Nízkoenergetický dům a jeho srovnání s běžným standardem, ceny spotřeby energií, kalkulace návratnosti Karel Mrázek autorizovaný inženýr v oboru technika prostředí staveb, specializace technická zařízení a specializace energetické auditorství
březen 2010
1
OBSAH PŘEDNÁŠKY
• Princip evropské certifikace, metoda a postup výpočtu • Okrajové podmínky nízkoenergetického řešení • Investiční náklady – hromadné užití • Vývoj? březen 2010
2
Princip evropské certifikace (EA a EP) Směr výpočtu ( od potřeby tepla ke zdroji )
Konečná energie Hranice budovy
potřeba tepla
Sdílení
rozvod
akumula ce
výroba
Primární energie
Směr toku energie ( od zdroje k potřebě )
březen 2010
3
Potřeby energie v kWh/(m2.a) na funkční díly měrná potřeba energie v kWh/(m2a) η kotel výpočet po- ztráta prostupem třeby tepla ztráta větráním podle CSN využitelné sluneční zisky EN ISO využitelné vnitřní zisky 13790 užitná potřeba tepla ztráta sdílením (otopná plocha s regulací) ztráta rozvody vytápění ztráta na zdroji potřeba tepla na zdroji užitná potřeba tepla ztráta sdílením (výtoková armatura) ztráta rozvody příprava TV ztráta akumulací ztráta na zdroji potřeba tepla celková konečná potřeba tepla
březen 2010
nízkoenergetický dům 0,98 70 30 40 30 22 15 15 10 73 35 8 4 3 1 6 2 90 42 20 6 6 1 10 6 4 1 0 0 40 14 130 56
pasivní dům 0,98 20 10 20 20 16 10 11 8 20 10 5 3 3 1 6 2 34 16 20 6 6 1 7 5 4 1 0 0 37 13 71 29
4
Potřeby energie v kWh/(m2.a) na funkční díly měrná potřeba energie v kWh/(m2a) kotel výpočet po- ztráta prostupem ztráta větráním třeby tepla podle CSN využitelné sluneční zisky EN ISO využitelné vnitřní zisky 13790 užitná potřeba tepla ztráta sdílením (otopná plocha s regulací) ztráta rozvody vytápění ztráta na zdroji potřeba tepla na zdroji užitná potřeba tepla ztráta sdílením (výtoková armatura) ztráta rozvody příprava TV ztráta akumulací ztráta na zdroji celková potřeba tepla na zdroji celková konečná potřeba tepla η
březen 2010
0,75 150 100 60 40 35 25 30 25 145 90
1980 až současnost 0,91 110 80 45 30 30 20 25 20 100 70
30
20
20
15
10
5
20 80 275 45 10 20 10 0 85 360
10 50 170 20 5 15 5 0 45 215
10 30 160 30 5 15 5 0 55 215
5 25 115 15 2 8 1 0 26 141
10 20 120 25 5 10 5 0 45 165
5 10 60 15 2 5 1 0 23 83
do 1980
1990 až současnost 0,98 90 50 45 30 30 20 25 20 80 40
5
NÍZKOENERGETICKÉ BUDOVY - ČESKÁ PRAXE
1970 až 1980
současná novostavba
nízkoenergetic ký dům
pasivní dům
nulový dům, dům s přebytkem tepla
tradiční otopná soustava, přirozené větrání, nezateple né
energeticky účinné vytápění, větrání přirozené s mikroventilací, konstrukce s požadovanými nebo doporučenými U, utěsněná
energeticky účinné vytápění, řízené větrání s využitím tepla, OZE, konstrukce s požadovaným U nebo lepším, utěsněná
pouze teplovzdušné vytápění s využitím tepla, mimořádné parametry zateplení, velmi těsné konstrukce, utěsněná
parametry min. na úrovni pasivního domu, soustavy TZB pro výrobu energie (fotavoltaika, apod.)
