Struktura právních předpisů včetně norem a jejich charakteristiky k výpočtu ENB
Výpočty pro energetického specialistu (I)
Hodnocení energetické náročnosti budov závisí na velkém množství výpočtů, které musí být ve shodě s platnými právními předpisy. Článek uvádí související strukturu právních předpisů včetně norem a jejich stručné charakteristiky.
Publikováno 9.2.2021 a aktualizováno 21.1.2022.
Úvod
Hodnocení energetické náročnosti budov je bezesporu složitou problematikou, která se opírá o řadu právních předpisů. Konkrétně jsou zde zákony, vyhlášky a závazné, či nezávazné normy. V průběhu let postupně balík těchto předpisů narůstal a dneska je již obtížné pro energetického specialistu se v platných předpisech vyznat. Na jedné straně jsou zákony a vyhlášky, které definují některé pojmy a pravidla a řeší hlavně právní stránku věci, na druhé straně jsou pak závazné a nezávazné normy, které popisují výpočtové mechanismy.
Zákonům a vyhláškám je v odborné literatuře věnována vcelku dostatečně velká pozornost, což jistě souvisí s nedávnou novelizací. Velký prostor mají také v rámci povinného proškolování energetických specialistů.
Na druhé straně osobně postrádám v odborné literatuře a seminářích více informací o energetických výpočtech, které tvoří páteř energetického hodnocení a jsou obsahem mnoha technických norem. Tato série článků si klade za cíl uvést základní přehled těch nejdůležitějších norem pro energetickou náročnost budov a seznámit čtenáře se základními principy výpočtů. Pro energetického specialistu by články měly být přínosem v rozšíření teoretických znalostí, které jsou potřebné pro správné vypracování dokumentů PENB (průkaz energetické náročnosti budovy) ať již v rámci ručního výpočtu, či dneska spíše převládajícího výpočtu prostřednictvím specializovaného software.
Články jsou určeny převážně specialistům, kteří zpracovávají průkazy energetické náročnosti budov. Téma energetických auditů, kontrol kotlů a klimatizací zasluhuje samostatný článek, či spíše sérií článků a tato série článků se ho dotkne spíše okrajově.
Výchozí právní předpisy
Výchozím právním předpisem pro hodnocení energetické náročnosti budov, ze kterého vychází prvotní práva a povinnosti je zákon o hospodaření energií č. 406/2000 Sb. [1]. Tento zákon již byl mnohokrát aktualizován, přitom poslední významná aktualizace proběhla zákonem č. 3/2020 Sb. [2]. V tomto zákoně jsou uvedeny základní definice důležitých termínů a patřičné požadavky na výstavbu budov v oblasti energetické náročnosti. Mimo jiné zákon také definuje a uvádí základní požadavky na jednotlivé typy energetických dokumentů jako jsou PENB, energetický audit, energetický posudek, kontrola kotlů a klimatizací. Dále zákon definuje práva a povinnosti energetických specialistů a ostatních fyzických a právnických osob. Zákon je poměrně obsáhlý, zdaleka jsem neuvedl všechny jeho oblasti působení.
V případě zpracování PENBu se zákon č. 406/2000 Sb. odvolává na prováděcí vyhlášku o energetické náročnosti budov č. 264/2020 Sb. [3]. Tento předpis je poslední ze série různých vyhlášek k danému tématu, které se nenovelizovaly, ale rovnou byly napsány jako nový dokument. Tato vyhláška poměrně obsáhle definuje obsah PENBu a zároveň uvádí okrajové podmínky výpočtu hodnocené budovy. Poměrně přesně je v tomto dokumentu definovaná tzv. referenční budova. Nicméně pro ucelený výpočet PENBu je tato vyhláška nedostačující. Proto se vyhláška závazně odkazuje na normu ČSN 73 0331-1 [4] a další normy nezbytné pro výpočet.
Struktura právních předpisů energetického hodnocení budov
Přehled struktury právních předpisů energetického hodnocení budov pro vypracování PENBu, které jsou závazné dle vyhlášky č. 264/2020 Sb. je uveden na obrázku 1. Obrázek obsahuje i předpisy které se mohou týkat energetického auditu a kontroly kotlů a klimatizací.
Obr. 1 Přehled závazných právních předpisů dle vyhlášky č. 264/2020 Sb.
Dále pak existuje řada norem, které nejsou přímo uvedené v rámci vyhlášky č. 264/2020 Sb., ale odkazují se na ně ať přímo či nepřímo závazné normy dle vyhlášky. Těmto normám, spolu s normami uvedenými v obrázku 1 bude postupně věnována pozornost v jednotlivých článcích série. V následujících kapitolách jsou stručně popsány předměty jednotlivých závazných norem dle schématu z obrázku 1. Členění je dle jednotlivých technických oborů, některé normy však přesahují více oborů.
