ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE DIPLOMOVÁ PRÁCE

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE

DIPLOMOVÁ PRÁCE Energetická bilance budov a její posouzení v rámci průkazu energetické náročnosti budovy

vedoucí práce: autor:

Mgr. Eduard Ščerba, Ph.D. Bc. Václav Laxa

2009

Anotace Název: Energetická bilance budov a její posouzení v rámci průkazu energetické náročnosti budovy. Cílem této práce je objasnění certifikace energetické náročnosti budov v České republice. Kapitola 2 definuje důležité pojmy a uvádí náležitosti průkazu energetické náročnosti budovy z hlediska platné legislativy. Postup výpočtu energetické náročnosti je podle metodického pokynu Ministerstva průmyslu a obchodu rámcově popsán v kapitole 3, která také popisuje možnosti využití výpočetních programů sloužících k vypracování těchto průkazů. Způsob výpočtu stavebně-technických parametrů konkrétní posuzované budovy v praxi je znázorněn v rámci kapitoly 5, která ve svém závěru hodnotí posuzovaný rodinný dům z hlediska energetické náročnosti.

Klíčová slova energetická náročnost, průkaz energetické náročnosti, hodnocení budov, energetická certifikace, úsporná budova, měrná spotřeba budovy

Abstract Title: Building evaluation and certification in terms of energetic intensity. In my thesis, I discuss an importance of energetic intensity certification for building in the Czech Republic. Chapter two defines important terminology and specified requirements that are required by Czech legislation for obtaining a certificate of energetic intensity. Chapter three generally describes a process of calculating energetic efficiency of the building as required by Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic. I also point out how computer application has become beneficial to process of certification. In the chapter five, I analyze how to calculate structural and technical parameters of selected building. In the conclusion, I explain how the result of analysis become an important fact for energetic intensity evaluation of the building.

Keywords energy intensity, buildning energy certificate, energy evaluation of building, energy performance certification, efficient building, specific consumption of building

Prohlášení Předkládám tímto k posouzení a obhajobě diplomovou práci, zpracovanou na závěr studia na Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni. Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatně, s použitím odborné literatury a pramenů uvedených v seznamu, který je součástí této diplomové práce. Dále prohlašuji, že veškerý software, použitý při řešení této diplomové práce, je legální.

V Plzni dne 13.5.2009

Bc. Václav Laxa …………………..

Poděkování Rád bych na tomto místě poděkoval své rodině a přátelům za užitečné rady a duševní podporu. Za poskytnutí projektové dokumentace a přístup na stavbu domu děkuji jmenovitě Tomáši Winkelhöferovi. Dále bych rád poděkoval vedoucímu diplomové práce Mgr. E. Ščerbovi, PhD. za metodické vedení a panu Petru Sopoligovi ze společnosti ENVIROS za odborný dohled.

Obsah Seznam symbolů a použitých zkratek .............................................................................................. 7

1 Úvod............................................................................................................................. 9 2 Energetická náročnost budov v souvislostech s platnou legislativou .................. 10 2.1

Směrnice EP 2002/91/ES – EPBD ............................................................................. 10

2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4

2.2

Požadavky na hodnocení energetické náročnosti v ČR.............................................. 13

2.2.1 2.2.2

2.3

Článek 3 a 4 – obecný rámec výpočtu............................................................................ 11 Článek 5 a 6 – minimální požadavky na ENB ............................................................... 12 Článek 7 – certifikát energetické náročnosti .................................................................. 12 Článek 8 a 9 – kontroly kotlů a klimatizačních systémů................................................ 12 Zákon č. 406/2006 Sb. ................................................................................................... 15 Energetická náročnost budov - § 6a ............................................................................... 16

Vyhláška č. 148/2007 Sb. – o energetické náročnosti budov ..................................... 17

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6

Základní pojmy a jejich rozbor ...................................................................................... 17 Požadavky na energetickou náročnost budovy .............................................................. 22 Metoda stanovení energetické náročnosti budovy, referenční budova........................... 24 Stavební a technické porovnávací ukazatele .................................................................. 25 Průkaz energetické náročnosti budovy (PENB) ............................................................. 25 Využití zpracovaných energetických auditů a oprávněné osoby.................................... 29

3 Metodika výpočtu energetické náročnosti budov ................................................. 30 3.1

Potřeba energie na vytápění a chlazení....................................................................... 33

3.1.1 3.1.2

3.2

Tepelné zisky pro režim vytápění a chlazení.............................................................. 34

3.2.1 3.2.2

3.3

Vnitřní tepelné zisky ...................................................................................................... 34 Sluneční tepelné zisky.................................................................................................... 35

Dodaná energie........................................................................................................... 35

3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6

3.4 3.5 3.6 3.7

Potřeba energie na vytápění ........................................................................................... 33 Potřeba energie na chlazení............................................................................................ 34

Dodaná energie na vytápění ........................................................................................... 37 Dodaná energie na chlazení a odvlhčení ........................................................................ 38 Dodaná energie na zvlhčování ....................................................................................... 38 Dodaná energie na přípravu teplé vody.......................................................................... 38 Dodaná energie na osvětlení .......................................................................................... 39 Dodaná pomocná energie............................................................................................... 40

Systémy solárních kolektorů, fotovoltaických článků a KVET ................................. 40 Standardizované podmínky užívání a klimatická data ............................................... 41 Shrnutí, výpočetní software........................................................................................ 42 Energetický audit........................................................................................................ 45

4 Praktická aplikace – stanovení ENB konkrétní budovy....................................... 48 4.1

Stavební konstrukce.................................................................................................... 50

4.1.1 4.1.2

4.2

Energetické systémy budovy a osvětlení.................................................................... 58

4.2.1 4.2.2 4.2.3

4.3 4.4

Základní parametry konstrukcí ...................................................................................... 51 Zadání stavebních dat pro výpočet................................................................................. 56 Spotřeba energie na osvětlení......................................................................................... 58 Systém vytápění ............................................................................................................. 58 Systém přípravy teplé vody............................................................................................ 61

Splnění technických vlastnosti budovy podle §6a zákona č. 406/2000 Sb. ............... 63 Hodnocení .................................................................................................................. 64

5 Závěr ......................................................................................................................... 65 Seznam použité literatury............................................................................................................... 67 Seznam grafických částí v textu..................................................................................................... 69 Seznam příloh................................................................................................................................. 70

Seznam použitých zkratek ČR........................ Česká republika CO2 ..................................Oxid uhličitý COP ..................... Topný faktor (Coefficient of performance) CZT...................... Centrální zásobování teplem EA........................ Energetický audit EK........................ Evropská komise EN........................ Energetická náročnost ENB ..................... Energetická náročnost budov EP ........................ Celková dodaná energie EPBD ................... Směrnice 2002/91/ES o energetické náročnosti budov (Energy Performance of Buildings Directive) EU........................ Evropská Unie KVET .................. Kombinovaná výroba elektřiny a tepla NKN .................... Národní kalkulační nástroj OZE ..................... Obnovitelné zdroje elektřiny PENB ................... Průkaz energetické náročnosti budov SEN...................... Stupeň energetické náročnosti STN...................... Stupeň tepelné náročnosti TV........................ Teplá voda

7

Seznam symbolů A

[m2]

plocha konstrukcí

Af

[m2]

plocha okenního rámu a rámu křídla

Ag

[m2]

plocha viditelné části zasklení

b d EP EPA fB

[–] [m] [GJ/rok] [kWh/(m2·rok)] [-]

činitel teplotní redukce tloušťka vrstvy konstrukčního prvku celková roční dodaná energie měrná spotřeba energie budovy podíl odběru vody v koupelně

fK

[-]

podíl odběru vody v kuchyni

g

[-]

Qdem

[MJ/rok]

koeficient propustnosti slunečního záření u průsvitných konstrukcí dílčí potřeba energie

Qfuel

[MJ/rok]

dodaná energie na systémovou hranici,

2

R

[(m ·K)/W]

tepelný odpor konstrukce nebo jejího výseku

Rse

[(m2·K)/W]

odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce

Rsi

[(m2·K)/W]

odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce

RT

[(m2·K)/W]

odpor skladby konstrukce při prostupu tepla

U

[W/(m2·K)]

součinitel prostupu tepla

Uem

[W/(m2·K)]

průměrný součinitel prostupu tepla

Uw,u

[W/(m2·K)]

návrhový součinitel prostupu tepla okna

ηA

[-]

součinitel svislého rozložení teplot

ηB

[-]

součinitel vlivu regulace teploty v místnosti

ηC

[-]

ηdistr

[-]

součinitel vlivu specifických ztrát konstrukcí sousedící s venkovním prostředím účinnost rozvodného (distribučního) systému

ηem

[-]

účinnost předávacího (emisního) systému

ηgen

[-]

účinnost zdroje energie

ηpipe

[-]

celková účinnost rozvodných trubek TV

ηpipe,B [-]

účinnost rozvodů od zdroje přípravy do koupelny

ηpipe,K [-]

účinnost rozvodů od zdroje přípravy do kuchyně

λ ψg

součinitel tepelné vodivosti lineární činitel prostupu tepla styku rám/zasklení včetně vlivu distančního rámečku izolačního skla

[W/(m·K)] [W/(m2·K)]

8

Energetická bilance budov a její posouzení v rámci PENB

1

Václav Laxa

Úvod V současné době jsme svědky nebývalé snahy o snížení emisí CO2 a tedy i energetické

náročnosti vybraných technologií a staveb. Dle nálezu Evropské komise (EK), budovy a jejich provoz společně se segmentem dopravy a průmyslu představují 3 hlavní sféry spotřeby energie. Energetická účinnost je pro Evropu zásadní a pokud by se strategie snižování energetické náročnosti uplatnila již nyní, lze v roce 2020 očekávat snížení přímých nákladů energetické spotřeby o více než 100 miliard EUR a emisi 780 milionů tun CO2 ročně. [1] Pro podporu lepší integrace energeticky úsporných opatření v zemích Evropské unie, přijala EK řadu směrnic, řešících mnoho oblastí, které jsou specifické významným potenciálem úspor, jako je např. ekodesign, kombinovaná výroba tepla a elektřiny, štítkování spotřebičů, řešení energetické náročnosti budov atp. Zmiňované budovy se podle údajů EK podílí na celkové spotřebě energie v Evropě ze 40 % a tvoří tedy nejvýznamnější sféru, přičemž dvě třetiny této energie připadají na provoz domácností. V souvislosti se vzrůstajícím životním standardem domácností, společně s vyšší mírou využívání klimatizačních systémů, lze očekávat stále větší roli domácností v segmentu spotřebitelů energie. Spotřeba stávajícího domovního fondu České republiky se pohybuje okolo 45 % celkové národní spotřeby energií. V osmdesáti procentech všech užívaných budov lze snižováním energetické náročnosti budov uspořit téměř polovinu nákladů na vytápění (při zvyšování tepelné pohody pro uživatele). [2, 3, 17] Pro dosažení lepšího přehledu o energetické náročnosti budov a s ohledem na vhodnou volbu metody snižování potřeb energií objektů je nutné zavést klasifikační metodu, která bude na základě jednoduše měřitelného transparentního ukazatele vypovídat o spotřebě energie dané budovy. Pro tyto potřeby slouží právě průkaz energetické náročnosti budovy (PENB). Ten umožňuje jednoduché srovnání budov z hlediska kvality obalových konstrukcí a nároků na energii potřebnou pro vytápění, klimatizaci, přípravu teplé vody, větrání a osvětlení. Na základě stanovení potřeb objektu lze predikovat také budoucí náklady spojené s energetickým provozem budovy. V neposlední řadě může PENB sloužit jak stávajícím majitelům a uživatelům objektu, tak i realitním kancelářím a zájemcům o koupi či pronájem domu jako jeden z nástrojů pro stanovení výše kupní ceny nebo nájmu. 9


2

Václav Laxa

Energetická náročnost budov v souvislostech s platnou legislativou Hodnocení energetické náročnosti budovy vyplývá ze Směrnice 89/106/EHS o staveb-

ních výrobcích, která stanoví jako jeden ze základních požadavků na stavby úsporu energie a ochranu tepla. Směrnice 2002/91/ES o energetické náročnosti budov se na ni odvolává a dále navazuje na závazky vyplývající z ratifikace Kjótského protokolu jednotlivými členskými státy. Ty jsou vázány kvantifikovanými závazky na plnění cílů redukcí emisí oxidu uhličitého, uvedených v příloze B Protokolu. V rámci opatření pro snížení emisí oxidu uhličitého byla

16. prosince 2002 přijata směrnice Evropského parlamentu a Rady

2002/91/ES o energetické náročnosti budov, nazývaná odbornou veřejností „EPBD“, zkratkou z anglického Energy Performance of Buildings Directive. Budovu, ve smyslu spotřebiče energie, vyzdvihuje také Akční plán EK pro energetickou účinnost ze dne 19. října 2006. Tento plán stanovil cíl komplexní úspory energie v zemích EU o 20 % do roku 2020, který je realizován souborem opatření, mezi kterými je rovněž snižování energetické náročnosti budov (ENB). V současnosti lze v této oblasti, za přijatelně efektivně vložené prostředky, získat významný podíl úspor na celkovém požadavku snížení spotřeby energie. V České republice je zavedena řada motivačních programů k plnění cíle snížit energetickou náročnost, a to konkrétně zateplením budov prostřednictvím dotačních titulů Panel, Zelená úsporám či program EFEKT. [3, 5]

2.1

Směrnice EP 2002/91/ES – EPBD

Tato směrnice je závazným dokumentem EK zaměřeným na stanovení minimálních požadavků na energetickou náročnost nových a renovovaných budov. Dle dikce směrnice, opatření ke snižování energetické náročnosti budov, mají reflektovat nejen klimatické a místní podmínky členských zemí, ale také mikroklima vnitřního prostředí a efektivnost nákladů. Snížení celkové energetické náročnosti budov obecně podmiňuje certifikací nejen nově postavených budov, ale také u budov renovovaných s tím, že k úspornému opatření není třeba provádět renovaci celkovou, ale jen těch částí, které jsou pro energetickou náročnost nejdůležitější a jejichž renovace je efektivní z hlediska nákladů.

10


Václav Laxa

Směrnice také reflektuje nárůst klimatizačních systémů v zemích jižní Evropy, a proto klade důraz na zlepšení tepelného chování budov během letního období s preferencí techniky pasivního chlazení. Cílem průkazu energetické náročnosti budovy je nejen možnost porovnání budov z hlediska jejich nakládání s energií pro potřeby výstavby, prodeje, nájmu a dotačních aktivit, ale také zhodnocení jejich potenciálu ve smyslu zvyšování informovanosti veřejnosti vyvěšením štítku PENB na viditelném místě veřejných budov. [4] S ohledem na výše zmíněné je EPBD dělena do 17 článků, které kromě definic pojmů a organizačních vyhlášek také stanovují požadavky pro: a)

obecný rámec metody výpočtu celkové energetické náročnosti budov,

b)

uplatnění minimálních požadavků na energetickou náročnost nových budov,

c)

uplatnění minimálních požadavků na energetickou náročnost velkých stávajících budov, které jsou předmětem větší renovace,

d)

energetickou certifikaci budov,

e)

pravidelnou inspekci kotlů a klimatizačních systémů v budovách a posuzování otopných zařízení, v nichž jsou kotle starší než 15 let.

Pro potřeby této práce v následujícím textu zmíním jen hlavní články EPBD.

2.1.1

Článek 3 a 4 – obecný rámec výpočtu celkové energetické náročnosti a stanovení požadavků

Dle těchto článků se členské státy zavazují na celostátní či regionální úrovni používat metody výpočtu zohledňující: -

tepelné vlastnosti budovy, její umístění a orientaci včetně vnějšího klimatu,

-

vlastnosti zařízení pro vytápění, ohřev teplé vody, klimatizaci, větrání a osvětlení,

-

přirozené větrání, pasivní solární systémy a protisluneční ochranu

-

vnitřní mikroklimatické podmínky, včetně návrhových hodnot vnitřního prostředí.

Při samotném výpočtu je třeba brát v úvahu příznivý vliv využívání: -

aktivních solárních systémů a jiných otopných soustav a elektrických systémů využívajících obnovitelné zdroje energie,

-

elektřiny vyráběné formou kombinované výroby tepla a elektřiny,

11


-

dálkové nebo blokové otopné a chladící soustavy,

-

denního osvětlení.

Václav Laxa

Posuzované budovy mají být členěny podle druhů (rodinné domy, bytové domy, nemocnice atp.) a energetická náročnost posuzovaných budov musí být vyjádřena transparentním způsobem a může zahrnovat ukazatel emisí CO2. Požadavek na ENB nemusí být splněn u specifických budov (viz text dále, národní implementace, kapitola 2.2)

2.1.2

Článek 5 a 6 – minimální požadavky na energetickou náročnost nových a stávajících budov

Členské státy musí dle tohoto ustanovení zajistit, aby před zahájením výstavby nových budov s užitnou podlahovou plochou nad 1000 m2 byla posouzena a vzata v úvahu technická, environmentální a ekonomická proveditelnost alternativních systémů jako jsou místní systémy dodávky energie využívající OZE, kombinovaná výroba tepla a elektřiny, dálkové nebo blokové vytápění či chlazení a tepelná čerpadla. V případě stávajících budov se povinnost snížit ENB týká pouze objektů nad 1000 m2 podlahové plochy, které procházejí vetší renovací.

2.1.3

Článek 7 – certifikát energetické náročnosti

Certifikát musí být vyhotoven při výstavbě nových budov, případně předložen vlastníkem při prodeji či pronájmu budovy. Platnost tohoto dokumentu nesmí překročit 10 let a musí obsahovat referenční hodnoty s návrhem doporučení ke snížení energetické náročnosti. V případě veřejných budov s užitnou podlahovou plochou nad 1000 m2 je třeba tento certifikát umístit na nápadném a dobře viditelném místě veřejnosti.

2.1.4

Článek 8 a 9 – kontroly kotlů a klimatizačních systémů

Ke snížení spotřeby energie a omezení emisí CO2 je třeba zavést povinnost pravidelné inspekce kotlů s jmenovitým výkonem nad 20 kW, spalujících neobnovitelná paliva. Členský stát může místo této povinnosti přijmout opatření, jež povede k poskytování poradenství o výměně kotlů, změnách otopné soustavy a alternativních řešení, které může zahrnovat inspekce pro posouzení účinnosti a vhodné velikosti kotle. U klimatizačních systémů se povinnost inspekce vztahuje na zařízení s jmenovitým výkonem nad 12 kW.

12


2.2

Václav Laxa

Požadavky na hodnocení energetické náročnosti v ČR

Podpůrným dokumentem pro hodnocení ENB je evropská norma EN 15217, která definuje a popisuje základní principy a rámce vyjádření a výpočtu ENB. Ve svém znění stanovuje všeobecné ukazatele vyjádření energetické náročnosti celých budov, včetně soustav vytápění, větrání, klimatizace, přípravy teplé vody a osvětlení. Zahrnuje různé ukazatele, způsoby vyjádření energetických požadavku pro návrhy nových budov nebo změny stávajících budov, postupy k určení referenčních hodnot a způsoby návrhu postupu energetické certifikace budovy. [12] Energetická náročnost budov je vyjádřena pomocí jednoho konkrétního globálního indikátoru, přičemž každý členský stát EU si mohl zvolit jeden z následujících: 1. emise CO2, 2. dodaná energie, 3. primární energie, 4. celkové náklady na energii. V České republice je energetická náročnost budov hodnocena prostřednictvím celkové dodané energie do budovy. [3] Časový rámec uplatnění Směrnice 2002/91/ES znázorňuje následující obrázek:

Obr. 2.2. – 1

Časový rámec zavádění Směrnice 2002/91/ES do legislativy ČR

13


Václav Laxa

V právním řádu ČR je směrnice zapracována do novely zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, a to především nově vloženým § 6a „Energetická náročnost budov“. Zákon byl novelizován prostřednictvím zákona č. 177/2006 Sb., který vešel v platnost 1.7.2006. Plné znění novelizovaného zákona je publikováno ve Sbírce zákonů pod č. 406/2006 Sb. Prováděcím předpisem k § 6a zák. č. 406/2006 Sb. je novela zrušené vyhlášky č. 291/2000 Sb., vyhláška č. 148/2007 Sb., kterou se stanoví podrobnosti energetické náročnosti budov. Metodická příručka, vydaná Ministerstvem průmyslu a obchodu, doplňuje její paragrafové znění, popisuje výpočetní metodiku energetické náročnosti budov, obsahuje porovnávací ukazatele a požadavky na energetickou náročnost budov a konkretizuje podrobnosti vypracování průkazu energetické náročnosti budovy. Požadavky směrnice EPBD na pravidelné provádění kontrol kotlů a klimatizačních systémů jsou zavedeny do § 6 Zákona č. 406/2006 Sb. Účinnost užití energie. K jejich provedení jsou také připraveny vyhlášky upravující podrobnosti kontrol v návaznosti na související evropské technické normy. [16, 8, 10] Schéma aplikace Směrnice 2002/91/ES do legislativního rámce ČR je znázorněno na následujícím obrázku:

Použitá metodika se může na regionální úrovni

Obr. 2.2. – 2

Legislativní rámec, zavedení Směrnice 2002/91/ES do legislativy ČR

14


Václav Laxa

Jak již bylo zmíněno, implementací povinnosti energetické náročnosti budov se zabývá především Zákon o hospodaření energií č. 406/2006 Sb. a prováděcí vyhláška § 6a Zákona, č. 148/2007 Sb., vydaná Ministerstvem průmyslu a obchodu. Dotčeny jsou však i další související předpisy, jako například zákon č. 183/2006 Sb. (stavební zákon), 458/2000 Sb. (energetický zákon), vyhláška č. 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu či vyhláška č. 6/2003 Sb., stanovující hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb. Výčet souvisejících zákonů, vyhlášek a technických norem je uveden v příloze č.1.

