Zimní zahrada k solárnímu přitápění

09.04.2015 Okna, dveře, vrata, zimní zahrady

O zimní zahradě se tvrdí, že může ušetřit až polovinu nákladů za vytápění. Pokud ale její stavba nedodrží určité konstrukční zásady, stává se naopak zdrojem potíží.

*

Zimní zahrada je jistě příjemnou součástí bydlení, na jaře a na podzim rozšiřuje obytný prostor, v zimě obohacuje bydlení přímým pohledem na zeleň. Stojí však za zvážení, zda vám tyto výhody vyváží vysoké náklady na její stavbu. A pokud ano, měla by být přínosem především pro tepelnou pohodu v domě. U nás se ale většinou staví takové zimní zahrady, které kvalitu bydlení spíše zhoršují.

Podstata zimní zahrady byla známá už našim předkům. Mnoho venkovských domů se ke slunci natáčelo prosklenou verandou, která v zimě sloužila jako tepelná ochrana vstupu, od prvních jarních dnů se tu pak mohlo posedět
v proutěných křeslech a vyhřívat na slunci, přestože venku ještě foukal studený vítr. Lehká přístavba, většinou dřevěná s jednoduchým zasklením, se samozřejmě nevytápěla, naopak sama díky skleníkovému efektu přihřívala navazující obytné místnosti. Současné zimní zahrady nejsou žádné lehké
a levné boudičky. Ocelové nebo dřevěné konstrukce musí být dostatečně bytelné, aby unesly obrovské plochy drahého izolačního dvojskla. Vyplatí se taková investice?

Stavět zimní zahradu jen jako prostředek k získání slunečního tepla není příliš ekonomické, velké prosklené plochy jsou nejdražší částí fasády. Nízkoenergetický dům lze pořídit mnohem levněji a stejné tepelné zisky jako zimní zahrada poskytne i solární panel. V této souvislosti je potřeba poukázat také na odlišné klimatické podmínky jednotlivých oblastí. Zatímco v rakouských Alpách mají některá místa až 250 slunečných dní v roce, u nás svítí slunce převážně v létě, zimy jsou mírnější, ale pod mrakem. Využívání solární energie je tedy v zimě méně efektivní, v létě je přebytek energie na obtíž.

Architekt Jiří Zídka postavil dům se zimní zahradou jako experiment už před rokem 1989. Řešením dispozice, skladbou obvodového pláště a dalšími prvky předběhl naše energeticky úsporné domy zhruba o deset let. Když ale přemýšlel o zapojení zimní zahrady do systému vytápění domu, zkoumal nejdříve v blízké meteorologické stanici záznamy o počasí za posledních 15 roků. Dnů vhodných pro větší zisky solární energie (využitelné k vytápění) napočítal za každou zimu jen několik, sotva tři čtyři.

Velké potíže způsobí zimní zahrada v létě, pokud při její stavbě nedodržíte zcela konkrétní konstrukční zásady. Skleníkový efekt se obrátí proti vám, bude dům neúměrně přehřívat. A stále teplejší léta nám předvádějí, jak umí být slunce úmorné. Komplikované systémy dodatečného zastínění pak nesmyslně nákladně řeší problémy, které vůbec nemusely nastat.

 

V zimní zahradě se netopí

V roce 1999 jsem navštívila dva soubory nízkoenergetických domů ve Vídni, postavených podle projektu George W. Reinberga. Typickým znakem jeho architektury tehdy byly zimní zahrady, jejichž pomocí získává dům solární energii na přitápění. (Stavba zimní zahrady ale dům prodražuje, přitom je pro bydlení využitelná jen po třetinu roku. Reinbergova kancelář od ní časem upustila a solární energii dnes získává jinými způsoby.) Dlouhodobý výzkum problematiky a praktické zkušenosti dovedl kancelář ke konstrukčním zásadám, které předcházejí všem nežádoucím účinkům v létě, a zimní zahrada se tak stává jen příjemným prostorem, který v zimě za slunečného počasí dům skutečně přitápí. Pokud se pro dům se zimní zahradou rozhodnete, mohou vás zásady architekta Reinberga ochránit před zklamáním a problémy.

Největší chybou je využívat zimní zahradu jako vytápěný obytný prostor – jejími skly unikne daleko více tepla než z ostatních místností. Ani dobré izolační sklo totiž nemůže mít stejný tepelný odpor jako správně zateplená plná obvodová stěna. V takovém případě zimní zahrada dům nepřitápí, ale náklady na vytápění naopak zvyšuje. Jak napovídá samotný název, má být tento prosklený prostor přes zimu „zahradou“, tedy místem pro rostliny, které potřebují chladné prostředí pro období vegetativního klidu, nikoliv vytápěným prostorem pro pobyt lidí.

