Vliv koncepce vytápění na energetickou náročnost budovy

České vysoké učení technické v Praze Univerzitní centrum energeticky efektivních budov Třinecká 1024 273 43 Buštěhrad www.uceeb.cz

Vliv koncepce vytápění na energetickou náročnost budovy Autoři: Ing. Miroslav Urban, Ph.D. prof. Ing. Karel Kabele, CSc. RP3: Kvalita vnitřního prostředí

Kontaktní osoba: Miroslav Urban e-mail: [email protected]

2

OBSAH (1)

ÚVOD (1.1) (1.2) (1.3) (1.4)

(2)

Popis objektu Výchozí podmínky pro energetické hodnocení Variantní řešení technických systémů pro rodinný dům Variantní řešení obálky budovy

HODNOCENÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOVY (2.1) (2.2) (2.3) (2.4) (2.5)

(3)

3 3 3 4 6

8

Možnosti dosažení standardu budovy s téměř nulovou spotřebou energie 8 Hodnocení navrhovaných variant a klasifikační třídy energetické náročnosti pro komerční sdělení 8 Hodnocení energetické náročnosti budovy 8 Průběh dodané „koupené“ energie do budovy 10 Podíl jednotlivých energonositelů 11

DÍLČÍ POROVNÁNÍ VARIANT

12

(3.1)

12

Modifikace základních variant

(4)

JAK NA RODINNÝ DŮM VYTÁPĚNÝ ELEKTRICKY?

16

(5)

ZÁVĚR

20

(5.1)

LITERATURA

Shrnutí řešených variant

21

25

3

(1)

Úvod

Zadání: vypracování studie k posouzení vlivu koncepce vytápění na hodnocení energetické náročnosti budov. Zaměření na novostavby rodinných domu. Předpokládá se posouzení cca 5 variant s přehledným vyčíslením výsledků. Studie řeší pět variant technických systémů pro případovou studii rodinného domu. Studie porovnává dosažení požadavků na energetickou náročnost budov a zatřídění ukazatelů energetické náročnosti budov – celkové dodané energie do budovy Qfuel, neobnovitelné primární energie QnPE v závislosti na kvalitě obálky budovy.

(1.1)

Popis objektu

Případová studie je zpracována na případu novostavby rodinného domu. Jedná se o dvoupodlažní rodinný dům, kdy dispoziční řešení objektu umožňuje instalaci různých zdrojů tepla, např. zdroje tepla, které vyžadují větší prostorové nároky – kotel na dřevo/pelety, akumulační/solární zásobník, apod. Dispoziční řešení představuje klasické dispoziční členění, kdy v 1.NP levou část podlaží představuje technické zázemí a skladové prostory, zbývající část zaujímá obývací prostor a prostor kuchyně. V 2. NP se nachází dětské pokoje, ložnice, koupelna.

Půdorys 1.NP

Půdorys 2.NP

Jižní pohled Obr. 1

(1.2)

Západní pohled Objekt rodinného domu

Výchozí podmínky pro energetické hodnocení

Pro uvedený objekt jsou nastaveny minimální legislativní požadavky, tyto požadavky představují minimální standard pro novostavby, současně se požadavky na tento minimální standard v čase zpřísňují. Minimální legislativní požadavky pro jednotlivé ukazatele energetické náročnosti (EN) reprezentuje Tab. 1.

4 Tab. 1

Minimální legislativní požadavky pro ukazatele EN pro daný RD

Ukazatel energetické náročnosti

nový RD po 1.1.2015

RD v režimu nZEB

0,26 24 759 27 800

0,23 22 469 21 274

2

Uem,R (W/m .K) Qfuel,R (kWh) QnPE,R (kWh) Pozn. RD – Rodinný dům

Současně jsou pro tento objekt nastaveny hranice tříd EN, které se jsou vztaženy vždy k nové budově, tzn. hranice tříd EN se v čase nemění a jsou stejné jak pro novou budovu, tak pro budovu v režimu nZEB, viz Tab. 2. Hranice tříd EN jsou nastaveny pro každou budovu individuálně a reagují na stavební a technické řešení budovy. Současně vyhláška 78/2013 Sb. uvádí, že pro účely uvedení ukazatelů energetické náročnosti budovy v informačních a reklamních materiálech při prodeji nebo pronájmu budovy se použije zjednodušená forma znázornění obsahující pouze klasifikační třídu EN celkové dodané energie a její měrnou hodnotu vztaženou na energeticky vztažnou plochu. Velikost písma v tomto případě odpovídá velikosti písma, kterým je uvedena cena prodeje nebo pronájmu. V textových inzerátech se uvádí oba povinné údaje pouze textově. Zatřídění ukazatele EN celkové dodané energie Qfuel (stanovení klasifikační třídy EN pro Qfuel) je pak prezentováno např. v komerčních sděleních, reklamních materiálech a při prodeji nemovitosti. Jedná se tedy o dílčí klasifikační hodnocení, se kterým je konfrontovaný kupující, nebo nájemce. Tab. 2

Hranice klasifikačních tříd EN pro jednotlivé ukazatele EN pro daný objekt

spodní hranice pro třídy EN

A

B

C

D

Slovní vyjádření třídy EN

Mimořádně úsporná

Velmi úsporná

Úsporná

Méně úsporná

0,16

0,20

0,25

0,37

0,49

0,62

< 0,62

Qfuel (kWh/m .rok)

57,04

85,56

114,08

171,11

228,15

285,19

< 285,19

Qfuel (kWh/rok)

12377

18566

24755

37132

49509

61886

< 61886

QnPE (kWh/m .rok)

71,26

106,89

142,52

213,78

285,04

356,30

< 356,3

QnPE (kWh/rok)

15464

23195

30927

46391

61854

77318

< 77318

2

Uem (W/m .K) 2

2

(1.3)

E

F

Velmi Nehospodárn nehospodárn á á

G Mimořádně nehospodárn á

Variantní řešení technických systémů pro rodinný dům

Hodnocení ukazatelů energetické náročnosti budov vyjadřuje komplexní kvalitu budovy. Hodnocení ukazatelů energetické náročnosti tak neovlivňuje pouze kvalita tepelně technických vlastností, ale také řešení technických systémů a budovy a energonositelů spotřebovaných v budově. Z tohoto důvodu tato část studie řešení porovnání kombinací variantního navrhovaného řešení obálky budovy s několika kombinacemi řešení technických systémů. Kombinací tepelně technických vlastností obálky budovy je demonstrován přístup k lepšímu kvalitativnímu zatřídění budovy vzhledem k energetickým třídám ukazatelů energetické náročnosti budovy – celkové dodané energie do budovy Qfuel a neobnovitelné primární energie QnPE. Požadavky pro současné nové budovy, tzn. požadavky od 1. 1. 2015, a požadavky na nZEB stanovují kvalitativní mez obálky budovy v podobě Uem a požadavek na QnPE, který by měla zohledňovat využití OZE. Celý výpočet je postaven na modelu, který prověřuje 55 různých reálných kombinací tepelně technických vlastností obálky budovy, kdy každou reálnou kombinaci parametrů jednotně reprezentuje vypočtené Uem hodnocené budovy v kvalitativním rozmezí 0,39 – 0,17 W/m2.K. Vzhledem ke značné rozmanitosti konstrukcí obálky budovy jsou varianty