Výpočty pro stavební část a výchozí hodnoty pro TZB
ČSN 73 0331-1
– je výchozí závaznou normou, která definuje základní vstupy pro TZB a stavební část. Norma přebírá a upravuje pro naše prostředí požadavky evropských norem s ohledem na místní specifika. Mimo jiné definuje vstupní údaje, jako jsou klimatická data, parametry typického užívání (uživatelské profily), typické parametry systémů TZB, a také geometrické parametry pro výpočet energeticky vztažné plochy. Tvůrci výpočtových software mají nějakým způsobem tuto normu (jako i jiné) zakomponovanou ve vstupních údajích a výpočtech. Většina údajů je ve formě přehledných tabulek a je výtahem z ostatních norem. Jde tedy o jakýsi závazný zastřešující dokument s velkým významem.
ČSN 73 0540-4
– je další závaznou normou zabývající se stavební části. Tato norma stanovuje a upřesňuje výpočtové metody pro navrhování a ověřování konstrukcí a budov podle požadavků na tepelnou ochranu budov a úsporu energie na jejich vytápění. Platí pro stanovení vlastností konstrukcí a budov, užívané ve výpočtech tepelných soustav v budovách a dalších výpočtech pro stanovení energetické náročnosti budov.
ČSN 73 0540-2
– patří rovněž mezi závazné normy řešící stavební část. Tato norma definuje tepelně technické požadavky pro navrhování a ověřování budov s požadovaných stavem vnitřního prostředí při jejich užívání, které zajišťují plnění základních požadavků na stavby, plnění požadavků na úsporu energie a tepelnou ochranu budov. Norma platí pro nové budovy, změny staveb, změny v užívání budov a jiné změny dokončených budov. Tato norma platí i pro nevytápěné budovy či nevytápěné zóny budov, pokud je v nich vyžadován určitý stav vnitřního prostředí.
Výpočty pro vytápění a chlazení
ČSN EN ISO 52 016-1
– je jednou z klíčových norem, která se zabývá převážně stanovením potřeb energie na vytápění a chlazení. Konkrétně norma uvádí metody pro výpočet citelné potřeby energie na vytápění a chlazení pro hodinový a měsíční výpočet. Potřeby latentní energie pro vlhčení (odvlhčení) pro hodinový a měsíční výpočet. Dále vnitřní teploty z hodinových výpočtů. Norma také stanovuje citelný výkon na vytápění a chlazení z hodinových výpočtů. Vlhkostní a latentní tepelný výkon pro vlhčení (odvlhčení) z hodinových výpočtů. Dále norma uvádí návrh citelného výkonu na vytápění a chlazení a návrh latentního tepelného výkonu při použití hodinového výpočtového intervalu. Norma také definuje podmínky přívodního vzduchu pro potřeby vlhčení (odvlhčení). Metody užité v normě jsou pro budovy obytné a neobytné. Obsahem normy jsou i pasáže zabývající se zónováním budovy. Výpočtové metody v normě jsou pro výpočet základních energetických výkonů a potřeb energie, bez interakce se specifickými systémy TZB a pro výpočet pro systém specifických energetických výkonů a potřeb energie včetně interakce se specifickými systémy.
ČSN EN 15 316-1
– je norma, která řeší obecný rámec pro výpočet spotřeby energie a energetické náročnosti soustav pro vytápění a přípravu TV. Zabývá se pouze teplem, které poskytují vodní soustavy pro zajištění vytápění, TV a chlazení. Norma se zabývá výpočtem provozních podmínek a ukazateli energetické náročnosti. Předpis umožňuje energetickou analýzu soustav pro vytápění a přípravu TV včetně regulace porovnáním ztrát soustav a definováním ukazatelů energetické náročnosti.
ČSN EN 15 316-2
– se zabývá výpočtem energetické náročnosti soustav pro vytápění a vodními soustavami pro sdílení chladu na chlazení prostor. Metoda výpočtu vychází z předpokladu nerovnoměrného rozdělení teplot v prostoru, dále uvažuje s typem otopné či chladicí plochy, vlivem otopné či chladicí plochy zabudované v konstrukci. Vliv na výpočet energické náročnosti dle normy má rovněž přesnost regulace vnitřní teploty a provoz regulace systémů otopných či chladicích ploch. Norma uvádí pro výpočet hodinový, měsíční a roční interval.
