EFEKTIVNÍ ENERGETICKÝ REGION JIŽNÍ ČECHY – DOLNÍ BAVORSKO Projektování nízkoenergetických a pasivních staveb – konkrétní návrhy budov RD Martin Doležal, TÜV SÜD Czech Investice do Vaší budoucnosti Projekt je spolufinancován Evropskou Unií prostřednictvím Evropského fondu pro regionální rozvoj
Objekty v pasivním energetickém standardu Historie: • první pasivní dům byl postaven v Hesensku a začal být obýván od roku 1991 • první v ČR v roce 2004, cca 150 pasivních domů do roku 2010 • cca 20.000 pasivních staveb celosvětově (12.500 v Německu)
Definice: • název pochází z principu využívání pasivních tepelných zisků v budově • pasivní domy jsou budovy zajišťující příjemné vnitřní prostředí v létě i v zimě bez použití klasického vytápěcího systému • oproti stávajícím budovám spotřebují o 85-90% méně energií
2
První pasivní dům? http://www.passivhaustagung.de/Kran/Passivhaus_Fruehjahr_Winter.htm
Bo Adamson (links), Robert Hastings und Wolfgang Feist (1998)
3
Objekty v pasivním energetickém standardu Popis: • Objekty s architekturou podřízenou technickým požadavkům • Kladen důraz na vnitřní prostředí • Nutnost využití sofistikovaných energetických systémů
Požadavky: • • • •
Objekty splňující požadovaná normová kritéria Obálka budovy splňující 2/3 doporučené normové hodnoty Energetické systémy s vysokou účinností Pro bytovou výstavbu definovány požadavky v TNI 730329 a TNI 730330
4
Zásady pasivního domu • dobrý architektonický návrh • kompaktní tvar bez zbytečných výčnělků • prosklené plochy jsou orientovány na jih • špičkové zasklení • nadstandardní tepelné izolace • vzduchotěsnost domu • důsledné řešení tepelných mostů • regulace vytápění využívající tepelné zisky • strojní větrání s rekuperací tepla • klasický topný systém může zcela chybět
Legislativa ČR a Evropa ČSN 730540-2 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky
• nutný koncepční přístup respektující místní podmínky a využívající co nejkompaktnější tvar vytápěné části budovy. Vnitřní tepelné zisky od osob, spotřebičů a technologických zařízení se musí stanovit zvláště pečlivě, protože v energetické bilanci pasivního domu hrají mimořádně významnou roli. • doporučuje se, aby měrná tepelná ztráta budovy (podle ČSN EN 832) vztažená na 1 m2 podlahové plochy vytápěné části budovy nepřekračovala 0,3 W/(m2K). • hodnoty součinitelů prostupu tepla obvod. konstrukcí nemají překračovat hodnotu 0,15 W/(m2K). Doporučují se hodnoty nižší (například u střech je vhodné U ≤ 0,12 W/(m2K) Okna mají mít výsledný součinitel prostupu tepla U ≤ 0,8 W/(m2K) ), při celkové energetické propustnosti solárního záření g ≥ 0,5.
6
Legislativa ČR a Evropa ČSN 730540-2 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky • všechny obvodové konstrukce a jejich napojení mají být řešeny tak, aby byly minimalizovány tepelné mosty v konstrukcích a tepelné vazby mezi nimi. Součtový vliv tepelných vazeb obálky budovy by měl být blízký nule. • obvodové konstrukce musí být prakticky vzduchotěsné. Experimentální ověření podle ČSN EN 13829 se doporučuje provést vždy, a to ještě před úplným dokončením stavby. • nucené větrání má mít celkovou účinnost zpětného získávání tepla vyšší než 75 % a nízkou spotřebu elektrické energie na provoz. • při přípravě a rozvodu teplé vody se má dosahovat nízkých tepelných ztrát. • použitím energeticky úsporných elektrických spotřebičů se má dosahovat vysoké účinnosti využití elektrické energie.
