Novela vyhlášky č. 78/2013 Sb. – (264/2020 Sb.); Část 5: Úprava požadavků na budovy s téměř nulovou spotřebou energie (NZEB)

Série článků vznikla jako komentář k vyhlášce č. 264/2020 Sb. o energetické náročnosti budovy zveřejněné 5. 6. 2020 ve fázi jejího legislativního schvalování. Vyhláška č. 264/2020 Sb. nabývá účinnosti 1. 9.2020 a nahrazuje současnou vyhlášku č. 78/2013 Sb. Autor byl členem pracovní skupiny ministerstva průmyslu a obchodu k přípravě této vyhlášky.

V rámci ověření správnosti návrhu změny vyhlášky byly na přelomu roku 2018 a 2019 zpracovány studie novostaveb jak rodinných a bytových domů, tak i budov s rozličným způsobem využití (např. chladírny, halové budovy, vzdělávací budovy, administrativní budovy, plavecký bazén, zimní stadion, apod.). Na základě těchto případových studií bylo dokončeno parametrické nastavení parametrů referenční budovy a požadavku na využití obnovitelných zdrojů energie.

V oblasti rodinných domů bylo vybráno 7 novostaveb o různé velikosti, podlažnosti i architektonickém ztvárnění, na nichž byl v různé podrobnosti ověřován dopad změn vyhlášky na ukazatele energetické náročnosti budovy. Na běžném modelovém dvoupodlažním rodinném domě se sedlovou střechou (viz obrázek) byl podrobně rozpracován návrh energeticky úsporných opatřeních pro různé energonositele systému vytápění a přípravy teplé vody cílících ke splnění nových požadavků na budovu s téměř nulovou spotřebou energie (po 1. 1. 2022) ve znění rozpracované novely vyhlášky.

Popis základních okrajových podmínek a metodiky hodnocení

Jako reprezentativní byl vybrán skutečně realizovaný rodinný dům, se sedlovou střechou a energeticky vztažnou plochou 201 m². Hodnocen byl jako jednozónový model s návrhovou teplotou vnitřního vzduchu pro režim vytápění ve výši 20 °C. Budova má z pohledu energetické náročnosti optimalizovaný kompaktní jednoduchý tvar (obdélníkový půdorys) a orientaci prosklených ploch (hlavní prosklení míří na jih, významné na východ a západ). Budova díky svému konceptu představuje běžný konzervativní návrh, který umožňuje realizovat širokou škálu energeticky úsporných opatření včetně instalace fotovoltaických i fototermických kolektorů.

Posouzení ukazatelů energetické náročnosti budovy dle navržené změny vyhlášky č. 78/2013 Sb. je provedeno v souladu s nově navrhovanými parametry referenční budovy, novými hodnotami faktorů primární energie z neobnovitelných zdrojů a v souladu s přeloženým zněním návrhu ČSN 730331-1 z července 2018 (před vydáním). Základní okrajové podmínky a vstupní údaje jako např. klimatické údaje, počet osob v objektu, výměna vzduchu, profil užívání jednotlivých zón, geometrie budovy, apod. vychází z návrhu znění přílohy č. 5 definující jednotný metodický přístup k hodnocení. Pro účely referenční budovy byl zvolen koncept větrání v podobě podtlakového větrání zajišťujícího dostatečný trvalý přívod čerstvého vzduchu.

V základním nastavení budovy jsou uvažovány tyto předpoklady:

• Konstrukční systém je navržen z vápenopískových bloků s kontaktním zateplovacím systémem. V rámci hodnocení není konstrukční systém rozhodující tolik, jako jeho variabilita z pohledu zlepšení tepelnětechnických vlastností.
• Průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy na úrovni základního požadavku pro NZEBy, tedy f_R = 0,7. Představuje realizaci obálky budovy na doporučených hodnotách dílčích součinitelů prostupu tepla U_N,rec normy ČSN 730540-2, instalaci oken s běžným zasklením izolačními trojskly a standardní řešení tepelných vazeb
• Teplovodní otopná soustava s běžnými otopnými tělesy a střední teplotou teplonosné látky vyšší než 60 °C
• Kondenzační kotel na zemní plyn s účinností 105 % (dle návrhu ČSN 730331-1 – poznámka autora: bude součástí Změny Z1) pro režim vytápění i přípravy teplé vody
• Rozvody teplé vody jsou izolovány standardním způsobem, návrh nevyužívá cirkulačního potrubí.
• Koncept větrání v podobě podtlakového sytému zajišťujícího dostatečný trvalý přívod čerstvého vzduchu
• Osvětlovací soustava vybavená kompaktními zářivkami
• Budova není chlazena