5 definovány přímo Uem obálky budovy, stanovené podle ČSN 73 0540-2:2011, kdy tato hodnota může být cílovou hodnotou pro definování parametrů dílčích konstrukcí. Ve výpočetním modelu je následně uvažováno porovnání několika variant řešení technických systémů, které mohou následně ovlivňovat splnění požadavků v současné době nastavených pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie. Uvažované základní varianty řešení technických systémů, viz Tab. 3. • • •

•

•

Varianta 1 předpokládá stav, kdy vytápění a příprava TV je zajištěna pomocí plynového kotle a větrání objektu zajišťuje větrací jednotka se zpětným získáváním tepla. Varianta 2 reprezentuje využití tepelného čerpadla vzduch voda pro vytápění a přípravu TV, větrání objektu zajišťuje větrací jednotka se zpětným získáváním tepla. Varianta 3 předpokládá stav, kdy vytápění a příprava TV je zajištěna kotle na dřevo a akumulačního zásobníku o objemu 750 l a větrání objektu zajišťuje větrací jednotka se zpětným získáváním tepla. Varianta 4 představuje přímotopný systém, kdy vytápění objektu je zajištěno pomocí topných rohoží a příprava TV je pomocí elektrického zásobníku TV o objemu 150 l. Větrání objektu zajišťuje větrací jednotka se zpětným získáváním tepla. Varianta 5 předpokládá stav, kdy vytápění a příprava TV je zajištěna pomocí elektrického kotle a pomocí termického solárního systému. Větrání objektu zajišťuje větrací jednotka se zpětným získáváním tepla.

Tab. 3

Základní varianty řešení technických systémů pro energetické hodnocení

označení

vytápění

Varianta 1

plynový kotel, teplovodní otopná soustava,

energonositel

zemní plyn

Varianta 2

tepelné čerpadlo, teplovodní otopná soustava,

energonositel

větrání

příprava teplé vody

nucené větrání se zpětným získáváním tepla

plynový kotel, zásobníkový ohřev

elektřina

zemní plyn


tepelné čerpadlo

elektřina a energie okolního prostředí

elektřina

elektřina

Varianta 3

kotel na dřevo s akumulačním zásobníkem


kotel na dřevo, nepřímo ohřívaný zásobník TV s elektro dohřevem

energonositel

kusové dřevo

elektřina

kusové dřevo, elektřina

Varianta 4

Přímotopné vytápění pomocí elektrických topných rohoží,


přímoohřívaný elektrický zásobník TV

elektřina

elektřina


přímoohřívaný elektrický zásobník TV

elektřina

elektřina

energonositel

Varianta 5

energonositel

Elektřina elektrický kotel, teplovodní otopná soustava elektřina

6

(1.4)

Variantní řešení obálky budovy

Z pohledu obálky budovy je prověřována řada možných kombinací základních parametrů obálky budovy – okna, stěna, podlaha nad garážemi, střecha. Varianty seřazené podle výsledných Uem obálky budovy jsou uvedeny v Tab. 4. Varianty reprezentují rámcové řešení obálky, pokud bude obvodová stěna složena z více parametrů, představuje hodnota v Tab. 4 průměrnou hodnotu stanovenou váženým průměrem přes dílčí plochy těchto konstrukcí. Kombinace č. 1 parametrů obálky budovy představuje požadované hodnoty podle ČSN 7305402:2011, ostatní kombinace jsou logickými kombinacemi, které mohou nastat. V Tab. 4 jsou uvedeny orientační tloušťky tepelné izolace za předpokladu keramického zdiva a typické skladbě podlahy a střechy. Červeně jsou vyznačeny hranice (kvalitativní limit) pro: -

Novou budovu po 1.1. 2015, kdy limit je Uem = 0,26 W/m2.K

-

Budovu s téměř nulovou spotřebou energie (nZEB) , kdy limit je Uem = 0,23 W/m2.K

7 Tab. 4

Variantní řešení obálky budovy Obálka budovy

Obvodová stěna komb inace 1 2 3 5 4 6 10 7 19 11 20 22 8 12 35 29 21 24 13 36 26 9 37

U (W/m2.K) 0,30 0,28 0,25 0,20 0,23 0,18 0,25 0,15 0,23 0,23 0,21 0,18 0,13 0,21 0,17 0,18 0,20 0,15 0,18 0,16 0,23 0,10 0,15

Podlaha

Střecha

Okna

U (W/m2.K) 0,45 0,43 0,40 0,35 0,38 0,33 0,30 0,30 0,32 0,29 0,30 0,32 0,28 0,28 0,32 0,32 0,29 0,32 0,22 0,30 0,32 0,25 0,29

U (W/m2.K) 0,24 0,22 0,20 0,17 0,18 0,15 0,16 0,13 0,17 0,15 0,16 0,17 0,11 0,14 0,17 0,12 0,15 0,17 0,12 0,16 0,17 0,09 0,15

U (W/m2.K) 1,50 1,44 1,38 1,50 1,32 1,44 1,20 1,38 1,10 1,13 1,06 1,10 1,32 1,05 1,10 1,10 1,03 1,10 1,10 1,04 0,80 1,26 0,98

Přibližná tl. tepelné izolace TI stěna TI TI střecha zdivo podlaha g (-) 0,75 0,75 0,75 0,70 0,75 0,70 0,75 0,70 0,75 0,75 0,75 0,75 0,70 0,75 0,75 0,70 0,75 0,70 0,70 0,75 0,75 0,70 0,75

Uem (W/m2.K) 0,39 0,37 0,35 0,33 0,32 0,31 0,31 0,30 0,30 0,29 0,29 0,29 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27

d (m) 0,01 0,02 0,03 0,07 0,05 0,09 0,03 0,14 0,05 0,05 0,06 0,09 0,18 0,06 0,11 0,09 0,07 0,14 0,09 0,12 0,05 0,27 0,14

d (m) 0,08 0,08 0,09 0,10 0,09 0,11 0,12 0,12 0,11 0,12 0,12 0,11 0,13 0,13 0,11 0,11 0,12 0,11 0,17 0,12 0,11 0,15 0,12

d (m) 0,16 0,17 0,19 0,23 0,22 0,26 0,25 0,31 0,23 0,26 0,25 0,23 0,37 0,28 0,23 0,33 0,26 0,23 0,33 0,25 0,23 0,45 0,26

0,06 0,11 0,09 0,11 0,07 0,16 0,14 0,12 0,14 0,18

0,12 0,15 0,11 0,11 0,12 0,13 0,11 0,12 0,11 0,15

0,25 0,31 0,23 0,23 0,26 0,28 0,23 0,25 0,33 0,28

0,17 0,19 0,15 0,13 0,16 0,19 0,16 0,15 0,17 0,21 0,16 0,17 0,18 0,17 0,19 0,19 0,19 0,19 0,21 0,21 0,21 0,24

