Budovy s téměř nulovou spotřebou energie - Definice
Již déle než rok platí pro některé budovy standard téměř nulové spotřeby energie. Již tři roky jsou známy konkrétní technické parametry takové budovy pro české podmínky. A již více než šest let platí směrnice o energetické náročnosti budov, která zavedení tohoto standardu členským státům Evropské unie ukládá. Přesto se ukazuje, že i pro mnoho specialistů, včetně energetických, je tento termín stále dosti nejasnou záležitostí. Panují představy o budovách obalených fotovoltaickými panely od základů až po střechu, budovách lepších než pasivních, případně budovách soběstačných, které jsou zcela odstřiženy od veřejných energetických sítí. Vzhledem k tomu, že termín téměř nulová budova je výše uvedenému značně vzdálen, a protože tento standard budou muset brzy plnit všechny budovy, včetně malých rodinných domů, pojďme se podívat, jak taková budova vlastně vypadá.
Článek vyšel v rámci tématu
Budovy s téměř nulovou spotřebou energie (NZEB) na TZB-info
Definice budovy s téměř nulovou spotřebou energie
V případě budovy s téměř nulovou spotřebou energie platí dva konkrétní požadavky, uvedené ve vyhlášce 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov (se změnou 230/2015 Sb., dále jen vyhláška). Prvním z nich je „velmi nízká energetická náročnost“, definovaná redukční činitelem požadované základní hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla fR. Požadované hodnoty fR uvádí Tabulka 1.
Tabulka 1: parametry a hodnoty referenční budovy
Pro budovu s téměř nulovou spotřebou energie je nutné splnit hodnotu fR = 0,7. Hodnota fR znamená násobek hodnoty Uem, které je dosaženo při použití požadovaných hodnot součinitelů prostupu tepla jednotlivých konstrukcí dle ČSN 730540-2 a referenční přirážky na vliv tepelných vazeb dle tabulky 1 vyhlášky. Tato výchozí hodnota fR = 1,0 zároveň platí pro dokončené budovy a jejich změny (renovace obálky). V případě novostaveb je potom hodnota o 20 % přísnější. Požadavek na novostavby tedy splní například budovy se součiniteli prostupu tepla jednotlivých konstrukcí (dále jen hodnoty U) o 20 % nižšími, nežli je hodnota požadovaná a kde současně referenční přirážka na vliv tepelných vazeb bude o tuto hodnotu nižší. Podrobněji problematiku ukazuje Tabulka 2.
Tabulka 2: součinitele prostupu tepla obálky splňující různé hodnoty činitele fR
V prvním sloupečku tabulky jsou uvedeny hodnoty UN,20 požadované normou ČSN 730540-2. Pokud budou hodnoty UN,20 splněny (což by až na výjimky měly být vždy), a pokud bude uvažováno s přirážkou na vliv tepelných vazeb ve výši 0,02 W/(m2K), bude právě splněna hodnota fR = 1,0. Jednotlivé hodnoty U a přirážka na tepelné vazby, při kterých bude splněn požadavek na obálku budovy s téměř nulovou spotřebou tepla, potom uvádí druhý sloupeček. Vzhledem k tomu, že požadavek je kladen na průměrný součinitel prostupu tepla, nemusí být uvedené hodnoty U splněny pro každou konstrukci zvlášť. Pokud však u některé konstrukce bude hodnota U horší (například požadovaná, UN,20), musí být naopak na jiné konstrukci (konstrukcích) použita hodnota lepší, nežli 0,7 * UN,20 tak, aby výsledný průměrný součinitel prostupu tepla byl o oněch 30% nižší. Třetí sloupeček pak uvádí hodnoty doporučené normou ČSN 730540-2, Urec,20. Ze srovnání druhého a třetího sloupečku je zřejmé, že v případě stavebních konstrukcí jsou hodnoty U, při kterých bude splněn požadavek na obálku pro téměř nulovou budovu, prakticky totožné s hodnotami doporučenými. V případě výplní otvorů pak toto neplatí a je třeba použít výplně s lepšími parametry. Ve většině případů lze tedy říci, že obálka téměř nulové budovy znamená použití doporučených hodnot konstrukcí a oken s trojskly. Další sloupečky vpravo potom uvádí hodnoty U, při kterých bude mít redukční činitel fR hodnoty postupně 0,6 až 0,4. Přibližně v tomto intervalu se jedná o „horší“ resp. „lepší“ z hodnot doporučených normou pro pasivní domy Upas,20. Pouze v případě střešních oken a dveří je násobek 0,4 požadovaných hodnot už za hranicí nejlepšího technického řešení. Konstrukce s hodnotami U v rozsahu pro pasivní domy na mírnější hranici jsou však již dnes běžně realizovány (například stěna s U = 0,18 W/(m2K). V požadavcích na obálku budovy tedy není standard téměř nulové budovy nikterak přísným, či progresivním řešením. Hodnota redukčního činitele fR je v podstatě pouze o 10 % nižší, nežli je už dnes běžně plněný požadavek na novostavby. Aktuálně je technologie na takové úrovni, že minimálně v případě rodinných domů umíme splnit hodnoty výrazně lepší.
