Pro  účely energetické klasifikace budov s nízkou spotřebou tepla se používá

jejich rozdělení v závislosti na roční měrné spotřebě energie na vytápění.

Běžně se používá členění,

které rozděluje objekty do následujících kategorií

1. NÍZKOENERGETICKÉ DOMY

2. PASIVNÍ DOMY

3. NULOVÉ DOMY

1. NÍZKOENERGETICKÉ DOMY

Do této kategorie se obvykle zahrnují objekty, jejichž roční měrná spotřeba energie na vytápění nepřesahuje hodnotu e_A = 50kWh/m² rok. Nízkoenergetické domy jsou v kategorii objektů s nízkou spotřebou tepla z hlediska spotřeby energie "nejméně úsporné" budovy, a proto také dosažení této energetické klasifikace není výrazně komplikované. Jedná se o budovy, které se staví již několik desítek let.

Výrazně se neodlišují od běžných stavebních objektů, co se týče jejich architektonického a konstrukčního řešení.

Hlavními nástroji k dosažení požadované energetické úrovně je využití slunečního záření, mající odraz v architektonickém řešení budovy, optimalizovaný návrhobalových konstrukcí budovy - jak návrh skladeb jednotlivých obalových prvků s ohledem na jejich potřebnou tepelně izolační schopnost, tak i fundované řešení všech tepelných mostů v těchto konstrukcích).

2. PASIVNÍ DOMY

Za pasivní domy jsou označovány objekty s roční měrnou spotřebou energie na vytápění nepřesahující hodnotu

e_A = 15kWh/m² rok. Dalšími  požadavky pro získání pasivního standardu je roční limit primární energie ve výši 120kWh/m² rok, platný pro celou spotřebou energie, nezbytnou pro provoz budovy a celková neprůzvdušnost budovy s hodnotou n₅₀ ≤ 0,6h^-1.

Při návrhu pasivního domu se předpokládá, že dům je natolik fundovaně navržen a realizován, že jeho tepelné ztráty lze po větší část zimního období pokrýt z tepelných zisků ze slunečního záření a z vnitřních tepelných zisků a tepelný zdroj bude vytápění využit jen v případech velmi nízkých teplot venkovního vzduchu nebo v některých nestandardních klimatických či provozních situacích.

Z konstrukčního i architektonického hlediska se jedná o velmi specifické stavby s optimalizovaným poměrem mezi plochou obalových konstrukcí a objemem budovy, s mohutnou tepelně izolační vrstvou ve všech obalových konstrukcích, které navíc mají zcela důsoledně vyřešené teplené mosty. V budově jsou použity výplně otvorů s vysokou tepelně izolační schopností a jako zcela nevyhnutelné se v tomto případě jeví použití řízeného větrání s rekuperací, které velmi příznivě ovlivňuje celkovou energetickou bilanci budovy.

Pasivní domy nemají dlouhou tradici, počet jejich realizací v zahraničí

i na našem území zdaleka nedosahuje počtu budov nízkoenergetických.

3. NULOVÉ BUDOVY

Na rozdíl od výše zmiňovaných typů energeticky úsporných budov lze tzv. nulové domy označit za budovy, jejichž vývoj zdaleka ještě není  v takovém stadiu, aby bylo technicky možné a ekonomicky výhodné je běžně realizovat. Tento typ budov má vybalancovány tepelné ztráty a tepelné zisky takovým způsobem, že kromě zcela specifických situací nepoužívá energie z topného zdroje a pracuje především se solárními a vnitřními tepelnými zisky. Za limitní hodnotu roční měrné potřeby energie je pro nulové domy udává úroveň 5kWh/m²rok.

Lze tedy očekávat, že obalové konstrukce těchto budov musí mít extrémně vysoké tepelně izolační vrstvy, sofiskovaný systém větrání s využitím rekuperace tepla a použití řady dalších prvků, vedoucích k úsporám energie.

Tyto domy jde spíše označit za "hudbu vzdálenjěší budoucnosti".

ENERGETICKY NEZÁVISLÝ DŮM

Pro úplnost výčtu jednotlivých kategorií budov s nízkou spotřebou energie je třeba uvést i tak zvaný energeticky nezávislý dům, který nemá žádné nároky na enegii z vnějších zdrojů a veškerou energii potřebnou pro svůj provoz si produkuje sám. jedná se o velmi specifický typ objektu s velmi nízkou měrnou spotřebou energie, jehož realizace je zdůvodnitelná především v lokalitách, v kterých nejsou dostupné standardní energetické zdroje.