ČSN EN 15 316-4-1
– se zabývá výrobou tepla pro vytápění a přípravu TV. Norma uvádí metody výpočtu pro stanovení tepelných ztrát soustav pro výrobu tepla a soustav pro přípravu TV. Dále obsahuje výpočet využitelných tepelných ztrát soustav pro výrobu tepla a soustav pro přípravu TV, výpočet pomocné energie pro soustavy pro výrobu tepla a soustavy pro přípravu TV.
ČSN EN 15 316-4-2
– se týká tepelných čerpadel pro vytápění, ohřívačů vody v tepelných čerpadlech a kombinovaných tepelných čerpadel pro vytápění a přípravu TV se střídavým nebo současným provozem. Norma uvádí metodu výpočtu za ustálených podmínek, která odpovídá jednomu výpočtovému kroku. Výsledky výpočtu zohledňují vliv vnějších podmínek a systému řízení budovy, který ovlivňuje energetické požadavky na vytápění soustavou tepelného čerpadla. Norma pracuje s tepelnými čerpadly s parním kompresorovým cyklem (VCC) s elektrickým pohonem, s parním kompresorovým cyklem s pohonem spalovacím motorem, s parním absorpčním cyklem (VAC) s tepelným pohonem.
ČSN EN 15 316-4-3
– se zabývá solárními tepelnými soustavami (pro vytápění, přípravu TV, kombinací obojího) a fotovoltaickými systémy použitými v budovách. Norma definuje požadované vstupy, výpočtové metody a požadované výsledné výstupy. Celkem je v normě uvedeno šest výpočtových metod, z toho jsou tři pro solární tepelné soustavy a tři pro fotovoltaické soustavy.
ČSN EN 15 316-4-4
– je norma, která stanovuje metodu pro hodnocení energetické náročnosti kogeneračních jednotek v budově výpočtem vyrobené elektřiny, výstupu užitečného tepla a využitelných ztrát. V normě je kogenerační jednotka uvažována jako zařízení, které přivádí teplo na vytápění prostorů a přípravu TV, popř. chlad na chlazení v rámci budovy. Výpočet dle normy rozlišuje provozování kogenerační jako samostatný zdroj nebo v kombinaci s dalšími zdroji tepla či chladu. Norma dále uvažuje se spotřebou vyrobené energie v budově, popřípadě s jejím exportem mimo budovu. Výpočet v normě je založen na charakteristikách vlastností jednotek definovaných v normách výrobků a na provozních podmínkách, jako je požadovaný tepelný výkon.
ČSN EN 15 316-4-5
– se zabývá stanovením způsobu určení ukazatelů energetické náročnosti soustav oblastního zásobování energie. Z pohledu normy jsou soustavy oblastního zásobování energií pro zásobování teplem, chladem nebo jiným typem energonositele. Norma umožňuje dva typy výpočtu: zjednodušený výpočet a podrobný výpočet.
Výpočty pro větrání a úpravu vlhkosti
ČSN EN 15 665
– se změnou Z1 z roku 2011 stanovuje kritéria pro hodnocení účinnosti větracích systémů v rodinných domech a bytových domech, které jsou v provozu celý rok. Týká se nových, stávajících i rekonstruovaných budov. Norma určuje způsoby pro stanovení výkonových kritérií pro navrhování parametrů v dalších právních předpisech. Tato norma má uplatnění pro budovy s nuceným větráním, přirozeným větráním, s hybridním větracím systémem a pro budovy s ručně otvíranými okny pro účely větrání.
ČSN EN 16 798-5-1
– je norma, která řeší výpočet energetické náročnosti nuceného větrání a klimatizačních systémů včetně zvlhčování a odvlhčování. Norma rozlišuje při výpočtu zvlášť vzduchotechnickou jednotku a zvlášť rozvody vzduchu. Předpis také zahrnuje zjednodušený výpočet pro adiabatické chladicí systémy. Primárně je norma zaměřena na rozsáhlé větrací a klimatizační systémy, obvykle používané v komerčních budovách. Její použitelnost však není omezena typem budovy nebo způsobem využití prostoru.
ČSN EN 16 798-7
– tato norma popisuje metody pro výpočet průtoku ventilačního vzduchu pro budovy, pro hodnocení energetické náročnosti vytápění a chlazení. Norma se zabývá: mechanickými větracími systémy; pasivními potrubními větrací systémy pro obytné budovy a nízkopodlažní neobytné budovy; větráním pro spalovací zařízení; větráním okenními otvory; větráním kuchyní, včetně restaurací. Tato norma je dále použitelná pro hybridní systémy kombinující mechanické větrání s pasivním potrubním větracím systémem v obytných a nízkopodlažních neobytných budovách. Výstup výpočtů dle normy jsou průtok vzduchu vstupující a vystupující z větrané zóny a průtoky vzduchu, které musí distribuovat ventilační systém (pokud je k dispozici).