0,37 0,33 0,31 0,28 0,31 0,41 0,33 0,31 0,33 0,45 0,33 0,37 0,41 0,37 0,41 0,37 0,41 0,45 0,45 0,41 0,45 0,51

Kvalitativní limit pro nový rodinný dům 27 23 14 44 28 38 15 45 16 39

0,21 0,17 0,18 0,17 0,20 0,14 0,15 0,16 0,15 0,13

0,30 0,25 0,32 0,32 0,29 0,27 0,32 0,30 0,32 0,25

25 46 30 47 40 26 31 48 41 27 49 32 17 50 33 42 51 18 34 43 52 53

0,13 0,15 0,17 0,14 0,12 0,12 0,15 0,13 0,11 0,10 0,12 0,13 0,12 0,11 0,12 0,10 0,10 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08

0,22 0,20 0,25 0,27 0,23 0,20 0,23 0,25 0,22 0,18 0,23 0,22 0,21 0,22 0,20 0,20 0,20 0,20 0,18 0,18 0,18 0,16

0,16 0,13 0,17 0,17 0,15 0,14 0,17 0,16 0,12 0,14

0,78 0,95 0,80 0,80 0,75 0,91 0,80 0,78 0,80 0,85

0,75 0,75 0,60 0,70 0,75 0,70 0,70 0,70 0,60 0,70

0,26 0,26 0,26 0,26 0,25 0,25 0,25 0,25 0,24 0,24

Kvalitativní limit pro budovu s téměř nulovou spotřebou energie 0,11 0,12 0,13 0,14 0,13 0,10 0,12 0,13 0,12 0,09 0,12 0,11 0,10 0,11 0,10 0,11 0,10 0,09 0,09 0,10 0,09 0,08

0,88 0,80 0,70 0,73 0,79 0,84 0,68 0,70 0,73 0,80 0,68 0,65 0,68 0,65 0,63 0,66 0,63 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60

0,70 0,60 0,70 0,60 0,70 0,70 0,70 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,55 0,60 0,60 0,60 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55

0,23 0,23 0,23 0,23 0,22 0,22 0,22 0,22 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,20 0,20 0,19 0,19 0,19 0,19 0,18 0,18 0,17

0,18 0,14 0,11 0,16 0,20 0,20 0,14 0,18 0,23 0,27 0,20 0,18 0,20 0,23 0,20 0,27 0,27 0,27 0,27 0,31 0,31 0,37

8

(2)

Hodnocení energetické náročnosti budovy

(2.1)

Možnosti dosažení standardu budovy s téměř nulovou spotřebou energie

Rodinný dům disponuje energeticky vztažnou plochou o výměře 217 m2, z tohoto důvodu se na tento typ bytového domu vztahuje, v případě podání stavebního povolení po 1. 1. 2020, požadavek na prokázání splnění požadavků pro budovy s téměř nulovou spotřebou (nZEB). Grafy celkové dodané a neobnovitelné energie také ukazují limity a možnosti dosažení standardu budovy s téměř nulovou spotřebou energie ve smyslu vyhlášky 78/2013 Sb. Obecně je nutné současně splnit tři ukazatele EN, uvedené v Tab. 1.

(2.2)

Hodnocení navrhovaných variant a klasifikační třídy energetické náročnosti pro komerční sdělení

Grafy současně ukazují hranice pro klasifikační třídy EN, přičemž pro komerční sdělení je vyžadováno použití zatřídění celkové dodané energie Qfuel, viz Obr. 2. Průběh grafu jasně ukazuje, že v případě stávajícího stavu je budova zařazena do klasifikační třídy B pro všechny uvažované varianty technických systémů. V případě dosažení klasifikační třídy A pro tento konkrétní rodinný dům, je nezbytné pro varianty technických systémů nastavit kvalitativně obálky budovu Uem = 0,21 W/m2.K a lepší. Varianta technického systému s nuceným větráním se zpětným získáváním tepla výrazně snižuje celkovou dodanou energii do budovy. Nutno poznamenat, že varianty obsahující termický solární systém, fotovoltaický systém případně tepelné čerpadlo nejsou z pohledu hodnocení celkové dodané energie nijak zvýhodněny, z důvodu započtení produkce energie z těchto systémů do celkové dodané energie. K tomuto bude přihlédnuto v další části analýzy, kdy bude odlišena energie „zakoupená“ a energie získaná z okolního prostředí.

(2.3)

Hodnocení energetické náročnosti budovy

Následující grafy, viz obr., demonstrují průběh celkové dodané energie do budovy Qfuel a neobnovitelné primární energie QnPE. Grafy průběhu celkové dodané energie do budovy Qfuel na Obr. 2 demonstrují následující: -

V případě obálky budovy nastavené na úroveň lepší než cca 0,21 W/m2.K bude budova s variantou 4 technických systémů (el. přímotopný systém) zařazena do klasifikační třídy A, ostatní varianty vyžadují kvalitnější obálku budovy. Klasifikační třídy jsou v případě zatřídění celkové dodané energie používány v marketingových sděleních.

-

Pokud bude obálka budovy nastavena na minimální požadovanou úroveň pro nZEB standard, tzn. Uem = 0,23 W/m2.K, budova automaticky splňuje požadavek pro nZEB i z pohledu celkové dodané energie pro všechny řešené varianty technických systémů budovy.

-

Varianta 5 – elektrokotel a varianta 2 – tepelné čerpadlo vychází prakticky identicky z pohledu celkové dodané energie, jelikož je do celkové dodané energie započtena také energie okolního prostředí. Započtení energie okolního prostředí do celkové dodané energie definuje vyhláška 78/2013 Sb.

-

Varianta 4 – el. přímotopný systém vychází z nejlépe z pohledu celkové dodané energie díky velmi vysoké celkové účinnosti a flexibilitě tohoto systému, jako jediná splňuje požadavky na třídu EN A již s obálkou o parametru Uem = 0,21 W/m2.K.

-

Ostatní varianty 1, 2, 3, 5 budou zařazeny do třídy EN B.

9

Obr. 2 Graf průběhu celkové dodané energie Qfuel v závislosti na obálce budovy a variantě technického systému, podrobně viz příloha 1 Grafy průběhu neobnovitelné primární energie QnPE na Obr. 3 demonstrují následující: -

Pokud bude obálka budovy nastavena na minimální požadovanou úroveň pro nZEB standard, tzn. Uem = 0,23 W/m2.K, budova pro varianty technických systémů variantu 1 – zemní plyn, variantu 2 – tepelné čerpadlo, variantu 3 – kotel na dřevo automaticky splňuje požadavek pro nZEB i z pohledu neobnovitelné primární energie.