Energie, její zdroje, spotřeba a nezbytné úspory, to jsou otázky, kterými se naše populace v posledních desetiletích zabývá. Je zcela bez pochyby jasné, že klasické zdroje energie nejsou nevyčerpatelné a jejich využívání je stále technicky komplikovanější, použití obnovitelných zdrojů energie zatím není tak rozvinuté,

aby v zásadní míře ovlivňovalo celosvětovou energetickou spotřebu a jaderná energetika je více než problémem technickým otázkou ekologickou a politickou.

Stavby a jejich provoz se na globální energetické spotřebě podílejí téměř její jednou polovinou, proto je snaha o energetické zefektivnění výstavby a provozu budov na jednom z předních míst při řešení otázek energetických úspor.

Je třeba si uvědomit, že snahou o docílení energetické efektivnosti staveb, ale i obecně snahou po energetických úsporách jako takových, neřešíme jen otázku úspory energetických zdrojů a s tím spojenou problematiku ekonomickou, ale na úspory energie váže široká řada problémů především z oblasti environmentální. Naprostá většina využívaných technologií pro výrobu energie stále ještě souvisí s emisemi škodlivin, ať se jedná o CO₂, NO_x, prachové částice nebo o nadměrnou produkci vodní páry.

Nejběžnějšími důsledky výskytu těchto škodlivin jsou již dávno známy, ať se jedná o v nedávné době tolik aktuální kyselé deště, způsobující rozsáhlou devastaci lesních porostů i celé krajiny, obecné znečišťování ovzduší se známou řadou škodlivých důsledků nebo poněkud diskutabilní globální oteplování. Zatímco všechny zde zmíněné vlivy lze určitým způsobem kvantifikovat a vyčíslit obecnou hodnotu škod jimi způsobenou, jejich nepříznivý dopad na zdravotní stav lidské populace kvantifikovat nelze a všechny pokusy o vyčíslení takto vzniklých škod lze označit spíše za velmi orientační odhady než seriózní odborně získané údaje.

Tepelně technické požadavky:

Tepelně technické požadavky, zajišťující požadovanou kvalitu vnitřního mikroklimatu v budovách, potřebný uživatelský komfort včetně pocitu tepelné pohody a v neposlední řadě i energetickou náročnost stavebních objektů jsou ve svých základních rysech obsaženy v normě ČSN 73 0540-2: Tepelná ochrana budov. (požadavky z roku 2007)

Za dodržování základních tepelně technických požadavků

je obvykle považováno dodržení normových kriterií s nimiž souvisí:

 tepelný odpor, respektivě součinitel prostupu tepla

 nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce

 difúze a kondenzace vodní páry

 průvzdušnost spár otvorových výplní, obvodového pláště a obálky budovy

 tepelná stabilita místností v letním a zimním období

 průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy

Základní veličiny:

TEPELNÝ ODPOR "R"

 schopnost konstrukce zamezit šíření tepla

 vypočte se ze vztahu R = d/λ (m²K/W)

 d - tloušťka vrstvy materiálu v metrech

 λ - součinitel tepelné vodivosti příslušného materiálu

ODPOR PŘI PROSTUPU TEPLA "R_T"

 vypočte se ze vztahu R_T = R_si + R + R_se (m²K/W)

 R_si - odpor při prostupu tepla na vnitřní straně konstrukce

 R_se - odpor při prostupu tepla na vnějšístraně konstrukce

SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA "U"

 základní tepelně technická veličina, vyjadřující tepelně izolační schopnosti stavebních konstrukcí

 výpočet vychází z vyčíslení tepelného odporu konstrukce

 vypočte se ze vztahu U = 1/ R_T (W/m²K)

Slunce je nejbližší hvězda k Zemi, kterou zásobuje teplem a světlem.

Je staré přibližně 4,6 miliard let - řadí se mezi hvězdy středního věku.

Teplota na povrchu Slunce činí asi 5800 K, proto je lidé vnímají jako žluté (i když maximum jeho vyzařování je v zelené části viditelného spektra). Průměr Slunce je zhruba 1 400 000 km

(cca 109 průměrů Země).  Jeho objem je tedy asi 1,3 milionkrát větší než objem Země.

Slunce je nejjasnější těleso na obloze.

Světlo dosáhne povrchu  Země přibližně za 8 minut a 19 sekund.

Vzdálenost mezi Zemí a Sluncem se pohybuje v rozmezí 147 097 000 km až do 152 099 000 km. Tyto změny vzdáleností nemají vliv na střídání ročních období na Zemi.