užitná potřeba tepla na vytápění [kWh/(m2a)] podle ČSN EN 13790 většinou nad 200 březen 2010
80 - 140
méně než 50
méně než 15
méně než 5
6
MÍRA ZATEPLENÍ A VĚTRACÍ SOUSTAVA • •
odvod škodlivin, přívod dostatečného množství kvalitního čerstvého vzduchu, dodržení teplot vnitřního vzduchu. snížení potřeby energie na větrání. Předpokládáme trvalou minimální hygienicky požadovanou výměnu vzduchu po dobu vytápění 0,5 1/h
• řízené větrání s využitím tepla z odváděného tepla je nezbytností
U
2
kW/m .K
referenční
stávající
var. 1
var. 2
var. 3
var. 4
var. 5
var. 6
0,20
0,84
0,48
0,39
0,29
0,22
0,15
0,11
celkem tepelná ztráta Ф prostupem ФT
kW
45,5
101,5
50,7
47,6
44,2
41,8
25,6
24,3
větráním ФV
kW
30,3
30,3
30,3
30,3
30,3
30,3
30,3
30,3
celková Ф
kW
poměr ФV/ФT
%
březen 2010
76
132
81
78
75
72
56
55
67%
30%
60%
64%
69%
73%
118%
125% 7
DALŠÍ PODMÍNKY NÍZKOENERGETICKÉHO ŘEŠENÍ
Prokazuje se nezbytnost řízeného větrání s využitím tepla z odváděného vzduchu jako důležitého faktoru energetické účinnosti budovy při dosažení hygienicky i uživatelsky potřebné pohody prostředí (odérové a vlhkostní mikroklima). Dynamika vytápěcí soustavy musí být v souladu s akumulačními vlastnostmi stavby (hmotnost, umístění tepelné izolace, poměr tepelných zisků ku tepelné ztrátě prostoru) Ústřední a individuální regulace vytápění umožní co nejvyšší využití tepelných zisků a nastavení uživatelských požadavků (IRC systém) Zváží se užití dělených otopných soustav (základní a doplňková) U menších a středních budov se tepelná čerpadla uplatní zejména v integrovaných soustavách, kdy navíc podporují využití odpadního tepla. Užití tzv. „šedé vody“ pro zvýšení energetické účinnosti přípravy TV Pro dosažení parametrů nízkoenergetické budovy je nutné vhodné užití slunečních soustav pro přípravu teplé vody Vytvoří se podmínky pro inteligenci budovy Mimořádná pozornost se věnuje kvalitě provedení a zejména údržbě a opravám (doba životnosti budovy a jejich stavebních dílů se zachováním projektovaných vlastností) Mimořádná pozornost se věnuje provozu a užití budovy.
březen 2010
8
ANALÝZA ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOVY referenční stav
Potřeba tepla Pot
Stavební konstrukce
Specifikace
I. soubor opatření
II. soubor Jednotky opatření
Železobetonový sendvičový panel
0,20
0,84
0,48
0,25
W.m-2.K-1
Okna dřevěná zdvojená
1,20
2,80
1,40
1,10
W.m-2.K-1
Střecha jednoplášťová
0,30
0,60
0,20
0,20
W.m-2.K-1
Strop nad suterénem
0,60
1,00
0,42
0,42
W.m-2.K-1
s přirozeným větráním
577
1 445
665
502 GJ/rok
s nuceným větráním a ZZT
401
486
329 GJ/rok
507
507 GJ/rok
290
290 GJ/rok
potřeba tepla na vytápění
potřeba tepla na přípravu pouze tradičního TV ze zdroje slunečního a tradičního Umělé osvětlení energetická náročnost budovy
stávající stav
tradiční zdroj s přirozenýn větráním
507 290 52 1136 116,8
C tradiční zdroj s nuceným větráním
612 58 2115 217,4
F
960,0 98,7
C 919
94,5
C 76,4
B
březen 2010
1503 154,5
D 743
tradiční a sluneční zdroj s nuceným větráním
D 1 045,0 107,5
C tradiční a sluneční zdroj s přirozeným větráním
52 1224 125,9
1007 103,5
C 828 85,1
C
52 GJ/rok 1061 GJ/rok 109,1 kWh/m2.rok
C
třída 888,0 GJ/rok 91,3 kWh/m2.rok
C 86,8
C 69,0
B
třída 844 GJ/rok kWh/m2.rok třída 671 GJ/rok kWh/m2.rok třída