-

Varianty využívající elektřinu jako hlavní energonositel nesplní při nejhorší možné obálce budovy požadavek na neobnovitelnou primární energii, viz Obr. 4 a je nutné pro tyto varianty uvažovat systém využívající OZE – doplňkový zdroj tepla na biomasu (krbová vložka), fototermický, nebo fotovoltaický solární systém, případně jejich kombinace.

Obr. 3 Graf průběhu neobnovitelné primární energie QnPE v závislosti na obálce budovy a technickém systému, podrobně viz příloha 1

10

Obr. 4 Porovnání variant technických systémů z pohledu neobnovitelné primární energie QnPE za předpokladu dodržení minimálního legislativního požadavku na obálku budovy

(2.4)

Průběh dodané „koupené“ energie do budovy

Celková dodaná energie v případě PENB zahrnuje mimo jiné také energii okolního prostředí, z tohoto důvodu tedy systém uvedený ve variantě 1 (plynová kotelna) a variantě 2 (tepelné čerpadlo) mají z pohledu PENB prakticky stejnou výši celkové dodané energie, naopak varianta 3 může mít celkovou dodanou energii vyšší z důvodu zahrnutí tepelné ztráty větších akumulačních zásobníků a nižší účinnosti tepelného zdroje než varianta 1. Jelikož v rámci celkové dodané energie není rozlišena energie získaná z okolního prostředí a energie „koupená“, tak následující graf na Obr. 5 demonstruje pouze průběh „zakoupené“ dodané energie do budovy pro jednotlivé varianty. Procentuální porovnání jednotlivých variant demonstruje Tab. 5. Pokud bude varianta 1 – zemní plyn považována jako referenční, potom varianta 2 s tepelným čerpadlem přináší snížení zakoupené energie o cca 69 %., naopak varianta s kotlem na palety vyžaduje o 8 % více energie, nicméně obsažené převážně v dřevní hmotě

Obr. 5 Graf průběhu celkové dodané „koupené“ energie do budovy v závislosti na obálce budovy pro varianty 4 – 6

11

Tab. 5

Rozdíl v celkové „koupené“ dodané energii Podíl dodané energie

Úspora

varianta 1 - zemní plyn

100%

0%

varianta 2 -tepelné čerpadlo

31%

69%

varianta 3 - kotel na dřevo

108%

-8%

varianta 4 - el. přímotopný systém

78%

22%

varianta 5 - elektrokotel

88%

12%

Varianta technického systému

(2.5)

Podíl jednotlivých energonositelů

Každá prověřovaná varianta má odlišný mix energonositelů, kdy každý energonositel má specifickou jednotkou cenu na 1 kWh. Tato část analýzou nebude řešit provozní náklady v čase a ekonomickou výhodnost navrhovaných řešení. Vzhledem k proměnné kvalitě obálky budovy, viz Tab. 4 se mění v závislosti na Uem pouze dílčí dodaná energie na vytápění. Dílčí dodaná energie na větrání, přípravu TV, osvětlení a spotřebiče je pro všechny kombinace obálky konstantní. Zjednodušeně jsou proto vyjádřeny podíly jednotlivých energonositelů pro dílčí varianty pro kombinaci parametrů obálky budovy, která je minimálně možná pro budovu v režimu nZEB. V tomto případě jedná o kombinaci parametrů, které odpovídají kombinaci pro Uem = 0,23 W/m2.K, kombinace č. 25. Tab. 6 Porovnání podílu energonositelů pro jednotlivé varianty technických systémů za předpokladu minimálních požadavků na obálku budovy s téměř nulovou spotřebou energie

varianta 1 - zemní plyn Podíl energonositelů varianta 2 -tepelné čerpadlo Podíl energonositelů varianta 3 - kotel na dřevo Podíl energonositelů varianta 4 - elektrické rohože Podíl energonositelů varianta 5 - elektrokotel Podíl energonositelů

zemní plyn

kusové dřevo

elektřina

energie okolního prostředí

16048

0

1472

0

92%

0%

8%

0%

0

0

6156

9368

0%

0%

40%

60%

0

17340

1472

0

0%

92%

8%

0%

0

0

12294

0

0%

0%

100%

0%

0

0

12141

0

0%

0%

100%

0%

12

(3)

Dílčí porovnání variant

V předešlé kapitole je provedeno porovnání pěti typických variant, které lze označit za základní typické řešení. V rámci této kapitoly budou tyto základní varianty podrobněji rozpracovány do dalších obvyklých typických řešení s ohledem na splnění požadavků na EN a bude popsán vliv daného řešení. Základní varianty 1 – 3 splní požadavky na energetickou náročnost budovy a při dosažení určitého standardu obálky budovy automaticky splňují požadavky na budovu s téměř nulovou spotřebou energie. Základní varianty 4, 5, tzn. varianty využívající na provoz rodinného domu výhradně elektřinu, jsou nejlépe hodnoceny ve smyslu celkové dodané energie, nicméně ve smyslu neobnovitelné primární energie nesplňují legislativní požadavky a je nutné je doplnit o systémy využívající OZE, případně biomasu (dřevní hmotu).

(3.1)

Modifikace základních variant

V rámci těchto modifikovaných variant je demonstrován vliv různých systémových řešení při použití základní varianty z kap. 2. Každá prověřovaná varianta má odlišný mix energonositelů, nicméně všechny varianty jsou koncipovány tak, aby respektovaly typické řešení s využitím komínové techniky ať pro hlavní zdroj tepla, nebo doplňkový zdroj v podobě krbové vložky. Modifikace jednotlivých variant jsou řešeny kumulativně: -

První modifikace varianty předpokládá instalaci krbové vložky s realistickým podílem 15 % na roční potřebě energie na vytápění.

-

Následující modifikace varianty předpokládá instalaci systému využívajícího slunce (fototermického, nebo fotovoltaického).

Pro porovnání jsou sdruženy modifikace pro varianty s plynový kotlem a tepelným čerpadlem. Zvlášť jsou pak znázorněny modifikace pro elektrické vytápění. Tab. 7 označení

Modifikace varianty 1 Modifikace varianty 1 – plynový kotel

Varianta 1.1

Varianta 1 pouze se zdrojem tepla – plynový kotel, bez doplňkového zdroje tepla

Varianta 1.2

Zdroj tepla – plynový kotel s doplňkovým zdrojem tepla (využití 15%)

Varianta 1.3

Zdroj tepla – plynový kotel s doplňkovým zdrojem tepla (využití 15%) a FTE systémem pro přípravu TV (roční pokrytí 70 %) s podporou vytápění

13

Tab. 8 označení

Modifikace varianty 2 Modifikace varianty 2 – tepelné čerpadlo

Varianta 2.1

Varianta 2 pouze se zdrojem tepla – tepelné čerpadlo, bez doplňkového zdroje tepla

Varianta 2.2

Zdroj tepla – tepelné čerpadlo s doplňkovým zdrojem tepla (využití 15%)

Z grafu, viz Obr. 6, celkové dodané energie pro varianty využívající plynový kotel (var. 1.1 – 1.3) a tepelné čerpadlo (var. 2.1 – 2.2) jasně vyplývá následující: -

Využití krbové vložky jako doplňkového zdroje tepla zvyšuje celkovou dodanou energii do budovy, nemá však vliv na zatřídění budovy.