2.2.1

Zákon č. 406/2006 Sb.

Tento zákon zpracovává příslušné předpisy Evropského společenství a stanovuje požadavky na ekodesign energetických spotřebičů, některá opatření pro zvyšování hospodárnosti užití energie a povinnosti fyzických a právnických osob při nakládání s energií a v neposlední řadě také pravidla pro tvorbu Státní energetické koncepce, Územní energetické koncepce a Státního programu na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie. Z hlediska energetické náročnosti budov, která je řešena prostřednictvím již zmíněného § 6a, definuje zákon v § 2 důležité pojmy jako je samotná „energetická náročnost budov“, tak i celková podlahová plocha. Ta je z hlediska zákona dána jako podlahová plocha všech podlaží budovy vymezená mezi vnějšími stěnami bez neobyvatelných sklepů a oddělených nevytápěných prostor. Tato definice je primárně vztažena pro obytné budovy, které jsou pouze vytápěny. V případě podstaty a principu výpočtu by ovšem podlahová plocha měla zahrnovat všechny řešené druhy energií v budově spotřebované (podrobněji viz dále, kapitola 2.3.3). Energetickou náročností budov se u staveb existujících rozumí množství energie skutečně spotřebované. U projektů nových staveb, nebo projektů změn staveb, na něž je vydáno stavební povolení, se ENB definuje jako vypočtené množství energie potřebné pro splnění požadavků na standardizované užívání budovy, zejména na vytápění, přípravu teplé vody, chlazení, úpravu vzduchu větráním, úpravu parametrů vnitřního prostředí klimatizačním systémem a osvětlení. Povinnost posuzování ENB ve smyslu zákona č. 406/2006 Sb. je platná od 1. ledna 2009. [16, 8]

15


2.2.2

Václav Laxa

Energetická náročnost budov - § 6a

Dle odstavce 1 tohoto paragrafu stavebník, vlastník budovy, nebo společenství vlastníků musí zajistit splnění požadavků na energetickou náročnost budovy a splnění porovnávacích ukazatelů dle prováděcí vyhlášky č. 148/2007 Sb., a dále splnění požadavků stanovených harmonizovanými českými technickými normami. Splnění těchto požadavků musí být doloženo průkazem energetické náročnosti budov (PENB, viz kapitola 2.3.5), který nesmí být starší 10 let. Průkaz musí být součástí dokumentace při: a)

výstavbě nových budov, přičemž u budov nad 1000m2 celkové podlahové plochy je navíc vyžadováno posouzení technické, ekologické a ekonomické proveditelnosti alternativních systémů vytápění (kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET)), dálkové nebo blokové ústřední vytápění či chlazení, decentralizované systémy dodávky energie založené na energii z obnovitelných zdrojů, tepelná čerpadla),

b)

větších změnách dokončených budov s celkovou podlahovou plochou nad 1000 m2, které ovlivňují jejich energetickou náročnost, přičemž za větší změnu se považují takové, které se provádějí na více než 25 % celkové plochy obvodového pláště budovy, tzn. jak svislých, tak i vodorovných vnějších ochlazovaných ploch,

c)

při prodeji nebo nájmu budov nebo jejich částí v případech, kdy pro tyto budovy nastala povinnost zpracovat průkaz (průkaz musí být vlastníkem předložen).

Provozovatelé „veřejných“ budov s celkovou podlahovou plochou nad 1000 m2 využívaných pro účely školství, zdravotnictví, kultury, obchodu, sportu, ubytovacích a stravovacích služeb, zákaznických středisek a veřejné správy mají za povinnost umístit průkaz na veřejně přístupném místě v budově. Povinnost na zpracování PENB zaniká v případě, že se jedná o: a)

dokončenou budovu, jejíž vlastník energetickým auditem prokáže, že vypracování PENB není technicky a funkčně možné či ekonomicky vhodné s ohledem na životnost budovy a její provozní účely,

b)

dočasnou budovu s plánovanou dobou užívání do 2 let,

c)

budovu určenou k občasnému užívání („náboženské“) či u budov obytných s užíváním do 4 měsíců v roce,

d)

samostatně stojící budovu o celkové podlahové ploše do 50 m2,

e)

budovu obsahující vnitřní technologické zdroje tepla,

f)

výrobní budovu v průmyslových areálech,

g)

provozovnu či neobytnou zemědělskou budovu s nízkou roční spotřebou energie na vytápění. 16


Václav Laxa

Důležitý je také fakt, že vlastníci budov nesmí při jejich užívání překročit měrné ukazatele spotřeby tepla pro vytápění a chlazení a přípravu teplé vody stanovené vyhláškou č. 194/2007 Sb. Toto pravidlo se neuplatňuje v případě dodávky pro vlastní osobní potřebu či u dodávky pro byty po odsouhlasení odlišných pravidel alespoň dvou třetin nájemníků. Oprávnění k vydávání Průkazů mají pouze energetičtí auditoři, nebo energetičtí experti s osvědčením o autorizaci od Ministerstva průmyslu a obchodu.

2.3

Vyhláška č. 148/2007 Sb. – o energetické náročnosti budov

Tato vyhláška zpracovává požadavky na energetickou náročnost budov, porovnávací ukazatele, metodu výpočtu a podrobnosti vztahující se ke splnění požadavku na ENB. Dále definuje obsah průkazu energetické náročnosti budov a určuje rozsah přezkušování osob z podrobností vypracování energetického průkazu budov. Vyhláška je prováděcím předpisem § 6a Zákona č. 406/2006 Sb. ve smyslu směrnice Evropského parlamentu a Rady 2002/91/ES o energetické náročnosti budov. Vyhláška je dělena do osmi paragrafových celků, které definují základní pojmy pro účely hodnocení ENB, zavádí porovnávací ukazatele, zabývají se metodikou stanovení ENB, a podrobněji popisuje samotný průkaz energetické náročnosti budov. Stěžejní informace této vyhlášky rozeberu v následujících odstavcích.

2.3.1

Základní pojmy a jejich rozbor

2.3.1.1

Bilanční hodnocení

Pro účely ENB se jedná o hodnocení založené na výpočtech energie užívané nebo předpokládané k užití v budově pro vytápění, větrání, chlazení, klimatizaci, přípravu teplé vody a osvětlení, za standardizovaného způsobu užívání budovy. V této souvislosti je třeba podotknout, že Směrnice EPBD připouští dva způsoby hodnocení energetické náročnosti budov – bilanční hodnocení a operativní hodnocení. Hodnocení budov v ČR je zavedeno bilančním hodnocením, které je založeno na výpočtu energií po jednotlivých časových úsecích ročního provozu (měsíc) a jejich porovnání s tak zvanou referenční budovou.

17


Václav Laxa

Energetická náročnost konkrétní budovy se stanoví bilančním hodnocením (výpočtovou metodou z návrhových veličin) vhodným pro účely vstupního hodnocení (nové budovy i poprvé hodnocené stávající budovy) a analytického hodnocení při přípravě změn dokončené budovy. Operativní hodnocení je využíváno v některých členských zemích EU při hodnocení budov stávajících a vychází z využití stávajících spotřeb energií a jejich porovnání s tzv. referenční budovou, tzn. využití stávajících energetických auditů, při prodeji a nájmu, nebo při kontrolním hodnocení budovy. [4, 16, 10] Bilanční hodnocení budovy tedy představuje hodnocení budovy při standardizovaném užívání. Chceme-li porovnat různé budovy podle jejich ENB, je nutné mít společný základ se stejnými okrajovými podmínkami. Vypočtená celková dodaná energie pro potřeby bilančního hodnocení budov je závislá na okrajových podmínkách, které upravují možnost srovnání různých budov stejného typu za stejných výchozích podmínek a za předpokladu správného provozu objektu a správné funkce všech subsystémů objektu. Bilanční metoda je proto vhodnější především pro nové budovy. 2.3.1.2

Dodaná energie, pomocná energie a systémová hranice

Dodaná energie je globální indikátor, jehož prostřednictvím je stanovována energetická náročnost budovy. Z hlediska vyhlášky je definována jako energie dodaná do budovy na její systémové hranici. Celková dodaná energie do budovy je součet jednotlivých spotřeb (vytápění, chlazení, větrání, osvětlení, příprava teplé vody), které se vyskytují pouze v části objektu a jejich výši určují okrajové podmínky dané části budovy. Z tohoto důvodu je budova jako celek členěna do jednotlivých částí – zón, pro které se následně stanovuje celková dodaná energie na základě specifických spotřeb v těchto zónách. Zóny se navzájem odlišují svojí funkcí, specifiky provozu a vnitřními podmínkami. Systémovou hranicí se rozumí plocha tvořená vnějším povrchem konstrukcí ohraničující zónu. Jde o hranici budovy, která představuje hranici konstrukční části budovy a energetických zařízení, které zajišťují dodávku energie sloužící ke krytí potřeby energie v zóně. Do systémové hranice budovy tedy patří všechny vnitřní i vnější prostory spojené s budovou, kde se energie spotřebovává nebo vyrábí. Energii užívanou systémy vytápění, větrání, chlazení, klimatizace a přípravy teplé vody k zajištění provozu zařízení, které mění dodanou energii na využitelnou a zajišťují

18


Václav Laxa

dodávku energie do zóny, označujeme pod úhrnným pojmem pomocná energie. Může se jednat například o energii potřebnou k pohonu oběhových čerpadel, senzorů apod. Spotřeba energie pro ostatní účely (například elektrické spotřebiče, vaření, přenosová osvětlovací tělesa, dekorativní osvětlení, průmyslové technologické procesy a jiné spotřebiče) se nehodnotí. Energie vyrobená z OZE v hodnocené budově a elektřina vyrobená ve zdroji kombinované výroby elektřiny a tepla, která je v budově spotřebovaná, snižuje množství dodané energie do hodnocené budovy, tedy i energetickou náročnost. [10, 16] 2.3.1.3

Standardizované užívání a okrajové podmínky

Dle výkladu vyhlášky se tímto termínem rozumí užívání nebo budoucí užívání v souladu s podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu stanoveným v technických normách a jiných předpisech. Pomocí standardizovaných podmínek užívání budov lze transparentně a jednotně porovnat budovy pomocí srovnávacího bilančního výpočtu celkové dodané energie do budovy. Standardizované užívání je definováno okrajovými podmínkami, které upravují možnost srovnání budov stejného typu za stejných výchozích podmínek, za předpokladu správného provozu objektu a správné funkce všech subsystémů objektu. Pro potřeby stanovení ENB a při základních požadavcích lze okrajové podmínky rozdělit na vnitřní, vnější a provozní. [10, 16] Vnější podmínky určují budovu z hlediska lokality, vnějších klimatických podmínek a orientace budovy. Vnitřní reflektují návrhové teploty uvnitř zóny, požadavky na osvětlení, relativní vlhkost, výměnu vzduchu a větrání. Provozní pak odrážejí dobu využívání objektu, počet osob v budově či režim útlumových provozů. Tyto podmínky jsou stanoveny v platných technických normách a legislativních předpisech. [10, 11] 2.3.1.4

Budova, její obálka a okolní prostředí

Obálkou budovy rozumíme všechny konstrukce na systémové hranici celé budovy, které jsou vystaveny venkovnímu prostředí. Venkovní prostředí je definováno jako venkovní vzduch, vzduch v přilehlých nevytápěných prostorech, přilehlá zemina, sousední budova a jiná sousední zóna. Naproti tomu vnitřní prostředí se nachází uvnitř budovy a je definováno výpočtovými hodnotami teploty, relativní vlhkosti, případně rychlostí proudění

19


Václav Laxa

vnitřního vzduchu a světelnou pohodou uvnitř budovy nebo zóny, jejichž parametry jsou předepsány technickými, hygienickými a jinými normami a předpisy. [10] 2.3.1.5

Zónování budovy

Pro potřeby výpočtu ENB se zónou rozumí skupina prostorů s podobnými vlastnostmi vnitřního prostředí a režimem užívání. Vyhláška definuje zvlášť zóny chlazené, vytápěné, větrané a klimatizované. Obecně lze říci, že zóny geometricky rozdělují posuzovanou budovu na jednotlivé části, které se vyznačují specifiky ovlivňující výslednou výši potřeby a spotřeby energie. Jednotlivé zóny je třeba vzájemně odlišit, jinak řečeno vyhodnotit odděleně, zvlášť, ovšem za předpokladu vzájemné interakce. Budova, nebo její část je zónou, pokud je zásobována ze stejné skladby energetických systémů budovy, a/nebo má různé užívání v souladu se standardizovanými podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu stanovenými v platných technických normách a jiných předpisech. Obecně se tedy zóny od sebe odlišují svojí funkcí a specifikací provozu, a/nebo vnitřními podmínkami a stavební částí. S ohledem na výše uvedené můžeme přistupovat k budově jako k vícezonální, nebo zvolit jednozónový přístup, který je obdobou obálkové metody pro výpočet tepelných zisků a ztrát. V případě jednozónového přístupu je posuzovaná budova hodnocena jako jedna zóna, jako jeden prostor, přičemž není uvažována existence vnitřních svislých či stropních dělících konstrukcí. Dle požadavku na teplotní zónování v normě ČSN EN ISO 13790, není nutné vytápěný objekt dělit na více zón: a)

pokud se požadované teploty mezi tepelnými zónami vzájemně neodlišují o více než 4 K,

b)

a pokud se dá předpokládat, že poměry tepelných ztrát a zisků se navzájem neodlišují o méně než 0,4 (např. mezi severní a jižní zónou), nebo

c)

dveře mezi teplotními zónami jsou pravděpodobně často otevřené.

Jednozónového přístupu lze užít ve většině případů rodinných domků bez garáže, ale například i u typického panelového bytového domu zásobovaného ze zdroje CZT (centrální zásobování tepla). Rovněž skupina přilehlých budov, pokud jsou navrženy a provozovány za shodných vnitřních a vnějších podmínek společně, se může hodnotit jako jedna budova. 20


Václav Laxa

Jak plyne z uvedeného, pokud nejsou splněny podmínky a+b nebo c (viz výše), případně pokud je část budovy užívána s jinými parametry prostředí či provozu, je potřeba ji rozdělit na více zón. Vícezónového přístupu se musí užít také v případě chlazení objektu, kde nesmí být v jedné zóně obsaženy konstrukce orientované na jih a sever. Obecně lze konstatovat, že většina budov bude hodnocena jako minimálně dvou-zónová. U vícezónového přístupu existují dvě metody jak posuzovat hranice mezi jednotlivými zónami – jedná se o zjednodušený a podrobný přístup. U zjednodušeného přístupu je uvažováno, že zóny spolu zcela vůbec tepelně nespolupůsobí, tzn. nedochází k žádnému tepelnému přenosu mezi jednotlivými zónami. Požadavky v jednotlivých zónách jsou zajišťovány stejnými energetickými systémy a není tedy nutné znát potřebu energie jednotlivých dílčích zón, ale budovy jako celku. Potřeba energie je stanovena pro každou zónu zvlášť a celková potřeba energie budovy představuje součet vypočtených potřeb energií jednotlivých zón. Pokud jsou přilehlé budovy nebo zóny shodného typu a užívání, pak se s prostupem tepla mezi nimi neuvažuje. V případě podrobného přístupu uvažujeme teplotní spolupůsobení mezi jednotlivými zónami a je nezbytné vyčíslit tepelné toky mezi takovými zónami dle normy ČSN EN ISO 13790. Tento přístup se uplatňuje např. pokud je část budovy vytápěna a druhá část vytápěna i chlazena. Příklad rozdělení rodinného domu podle zón uvádím na následujícím obrázku. [3, 10, 16]

Obr. 2.3.1.5. – 1

Příklad zónování rodinného domu [15]

21


2.3.2

Václav Laxa

Požadavky na energetickou náročnost budovy

Dle již zmiňovaného § 6a zákona o hospodaření energií, energetická náročnost posuzované budovy stanovená bilanční metodou (viz dále, kapitola 2.3.3) musí být nižší než energetická náročnost budovy referenční (při dodržení technických požadavků na výstavbu). Pokud budova nevyhovuje požadavkům na ENB, je třeba navrhnout technicky a ekonomicky vhodná opatření ke snížení ENB na požadovanou úroveň. Za nesplnění požadavků se považuje dosažení klasifikační třídy D a horší, resp. D-G. Budova by tedy celkově měla dosáhnout minimálně na třídu A-C. [3, 10] Energetická náročnost budovy se vyjadřuje v kWh/(m2·rok) a označujeme ji jako měrnou spotřebu energie budovy - EPA. Dle tohoto údaje se budova zatřídí do příslušné třídy energetické náročnosti (EN). EPA zahrnuje jak celkovou potřebu energie, tak účinnost s jakou je tato potřeba kryta a pomocnou energii, kterou spotřebovávají jednotlivé energetické systémy zajišťující krytí těchto potřeb. Často se lze také setkat s údajem Celkové roční dodané energie EP, která se vyjadřuje v GJ/rok. Jedná se o energii dodanou do budovy na její systémové hranici a stanovuje se v souladu s normou ČSN EN 15603. Měrnou spotřebu energie budovy lze z celkové roční dodané energie stanovit následovně:

EPA = 277,8 ⋅

EP Ac

(1)

[kWh/(m2·rok)]

kde Ac je celková podlahová plocha v m2 Budovy, které se hodnotí z hlediska ENB jsou rozděleny do 9 kategorií. Druhů budov se odvíjejí od provozu, činností a podobnosti jednotlivých objektů. Specifikace druhů těchto budov vychází opět ze Směrnice 2002/91/ES, přičemž dle současného znění Vyhlášky je zatřídění budovy prováděno podle pevně stanoveného rozsahu měrné roční spotřeby energie. [10] DRUH BUDOVY Rodinný dům Bytový dům Hotel a restaurace Administrativní Nemocnice Vzdělávací zařízení Sportovní zařízení Obchodní Tab. 2.3.2. – 1

A < 51 < 43 < 102 < 62 < 109 < 47 < 53 < 67

B 51 - 97 43 - 82 102 - 200 62 - 123 109 - 210 47 - 89 53 - 102 67 - 121

C 98 - 142 83 - 120 201 - 294 124 - 179 211 - 310 90 - 130 103 - 145 122 - 183

D 143 - 191 121 - 162 295 - 389 180 - 236 311 - 415 131 - 174 146 - 194 184 - 241

E 192 - 240 163 - 205 390 - 488 237 - 293 416 - 520 175 - 220 195 - 245 242 - 300

F 241 - 286 206 - 245 489 - 590 294 - 345 521 - 625 221 - 265 246 - 297 301 - 362

Klasifikační třídy hodnocení ENB dle kategorie budovy a EPA [10]

22

G > 286 > 245 > 590 > 345 > 625 > 265 > 297 > 362


Václav Laxa

Ke kategoriím budov uvedeným v tabulce 2.3.2 – 1 je nutné podotknout, že za rodinný dům se dle zákona č. 183/2006 Sb. považuje stavba pro bydlení, která svým stavebním uspořádáním odpovídá požadavkům na rodinné bydlení a v níž je více než polovina podlahové plochy místností a prostorů určená k bydlení. Rodinný dům může mít nejvýše 3 samostatné byty, nejvýše 2 nadzemní a 1 podzemní podlaží a podkroví. Bytovým domem se podle stejného zákona rozumí stavba pro bydlení, ve které převažuje funkce bydlení. Do kategorie Hotel a restaurace lze zařadit nejen ubytovny, hotely, koleje a svobodárny, ale také menzy a další stravovací zařízení. Pro ostatní budovy, které neodpovídají druhu budovy podle tabulky 2.3.2.-1, se třída EN stanoví v souladu s normou EN 15217, případně normami ji nahrazujícími. Hodnoty měrné spotřeby energie ve třídě C lze pro uvedené druhy budov považovat za hodnoty referenční. Příloha č. 1 vyhlášky rovněž stanovuje slovní vyjádření tříd ENB.