Roční období

Sluneční paprsky dopadají na Zemi v závislosti na stupni zeměpisné šířky. Výška Slunce závisí na pohybu Země podle denní a roční doby -> Slunce následkem plochého dopadu v zimních a jarních měsících je klasifikováno jako agresivní.

Od zdánlivého pohybu Slunce se současně odvozuje i pravý sluneční čas. Jeho upravená hodnota v podobě středního slunečního času je základem měření času v běžném životě.

Energie slunečního záření

Energie slunečního záření pohání téměř všechny procesy, které na Zemi probíhají. Je na ní závislé podnebí, změny počasí i teploty. Pomáhá udržet na zemském povrchu vodu v kapalném skupenství, je klíčovým faktorem pro fotosyntézu rostlin.

Téměř všechna energie Slunce je vyzařována ve formě elektromagnetického záření, které je nezbytným předpokladem pro všechny formy života na Zemi.

Rozsahy slunečního spektra

Zemská atmosféra propouští jen část spektra slunečního záření - všechny složky viditelného spektra, část ultrafialového, infračerveného a radiového záření.

1. Ultrafialové záření

 - jedná se o elektromagnetické záření s vlnovou délkou kratší než má viditelné světlo, ale delší než má rentgenové záření. Pro člověka je neviditelné, existují však živočichové, kteří jej dokáží vnímat.

- nejtvrdší elektromagnetické záření viditelné člověkem je světlo fialové

- ultrafialové záření podněcuje tvorbu vitaminu D vznikajícího v lidské kůži, při dlouhodobějším působení může způsobovat i nepříznivé efekty

Rozdělení spektrální oblasti UV:

2. Viditelné světlo

 - leží mezi vlnovými délkami ultrafialového a infračerveného záření

 - elektromagnetické záření o vlnové délce 400 - 800 nm,

 - jedná se o světlo, na které je citlivé lidské oko

3. Infračervené záření

 - elektromagnetické záření s větší vlnovou délkou než viditelné světlo

 - je často považováno za " tepelné záření ", ale faktem je, že povrch  těles zahřívá absorpce libovolného elektromagnetického záření

 - používá se pro přenos informací na krátkou vzdálenost

    Průměrné ozáření ČR                                              

    Mapa intenzity slunečního svitu                                    

     Mapa trvání slunečního svitu

Sluneční zisky

Sluneční zisky průsvitnými částmi budovy jsou dány orientací, souborem vlastností (propustnost slunečního záření - g) a celkovou sběrnou plochou daného prvku. Dále jsou solární zisky závislé na časově proměnlivých faktorech - klimatických podmínkách a pozici slunce. Výpočty jsou prováděny podle příslušných technických norem.

Pro každou zónu budovy z a každé výpočtové období n se solární zisky stanoví ze vztahu:

kde je:

                          Q_s,k = ∑_k [I_s,k • F_s,o,k • A_s,k]                                                              

                          Q_s,u,l = ∑_j [I_s,l • F_s,o,l • A_s,l]_u     

kde je:

* Hodnoty korekčního činitele stínění F_s,o,k se pohybují v intervalu od 0 do 1 a představují redukční činitel dopadajícího slunečního záření. Korekční činitel stínění bere v úvahu zastínění sběrné plochy k od okolních budov, terénu, stromů, slunolamy, „zapuštění“ okna vzhledem k rovině fasády aj. Zastínění sběrné plochy od pohyblivých stínících prvků je zohledněno pomocí korekčního činitele stínění F_sh,g

Stínící prvky

Sluneční světlo nás ovlivňuje každý den. Působí na naši psychiku, náladu, pracovní výkon. Pro zdravé pracovní prostředí je třeba si v interiéru vytvořit optimální světelné i tepelné podmínky.  Bylo zjištěno, že optimální úroveň jasu v místnosti je 500- 1500 luxů, ovšem sluneční světlo, které dopadá z vnějšku na budovu má sílu v rozsahu 10 – 100 tisíc luxů. Proto je doporučeno sluneční svit regulovat.

Ochrana proti slunečním paprskům je tedy pro bydlení a práci nepostradatelným prvkem budovy. Pokud chybí mohou se prostory, zvláště v letních měsících, nepříjemně ohřívat.