V rámci variantního hodnocení dosažitelnosti požadavků NZEB byla a pro hodnocenou budovu uvažována následující energeticky úsporná opatření:

• Snížení průměrného součinitele prostupu tepla obálky budovy (pod úroveň základního požadavku na obálku v úrovni f_R = 0,7)
• Instalace rovnotlakého systému zpětného získávání tepla (ZZT = 85 %)
• Realizace LED osvětlení
• Decentrální zpětné získávání tepla z odpadní vody s celkovou sezónní účinností 25 %
• Instalace tepelného čerpadla s primárním zdrojem tepla v podobě venkovního vzduchu a země ve variantě s bivalentním elektrokotlem a bez bivalentního zdroje
• Instalace tepelného čerpadla s vyšším topným faktorem než uvádí ČSN 730331-1, který byl odečten z technického listu výrobce a upraven na faktor sezónní
• Instalace kondenzačního kotle na zemní plyn
• Instalace krbu bez výměníku s podílem 30 % na vytápění
• Instalace kotle na pelety
• Instalace fotovoltaických panelů zapojených do veřejné rozvodné sítě
• Instalace solárně termických kolektorů s pokrytím 60 % včetně solárního zásobníku o objemu 500 litrů
• Elektrické přímotopné sálavé vytápění
• Účinnější EC ventilátory systému řízeného větrání
• Nízkoteplotní otopná soustava se střední teplotou nižší 50 °C

Následující tabulka uvádí ukazatele energetické náročnosti referenční budovy na úrovni budovy s téměř nulovou spotřebou a na úrovni stávající budovy (dle Přílohy č. 1 vyhlášky). Z tabulky je patrné, že pro novostavby jsou stanoveny výrazně přísnější požadavky na úrovni primární energie z neobnovitelných zdrojů, než je tomu u stávajících budov (pro případ větší změny dokončené budovy). Důvodem je široká možnost ovlivnění tvaru a orientace budovy, konstrukčního řešení i technologické skladby systémů v případě novostaveb, ale jen omezené možnosti úprav stávajících budov.

Nastavení požadavku na primární energii z neobnovitelných zdrojů je závislé na měrné potřebě tepla na vytápění referenční budovy (viz tabulku 6 Přílohy č.1 vyhlášky č.264/2020 Sb.). Díky této úpravě se zohledňuje tvar a orientace budovy do míry návrhu energeticky úsporných opatření. Novostavby obytných budov tak musejí splnit stejný požadavek na bez ohledu na svou orientaci i tvar. Ty se tak stávají součástí návrhu energeticky úsporných opatření, které jsou v rukou architekta. Budovy s horším koncepčním řešení z pohledu tvaru a orientace tak budou muset realizovat větší míru energeticky úsporných opatření než kompaktní a správně orientované budovy. Pro rodinný dům a A/V = 0,74 a převážně jižní orientací, tak ke splnění požadavků bude nezbytné instalovat fotovoltaickou elektrárnu o výkonu 1,5 kWp, ale pro budovu s A/V = 0,86 a převážně východní/západní orientací bude ke splnění požadavků nezbytné instalovat fotovoltaickou elektrárnu o výkonu přibližně 3,0 kWp nebo realizovat jiná doplňková energeticky úsporná opatření.