Třída energetické Slovní vyjádření energetické náročnosti budovy náročnosti budov

A B C D E F G Tab. 2.3.2. – 2

Mimořádně úsporná Úsporná Vyhovující Nevyhovující Nehospodárná Velmi nehospodárná Mimořádně nehospodárná

Slovní vyjádření tříd energetické náročnosti budovy [10]

Mezi požadavky na energetickou náročnost budovy v dikci § 3 vyhlášky patří také posouzení technické, ekologické a ekonomické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie pro vytápění, případně pro přípravu teplé vody (dále jen TV) a chlazení. Tato povinnost se dle § 6a odstavce 4 zákona č. 406/2006 Sb. (viz kapitola 2.2.2 ) týká nových budov o podlahové ploše nad 1000 m2. Dle postupu stanovém vyhláškou v příloze č.3, technická proveditelnost alternativních systémů a jejich vzájemných kombinací závisí mimo jiné na velikosti a typu budovy, její lokalitě, charakteru užívání a časovém průběhu spotřeby energie v budově. Proveditelnost je posuzována již ve fázi koncepčního návrhu stavebního řešení budovy a jejích technických zařízení. 23


Václav Laxa

Při posuzování technické a ekologické proveditelnosti se bere zřetel především na: a)

dostupnost CZT či blokové výtopny, možnost instalace a využití KVET,

b)

zabezpečení dodávek biomasy či výroby bioplynu pro výrobu tepla a elektřiny,

c)

dostupnost zdrojů geotermální energie, využití tepelných čerpadel, solárních kolektorů a fotovoltaických článků.

Přínosy doporučených úsporných opatření jsou podkladem pro stanovení třídy EN hodnocené budovy po realizaci těchto opatření a jsou součástí protokolu k průkazu energetické náročnosti budovy. Podrobnosti ve vztahu ke stavebnímu řízení uvádí kapitola 2.3.5.

2.3.3

Metoda stanovení energetické náročnosti budovy, referenční budova

Energetickou náročnost referenční budovy, stejně jako energetickou náročnost posuzované budovy, hodnotíme na základě celkové roční dodané energie v GJ, která slouží k pokrytí energetických potřeb na vytápění, větrání, chlazení, klimatizaci, přípravu TV a osvětlení při jejím standardizovaném užívání bilančním hodnocením, které využívá stejnou výpočtovou metodu pro referenční i posuzovanou budovu. Bilanční hodnocení se provádí intervalovou výpočtovou metodou s měsíčním obdobím, ale pro budovy s nízkou tepelnou setrvačností se může použít intervalová metoda hodinová, nebo s ještě kratším intervalem. Celková roční dodaná energie se při bilančním hodnocení stanoví jako součet jednotlivých vypočtených dílčích spotřeb dodané energie pro všechny časové intervaly v roce a pro všechny vytápěné, chlazené, větrané či klimatizované zóny budovy. Výpočet se provádí s rozlišením podle energonositelů (hmota nebo jev, které mohou být použity k výrobě mechanické práce nebo tepla). Metodou výpočtu se podrobněji zabývám v samostatné kapitole 3. Pro vzájemné porovnání ENB stejného typu se stanovuje měrná roční spotřeba energie budovy, vyjádřená poměrem celkové roční dodané energie na jednotku celkové podlahové plochy budovy v kWh/m2. Tento princip jsem již zmiňoval v úvodu předchozí kapitoly, avšak uvádím ho opakovaně, jelikož je zvláštním ustanovením § 5 odstavce 4 vyhlášky. V této souvislosti odkazují na definici podlahové plochy zákona o hospodaření energií v kapitole 2.2.1. Ačkoli vyhláška velmi přesně vymezuje pojmy vytápěných, chlazených, klimatizovaných a větraných zón, v tomto ustanovení již nerespektuje měrnou spotřebu energie vztaženou k ploše zóny, kde pokrývá potřebu energie. Pojem podlahové plochy lze 24


Václav Laxa

za současného stavu tedy vykládat několika způsoby. Pomoci může výklad normy ČSN EN 15217, která v článku 3.26 s odkazem na směrnici EPBD uvádí, že za podlahovou plochu se počítá i plocha klimatizovaných prostorů bez neobyvatelných sklepů či neobývaných částí prostorů. Je logické tedy považovat měrnou jednotku podlahové plochy jako rozměr respektující všechny místa spotřeb řešených druhů energií. [3, 4, 10, 12] V souvislosti s bilančním hodnocením a porovnáváním posuzovaného objektu je třeba doplnit samotný pojem referenční budovy. Jedná se o výpočtově vytvořenou budovu téhož druhu, stejného tvaru, velikosti a vnitřního uspořádání, se stejným typem provozu a užívání jako hodnocená budova, ale s technickými normami předepsanou kvalitou obálky budovy a jejích technických systémů.

2.3.4

Stavební a technické porovnávací ukazatele

Podle § 4 vyhlášky stavební projektant již musí požadavky, které uvádím v příloze č. 2, dle stavebního zákona č. 183/2006 Sb., v dikci prováděcího předpisu č. 499/2006 Sb. o dokumentaci staveb a v souladu s normou ČSN 73 0540 zapracovat do návrhu objektu.. Vyhláška rovněž hovoří o požadavcích na technické zařízení budov pro vytápění, větrání, chlazení, klimatizaci, přípravu TV a osvětlení a na jejich regulaci. Obecné požadavky shrnují technické normy a vyhláška č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a přípravu TV, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu TV a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům. [10] Výčet podmínek pro technická zařízení budovy jsou rovněž uvedeny v příloze č. 2.

2.3.5

Průkaz energetické náročnosti budovy (PENB)

Podle §6, odstavce 1, průkaz energetické náročnosti budovy tvoří protokol prokazující energetickou náročnost budovy a grafické znázornění ENB. Směrnice 2002/91/ES o ENB, ze které vychází PENB, definuje Průkaz, jako certifikát uznaný členským státem nebo právnickou osobou jím jmenovanou, který udává energetickou náročnost budovy vypočtenou podle metody vycházející z obecného rámce stanoveného v Směrnici. Úvodem je třeba v této souvislosti zmínit, že z dosud platných právních předpisů a technických norem, bylo možné zaměnit si průkaz energetické náročnosti budovy vyžadovaným podle vyhlášky č. 148/2007 Sb., s jinými dokumenty – totiž energetickým 25


Václav Laxa

štítkem obálky budovy podle ČSN 73 0540-2:2007, či s energetickým průkazem budovy podle zrušené vyhlášky č. 291/2001 Sb., kterou nahrazuje právě Vyhláška o ENB. Energetický průkaz budovy podle §9 vyhlášky č. 291/2001 Sb., byl od roku 2001

vždy součástí dokumentace pro stavební povolení a v podobě formuláře popisně hodnotil budovu, její stav z pohledu potřeby tepla na vytápění a zahrnoval také číselné vyjádření měrné roční potřeby tepla na vytápění. Tento průkaz přestal platit k 1.7.2007 a je plně nahrazen průkazem energetické náročnosti budovy. Energetický štítek obálky budovy a protokol k energetickému štítku podle normy

ČSN 73 0540-2:2007 je graficky podobný průkazu energetické náročnosti budovy, ale zahrnuje pouze tepelně technické vlastnosti obálky vytápěné části budovy prostřednictvím hodnotícího parametru průměrného součinitele prostupu tepla Uem [W/(m2·K)]. Energetický štítek obálky budovy není legislativně povinnou vyžadovanou součástí stavební dokumentace, nicméně může být požadován a výsledný údaj STN - stupeň tepelné náročnosti, který nahradil dříve používaný SEN – stupeň energetické náročnosti, pouze vyjadřuje a charakterizuje obálku budovy a její tepelně technické parametry, které mají vliv na potřebu energie na vytápění a chlazení budovy. Energetický štítek obálky budovy přímo nesouvisí se Směrnicí EPBD, ale v komplexním výpočetním postupu také zahrnuje některé požadavky dané touto normou. [3, 10, 14, 16 ]

Obr. 2.3.5. – 1

a) PENB, b) Energetický štítek obálky budovy

26


Václav Laxa

Souhrnně lze tedy konstatovat, že energetický štítek obálky budovy je vyjádřením o dodržení technické normy a dodržení tepelně technických parametrů stavby požadovaných nebo doporučených technickou normou pro požadovaný stav vnitřního užívání. Naproti tomu průkaz energetické náročnosti budovy vyjadřuje a hodnotí budovu komplexně, počínaje samotným vstupem energie a jejích nositelů na systémové hranici budovy, kdy je budova posuzována z hlediska potřeb energie, kterými jsou vytápění, větrání a klimatizace, osvětlování a příprava teplé vody, to vše s důrazem na skutečnou provozní energetickou náročnost budovy. Z hlediska stavebního řízení a projektování nových staveb je potřeba uvést, že od 1.ledna 2009 musí projektová dokumentace pro ohlašované stavby uvedené v §104 a stavební řízení podle §109 zákona č. 183/2006 Sb. (stavební zákon), v rozsahu vyhlášky č. 499/2006 Sb. (o dokumentaci staveb), v části B – Souhrnná technická zpráva obsahovat, podle § 6a zákona o hospodaření energií, splnění požadavků na ENB a stanovení celkové energetické náročnosti budovy podle zde popisované vyhlášky č. 148/2007 Sb. a dále v části D Projektové dokumentace – Dokladová část musí obsahovat průkaz energetické náročnosti budovy. U staveb s žádostí o stavební povolení od 1.7.2006 do 31.12.2008 musel projektant zajistit splnění požadavků na ENB dle §6a Zákona o hospodaření energií, avšak PENB nebyl požadován v části D – Dokladové projektové dokumentaci. [3, 9] Kontrolu nad plněním povinností ENB a PENB je v kompetenci Státní energetické inspekce, která stanovuje pokuty pro: a)

fyzické osoby – při nesplnění požadavků ENB, nedoložení PENB až do výše 100.000,- Kč (kvalifikováno jako přestupek)

b)

právnické osoby a podnikající fyzické osoby 1 při nesplnění požadavků ENB, nedoložení PENB až do výše 100.000,- Kč (kvalifikováno jako správní delikt) 2 při neumístění PENB na veřejně přístupném místě u „veřejných budov“ do výše 1.000.000,- Kč (kvalifikováno jako správní delikt) 3 pokud zpracovatel PENB nemá oprávnění jeho vypracování až do výše 100.000,- Kč (kvalifikováno jako správní delikt)

c)

společenství vlastníků jednotek - při nesplnění požadavků ENB, nedoložení PENB až do výše 100.000,- Kč (kvalifikováno jako správní delikt) [11]

27


2.3.5.1

Václav Laxa

Obsah protokolu PENB

Protokol PENB musí vždy obsahovat identifikační údaje budovy, typ posuzované budovy, specifikaci energií užívaných v budově, celkovou energetickou náročnost hodnocené budovy včetně hodnot referenčních, celkovou měrnou roční spotřebu energie na celkovou podlahovou plochu a měrné spotřeby energie na vytápění, chlazení, větrání, přípravu TV a osvětlení, vyjádření ke splnění požadavků na ENB a uvedení klasifikační třídy energetické náročnosti posuzované budovy. Mezi další patří také technické údaje. Jedná se především o popis objemů a ploch budovy, tepelně technické vlastnosti stavebních konstrukcí a obálky budovy, vlastnosti energetických systémů a technických zařízení budovy. Z protokolu PENB musí být rovněž zřejmá bilance budovy pro standardizované užívání a bilance energie dodané, popř. vyrobené budovou nebo z budovy odvedené. Protokol by měl obsahovat doporučená opatření pro technicky a ekonomicky efektivní snížení ENB. Jedná se především o modernizační opatření ve stavební části a v technickém zařízení budov, opatření ke zdokonalení obsluhy a provozu budovy a v neposlední řadě také klasifikační třídu EN hodnocené budovy po provedení doporučovaných opatření. Výsledky posuzování proveditelnosti alternativních systémů podle zákona o hospodaření energií (viz kapitola 2.2.2 a 2.3.2) musí být součástí protokolu u nových budov nad 1000m2 podlahové plochy. Součástí jsou také identifikační údaje zpracovatele a doba platnosti průkazu. [10] Vzor protokolu je uveden v příloze č. 4 vyhlášky č. 148/2007 Sb. a vyhotovený na konkrétním příkladu budovy v rámci této diplomové práce v příloze č. 4. 2.3.5.2

Grafické znázornění PENB

Grafické znázornění průkazu energetické náročnosti budovy je předepsáno v příloze č. 4 vyhlášky o ENB. Šablona grafiky o rozměrech 18 cm x 23,2 cm je umístěná na bílém podkladě formátu A4. Jednotlivé klasifikační třídy A-G ve formě šipek jsou přesně barevně odlišeny a hodnocená budova je mezi ně přesně zařazena. Graficky je rovněž zvýrazněné zařazení budovy v případě realizace doporučených opatření ke snížení ENB. Mezi textové informace patří označení, adresa a typ budovy, celková vypočtená roční dodaná energie v GJ stanovená bilančním hodnocením a měrná vypočtená roční spotřeba 28


Václav Laxa

energie v kWh/m2 v současném stavu a po provedení doporučených opatření k efektivnímu snížení ENB. Dále je uvedena dodaná energie pro pokrytí jednotlivých dílčích potřeb v procentech (vytápění, ohřev TV, osvětlení atd.), údaj o platnosti průkazu a informace o zpracovateli. Grafické znázornění je vyobrazeno na obrázku 2.3.5.-1 a je rovněž přílohou této diplomové práce.

2.3.6

Využití zpracovaných energetických auditů a oprávněné osoby

V případě, že průkaz energetické náročnosti budovy posuzuje budovu, kde byl již vyhotoven energetický audit (dále jen EA), lze při jeho vypracování využít stavebnětechnické údaje, jako např. rozměr ploch stavebních konstrukcí a jejich orientace a součinitele prostupu tepla, technická data energetických systémů budov či podmínky vnějšího a vnitřního prostředí. PENB může vypracovávat pouze osoba podle §10 zákona o hospodaření energií – energetický auditor nebo osoba oprávněná na základě osvědčení vydaného MPO (tzv. energetičtí experti). Jedná se o osoby s víceletou praxí a přezkoušením v rozsahu dané problematiky. Okruhy zkušebních otázek a rozsah přezkoušení stanovuje vyhláška č. 148/2007 Sb. Další podrobnosti včetně vzoru přihlášky řeší Zkušební řád Ministerstva průmyslu a obchodu. Seznam osob oprávněných k vyhotovení průkazu energetické náročnosti budovy je k dispozici na internetových stránkách MPO a ke konci roku 2008 čítal cca 200 expertů. [11]

29


3

Václav Laxa

Metodika výpočtu energetické náročnosti budov Jak již bylo uvedeno v předcházející kapitole, energetickou náročností budovy se ro-

zumí u existujících staveb množství energie skutečně spotřebované, u projektů nových staveb nebo projektů změn staveb, na něž je vydáno stavební povolení, vypočtené množství energie pro splnění požadavků na standardizované užívání budovy, zejména na vytápění, přípravu TV, chlazení, osvětlení, úpravu vzduchu větráním a úpravu parametrů vnitřního prostředí klimatizačním systémem. ENB se stanovuje výpočtem celkové roční dodané energie v GJ na základě bilančního hodnocení, které se provádí intervalovou výpočetní metodou. Nejprve tedy stanovíme potřebu energie na vytápění, chlazení, větrání, přípravu TV, osvětlení a klimatizaci v jednotlivých zónách budovy na základě vstupních údajů, kterými jsou stavebně-technické a dispoziční řešení budovy, lokalita budovy a vnitřní podmínky v budově. Při výpočtu potřeby energie zohledňujeme tepelně-technické vlastnosti konstrukcí ohraničující systémovou hranici zóny, okrajové vnější podmínky budovy, vnitřní podmínky dané standardizovaným užíváním budovy a případné tepelné zisky. Na základě uvedených okrajových podmínek a dílčích potřeb energie stanovíme spotřebu dodávané energie, která vychází ze skladby a kombinace energetických zařízení, jež zajišťují krytí potřeb energie v jednotlivých zónách. V této fázi výpočtu se již uvažují účinnosti zdrojů přeměny energie, ztráty vzniklé při rozvodu energie distribuční soustavou do místa spotřeby (délka potrubí a úroveň izolace, hydraulické vlastnosti atp.), účinnosti systémů sdílení energie (topná tělesa, teplovzdušné jednotky), vlivy rekuperace a cirkulačního vzduchu a další vstupy ovlivňující účinnost systémů. Celková roční dodaná energie Qfuel se stanoví výpočtem pro všechny zóny budovy měsíční intervalovou výpočtovou metodou jako součet vypočtených dodaných energií pro pokrytí jednotlivých dílčích potřeb energie na: • • • • •

vytápění: dodaná energie Qfuel;H a pomocná energie na vytápění QAux;H; chlazení: dodaná energie Qfuel;C a pomocná energie na chlazení QAux;C; větrání (vč. zvlhčování): dodaná energie na mechanické větrání QAux;Fans a zvlhčování Qfuel;Hum; osvětlení: dodaná energie na osvětlení Qfuel;Light; přípravu teplé vody: dodaná energie na přípravu teplé vody Qfuel;DHW a pomocná energie systému přípravy teplé vody QAux;DHW.

30


Václav Laxa

Dodanou energii do budovy a její využití v energetických systémech pro potřebu plnění normativních parametrů užívání budovy (zóny), stejně jako vyjádření elementárních ztrát a zisků, demonstruje následující obrázek.

Obr. 3. – 1

Dodaná energie do budovy [19]

Zdroji obnovitelné energie se v případě metodiky výpočtu ENB rozumí termosolární systémy vytápění a ohřevu TV, fotovoltaické systémy a zdroje tepla v podobě tepelných čerpadel a systémů KVET. Energie vyrobená v posuzovaném objektu těmito systémy je od výsledné spotřeby energie odečítána a výslednou spotřebu dodané energie do objektu tedy snižuje. [3, 16]

Obr. 3. – 2

Postup výpočtu vhledem k toku energie [18]

31


Václav Laxa

Celkově tedy můžeme energetickou bilanci členit na úroveň budovy, popřípadě zón a na úroveň systémů budovy1. Pro potřeby ENB je třeba na úrovni budovy pro každou zónu respektovat:

• • • • • • • •

tepelný tok prostupem mezi zónou budovy a okolním prostředím určeného tepelným gradientem mezi zónou a okolním prostředím, tepelný tok větráním určeného tepelným gradientem mezi zónou budovy a okolním prostředím, tepelný tok větráním určeného tepelným gradientem mezi zónou budovy a okolním prostředím, vnitřní tepelné zisky od osob, vybavení a osvětlení, vnitřní tepelné zisky od solární radiace průsvitnými konstrukcemi, solární radiace od neprůsvitných konstrukcí je zanedbávána, využití tepelných zisků v konstrukcích budovy, potřebu energie na vytápění v časovém úseku, kdy je budovy vytápěna a otopný systém dodává energii do zóny, potřebu energie na chlazení v časovém úseku, kdy je budova chlazena a otopný systém dodává energii do zóny.

Tepelný tok do okolního prostředí se považuje za záporný, pokud je teplotní gradient rovněž záporný. Energetická bilance na úrovni energetických systémů zahrnuje:

• • • • •

potřebu energie na vytápění a chlazení příslušné zóny, potřebu energie na osvětlení a přípravu TV, produkci energie systémů KVET, produkci energie systémů využívajících OZE, stanovení ztrát při výrobě (transformaci), distribuci a sdílení energie v rámci zón prostřednictvím příslušných energetických systémů pro stanovení jednotlivých spotřeb.

