Případové studie budov s téměř nulovou spotřebou energie v ČR - rodinný dům
Pohled na budovy s téměř nulovou spotřebou energie v kontextu současných legislativních požadavků v ČR (část 3)
Případové studie budov s téměř nulovou spotřebou energie v ČR
Případová studie rodinného domu ukazuje podmínky, kterým se musí přizpůsobit drobní stavebníci. Případová studie bytového domu demonstruje koncepční přístup k developerskému projektu. Koncepční přístup naznačuje nutné kroky, jež je třeba učinit v případě bytových projektů v následujících letech. Poslední případová studie administrativní budovy je zaměřena na požadavky využití obnovitelných zdrojů energie v těchto typech budov včetně systémového řešení technických systémů z pohledu využívaných energonositelů.
Čtěte také související článek
Pohled na budovy s téměř nulovou spotřebou energie v kontextu současných legislativních požadavků v ČR
Rodinný dům
Řešený případ představuje dvoupodlažní rodinný dům se zastavěnou plochou 78,4 m2, celkovou užitnou plochou 111 m2 a obestavěným prostorem 435 m3. Pro ilustraci koncepčního řešení budovy rodinného domu z pohledu technického systému vytápění a přípravy teplé vody je zpracován výpočet pro tři variantní řešení technických systémů budov, viz tab. 4. Předpokládá se, že aby budova komplexně splnila požadavek hodnocení energetické náročnosti, musí současně splnit požadavky na celkovou dodanou, neobnovitelnou primární energii a průměrný součinitel prostupu tepla, viz tab. 5. Energonositel zajišťující daný typ spotřeby (vytápění, přípravu TV) ovlivňuje celkové hodnocení, jako je tomu u varianty 3 s plným využitím elektřiny v hodnocené budově. Současně se mění celková započitatelnost toků energie, kdy v případě použití tepelného čerpadla se do celkové dodané energie pro daný zdroj započítá nejen elektřina ze sítě, ale také energie z okolního prostředí s konverzním faktorem pro neobnovitelnou primární energii rovným nule.
| Varianta 1 | Varianta 2 | Varianta 3 | |
|---|---|---|---|
| Převažující typ energonositele | zemní plyn | elektřina, energie okolního prostředí | elektřina |
| Zdroj tepla | plynový kotel | tepelné čerpadlo (90 %), doplňkový elektrodohřev (10 %) | elektrické vytápění – plošné |
| Otopná soustava | teplovodní otopná soustava, desková otopná tělesa | teplovodní otopná soustava, desková otopná tělesa | |
| Příprava teplé vody | nepřímo ohřívaný zásobník | nepřímo ohřívaný zásobník | elektrický přímo ohřívaný zásobník |
| Ukazatel energetické náročnosti | Nová budova do 1. ledna 2015 | Nová budova po 1. lednu 2015 | Budova s téměř nulovou spotřebou energie |
|---|---|---|---|
| Uem,R [W/m2·K] | 0,34 | 0,34 | 0,29 |
| Qfuel,R [kWh/rok] | 27 448 | 27 448 | 24 697 |
| QnPE,R [kWh/rok] | 31 193 | 28 073 | 21 125 |
Požadavky právních předpisů stanovené prostřednictvím referenční budovy jsou pro všechny varianty shodné. Tab. 5 reprezentuje ukazatele energetické náročnosti budovy s výhledem do roku 2020. První změna nastala již po 1. lednu 2015 a dotknula se pouze zpřísnění požadavku na QnPE. S požadavky uvedenými v tab. 5 jsou následně konfrontovány všechny varianty technických systémů s tím, že kvalita obálky budovy se mění.
