Ing. Jaroslav Šafránek,CSc Centrum stavebního inženýrství a.s.
• Směrnice EP a RADY 31/2010/EU • Zavádí nové požadavky na energetickou náročnost budov
• Revize zák. č. 406/2000 Sb. ve znění zák. č. 318/2012 Sb. • Zavádí požadavky EU do naší legislativy
• Vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb. • Uvádí požadavky a výpočtovou metodu na energetické hodnocení budov
Důvody pro provedení revize legislativních dokumentů Nové požadavky na radikální snížení energetické náročnosti budov Nové požadavky a energetickou certifikaci budov
Provádění pravidelné kontroly zdrojů tepla a chladu
Nákladově optimální úroveň • Nákladově optimální úrovní je úroveň požadavků na energetickou náročnost budov nebo jejich prvků, která vede k nejnižším nákladům na investice v oblasti energií, na údržbu a likvidaci v průběhu odhadovaného životního cyklu; uvažují se také přínosy z úspor energie a zbytková hodnota na konci odhadovaného ekonomického životního cyklu
Budovy s téměř nulovou spotřebou energie • je budova s velmi nízkou energetickou náročností určenou prováděcím právním předpisemx), jejíž spotřeba primární energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů, podle prováděcího právního předpisux) • x) (Vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb.)
Vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb. Hodnocení podle referenční budovy
Nové pojetí energeticky vztažné plochy
Snížení rozsahu hodnocení porovnávacích ukazatelů
Hodnocení primární energie
Rozšířené hodnocení netradičních forem energií
Celková primární energie
Neobnovitelná primární energie Celková dodaná energie Dílčí dodané energie pro technické systémy Průměrný součinitel prostupu tepla Součinitelé prostupu tepla na systémové hranici budovy Účinnost technického systému v případě dílčích stavebních úprav
Referenční budova • Referenční budovou je výpočtově definovaná budova téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným typem typického užívání a klimatických údajů jako hodnocená budova, avšak s referenčními hodnotami vlastností budovy, jejich konstrukcí a technických systémů
7
REFERENČNÍ BUDOVA
REFERENČNÍ BUDOVA S REFERENČNÍMI TECHNICKÝMI VLASTNOSTMI dle tab. č. 1 – příloha 1.
NAVRŽENÁ BUDOVA S KONKRETNĚ NAVRŽENÝMI TEPELNĚ TECHNICKÝMI VLASTNOSTMI KONSTRUKCÍ A TECHNICKÝCH SYSTÉMŮ 8
Hodnocení energetické náročnosti budov podle vyhlášky 78/2013 Sb. Klasifikační třída
Hodnota pro horní hranici klasifikační třídy energie
Slovní vyjádření klasifikační třídy
Uem
A
0,5 . ER
0,65 . ER
mimořádně úsporná
B
0,75 . ER
0,8 . ER
velmi úsporná
C
ER
úsporná
D
1,5 . ER
méně hospodárná
E
2 . ER
nehospodárná
F
2,5. ER
velmi nehospodárná
G
mimořádně nehospodárná
ER – výsledek energetického hodnocení referenční budovy 9
Splnění požadavků na energetickou náročnost:
a) nová budova a b) budova s téměř nulovou spotřebou energie hodnocená budova
x
referenční budova
neobnovitelná primární energie
≤
neobnovitelná primární energie
celková dodaná energie
≤
celková dodaná energie
prů pr ůměrný souč součinitel prostupu tepla ≤ 0,8 * pr prů ůměrný sou součč. prost. tepla průměrný součinitel prostupu tepla ≤ 0,7 * průměrný souč. prost. tepla
10
Vnitřní tepelná kapacita
Průměrný součinitel prostupu tepla
jednotky
Přirážka na vliv tepelných vazeb
označení
Vlastnost
ΔUem
W/(m2.K)
Qfuel,C g
Činitel clonění aktivními stínícími prvky pro režim chlazení
Fsh
Součinitel prostupu tepla
kWh
označení U
Nová budova
Budova s téměř nulovou spotřebou energie
0,02 165
W/(m2.K)
Uem
Celková propustnost slunečního záření
Změna dokončené budovy
kJ/(m2.K)
C
Dodaná energie na chlazení
Vlastnost
Referenční hodnota
Požadovaná hodnota podle ČSN 73 05402:2011 bez uplatnění horního omezení
0,8 x
0,7 x
Požadovaná hodnota podle ČSN 73 0540-2:2011 s horním omezením podle ČSN 73 05402 (2011)
Požadovaná hodnota podle ČSN 73 05402:2011 s horním omezením podle ČSN 73 0540-2 (2011)
a) Rodinné domy a bytové domy : 0 b) Ostatní budovy : hodnota podle referenčních parametrů systémů chlazení
-
0,5
-
0,2
jednotka W/(m2.K)
Referenční hodnota Požadovaná hodnota dle ČSN 73 0540-2:11 11
Budou kriteria požadovaná vyhláškou MPO ČR č. 78/2013 Sb. splnitelná?
