Úloha ‐ Použití NKN k optimalizaci návrhových parametrů objektu ‐ Panelový dům ZADÁNÍ Pro vypracování úlohy je k dispozici již zadaný stávající stav panelového domu do výpočetního nástroje NKN. Předmětem úlohy je úvod a orientace v zadání a následném zhodnocení energetické náročnosti budovy panelového bytového domu, jeho stávajícího stavu. Na základě vyhodnocení stávajícího stavu budou provedeny v rámci úlohy úpravy pro nový navrhovaný stav, který je předpokládán po rekonstrukci na základě projektu pro stavební povolení. Předpokládá se získání základní orientace v hodnocení energetické náročnosti budovy panelového domu, který bude rekonstruován, a schopnost orientace a analýzy budovy pro splnění energetické náročnosti budovy pomocí NKN. Cíle: Podrobné seznámení s problematikou stanovení energetické náročnosti budov pomocí výpočetního nástroje hodnocení energetické náročnosti budov se zaměřením na: získání přehledu o zadávání parametrů do NKN, základní ovládání a práce s NKN, export požadovaných výstupů pomocí NKN, analýza a interpretace výsledků hodnocení ENB pomocí NKN. Zadání: Předmětem řešení je budova panelového domu. Budova bude komplexně rekonstruována. Pro potřeby stavebního povolení, nebo např. potřeby žádosti o státní dotaci v rámci programu PANEL, bude třeba doložit posouzení hodnocení energetické náročnosti budovy. K dispozici je zadaný stávající stav panelového domu ve výpočetním nástroji NKN. Úloha je členěna do následujících částí. ČÁST I ‐ informativní Podrobné seznámení se zadáváním parametrů do NKN formou připraveného zadání budovy (stávající stav panelového domu) po jednotlivých parametrech objektu s vysvětlujícím komentářem k jednotlivým parametrům pro objasnění potřebných údajů a získání přehledu o zadávání parametrů a jejich rozsahu do NKN. Provedení vyhodnocení zadaného stávajícího stavu, orientace ve výstupech a jejich grafických ukazatelů. ČÁST II ‐ úkolová Stávající stav panelového domu modifikujte na základě doporučení pro požadovaný navrhovaný stav na základě „navrhovaných úprav v PD pro stavební povolení“. Podrobně viz II. Navrhovaný stav Proveďte zhodnocení, o porovnejte možná variantní řešení pro navrhovaný stav, o prověřte citlivost hodnocení energetické náročnosti na změnu konkrétních parametrů, včetně jejich kombinací a synergického působení. Vyhodnoťte a vyjádřete procentuelní podíl jednotlivých opatření pro navrhovaný stav
I.
ZÁKLADNÍ POPIS OBJEKTU
1. Popis objektu Jedná se o novější panelový bytový objekt postavený v roce 1986. Budova má 8 nadzemních podlaží s 48 bytovými jednotkami a temperovaný suterén a společné prostory. Panelový dům je rozdělen do 3 sekcí. V nadzemních podlažích jsou bytové jednotky a komunikační prostory, v suterénu jsou skladové prostory bytů a technické prostory. Dále se v suterénu nachází prostory domovního vybavení (nevyužívaná prádelna, sušárna a žehlírna). Konstrukční výška všech podlaží je 2,8 m, základní půdorysný modul budovy představuje 600 mm. Svislou nosnou konstrukci budovy tvoří železobetonové montované stěny z panelů tl. 200 mm, vodorovné nosné konstrukce jsou železobetonové panelové tl. 200 mm s rozponem 6,0 m. Střecha má dvouplášťovou skladbu s tepelnou izolací minerální vlnou s dodatečným zateplením. Typový obvodový plášť v průčelích je tvořen porobetonovými panely. Štítové panely jsou vrstvené s nosným železobetonovým jádrem tl. 150 mm, tepelnou izolací na bázi PPS tl. 80 mm a krycí železobetonovou vrstvou tl. 50 mm. Objekt je vytápěn dálkovým vytápěním přes předávací stanici umístěnou v objektu, která zajišťuje také centrální ohřev teplé vody. V objektu jsou instalovány 3 výtahy pro 3 osoby. Na otopných tělesech jsou umístěny termostatické ventily s hlavicemi Honeywell