Tabulka – změna požadavků podle tvaru a orientace budovy

Ukazatel energetické náročnosti budovy	Jednotky	Parametry referenční budovy podle orientace a tvaru budovy
		západ / jih		východ / západ
		A/V 0,74	A/V 0,86	A/V 0,74	A/V 0,86
průměrný součinitel prostupu tepla Uem		W/m2.K	0,3	0,3	0,3	0,3
měrná potřeba tepla na vytápění	kWh/m2.a	51	63	58	70
měrná dodaná energie	kWh/m2.a	111	128	121	138
vytápění	kWh/m2.a	70	86	80	96
větrání	kWh/m2.a	2	2	2	2
příprava teplé vody	kWh/m2.a	33	33	33	33
osvětlení	kWh/m2.a	6	6	6	6
primární energie z neobnovitelných zdrojů – základní hodnota	kWh/m2.a	126	142	136	152
odpočet primární energie podle měrné potřeby tepla na vytápění	%	40%	47%	44%	50%
primární energie z neobnovitelných zdrojů – referenční (po odečtu)	kWh/m2.a	76	76	76	76

Poznámka: Faktor tvaru budovy A/V = 0,74 představuje tvarově kompaktní rodinný dům odpovídající fotografii, faktor tvaru A/V = 0,86 představuje tvarově nekompaktní rodinný dům na členitém půdorysu (např. větší bungalov)

I výrazné zpřísnění dílčích parametrů nemusí nutně vést k nutnosti realizovat doplňková úsporná opatření. Samotné požadavky a míra jejich zpřísnění nejsou natolik důležité, jako jejich reálný dopad do návrhu energeticky úsporných opatření vedoucích k jejich splnění. Změna požadavků v novele vyhlášky by tedy měla být posuzována z pohledu realizovatelnosti úsporných opatření, která jsou součástí běžné praxe. Volba kombinace jednotlivých opatření je ponechána na investorovi. Některé z možných kombinací obsahuje následující tabulka. Realizace dalších úsporných opatření, především v oblasti kombinace systémů TZB a jejich účinnosti je možné dále domodelovat.

Tabulka – případová studie pro NZEB – dvoupodlažní rodinné domy

Typ budovy	Navržená opatření					Doprovodný popis varianty	Označení varianty	Uem	měrná potřeba tepla na vytápění	měrná celková dodaná energie	měrná primární energie z neobno- vitelných zdrojů	referenční hodnota primární energie z neobno- vitelných zdrojů
	úprava obálky	vzdu- cho- tech- nika	obno- vitel- né zdroje	ostatní (LED, rekup. TV)	zdroj na vytápění a TV			W/(m2K)	kWh/(m2a)
referenční budova	NZEB (fR = 0,7) – dle nově nastavených parametrů referenční budovy a nových faktorů primární energie z neobnovitelných zdrojů						ref	0,30	51	111	126	75
hodnocená budova			x		pelety	budova bez úprav – kotel na pelety	1	0,30	51	102	37	74
					ZP	budova bez úprav – kotel na zemní plyn	2			86	97
			x		ZP	krb bez výměníku	3			91	85
			x	x	ZP	LED osvětlení + FVE (1,5 kWp – 9 m2)	4			85	70
			x		TČ	tepelné čerpadlo vzduch-voda (bez bivalence) COP = 3,1	5			89	87
			x	x	TČ	tepelné čerpadlo vzduch-voda (bez bivalence) COP = 3,4, LED osvětlení	6			86	68
			x	x	TČ	tepelné čerpadlo vzduch-voda (bez bivalence) COP = 3,1, LED + FVE (1 kWp – 6 m2)	7			86	74
			x		TČ	tepelné čerpadlo země-voda (bez bivalence) COP = 4,3	8			86	73
	x		x	x	TČ	obálka (fR = 0,60), LED, tepelné čerpadlo vzduch-voda (bez bivalence) COP = 3,1	9	0,25	44	81	74
					EL	budova bez úprav, přímotopy/elektrický boiler	10	0,30	51	86	224
			x		EL	budova bez úprav, přímotopy/elektrický boiler + krb + FVE (9,5 kWp – 61 m2)	11			86	74
			x	x	EL	budova bez úprav, LED přímotopy/elektrický boiler + krb + FVE (9 kWp – 57 m2)	12			83	73
	x			x	ZP	obálka (fR = 0,56), rekup.TV, LED osvětlení	13	0,24	41	68	75
		x		x	ZP	VZT, LED osvětlení	14	0,30	37	69	79	75
		x		x	ZP	VZT s úspornými ventilátory, LED osvětlení	15			68	77
		x		x	ZP	VZT úsporné ventilátory, LED osvětlení, nízkoteplotní otopná soustava	16			69	75
		x	x	x	ZP	VZT, LED osvětlení, krb bez výměníku	17			73	70
	x	x		x	ZP	obálka (fR = 0,65), VZT, LED osvětlení	18	0,28	34	65	75
	x	x		x	EL	obálka (fR = 0,65), VZT, LED osvětlení, el. přímotopy + krb + FVE (4,5 kWp – 29 m2)	19			65	75
	x	x		x	ZP	obálka (fR = 0,68), VZT, rekup.TV, LED osvětlení	20	0,29	36	65	75
	x	x		x	ZP	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, LED osvětlení	21	0,19	17	45	54
	x	x			EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT, přímotopy/boiler	22			45	121
	x	x	x		EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT, krb bez výměníku	23			45	107
	x	x	x		EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT, sol. termické (60%)	24			45	86
	x	x	x		EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT, krb bez výměníku + sol. termické (60%)	25			45	72
	x	x	x		EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT, krb + FVE (3 kWp – 19 m2)	26			45	73
	x	x	x		EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT, FVE (4 kWp – 26 m2)	27			45	75
	x	x	x	x	EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT, rekup. TV, krb + FVE (3 kWp – 19 m2)	28			45	75
	x	x	x	x	EL	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, VZT s úspornými ventilátory, rekup. TV, LED osvětlení, krb	29			43	75
	x	x	x	x	TČ	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, LED, tepelné čerpadlo vzduch-voda COP = 3,1	30			45	53
	x	x	x	x	TČ	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, LED, TČ vzduch-voda COP = 3,1 + FVE (3 kWp – 19 m2)	31			45	19
	x	x	x	x	TČ	obálka (fR = 0,44) – NZÚ, LED, TČ vzduch-voda COP = 3,1 + FVE (4,5 kWp – 29 m2)	32			45	0
pelety – kotel na biomasu ZP – zemní plyn, kondenzační plynový kotel TČ – tepelné čerpadlo EL – elektrické přímotopné vytápění