Vliv požadavku „Průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy“ na navrhování konstrukcí Průměrný součinitel prostupu tepla obálky je váhová hodnota dílčích součinitelů prostupu tepla jednotlivých konstrukcí se započtením tepelných vazeb mezi konstrukcemi
Referenční hodnota průměrného součinitele prostupu tepla • Pro jednozónovou budovu se stanoví podle vztahu:
U
U em, N , 20 f R .
N , 20, j
. Aj .b j / Aj U m, R
• fR požadované základní hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla podle tab. 1 přílohy • fR - změna dokončené budovy ………………….. 1,0 • - nová budova …………………….................... 0,8 • - budova s téměř nulovou spotřebou energie .. 0,7
OBJEKT RODINNÉHO DOMU
Zdroj: Publikace „Pasivní domy“ vydaná Saint-Gobain Isover CZ s.r.o.
Hodnocení RD – průměrné Uem [W/m2K] Referenční budova – prosklení 25% • Uem = 0,374 [W/m2K] • Požadované hodnoty U podle ČSN 73 0540
Navržená budova – prosklení 25% • Uem = 0,369 [W/m2K] = 0,369/(0,374*0,8) = 1,23 • Doporučené hodnoty U podle ČSN 73 0540
D
Úsporná budova - prosklení 25% • Uem = 0,248 [W/m2K] = 0,248/(0,374*0,8) = 0,83 • Hodnoty U pro pasivní domy podle ČSN 73 0540:2011
C
Velmi úsporná budova – prosklení 25% • Uem = 0,224 [W/m2K] = 0,224/(0,369*0,8) = 0,74 • Stěny 0,15 – střecha 0,125 – podlaha 0,185 – okna 0,70
B
Tloušťky tepelně izolačních vrstev Referenční budova
Doporučené hodnoty „U“
Vyhovující úsporná budova
Budova velmi úsporná
Budova mimořádně úsporná
Obvodové stěny
U = 0,30 d = 13 cm
U = 0,25 d = 15,5 cm
U = 0,15 d = 26 cm
U = 0,11 d = 36 cm
U = 0,07 d = 56 cm
Střešní konstrukce
U = 0,24 d = 16 cm
U = 0,16 d = 24,5 cm
U = 0,15 d = 26 cm
U = 0,08 d = 50 cm
U = 0,06 d = 66 cm
Podlaha na terénu
U = 0,45 d = 8,4 cm
U = 0,30 d = 13 cm
U = 0,20 d = 19,5 cm
U = 0,20 d = 19,5 cm
U = 0,15 d = 26 cm
Výplně otvorů
U = 1,50
U = 1,20
U = 0,85
U = 0,85
U = 0,85
Uem
0,374
0,369 → D
0,248 → C
Uvažována tepelná izolace s λ = 0,04 W/mK
0,221 → B
0,193 → A
Parametry referenční budovy • Pokud součet průsvitných ploch tvoří více než 50% teplosměnné části vnějších stěn budovy, započte se pouze pro těchto 50% odpovídající požadovaná normová hodnota součinitele prostupu tepla UN,20 pro výplně otvorů a pro ostatní průsvitné plochy se uvažuje požadovaná normová hodnota součinitele prostupu tepla UN,20 pro vnější stěny
Hodnocení RD – průměrné Uem [W/m2K] Referenční budova – uvažuje se prosklení 50% • Uem = 0,705 x 0,8 = 0,564 [W/m2K] • Požadované hodnoty U podle ČSN 73 0540
Navržená budova – prosklení 60% • Uem = 0,663 [W/m2K] = 0,663/(0,564) = 1,23 • Doporučené hodnoty U podle ČSN 73 0540
D
Prosklení 60% • Uem = 0,454 [W/m2K] = 0,454/(0,564) = 0,80 • Hodnoty U pro pasivní domy podle ČSN 73 0540:2011
C
Prosklení 60% • Uem = 0,430 [W/m2K] = 0,430/(0,564) = 0,76 • Stěny 0,11 – střecha 0,08 – podlaha 0,20 – okna 0,70
C
Bude tato architektura vyhovovat ?
20
Architektura pasivních domů
21
Bude trh s nemovitostmi reagovat na energetickou náročnost budov?
