Zdroje tepla pre budovy s takmer nulovou potrebou energie
© Fotolia.com
Autor analyzuje podmínky, které pro zdroje tepla vytváří kritéria nuná ke splnění požadavků kladených na budovy s téměř nulovou spotřebou energie (NZEB).
1. Úvod
V zmysle akčného plánu EÚ 20/20/20 sa budú po roku 2020 stavať len budovy s takmer nulovou potrebou energie, čo bude predstavovať úplne nový fenomén z pohľadu projektovania, samotnej realizácie stavby a v neposlednom rade pri prevádzke budov. Ide nielen o samotné budovy s takmer nulovou potrebou energie, ale predovšetkým o filozofiu trvalej udržateľnosti architektúry a výstavby s celkovým zámerom v budúcnosti navrhovať, realizovať a prevádzkovať budovy, ktoré budú energeticky aktívne, ekologicky bezpečné a ekonomicky efektívne.
Budova s takmer nulovou potrebou energie sa v EPBD definuje ako „budova, ktorá má veľmi vysokú energetickú hospodárnosť“ v súlade s prílohou I. smernice. Takmer nulové množstvo energie alebo veľmi nízke množstvo energie má byť zabezpečené vo významnej miere z obnoviteľných zdrojov získaných priamo na mieste alebo v blízkosti spotreby.
2. Legislatívny rámec
EPBD bola prevzatá do slovenskej legislatívy prostredníctvom zákona č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov a ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 50/1976 Zb. o územnom plánovaní a stavebnom poriadku v znení neskorších predpisov [2]. V roku 2012 bol prijatý nový zákon č. 300/2012 Z. z., ktorý mení a dopĺňa zákon č. 555/2005 Z. z.
Podľa vykonávacej vyhlášky č. 364/2012 Z. z. (k zákonu č. 555/2005 Z. z.) je ukazovateľom minimálnej energetickej hospodárnosti budovy primárna energia [4]. Dodaná energia sa určuje podľa jednotlivých energetických nosičov, ktorými sa cez systémovú hranicu zásobujú technické zariadenia na uspokojenie potrieb energie v budove, t.j. na vykurovanie, prípravu teplej vody, vetranie, chladenie a osvetlenie.
Minimálnou požiadavkou na energetickú hospodárnosť nových budov postavených po 31. decembri 2015 je horná hranica energetickej triedy A1 pre globálny ukazovateľ. Pre nové budovy vo vlastníctve orgánov verejnej správy postavené po 31. decembri 2018 a pre všetky ostatné nové budovy postavené po 31. decembri 2020 je minimálnou požiadavkou pre globálny ukazovateľ horná hranica energetickej triedy A0.
3. Budova s takmer nulovou potrebou energie
Budova s takmer nulovou potrebou energie musí spĺňať viaceré požiadavky, tak na tepelnú ochranu, ako i na technické systémy. Potreba energie na vykurovanie takéhoto domu je až o 90 % nižšia v porovnaní so štandardným rodinným domami a predstavuje približne 1,5 m3 zemného plynu (resp. 1,5 kg oleja) na štvorcový meter obytnej plochy za rok!
Základné kritériá:
- Potreba energie na vykurovania za rok je maximálne 5 kWh/m2.
- Kompaktnosť budovy – konštrukcia bez, resp. s minimálnymi tepelnými mostmi.
- Vzduchotesnosť a ochrana proti vlhkosti.
