Nové tepelnětechnické požadavky a trendy zohledňující energetickou náročnost na Slovensku
Přepracované znění směrnice o energetické náročnosti budov č. 2010/31/EU požaduje další snižování spotřeby energie v budovách. Znamená to, že je třeba přesněji určit vymezení požadavků energetické třídy A, čemu se musí podřídit i požadavky na tepelnou ochranu budovy, včetně požadavků na jednotlivé stavební konstrukce. Požadavky na energetickou náročnost budovy se liší pro jednotlivé kategorie budov vzhledem k jejich účelu, ale i jemu se podřizující geometrické a konstrukční parametry budov.
Úvod
Normalizované požiadavky na potrebu tepla v závislosti na faktore tvaru určuje STN 73 0540-2: 2002 ako energetické kritérium (pozri tab. 2.9). Pre kategóriu budov bytové domy v tabuľke 4 prílohy 1 vyhláška MVRR SR č. 311/2009 Z. z. sa určuje požiadavka na potrebu tepla s predpokladom splnenia dosiahnutia energetickej triedy B. Požadovaná hodnota 50 kWh/(m2.a) zodpovedá požiadavke STN 73 0540: 2002 na energetické kritérium pre nové budovy s faktorom tvaru 0,3 1/m. Z požiadaviek na minimálnu energetickú hospodárnosť pre bytové domy podľa prílohy č. 3 vyhlášky MVRR SR č. 311/2009 Z. z. vyplýva, že potreba tepla na vykurovanie spĺňajúca požiadavky energetickej triedy A by mala byť rovná alebo nižšia ako 25 kWh/(m2.a). Prepracované znenie smernice o energetickej hospodárnosti budov č. 2010/31/EU požaduje ďalšie znižovanie spotreby energie v budovách. Znamená to, že je potrebné presnejšie určiť vymedzenie požiadaviek energetickej triedy A, čomu sa musia podriadiť aj požiadavky na tepelnú ochranu budovy, vrátane požiadaviek na jednotlivé stavebné konštrukcie. Požiadavky na energetickú hospodárnosť budovy sa líšia pre jednotlivé kategórie budov vzhľadom na ich účel, ale aj jemu sa podriaďujúce geometrické a konštrukčné parametre budov. Pre budovy na bývanie sa uvažuje neprerušované vykurovanie. Zníženie potreby tepla na vykurovanie nebytových budov je ovplyvnené aj využitím prerušovaného zásobovania teplom. Na zistenie vplyvu tepelnotechnických vlastností stavebných konštrukcií a geometrických faktorov budovy je vhodné skúmanie budov na bývanie [3].
Čtěte také: Nulové domy (prof. Ing. Jan Tywoniak, CSc.) a Nová ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov (2011)
Energetická hospodárnosť budov
Vyhláškou MVRR SR č. 311/2009 Z. z. [1] je v prílohe 3 určená škála energetických tried pre jednotlivé miesta spotreby energie. Potreba energie na vykurovanie ako súčet potreby tepla a potreby enrgie vykurovacích systémov v budove zohľadňuje požiadavky na potrebu tepla na vykurovanie podľa tab. 4 prílohy č.1 vyhlášky. Pre určenie hornej hranice energetickej triedy D reprezentujúcej fond budov sa zohľadnili sprísnené požiadavky pre výstavbu budov po roku 1984 (energeticky úsporné budovy). Nadväzne na spôsob určenia hraníc energetických tried a ich kvantifikáciu je možné uviesť návrh definícií jednotlivých, z hľadiska potreby energie na vykurovanie, resp. potreby tepla na vykurovanie rôznych budov. Kvantifikácia potreby tepla pre jednotlivé kategórie budov vzhľadom na líšiace sa charakteristiky budov (geometrické, konštrukčné a prevádzkové) je rôzna. Smernica č. 2010/31/EU zavádza požiadavku na výstavbu budov s takmer nulovou potrebou energie.
Na hodnotenie budov z hľadiska energetickej hospodárnosti sa podľa platnej vyhlášky [1] uvažuje ako globálny ukazovateľ celková dodaná energia do budovy určená potrebou energie budovy. Vplyv distribučného systému a výroby (vrátane účinnosti zdroja) sa uvažuje na určenie primárnej energie. Pre rodinné domy, bytové domy a administratívne budovy je určená aj minimálna požiadavka na primárnu energiu zodpovedajúca minimálnej požiadavke na energetickú hospodárnosť (energetická trieda B), pričom pre budovy na bývanie sa uvažoval iba vplyv potreby energie na vykurovanie a prípravu teplej vody., zatiaľ čo pre administratívne budovy sa zohľadnila aj potreba energie na chladenie, vetranie a osvetlenie. Na preukázanie splnenia požiadaviek na energetickú hospodárnosť budov postavených v štandarde pasívnych budov a budov s takmer nulovou spotrebou energie bude potrebné zaraďovanie do energetických tried podľa primárnej energie so zohľadnením vplyvu všetkých miest spotreby energie a vplyvu využitia obnoviteľných zdrojov energie.