1 Energetickými systémy budovy jsou soustavy technických zařízení pro vytápění, větrání, klimatizaci, chlazení, přípravu TV a osvětlení.

32


Vytápění Chlazení Větrání (vč. zvlhčování4) Teplá voda Osvětlení Tab. 3. – 3

3.1

Dílčí dodaná Dodaná pomoc- Energie z OZE3 2 energie ná energie Elektrická Qfuel;H QAux;H Qfuel;C QAux;C QPV;E + QAux;Fans + Qfuel;Hum Q CHP;E Qfuel;DHW QAux;DWH Qfuel;Light;E

Václav Laxa

Celkem

Qfuel

Souhrn výpočtu celkové roční dodané energie [16]

Potřeba energie na vytápění a chlazení

Výpočet pro potřebu energie na vytápění a chlazení se provádí samostatně, podle normy ČSN 13 790 s respektováním příslušných okrajových podmínek uvedených v příloze č. 3. Samotný výpočetní postup určuje pokyn MPO, který shrnu v následujících kapitolách. Podrobnější analogie výpočtu ve všech souvislostech je uvedena v Metodickém pokynu MPO, který si čtenář může uložit z internetové adresy podle zdroje [16]. V následujícím textu na něj budu odkazovat s uvedením příslušné kapitoly.

3.1.1

Potřeba energie na vytápění

Při výpočtu roční potřeby tepla je třeba zohlednit nejen veškeré tepelné zisky ve formě metabolického tepla, solárních zisků a energie z vnitřních zařízení, ale také ztráty větráním a prostupem tepla. Výpočet musí respektovat vnitřní návrhové hodnoty teploty zón během otopného období podle platných technických norem a hygienických předpisů. Potřeba energie se stanoví pro každou zónu budovy a každé výpočtové období ze vztahu: Qdem;H = QL,H – ηG,H • QG,H kde je: Qdem;H QL,H QG,H ηG,H

(2)

roční potřeba energie budovy na vytápění, [MJ]; celkový tepelný tok v otopném období, [MJ], viz [16] 1.3; celkové tepelné zisky v otopném období, [MJ], viz [16] 1.4; stupeň využití tepelných zisků v režimu vytápění, [-], stanoven podle [19] 1.4.6

2 Dodaná energie včetně odečtené energie ze solárních kolektorů. 3 Energie vyrobená z OZE je přičítána se znaménkem mínus. 4 V případě použití zvlhčování je dodaná energie na zvlhčování připočtena k dodané energii na mechanické větrání budovy.

33


3.1.2

Václav Laxa

Potřeba energie na chlazení

Analogie tohoto výpočtu je podobná, opět je potřeba stanovit celkové tepelné toky pro každou zónu a pro každé výpočetní období dle následujícího vzorce: Qdem;C = (1 - ηG,C) . (QG,C - QL,C) kde je : Qdem;C QL,C QG,C ηG,C

3.2

(3)

roční potřeba energie budovy na chlazení, [MJ]; celkový tepelný tok v chladícím režimu, [MJ], viz [16] 1.3; celkové tepelné zisky v chladícím režimu, [MJ], viz [16] 1.4; stupeň využití tepelných zisků v režimu chlazení, [-], viz [16] 1.4.6

Tepelné zisky pro režim vytápění a chlazení

Celkové tepelné zisky lze rozdělit na vnitřní a sluneční. U vnitřních pro účel vyhlášky uvažujeme zisky od metabolického tepla uživatelů posuzované budovy, tepelného výkonu spotřebičů a osvětlovacích zařízení. Tepelné zisky od potrubí otopné soustavy a rozvodů TV nejsou uvažovány.

3.2.1

Vnitřní tepelné zisky

Produkce vnitřních tepelných zisků je dále dělena, s ohledem na zónu kde dochází k jejich produkci, na zisky vytápěných a chlazených zón. Tepelné zisky produkované v neklimatizované zóně vedou k navýšení vnitřní teploty v přiléhající zóně a zaslouží se tímto o snížení prostupu tepla přes nevytápěnou zónu, obdobně jako tepelné zisky v chlazeném prostoru, kde dochází k zvýšení tepelné zátěže. Průměrné tepelné zisky od osob a spotřebičů jsou vypočítány na základě časového podílu doby užívání spotřebičů, resp. doby pobytu osob a průměrné měrné produkce tepla od osob, resp. ze spotřebičů. Vyhláška č. 148/2007 Sb. fixně vymezuje hodnoty časového podílu doby provozu a průměrné měrné produkce tepla od spotřebičů vztažené k podlahové ploše podle typu budovy. Pro bytové budovy je hodnota měrné produkce metabolického tepla a tepla od spotřebičů stanovena na 6 W/m2 podlahové plochy. Výpočet a stanovení hodnot pro ostatní typy budov je uveden v kapitole 1.4.1 Metodického pokynu. Pro výpočet tepelných zisků z osvětlení se uvažují pouze osvětlovací soustavy pevně spojené s budovou, ostatní osvětlovací tělesa, jako např. dekorativní či místní přídavné, se nezapočítávají, protože nejsou součástí standardního osvětlení zóny nebo budovy. 34


Václav Laxa

Výpočet, který respektuje spotřebu elektřiny na osvětlení (viz kapitola 3.3.5), je uveden v kapitole 1.4.3 Metodického pokynu. U svítidel se obecně předpokládá, že se celý jejich elektrický příkon přemění na tepelnou energii. Tento přístup odpovídá použití klasických žárovek, u kterých účinnost přeměny elektrické energie na světelnou dosahuje méně než 5%. Výpočetní postup uvažuje dobu provozu osvětlení podle ročního období a typu budovy. Zohledňován je rovněž příkon záložních a nouzových osvětlovacích systémů a převažující způsob ovládání osvětlovací soustavy. [10, 16]

3.2.2

Sluneční tepelné zisky

Pro potřeby ENB se hodnotí sluneční tepelné zisky průsvitných konstrukčních prvků a rozhodným parametrem je účinná sběrná plocha zasklených ploch, jejich orientace, činitel stínění, dopadající energie slunečního záření a stupeň využití solárních tepelných zisků pro vytápění či chlazení. Svou roli hraje také časová konstanta představující dobu reakce budovy na změnu okolních podmínek ve smyslu tepelné setrvačnosti budovy, která je vztažena ke stupni využití tepelných zisků, resp. ztrát. Podrobnosti výpočtu jsou uvedeny v kapitole [16] 1.4.4.

3.3

Dodaná energie

Dodaná energie představuje celkovou spotřebu energie kryjící potřeby energie v zónách budovy. Spotřeba energie přímo závisí na standardizovaném způsobu užívání budovy (provozní doba užívání, provozní doba energetických systémů, požadavky na vnitřní prostředí, apod.) a na provedení energetických systémů zajišťujících krytí potřeb energie. Energetické systémy, jako např. TČ, plynový kotel či výměníková stanice pro vytápění nebo transformátor či rozvodná stanice pro elektřinu, jsou charakterizovány pomocí účinnosti při výrobě, rozvodu a předání energie v konečném místě potřeby. Účinnost η vyjadřuje poměr mezi množstvím energie vstupující do systému a systémem předané. Výše tepelných zisků se tímto nemění. Dodaná energie na systémové hranici budovy představuje celkovou energii určenou ke krytí celkových spotřeb energie s ohledem na výše uvedené podmínky. Vypočtená dodaná energie bude tedy vždy vyšší než potřebná energie (viz 3.1), jelikož kryje navíc distribuční

35


Václav Laxa

a emisní ztráty, pomocnou energii a respektuje účinnost výroby technologickými zařízeními. Obecné výpočetní schéma pro tok energie budovou vypadá následovně: Qfuel = ∑gen Qgen Qgen = (Qdistr • Fgen) / ηgen Qdistr = (∑z Qem;z + ∑AHU QAHU - QSE) / ηdistr Qem;z = Qdem;z / ηem;z kde je : Qfuel Qgen Fgen ηgen Qdistr Qem;z QAHU QSE ηdistr ηem Qdem;z

(4)

celková dodaná energie na systémové hranici budovy, [MJ/rok]; dodaná energie do zdroje energie, [MJ/rok]; podíl energie dodané jednotlivým zdrojem energie gen, [-]; účinnost zdroje energie, [-]; celková energie dodaná do rozvodného systému, [MJ/rok]; energie dodaná do emisního systému v zóně z, [MJ/rok]; energie dodaná do větracích jednotek, [MJ/rok]; energie dodaná do rozvodného systému z OZE, [MJ/rok]; účinnost rozvodného systému, [-]; účinnost sdílení energie, [-]; potřeba energie v zóně z, [MJ/rok].

Celková roční dodaná energie se tedy stanoví ze vztahu: Qfuel =∑c (Qfuel;H;c+Qfuel;C;c+Qfuel;Hum;c+Qfuel;DHW;c) + Qfuel;Aux + + Qfuel;Light;E - QPV;E - QCHP;E kde je : Qfuel Qfuel;H;c Qfuel;C;c Qfuel;Hum;c Qfuel;DHW;c Qfuel;Aux Qfuel;Light;E QPV;E QCHP;E

(5)

celková dodaná energie na systémové hranici budovy, [MJ/rok]; dodaná energie na vytápění pro každý energonositel c, [MJ/rok]; dodaná energie na chlazení pro každý energonositel c, [MJ/rok]; dodaná energie na zvlhčování pro každý energonositel c, [MJ/rok]; dodaná energie na přípravu teplé vody energonositele c, [MJ/rok]; dodaná pomocná energie, [MJ/rok]; dodaná energie na osvětlení, [MJ/rok]; výroba elektřiny z fotovoltaických článků, [MJ/rok]; množství vyrobené elektřiny z KVET, [MJ/rok].

V kapitole 3.1 jsem uváděl výpočetní metodiku pro stanovení potřeb energie. Analogicky lze jednotlivé dílčí potřeby určit i zpětně podle dodané energie. Obecný přepočet má tvar dle rovnice 6 na následující straně.

36


Qdem = ηem · ηdistr · ηgen · Qfuel kde je : Qdem ηgen ηdistr ηem Qfuel

Václav Laxa

(6)

dílčí potřeba energie, [MJ/rok]; účinnost zdroje energie, [-]; účinnost rozvodného (distribučního) systému, [-]; účinnost předávacího (emisního) systému, [-]; dodaná energie na systémovou hranici, [MJ/rok].

Názornost bilance pro vytápění dle ČSN EN 13790 demonstruje Sankeyův diagram na následujícím obrázku. Ten proporcionálně znázorňuje tok energie v síti procesu potřeb energie budovy. [10, 16]

Obr. 3.3. – 1

3.3.1

Energetická bilance vytápění budovy dle ČSN EN 13790

Dodaná energie na vytápění

Roční dodanou energii na vytápění uvádíme v MJ/rok a je součtem všech dodaných energií všech energonositelů za veškerá výpočtová období v rámci roku. Jednotlivé dodané energie určujeme podle tepelné energie dodané do rozvodných systémů, vydělené účinností výroby energie zdrojem (daná výrobcem zařízení, stanovená v souladu s platnou legislativou) a účinností regulace zdroje energie dle hodnot daných 37


Metodickým pokynem.

Václav Laxa

V rámci výpočtu se zohledňuje také užití tepelného čerpadla

u něhož je topný faktor (COP) fixně zadán podle typu. Spotřeba energie rozvodného systému je závislá na míře energie spotřebované na vytápění otopným systémem a vzduchotechnickými jednotkami, příspěvku solárního systému k dodávce tepla, účinností rozvodného systému a systému sdílení tepla.

3.3.2

Dodaná energie na chlazení a odvlhčení

Dodaná energie na chlazení a odvlhčování představuje celkovou spotřebu energie kryjící potřebu energie na chlazení a odvlhčování budovy, nebo zóny budovy. Spotřeba energie přímo závisí na standardizovaném způsobu užívání budovy (provozní doba užívání, provozní doba energetických systémů, požadavky na vnitřní prostředí, apod.) a na skladbě energetických systémů zajišťujících krytí potřeby energie na chlazení a odvlhčování. Energetické systémy jsou charakterizovány účinností výroby, rozvodu a předání energie v konečném místě potřeby energetickými systémy. Dodaná energie na systémové hranici budovy představuje celkovou energii určenou ke krytí potřeby energie na chlazení a odvlhčování s ohledem na výše uvedené podmínky. [16] V rámci výpočtu je třeba stanovit dodanou energii na chlazení ze spotřeby energie chladícího distribučního systému a spotřeby energie na samotné chlazení. Podrobnosti výpočtu jsou uvedeny v kapitole [16] 3.1.

3.3.3

Dodaná energie na zvlhčování

Dodaná energie na zvlhčování znamená celkovou spotřebu energie požadovanou pro krytí potřeb energie zajišťující úpravu vlhkostních parametrů v budově, nebo zóny budovy. Spotřeba energie, stejně jako v předchozích kapitolách, závisí na standardizovaném způsobu užívání budovy a na skladbě energetických systémů zajišťujících požadavek na úpravu vlhkostních parametrů v budově. Energetické systémy jsou opět charakterizovány účinností výroby, rozvodu a emise. Podrobný postup je uveden v [16] kapitole 4.1.

3.3.4

Dodaná energie na přípravu teplé vody

Dodaná energie na přípravu teplé vody představuje celkovou spotřebu energie kryjící potřeby zóny či budovy. Uvažujeme opět standardizovaný způsob užívání budovy, energe38


Václav Laxa

tické ztráty a jednotlivé účinnosti. Dodanou energii stanovujeme za následujících podmínek: a)

množství připravované teplé vody, její teplota a další veličiny pro výpočet dodané energie na její ohřev Qfuel;DHW, (GJ), musí být stanoveny podle příslušných technických norem,

b)

spotřeba energie se stanoví pro jednotlivé energonositele,

c)

výpočet se provádí samostatně pro každý časový výpočtový interval (měsíc) pro celou budovu.

Ve výpočtu dodané energie pro ohřev TV, uvedeného v kapitole [16] 5.1, je potřeba pečlivě stanovit účinnost distribučního systému, případně zahrnout do výpočtu také systém na bázi tepelného čerpadla u něhož je zahrnován vliv akumulačních zásobníků. Podmiňující je rovněž určení množství potřebné teplé vody v roce (zpravidla podle hygienických předpisů či technických norem).

3.3.5

Dodaná energie na osvětlení

Při návrhu osvětlení je nutné vzít v úvahu intenzitu osvětlení, prostorové i časové rozložení světelného toku a celkovou dobu expozice prostoru. V každém z výpočtových intervalů musí být do posuzovaných zón budovy dodána energie pro zajištění optimální a požadované míry osvětlení prostoru s ohledem na hygienické a technické předpisy. Jedná se především o nařízení vlády č. 361/2007 Sb. § 45, ČSN EN 12464-1, ČSN EN 730580-1 aj.. Pro potřeby výpočtu ENB uvažujeme následující podmínky: a)

dodaná energie na osvětlení Qfuel;Light, [MJ] a podklady pro její výpočet musí být stanoveny podle příslušných technických norem,

b)

do využitelných vnitřních tepelných zisků se započítává i teplo z osvětlovacích těles s uvažováním účinnosti využití tepelných zisků,

c)

výpočet se provádí v ustáleném teplotním stavu, dynamické vlastnosti se zahrnují účinností využití tepelných zisků,

d)

výpočet tepelných zisků se provádí s rozlišením na stejné časové intervaly pro všechny zóny budovy,

e)

vstupní údaje se stanoví z ročních hodnot průměrem pro požadovaný interval,

f)

potřeba energie na osvětlení se stanoví jednoduchým výpočtem z číselného ukazatele potřeby energie na osvětlení na jednotku celkové podlahové plochy nebo podrobnějším výpočtem z instalovaného výkonu.

Podrobnosti výpočtu jsou stanoveny kapitolou [16] 5.1. 39


3.3.6

Václav Laxa

Dodaná pomocná energie

Jak jsem již uváděl od samotného začátku výkladu podrobností výpočtu ENB, do celkové spotřeby energie je třeba také započíst pomocnou energii. Téměř všechny energetické systémy zabezpečující plnění potřeb pro vytápění, chlazení, ventilaci, mechanické větrání či ohřev TV, vyžadují dodání pomocné energie. U systémů vytápění se jedná o instalovaný příkon čerpadel otopného systému, který je započítán dle uvažované provozní doby a činitele regulace čerpadel (viz [16] 7.1). Obdobně je postupováno u výpočtu dodané energie pro systémy chlazení, TV a mechanického větrání.

3.4

Systémy solárních kolektorů, fotovoltaických článků a KVET

Systém solárních kolektorů, spolu s fotovoltaickými články, jednotkami KVET a tepelnými čerpadly jsou posuzovány jako obnovitelné zdroje energie. Energie vyrobená v těchto zdrojích je od výsledné spotřeby budovy odečítána a to bez ohledu na to, zda je energie využita v budově, nebo prodána mimo systémovou hranici budovy. U solárních kolektorů se vyrobená energie spočte z plochy kolektoru, průměrného dopadajícího slunečního záření určeného např. dle příslušné technické normy a účinnosti systému. Solární systémy jsou používány zejména na přípravu teplé vody, zbytkové množství tepelné energie se využívá pro vytápění. Analogicky je proveden i výpočet energie získané z fotovoltaických článků. Při kombinované výrobě elektřiny a tepla (KVET) se primárně vyrábí tepelná energie. Vyrobená elektřina slouží ke snížení dodávky elektrické energie z elektrizační sítě na systémové hranici budovy. Vyrobená tepelná energie je užita pro vytápění, absorpční chlazení, nebo pro přípravu TV, případně kombinaci těchto systémů. Účinnosti pro různé druhy jednotek KVET jsou pro potřeby vyhlášky č. 148/2007 Sb. předepsány. Podrobný postup výpočtu je uveden v kapitolách [16] 8, 9 a 10.

40


3.5

Václav Laxa

Standardizované podmínky užívání a klimatická data

Při výpočtu ENB je klíčové definování zón posuzovaného objektu z hlediska standardizovaného užívání. Každý způsob využití zóny, tzv. profil standardizovaného užívání, je popsán jednotlivými, pevně stanovenými hodnotami, které definují správný provoz zóny. Požadavek na splnění parametrů vnitřního prostředí podle tohoto souboru hodnot u reálného objektu zajišťuje dosažení specifického požadavku vnitřního prostředí a v budově tedy nedochází k přetápění, nedostatečné výměně vzduchu, podsvětlení či jiným rozporům normalizovaného užívání budovy. Lze tedy konstatovat, že každý profil zóny rámcově odpovídá skutečnému provozu dané zóny. Profilování každé zóny z hlediska standardizovaného užívání tedy vyžaduje vymezení okrajových podmínek. V rámci nich je třeba stanovit obecné údaje, jako např. využití zóny pro obytný režim či stanovení provozní doby užívání. V případě vytápěné zóny musíme v souladu s technickými a hygienickými normami definovat vnitřní výpočtovou teplotu, provozní dobu vytápění a specifikovat tzv. útlumové provozy. Obdobné okrajové podmínky jsou předpokladem také pro provoz chlazení, kde navíc uvažujeme i teplotu přiváděného vzduchu pro chlazení. U větrání zóny je třeba vycházet z teploty a průtoku přiváděného vzduchu vztažené na počet pobývajících osob či podlahovou plochu. Každá zóna také specificky využívá tepelné zisky, které byly podrobně rozebrány v kapitole 3.2. Míra osvětlení se řídí hygienickými normami podle režimu užívání a z ní vychází výpočet měrné roční spotřeby elektřiny pro napájení osvětlovací soustavy, přičemž se zohledňuje doba využití denního světla. Vnější vlivy působící na zónu či soustavu zón jsou dány klimatickými daty. Z důvodu nutnosti stejného porovnání budov v rámci určitých lokalit jsou pro výpočet používány data pro čtyři teplotní oblasti České republiky podle ČSN 730540-3, příloha H1. Pro každou oblast bylo vytvořeno 12 syntetických referenčních dnů, které s hodinovým průběhem teplot reprezentují jednotlivé měsíce v roce. Při tvorbě datového souboru teplot pro čtyři teplotní oblasti se vycházelo z naměřených klimatických dat pro oblast Prahy, Ostravy, Churáňova a horských lokalit. Mapu teplotních oblastí v ČR uvádím na obrázku 3.5. – 1. Další přímý databázový vstup ve smyslu klimatických dat představuje intenzita solárního záření a data o vlhkosti vzduchu. Tyto jsou uvažovány shodné pro všechny 4 teplotní 41


Václav Laxa

oblasti. Intenzita solární radiace je definována pro různé sklony osluněné plochy a orientace světových stran. Součinitel znečištění atmosféry je uvažován pro lokalitu městské zástavby. Celkové sluneční záření je součtem přímého a difúzního záření a vychází z průměrování

všech

dní

jednotlivých

měsíců

v roce

na

základě

pozorování

Českého

hydrometeorologického ústavu. [3, 14]

Obr. 3.5. – 1

3.6

Mapa teplotních oblastí dle ČSN 730540-3 [14]

Shrnutí, výpočetní software

V předchozích kapitolách jsem objasnil metodiku, kterou je nutné dodržet při hodnocení energetické náročnosti budovy v souladu s vyhláškou č. 148/2007 Sb. Shrňme si tedy analogii postupu pro vypracování průkazu energetické náročnosti budovy. U dané kategorie objektu je potřeba geometricky rozložit a určit typy jednotlivých zón, které musí co nejlépe odpovídat zvolenému typu standardizovaného užívání. Nejprve je třeba podle přesně daných okrajových podmínek vnitřního a venkovního prostředí stanovit potřebu energie na vytápění, chlazení, klimatizaci, větrání, ohřev TV a osvětlení pro každou zónu zvlášť. Při výpočtu je třeba uvažovat tepelně technické parametry konstrukčních prvků obvodového pláště budovy a vyskytující-se tepelné zisky z provozu osvětlovací soustavy, 42


Václav Laxa

technického zařízení a pobytu osob v podobě metabolického tepla. Výsledná potřeba energie v zóně tedy respektuje normové podmínky užívání. V dalším kroku určujeme spotřebu energie, která poslouží k plnění energetických potřeb jednotlivých zón. V této fázi výpočtu tedy uvažujeme i účinnosti jednotlivých technologických soustav, které nám výrobu a dodávku potřebné energie zabezpečují. Do úhrnu spotřeby energie započítáváme také pomocnou energii, kterou technologické systémy vyžadují pro svůj provoz a distribuci. Energie dodaná do všech zón ve výpočtových měsících se sečte a získáme tak rozhodný údaj celkové roční dodané energie Qfuel. Ten odpovídá vypočtené celkové roční dodané energii EP [GJ/rok].

