospotrebiče, osvetlenie a pod.
Umiestnenie
Ideálny stavebný pozemok z hľadiska pasívneho využívania solárnej energie je taký, ktorý sa mierne zvažuje k juhovýchodu až k juhozápadu. Naopak, nevýhodné je zvažovanie pozemku k severovýchodu až severozápadu. Dom musí byť na pozemku umiestnený tak, aby boli splnené požiadavky na clonenie a tienenie. V zime a počas prechodných období má byť dom nezatienený z juhovýchodu až juhozápadu (aspoň v popoludňajších hodinách, ak to nejde inak). V lete je vhodné prirodzené tienenie domu, samozrejme, okrem zón s aktívnymi solárnymi systémami. Za zmienku tiež stojí, že vhodne rozmiestnená vyššia zeleň chráni dom pred prevládajúcimi vetrami. Pomáha výrazne znížiť tepelné straty pri veterných náporoch.
Základný tvar
Straty energie rastú s veľkosťou povrchu. Ak sa teda zmenší povrch, zníži sa strata tepla a navyše sa znižujú náklady na vonkajší plášť. Čo sa týka základnej formy domu, inšpirácie by sme určite mohli čerpať v tradičnej ľudovej architektúre. Naši predkovia po generácie vypozorovali a overili energeticky výhodnú stavebnú formu. Základnými zásadami sú nižšia zástavba a kompaktný pozdĺžny tvar. Nižšie domy sú lepšie chránené pred negatívnymi vplyvmi klimatických podmienok. Neohrozuje ich vo veľkej miere ani silný vietor, ani šikmý dážď, ani prudké sneženie. Kompaktný pozdĺžny tvar zase umožňuje orientovať miestnosti a okná tak, aby sa na jednej pozdĺžnej strane dala využívať pasívna solárna energia (miestnosti s väčšími oknami), na opačnej strane môžu byť, naopak, ‚ umiestnené úžitkové priestory s malými oknami. Ide o tzv. dvojtraktové riešenie domu, kde sa využíva energeticky výhodné teplotné zónovanie. Každé bohatšie tvarovanie má za následok zvýšenie tepelných strát a tiež zvýšenie spotreby energie na vykurovanie. Zvlášť nepriaznivo sa prejavujú rôzne výstupky a ostré uhly v pôdoryse. Architektonické ozvláštnenie môže priniesť riešenie s tupými uhlami, ktoré vedú k menším vonkajším povrchom (optimálnym tvarom by vlastne bola pologuľa, ktorá je však nevyhovujúca z iných dôvodov). Takisto „pridávanie“ doplňujúcich nevyhrievaných prvkov (balkón, lodžia, skleník a i.) môže byť energeticky nezaťažujúcim architektonickým oživením.
Strecha
Strecha je dôležitým a výrazným architektonickým prvkom domu. Najvýhodnejšia sa javí šikmá strecha (45°, len s miernymi odchýlkami). Takáto strecha má dobré prirodzené hydroizolačné vlastnosti, priaznivé obtekanie vetrom a vhodný sklon pre optimálne umiestnenie solárnych kolektorov. Najlepšia orientácia strešnej roviny je priamo na juh, s 10-stupňovým odklonom podľa konkrétnych podmienok. Strešné okná sú najaktívnejšími pasívnymi solárnymi systémami, ale len za predpokladu, že je zabezpečené kvalitné tienenie kvôli prehrievaniu v lete a vyriešené dokonalé tepelnoizolačné napojenie okenných rámov na okolitú konštrukciu. Ďalším faktorom pri navrhovaní strechy je prevládajúci vietor – k nemu by mala byť natočená bokom. Dostatočný presah strechy chráni múry pred snehom a dažďom, čím sa znižuje vlhkostné namáhanie, a tým sa zvyšuje prirodzená tepelnoizolačná schopnosť obvodových konštrukcií.
Okná
Okná sú pasívne slnečné kolektory, ale zároveň platí, že sú to tepelné otvory v plášti budovy. Pri požiadavke úspory energie z ekologického hľadiska je nutné používať tepelnoochranné zasklenie. Dobrým nasmerovaním domu voči slnku je možné ušetriť výrazné množstvo energie. Miestnosti s vyššími nárokmi na denné svetlo (veľké okná) sa musia z energetického hľadiska umiestňovať na oslnené strany. Tak sa dá počas vykurovacieho obdobia využívať priame slnečné žiarenie. Podmienkou je však rýchlo reagujúci vykurovací systém. Prísun tepla musí byť možné rýchlo priškrtiť aj úplne uzavrieť. Inak môže dôjsť k prehrievaniu miestností, a tým i k zvýšeným stratám tepla alebo k odvetraniu teplotných ziskov. Na severnú stranu je nutné umiestňovať čo najmenšie okná (pomocné priestory). Medzi okná môžeme z tohto hľadiska zaradiť aj zimné záhrady, ktoré sú orientované na juhovýchod až juhozápad. Musia byť však navrhnuté a realizované správnym spôsobom. Dôležitá je ochrana zasklených plôch pred prehrievaním v lete, aby nedochádzalo k nežiaducim teplotným ziskom. Cloniace prvky môžu byť prirodzené, to sú stromy a kríky, ale musia byť umiestnené tak, aby netienili aj mimo leta. Stavebné cloniace prvky sú rímsy, balkóny, markízy, žalúzie, okenice. Účinné sú vtedy, ak sú umiestnené z vonkajšej strany okna. Účinnosť sa znižuje, ak sú umiestnené medzi sklami. Umiestnenie z interiérovej strany je najmenej účinné.