Případové studie budov s téměř nulovou spotřebou energie (NZEB)
Výše byla tedy popsána první část definice téměř nulové budovy, její „velmi nízká energetická náročnost“. Průměrný součinitel prostupu tepla je dle vyhlášky samostatným ukazatelem energetické náročnosti, který musí budova plnit. Mimo to jsou parametry obálky vstupním údajem pro navazující výpočet energetické náročnosti budovy a hodnocení ukazatelů celkové dodané a neobnovitelné primární energie. Tím se dostáváme k druhé části definice téměř nulové budovy, kdy zákon říká, že spotřeba energie takové budovy bude „ve značeném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů“. Ve vyhlášce je pak tento požadavek konkrétně vyjádřen pomocí snížení hodnoty neobnovitelné primární energie stanovené pro referenční budovu. Tabulka 5 vyhlášky definuje toto snížení procentem ze spotřeby primární neobnovitelné energie referenční budovy (∆ep,R).
Tabulka 3: snížení hodnoty neobnovitelné primární energie stanovené pro referenční budovu
Prakticky to znamená, že výpočet referenční budovy proběhne s patřičnými parametry obálky (fR = 0,7, viz výše) a dalšími vstupy pro referenční budovu (např. účinnost zdroje tepla pro vytápění 80 %, atd.). Takto stanovenou spotřebu primární neobnovitelné energie referenční budovy je následně pro splnění požadavku třeba o ∆ep,R procentuálně snížit. Snížení je možné dosáhnout například využitím zdrojů energie o nižším faktoru primární neobnovitelné energie nebo o vyšší účinnosti, případně zdrojů obnovitelných nebo alternativních. Daného snížení ∆ep,R je však možné docílit také dalším zlepšením parametrů obálky nad rámec minima potřebného pro téměř nulovou budovu, tedy při hodnotách fR menších nežli 0,7. V některých případech může být dostačující použití hodnot doporučených pro pasivní domy Upas,20 bez dalších změn v části TZB oproti referenční budově. Obrázek 1 uvádí grafické znázornění požadavků na obálku a hodnotu ∆ep,R pro různé situace.
Obrázek 1: grafické znázornění požadavků na obálku a neobnovitelnou primární energii
Jak uvádí vyhláška, snížení neobnovitelné primární energie ∆ep,R není vyžadováno pouze pro téměř nulové budovy, ale od roku 2015 také pro novostavby a změny dokončených budov. Pro každou z těchto situací je vyžadována jiná hodnota snížení ∆ep,R. Uvedené situace znázorňuje graf spotřeby neobnovitelné primární energie (Ep,N). Šedý sloupeček uvádí vždy spotřebu neobn. prim. energie referenční budovy. Ta je například u novostavby nižší, než u dokončené budovy díky přísnějšímu požadavku na obálku. Následně vypočtená spotřeba neobn. prim. energie je tudíž rovněž nižší. Od této hodnoty je pak třeba snížit spotřebu Ep,N podle dané situace a typu budovy. Výslednou požadovanou spotřebu Ep,N vyjadřuje zelený sloupeček, přičemž v grafu jsou pro ukázku uvedeny hodnoty pro rodinné domy. Protože zatřídění v Průkazu energetické náročnosti bez ohledu na situaci probíhá vždy podle hodnoty pro novostavby, je v grafu uveden ještě sloupeček třetí (oranžově). Díky tomu je pak zřejmé, proč budova v klasifikační třídě C nemusí vyhovět požadavkům na téměř nulovou budovu, ale naopak i to, proč v případě změny dokončené budovy může být vyhovující budova v klasifikační třídě D. Konkrétní příklad požadavků na neobnovitelnou primární energii v jednotlivých situacích uvádí Obrázek 2. Z obrázku je zřejmé, že požadavek na Ep,N pro téměř nulovou budovu je přibližně o 25% přísnější, nežli požadavek na běžnou novostavbu (116 oproti 154 kWh/(m2a).
Obrázek 2: příklad požadavků na neobnovitelnou primární energii v jednotlivých situacích
For more than a year, a nearly zero-energy standard has applied to certain buildings. In the Czech environment, specific technical parameters for such buildings have been known for three years. And for over six years, the Directive on energy performance of buildings has been in force, imposing the obligation upon EU member states to introduce this standard.
Nevertheless, it seems that for many experts, including those in the field of energy, this term is still quite unclear. Many imagine buildings coated with photovoltaic modules from the ground to the roof, buildings which are better than passive ones or buildings which are self-sufficient, i.e. completely independent of public energy networks. Given the fact that the concept of a nearly zero energy building is very distant from such notions, and because this standard will soon become obligatory for all buildings, including small family houses, let's have a look at what a nearly zero-energy building really is.