EP = Q fuel

[GJ/rok]

(7)

Pro potřebu zatřídění posuzované budovy mezi hodnotící kategorie je třeba celkovou dodanou energii vyjádřit poměrem k celkové podlahové ploše budovy podle vzorce 1. Výsledná měrná spotřeba energie budovy EPA [kWh/(m2·rok)] je porovnána s měrnou spotřebou budovy referenční. Pokud je budova na základě tohoto indikátoru zařazena do kategorie A-C, splňuje současné podmínky na energetickou náročnost budov. Z důvodu rozsáhlosti výpočetního postupu stanovení ENB, který popisuje metodická příručka MPO, a provázanosti jeho částí je nezbytné pro jeho aplikovatelnost a transparentnost vytvořit funkční výpočetní algoritmus v podobě výpočetního nástroje. V současné době je k dispozici řada výpočetních programů na komerční bázi (např. Program ENERGIE 2008 nebo modul ENB a PENB firmy Protech. Pro potřeby této práce jsem využil volně dostupného výpočetního nástroje v prostředí MS Excel – Národní kalkulační nástroj (dále jen NKN). Ten byl vytvořen stavební fakultou ČVUT na základě podpory prostřednictvím grantu České energetické agentury za účelem aplikace správného postupu výpočtu ENB, který předpokládá a požaduje vyhláška č. 148/2007 Sb. Krom implementované metodiky výpočtu obsahuje NKN také cca 48 předdefinovaných uživatelských profilů pro jednotlivé typy provozů a klimatická data používaná pro výpočet. Uživatel s tímto nástrojem komunikuje prostřednictvím jednoho excelovského sešitu, do kterého postupně zadává relevantní údaje týkající se posuzované budovy. Každý list reprezentuje soubor spolu souvisejících parametrů, které popisují danou část budovy, zóny nebo energetického systému. 43


Václav Laxa

Z důvodu co největší objektivity a nezávislého porovnání s referenční budovou je nutnost zadávání přímých číselných vstupů eliminována na nezbytné minimum a většina vstupů určující provoz, systémové řešení a užívání budovy je načítána ze skrytých databázových listů na základě volby uživatele z předdefinovaných nabídek, které reprezentují výběr uživatelského profilu standardizovaného užívání náležejícího dané zóně. Mezi primární vstupy potřebnými pro definici budovy v národním kalkulačním nástroji patří identifikační údaje objektu (specifikace místa a vlastníka budovy, kategorie budovy). Pro výpočet ENB je primárním vstupním údajem výběr příslušné klimatické oblasti, základní rozdělení budovy na zóny, přiřazení profilů standardizovaného užívání jednotlivým zónám, provozní a stavební popis jednotlivých zón a popis jednotlivých energetických systémů a jejich provázání s příslušnými zónami. Podrobný výčet zadávaných parametrů je uveden v kapitole 4. [3, 15]

Obr. 3.6 – 1

Schéma principu výpočetního nástroje NKN [20]

44


3.7

Václav Laxa

Energetický audit

Filosofie vypracování energetické náročnosti budov a energetického auditu (dále jen EA) je diametrálně odlišná. Zatímco cílem posouzení ENB z hlediska vyhlášky č. 148/2007 Sb. je stanovení energie dodané do objektu podle přesně dané metodiky v souladu se standardizovaným užíváním a následné porovnání EN s referenční budovou pro vyjádření určité klasifikace, EA je komplexním zhodnocením energetického hospodaření budovy či výrobních objektů s cílem navrhnout optimální řešení pro účely úspory energie a financí. Cíle energetického auditu můžeme rozdělit do 2 základních fází. V prvé řadě je třeba zjistit potenciál úspor posuzované budovy. V tomto ohledu je třeba zaměřit se především na kvalitu a provedení pláště obalové konstrukce (stavební materiály, izolace, výplňové konstrukce atd.), stav a parametry technických zařízení budovy (vytápění, větrání, příprava TV, atd.) a charakteristiku provozu a údržby. Na základě analýzy zmíněných činitelů se provede návrh opatření vedoucí k energetické úspoře. Jednotlivá opatření je třeba zhodnotit po stránce investiční, environmentální a ekonomické, přičemž klasifikace úsporných opatření podle doby návratnosti je v této oblasti nejzásadnější. V další fázi je třeba realizovat ekonomicky nejvýhodnější úsporná opatření a zabezpečit, aby teoreticky vypočítaných hodnot energetických úspor bylo v praxi dosaženo. K tomu lze dospět především kvalifikovaným a motivovaným personálem a vhodně zvolenými postupy v provozu a údržbě. Každý EA tedy začíná, podobně jako u ENB, sběrem následujících podkladů: a)

stavební dokumentace a parametry konstrukcí,

b)

dokumentace a provozní zprávy technických zařízení budov,

c)

faktury o spotřebě energie v předchozích letech a

d)

záměry a cíle investora.

Podle získaných informací se sestaví základní model stávajícího řešení budovy na základě skutečných okrajových podmínek. V dalším kroku se zhodnotí všechny aspekty modelu a stanoví se potřebné změny a úpravy mající za následek zvýšení efektivnosti a úspornosti v minimálně dvou variantách. Pro každou z variant se vypočte energetická náročnost budovy zahrnující nejen spotřebu energie na vytápění, ohřev TV, klimatizaci, 45


Václav Laxa

ventilaci a osvětlení, ale také vliv veškerých tepelných vnitřních i vnějších zisků a spotřeby energie pro provoz ostatních spotřebičů. Na základě energetické roční bilance se vyčíslí ekonomický potenciál úspor a provede se komplexní ekonomické vyhodnocení. Výsledkem energetického auditu je Závěrečná zpráva obsahující závěry a doporučení pro realizaci včetně uvedení klíčových hodnot.

Obr. 3.7. – 1

Schéma procesu EA [6]

Z uvedeného plyne, že v případě energetického auditu je třeba detailního zkoumání charakteru provozu a způsobu užívání budovy. Za tímto účelem je třeba často přistoupit k doplňkovému měření energetických toků a specifickým prohlídkám posuzovaného objektu. Znázornění celého procesu energetického auditu je vyobrazeno na obrázku č. 3.7.-1. 46


Václav Laxa

Na energetický audit můžeme pohlížet jako na speciální případ technicko-ekonomické studie proveditelnosti. Hodnocení, které obsahuje, tvoří garantovaný podklad např. pro

•

investiční rozhodování v oblasti, kde se doposud vycházelo z odhadů,

•

stanovení výjimek z tepelně technických požadavků při změnách budov,

•

rozhodování o státních podporách či pro jednání s bankami,

•

výběr doporučených opatření ke snížení EN vyžadovaných u PENB.

Energetický audit by měla provádět skupina nezávislých odborníků, kvalifikovaných ve svých oborech (stavební, vytápění, elektro apod.). Náklady na EA závisí na hloubce auditu a průměrně tvoří promile až procenta investičních nákladů. Mezi důležité právní předpisy patří Zákon o hospodaření energií č. 406/2000 Sb. (ve znění zákona č. 177/2006 Sb.), který energetický audit definuje. Prováděn je vyhláškou č. 213/2001 Sb. vydávající podrobnosti energetického auditu (ve znění vyhlášky č. 425/2004 Sb.). [6, 21]

47


4

Václav Laxa

Praktická aplikace – stanovení ENB konkrétní budovy Průkaz EN rodinného domu jsem vytvořil pomocí Národního kalkulačního nástroje,

verze 2.06, staženého z webových stránek fakulty stavební ČVUT v Praze. Nejprve je třeba posuzovaný objekt identifikovat a specifikovat účel jeho využívání. V tomto konkrétním případě se jedná o rodinný dům typu bungalov s jednou bytovou jednotkou, bez podsklepení a vestavěného podkroví, s jedním nadzemním podlažím. Stavba bude sloužit pro individuální bydlení investora. Pozemek se nachází v obci Zruč-Senec v katastrálním území Senec u Plzně (bývalý okres Plzeň – Sever) na parcele č. 768/9. Pro potřeby identifikace objektu v NKN je potřeba zadat také kód obce a kód katastrálního území, které je zjistitelné na příslušném katastrálním úřadu či na jeho webových stránkách. Samozřejmostí je také zadání identifikačních dat vlastníka a provozovatele. Pozemek stavby se nalézá v klimatické oblasti II v nadmořské výšce 311 m.n.m., kde je výpočtová teplota pro zimní období stanovena na –15˚C5 a průměrná celoroční teplota odpovídá 8,4˚C. [14] V lokalitě je provedena jednotná kanalizační síť, vodovodní řad, nadzemní rozvod elektrické energie společnosti ČEZ Distribuce a.s. a rovněž je zavedena dodávka zemního plynu, který ale investor nebude využívat.

Obr. 4. – 1

5

Pokročilá fáze výstavby rodinného domu

Stanovená dle ČSN 730540. Nejnižší teplota během 2 dnů zaznamenána 10x v průběhu 20 let.

48


Václav Laxa

Z hlediska ENB budeme posuzovat dílčí energetické náročnosti na vytápění, přípravu TV a osvětlení. Systémy chlazení a mechanického větrání nejsou v budově osazeny. Budovu je třeba nejprve geometricky rozdělit na jednotlivé zóny. V rámci profilu rodinných domů máme na výběr ze 2 standardizovaných profilů zón: užívání jako „normový byt“, kde je uvažována vnitřní výpočtová teplota 21˚C s celoročním provozem a „ostatní místnosti“ s výpočtovou vnitřní teplotou 16˚C. Účel využívání jednotlivých místností a jejich jednotlivé vnitřní návrhové teploty podle platných norem vede k předpokladu, že lze budovu posuzovat jako jednozónovou. Tuto skutečnost dokládám splněním podmínek dle kapitoly 2.3.1.5, tedy rozdíl teplot jednotlivých místností nepřevyšuje 4K a poměr tepelných ztrát posuzovaného objektu je ve všech jeho místech téměř stejný. Zóna 1 tedy zahrnuje celou bytovou jednotku s kuchyní, jídelnou, 3mi pokoji, koupelnou, toaletou, zázemím a komunikačními prostory. Půda je z našeho hlediska brána jako nevytápěná oblast, kde nedochází k potřebě žádné systémové energie a pro potřeby výpočtu ENB je tedy součástí systémové hranice objektu strop zóny 1, kde budeme zkoumat pouze míru tepelných toků ze zóny 1 do exteriéru se započtením izolace stropu. Střešní krytina je totiž z hlediska tepelné izolace zanedbatelná. Rozložení místností v budově včetně návrhových teplot dle ČSN 73 0540 je vyobrazen na následujícím obrázku.

Obr. 4. – 2

Půdorys budovy a rozložení návrhových teplot

49


4.1

Václav Laxa

Stavební konstrukce

V dalším kroku posuzování budovy je třeba zaměřit se na stavebně technické řešení posuzované budovy. Pro bezchybnou analýzu použitých konstrukčních prvků je třeba vycházet z kompletní projektové dokumentace a z pohovoru s projektantem či investorem. Ačkoli by projektová dokumentace měla obsahovat veškeré změny, které si investor dodatečně vyžádal, mnohdy tomu tak není a osobní pohovor, nebo prohlídka v případě posuzování stávajících budov je tedy nevyhnutelnou součástí odpovědného přístupu. Toto pravidlo lze označit za univerzální a netýká se pouze posuzování stavebních konstrukcí. Hodnocený rodinný dům (dále jen RD) je založen na betonových základových pasech a základové desce na rostlý terén. Obvodová stavba je provedena v systému YTONG XELLA P2-400 (přesné tepelně izolační pórobetonové tvárnice) o tloušťce 30 cm a na venkovní straně doplněna kontaktním zateplovacím pláštěm z fasádních polystyrenových (dále jen PPS) desek tloušťky 8 cm s vnější silikátovou omítkou. Vnitřní nenosné konstrukce jsou tvořeny příčkovkami YTONG 10cm a opatřeny vápennocementovou štukovou omítkou. Stropní konstrukce domu je tvořena podhledem z OSB desek připevněných na ocelovém roštu zavěšeném na konstrukci krovu. Zateplení stropu je provedeno minerální plstí ORSIL o tloušťce 28 cm. Střecha je jednovrstvá z asfaltových šindelů v černé barvě na konstrukci krovu provedené ze sbíjených dřevních vazníků. Podlahy jsou tepelně izolovány pěnovým PPS tloušťky 10cm pod systémovými deskami podlahového topení a litými betonovými podlahami. Nášlapné plochy budou provedeny keramickou dlažbou. Při popisu konstrukčního řešení je třeba upřesnit pojem „světlá výška“. Jedná se o vzdálenost mezi nášlapnou plochou podlahy a plochou stropu. V případě podlaží tohoto RD je 2,55 m. Okna jsou navržena plastová hladká s tepelně izolačním dvojsklem systémem OTHERM GAMA. Dveře jsou celoplastové provedené stejným systémem. Po identifikaci konstrukčních prvků je potřeba sestavit jednotlivé konstrukční celky na hranici posuzované zóny. Ty se zadávají v NKN do zvláštního listu „Budova – konstrukce“ a je třeba u každé z nich uvést 2 základní parametry:

•

součinitel prostupu tepla Ui [W/(m2·K)]

•

koeficient propustnosti slunečního záření u průsvitných konstrukcí g [-] 50


4.1.1

Václav Laxa

Základní parametry konstrukcí

Z výčtu prvků (zdivo, tepelná izolace, výplňové konstrukce apod.) nyní sestavíme konstrukční skladby, které „obalují“ zónu. Jelikož je předmětem posouzení 1 zónový RD, identifikujeme vlastně ochlazované konstrukční celky. V případě vícezónového bychom analyzovali navíc i konstrukce oddělující jednotlivé zóny. Pro přehlednost rozdělím popis obvodových konstrukcí na průsvitné (okna) a neprůsvitné (obvodové stěny - obálka, střecha – strop, podlaha na nevytápěném prostoru, výplňové konstrukce – dveře). 4.1.1.1

Neprůsvitné konstrukce

Jak již bylo řečeno, rozhodnou vstupní veličinou v této fázi zadávání informací do NKN je součinitel prostupu tepla jednotlivých skladeb. Ten vyjadřuje schopnost soustavy, tvořené dvěma plynnými nebo kapalnými prostředími a jedním čtverečním metrem stěny mezi nimi, přenášet teplo. Stanovuje se z tepelného odporu skladby konstrukce a odporů při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce dle vztahu 8. [7]

U= kde je : U RT Rsi Rse R λ d

1 1 = RT Rsi + R + Rse

R =

d

(8)

λ

součinitel prostupu tepla, [W/(m2·K)]; odpor skladby konstrukce při prostupu tepla, [(m2·K)/W]; odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce, [(m2·K)/W]; odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce, [(m2·K)/W]; tepelný odpor konstrukce nebo jejího výseku, [(m2·K)/W]; součinitel tepelné vodivosti, [W/(m·K)]; tloušťka vrstvy konstrukčního prvku, [m];

Odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce

svislá konstrukce vodorovná konstrukce

pro neprůsvitné konstrukce pro výplně otvorů tepelný tok nahoru tepelný tok dolů

Odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce

zimní období zimní období (nadmořská výška > 1000 m.n.m.) Tab. 4.1.1.1. – 1

Rsi [(m2·K)/W]

0,25 0,13 0,10 0,17 Rse [(m2·K)/W] 0,04 0,03

Návrh hodnot odporu přestupu tepla podle ČSN 730540

51


Václav Laxa

Návrhové hodnoty pro odpor přestupu tepla na vnitřní a vnější straně konstrukce v tabulce 4.1.1.1.–1 jsou převzaty z normy ČSN 730540 část 2, přičemž odpor podlahy přiléhající k zemině se neuvažuje. Další veličinou vstupující do výpočtu je součinitel tepelné vodivosti. Tuto hodnotu stanovujeme podle informací výrobce, nebo lze využít stavební katalogy. Tloušťku vrstvy stavební konstrukce uvádí projektová dokumentace. V některých případech lze pro přesně specifikovanou konstrukci získat hodnotu tepelného odporu či koeficientu přestupu tepla přímo od výrobce. Jednotlivé skladby konstrukcí znázorňuje následující obrázek.

Obr. 4.1.1.1. – 2

Skladby obvodové konstrukce zóny

Na příkladu skladby obvodového zdiva jsem níže pro transparentnost započítal i součinitel tepelné vodivosti vnitřní a vnější omítky. Z praktického hlediska je však jejich vliv zanedbatelný a ve výpočtu má jejich úhrnný teplotní odpor pouze marginální vliv.