Na rozlíšenie rôznej úrovne výstavby z hľadiska potreby energie je preto potrebné navrhnúť ich definovanie tak, aby vyhovovalo rôznym kategóriám budov. Pre kvantifikáciu požiadaviek je možné predpokladať využitie platnej škály uvedenej v prílohe č. 3 vyhlášky [1]. Pre pasívne domy by mala byť hranica zodpovedajúca 50 % rozpätia energetickej triedy A. Jednotlivé druhy výstavby potom možno popísať nasledujúcimi definíciami.
Energeticky úsporná budova je budova navrhnutá so splnením požiadaviek na tepelnotechnické vlastnosti a energetické kritérium stavebných konštrukcií stanovených podľa STN 73 0540-2: 2002 pre obnovované budovy (zodpovedá hornej hranici energetickej triedy D). Nízkoenergetická budova je budova navrhnutá tak, aby maximálna potreba tepla na vykurovanie dosahovala 50 % potreby tepla na vykurovanie energeticky úsporných budov a aby nebola vyššia ako minimálna požiadavka na energetickú hospodárnosť budov, ktorou je horná hranica energetickej triedy B. Ultra nízkoenergetická budova je budova navrhnutá tak, aby maximálna potreba tepla na vykurovanie nebola vyššia ako polovica potreby tepla na vykurovanie určenej pre hornú hranicu energetickej triedy B, čiže je určená hornou hranicou energetickej triedy A. Energeticky pasívna budova je budova, ktorá je navrhnutá ako veľmi tesná budova, ktorej potreba tepla na vykurovanie je približne 15 kWh/(m2.a), primárna energia na vykurovanie a prípravu teplej vody je približne 40 kWh/(m2.a), ale celková primárna energia s využitím obnoviteľných zdrojov energie nie je vyššia ako 120 kWh/(m2.a). Potreba tepla na vykurovanie je ovplyvnená kategóriou budovy. Pasívne budovy charakterizované hodnotou zodpovedajúcou 50 % rozpätia energetickej triedy A pre jednotlivé kategórie budov. Budova s takmer nulovou potrebou energie je budova s nulovou bilančnou potrebou energie, pričom všetka potreba energie je pokrytá z obnoviteľných zdrojov na mieste stavby. Pri budove s takmer nulovou potrebou tepla sa takmer všetka potreba energie pokrýva z obnoviteľných zdrojov.
Hodnotenie zníženia potreby tepla na vykurovanie vplyvom stavebných úprav
Budovy na bývanie sa odlišujú najmä tvarom, podlažnosťou a veľkosťou. Tieto odlišnosti je možné vyjadriť faktorom tvaru budovy. Vzhľadom na to, že pre bytové domy a rodinné domy sú charakteristické rozdielne intervaly faktorov tvaru, hodnotenie možností znižovania potreby tepla na vykurovanie boli skúmané osobitne pre jednotlivé kategórie budov napriek tomu, že pre obidva prípady sa uvažuje neprerušované vykurovanie s normalizovaným počtom dennostupňov 3 422 K.deň. STN 73 0540-2: 2002 stanovovala maximálnu hodnotu súčiniteľa prechodu tepla pre jednotlivé stavebné konštrukcie. Sprísňovanie hodnoty súčiniteľa prechodu tepla ovplyvňuje znižovanie potreby tepla na vykurovanie, súčasne však je potrebné stanoviť aj priemernú hodnotu Upriem pre budovu.
Ako vyplýva z hodnotenia bytových domov existujúcej výstavby, pre väčšinu bytových domov je hodnota faktora tvaru nižšia ako 0,3 1/m. Na hodnotenie vplyvu kvality tepelnej ochrany na potrebu tepla na vykurovanie sa preto výpočtové experimenty vykonali pre tri vybrané bytové domy charakterizované faktorom tvaru 0,257 1/m, 0,301 1/m a 0,414 1/m. Dosiahnutie zníženia potreby tepla na jednotlivé úrovne podľa stanovených požiadaviek na energetickú hospodárnosť uvedených vo vyhláške č. 311/2009 Z. z. je možné. Závisí na dosiahnutej úrovni kombinácie jednotlivých parametrov: faktor tvaru, priemerná hodnota súčiniteľa prechodu tepla stavebných konštrukcií obalu budovy a pomeru tepelných ziskov a tepelných strát. Potreba tepla na vykurovanie závisí od mnohých ďalších faktorov, vrátane orientácie budovy, osadenia do terénu a pod. Požadovaná úroveň potreby tepla je dosiahnuteľná pri kombinácii hodnôt pre:
- nízkoenergetické bytové domy: faktor tvaru ≤ 0,4 1/m; Upriem ≤ 0,55 W/(m2.K);
γH ≥ 0,45;
- ultra nízkoenergetické bytové domy: faktor tvaru ≤ 0,3 1/m; Upriem ≤ 0,45 W/(m2.K);
γH ≥ 0,75;
- pasívne bytové domy: faktor tvaru ≤ 0,3 1/m; Upriem ≤ 0,40 W/(m2.K);
γH ≥ 0,80;
- takmer s nulovou potrebou energie (menej ako 5,0 kWh/(m2.a):
faktor tvaru ≤ 0,3 1/m; Upriem ≤ 0,35 W/(m2.K);
γH ≥ 0,95.