Zásadou, kterou zimní zahrada převzala od dřívější verandy, je orientace k jihu. V zimě je nejdéle osluněnou stranou domu, sluneční paprsky jsou nízké a vyhřívají celý prostor zimní zahrady i obytný prostor za ní, zato v létě je slunce vysoko a stříška stačí obytný prostor před sluncem ochránit. Velkou chybou je orientace zimní zahrady na západ. Západní paprsky dopadají na plochu skla vždy pod malým úhlem, pronikají hluboko do místností, takže zimní zahrada na západní fasádě by v létě celý dům neúměrně přehřívala. Podobný úhel dopadu mají i východní paprsky; dopoledne sice není slunce tak nepříjemně intenzivní jako ze západu, v zimě však přináší jen nepatrné tepelné zisky. A zimní zahrada obrácená k severu by se stala jen málo účinným, přitom nesmírně nákladným tepelným filtrem.

Také prosklená střecha zimní zahrady bývá zdrojem nadměrného přehřívání; vhodná je plná střecha s přesahem nebo zakončení šikmou stěnou s velkým úhlem sklonu (kolem 80°). V zimě je optimálně nastavena procházení slunečních paprsků, v létě se od ní paprsky naopak částečně odrážejí (úhel dopadu se rovná úhlu odrazu). Její venkovní zastínění je navíc mnohem snadnější než zastínění vodorovné či málo šikmé plochy.

Větrání s komínovým efektem

Aby se zimní zahrada přes léto nestala sálajícími kamny, musí mít velmi účinné provětrávání. Doslova průvan vzniká i při bezvětří, jestliže docílíte komínového efektu. K tomu však potřebujete vysoký úzký prostor s větracím otvorem zcela dole a druhým úplně nahoře. O další už se postará fyzikální zákon (ohříváním vzduch stoupá nahoru, vytlačuje horký nad sebou a dole se nasává nový chladnější). Vzniklý „vítr“ pak ochlazuje zavřená okna mezi zimní zahradou a obytným prostorem. Jestliže jejich skla zůstanou ve stínu a navíc mají dobrou tepelně-izolační schopnost, v domě zůstává chládek.

Zimní zahrada by tedy měla být široká a co nejvyšší, aby měla velkou plochu ohřívaných skel, ale málo hluboká, aby mohl vzniknout komínový efekt. Pokud je vysoká přes dvě podlaží, podlaha horního patra je roštová, aby nebránila proudění vzduchu. Větrací mřížky dole a nahoře pro komínový efekt postačí, pro krátkodobé intenzivní provětrání jsou však vhodná ještě otvíravá okenní křídla „do kříže“, například při zemi vlevo a pod stříškou vpravo.

Komínové proporce zimní zahrady mají značný význam také pro zimní provoz. Při velké ploše skel a malé hloubce se vzduch uvnitř zahrady stačí velmi brzy prohřát, při odpoledním slunci se jeho teplota vyšplhá až na 20 °C. Podobně umístěné průduchy, jaké zahradu v létě větrají, ale tentokrát otevřené směrem do obytného prostoru, opět vyvolají komínový efekt. Horní mřížkou proniká do domu teplý vzduch a spodní mřížkou se vrací z domu do zimní zahrady vzduch chladnější: zimní zahrada tak dům skutečně přitápí. Podmínkou úspor za vytápění je čidlo, které při ohřátí vzduchu vypíná topení.

Zimní a letní režim zimní zahrady najdete na obrázcích. Je samozřejmé, že v zimě budou uzavřeny větrací průduchy mezi zimní zahradou a venkovním prostorem, přes léto se naopak zavírají otvory ze zimní zahrady směrem do bytu.

Když je slunce za mraky

Malá hloubka zimní zahrady má ještě další výhodu pro vyhřívání domu v topném období – nízké slunce přes ni pronikne až do obytné místnosti. Získanou solární energii si pak může obytný prostor snadno uchovat pro dobu, až sluníčko zapadne, pokud jí předem připravíte vhodná akumulační „kamínka“. Akumulační stěny z těžkých materiálů (beton, ale i přizdívka z nepálených cihel nebo kamenné obklady) však musí stát proti oknům tak, aby na ně přímo dopadalo slunce. Ještě účinnější je proto akumulační podlaha. V přízemí domu nevadí její velká hmotnost, navíc teplo z ní sálající bude stoupat nahoru a částečně vyhřívat i podlahu horního podlaží.

Akumulační stěny či podlahy by měly být součástí každého objektu využívajícího solární energii, třebaže nemá zimní zahradu. Také velká okna s izolačními skly obrácená přímo k jihu poskytují domu dostatek sluneční energie, kterou stojí za to v obytném prostoru udržet co nejdéle.

Ekologický přístup ke stavbě domu je evidentně prospěšný pro energeticky nenáročný provoz domácnosti a ohleduplný vůči životnímu prostředí. Je však jen jedním z mnoha faktorů, které návrh rodinného domu ovlivňují.

Věra Konečná
Foto Jaroslav Hejzlar a Architektonická kancelář Reinberg

www.reinberg.net