a indikátory rozdělení nákladů na vytápění na principu odparu kapaliny. Na patě objektu jsou osazeny regulační armatury typu V 4308 a V 5085 Myjava. Objekt je plynofikován, plyn je využíván pouze pro vaření v bytech. Další upřesňující údaje jsou patrné z místního šetření provedeného k energetickému auditu. Prostory u vstupu, původně kočárkárny, slouží pro skladování nepotřebných věcí, komunikační prostory objektu jsou temperovány pomocí radiátorů s termostatickými hlavicemi, lodžie na západní fasádě objektu jsou nezasklené. Systém vytápění byl kompletně zaregulován v roce 1992, předávací stanice je vybavena ekvitermní regulací. V objektu je teplovodní otopná soustava dvoutrubková vertikální s otopnými tělesy s teplotním spádem 92,5/67,5°C. Z předávací stanice jsou rozvody vedeny pod stropem v suterénu. Ocelové potrubí je částečně izolováno izolací zpravidla nevyhovující tloušťky z hlediska požadavku vyhlášky č. 193/2007 Sb. Tělesa jsou osazena termostatickými regulačními hlavicemi. V objektu je rozvod TUV z předávací stanice veden pod stropem suterénu, stoupačky v instalačních šachtách. Potrubí je celkově po rekonstrukci, plastové (PE), cirkulace je nucená bez regulace. Technické parametry objektu Počet nadzemních podlaží 8 ‐ Počet podzemních podlaží 1 ‐ Obestavěný vytápěný prostor budovy 15 019 m3 Zastavěná plocha objektu 648 m2 Podlahová plocha všech prostorů v budově 5 364 m2 Plocha výplní otvorů 1 008 m2 Plocha střechy 648 m2 Tab. 1 ‐ základní technické parametry objektu potřebné pro výpočet zjištěné z EA
Obr. 1 ‐ jjižní fasáda
Obr. 2 – severní fasá áda 2. Zóno ování budovvy Zónaa 1 „byty ‐ obytné prosto ory“ objemo ově představuje souhrn 4 48 bytů nacházejících se vv budově panelovéého domu. V jednotlivýých bytech jsou předpo okládány sh hodné podm mínky týkajíccí se jak paramettrů vnitřního o prostředí, ttak režimu užžívání bytů. TTyto podmín nky podrobně shrnuje užživatelský profil staandardizovan ného užíváníí ve výpočetním nástroji NKN označeený jako „byytový dům – normový byt“. Prrofil zahrnu uje jednotnéé podmínkyy pro obsazzenost, vytáápění, osvětlení bytů, provozu jednotlivvých systémů ů, apod. ‐ staanovuje dílčí okrajové po odmínky výpo očtu. Zónaa 2 „suterén prostory, ktteré jsou n, schodišťo ový prostor““ zahrnuje společné a komunikační k provozovvány za odliišných vnitřn ních podmín nek oproti zó óně 1. Zóna 2 se odlišujje dílčími okkrajovými
podmínkkami od zónyy 1 z pohledu u vytápěné zzóny podle p požadavků naa teplotní zónování podle e ČSN EN ISO 1379 90. Zóna 2 p představuje rrozdílné požžadavky z hle ediska osvětllení, větrání a výměny vvzduchu v zóně. Geeometricky zóna 2 předsttavuje členění objektu naa částečně vytápěný suteerén a část vvstupního podlaží. Zde jsou umístěny sklaadovací prosstory a scho odišťový pro ostor, vč. výýtahu, z kterého jsou vstupy d do jednotlivých bytů. Názevv Standardizovaný pro ofil Označení Zóna 1 Byty ‐‐ obytné prosstory nastavený profil: „Byytový dům – normový byyt“ uživatelsský profil: „Panelový dům – společné Zóna 2 Suteréén, schodišťo ový prostor prostoryy, technické podlaží“ Tab. 2 ‐ zzákladní zón nování budovvy
Obr. 3 ‐ p podlažnost b budovy
Obr. 4 ‐ R Rozdělení na a zóny podle jjednotlivých h podlaží 3. Podrrobná charakteristika zó ón ormace o zó óně 3.1. Obecné info Podllahová ploch ha zóny před dstavuje pod dlahovou plo ochu. „Celkovvá podlahováá plocha“ AC, která je ve zvlášštním předpisu pro tyto o účely definována jako o „podlahovvá plocha vššech podlažíí budovy vymezen ná mezi vnějšími stěnaami. Analoggické vyjádře ení platí prro objem budovy. Obje em zóny představvuje čistý objem zóny, v kterém jee zajišťován no požadovaané vnitřní prostředí – výměna vzduchu, pobyt osob b, apod.