7
Legislativa ČR a Evropa • TNI 73 0329 Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění – Rodinné domy • TNI 73 0330 Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění – Bytové domy Porovnávací ukazatele: • • • • • • • •
Součinitel prostupu tepla Přívod čerstvého vzduchu Účinnost rekuperace Neprůvzdušnost obálky budovy Letní tepelná stabilita Měrná potřeba energie na vytápění Primární energie z neobnovitelných zdrojů Průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy
8
Výstavba v nízkoenergetickém a pasivním standardu Obálka budovy
Větrání
Vytápění
Pasivní energetické zisky 2 cesty – Nová koncepce Úprava stávající koncepce
9
Příklad RD č.1
• stěnový systém Medmax 350 a 450mm • střešní systém Medmax (stropní polystyrenové dílce 420mm) • suterénní stěny navíc 100mm Multipor • okenní a dveřní výplně na zakázku U=0,6 W/(m2K) • rekuperační jednotka, 10m2 termosolárních panelů, zemní registr, teplovzdušný krb, podlahové vytápění
Příklad RD č.1
Příklad RD č.1
Příklad RD č.1 Požadavky TNI 73 0329 na pasivní dům:
Vypočtené hodnoty:
1.
měrná potřeba tepla na vytápění EA ≤ 20kWh/(m2a)
•
EA = 16kWh/(m2a)
2.
účinnost rekuperace η ≥75%
•
η = 93%
3.
přívod čerstvého vzduchu do všech pobytových místností
•
zajištěn
4.
doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla konstrukcí na
•
U = 0,09 a 0,14(stěna); 0,6(okno);
systémové hranici
0,10(střecha); 0,12(podlaha)
5.
střední hodnota součinitele prostupu tepla Uem ≤ 0,22 W/(m2K)
•
Uem = 0,22 W/(m2K)
6.
neprůvzdušnost obálky n50 ≤ 0,6/h
•
n50 = 0,43/h
7.
nejvyšší teplota vzduchu v pobytové místnosti θi ≤ 27°C
•
θi = 26,5°C
8.
potřeba primární energie z neobnovitelných zdrojů PEA ≤
•
PEA = 54kWh/(m2a)
60kWh/(m2a)
Příklad RD č.1 Rozložení měrných tepelných toků Zóna Položka Celkový měrný tok H: 1 Měrný tok výměnou vzduchu Hv: Měrný tok zeminou Hg: Měrný tok přes nevytápěné prostory Hu: Měrný tok tepelnými mosty Hd,tb: Měrný tok plošnými kcemi Hd,c: Rozložení měrných toků po konstrukcích: Obvodová stěna: Střecha: Podlaha: Otvorová výplň: Zbylé méně významné konstrukce: Měrný tok speciálními konstrukcemi dH:
Podíl jednotlivých konstrukcí na celkové tepelné ztrátě
Měrný tok [W/K] 113,575 2,862 16,919 ‐‐‐ 10,954 82,839
Procento [%] 100,00% 2,50% 14,90% 0,00% 9,60% 72,90%
20,981 13,9 16,919 47,958 ‐‐‐ ‐‐‐
18,50% 12,20% 14,90% 42,20% 0,00% 0,00%
Příklad RD č.1 Pasivní solární zisky – užitek nebo problém?
? Potřeba tepla na vytápění = 14.78GJ - z toho ztrátou výplněmi otvorů= 6,24GJ (42%) Pasivní solární zisky: - celkem zisky za rok = 42,25GJ - použitelné zisky = 17,75GJ - procento využití k „vytápění“ = 42%
Měsíc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q,H,ht[GJ] Q,int[GJ] Q,sol[GJ] Q,gn [GJ] Eta,sol [-] 6,39 0,64 1,87 2,51 100% 5,22 0,58 2,30 2,88 100% 4,87 0,64 3,58 4,23 100% 3,24 0,62 4,27 4,89 61% 1,64 0,64 5,32 5,96 19% 0,88 0,62 5,13 5,75 5% 0,55 0,64 5,28 5,92 0% 0,37 0,64 5,08 5,73 0% 1,83 0,62 4,00 4,62 30% 3,22 0,64 3,08 3,72 84% 4,71 0,62 1,39 2,02 100% 6,24 0,64 0,95 1,59 100%
Příklad RD č.1 Solární systémy na přípravu teplé vody a na přitápění Produkce energie sol. systémy: Měsíc
Q,SC,W[GJ] Q,SC,ht[GJ] Q,H,nd[GJ] 1
0,33
0,64
3,88
2
0,33
0,81
2,36
3
0,33
1,56
0,96
4
0,33
2,00
---
5
0,33
2,56
---
6
0,33
2,31
---
7
0,33
2,60
---
8
0,33
2,45
---
9
0,33
1,90
---
10
0,33
1,32
0,24
11
0,33
0,36
2,70
12
0,33
0,10
4,65
Solární zisky na přitápění: - celkem zisky za rok = 18,6GJ - použitelné zisky = 3,1GJ - procento využití k přitápění = 17%
Příklad RD č.2
• stěnový systém Medmax 500mm • minerální izolace Isover 350mm, částečně mezi krokvemi • skladba podlahy obsahuje 200mm pěnového polystyrenu • okenní výplně UW =0,82 W/(m2K) • vstupní dveře UD =0,89 W/(m2K) • rekuperační jednotka, termosolární panely pro ohřev teplé vody, zemní registr, elektrické dotápění přiváděného vzduchu
Příklad RD č.2
Příklad RD č.2 Požadavky TNI 73 0329 na pasivní dům:
Vypočtené hodnoty:
1.