9
TZB A NÍZKOENERGETICKÉ ŘEŠENÍ, NÁKLADY
odpovídající integrovaný zdroj tepla (kotelny, PS) s vysokou účinností (kondenzační kotel, TČ a řízené větrání, sluneční okruh pro TV) řízené větrání s využitím tepla z odváděného vzduchu příprava TV je velmi limitující faktor z důvodů hygienických, (u některých budov nezbytný sluneční ohřev pro úroveň A, B) nákladově změnu tepelné ztráty sledují ceny kotlů a otopných těles. Ostatní položky zařízení pro vytápění jsou zhruba konstantní. náklady na větrání jsou stejné i při měnící se tepelné ztrátě budovy, neboť objem a prostředí pro dodržení hygienických požadavků se nemění. S větráním souvisí i chlazení. náklady na inteligenci jsou také konstantní, neboť změna tepelného výkonu je neovlivňuje.
březen 2010
10
PŘÍKLAD ŘÍZENÉHO VĚTRÁNÍ PANELOVÉHO BYTOVÉHO DOMU O 4 NP - EKONOMIE
Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč cena 1 GJ
59,8 52,3 44,9 37,4 29,9 22,4 15,0
prostá návratnost
Rozbor pro 1 byt 10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000 70 000 cena VZT 90 000 na 1 byt prostá obnova
Potřeba elektrické energie pro nucené řízené větrání hodin denně 24 h dnů za rok 365 dnů příkon ventilátorů přívodní 25 W pro výměnu 0,5 1/h odsávací 25 W korekce výměna 0,1 - 0,6 0,5 počet jednotek 48 kpl budova 10 512 kWh/rok budova 10,51 MWh/rok potřeba budova 37,84 GJ/rok byt 0,219 MWh/rok byt 0,788 GJ/rok byt 3,22 GJ/rok úspora tepla budova 154,56 GJ/rok energie byt 2,43 GJ/rok energie dům 116,7 GJ/rok čistá úspora finanční byt 1 337 Kč/rok finanční dům 64 194 Kč/rok
550
Kč/GJ
Velmi orientační rozbor s citlivostí analýzy danou cenou zařízení pro 1 byt v rozmezí 50 až 100 tis. Kč (90 tis.), cenou energie 550 Kč/GJ, velikostí průměrného bytu 44,7 m2 a náklady na prostou obnovu i užitím zařízení. Zde je představena horní cenová hranice. březen 2010
11
VELMI ORIENTAČNÍ NÁKLADY
specifikace kolektor konstrukce regulace
Therma I 5 kolektorů drobnosti regulátor čidla
zásobníky jednotky expanze příslušenství montáž celkem celkem s DPH úspora tepla roční náklady na 1 byt prostá návratnost březen 2010
Kč/jed. 10 490 9 990 500 3 987 300 27 151 8 284 7 034 150 120 000
kpl, ks 55 11 55 1 10 8 3 4 55 1
Kč 576 950 109 890 27 500 3 987 3 000 217 208 24 852 28 136 8 250 120 000 1 119 773 1 220 553 119 531 25 428 10,21 12
ENERGETICKÁ AUTONOMNOST
Míra energetické autonomnosti záleží při užití parametru obvodového pláště v oblasti U=0,15 na souladném energeticky účinném řešení vytápění, větrání, užití OZE (obnovitelných zdrojů energie) a zavedení vyššího stupně řízení a regulace - inteligencí budovy. Kritickým místem je příprava TV. Dosažení deklarované energetické účinnosti vyžaduje trvalé energeticky vědomé užití. Budovy jsou málo citlivé (zranitelné) na změny energie, paliv. Nedoporučujeme klientovi dosažení co nejvyšší autonomnosti provozu. Rozhodující jsou investice ve vztahu k provozním nákladům a míra požadavků na užití (uživatelé nesmí být zajatci řešení) Pro ekonomické hodnocení není u budov vhodná bankovní analýza (NPV, IRR, PI) ale sestava opakovaných anuitních půjček a jejich splácení v době životnosti budovy s úsilím o dosažení kladného nebo co nejnižšího záporného cashflow.