-

Fototermický solární systém nemá zásadní podíl na změnu celkové dodané energie, varianta 1.3 s FTE systémem a identická varianta 1.2 bez FTE systému vychází podobně.

-

Všechny varianty bez problémů splňují požadavky na energetickou náročnost budovy s téměř nulovou spotřebou energie.

Obr. 6 Graf průběhu celkové dodané energie Qfuel pro dílčí varianty vytápění na zemní plyn a s využitím tepelného čerpadla, podrobně viz příloha 1 Z grafu, viz Obr. 7, neobnovitelné primární energie pro varianty využívající plynový kotel (var. 1.1 – 1.3) a tepelné čerpadlo (var. 2.1 – 2.2) jasně vyplývá následující: -

V případě splnění požadavku obálky budovy pro nZEB, současně všechny varianty automaticky splňují požadavek nZEB.

-

Přidáním doplňkového zdroje tepla využívajícího biomasu, nebo přidáním FTE systému se budova může dostat do klasifikační třídy A z pohledu neobnovitelné primární energie. Platí pro varianty s tepelným čerpadlem a pro variantu plynového kotle s krbovou vložkou a FTE systémem.

14

Obr. 7 Graf průběhu neobnovitelné primární energie QnPE pro dílčí varianty vytápění na zemní plyn a s využitím tepelného čerpadla, podrobně viz příloha 1 Tab. 9 označení

Modifikace varianty 4 Modifikace varianty 4 – elektrické přímotopné vytápění

Varianta 4.1

Varianta 4 pouze s elektrickým přímotopným vytápěním, bez doplňkového zdroje tepla

Varianta 4.2

Elektrické přímotopné vytápění s doplňkovým zdrojem tepla (využití 15%)

Varianta 4.3

Elektrické přímotopné vytápění s doplňkovým zdrojem tepla (využití 15%) a hybridním FV systémem s bateriovým úložištěm

Tab. 10 označení

Modifikace varianty 5 Modifikace varianty 5 – elektrický kotel, teplovodní vytápění

Varianta 5.1

Varianta 5 pouze s elektrickým kotlem, bez doplňkového zdroje tepla

Varianta 5.2

Elektrický kotel s doplňkovým zdrojem tepla (využití 15%)

Varianta 5.3

Elektrický kotel s doplňkovým zdrojem tepla (využití 15%) a a FTE systémem pro přípravu TV (roční pokrytí 61 %) s podporou vytápění

Modifikované varianty, které využívají pro vytápění a přípravu TV elektřinu představují řešení, kde se očekává dosažení a splnění požadavku na neobnovitelnou primární energii. V tomto případě by kumulativní rozšiřování technického systému mělo vézt ke splnění požadavku. Z grafu, viz Obr. 8, celkové dodané energie pro varianty využívající jako zdroje tepla pro vytápění a přípravu TV elektřinu jasně vyplývá následující: -

Doplnění základního systému o systém doplňkového zdroje tepla v podobě krbové vložky zvyšuje celkovou dodanou energii do budovy, díky horší účinnosti systému.

-

Varianty využívající FTE systém z pohledu celkové dodané energie vycházejí identicky.

-

Klasifikační třídu A splňují pouze varianty s elektrickým přímotopným vytápěním a obálkou budovy kvalitativně nastavenou na cca Uem = 0,19 W/m2.K.

15

Obr. 8 Graf průběhu celkové dodané energie Qfuel pro dílčí varianty s využitím elektřiny pro vytápění, podrobně viz příloha 1 Z grafu, viz Obr. 9, celkové dodané energie pro varianty využívající jako zdroje tepla pro vytápění a přípravu TV elektřinu jasně vyplývá následující: -

nZEB požadavek splňuje pouze varianta 4.3 elektrického přímotopného vytápění doplněného o krbovou vložku a hybridním FV systém. Ostaní varianty musím mít minimálně zvýšení podíl pokrytí potřeby energie doplňkovým zdroje, podrobně viz kapitola (4).

-

Nejlépe pak vychází varianta 4.3 elektrického přímotopného vytápění v kombinaci s krbovou vložkou a FV systémem, následně pak varianta 4.2 elektrického přímotopného vytápění v kombinaci s krbovou vložkou a jako třetí vychází varianta 5.3 elektrokotle s krbovou vložkou a FTE systémem.

Obr. 9 Graf průběhu neobnovitelné primární energie QnPE pro dílčí varianty s využitím elektřiny pro vytápění, podrobně viz příloha 1

16

Jak na rodinný dům vytápěný elektricky?

(4)

Jak je patrné, viz kap. (3) rodinný dům s koncepcí elektrického vytápění pomocí elektrokotle, nebo přímotopného systému a přípravou teplé vody v elektricky ohřívaném zásobníku TV nesplňuje současný požadavek na energetickou náročnost budov z pohledu neobnovitelné primární energie a následně také nebude splňovat budoucí požadavek na nZEB. Takto koncipovaný rodinný dům se neobejde bez doplňkového zdroje tepla v podobě krbové vložky a současně doplňkového solárního systému – termického, nebo fotovoltaického. Obecně je rodinný dům s koncepcí elektřiny jako hlavního energonositele pro vytápění a přípravu TV nevyhovující díky konverzním faktorům pro vytápění a přípravu TV pro referenční a hodnocenou budovu, viz Tab. 11. Tab. 11 Konverzní faktory pro nPE podle vyhlášky 78/2013 Sb. Typ činnosti

Konverzní faktor nPE pro referenční budovu (-)

Konverzní faktor nPE pro hodnocenou budovu (-)

Vytápění

1,1

3

Příprava teplé vody

1,1

3

Větrání (provoz VZT jednotky)

3

3

Osvětlení

3

3

Pokud se u příkladu tohoto RD zaměříme na dílčí dodané energie na jednotlivé činnosti, které vstupují do výpočtu energetické náročnosti, pak i v případě tohoto objektu s řízeným větráním převažuje dílčí dodaná energie na vytápění nad dílčí dodanou energií na přípravu TV a ostatními spotřebami, viz Obr. 10.

Obr. 10

Graf průběhu dílčích dodaných energií

V případě vyhovující koncepce rodinného domu provozovaného na elektřinu je nutné pokrýt maximální podíl celkové dodané energie pomocí systémů využívající OZE např. biomasou. Doplňkové zdroje mají v rámci této případové studie výpočtově a reálně nastavená následující omezení: -

Termický solární systém pro přípravu teplé vody má využitelné solární pokrytí cca 60 - 70 %, tzn. kompenzuje pouze 70 % z 3675 kWh/rok pro přípravu TV, tzn. v tomto případě výpočtově 2296 kWh/rok.