Dispozícia
Z energetického hľadiska musí navrhovanie dispozície vychádzať z dvoch základných zásad: 1. Vytvárať minimálne teplotné spády, to znamená umiestňovať priestory s rozdielnymi požadovanými teplotami do oddelených teplotných zón. 2. Optimalizovať veľkosti priestorov, ktoré nemajú priamu úžitkovú či obytnú hodnotu – komunikácie a technologické zázemie. Čím menej chodieb, hál, schodov, predsiení, tým menej „zbytočného“ vykurovania.
Tepelná ochrana
Prakticky najdôležitejšou zásadou pri navrhovaní domu, ktorý má byť "nízkoenergetický“, je jeho dokonalý tepelnoizolačný obal, pretože kvalita tepelnej ochrany vonkajších stavebných dielov má v miernom klimatickom pásme najväčší vplyv na spotrebu energie. Takzvaný "tepelný štít", ako tepelnoizolačný obal nazývajú niektorí pseudoodborníci je naprosto irelevantný pojem. Tepelnoizolačný obal budovy sa skladá z:
a) obvodových stavebných konštrukcií, ktoré sú nepriesvitné (obvodové steny, strecha, stropy nad priechodmi);
b) výplní otvorov (okná, dvere, svetlíky, presklené steny a stropy);
c) stavebných konštrukcií priliehajúcich k terénu (obvodové steny pod terénom, podlaha na teréne);
d) stavebných konštrukcií oddeľujúcich vykurované a nevykurované priestory (steny a strop vstavanej garáže, strop nevykurovaného suterénu, strop pod nevykurovanou povalou);
e) stavebných konštrukcií oddeľujúcich priestory s nízkou teplotou vnútorného vzduchu od priestorov s výrazne vyššou teplotou vzduchu (steny a stropy medzi kúpeľňou a predsieňou či zádverím, dielňou a spálňami...).
Účinnosť opatrení tepelnej ochrany v rozhodujúcej miere ovplyvňuje vylúčenie tepelných mostov. Významným spôsobom sa dajú potlačiť niektoré často sa vyskytujúce tepelné mosty podmienené konštrukciou – precíznym spracovaním detailov v kritických miestach sa veľmi zlepší účinnosť tepelnej ochrany a zaručí sa tým trvalá ochrana stavebnej konštrukcie (bezšvové napojenie izolácie vonkajších stien na tepelnú ochranu strechy, napojenie okien a dverí tak, aby bola izolácia vedená cez rámy a pod.).
Systém vykurovania
Zaistenie tepla v interiéri vyžaduje prívod energie, ktorá je premenená na teplo. Tepelnú pohodu človeka ovplyvňujú tieto faktory:
a) teplota vzduchu v miestnosti,
b) povrchová teplota plôch v miestnosti,
c) ochladzovanie nôh,
d) rýchlosť pohybu vzduchu a rozvrstvenie vzduchu,
e) vlhkosť vzduchu,
f) činnosť a oblečenie obyvateľov.
Udržanie priaznivých teplôt vyžaduje možnosť regulácie vykurovacích zariadení. Systém musí byť schopný rýchlo obmedziť alebo v určitom priestore úplne zastaviť prívod tepla. Je to tým dôležitejšie, čím väčší podiel na výrobe tepla má slnečné žiarenie, pretože toto teplo je časovo veľmi premenné. Z ekologického hľadiska sú výhodné napríklad tepelné čerpadlá, nízkoteplotné plynové kotly alebo kondenzačné plynové kotly. Vykurovanie solárnymi kolektormi je z tohto hľadiska najprijateľnejšie, ale jeho realizácia nie je v dôsledku časového posunu ponuky slnečného žiarenia a potreby energie na vykurovanie (rozpor leto – zima) vyriešená. Veľmi výhodne použiteľná je však príprava teplej úžitkovej vody pomocou solárnych kolektorov. No treba pamätať na to, že aktívne využívanie slnečnej energie znamená aj používanie technických zariadení. Okrem samotných kolektorov sú to zberné nádrže, cirkulačné čerpadlá, potrubia, atď. Ide o ďalšie investičné aj prevádzkové náklady. Takéto zariadenia pracujú tým ekonomickejšie, čím väčší počet domácností ich využíva.