Graf na obr. 7 reprezentuje hodnocení celkové dodané energie s ohledem na měnící se parametry obálky budovy pro uvedené varianty technických systémů. Z grafu je patrná výhoda elektrického sálavého systému, který má z porovnávaných variant nejvyšší účinnost, tudíž nejmenší dílčí dodanou energii na vytápění. S kvalitnější obálkou budovy se rozdíly v celkové dodané energii zmenšují a narůstá vliv dílčí dodané energie na přípravu teplé vody, která je prakticky pro všechny varianty stejná. Lze konstatovat, že pro většinu případů bude požadavek na splnění celkové dodaná energie automaticky nepřímo splněn, a to díky nastavení kvalitativního požadavku na obálku budovy prostřednictvím minimálního průměrného součinitele prostupu tepla. Z tohoto důvodu se rodinné domy v režimu hodnocení nZEB budou pohybovat nejhůře v klasifikační třídě energetické náročnosti B, případně A pro variantu elektrického přímotopného sálavého vytápění. V případě kvalitnější obálky budovy lze pro ostatní dosáhnout i klasifikační třídu A pro celkovou dodanou energii, viz obr. 7.
Požadavky na neobnovitelnou primární energii jako ukazatele energetické náročnosti vedou k nutnosti většího využití energie z obnovitelných zdrojů. Graf na obr. 8 znázorňuje splnění požadavků a zařazení neobnovitelné primární energie do klasifikačních tříd energetické náročnosti. Z grafu je patrné, že varianta 1, která nevyužívá žádný podíl energie získané z obnovitelných zdrojů, splňuje požadavek na nZEB již při limitním požadavku na Uem. Se zlepšujícím se Uem následně klesá také adekvátně celková dodaná i neobnovitelná primární energie.
Varianta 2 technických systémů předpokládá, že se jako hlavní energonositel elektřina využije pro vytápění a přípravu teplé vody, nicméně elektřinu využívá tepelné čerpadlo na vytápění a přípravu teplé vody. Do neobnovitelné primární energie je také započítána energie okolního prostředí pro tepelné čerpadlo – tato energie ovlivňuje podíl OZE. Zbylých 10 % potřeby energie na vytápění pokrývá elektrodohřev. Jak je patrné z obr. 7, v případě této koncepce technických systémů nebude problém splnit požadavek na neobnovitelnou primární energii vzhledem k nutnosti splnit požadavek na Uem, v principu tedy není nutné osazovat další systém využívající OZE. Varianta 3 technických systémů přepokládá, že se jako hlavní energonositel využije elektřina pro vytápění a přípravu teplé vody, za předpokladu elektrického plošného vytápění. Obr. 7 a obr. 8 jasně ukazuje hranice požadavků EN včetně průběhu celkové dodané a neobnovitelné primární energie v závislosti na měnícím se Uem. Vzhledem ke konverzním faktorům pro obnovitelnou a neobnovitelnou primární energii pro elektřinu je rozdíl mezi celkovou dodanou a neobnovitelnou primární energií poměrně velký v porovnání s jinými variantami.
Obr. 7. Průběh celkové dodané energie v závislosti na Uem včetně vyznačení požadavků na hodnocení a zatřídění celkové dodané energie do budovy
Obr. 8. Průběh neobnovitelné primární energie v závislosti na Uem včetně vyznačení požadavků na hodnocení a zatřídění neobnovitelné primární energie
Graf na obr. 9 ilustruje pro jednotlivé varianty nutný podíl OZE prostřednictvím záporných hodnot, který technické systémy musí zajistit, aby byl splněn základní požadavek pro nZEB. V případě variant 1 a 2 bude požadavek splněn přímo díky požadavku na obálku budovy. Varianta 3 už při minimálním požadavku na Uem vyžaduje minimálně 50% podíl OZE. Následně pak s kvalitnější obálkou se tento podíl snižuje až na Uem = 0,18 W/m2·K, kdy požadovaný podíl OZE činí cca 35 %.
Obr. 9. Podíl OZE potřebný pro splnění požadavků pro neobnovitelnou primární energii
The article describes the impact of the contemporary and future legislative requirements for new buildings in terms of their conception and utilization of renewable resources. Soon, the requirement of quality standard is going to be effective in the Czech Republic that is called building with nearly zero energy consumption. That quality standard is defined at national level by legal regulations based on the requirement of European standard. On examples of family house, residential house and administration building, the impact of the to-be-established requirements for building conception is being demonstrated from the construction as well as the technical systems' point of view. With the existing development trend maintained it can be expected that a building with nearly zero energy consumption will have, comparing to an existing building, a better quality building shell, technical systems working with high efficiency and potentially may but needn't be, partially supplied by renewable energy resources.