-

Fotovoltaický systém pro DR lze smysluplně koncipovat pouze s ohledem na využití elektřiny v objektu v kombinaci s bateriovým úložištěm. V tomto případě lze uvažovat roční přímé využití v objektu mezi 3000 kWh – 5500 kWh/rok v závislosti na velikosti FV

17 systému s bateriovým úložištěm. V rámci této případové studie se uvažuje přímé roční využití 3200 kWh z FV systému. -

Varianty uvedené v kap. (3) předpokládají kombinace těchto řešení za předpokladu konstantního pokrytí potřeby energie na vytápění ve výši 15 % z celkové roční potřeby energie. Pro doplňkový zdroj v podobě krbové vložky je důležitým parametrem podíl na pokrytí potřeby energie na vytápění v tomto rodinném domě. Procentuální pokrytí závisí na způsobu užívání a potřebě energie na vytápění. V principu se tento podíl může technicky a realisticky pohybovat mezi 15 % - 40 %.

Následující graf ukazuje nutný procentuelní podíl produkce energie z OZE, nebo minimální možný podíl krbové vložky na pokrytí potřeby energie na vytápění v závilosti na obálce budovy ve smyslu splnění legislativních požadavků současných a pro nZEB. Obecně lze říci, že současná novostavba s elektrickým přímotopným vytápěním musí mít minimálně podíl 20 % energie z OZE, nebo krbová vložka musí pokrývat minimálně 33 % potřeby energie na vytápění. V případě, že budova má splnit požadavky na nZEB, musí tento rodinný dům s obálkou v kvalitě nZEB využívat minimálně 30 % energie z OZE, nebo pokrývat potřebu energie na vytápění ze 49 % z krbové vložky, podrobně viz Obr. 11 a Tab. 12.

Obr. 11 Nutný podíl OZE k celkové dodané energii, nebo nutný podíl pokryt potřeby energie na vytápění krbovou vložkou, podrobně viz příloha 1 Tab. 12

Nutný podíl OZE, nebo podíl krbové vložky na krytí potřeby energie na vytápění Minimální podíl OZE Minimální podíl OZE pro nové budovy do pro nZEB 1.1.2020

Minimální podíl krbové vložky na vytápění pro nZEB

Minimální podíl krbové vložky na vytápění pro nové budovy do 1.1.2020

Požadavek na kvalitu obálky nového RD po 1.1.2015 do 1.1. 2020

-

20%

-

33%

Požadavek na kvalitu obálky nového RD od 1.1. 2020

30%

-

49%

-

Pokud se zaměříme na potřebný procentuální podíl OZE, pak s ohledem na možnosti fototermického a fotovoltaického solárního systému uvádí skutečné procentuální pokrytí Tab. 13. V principu tak legislativní požadavek dokáže splnit hybridní fotovoltaický solární systém. Fototermický solární systém nedokáže dosáhnout vzhledem k omezení plynoucího z potřeby energie pro přípravu TV v letním období, dosáhnout požadovaného pokrytí, nicméně za cenu značné investice.

18 Tab. 13

Skuteční podíl OZE pro jednotlivé systémy a požadavky Solární fototermický systém (produkce energie 2296 kWh/rok)

Systém

Solární hybridní fotovoltaický systém 5,1 kWp (produkce energie 5126 kWh/rok) skutečný podíl OZE skutečný podíl OZE pro nové budovy do pro nZEB 1.1.2020

skutečný podíl OZE pro nZEB

skutečný podíl OZE pro nové budovy do 1.1.2020


-

16 %

-

35 %

Požadavek na kvalitu obálky nového RD od 1.1.2020

17 %

-

38 %

-

Z výše uvedeného vyplývá, že v případě elektricky vytápěných domů se sníženou spotřebou energie je doplňkový zdroj tepla na dřevní hmotu nedílnou součástí technického systému. Minimální podíl na potřebě energie na vytápění ukazuje Obr. 11, resp. Tab. 12. Je patrné, že minimální podíl 49 % pro nZEB je podíl, který je technicky prakticky nereálný, téměř by to odpovídalo „kamnům“, které vytápí celou budovu a nejednalo by se o tzv. o typické řešení, byť provozně není vyloučitelné. V tomto případě je nutné, aby budova s elektrickým vytápěním a krbovou vložkou měla minimálně fototermický systém. V případě fototermického systému, lze pak zvýšit podíl krbové vložky jejím zapojením do solárního zásobníku, případně následně do teplovodní otopné soustavy v případě elektrokotle.

Obr. 12 Podíl krbové vložky potřebě energie na vytápění v závislosti na obálce budov, podrobně viz příloha 1 Tab. 14

Minimální podíl krbové vložky potřebě energie na vytápění

Systém

Elektrické vytápění

Elektrické vytápění + fototermický systém Minimální podíl Minimální podíl krbové vložky na krbové vložky na vytápění pro nové vytápění pro nZEB budovy do 1.1.2020

Minimální podíl krbové vložky na vytápění pro nZEB

Minimální podíl krbové vložky na vytápění pro nové budovy do 1.1.2020


-

33 %

-

35 %

Požadavek na kvalitu obálky nového RD od 1.1. 2020 (nZEB)

49 %

-

40 %

-

19 Obr. 12 ukazuje, že v případě kvalitnější obálky budovy, než je minimálně požadováno pro nZEB, lze splnit legislativní požadavky pro nZEB s podílem 20 – 30 % využití krbové vložky v kombinaci s FTE systémem.

20

(5)

Závěr

Současná česká legislativa (3/2016) vycházející z Evropské směrnice o energetické náročnosti budov z roku 2010, upřesňuje definici budovy s téměř nulovou spotřebou energie (nZEB) v zákonu 406/2000 Sb o hospodaření energií (aktuální úprava 103/2015 Sb., platí od 1.7.2015; 131/2015 Sb platí od 1.1.2016 – dále Zákon) a ve vyhlášce 78/2013 o energetické náročnosti budov (aktuální novela 230/2015 Sb. platí od 1.12.2015 – dále Vyhláška). Zákon uvádí, že „…budovou s téměř nulovou spotřebou energie je budova s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů….“. Vyhláška definici NZEB upřesňuje stanovením požadavku na tepelně-izolační vlastnosti obálky budovy (maximální průměrný součinitel prostupu tepla) a požadavkem na maximální vypočtené množství neobnovitelné primární energie pro posuzovanou budovu. Požadavky se stanovují Vyhláškou daným výpočtovým postupem individuálně pro každou posuzovanou budovu na základě hodnot referenční budovy a liší se případ od případu. Splnění požadavků na nZEB se řeší návrhem vhodné konstrukce obálky budovy (ovlivňuje především potřebu tepla na vytápění), výběrem energonositelů (faktorem primární energie ovlivňuje množství neobnovitelné primární energie) a koncepcí technických systémů (účinnostmi ovlivňuje množství dodané energie). Tato studie rodinného domu ukázala na typických příkladech kombinace parametrů obálky budovy, energonositele a technického systému způsoby, jakými lze dosáhnout splnění požadavků na nZEB. Závěry níže uvedené jsou platné pro řešený objekt a ukazují především způsob řešení problému dosažení standardu nZEB. Lze konstatovat, že v současnosti platné kritérium požadovaného maximálního průměrného součinitele prostupu tepla je poměrně přísné a při jeho splnění je v některých případech splněno kritérium na neobnovitelnou primární energii pro nZEB., Jedná se především o případy, kdy hlavním energonositelem je zemní plyn (spalovaný v účinném kondenzačním kotli) a elektřina, používaná pouze pro větrání a osvětlení (var. 1). Budovy takto navržené splní kvantifikované požadavky Vyhlášky, ale nenaplňují zcela definici nZEB danou Zákonem a proto doporučujeme instalaci obnovitelného zdroje o velikosti, vyplývající z technicko-ekonomické analýzy daného případu. Obvyklým obnovitelným zdrojem, doplňujícím plynový kotel, je krbová vložka spalující biomasu, fototermický nebo fotovoltaický systém.