Hodnocení ENB budovy by mělo být prováděno na základě PD budovy, předpokládá se tedy, že jsou dostupné rozměry budovy vč. světlé výšky místností pro stanovení objemu zóny. Jako orientační informativní údaj může sloužit, že příčky a dělící konstrukce zaujímají cca 10 ‐ 20% půdorysné plochy budovy (stanovené z vnějších rozměrů). Tento údaj je pouze informativní a neměl by být použit v hodnocení ENB. Čistý objem Označení Název Plocha Agross zóny m2 m3 Zóna 1 Byty ‐ obytné prostory 3 588 10 046,4 Zóna 2 Suterén, schodišťový prostor 1 668 4 670,5 Celkem 5 256 14 716,8 Tab. 3 ‐ plocha a objem zón Pozn. Pro správná vyplnění údaje geometrické charakteristiky budovy A/V v protokolu je nutné pracovat vnějšími rozměry budovy. Pokud tyto nebyly použity v definici zón, je nutné A/V doplnit do protokolu průkazu ENB ručně. 3.2. Osvětlení zón Příkony osvětlovacích soustav pro jednotlivé zóny jsou stanoveny na základě hodnot uvedených v EA. Příkon osvětlovací soustavy je pak rozdělen mezi jednotlivé zóny Zóna 1 Byty ‐ obytné prostory Typ osvětlovací soustavy ‐ žárovkové osvětlení Příkon osvětlovací soustavy Plight 5500 W Zóna 2 Suterén, schodišťový prostor Typ osvětlovací soustavy ‐ žárovkové osvětlení Příkon osvětlovací soustavy Plight 4100 W Tab. 4‐ osvětlení zón respektující stávající stav 3.3. Vytápění zón V dalším kroku výpočtu, resp. v přípravě vstupních údajů pro výpočet ENB, je nutno obě definované zóny popsat specificky z hlediska provozu a užití energie. Znamená to stanovení účinnosti využití energie v podobě účinnosti emise ηem;H;s a distribuce ηdistr;H;s energie v celkové bilanci zóny. Vstupy jsou v tomto případě pro hodnocení panelového domu a stanovení spotřeby energie zjistitelné z energetického auditu, kde byly podrobně stanoveny výpočtem, nebo expertním odhadem, což bude také vyznačeno ve výpočetním nástroji, resp. následně v odpovídající části protokolu průkazu ENB. Účinnosti vytápěcího systému vzhledem k jednotlivým zónám představují účinnosti emise ηem;H;s a distribuce ηdistr;H ;s tepla. Účinnost je ve smyslu výpočtové metodiky chápána jako využitelná energie, která je z dodané energie ze zdroje v místě spotřeby (zóně 1, zóně 2) využita ke krytí potřeby energie. Zóna 1 Byty ‐ obytné prostory Účinnost emise tepla ηem;H;s 85% Účinnost distribučního systému ηdistr;H ;s 81% Způsob vytápění zóny tlumené Zóna 2 Suterén, schodišťový prostor Účinnost emise tepla ηem;H;s 85% Účinnost distribučního systému ηdistr;H ;s 79% Způsob vytápění zóny tlumené Tab. 5 ‐ účinnost využití tepelné energie v zóně respektující stávající stav
součinitel prostupu tepla
Propustnost průsvitné části
1 Obvodová stěna 2 Střecha 3 Podlaha nad zónou 1 4 Suterén ‐ stěna nad zeminou 5 Suterén ‐ stěna do hl. 1m 6 Suterén ‐ stěna hl. 1 ‐ 2m 7 Podlaha na terénu 8 Vnitřní stěna 9 Výplňové konstrukce ‐ vstup 10 Výplňové konstrukce ‐ okna Tab. 6 ‐ katalog konstrukcí zóny 1 a zóny 2
Průsvitná konstrukce
typ konstrukce
číslo kce
V případě stanovení hodnoty ηem;H;s ‐ účinnost sdílení tepla, pak v tomto případě se jedná o sdílení energie do obytného prostoru prostřednictvím deskových otopných těles osazených na stěně pod okny. V tomto případě je možné opět aplikovat přístup německé DIN 18599‐5, která pracuje s principielně totožným postupem stanovení spotřeby energie v budově jako tzv. národní metodika výpočtu energetické náročnosti budov, viz podklady. U zóny s otopnými tělesy u stěny sousedící s venkovním prostředím, otopná tělesa jsou vybaveny termostatickými ventily a hlavicemi s rozsahem 2K a otopném spádu soustavy 90/70, pak účinnost sdílení tepla stanovené podle DIN 18 599‐5 představuje hodnotu uvedenou v tabulce. Účinnost distribuce energie ηdistr;H;s lze analogicky stanovit výpočtem pomocí postupu uvedeného v DIN 18 599, rámcově tento postup přibližují podklady. Z rozměrů budovy, a stáří rozvodů, resp. stavu tepelné izolace lze odvodit účinnost distribuce energie do budovy zóny. Kdy hodnota stanovená orientačním výpočtem je uvedená v tabulce. 