| Kategórie budov | Triedy energetickej hospodárnosti budovy | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A0 | A1 | B | C | D | E | F | G | |
| rodinné domy | ≤ 54 | 55–108 | 109–216 | 161–324 | 325–432 | 433–540 | 541–648 | > 648 |
| bytové domy | ≤ 32 | 33–63 | 64–126 | 127–189 | 190–252 | 253–315 | 316–378 | > 378 |
| administratívne budovy | ≤ 60 | 61–120 | 121–240 | 241–360 | 361–480 | 481–600 | 601–720 | > 720 |
| budovy škôl a školských zariadení | ≤ 34 | 35–68 | 69–136 | 137–204 | 205–272 | 273–340 | 341–408 | > 408 |
| budovy nemocníc | ≤ 96 | 97–192 | 193–384 | 385–576 | 577–769 | 770–961 | 962–1153 | > 1153 |
| budovy hotelov a reštaurácií | ≤ 82 | 83–164 | 165–328 | 329–492 | 493–656 | 657–820 | 821–984 | > 984 |
| športové haly a iné budovy určené na šport | ≤ 38 | 39–76 | 77–152 | 153–258 | 259–304 | 305–380 | 381–456 | > 456 |
| budovy pre veľkoobchodné a maloobchodné služby | ≤ 85 | 86–170 | 171–340 | 341–510 | 511–680 | 681–850 | 851–1020 | > 1020 |
| Energetický nosič | Spôsob transformácie | Faktor | ||
|---|---|---|---|---|
| transformácie a distribúcie energie | emisie CO2 kg/kWh | primárnej energie fp | ||
| Zemný plyn | Štandardný kotol | 0,89–0,90 | 0,220 | 1,1 |
| Kondenzačný kotol | 0,97–1,05 | 0,220 | 1,1 | |
| Čierne uhlie | Kotol na uhlie | 0,69–0,78 | 0,360 | 1,1 |
| Kusové drevo | Kotol na biomasu | 0,7 | 0,020 | 0,1 |
| Zemný plyn | Diaľkové vykurovanie | 0,84 | 0,220 | 1,3 |
| Čierne uhlie | Centralizované zásobovanie | 0,80 | 0,360 | 1,3 |
| El. energia | Vykurovanie | 0,99 | 0,167 | 2,2 |
| TČ vzduch-voda/radiátory | 2,6 | 0,167 | 2,2 | |
| TČ vzduch-voda/sálavý systém | 2,9 | 0,167 | 2,2 | |
| TČ zem-voda/radiátory | 2,9 | 0,167 | 2,2 | |
| TČ zem-voda/sálavý systém | 3,4 | 0,167 | 2,2 | |
| Fotovoltika | 1,00 | 0,00 | 0,0 | |
4. Zemný plyn pri zásobovaní teplom po roku 2016 a 2020
V zmysle vykonávacej vyhlášky č. 364/2012 Z. z. sa celková potreba energie budovy určí ako súčet potrieb energií pre jednotlivé miesta spotreby. Pri rodinných domoch je to súčet potrieb energií na vykurovanie a potrieb energií na prípravu teplej vody. Potreba energií na vetranie a chladenie sa pri rodinných domoch nehodnotí.
4.1 Primárna energia
Globálnym, alebo hlavným hodnotiacim ukazovateľom energetickej hospodárnosti budovy je primárna energia, ktorá sa určí vynásobením potreby energií (vykurovania a prípravy teplej vody) faktormi primárnej energie, ktoré sú určené pre jednotlivé energetické nosiče.
V novele vykonávacej vyhlášky č. 324/2016 Z. z. [8] došlo, okrem iného, k zmene hodnôt faktorov primárnej energie pre jednotlivé energetické nosiče vrátane zemného plynu (tab. č. 3).
Pôvodná hodnota faktora primárnej energie pre zemný plyn, ktorá má „hodnotiť“ energetickú náročnosti dopravy zemného plynu, nezodpovedala jej reálnej hodnote.
Hodnota fp = 1,36 bola stanovená vyššie aká je reálna. Nový faktor primárnej energie bol určený na hodnotu fp = 1,10. Legislatívno-technická energetická náročnosť dopravy plynu ku konečnému miestu spotreby predstavuje max. hodnotu 2,60 % zo skutočného množstva dopraveného plynu. Prevádzkovatelia plynárenskej dopravnej infraštruktúry z tohto dôvodu vynakladajú maximálne úsilie na to, aby energetická náročnosť dopravy zemného plynu bola čo najnižšia. Reálna hodnota faktora, ktorá by zohľadňovala technickú realitu, príslušné právne predpisy a tiež rozhodnutia ÚRSO, by mala byť znížená maximálne na úroveň fp = 1,026.
Zmena faktora primárnej energie umožňuje použiť ako zdroj tepelnej energie plynový kondenzačný kotol s účinnosťou > 97 %, s využitím energie až na úrovni 105 % a splniť tak, pri dodržaní kritérií pre projektovanie, výstavbu a prevádzku pasívneho rodinného domu, globálny ukazovateľ pre primárnu energiu pre triedu A1, ktorá je v platnosti od roku 2016. Pri triede A0, ktorá vstúpi do platnosti po roku 2020, je potrebné prehodnotiť hodnotu faktoru primárnej energie zemného plynu a stanoviť ju na hodnotu zohľadňujúcu technickú realitu tak ako je uvedené vyššie.