Pokud byla hlavním energonositelem elektřina, využívaná přímo pro vytápění, přípravu teplé vody, větrání a osvětlení nebylo při splnění požadavku na průměrný součinitel prostupu tepla splněno kritérium maximální neobnovitelné primární energie ani požadavku Zákona. V tomto případě je proto nutná instalace obnovitelného zdroje, pokrývajícího minimálně takovou část celoroční potřeby energie, která zajistí splnění požadavků na neobnovitelnou primární energii. Obvyklým doplňkovým zdrojem je kotel na spalování biomasy, krbová vložka, fototermický nebo fotovoltaický systém. Legislativa v oblasti požadavků na energetickou náročnost a definice nZEB prochází vývojem a v souladu s požadavky evropské směrnice je její dopad na stavebnictví vyhodnocován a v příštích letech by měla proběhnout revize platných požadavků s možností úprav vedoucích k dosažení cíle 20-20-20.

21

(5.1)

Shrnutí řešených variant

Tab. 15

Varianty pro technické řešení s plynovým kotlem

Varianta 1 (1.1)

plynový kotel, teplovodní otopná soustava,

energonositel

zemní plyn



-

elektřina

zemní plyn

-

Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nové RD platný i QnPE. do 1.1.2020 Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nZEB platný od i QnPE. 1.1.2020 Obecně:

Varianta 1.2

energonositel

Rodinný dům bude zařazen do klasifikační třídy B, klasifikační třídy A by dosáhl velmi výrazným zvýšením kvality obálky nad úroveň požadavku nZEB. plynový kotel, teplovodní otopná soustava, krbová vložka (podíl 15%) zemní plyn, dřevní hmota



-

elektřina

zemní plyn

-

Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nové RD platný i QnPE. do 1.1.2020 Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nZEB platný od i QnPE. 1.1.2020

Obecně:

Varianta 1.3

energonositel

Krbová vložka má vliv na nepatrné zvýšení Qfuel a snížení QnPE. V zásadě nemá vliv na ENB. Rodinný dům bude zařazen do klasifikační třídy B, přidáním doplňkového zdroje tepla využívajícího biomasu, nebo přidáním FTE systému se budova může dostat do klasifikační třídy A z pohledu neobnovitelné primární energie. plynový kotel, teplovodní otopná nucené větrání se Termický solární plynový kotel, soustava, zpětným získáváním systém (pokrytí zásobníkový ohřev krbová vložka (podíl tepla potřeby TV 61 %) 15%) zemní plyn, dřevní Energie okolního elektřina zemní plyn hmota prostředí

Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nové RD platný i QnPE. do 1.1.2020 Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nZEB platný od i QnPE. Objekt nemusí mít ani v režimu nZEB systémy využívající OZE. 1.1.2020

Obecně:

FTE systém nemá vliv na výši Qfuel ani zatřídění objektu, které bude identické jako u varianty 1.2, čili FTE systém není v rámci PENB zvýhodněn. Jeho vliv je patrný pouze z pohledu hodnocení QnPE. Rodinný dům bude zařazen stejně jako varianty 1.1 a 1.2 do klasifikační třídy B. Přidáním doplňkového zdroje tepla využívajícího biomasu, nebo přidáním FTE systému se budova může dostat do klasifikační třídy A z pohledu neobnovitelné primární energie.

22

Tab. 16

Varianty pro technické řešení s tepelným čerpadlem

Varianta 2 (2.1, 2.2)

tepelné čerpadlo, teplovodní otopná soustava,

energonositel

elektřina a energie okolního prostředí


tepelné čerpadlo

-

elektřina

elektřina

-

Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nové RD platný i QnPE. do 1.1.2020 Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nZEB platný od i QnPE. Objekt nemusí mít ani v režimu nZEB systémy využívající OZE. 1.1.2020

Obecně:

Tab. 17

Rodinný dům bude zařazen do klasifikační třídy B, klasifikační třídy A by dosáhl velmi výrazným zvýšením kvality obálky nad úroveň požadavku nZEB. Tepelné čerpadlo nemá vliv na snížení celkové dodané energie do budovy, do ní se započítává také energie okolního prostředí (získané nízkopotenciální teplo).

Varianta pro technické řešení s kotlem na biomasu

Varianta 3

kotel na dřevo/pelety (s akumulačním zásobníkem)


kotel na dřevo, nepřímo ohřívaný zásobník TV s elektro dohřevem

-

energonositel

kusové dřevo/ pelety

elektřina

kusové dřevo/pelety, elektřina

-

Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky splněn požadavek na Qfuel nové RD platný i QnPE. do 1.1. 2020 Požadavek pro Za předpokladu splnění minimálního požadavku na Uem bude automaticky a bez problémů splněn nZEB platný od požadavek na Qfuel i QnPE. Objekt nemusí mít ani v režimu nZEB systémy využívající OZE. Hodnocení 1.1.2020 QnPE je nejlepší ze všech hodnocených variant. Rodinný dům bude zařazen do klasifikační třídy B. Přidáním doplňkového zdroje tepla využívajícího Obecně: biomasu, nebo přidáním FTE systému se budova může dostat do klasifikační třídy A z pohledu neobnovitelné primární energie.