měrná potřeba tepla na vytápění EA ≤ 20kWh/(m2a)
•
EA = 12kWh/(m2a)
2.
účinnost rekuperace η ≥75%
•
η = 95%
3.
přívod čerstvého vzduchu do všech pobytových místností
•
zajištěn
4.
doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla konstrukcí na
•
U = 0,09 (stěna); 0,82 (okno);
systémové hranici
0,11(střecha); 0,17(podlaha)
5.
střední hodnota součinitele prostupu tepla Uem ≤ 0,22 W/(m2K)
•
Uem = 0,20 W/(m2K)
6.
neprůvzdušnost obálky n50 ≤ 0,6/h
•
n50 = 0,6/h….projektový předpoklad
7.
nejvyšší teplota vzduchu v pobytové místnosti θi ≤ 27°C
•
θi = 25,9°C
8.
potřeba primární energie z neobnovitelných zdrojů PEA ≤
•
PEA = 57kWh/(m2a)
60kWh/(m2a)
Příklad RD č.2 Rozložení měrných tepelných toků Zóna Položka Měrný tok [W/K] Procento [%] 1 Celkový měrný tok H: 113,575 100,00% Měrný tok výměnou vzduchu Hv: 5,083 4,10% Měrný (ustálený) tok zeminou Hg: 18,355 14,60% Měrný tok přes nevytápěné prostory Hu: --0,00% Měrný tok tepelnými mosty Hd,tb: 13,335 10,60% Měrný tok plošnými kcemi Hd,c: 88,643 70,70% rozložení měrných toků po konstrukcích: Obvodová stěna: 24,706 19,70% Střecha: 20,515 16,40% Podlaha: 18,355 14,60% Otvorová výplň: 43,423 34,60% Zbylé méně významné konstrukce: --0,00% Měrný tok speciálními konstrukcemi dH: --0,00%
Podíl jednotlivých konstrukcí na celkové tepelné ztrátě
Produkce energie solárním systémem: Měsíc Q,SC,W[GJ] Q,f,W [GJ] pokrytí [%] 0,66 1 0,29 44% 0,66 2 0,34 52% 0,66 3 0,58 88% 0,66 4 0,66 100% 0,66 5 0,66 100% 0,66 6 0,66 100% 0,66 7 0,66 100% 0,66 8 0,66 100% 0,66 9 0,66 100% 0,66 10 0,50 75% 0,66 11 0,20 30% 0,66 12 0,13 19%
Příklad RD č.2 Pasivní solární zisky – užitek nebo problém? Měsíc Q,H,ht[GJ] Q,int[GJ] Q,sol[GJ] Q,gn [GJ] Eta,sol
? Potřeba tepla na vytápění = 10,54GJ -z toho ztrátou výplněmi otvorů 34,6% -Pasivní solární zisky: - celkem zisky za rok = 62,3GJ - použitelné zisky = 22,6GJ - procento využití k „vytápění“ = 36%
1
6,77
1,02
2,81
3,83
100%
2
5,56
0,92
3,46
4,38
100%
3
5,23
1,02
5,36
6,37
100%
4
3,58
0,99
6,44
7,42
40%
5
1,97
1,02
7,78
8,80
12%
6
1,19
0,99
7,46
8,45
3%
7
0,86
1,02
7,61
8,63
0%
8
0,68
1,02
7,45
8,46
0%
9
2,15
0,99
6,01
6,99
19%
10
3,57
1,02
4,40
5,41
58%
11
5,07
0,99
2,03
3,02
100%
12
6,62
1,02
1,51
2,52
100%
Martin Doležal Inspektor, gestor ENB TÜV SÜD Czech s.r.o. Kutnohorská 221 CZ -500 04 Hradec Králové Tel: +420 495 537 015 / 724 034 482 Email:
[email protected] www.tuv-sud.cz
22