Závěr

Opatřením, které nejvíce rozhoduje o rozsahu nezbytných energeticky úsporných opatření je jednoduchý tvar budovy (nízká hodnota A/V) a orientace vůči světovým stranám z pohledu využití slunečního záření. Architektonický koncept je tak zcela zásadním pro realizaci investičně nenákladné budovy s téměř nulovou spotřebou energie. Opatření související s úsporou energie jsou si nově rovna s opatřeními na využití odpadního tepla a technologiemi využívající obnovitelnou energii. O efektivitě jejich využití nově rozhoduje investor s odbornou konzultací s projektantem a energetickým specialistou, který se stává důležitým partnerem v celém procesu návrhu a optimalizace budovy.

Obecně lze nový požadavek na budovu s téměř nulovou spotřebou energie kvantifikovat na jednotné úrovni odpovídající přibližně nízkoenergetickému domu s vyšším důrazem na instalaci obnovitelných zdrojů nebo budovu s nižší měrnou potřebou tepla na vytápění, než odpovídá nízkoenergetickému domu, bez nutnosti realizovat OZE.

Ke zpřísnění požadavků na energetickou náročnosti tak dochází především u rozlehlých a nevhodně orientovaných budov, které jejich koncept předurčuje k měrné potřebě tepla na vytápění přesahující 50 kWh/m².a. Tyto budovy budou svůj „energetický handicap“ nucené dohnat realizací úspornějších technologií. Naopak u budov, které jsou již dnes navrženy s měrnou potřebou tepla na vytápění pod 50 kWh/m² za rok bude zpřísnění požadavků zanedbatelné.

Pro budovy s energeticky vztažnou plochou menší než 120 m² jsou (díky základní vyšší hodnotě A/V) kladeny méně přísné požadavky na odpočet primární energie z neobnovitelných zdrojů. Tyto budovy tak nebudou svou podstatou dispozice penalizovány, ale stávají se v podmínkách nové legislativy realizovatelnějšími s nižším rozsahem úsporných opatření.

Problematika realizace čistě elektrického vytápění a přípravy teplé vody v rodinných domech není otázkou požadavků na budovy s téměř nulovou spotřebou, ale otázkou stanovení faktorů primární energie z neobnovitelných zdrojů, které zohledňují celkově nízkou energetickou efektivitu výroby elektrické energie v ČR.