Stínící technika splňuje v dnešní době několik požadavků

 - poskytuje stín

 - umožňuje proniknout posledním večerním slunečním paprskům

 - v létě udržuje prostor chladný

 - v zimě šetří energii na vytápění

 - úplné zatemění

 - chrání před pohledy zvenčí, přesto neomezí výhled ven

 - estetika - udává vzhled fasády

Umístění protisluneční ochrany - propustnost slunečního záření

 - interiérové -

                           Stínící prvky umístěné uvnitř interiéru sice zastíní prostor,

                           ale neuchrání místnost před teplem, které sluneční paprsky přináší.

                           (viz. obr. 1)

 - meziskelní -

                           Stínící prvek umístěn mezi skly okenních křídel, chrání místnost asi 4x lépe,

                           než v předešlém případě.

                           (viz. obr.2)

 - exteriérové -

                           Exteriérová sluneční ochrana je nejefektivnější. Redukuje tepelné záření o 60 - 80 %.

                           (viz. obr.3)

Otvorové výplně:

Otvorové výplně, to jsou okenní konstrukce a balkonové dveře, jsou z tepelně izolačního hlediska nejslabším článkem obvodového pláště. Toto tvrzení platí jak pro energeticky standardně řešené budovy, tak mnohem výrazněji pro nízkoenergetické a pasivní domy, jejichž obvodový plášť je ve srovnání se standardní výstavbou z hlediska jejich tepelně izolační schopnosti podstatně kvalitnější. Stačí porovnat požadavek na součinitel prostupu tepla obvodového pláště pasivného domu, který by se měl pohybovat okolo U = 0,15 W/m²K, s hodnotou standardně používaných okenních konstrukcí, která se obvykle pohybuje kolem hodnoty U = 1,1 W/m²K. U nízkoenergetických domů se tato hodnota pohybuje okolo U = 0,8 W/m²K.

Ve středoevropských klimatických podmínkách však má otvorová výplň ještě jednu důležitou vlastnost. Při správné orientaci ke světovým stranám ( tedy především k jižní a k jihu přiléhající orientaci) je správně navržená otvorová výplň aktivním prvkem v energetické bilanci budovy, to znamená, že tepelná ztráta prostupem okenní konstrukcí je nižší než množství energie, které ve formě slunečního záření vniká okením otvorem do budovy. Cílem návrhu energeticky optimalizovaných budov je především umožnit vstup slunečního záření do objektu a dále umožnit využití této energie k vytápění objektu. Množství solární energie, které dopadá na budovu je mimo jiné ovlivněno i čistotou ovzduší.

Součinitele U_w, U_f, U_g

Tepelně izolační schopnost jako celku , vyjádřená pomocí součinitele prostupu tepla U_w, závisí na součiniteli prostupu tepla okenní konstrukce U_f, to znamená na součiniteli prostupu tepla konstrukce rámu a křídla, na součiniteli prostupu tepla zasklívací jednotky U_g a logicky také na ploše otvorové výplně. Otvorová výplň sestavená z identických prvků, to znamená se shodnou konstrukcí rámů i zasklívací jednotky, může mít výrazně rozdílnou hodnotu součinitele prostupu tepla U_w v případě, že i celková plocha otvorové výplně se výrazně liší.

Clonící prvky:

V zimním období musí otvorová výplň zajistit co největší možný přísun solární energie do budovy. Z tohoto důvodu je ideální používat v zasklívacích jednotkách skla bez speciálních úprav, snižující tepelný tok do interiéru - tyto úpravy by se nepříznivě projevovaly pouze v průběhu letního období, v zimním období by však byly kontraproduktivní. Pro zaclonění oken v průběhu letního období se jako ideální jeví vnější pohyblivé clony ve formě lamel, které jsou při této poloze nejúčinnější a umožňují v případě potřeby manipulaci s clonícími prvky. Pozor však na možnost vzniku tepelného mostu v truhlíku pro navinutí lamel, situovaného v nadpraží na vnějším líci okna.

Clonící prvky lze používat i v zimním období buď v době otopné přestávky nebo obecně v době, kdy není potřeba zajistit osvětlení a oslunění interiéru ani možnost kontaktu s vnějším prostředím. V těchto případech lze ke krátkodobému zlepšení tepelně izolační schopnosti otvorové výplně použít i řady dalších speciálních prvků, jako jsou například tepelně izolační okenice, vnitřní mobilní tepelně izolační clony a podobně.

Konstrukce okna by měla být osazena v obvodovém plášti budovy tak, aby byla umístěna v rovině s tepelně izolační vrstvou, nebo musí být rám okna překryt tepelně izolační vrstvou minimálně o 40mm.