Pre kategóriu budov rodinné domy v tabuľke 4 prílohy 1 vyhláška MVRR SR č. 311/2009 Z. z. určuje požiadavku na potrebu tepla s predpokladom splnenia dosiahnutia energetickej triedy B hodnotou 81,4 kWh/(m2.a). Uvedená hodnota je odvodená z požiadavky energetického kritéria pre nové budovy s faktorom tvaru 0,7 1/m s uvažovaním zvýšenia konštrukčnej výšky z 2,8 na 2,9 m. Z požiadaviek na minimálnu energetickú hospodárnosť podľa prílohy č. 3 vyhlášky MVRR SR č. 311/2009 Z. z. vyplýva, že potreba tepla na vykurovanie spĺňajúca požiadavky energetickej triedy A by mala byť rovná alebo nižšia ako 40,0 kWh/(m2.a) a pre pasívne domy rovná alebo nižšia ako polovica z tejto hoídnoty, čiže 20,0 kWh/m2.a). Navrhnutými opatreniami je možné dosiahnuť úroveň nízkoenergetických budov a pri výstavbe približujúcej sa faktoru tvaru budovy 0,7 1/m, priemernej hodnoty súčiniteľa prechodu tepla Upriem ≤ 0,25 a pomeru tepelných ziskov a tepelných strát γH aspoň 0,5 je možné zabezpečiť ultraenergetuickú výstavbu. Pre dosiahnutie úrovne pasívnych domov je potrebné uvažovať so zvýšením plochy presklenej časti južne orientovaného priečelia a tým zvýšiť pomer tepelných ziskov a tepelných strát.
Obrázok 1 - Závislosť potreby tepla od Upriem a dosiahnutie minimálnej požiadavky pre rôzny štandard pre bytové domy s rôznym faktorom tvaru - úroveň úsporné domy, nízkoenergetické a ultranízkoenergetické domy s prirodzenou výmenou vzduchu (n=0,5 1/h) Ďalšie zníženie potreby energie je možné dosiahnuť využitím rekuperácie.
| Hodnoty Upriem W/(m2.K) |
BD č. 1 | BD č. 2 | BD č. 3 |
| Min | 0,324 | 0,308 | 0,277 |
| Max | 1,146 | 1,183 | 1,314 |
Záver - požiadavky na tepelnú ochranu
Zmena kvality stavebných konštrukcií s dopadom na zmenu tepelnotechnických vlastností sa týka všetkých stavebných konštrukcií a budovy:
- faktora tvaru budovy (aj so zohľadnením rôznej kategórie budovy),
- podielu jednotlivých stavebných konštrukcií na celkovej teplovýmennej ploche budovy
- tepelnotechnických vlastností otvorových konštrukcií s uvažovaním zmeny vlastnosti rámu a zasklenia, vrátane priepustnosti slnečného žiarenia zasklením (bez podrobnej analýzy vplyvu faktora tienenia)
- tepelnotechnických vlastností obvodového a strešného plášťa, vnútorných deliacich konštrukcií a podlahy na teréne.
Zaviesť bude potrebné aj ďalšie kritériá: súčiniteľ prechodu tepla Upriem, odporúčané hodnoty faktora tvaru jednotlivých kategórií budov (zavedenie pojmu referenčnej budovy), pomeru tepelných ziskov a tepelných strát γH, teplotný faktor fRsi, vplyv sálavej zložky (emisivity) na prestupové veličiny.
Literatúra
[1] Vyhláška MVRR č. 311/2009 Z. z., ktorou sa ktorou sa ustanovujú podrobnosti o výpočte
energetickej hospodárnosti budov a obsah energetického certifikátu
[2] STN 73 0540-1 až 4: 2002 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštruckií a budov. Tepelná
ochrana budov
[3] Sternová, Z. - Bendžalová, J. - Jendeková, V. - Bekeš, Š.: Vplyv inovatívnych postupov
zabezpečenia energetickej hospodárnosti budov so stanovením optimálnej technickej,
environmentálnej a ekonomickej realizovateľnosti. E 02,04,06.1, Zák. č. 10100087/2010-Z-
83/550/2010/MVRR SR. Bratislava: TSÚS, n.o., 2010
[4] Sternová, Z. a kol.: Potenciál energetických úspor v budovách na bývanie a v nebytových
nevýrobných budovách. Úloha VaV č. 435/550/2007/MVRR SR. Správa č. 96/2008. VVÚPSNOVA.
2008
The last revision of STN 73 0540 came in the validity in 2002. The requirement on minimum energy performance of buildings influenced heat need for heating by decreasing of 28.6 % comparing with the requirement of valid standard. The recast of the directive issued as directive 2010/31/EU required further decreasing of energy use for heating. To achieve the required stage in energy performance of buildings also changes in thermal protection properties are needed.