březen 2010
13
GREEN BUILDINGS Zelená budova je označení přístupu umožňujícímu zvýšit účinnost užití zdrojů jako jsou energie, voda, a materiály v budovách. Naopak snižuje vliv budov na lidské zdraví a prostředí v průběhu jejich životnosti, a to lepším situováním, návrhem, konstrukcí, provozem, údržbou a odstraněním. Zelené budovy se navrhují pro snížení dopadu prostředí vytvořeném výstavbou na lidské zdraví,a životní prostředí: účinným užitím energie, vody a jiných zdrojů ochranou zdraví uživatele a zlepšením pracovní produktivity snížením množství odpadů, znečištění a degradace životního prostředí. Podobný koncept má přírodní budova, která je menší a v konstrukci se užijí místní přírodní materiály. Jiným obecným názvem může být udržitelný návrh (harmonie s okolní přírodou a zdroji) a zelená architektura.
pasivní dům, nízkoenergetický dům, zero house, autonomní dům, bioklimatický dům, apod. Uplatní se • obnovitelné energie (OZE), • pasivní a aktivní sluneční soustavy, • fotovoltaika, • zeleň, rostliny a stromy pro zelené střechy a deštné zahrady, které se poprvé objevily v 90. tých letech minulého století v Marylandu. Snižují odtok deštné vody • jiné přírodě příznivé technologie.
březen 2010
14
GREEN BUILDINGS
Sídliště ve Freiburgu - Energy-plus house Definuje je vyšší spotřeba energie z OZE než z tradičních v průběhu roku. Příklad řešení bez sklepů. Jsou nahrazeny kůlnami v zahradě. Celá sluneční střecha je krytá fotovoltaickými články pro výrobu elektrické energie. Micro technologie výroby energie zahrnuje malé větrné motory, malé vodní elektrárny, fotovoltaické soustavy, tepelná čerpadla se zdrojem tepla půda a micro kombinovanou výrobu tepla a elektřiny. březen 2010
15
Vyhláška č. 148/2007 Sb., potřeby energie v kWh/(m2.a) Druh budovy
A
B
C
D
E
F
G
< 51
51 - 97
98 - 142
143 - 191
192 - 240
241 - 286
> 286
< 43
43 - 82
83 - 120
121 - 162
163 - 205
206 - 245
> 245
< 102
102 - 200
201 - 294
295 - 389
390 - 488
489 - 590
> 590
< 62
62 - 123
124 - 179
180 - 236
237 - 293
294 - 345
> 345
< 109
109 - 210
211 - 310
311 - 415
416 - 520
521 - 625
> 625
< 47
47 - 89
90 - 130
131 - 174
175 - 220
221 - 265
> 265
< 53
53 - 102
103 - 145
146 - 194
195 - 245
246 - 297
> 297
< 67
67 - 121
122-183
184 - 241
242 - 300
301 - 362
> 362
Rodinný dům
Bytový dům
Hotel a restaurace
Administrativní
Nemocnice
Vzdělávací zařízení
Sportovní zařízení
Obchodní
březen 2010
16
kontakty
Na Strži 1702/65, 140 62 PRAHA 4 (budova bývalého Motokovu) Energetika budovy
Karel Mrázek, tel. 602 451 548, e-mail:
[email protected] Alena Horáková, tel. 296 330 144, e-mail:
[email protected] březen 2010
17