3.4. Větrání zón Zóny nejsou větrány nuceně, jsou větrány přirozeně. V případě mechanického odtahu z hygienického zázemí, případně kuchyní je možné tuto hodnotu promítnout do násobnosti výměny vzduchu ve standardizovaném profilu užívání pomocí korigované hodnoty násobnosti výměny vzduchu odpovídající standardizovanému užívání konkrétní budovy. 4. Stavební část – ohraničující konstrukce zón Stavební část řešení objektu je popsána pomocí charakteristik stavebních konstrukcí prostřednictvím údajů uvedených v tabulce 5. Konstrukce ohraničující jednotlivé zóny byly převzaty z údajů, které jsou dostupné v EA a dílčím způsobem z dostupných podkladů vztahujících se k dané typizované soustavě panelového domu. Konstrukce jsou definovány pro potřeby stanovení tepelného toku pro vytápění, nebo chlazení budovy. Plocha konstrukcí proto představuje plochu stanovenou vnějšími rozměry konstrukcí, což znamená že: vzdálenost od vnějšího líce vnější stěny se stanoví na střed vnitřní příčky nebo od středu vnitřní příčky na střed další vnitřní příčky, výška svislé konstrukce v zóně se stanoví jako výška konstrukční.
NE NE NE NE NE NE NE NE ANO ANO
0,57 0,28 1,14 0,57 0,9 0,9 1,8 2,2 3,5 2,55
0 0 0 0 0 0 0 0 0,81 0,7
teplotní činitel redukce
sousedící prostředí
propustnost průsvitné části
prostupu součinitel tepla
plocha (stěna bez otvorů)
orientace
typ konstrukce
číslo kce
‐ ‐ ‐ ‐ U g b ‐ ‐ ‐ m2 [W/m2K] ‐ ‐ Zóna 1 ‐ Byty ‐ obytné prostory 1 Štítová stěna Z 252 0,57 0 Ext 1,00 2 Štítová stěna V 252 0,57 0 Ext 1,00 3 Severní průčelí S 760 0,57 0 Ext 1,00 4 Jižní průčelí J 747 0,57 0 Ext 1,00 5 Střecha hor 540 0,28 0 Ext 1,00 Podlaha nad temperovaným 6 prostorem hor 648 1,14 0 Zóna 2 1,00 7 Výplňové konstrukce ‐ okna S 464,1 1,4 0,8 Ext 1,15 8 Výplňové konstrukce ‐ okna J 495 1,4 0,8 Ext 1,15 Zóna 2 ‐ Suterén, schodišťový prostor 9 Štítová stěna Z 25,2 0,24 0 Ext 1,00 10 Štítová stěna V 25,2 0,24 0 Ext 1,00 11 Severní průčelí S 151,2 0,24 0 Ext 1,00 1,00 12 Střecha hor 108 0,28 0 Ext 13 Suterén ‐ stěna nad zeminou (S) 132 0,57 0 Ext 1,00 14 Suterén ‐ stěna do hl. 1m S 57 0,9 0 Zem. 0,7 15 Suterén ‐ stěna hl. 1 ‐ 2m S 57 0,9 0 Zem. 0,6 16 Podlaha na terénu hor 648 1,8 0 Zem. 0,4 17 Vnitřní stěna S 1562,4 2,2 0 Zóna 1 1,00 18 Výplňové konstrukce ‐ vstup S 17 3,5 0,8 Ext 1,15 19 Výplňové konstrukce ‐ okna (S) 32 2,55 0,7 Ext 1,15 Tab. 7 – výčet konstrukcí ohraničující zónu 1 a zónu 2 5. Energetické systémy budovy Definováním jednotlivých energetických systémů je určen způsob a účinnost krytí potřeby energie prostřednictvím dodané energie z místa výroby do místa odběru, resp. účinnost jejího užití. Otopná soustava a zdroj tepla je určena pro potřeby výpočtu spotřeby energie a stanovení EP pomocí účinností, tedy pomocí energetické náročnosti jednotlivých součástí otopné soustavy. Účinnost je ve smyslu výpočtové metodiky chápána jako využitelná energie, která je pomocí dané části dopravena do místa spotřeby energie ze zdroje. 5.1. Zdroj tepla Zdroj tepla je pro daný objekt výměníková stanice o výkonu 113 kW umístěná v přízemí objektu napojená na venkovní horkovod. Roční energetická účinnost zdroje tepla ηgen;H;c;i byla stanovena odborným odhadem na základě EA a činí 90%. Účinnost distribuce energie ze zdroje tepla na vytápění objektu je již zahrnuta v popisu jednotlivých zón v závislosti na způsobu a kvalitě zásobování energií. Zdroj č. 1 ‐ výměníková stanice Jmenovitý výkon zdroje 113 kW