Ukázka průkazů v realitce ve Francii
Zdroj: Ing. Šubrt
23
Ukázka průkazů v realitce ve Francii
Zdroj: Ing. Šubrt
24
Konstrukce pasivních domů a domů s téměř nulovou spotřebou energie
Základní otázky • Budou stavební firmy a dodavatelé stavebních materiálů připraveni na nové požadavky? • Bude realizací budov s téměř nulovou spotřebou energie ovlivněna kvalita bydlení? • Nebude výstavba budov s téměř nulovou spotřebou energie investičně náročná? • Ovlivní výstavba budov s téměř nulovou spotřebou energie architekturu budov?
Připravenost na novou výstavbu • Snižování spotřeby energie v budovách vede ke značně vyšším tloušťkám tepelně izolačních vrstev. • Výrobci stavebních materiálů a systémů již dnes nabízejí konstrukce zcela vyhovující novým požadavkům. • Z hlediska nových požadavků již nebudou pouze rozhodující tepelně technické vlastnosti budovy, ale vybavení budovy technickými systémy zaměřené na využití netradičních zdrojů energie.
Stěnové konstrukce PD a ND
• Příklady skladeb: Martin Vonka – zdroj TZB info 28
BUDEME MÍT VHODNÉ KONSTRUKCE PRO PASIVNÍ A NULOVÉ DOMY? Stěnové konstrukce U = 0,11 W/m2K
U = 0,16 W/m2K 29
Budeme mít vhodné konstrukce pro pasivní a nulové domy?
Stěnové konstrukce
Výplně otvorů 30
SystémBold NED 32 point Heading Arial
31
Skladba izolace nad krokve: - Sádrovláknité desky Rigidur - Parozábrana - NeoFloor 031 tl. 300mm - Pojistná hydroizolace - Latě, kontralatě - Střešní tašky.
32
Tloušťky tepelně izolačních vrstev
Zdroj: Publikace „Pasivní domy“ vydaná Saint-Gobain Isover CZ s.r.o.
33
Založení pasivních domů
Zdroj: Ing. arch. Smola 34
Znamenají mohutné tloušťky tepelně izolačních vrstev vždy výraznou úsporu energie na vytápění?
Tloušťka TI (mm)
(W/m2K)
50
HT
Uem
Ecelk
eA
(W/K)
(kWh/m2,a)
(kWh/m2,a )
% snížení
úspora
0,705
234,04
114,4
144,4
100
-
150
0,255
103,95
37,32
67,32
47
53%
250
0,156
75,27
20,85
50,85
35
12%
350
0,112
62,52
13,68
43,68
30
5%
450
0,087
55,57
9,82
39,82
27
3%
550
0,072
50,93
7,28
37,28
26
1%
650
0,061
47,74
5,54
35,54
25
1%
Závislost tepelného odporu a součinitele prostupu tepla R a U (m2K/W - W/m2K)
8,000 7,000 6,000
5,000 4,000 3,000 2,000 1,000
0,000
1,00 0,77
1,50 0,56
2,00 0,44
2,50
0,36
3,00
0,30
3,50
0,26
4,00
0,23
4,50
0,21
5,00
0,19
5,50
0,17
6,00
0,16
6,50
0,15
7,00
0,14
7,50
0,13
tlouštka vrstvy (cm)
Optimální úroveň • Splňují mohutné vrstvy tepelné izolace požadavek na optimální provozní a výrobní energetickou náročnost?
• Se zvětšující se tloušťkou se provozní energetická náročnost snižuje a naopak se výrobní energetická náročnost zvyšuje. Při tl tl.. TI 12 cm je podíl EP k EV 11,6 %, při tl tl.. TI 24 cm 45% a při tl tl.. TI 36 cm EP ≈ EV.
• Životnost TI byla uvažována 30 roků, EPS s λ = 0,038
W/mK a výrobní energetická náročnost EVm = W/mK 542 [kWh/m2,m] Zdroj: Doc. Ing. J. Řehánek,DrSc – CSI a.s. Praha
Budou velké tloušťky tepelných izolací rentabilní ? • Závislost mezi snižováním spotřeby tepla na vytápění a výrobní energetickou náročností vrstvy tepelné izolace z EPS Závislost provozní a výrobní energetické náročnosti 900 823,49
800
provozní náročnost
700
výrobní náročnost
kWh/m2,a
600 500 427,54
400
300
288,72 232,18
200 100 43,36
0 0,08
0,16
162,6
130,08
86,72 0,24
Zdroj: Doc. Ing. J. Řehánek,DrSc – CSI a.s. Praha
194,16
0,30
195,12
0,36
VLOŽENÁ ENERGIE • ENERGIE VLOŽENÁ DO VÝROBY STAVEBNÍCH HMOT – TEPELNÝCH IZOLACÍ • VRÁTÍ SE VLOŽENÁ ENERGIE DO VÝROBY STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ ZA ŽIVOTNOST OBJEKTU?