R =

d

λ

R S 3− 3 =

[(m2·K)/W] ⇒ RS 3−1 =

0,005 0,30 = 0,005 ; RS 3− 2 = = 2,727 0,990 0,11

4 0,080 0,005 = 2,162 ; RS 3− 4 = = 0,028 ⇒ R = ∑ RS 3−i = 4,922 0,037 0,180 1

RT = Rsi + R + Rse = 0,25 + 4,922 + 0,04 = 5,212 (m2·K)/W

Vstupní a vypočtené hodnoty jednotlivých veličin konstrukčních sad shrnuje tabulka 4.1.1.1.– 3 na následující stránce. 52


d

Konstrukční prvky ve skladbě

1 2 3 4 5 6

1 2

1 2 3 4

Václav Laxa

λ

Ri

RT

2

[mm] [W/(m·K)] [(m ·K)/W] [(m ·K)/W]

Skladba 1 – podlaha na terénu keramická dlažba betonová podlaha deska podlahového vytápění – PPS extrudovaný PPS podkladní beton štěrkový posyp

10 1,010 50 1,300 30 0,039 70 0,034 150 1,300 150 0,650 ∑ 460 Skladba 2 – stropní konstrukce (Rsi=0,10; Rse=0,04) minerální plsť ORSIL 280 0,041 OSB desky 18 0,110 ∑ 298 Skladba 3 – obvodové zdivo (Rsi=0,25; Rse=0,04) vápennocementová omítka 5 0,990 YTONG P2-400 300 0,110 fasádní polystyren 80 0,037 silikátová omítka 5 0,180 ∑ 390 Tab. 4.1.1.1. – 3

2

0,010 0,038 0,769 2,059 0,115 0,231 3,222

6,829 0,164 7,133

0,005 2,727 2,162 0,028 5,212

Skladby obvodové konstrukce zóny

Inverzní hodnotou vypočteného odporu skladby každé konstrukce je její součinitel prostupu tepla. Na tomto místě bych se rád zmínil o korekci na přítomnost tepelných mostů a vazeb. Tepelným mostem označujeme místo v konstrukci, které je z hlediska prostupu tepla nějak zeslabené, čímž dochází k rychlejšímu úniku tepla a prochladáním konstrukce v místě tepelného mostu. Obecně je můžeme dělit na systematické (opakující-se: krokve u krovu, hmoždinky zateplovacího systému atp.) a nesystematické (náhodné). Tepelné mosty lze modelovat a vypočítat, ovšem je to velice náročné. Pro potřeby stanovení ENB v souladu s vyhláškou č. 148/2007 Sb. je přípustné kompenzovat vliv systematických tepelných mostů tzv. přirážkou k součiniteli prostupu tepla jednotlivých konstrukcí. U projektového předpokladu ošetření tepelných vazeb činí toto navýšení v souladu s ČSN 73 0540 ∆U=0,02 [W/(m2·K)]. V našem konkrétním případě 53


Václav Laxa

posuzovaného objektu je u plastových dveří a oken tento vliv již kompenzován výpočtem od výrobce. Finální hodnota součinitele prostupu tepla pro jednotlivé konstrukční skladby je uvedena v tabulce 4.1.1.1.– 4. [7, 16, 20, 22] Dalším vlivem, který je třeba při výpočtu respektovat, je přítomnost tepelných vazeb. Jedná se o zvláštní případ tepelného mostu, který je odlišný od ostatních svým působením až v rámci celého obvodového pláště budovy. Tepelná vazba je klasifikována jako rozhraní mezi dvěma a více konstrukcemi (např. styk obvodového pláště a stropní konstrukce nebo příčky a obvodové konstrukce). Tento vliv nezahrnujeme při výpočtu tepelného odporu nebo součinitele prostupu tepla, ale až při samotném propočtu potřeby energie na vytápění formou přidání „virtuální konstrukce“ o ploše odpovídající souhrnu všech ochlazovaných konstrukcí (obvodové zdivo, podlaha ve styku se zeminou, strop) se specifickou hodnotou součinitele propustnosti tepla danou podle ČSN 73 0540-4 část 4 – projektový předpoklad: 0,02 W/(m2·K). To má za následek zvýšení hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla obvodového pláště Uem o 0,02 W/(m2·K).

Konstrukční skladby RD a srovnání jejich součinitele prostupu tepla

U A [m2]

∆U

Ui

[W/(m2·K)] sklada přirážka 7

požadavek normy6

referenční hodnota

UN;20[W/(m2·K)] celk.

požaduje doporuč.8

pasivní dům

S1

podlaha na terénu

128,0 0,31 +0,02

0,33

0,45

0,30

0,25

S2

střecha – strop pod neizolovanou půdou

149,0 0,14 +0,02

0,16

0,30

0,20

0,12

S3 obvodová stěna 102,0 0,19 +0,02 plastové vchodové dveře 2,5 1,10 –

0,21 1,10

0,30 1,70

0,20 1,20

0,15 0,80

„virtuální konstrukce“ kompenzace tepelných 406,8 vazeb celé obálky 9

-

Tab. 4.1.1.1. – 4

0,20

Přehled ploch obvodových konstrukcí a jejich parametry

6

Podle ČSN 73 0540-2.

7

Kompenzuje vliv tepelných mostů jednotlivých konstrukcí.

8

Doporučená hodnota, pro potřebu posouzení nízkoenergetické stavby může být brána jako referenční.

9

Kompenzuje vliv obálky budovy (plocha zdiva, stropu a podlahy včetně okenních prvků ).

54


4.1.1.2

Václav Laxa

Průsvitné konstrukce

Průsvitné konstrukce tvoří všechny prvky na obálce budovy se skleněnou výplní, které umožňují prostup slunečního záření. V tomto konkrétním případě se tedy jedná o okenní výplňové konstrukce. Metoda určování součinitele prostupu tepla je v tomto případě poněkud komplexnější. Vliv zasklení, rámu a distančního rámečku je totiž přímo zohledněn ve výpočtu součinitele prostupu tepla okna a není tedy nutná kompenzace tepelných mostů přirážkou (obdobně jako v případě plastových dveří). Výrobce v těchto případech již návrhovou hodnotu součinitele prostupu tepla oken určil, ale pro ilustraci započítaných vlivů uvádím výpočetní vztah dle ČSN 73 0540–3.

U w ,u =

kde je : Uw,u Ug Uf Ag Af

ψg lg

Ag ⋅ U g + A f ⋅ U f + l g ⋅ψ g Ag + A f

(9)

návrhový součinitel prostupu tepla okna, [W/(m2·K)]; součinitel prostupu tepla zasklení, [W/(m2·K)]; součinitel prostupu tepla rámu, [W/(m2·K)]; plocha viditelné části zasklení, [m2]; plocha okenního rámu a rámu křídla, [m2]; lineární činitel prostupu tepla styku rám/zasklení včetně vlivu distančního rámečku izolačního skla, [W/(m2·K)]; délka viditelného obvodu zasklení, [m];

U konstrukcí s průsvitnými prvky určujeme navíc koeficient propustnosti slunečního záření. Ten stanovíme v souladu s ČSN 73 0540-3 části D.8. V případě okenních prvků posuzovaného domu je hodnota celkové propustnosti slunečního záření jednotná a to g=0,76 (termoizolační dvojsklo 4-16-4). Jelikož výpočet solárních tepelných zisků je závislý také na orientaci okna, budeme již předem výplňové průsvitné konstrukce dělit podle jejich orientace k světovým stranám. Plochu oken opět spočteme z projektové dokumentace, požadované a porovnávací hodnoty součinitele prostupu tepla jsou určeny podle ČSN 73 0540-2. Souhrnná tabulka neprůsvitných konstrukcí je uvedena na následující straně.

55

Václav Laxa

orientace

Ui

[W/(m2·K)]


1

šatna

0,934

SV

1,35

2

technická místnost

1,118

SV

1,35

3 4 5 6 7

ložnice WC koupelna kuchyně kuchyně

2,378 0,736 1,642 1,494 2,243

JV JV JV JV JZ

1,35 1,30 1,35 1,30 1,30

8

obývací pokoj – francouzské okno

7,050

JZ

1,28

9 10 11

obývací pokoj pracovna pracovna

4,190 1,794 1,794

SZ SZ SZ

1,28 1,28 1,28

Okenní prvky RD a srovnání jejich součinitele prostupu tepla

Tab. 4.1.1.2. – 1

4.1.2

A

[m2]

g [-]

požadavek normy UN;20[W/(m2·K)]

0,76

požaduje

doporuč.

1,70

1,20

referenční hodnota pasivní dům

0,80

Přehled ploch okenních konstrukcí a jejich parametry

Zadání stavebních dat pro výpočet

Všechny identifikované konstrukční celky je třeba přiřadit v listu „stavební část“. Při jejich dosazování je třeba specifikovat celkovou plochu prvku, přičemž v případě oken (průsvitné konstrukce) zadáváme k jednotlivým plochám také jejich orientaci podle světové strany a sklon konstrukce (v tomto případě jsou všechna okna osazeny vertikálně). U oken je třeba také zadat korekční činitel rámu Fgl, který vyjadřuje podíl prosklení k celkové ploše okna. Ten lze stanovit podle ČSN EN ISO 10077-1 a pro potřebu výpočtu v NKN uvažujeme průměrnou hodnotu 0,75. Dále se pro každou zadávanou konstrukci se určí činitel teplotní redukce b [–]. Pomocí tohoto činitele jsou přepočítávány měrné tepelné ztráty konstrukce v místnosti, která není vytápěna na převažující výpočtovou vnitřní teplotu, nebo konstrukce, která odděluje místnosti s odlišnými teplotami, nebo s místností nevytápěnou. Např. u stropní konstrukce se tímto redukuje vliv proudění vzduchu, který eliminuje samotná střecha jejíž tepelná izolace tvořená asfaltovými šindelemi a parotěsnou fólií je jinak zanedbatelná. 56


Václav Laxa

Hodnoty stanovuji na základě ČSN 73 0540-3 a jsou shrnuty v tabulce níže. Pro každou konstrukci je rovněž nezbytné definovat prostředí za konstrukcí (zemina, exteriér, případně jiná zóna). b [–]

Hodnoty činitele teplotní redukce

výplně otvorů (okna, dveře) přilehlé k exteriéru

1,15

vnější stěny půdní podstřešní prostor s neizolovanou a těsnou střechou podlaha přilehlá k zemině (do 1 m)

1,00

Tab. 4.1.2. – 1

0,74 0,66

Použité hodnoty činitele teplotní redukce podle ČSN 73 0540

V posledním kroku stavební části je třeba popsat zónu jako takovou. V prvé řadě je třeba z projektové dokumentace spočíst celkovou podlahovou plochu zóny – vymezenou mezi vnějšími konstrukcemi. Dále je třeba určit vnější objem zóny, který je třeba odečíst z vnějších rozměrů (zahrnuje také obvodové zdivo a strop). Pro účely zadání do NKN je potřeba vypočíst také podíl vnitřních a obvodových konstrukcí. V tomto ohledu sečteme objemy všech pevných konstrukcí (obvodové zdivo, příčky, strop) a procentuelně vyjádříme jejich podíl na vnějším objemu zóny. Požadované zadání vnitřní tepelné kapacity zóny stanovuji podle konstrukčního systému YTONG P2-400 (při hustotě 550 kg/m3 odpovídá lehké konstrukci) na přednastavenou hodnotu 110 MJ/(m2·rok). Údaje o vypočtených objemech zóny shrnuje následující tabulka. Hodnoty vypočtených objemů a podlahové plochy zóny

Va,z [m2]

podlahová plocha zóny vnější objem zóny objem vnitřních a obvodových konstrukcí

Af,z [m ]

423 3

95 m

podíl vnitřních a obvodových konstrukcí Tab. 4.1.2. – 2

113

3

22,4 %

Statistické geometrické údaje posuzovaného objektu

V této fázi zadávání dat do NKN je požadovaným vstupem rovněž podrobnosti osvětlovací soustavy, účinnost emise tepla a účinnost distribučního systému tepelné soustavy. Podrobnosti stanovení budou pro přehlednost osvětleny v rámci navazujících kapitol dle jejich příslušnosti k energetickým systémům.

57


4.2

Václav Laxa

Energetické systémy budovy a osvětlení

V této kapitole se budu věnovat popisu hodnocené zóny (budovy) z hlediska provozu a užití energie. Je tedy třeba zohlednit účinnosti soustav, které jsou ve smyslu výpočtové metodiky chápány jako využitelné energie, které jsou z dodané energie ze zdroje v místě spotřeby využity ke krytí potřeb energie. Vliv hrají také příkony oběhových čerpadel (pomocná energie) a systém regulace zdrojů.

4.2.1

Spotřeba energie na osvětlení

Převážnou část osvětlovacích těles integrovaných v budově budou tvořit kompaktní zářivky s celkovým instalovaným příkonem 500W. Ovládání osvětlení bude vypínači a přepínači umístěnými u vstupů do jednotlivých prostorů a z místa určeného majitelem.

4.2.2

Systém vytápění

Zdrojem tepla posuzovaného domu je tepelné čerpadlo (dále jen TČ) CARRIER 38EYX048 systému vzduch voda. Tepelný výkon čerpadla je 14,8 kW a jeho topný faktor COP (při venkovní teplotě 7˚C a teplotě topné vody 35˚C) je 3,28. Systém TČ je osazen akumulační nádrží topné vody o objemu 200 litrů. Ekvitermní regulace teploty topné vody je zajištěna venkovním čidlem teploty na severní straně objektu a senzory prostorových termostatů v obývacím pokoji, pracovně a ložnici. Oběh média TČ je zajištěn kompresorem SCROLL. Spotřebu pomocné energie stanovuji na 100W, což představuje elektrický příkon tříotáčkového oběhového čerpadla systému vytápění GRUNDFOS ALPHA sloužící k nucenému oběhu topné vody. V TČ je implementovaný elektrokotel o výkonu 9 kW pro doplňkové vytápění v případě, že venkovní teplota poklesne pod bod bivalence, což v tomto případě dle údaje výrobce činí -10˚C. Expanzním zařízením systému vytápění je tlaková expanzní nádoba EXPANZOMAT o objemu 18 litrů. Dle přání investora je v celém objektu navrženo podlahové nízkoteplotní vytápění v plastových trubkách RAUTHERM S systému REHAU o teplotním spádu 45/38˚C. Jednotlivé topné okruhy jsou provedeny spirálovitým způsobem tak, aby došlo k rovnoměrnému prohřátí podlahy. Rozvržení jednotlivých okruhů respektuje geometrické rozložení místností a orientaci ke světovým stranám. Veškeré rozvody tepla pro vytápění jsou izolovány nad rámec normativních požadavků vysokým stupněm izolace. 58


Václav Laxa

Pro zadání dat do NKN nám zcela postačují výše uvedené údaje. Jelikož se jedná o bivalentní zdroj tepla, je potřeba ho rozdělit na část samotného tepelného čerpadla a elektrokotle. Pro potřeby zadání do NKN tedy zadáme 2 zdroje tepla, přičemž stanovíme jejich procentní podíl na vytápění zóny. Je možné vycházet z normy ČSN 73 0540 části H4 stanovující úhrnnou četnost určitých teplot v otopném období bez rozlišení lokality. V tomto případě jsem však zvolil vlastní propočet pramenící z měřených teplot přímo v dané oblasti. Monitoring byl prováděn po dobu 4 let amatérskou meteorologickou stanicí s intervalem záznamu 5 minut. Dle analýzy archivu dat byla naměřena venkovní teplota –10˚C a nižší průměrně v 5ti dnech za rok. Délka otopného období dle ČSN EN 12831 je pro Plzeň cca 242 dní, čili podíl vytápění elektrokotle stanovuji na 2%. Průměrná účinnost elektrokotle je podle technické dokumentace 99%, v případě tepelného čerpadla uvádíme 100% s tím, že je třeba doplnit výstupní teplotu otopného média z přednastaveného rozsahu. Na základě této teploty program sám určí předdefinovaný COP. Abychom mohli kompenzovat ztráty vzniklé vedením a přenosem vyrobené tepelné energie je třeba stanovit účinnosti rozvodu tepelné energie (distribuce) a předání tepla otopnou plochou v místě potřeby (emise).

Obr. 4.2.2. – 1

Podlahové teplovodní vytápění před zalitím betonem

59


Václav Laxa

Účinnost distribuce tepelné energie byla stanovena odhadem zpracovatele projektu vytápění na 93 % a tuto hodnotu je třeba dosadit do listu „zóny – popis“. Obecně se výpočet účinnosti distribuční soustavy odvíjí od délky, dimenze, izolace a umístění potrubí a u nových výstaveb činí 90-98 %. Posledním určovaným parametrem je účinnost předávání tepla podlahovým vytápěním, kterou jsem spočetl podle ČSN EN 15316-2-1. Výpočet je proveden pro teplovodní podlahové vytápění místností se světlou výškou do 4 m. Účinnost sdílení tepla ovlivňují v principu 3 základní parametry podle následujícího vzorce.

η H ,em = kde je : ηH,em

ηA ηB ηC

1 , [4 − (η A + η B + η C )]

ηC =

η C1 + η C 2

(10)

2

účinnost sdílení tepla, [-]; součinitel svislého rozložení teplot, [-]; součinitel vlivu regulace teploty v místnosti, [-]; součinitel vlivu specifických ztrát konstrukcí sousedící s venkovním prostředím [-];

Hodnoty z ČSN EN 15316-2-1 pro výpočet sdílení tepla podlahovým vytápěním

vliv regulace teploty v místnosti – 2 stupňová regulace u typu teplovodním podlahovém vytápění vliv specifických ztrát u velmi dobré izolace Tab. 4.2.2. – 2

ηC =

0,93 + 0,99 = 0,96 2

ηB =0,93 ηA =1; ηC1 =0,93 ηC2 =0,99

Hodnoty pro výpočet účinnosti sdílení tepla [13]

⇒ η H ,em =

1 = 0,90 [4 − (1 + 0,93 + 0,96)]

60


4.2.3

Václav Laxa

Systém přípravy teplé vody

Teplá voda bude hrazena v koupelně i v kuchyni z centrálního zdroje – elektrického zásobníkového ohřívače DRAŽICE OKHE o objemu 125 l a příkonu 2 kW umístěného v předsíni před koupelnou. Účinnost přeměny elektrické energie u tohoto bojleru činí cca 98 % a voda bude ohřívána na 60˚C. Krom již zmíněné účinnosti a objemu zásobníku vody je pro výpočet potřeba zadat také množství teplé vody za rok na základě referenční potřeby, její teplotu ve zdroji přípravy a účinnost distribuce teplé vody. Pomocná energie na přípravu TV je v tomto případě rovna nule, jelikož u běžných rodinných domů se rozvod s cirkulací TV neprovádí. Spotřeba energie na přípravu TV je z hlediska výpočtu ENB zásadní a proto podrobněji popíši celý výpočet. V prvním kroku se budeme zabývat stanovením množství potřebné teplé vody. Normové hodnoty podle ČSN 06 0320 (tepelné soustavy v budovách – příprava TV) jsou primárně určeny pro navrhování zdrojů přípravy a jejich hojné využívání pro stanovení potřeb TV zcela nevhodný vzhledem k faktu, že norma počítá se špičkovými hodnotami a ty nelze využít pro průměrný roční provoz budovy, který PENB zohledňuje. U posuzování stávajících budov se jeví jako nejvhodnější analýza provozu. V případě návrhu pro nový objekt před výstavbou je možné využít ČSN EN 15316-3-1. Norma uvádí zjednodušený algoritmus a potřebu vody stanovuje s ohledem na podlahovou plochu budovy. Pro rodinný domek nad 27m2 podlahové plochy je podle části B2 potřeba TV následující:

Vw =

39,5 ⋅ ln( A f , z ) − 90,2

kde je : Af,z

A f ,z

=

39,5 ⋅ ln(113) − 90,2 = 0,854 l/(m2·den) 113

podlahová plocha budovy, [m2].

Tímto stanovuji potřebné množství TV na 96,5 l/den, resp. na 35,2 m3 ročně. Pokud bych výpočet provedl podle zmiňované ČSN 06 0320, byla by celková potřeba TV cca 80 litrů na osobu a den, což u 4 členné domácnosti představuje 117 m3 teplé vody ročně. Jak je vidět, volba metody výpočtu je opravdu zásadní. Posledním potřebným údajem pro zadání do NKN je stanovení účinnosti rozvodu teplé vody. Ten jsem vypočetl podle ČSN EN 15316-3-2, která v části B stanovuje jednotlivé 61


Václav Laxa

typizované účinnosti potrubí podle toho, zda jsou určeny pro dodávku do kuchyní či koupelen. Ve výpočtu jsou zohledněny také délky jednotlivých přívodů a jejich průměr. Obecný vzorec výpočtu uvádím ve vztahu 11: 1

η pipe =

fK

η pipe, K kde je : ηpipe

ηpipe,K ηpipe,B fK fB

+

(11)

fB

η pipe, B

celková účinnost rozvodných trubek TV, [-]; účinnost rozvodů od zdroje přípravy do kuchyně, [-]; účinnost rozvodů od zdroje přípravy do koupelny, [-]; podíl odběru vody v kuchyni [-]; podíl odběru vody v koupelně [-];

Norma implicitně uvažuje 80 % odběr v koupelně a 20 % odběr v kuchyni, avšak pro přesnost rozšířím tyto poměry na specifické odběry. Jejich výčet, včetně hodnot účinností podle délky potrubí, uvádím v následující tabulce.

Odběrné místo

Procentní podíl odběrů

Délka potrubí [m]

Účinnost rozvodu podle ČSN 15316-3-2

37 % 30 % 30 % 3%

5 5 4 9,5

90 % 90 % 95 % 48 %

koupelna – umyvadlo koupelna – sprchový kout koupelna – vanový kout kuchyně – dřez 10 Tab. 4.2.3. – 1

Stanovení dílčích účinností podle místa odběru a délky rozvodu [13]

Výslednou účinnost distribuce TV podle následujícího výpočtu stanovuji na 89 %.

η pipe =

10

1 0,37 0,30 0,30 0,03 + + + 0,90 0,90 0,95 0,48

= 0,89

Pouze 3 % odběr v kuchyni stanovuji na základě faktu, že majitel bude využívat myčku na nádobí a

odběr TV tedy bude v tomto místě minimální.