ηgen;H;c;i Účinnost výroby energie zdrojem 90% Regulace zdroje energie ηgen;H;ctrl;i Automatická ‐ ekvitermní Celkový příkon pomocné energie (čerpadla, systém ppump;H regulace) 1200 W Typ oběhového čerpadla ‐ tříotáčkové ‐ 100% ‐ zóna 1 Příslušnost zdroje tepla k zónám 100% ‐ zóna 2 pozn. příslušnost k zónám reprezentuje údaj, který určuje rozdělení toku energie, pokud je zóna napojena na více zdrojů tepla. V tomto případě jsou obě zóny plně napájeny z jednoho zdroje. Tab. 8 – zdroj tepla respektující stávající stav 5.2. Zdroj přípravy teplé vody Příprava teplé vody je objektu zajištěna pomocí objektové předávací stanice. Energetický audit posuzuje spotřebu teplé vody a uvádí předpokládanou roční potřebu TV ve výši 3 127 m3. Údaj vychází ze změřené skutečné spotřeby a z výpočtových předpokladů. Zdroj č. 1 ‐ Centrální příprava TV ve výměníkové stanici ηdistr;DHW 80% Účinnost distribučního systému přípravy TV Účinnost systému přípravy TV ηDHW;gen;i 90% Instalovaný elektrický příkon oběhových čerpadel přípravy TV ppump;DHV 450 W Typ oběhového čerpadla ‐ tříotáčkové Příprava TV na základě referenční potřeby) q 3 127 m3/rok Teplota teplé vody (ve zdroji přípravy) θDHW;h 60°C Tab. 9 – příprava TV respektující stávající stav 5.3. Osvětlení budovy Osvětlovací soustavy budovy jsou již zadány v rámci popisu zón, podrobně viz 3.2.
II. Navrhovaný stav Seznam rámcových úprav na objektu vychází z energetického auditu, s uvážením výsledků posouzení stavebních konstrukcí a místního šetření je doporučeno provést dle EA variantu úsporných opatření v podobě těchto opatření a aktivit: výměna oken zateplení obvodového pláště zaregulování a vyvážení otopné soustavy Na základě energetického auditu bude provedena výměna všech oken na normový požadavek, bude provedeno zateplení obvodového pláště kontaktním zateplovacím systémem. Bude provedena oprava nevyhovující tepelné izolace armatur na rozvodech UT a TUV ve strojovnách, v technických prostorách a na vedení ve společných prostorách. Oprava izolace se předpokládá podle vyhlášky 193/2007 Sb. pouze ve společných prostorách. Na schodištích a ve společných prostorách budou nahrazeny stávající žárovky úspornými zdroji. Předpokládá se dosavadní zachování režimu provozu budovy a charakteru užívaných prostor. Uvedené úpravy v rámci navrhovaného stavu je možné zohlednit změnou některých zadávaných parametrů ve výpočetním nástroji NKN v rozsahu uvedeném v tabulce.
Opatření
Měněný parametr
Veličina, jednotky Výměna oken Součinitel prostupu tepla oken U [W/m2K] Rekonstrukce vstupní části Součinitel prostupu tepla vstupní U [W/m2K] části Zateplení obvodového pláště Součinitel prostupu tepla U [W/m2K] obvodového pláště Ostatní tepelně technické Součinitel prostupu tepla U [W/m2K] úpravy na obálce budovy Zaregulování a vyvážení Účinnost sdílení tepla ηem;H;s [‐] otopné soustavy Účinnost distribuce tepla ηdistr;H;s [‐] Účinnost přeměny tepla ηgen;H;s [‐] Změna tepelné izolace Účinnost distribuce tepla ηdistr;H;s [‐] rozvodů TV a Vyt ηdistr;DHW;s [‐] Změna regulace zdroje tepla Účinnost přeměny tepla ηgen;H;s [‐] Výměna stávajícího osvětlení Příkon osvětlovací soustavy Plight [‐] ve společných částích
od
do
1,2 2,3
1,7 3,5
0,25
0,38
viz ČSN 73 0540 0,80 0,75 0,80 0,75
0,95 0,95 0,95 0,95
0,80 0,95 změňte podle zadání
Tab. 10 – rozsah parametrů, pro daná opatření ! parametry by neměly být zhoršovány