39
materiál
Energie na výrobu MJ/m3
pěnový polystyren EPS
3743
pěnový polystyren XPS
4860
desky minerální plsti
ocelová výztuž
932
22700
OSB desky
6058
stavební dřevo
1360
ploché sklo float
7840
sádrokarton
3996
beton
1518
Podklad: Waltjen T.: Ökologischer Bauteilkatalig – Springer-Verlag/Wien Institut Bauen und Umwelt uvádí totální hodnotu primární energie EPS 1511 MJ/m3 u EPS
40
NÁVRATNOST VLOŽENÉ ENERGIE Vrstva 300 mm
Vrstva 600 mm
Tepelný odpor
R = 7,5 m2K/W
R = 12,5 m2K/W
Prostup tepla
U = 0,13 W/m2K
U = 0,08 W/m2K
Tepel. ztráta
Q = 4,17 W
Q = 2,53 W
Spotřeba energie
10,35 kWh/m2,a
6,28 kWh/m2,a
rozdíl
návratnost
1,64 W 4,067 kWh/m2,a
Vložená energie do výroby tepelně izolační vrstvy tl. 300 mm EPS (3743 MJ/m3) 1,123 GJ
2,245 GJ
312 kWh
77 roků
EPS (1511 MJ/m3) 0,453 GJ
0,906 GJ
126 kWh
31 roků
Minerální plsť
0,280 GJ
77,8 kWh
19 roků 41
Příklady aplikace návrhu vyhlášky Nová budova Rekonstrukce budovy
PENB – nová budova • Hodnocen jednopatrový nepodsklepený rodinný dům, • Zastavěná plocha budovou je 140,9 m2, obestavěný prostor 830,56 m3. • Vnější výpočtové teploty podle TNI 73 0329, • Vnitřní výpočtová teplota 20 °C, • Násobnost výměny vzduchu 0,5 h-1, • Vnitřní tepelná kapacita 260 kJ/(K.m2).
43
PENB – nový dům
44
Výsledky hodnocení Uem Referenční budova
Navržená budova
varianta – pasivní budova
varianta – budova s nulovou spotřebou
Stěny
0,30
0,24
0,12
0,090
Střecha
0,24
0,16
0,12
0,075
Podlaha na terénu
0,40
0,30
0,20
0,150
Okna, dveře
1,50
1,20
0,85
0,500
0,390
0,300
0,190
0,130
Uem hodnocení
0,300/(0,39*0,8) = 0,96 → C
0,190/(0,39*0,8) = = 0,61 → B
0,130/(0,39*0,7) = 0,47 →A
45
Konstrukční řešení • Obvodová stěna – Porotherm – Heluz 440 mm U = 0,12 W/m2K R = 8,16 m2K/W • U = 0,09 W/m2K
R = 10,943 m2K/W
• DTI = 2, 023 x 0,04 = 80 mm tepelné izolace ve variantě budovy s téměř nulovou potřebou energie • Střecha U = 0,075 W/m2K – R = 13,163 m2K/W 530 mm tepelně izolační vrstvy s λ = 0,04 W/mK
46
Nové typy tepelných izolací • tepelná izolace – aerogel λ = 0,016 W/(m.K) a vakuované tepelné izolace λ = 0,010 W/(m.K) • aerogel: tvoří z 95% vzduch, pevná struktura je tvořena oxidem křemičitým (užívají se i jiné látky), hydrofobní (není kapilárně aktivní)
Současná cena ……………………………….. 18 – 22 tis Kč/m2
Podklad: Ing. Červenka, PhD - Termo Holding
47
Rozbor výsledků hodnocení • splnění kriteria průměrné hodnoty součinitele prostupu tepla bude možné pouze při návrhu hodnot „U“ blížící se hodnotám pro pasivní domy, • problémem bude technické provedení (kotvení) větších tloušťek dodatečných tepelných izolací např. na sendvičové stěnové konstrukce či lehké betony. • energetická náročnost vytápění nebude vždy rozhodující v konečném hodnocení EN budovy, • rozhodující bude množství energie na přípravu TV, osvětlení • spotřebu energie na přípravu TV lze teoreticky snížit využitím solárních systémů či tepelného čerpadla, • spotřebu energie na osvětlení lze snížit pouze využitím nových typů zdrojů světla. 48
Děkuji za pozornost Ing. Jaroslav Šafránek,CSc Centrum stavebního inženýrství a.s. Praha jsafranek@volny. jsafranek @volny.cz cz