62


4.3

Václav Laxa

Splnění technických vlastnosti budovy podle §6a zákona č. 406/2000 Sb.

Níže popsané vlastnosti vycházejí z povinnosti projektovat stavby tak, aby splňovaly požadavky podle normy ČSN 73 0540. Splnění požadavků musí být ze zákona dokladováno v projektové dokumentaci, avšak tento údaj mnohdy zcela chybí. O významu a hodnotách součinitele prostupu tepla bylo již řečeno v kapitole 4.1.1. Na základě dosažených hodnot a jejich porovnání s požadavkem normy lze označit konstrukční prvky dle tohoto kritéria za vyhovující. Z hlediska šíření vlhkostí konstrukcí jsou v ČSN 73 0540-2 stanoveny požadavky na množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce a na roční bilanci kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce. Tyto požadavky mají za cíl buď zcela vyloučit kondenzaci vodní páry, nebo stanovit podmínky pro vyloučení jejích negativních vlivů. Povolené množství zkondenzované vodní páry v případě posuzovaného objektu je do 0,1 kg/(m2·rok). Stavba je navržena tak, aby požadovanou hodnotu nepřekročila. [5] Posuzování poklesu dotykové teploty je potřebné z fyziologického hlediska a zabezpečuje co nejnižší množství tepla odváděné do podlahy z nohy. Tento parametr závisí na tepelné jímavosti podlahy, kterou nejvíce ovlivňuje materiál a tloušťka nášlapné vrstvy. Pro podlahy s podlahovým vytápěním se pokles dotykové teploty stanovuje a ověřuje bez vlivu vytápění při návrhové venkovní teplotě 13˚C. Maximální pokles dotykové teploty posuzované budovy je 5,5˚C v pracovně, předsíni a obývacím pokoji, 3,8˚C v ložnici a 6,9˚C v koupelně a WC. Vyhovění této podmínce se určuje podle ČSN 73 0540-4. Projekt v rámci tohoto parametru je projektován a bude realizován tak, aby vyhověl požadovanému poklesu dotykové teploty. Požadavky průvzdušnosti i tepelné stability během zimního a letního období byly v projektu stavby rovněž zapracovány a po dokončení stavby bude tedy rodinný dům také vyhovovat podmínkám ČSN 73 0540.

63


4.4

Václav Laxa

Hodnocení

Posuzovanou budovu jsem prostřednictvím NKN na základě dat z projektové dokumentace a pohovoru s investorem ohodnotil klasifikační třídou B, tedy úspornou, s měrnou spotřebou energie ve výši 71,28 kWh/(m2·rok). Dílčí hodnocení energetické náročnosti shrnuje následující tabulka.

Dodaná energie segmentu

vytápění příprava TV osvětlení a spotřebiče

Podíl Energetická Měrná spotřeba dodané náročnost dodané energie energie [GJ / rok] [kWh/(m2·rok)]

57,1 % 29,2 % 13,6 %

Tab. 4.4. – 1

15,40 8,48 3,95

37,89 20,83 9,72

Spotřeba dodané energie [MWh/rok]

4,281 2,354 1,098

Výsledné hodnocení posuzovaného domu

Ačkoliv je z pohledu PENB budova úsporná, je třeba dům ve výsledkové části analyzovat podrobněji. Například dodaná energie na vytápění je sice 37,89 kWh/(m2·rok), avšak potřeba energie na vytápění je daleko vyšší – 94,22 kWh/(m2·rok). Tento rozdíl je způsoben využitím tepelného čerpadla, které výslednou spotřebu snižuje. Dále je z informací o energetice domu patrné, že výkon tepelného čerpadla je značně předimenzovaný a to na 150 % projektované tepelné ztráty. Optimálně se volí typ tepelného čerpadla tak, aby pokryl 80 % potřebného tepelného výkonu s tím, že zbývající část je hrazena z implementovaného elektrokotle. Při využívání tepelného čerpadla s dostatečným výkonem se navíc uplatňuje jeho zapojení do okruhu přípravy teplé vody ve formě předehřevu, což snižuje celkové náklady na přípravu TV zhruba na třetinu. V posuzovaném domě bohužel k tomuto kroku v rámci projektové přípravy nepřistoupili a tak lze pouze konstatovat, že potenciál úspor je zde ještě nevyčerpaný. Nicméně je nutné přihlédnout k faktu, že se majitel nachází v závěrečné fázi výstavby, čili aplikace dalších úsporných opatření v horizontu pěti let je technicky a ekonomicky nereálná. Průkaz energetické náročnosti rodinného domu je součástí přílohy č. 4.

64


5

Václav Laxa

Závěr Energetická náročnost budovy představuje pojem, jež je globálně vnímán z různých

úhlů pohledu. V této práci jsem se snažil rámcově objasnit postavení tohoto pojmu v platné legislativě České republiky. Popsaný způsob klasifikace budov sjednocuje vnímání energetické náročnosti a její aplikací lze v globálním nebo národním měřítku dosáhnout jasného a porovnatelného hodnocení konkrétních budov. Jelikož je metodika výpočtu novým a živým přístupem platným od 1. ledna 2009, lze z důvodu principiálně rozdílného chápání očekávat více či méně opodstatněné výhrady k její užitečnosti a objektivnosti. Praktická aplikace legislativně stanovené metodiky probíhá skrze výpočetní algoritmy implementované v softwarových nástrojích s potřebou co nejmenšího počtu vstupních údajů. Tímto způsobem sice nikdy přesně nevystihneme skutečnou spotřebu posuzovaných budov, ostatně to není ani účelem, zato ale relativně objektivně dospějeme k transparentnímu ukazateli měrné roční spotřeby energie při standardizovaném užívání budovy. Současnou podobu metodiky lze považovat za jakousi „pilotní verzi“ a i tvůrci výpočetního algoritmu implementovaného do softwarových nástrojů uznávají, že ve vlastním výpočtu jsou některá problematická místa. Zásadním problémem se jeví fakt, že při výpočtu dochází ke sčítání všech druhů energií dohromady. Bez konverzních faktorů, které by původ spotřebovaných energií ve výpočtu ENB zohlednily, nelze očekávat zásadní snížení emisí CO2, což bylo vedle úspor dalším důvodem pro zavedení energetické certifikace budov. Dalším problematickým úskalím je posuzování víceúčelových budov. Podle nynější verze výpočetního programu nelze budově určit více než jeden předdefinovaný typ budovy. Posuzování celků, které v sobě budou obsahovat například prostor pro výuku, sportovní aktivity, ubytovací prostory a menší obchody, je velmi těžké a jejich porovnávání s referenční budovou podle osmi kategorií zcela nevhodné. V konečné fázi je i samotné grafické ztvárnění průkazu energetické náročnosti budovy poněkud nedokonalé. Z jeho vyjádření nelze jednoznačně určit, kolik energie spotřebovává ten či jiný technologický systém v budově. Uvedeny jsou pouze podíly na celkové spotře-

65


Václav Laxa

bě. Pro podrobnější analýzu musí člověk listovat hlouběji v samotném průkazu ENB a ten jak známo není vystaven na veřejném místě u budov, které tuto povinnost mají. Pokud srovnám hodnocení velkých objektů se složitou vzduchotechnikou a malého rodinného domu, bylo by vhodnější volit různé výpočetní postupy, jejichž volbou by se určoval požadavek předepsané přesnosti výpočtu. K tomu je však potřeba stanovit okrajové podmínky při výpočtu specifičtěji. Samotné hodnocení a výpočet ENB nepředstavuje zbytečnou součást projektové dokumentace, pokud se k celé problematice bude přistupovat objektivně, koncepčně a nikoli pouze z pohledu formálního naplnění požadavků legislativy. Klíčová je totiž věrohodnost výsledku. Velkým přínosem této zákonné povinnosti je nutná spolupráce některých důležitých profesí, které spolu přicházeli v minulosti do styku minimálně, nebo vůbec. Jedině tak lze totiž docílit komplexní úspory zdrojů při výstavbě nových budov.

66


Václav Laxa

Seznam použité literatury [1]

Evropská komise. Action Plan for Energy Efficiency : Realising the potential. Brusel : [s.n.], 2006

[2]

Evropská komise. Zelená kniha : Evropská strategie pro udržitelnou, konkurenceschopnou a bezpečnou energii. Brusel : [s.n.], 2006.. KABELE, Karel, et al. Energetická náročnost budov : v souvislostech s platnou legislativou ČR. Praha : ABF, 2008. 142 s.

[3] [4]

Evropská komise. Směrnice 2002/91/ES o energetické náročnosti budov (EPBD). Brusel 2002.

[5]

Evropská komise. Akční plán EK pro energetickou účinnost. 2006

[5]

POČINKOVÁ, Marcela, ČUPROVÁ, Danuše. Úsporný dům. 2. aktualiz. vyd. Brno : ERA, 2008. 182 s.

[6]

DAHLSVEEN, T., PETRÁŠ, D., HIRŠ, J. Energetický audit budov. 1. vyd. Bratislava : Jaga, 2003. 295 s

[7]

VAVERKA, Jiří, et al. Stavební tepelná technika a energetika budov. 1. vyd. Brno : VUTIUM, 2006. 650 s.

[8]

Zákon č. 406/2006 Sb., o hospodaření energií ve znění pozdějších předpisů

[9]

Zákon č. 183/2006 Sb., stavební zákon

[10]

Vyhláška č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov

[11]

JIRÁSEK, Pavel. Legislativa, základní pojmy a obsah PENB. In Seminář Průkazy energetické náročnosti budov. [s.l.] : [s.n.], 2008.

[12]

ČSN EN 15217. Energetická náročnost budov – metody pro stanovení EN a certifikaci budov. Praha: Český normalizační institut, 2008

[13]

ČSN EN 15316. Tepelné soustavy v budovách – výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustav. Praha: Český normalizační institut, 2008

[14]

ČSN 73 0540. Tepelná ochrana budov. Praha: Český normalizační institut, 2007

[15]

URBAN, KABELE, et al. Praktická aplikace hodnocení energetické náročnosti budov – rodinný dům. Praha : ČVUT, 2006.

[16]

Metodická příručka MPO. Energetická náročnosti budovy [online]. 2009 [cit. 2.5.2009]. Dostupné z: http://www.mpo.cz/dokument38864.html

[17]

Stavíme a bydlíme. Zateplování a jeho přínosy [online]. 2009 [cit. 14.3.2009] http://www.stavime-bydlime.cz/article.php?ID=22589

[18]

TZB – hodnocení energetické náročnosti budov. Nová pravidla energetického hodnocení budov [online] 2009. Dostupné z: http://www.tzbinfo.cz/t.py?t=2&i=4742&h=307

67


Václav Laxa

[19]

TZB – hodnocení energetické náročnosti budov. Popis metodiky výpočtu hodnocení energetické náročnosti budov podle vyhlášky 148/2007 Sb. [online]. 2009. Dostupné z:, http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=4274&h=307

[20]

Fakulta stavební ČVUT v Praze. Národní kalkulační nástroj [online]. 2009. Dostupné z: http://tzb.fsv.cvut.cz/projects/nkn/?page=nastrojnkn&NKN_SID=7970c96af6976a469da63f9b08837cd7

[21]

Informační portál MPO- EFEKT. Informační listy [online]. 2009. Dostupné z: http://hestia.energetika.cz/encyklopedie/

[22]

Informační portál Hestia. Encyklopedie 2008 [online]. 2009. Dostupné z: http://hestia.energetika.cz/encyklopedie/3.htm#3_1

[23]

TZB – stavba a energie. Metodika hodnocení nízkoenergetických rodinných domů. [online]. 2009. Dostupné z:, http://stavba.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=5088

[24]

TZB – vytápění. Zajímavosti ze semináře Novinky v ZTI 2009-II [online]. 2009. Dostupné z: http://vytapeni.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=5552&h=307

68


Václav Laxa

Seznam grafických částí v textu Obr. 2.2.– 1

Časový rámec zavádění Směrnice 2002/91/ES do legislativy ČR ............... 13

Obr. 2.2.– 2

Legislativní rámec zavádění Směrnice 2002/91/ES do legislativy ČR ........ 14

Obr. 2.3.1.5.– 1

Příklad zónování rodinného domu [15]....................................................... 21

Tab. 2.3.2. – 1

Klasifikační třídy hodnocení ENB dle kategorie budovy a EPA [10].......... 22

Tab. 2.3.2. – 2

Slovní vyjádření tříd energetické náročnosti budovy [10] .......................... 23

Obr. 2.3.5. – 1

PENB a Energetický štítek obálky budovy .................................................. 26

Obr. 3. – 1

Dodaná energie do budovy [19] .................................................................. 31

Obr. 3. – 2

Postup výpočtu vhledem k toku energie [18] .............................................. 31

Tab. 3. – 3

Souhrn výpočtu celkové roční dodané energie [16] .................................... 33

Obr. 3.3. – 1

Energetická bilance vytápění budovy dle ČSN EN 13790........................... 37

Obr. 3.5. – 1

Mapa teplotních oblastí dle ČSN 730540-3 [14]........................................ 42

Obr. 3.6 – 1

Schéma principu výpočetního nástroje NKN [20] ..................................... 44

Obr. 3.7. – 1

Schéma procesu EA [6].............................................................................. 46

Obr. 4. – 1

Pokročilá fáze výstavby rodinného domu .................................................... 48

Obr. 4. – 2

Půdorys budovy a rozložení návrhových teplot ........................................... 49

Tab. 4.1.1.1. – 1

Návrh hodnot odporu přestupu tepla podle ČSN 730540............................. 51

Obr. 4.1.1.1. – 2

Skladby obvodové konstrukce zóny............................................................. 52

Tab. 4.1.1.1. – 3

Skladby obvodové konstrukce zóny............................................................. 53

Tab. 4.1.1.1. – 4

Přehled ploch obvodových konstrukcí a jejich parametry............................ 54

Tab. 4.1.1.2. – 1

Přehled ploch okenních konstrukcí a jejich parametry................................. 56

Tab. 4.1.2. – 1

Použité hodnoty činitele teplotní redukce podle ČSN 73 0540.................... 57

Tab. 4.1.2. – 2

Statistické geometrické údaje posuzovaného objektu .................................. 57

Obr. 4.2.2. – 1

Podlahové teplovodní vytápění před zalitím betonem ................................. 59

Tab. 4.2.2. – 2

Hodnoty pro výpočet účinnosti sdílení tepla [13] ........................................ 60

Tab. 4.2.3. – 1

Stanovení dílčích účinností podle místa odběru a délky rozvodu [13]......... 62

Tab. 4.4. – 1

Výsledné hodnocení posuzovaného domu ................................................... 64

69


Václav Laxa

Seznam příloh

Příloha č. 1 – výčet souvisejících zákonů, vyhlášek a norem .................................. I Příloha č. 2 – stavební a technické porovnávací ukazatele.....................................II Příloha č. 3 – okrajové podmínky pro výpočet potřeb energie ............................ III Příloha č. 4 – vyhotovený průkaz energetické náročnosti .................................... IV

70


PŘÍLOHY

Příloha č. 1 – výčet souvisejících zákonů, vyhlášek a norem Zákony

Zák. č. 406/2006 Sb. Zák. č. 258/2000 Sb. Zák. č. 183/2006 Sb. Zák. č. 180/2005 Sb Zák. č. 274/2001 Sb Zák. č. 458/2000 Sb.

o hospodaření energií o ochraně veřejného zdraví Stavební zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů energie o vodovodech a kanalizacích Energetický zákon

Vyhlášky

č. 361/2007 Sb. č. 410/2005 Sb. č. 6/2003 Sb. č. 194/2007 Sb. č. 137/1998 Sb. č. 499/2006 Sb. č. 213/2001 Sb. č. 193/2007 Sb.

stanovující podmínky ochrany zdraví o hygienických požadavcích na prostory pro výchovu a l od hygienických limitech pro vnitřní prostředí pobytových o pravidlech pro vytápění a dodávku TV, měrné ukazatele b o obecných technických požadavcích na výstavbu o dokumentaci staveb o podrobnostech energetického auditu o podrobnostech účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu

Technické normy

ČSN EN ISO 13790 ČSN EN 12831 ČSN EN ISO 13789 ČSN EN ISO 13370 ČSN EN ISO 14683 ČSN EN ISO 6946 ČSN 73 0540 ČSN 06 0320 ČSN EN 15217 ČSN 36 0020 ČSN EN 12464-1 ČSN EN 15 603 ČSN EN 15 316

ENB – Výpočet potřeby energie na vytápění a chlazení Tepelné soustavy v budovách – výpočet tepelného výkonu Tepelné chování budov – ztráty prostupem tepla a větráním Tepelné chování budov – přenos tepla zeminou Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích – postupy a hodnoty Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla stavebních konstrukcí Tepelná ochrana budov (požadavky, metody, návrhové h Příprava d ) TV v budovách (navrhování a projektování) ENB – metody výpočtu pro EN certifikaci Sdružené osvětlení Osvětlení pracovních prostorů ENB – Celková potřeba energie a definice hodnocení Tepelné soustavy v budovách – výpočtové metody

I


PŘÍLOHY

Příloha č. 2 – stavební a technické porovnávací ukazatele Budova musí být navržena tak, že: a)

stavební konstrukce a jejich styky mají ve všech místech nejméně takový tepelný odpor, že na jejím vnitřním povrchu nedochází ke kondenzaci vodní páry a růstu plísní,

b)

stavební konstrukce a jejich styky mají nejvýše požadovaný součinitel prostupu tepla a činitel prostupu tepla,

c)

uvnitř stavebních konstrukcí nedochází ke kondenzaci vodní páry nebo jen v množství, které neohrožuje jejich funkční způsobilost po dobu předpokládané životnosti,

d)

funkční spáry vnějších výplní otvorů mají nejvýše požadovanou nízkou průvzdušnost, ostatní konstrukce a spáry obvodového pláště budovy jsou téměř vzduchotěsné, s požadovaně nízkou celkovou průvzdušností obálky budovy,

e)

podlahové konstrukce mají požadovaný pokles dotykové teploty, zajišťovaný jejich tepelnou jímavostí a teplotou na vnitřním povrchu,

f)

místnosti mají požadovanou tepelnou stabilitu v zimním i letním období, snižující riziko jejich přílišného chladnutí a přehřívání,

g)

budova má nejvýše požadovaný průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy.

Technická zařízení budovy musí zajistit:

1

a)

požadovanou dodávku užitečné energie1 pro požadovaný stav vnitřního prostředí,

b)

dodávku energie s požadovanou energetickou účinností,

c)

požadovanou osvětlenost s nízkou spotřebou energie na sdružené a umělé osvětlení,

d)

nízkou energetickou náročnost budovy.

energie dodávaná energetickými systémy budovy k zabezpečení předepsané vnitřní teploty, vlhkosti, osvětlenosti, větrání a přípravu TV, včetně využitelných zisků a ztrát

II


PŘÍLOHY

Příloha č. 3 – okrajové podmínky pro výpočet potřeb energie

2

a)

měrný tepelný tok H, ve W/K, celkový tepelný tok QL [MJ] nebo celkový tepelný zisk QG [MJ], a veličiny pro jejich výpočet se stanoví podle příslušných technických norem2;

b)

výpočet se provádí v ustáleném teplotním stavu, dynamické vlastnosti jsou zahrnuty pomocí činitele využití tepelné kapacity budovy, účinností systémů technických zařízení budovy a účinností využití tepelných zisků,

c)

výpočet se provádí samostatně pro každý časový výpočtový interval (měsíc) a pro každou zónu budovy,

d)

zónou se rozumí každá část budovy, která je zásobována ze stejné skladby energetických systémů budovy, nebo má různé užívání v souladu se standardizovanými podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu stanovenými v platných technických normách a jiných předpisech,

e)

pro hodnocení budovy se systémem chlazení nebo klimatizace musí být budova rozdělena na teplotní zóny tak, aby v jedné zóně nebyly současně obvodové konstrukce se severní a jižní orientací,

f)

tepelný tok prostupem se stanoví za použití venkovních rozměrů konstrukcí ohraničujících zónu budovy, nebo budovu, tj. obalová plocha na systémové hranici budovy,

g)

ve výpočtu měrného toku prostupem tepla HT jsou tepelné mosty a tepelné vazby mezi konstrukcemi zahrnuty prostřednictvím přirážky, nebo přímým výpočtem,

h)

prostup tepla do nevytápěných prostorů a přilehlé zeminy se v jednoduchém výpočtu může provést pomocí činitelů teplotních redukcí b při uvažování součinitelů prostupu tepla U bez vlivu přilehlých prostředí,

i)

měrný tepelný tok větráním HV se stanoví jako součet tepelných toků mechanického a přirozeného větrání vnitřních prostor,

j)

vliv přídavné tepelné izolace výplní otvorů, noční chlazení větráním, chlazení či ohřev zemním výměníkem a zpětné získávání tepla z odváděného vzduchu se zahrnuje do výpočtu prostřednictvím činitele teplotní korekce fj nebo účinností technických zařízení energetických systémů budovy ηj,

k)

vnitřní tepelné zisky obsahují využitelné metabolické teplo normového počtu uživatelů, tepelné zisky z energetických systémů budovy, z osvětlovacích těles a vybavení posuzované zóny běžnými zařízením charakteristickým pro daný provoz; dále se mohou započítat tepelné zisky z rozvodů, cirkulace a akumulace teplé vody a vytápění v budově, z pomocné energie,

l)

solární tepelné zisky jsou započteny s vlivem korekčního činitele stínění (clonami, konstrukcemi, horizontem),

m)

celkové tepelné zisky v zóně jsou zahrnuty s vlivem účinnosti jejich využití pro určení potřeby energie na vytápění a chlazení zóny, nebo budovy.