23

Tab. 18

Varianty pro technické řešení s elektrickým přímotopným vytápěním

Varianta 4 (4.1)

přímotopné vytápění pomocí elektrických topných rohoží


přímo ohřívaný elektrický zásobník TV

-

energonositel

elektřina

elektřina

elektřina

-

Požadavek pro nové RD platný do 1.1. 2020 Požadavek pro nZEB platný od 1.1.2020 Obecně:

Varianta 4.2

energonositel

Varianta dosahuje nejlepšího hodnocení z pohledu Qfuel, v případě hodnocení QnPE je tato varianta nevyhovující pro obálku budovy dosahující minimální současný legislativní standard. V případě výrazně lepšího standardu splní tato koncepce současné legislativní požadavky kladené na QnPE. Za předpokladu minimálního standardu pro obálku budovy v režimu nZEB varianta dosahuje nejlepšího hodnocení z pohledu Qfuel, v případě hodnocení QnPE je tato varianta nevyhovující. Tato varianta s obálkou přibližně v kvalitě nZEB bude zařazena do klasifikační třídy A. Celkově varianta nesplňuje požadavky nZEB. Je nutné variantu technického systému doplnit o systém využívající OZE, např. biomasu. Přímotopné vytápění nucené větrání se pomocí elektrických přímo ohřívaný zpětným získáváním topných rohoží, krbová elektrický zásobník TV tepla vložka elektřina, dřevní hmota

elektřina

elektřina

-

Varianta dosahuje nejlepšího hodnocení z pohledu Qfuel, v případě hodnocení QnPE tato varianta Požadavek pro vyhoví, kdy za předpokladu současného minimálního požadavku pro Uem musí být minimální pokrytí nové RD platný potřeby tepla na vytápění doplňkovým zdrojem ve výši 33 %, nebo podíl OZE v vzhledem k celkové do 1.1. 2020 Qfuel musí být 20 %. S kvalitnější obálkou tento podíl klesá. Varianta dosahuje nejlepšího hodnocení z pohledu Qfuel, v případě hodnocení QnPE tato varianta Požadavek pro vyhoví, kdy za předpokladu současného minimálního požadavku pro Uem musí být minimální pokrytí nZEB platný od potřeby tepla na vytápění ve výši 49 %, nebo podíl OZE v vzhledem k celkové Qfuel musí být 30 %. 1.1.2020 S kvalitnější obálkou tento podíl klesá. Celkově je budova s touto variantou technických systémů zařazena do klasifikační třídy A, nicméně Obecně: aby splnila požadavky na QnPE vyžaduje toto systémové řešení vysoký podíl doplňkového zdroje na pokrytí potřeby tepla na vytápění. Přímotopné vytápění nucené větrání se hybridní FV systém 5,1 pomocí elektrických přímo ohřívaný Varianta 4.3 zpětným získáváním kWp s bateriovým topných rohoží, krbová elektrický zásobník TV tepla úložištěm vložka energonositel Požadavek pro nové RD platný do 1.1. 2020 Požadavek pro nZEB platný od 1.1.2020 Obecně:

elektřina, dřevní hmota

elektřina

elektřina

Energie okolního prostředí

Varianta bez větších problémů splňuje požadavek na Qfuel i QnPE . Varianta bez větších problémů splňuje požadavek na Qfuel i QnPE za předpokladu obálky budovy v minimální kvalitě pro nZEB, 15% podílu krbové vložky na potřebě energie na vytápění a FV systému. Doplňkový zdroj je zde chápán jako doplněk a předpokládá se realistický podíl na potřebě energie pro vytápění ve výši 15 %. Varianta vyhovuje a splňuje požadavky na nZEB. Současně bude budova zařazena do klasifikační třídy A. FV systém nemá vliv na výši (snížení) celkové dodané energie do budovy z důvodu započtení energie okolního prostředí do celkové dodané energie do budovy.

24

Tab. 19

Varianty pro technické řešení s elektrokotlem

Varianta 5 (5.1)

elektrický kotel, teplovodní otopná soustava

energonositel

elektřina

Požadavek pro nové RD platný do 1.1.2020 Požadavek pro nZEB platný od 1.1.2020 Obecně:

Varianta 5.2

energonositel Požadavek pro nové RD platný do 1.1.2020 Požadavek pro nZEB platný od 1.1.2020 Obecně:

Varianta 5.3

energonositel Požadavek pro nové RD platný do 1.1.2020 Požadavek pro nZEB platný od 1.1.2020 Obecně:



elektřina

elektřina

Varianta nebude splňovat požadavek na QnPE , pokud nebudou použity systémy využívající OZE v kombinaci doplňkovým zdrojem tepla. Varianta nebude splňovat požadavek na QnPE ani s extrémně kvalitní obálkou budovy, pokud nebudou použity systémy využívající OZE v kombinaci doplňkovým zdrojem tepla. Takto koncipovaný systém neumožní splnění požadavků na ENB z pohledu QnPE, nicméně systém nabízí kombinaci s doplňkovým zdrojem na biomasu a fototermickým solárním systémem. elektrický kotel, teplovodní otopná soustava, krbová vložka elektřina, dřevní hmota



elektřina

elektřina

V případě hodnocení QnPE tato varianta vyhoví, kdy za předpokladu současného minimálního požadavku pro Uem musí být minimální pokrytí potřeby tepla na vytápění doplňkovým zdrojem ve výši 38 %, nebo podíl OZE v vzhledem k celkové Qfuel musí být 26 %. S kvalitnější obálkou tento podíl klesá. V případě hodnocení QnPE tato varianta vyhoví, kdy za předpokladu současného minimálního požadavku pro Uem musí být minimální pokrytí potřeby tepla na vytápění ve výši 54 %, nebo podíl OZE v vzhledem k celkové Qfuel musí být 35 %. S kvalitnější obálkou tento podíl klesá. Celkově je budova s touto variantou technických systémů zařazena do klasifikační třídy A, nicméně aby splnila požadavky na QnPE vyžaduje toto systémové řešení vysoký podíl doplňkového zdroje na pokrytí potřeby tepla na vytápění, který v případě této není realistický. Je nutné tedy tuto variantu kombinovat se se systémem využívajícím OZE. elektrický kotel, Solární termický nucené větrání se teplovodní otopná přímo ohřívaný elektrický systém pro přípravu zpětným získáváním soustava, krbová vložka zásobník TV TV s podporou tepla vytápění Energie okolního elektřina, dřevní hmota elektřina elektřina prostředí Varianta splní požadavek na QnPE, pokud bude podíl doplňkového zdroje krytí potřeby energie na vytápění minimálně 22 % v kombinaci s uvedeným FTE systémem. Varianta splní požadavek na QnPE, pokud bude podíl doplňkového zdroje rytí potřeby energie na vytápění minimálně cca 40 % v kombinaci s uvedeným FTE systémem. Doplňkový zdroj je zde chápán jako doplněk a předpokládá se realistický podíl na potřebě energie pro vytápění do výše 40 %, varianta potom vyhovuje a splňuje požadavky na nZEB. Současně bude budova zařazena do klasifikační třídy A. FTE systém nemá vliv na výši (snížení) celkové dodané energie do budovy z důvodu započtení energie okolního prostředí do celkové dodané energie do budovy.

Za tým autorů dne 3. 2. 2016 ....................................................... Miroslav Urban Univerzitní centrum energeticky efektivních budov České vysoké učení technické v Praze

25

Literatura [1.] Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů [2.] Vyhláška č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov [3.] TNI 73 0331 - Energetická náročnost budov - Typické hodnoty pro výpočet [4.] URBAN, M., KABELE, K. Národní kalkulační nástroj NKN [počítačová aplikace]. Ver. 3.052 Praha, 2014. Dostupné z . Výpočetní nástroj pro stanovení energetické náročnosti budov, 37 MB.

Vliv koncepce vytápění na energetickou náročnost budovy

Recommend Documents