| Energetický nosič | Spôsob transformácie | Merná jednotka (m. j.) | Výhrevnosť kWh/m. j. | Faktor | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| transformácie a distribúcie energie | emisie CO2 kg/kWh | primárnej energie fPnren | ||||
| Zemný plyn | štandardný kotol – starý | m3 | 9,59 | 0,83–0,89 | 0,220 (0,277) | 1,1 (1,36) |
| štandardný kotol – nový | m3 | 9,59 | 0,89–0,90 | 0,220 (0,277) | 1,1 (1,36) | |
| nízkoteplotný kotol | m3 | 9,59 | 0,90–0,93 | 0,220 (0,277) | 1,1 (1,36) | |
| kondenzačný kotol | m3 | 9,59 | 0,97–1,05 | 0,220 (0,277) | 1,1 (1,36) | |
| kombinovaná | m3 | 9,59 | 0,85 | 0,220 (0,277) | 1,1 (1,36) | |
4.2 Ekológia
Vyhláška č. 364/2012 Z. z. hodnotí jednotlivé palivá iba podľa produkcie emisií CO2. Problém produkcie tuhých znečisťujúcich látok (ďalej len „TZL“) do ovzdušia, ktoré vznikajú pri spaľovaní, vyhláška nehodnotí. Produkcia TZL, či už v porovnaní s inými fosílnymi, alebo s palivami na báze dreva, robí zemný plyn jedným z najekologickejších palív vôbec. Množstvo vyprodukovaných TZL je pri spaľovní zemného plynu niekoľko násobne nižšie, ako pri spaľovaní iných palív. Negatívny dopad práve TZL na zdravie obyvateľstva je alarmujúci [7]. Zvýšená koncentrácia TZL (PM2.5) zvyšuje výskyt autizmu, poruchy kognitívnych funkcií detí, depresie, demencie, parkinsonovej choroby, ovplyvňuje koncentráciu proteínu BDNF, respiračné choroby ... [7].
5. Záver
Za presne stanovených okrajových podmienok sa zemný plyn javí ako vhodné palivo na vykurovanie a prípravu teplej vody v budovách s takmer nulovou potrebou energie (pasívnych domoch), spĺňajúci triedy energetickej hospodárnosti budov A1. Je to najmä z dôvodu výhodného pomeru ceny kondenzačného kotla (vrátane inštalácie), vysokej účinnosti, nízkych prevádzkových nákladov, jednoduchosti, skutočného komfortu a dostupnosti, nehovoriac o takmer zanedbateľnom dopade na ekológiu. Pri triede A0, ktorá vstúpi do platnosti po roku 2020, je potrebné prehodnotiť hodnotu faktoru primárnej energie zemného plynu a stanoviť ju na hodnotu zohľadňujúcu technickú realitu t.j. maximálne na úroveň fp = 1,026.
Poďakovanie
Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. DS-2016-0030 a Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR prostredníctvom grantu VEGA 1/0807/17.
Zdroj: 17. konferencia s medzinárodnou účasťou, MERANIE A ROZPOČÍTANIE TEPLA 2017, Zborník prednášok. Vydala Slovenská společnost pro techniku prostředí, SSTP, 2018.
Literatúra
- Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast).
- Zákon č. 555 z 8. novembra 2005 o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov.
- Zákon č. 300 z 18. septembra 2012, ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov a ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 50/1976 Zb. o územnom plánovaní a stavebnom poriadku (stavebný zákon) v znení neskorších predpisov.
- Vyhláška č. 364 z 12. novembra 2012, ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov.
- DAHLSVEEN, T. – PETRÁŠ, D. a kol. Energetický audit a certifikácia budov. Bratislava: JAGA GROUP, 2008. ISBN 978-80-8076-063-2.
- KRAJČÍK, M. – PETRÁŠ, D. Energetické hodnotenie budov. Bratislava: Nakladateľstvo STU, Bratislava, 2015. ISBN 978-80-227-4462-1.
- RADIM J. ŠRAM: Zemní plyn a zdraví. Jesenná konferencia SPNZ, Horný Smokovec, 6. 10. 2016,
http://www.spnz.sk/uploads/2016/JK_prednasky/Sram_Radim_JK_2016.pdf. - Vyhláška č. 324 z 7. decembra 2016, ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov.
- PETRÁŠ, D. – ILLITH, R.: Energetická hospodárnosť a zemný plyn. Slovgas. X. 2016, 9–13 s.
Evropská směrnice o energetické náročnosti budov 2010/31/EU (EPBD) zavedla nový, poměrně obecný termín „Budova s téměř nulovou spotřebou energie“, jehož technickou definici a výklad ponechala na jednotlivých členských zemích EU. V České republice toto řeší Zákon o hospodaření energií 406/2000 Sb. a Vyhláška 78/2013 o energetické náročnosti budov. Příspěvek popisuje situaci na Slovensku, kde se pro vyjádření energetické náročnosti používá obdobně jako v ČR primární energie, ovšem s jinými konverzními faktory energonositelů i jiným způsobem nastavenými referenčními hodnotami a metodikou hodnocení. Důsledkem těchto rozdílů je obecný fakt, že řešení budov s téměř nulovou spotřebou energie se může v jednotlivých zemích odlišovat, což je nutno zohlednit při přebírání vzorů a řešení ze zahraničí.
The author analyzes the conditions that create the criteria for heat sources to meet the requirements for buildings with almost zero energy consumption NZEB.