Například ČSN EN ISO 13790, ČSN EN ISO 13789, ČSN EN ISO 13370, ČSN EN ISO 102077

III


PŘÍLOHY

Příloha č. 4 – vyhotovený průkaz energetické náročnosti a) identifikační údaje budovy Adresa budovy (místo, ulice, popisné číslo, PSČ):

novostavba, zatím neurčeno

Účel budovy:

individuální bydlení

Kód obce:

559679

Kód katastrálního území:

793612

Parcelní číslo:

768/9

Vlastník nebo společenství vlastníků, popř. stavebník: Tomáš Winkelhőfer, DiS.

Adresa:

Školní 329, Zruč - Senec

IČ:

–

Tel./e-mail:

–

Provozovatel, popř. budoucí provozovatel:

Tomáš Winkelhőfer, DiS.

Adresa:

dtto

IČ:

–

Tel./e- mail:

– Změna stávající budovy

Nová budova

Umístění na veřejně přístupném místě podle § 6a odst. 6 zákona č. 406/2000 Sb.

b) typ budovy Rodinný dům

Bytový dům

Hotel a restaurace

Administrativní budova

Nemocnice

Budova pro vzdělávání

Sportovní zařízení

Budova pro velkoobchod a maloobchod

Jiný druh budovy – připojte jaký:

IV


PŘÍLOHY

c) užití energie v budově 1. stručný popis energetického a technického zařízení budovy Osvětlovací soustavu v budove budou tvořit kompaktní zářivky s celkovým instalovaným příkonem 500W. Zdrojem tepla posuzovaného domu je tepelné čerpadlo CARRIER 38EYX048 systému vzduch voda. Tepelný výkon čerpadla je 14,8 kW a jeho topný faktor COP (při venkovní teplotě 7˚C a teplotě topné vody 35˚C) je 3,28. Systém TČ je osazen akumulační nádrží topné vody o objemu 200 litrů. Ekvitermní regulace teploty topné vody je zajištěna venkovním čidlem teploty na severní straně objektu a senzory prostorových termostatů v obývacím pokoji, pracovně a ložnici. Oběh média TČ je zajištěn kompresorem SCROLL. Spotřebu pomocné energie je 100W, což představuje elektrický příkon tříotáčkového oběhového čerpadla systému vytápění GRUNDFOS ALPHA sloužící k nucenému oběhu topné vody. V TČ je implementovaný elektrokotel o výkonu 9 kW pro doplňkové vytápění v případě, že venkovní teplota poklesne pod bod bivalence -10˚C. Expanzním zařízením systému vytápění je tlaková expanzní nádoba EXPANZOMAT o objemu 18 litrů. Dle přání investora je v celém objektu navrženo podlahové nízkoteplotní vytápění v plastových trubkách RAUTHERM S systému REHAU o teplotním spádu 45/38˚C. Jednotlivé topné okruhy jsou provedeny spirálovitým způsobem tak, aby došlo k rovnoměrnému prohřátí podlahy. Rozvržení jednotlivých okruhů respektuje geometrické rozložení místností a orientaci ke světovým stranám. Veškeré rozvody tepla pro vytápění jsou izolovány nad rámec normativních požadavků vysokým stupněm izolace. Teplá voda bude hrazena v koupelně i v kuchyni z centrálního zdroje – elektrického zásobníkového ohřívače DRAŽICE OKHE o objemu 125 l a příkonu 2 kW umístěného v předsíni před koupelnou.

2. druhy energie užívané v budově Elektrická energie

Tepelná energie

Zemní plyn

Hnědé uhlí

Černé uhlí

Koks

TTO

LTO

Nafta

Jiné plyny

Druhotná energie

Biomasa

Ostatní obnovitelné zdroje – připojte jaké:

nízkopotenciální teplo - Tepelné čerpadlo AW

Jiná paliva – připojte jaká:

3. hodnocená dílčí energetická náročnost budovy EP Vytápění (EPH)

Příprava teplé vody (EPDHW)

Chlazení (EPC)

Osvětlení (EPLight)

Mechanické větrání (vč. zvlhčování) (EPAux;Fans)

V


PŘÍLOHY

d) technické údaje budovy 1. stručný popis budovy Jedná o rodinný dům typu bungalov s jednou bytovou jednotkou, bez podsklepení a vestavěného podkroví, s jedním nadzemním podlažím. Stavba bude sloužit pro individuální bydlení rodiny investora. Pozemek, na kterém se dodavatelsky stavba realizuje, se nachází v obci Zruč-Senec v katastrálním území Senec u Plzně (bývalý okres Plzeň – Sever) na parcele č. 768/9. Pozemek stavby se nalézá v klimatické oblasti II v nadmořské výšce 311 m.n.m., kde je výpočtová teplota pro zimní období stanovena na –15˚C a průměrná celoroční teplota odpovídá 8,4˚C. V lokalitě je provedena jednotná kanalizační síť, vodovodní řad, nadzemní rozvod elektrické energie společnosti ČEZ Distribuce a.s. a rovněž je zavedena dodávka zemního plynu, který ale investor nebude využívat. Hodnocený rodinný dům je založen na betonových základových pásech a základové desce na rostlý terén. Obvodová stavba je provedena v systému YTONG XELLA P2-400 o tloušťce 30 cm a na venkovní straně doplněna kontaktním zateplovacím pláštěm z fasádních polystyrenových desek tloušťky 8 cm s vnější silikátovou omítkou. Vnitřní nenosné konstrukce jsou tvořeny příčkovkami YTONG 10cm a opatřeny vápennocementovou štukovou omítkou. Stropní konstrukce domu je tvořena podhledem z OSB desek připevněných na ocelovém roštu zavěšeném na konstrukci krovu. Zateplení stropu je provedeno minerální plstí ORSIL o tloušťce 28 cm. Střecha je jednovrstvá z asfaltových šindelů v černé barvě na konstrukci krovu provedené ze sbíjených dřevních vazníků. Podlahy jsou tepelně izolová-ny pěnovým PPS tloušťky 10cm pod systémovými deskami podlahového topení a litými betonovými podlahami. Nášlapné plochy budou provedeny keramickou dlažbou.

2. geometrické charakteristiky budovy Objem budovy V – vnější objem vytápěné budovy (m3)

423

Celková plocha obálky A – součet vnějších ploch ochlazovaných konstrukcí ohraničujících objem budovy (m2)

407

Celková podlahová plocha budovy Ac (m2)

113

2

3

Objemový faktor tvaru budovy A/V (m /m )

0,96

3. klimatické údaje a vnitřní výpočtová teplota Klimatické místo

klimatická oblast OBLAST II

Venkovní návrhová teplota v topném období θe (°C)

-15,0

Převažující vnitřní výpočtová teplota v topném období θi (°C)

22,0

VI


PŘÍLOHY

4. charakteristika ochlazovaných konstrukcí budovy Ochlazovaná konstrukce

U (W/m2K)

Měrná ztráta konstrukce prostupem tepla HT (W/K)

Součinitel prostupu tepla

Plocha A (m2)

obvodové stěny - obálka Střecha – strop k nevytápěné půdě

102,00

0,21

21,42

149,00

0,16

17,64

Podlaha na terénu

128,00

0,33

27,88

Vchodové plastové dveře

2,50

1,10

3,16

Okenní prvky s U=1,28

14,83

1,28

21,83


6,07

1,30

9,08


4,47

1,35

6,49

Tepelné vazby Celkem

8,14 406,87

116,09

5. tepelně technické vlastnosti budovy Požadavek podle § 6a Zákona 1. Stavební konstrukce a jejich styky mají ve všech místech nejméně takový tepelný odpor, že jejich vnitřní povrchová teplota nezpůsobí kondenzaci vodní páry. 2. Stavební konstrukce a jejich styky mají nejvýše požadovaný součinitel prostupu tepla a činitel prostupu tepla. 3. U stavebních konstrukcí nedochází k vnitřní kondenzaci vodní páry nebo jen v množství, které neohrožuje jejich funkční způsobilost po dobu předpokládané životnosti. 4. Funkční spáry vnějších výplní otvorů mají nejvýše požadovanou nízkou průvzdušnost, ostatní konstrukce a spáry obvodového pláště budovy jsou téměř vzduchotěsné, s požadovaně nízkou celkovou průvzdušností obvodového pláště. 5. Podlahové konstrukce mají požadovaný pokles dotykové teploty, zajišťovaný jejich tepelnou jímavostí a teplotou na vnitřním povrchu. 6. Místnosti (budova) mají požadovanou tepelnou stabilitu v zimním i letním období, snižující riziko jejich přílišného chladnutí a přehřívání. 7. Budova má požadovaný nízký průměrný součinitel prostupu tepla obvodového pláště Uem

Jednotka

Hodnocení

Rsi,N [K/W] θsi,N [°C]

vyhovuje ČSN 73 0540

UN [W/m2K]


Mc,N [kg/m2]


iLV,N [m3/(s.m.Pa0,67)]


Δθ10,N [°C]


ΔθV,N (t) [°C]


Uem,N [W/m2K]


VII


PŘÍLOHY

6. vytápění Topný systém budovy

Tepelné čerpadlo - nízkoteplotní podlahové vytápění,

Typ zdroje energie 1

tepelné čerpadlo vzduch voda

Jmenovitý tepelný výkon kotle (kW)

14,8

Průměrná roční účinnost zdroje energie (%)

100

Výpočet

Měření

Odhad

Roční doba využití zdroje (%)

98

Výpočet

Měření

Odhad

Regulace zdroje energie

automatická ekvitermní

Údržba zdroje energie

Pravidelná

Pravidelná smluvní

Není

Typ zdroje energie

Elektrokotel tepelného čerpadla

Jmenovitý tepelný výkon kotle (kW)

9

Průměrná roční účinnost zdroje energie (%)

99

Výpočet

Měření

Odhad

Roční doba využití zdroje (%)

2

Výpočet

Měření

Odhad

Regulace zdroje energie


Údržba zdroje energie

Pravidelná

Pravidelná smluvní

Převažující typ topné soustavy

podlahové vytápění - voda

Převažující regulace topné soustavy


Rozdělení topných větví podle orientace budovy

Ano

Stav tepelné izolace rozvodů topné soustavy

Není

Ne

vysoký stupeň izolace

7. dílčí hodnocení energetické náročnosti vytápění Bilanční Dodaná energie na vytápění Qfuel,H (GJ/rok)

15,41

Spotřeba pomocné energie na vytápění QAux,H (GJ/rok)

1,16

Energetická náročnost vytápění EPH = Qfuel,H + QAux,H (GJ/rok)

16,57

Měrná spotřeba energie na vytápění vztažená na celkovou podlahovou plochu EPH,A (kWh/(m2.rok))

37,89

8. příprava teplé vody (TV) Druh přípravy TV

elektrický zásobník - bojler

Systém přípravy TV v budově

Centrální

Použitá energie

elektrická

Jmenovitý příkon pro ohřev TV (kW)

2

Průměrná roční účinnost zdroje přípravy (%)

99

Objem zásobníku TV (litry)

125

Údržba zdroje přípravy TV Stav tepelné izolace rozvodů TV

Výpočet Pravidelná

v souladu s normou

VIII

Lokální

Měření Pravidelná smluvní

Kombinovaný

Odhad Není


PŘÍLOHY

9. dílčí hodnocení energetické náročnosti přípravy teplé vody Bilanční Dodaná energie na přípravu TV Qfuel,DHW (GJ/rok)

8,48

Spotřeba pomocné energie na přípravu TV QAux,DHW (GJ/rok)

0,00

Energetická náročnost přípravy TV EPDHW = Qfuel,DHW + QAux,DHW (GJ/rok)

8,48

Měrná spotřeba energie na osvětlení vztažená na celkovou podlahovou plochu EPDHW,A (kWh/m2.rok))

20,83

10. osvětlení Typ osvětlovací soustavy

Kompaktní zářivky

Celkový elektrický příkon osvětlení budovy (W)

500

Způsob ovládání osvětlovací soustavy

ruční

11. dílčí hodnocení energetické náročnosti osvětlení a elektrických spotřebičů Bilanční Dodaná energie na osvětlení Qfuel,Light,E (GJ/rok)

1,81

Dodaná energie na spotřebiče Qfuel,zp,E (GJ/rok)

2,14

Dodaná energie na osvětlení a spotřebiče Qfuel,L,E (GJ/rok)

3,95

Měrná spotřeba energie na osvětlení a spotřebiče vztažená na celkovou podlahovou plochu EPLight,A (kWh/(m2.rok))

9,72

12. ukazatel celkové energetické náročnosti budovy Bilanční Energetická náročnost budovy EP (GJ/rok)

29 2

142

2

98

Maximální energetická náročnost referenční budovy Rrq (kWh/(m ·rok) Minimální energetická náročnost referenční budovy Rrq (kWh/(m ·rok) Vyjádření ke splnění požadavků na energetickou náročnost budovy

ÚSPORNÁ 2

Měrná spotřeba energie na celkovou podlahovou plochu EPA (kWh/m .rok)) Třída energetické náročnosti hodnocené budovy

71,28 B

IX


PŘÍLOHY

e) energetická bilance budovy pro standardní užívání 1.

dodaná energie z vnější strany systémové hranice budovy stanovená bilančním hodnocením

Energonositel

Vypočtené množství dodané energie

Energie skutečně dodaná do budovy

Jednotková cena

GJ/rok

GJ/rok

Kč/GJ

Elektrická energie

29

Celkem

29

2.

energie vyrobená v budově

Druh zdroje energie

Vypočtené množství vyrobené energie GJ/rok

– Celkem

f)

ekologická a ekonomická proveditelnost alternativních systémů kogenerace u nových budov s podlahovou plochou nad 1 000 m2

Místní obnovitelný zdroj energie

Kogenerace

Dálkové vytápění nebo chlazení

Blokové vytápění nebo chlazení

Tepelné čerpadlo

Jiné

1.

a

postup a výsledky posouzení ekologické a ekonomické proveditelnosti technicky dostupných a vhodných alternativních systémů dodávek energie

Nebylo posuzováno, není požadováno

g) doporučená technicky a ekonomicky energetické náročnosti budovy 1.

vhodná

opatření

pro

doporučená opatření – budova vyhovuje, nebylo posuzováno

Popis opatření

Úspora energie (GJ)

Úspora celkem se zahrnutím synergických vlivů

X

Investiční náklady (tis. Kč)

Prostá doba návratnosti

snížení


PŘÍLOHY

h) další údaje 1.

doplňující údaje k hodnocené budově

Budova vyhovuje požadavkům na energetickou náročnost budov podle zák. č. 406/2006 Sb.

2. seznam podkladů použitých k hodnocení budovy Projektová dokumentace, pohovor s investorem, inspekce na stavbě, technické normy

i)

Doba platnosti průkazu a identifikace zpracovatele

Doba platnosti průkazu Průkaz vypracoval

Bc. Václav Laxa Osvědčení č.

Dne:

XI


XII

PŘÍLOHY

ROČNÍ POTŘEBA ENERGIE BUDOVY Roční potřeba energie zahrnuje potřebu energie bvez vlivu energetických systémů budovy (např. bez vlivu rekuperace VZT systému, systému vytápění, apod.)

Potřeba energie na vytápění

Příprava TV

MJ MJ MJ

CELKEM

MJ

Vytápění Chlazení

Potřeba tepla na přípravu TV

prosinec

listopad

říjen

září Potřeba energie na chlazení

leden

únor

březen

duben

květen

červen

červenec

srpen

září

říjen

listopad

prosinec

CELKEM

7 497,28 0,00 616,00 8 113,28

6 232,25 0,00 616,00 6 848,25

5 297,89 0,00 616,00 5 913,89

3 440,57 0,00 616,00 4 056,57

613,77 0,00 616,00 1 229,77

0,00 0,00 616,00 616,00

0,00 0,00 616,00 616,00

0,00 0,00 616,00 616,00

567,57 0,00 616,00 1 183,57

3 063,23 0,00 616,00 3 679,23

4 928,83 0,00 616,00 5 544,83

6 687,91 0,00 616,00 7 303,91

38 329,30 0,00 7 392,00 45 721,30

Měrná roční potřeba energie 94,22 85,00

srpen

červenec

červen

květen

duben

březen

únor

leden

Potřeba energie [MJ]

Roční potřeba energie [MJ] 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0

90,00 Potřeba energie na vytápění

0,00

[kWh/m2] 18,17

95,00

100,00 Potřeba energie na chlazení

105,00

110,00 Potřeba energie v teplé vodě

115,00

MJ MJ MJ MJ

Energetická Náročnost Budov - Národní Kalkulační Nástroj DODANÁ ENERGIE DO BUDOVY

Spotřeba energie na vytápění

Pomocná energie

MJ MJ MJ MJ MJ MJ MJ

CELKEM

MJ

Vytápění Chlazení Vlhčení Příprava TV Kogenerace Osvětlení

Spotřeba tepla na přípravu TV

Spotřeba energie na chlazení

Spotřeba pomocné energie (elektrické)

Spotřeba dodané energie pro kogeneraci

Spotřeba dodané energie na osvětlení

prosinec

listopad

říjen

září

srpen

červenec

červen

květen

duben

březen

únor

leden

Spotřeba energie [MJ]

Roční dodaná energie [MJ] 5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0

Spotřeba dodané energie na úpravu vlhkosti

leden

únor

březen

duben

květen

červen

červenec

srpen

září

říjen

listopad

prosinec

CELKEM

3 014,57 0,00 0,00 706,26 0,00 229,81 363,73 4 314,37

2 505,92 0,00 0,00 706,26 0,00 188,99 328,53 3 729,70

2 130,22 0,00 0,00 706,26 0,00 157,24 309,09 3 302,81

1 383,41 0,00 0,00 706,26 0,00 128,51 246,24 2 464,43

246,79 0,00 0,00 706,26 0,00 105,84 236,23 1 295,12

0,00 0,00 0,00 706,26 0,00 98,28 175,74 980,27

0,00 0,00 0,00 706,26 0,00 98,28 181,60 986,13

0,00 0,00 0,00 706,26 0,00 105,84 181,60 993,69

228,21 0,00 0,00 706,26 0,00 131,54 246,24 1 312,25

1 231,69 0,00 0,00 706,26 0,00 155,73 327,30 2 420,98

1 981,83 0,00 0,00 706,26 0,00 187,48 334,37 3 209,94

2 689,14 0,00 0,00 706,26 0,00 226,79 363,73 3 985,91

15 411,79 0,00 0,00 8 475,12 0,00 1 814,33 3 294,38 28 995,62

Měrná roční spotřeba energie

[kWh/m2] 9,72

37,89

0,00

20,83

8,10

0,00 0,00

Spotřeba dodané energie na vytápění

10,00

Spotřeba dodané energie na chlazení

20,00

30,00

Spotřeba dodané energie na úpravu vlhkosti

40,00

Spotřeba dodané energie na přípravu TV

0,00 50,00

Spotřeba pomocné energie (elektrické)

60,00

Spotřeba dodané energie pro kogeneraci

70,00

Spotřeba dodané energie na osvětlení

80,00

90,00

MJ MJ MJ MJ MJ MJ MJ MJ

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE DIPLOMOVÁ PRÁCE

Recommend Documents