ČSN EN 16 798-9
– tato norma se zabývá výpočtem energetické náročnosti kompletních chladicích systémů. Norma obsahuje výpočetní metodu, která definuje požadavky na chlazení z upravovaných zón a ze vzduchotechnických jednotek připojených k distribučním systémům. Dále norma řeší jak započítávat distribuční systémy k celkové energetické potřebě systému. Výpočet zahrnuje také emisní a distribuční ztráty pomocné energie. Norma stanoví množství energie na chlazení pomocí daného zdroje chladu, při výpočtu je zohledněna také akumulace chladu.
Výpočty pro TV
ČSN EN 15 316-3
– řeší výpočet energetické náročnosti vodních soustav pro rozvod tepla na vytápění, chlazení a pro rozvod TV. Norma kalkuluje tepelný tok z rozváděné vody do prostoru a pomocnou energií zapojených čerpadel. Tato norma umožňuje výpočtový interval hodinový, měsíční a roční. Vstupní údaje pro výpočet jsou střední hodnoty pro daný časový krok. Norma připouští místo výpočtu energetické náročnosti vodních soustav pro rozvod použít měření.
ČSN EN 15 316-4-1
– tato norma už je okomentována v kapitole Výpočty pro vytápění a chlazení.
Výpočty pro osvětlení
ČSN EN 15 193-1
– je norma vydaná u nás zatím jen v angličtině. Tato norma specifikuje metodiku energetické náročnosti osvětlovacích systémů zajišťujících osvětlení pro obytné a neobytné budovy. Dále norma řeší výpočet nebo měření množství energie potřebné nebo použité k osvětlení budov. Metoda uvedená v normě může být použitá pro nové, stávající nebo zrekonstruované budovy. Norma nezahrnuje požadavky na osvětlení, na návrh osvětlovacích systémů, na charakteristiky osvětlovacích systémů, na stolní osvětlení a na osvětlení zabudované v nábytku. Tato norma také neposkytuje žádné postupy pro dynamickou simulaci světelné scény.
ČSN 73 0331-1, část B
– uvádí parametry typického užívání budov, kde kromě jiných oblastí jsou definovány některé okrajové podmínky týkající se osvětlení. Hodnoty jsou uváděny pro různé druhy budov. V této části normy jsou uvedeny např.: doby využití denního světla, průměrná osvětlenost, průměrný měrný příkon pro osvětlení a dále různé činitelé potřebné k výpočtu.
Alternativní zdroje, ekonomika
ČSN EN 15 459-1
– je norma zabývající se ekonomickým hodnocením energetických soustav v budově. Norma mimo jiné udává v tabulkové formě dobu životnosti prvků stavebních konstrukcí a systémů TZB. Tato informace je potřebná pro posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie v PENBu dle §7 vyhlášky č. 264/2020 Sb. Norma uvádí druhy nákladů, které by měly být zohledněny při výpočtu ekonomické účinnosti úsporných opatření v budovách. Dále údaje potřebné pro stanovení nákladů souvisejících s posuzovanými soustavami. Norma také obsahuje výpočtové metody a způsoby vyjádření výsledku výpočtu hospodárnosti.
Závěr
Stručně uvedený přehled závazných norem dle vyhlášky č. 264/2020 Sb. ukazuje, že předpisů je celá řada, přičemž některé jsou u nás jen v anglickém jazyce a na český překlad teprve čekají. Tyto závazné normy se pak dále odkazuji na další a další normy, potřebné pro upřesnění výpočtu. Celkový počet reálně používaných norem pro energetické hodnocení budov je tak mnohem větší než normy uváděné v tomto článku.
Množství informací, které by měl energetický specialista v této oblasti pojmout je obrovské. Je však třeba říci, že zde pomocnou ruku podávají výrobci software, kteří mají závazné požadavky zapracované ve svých programech a tím ulehčují práci energetickým specialistům. Ruční výpočet energetické náročnosti budov je na základě uvedených dokumentů velmi obtížný, přesto možný. V praxi je možné tu a tam narazit na specialistu, který používá vlastnoruční výpočty. V této souvislosti je však třeba zmínit, že riziko vnesení chyby je při ručním výpočtu velmi vysoké, důvodem je složitost výpočtů.
V dalších dílech této série bych se rád podrobněji zaměřil na jednotlivé podoblasti výpočtu energetické náročnosti budov s cílem představit čtenářům principy těch nejdůležitějších výpočtů dle norem uvedených a doposud neuvedených v tomto článku.
Poděkování projektu
Článek vznikl za podpory projektu: Specifický výzkum VUT Brno FAST-S-19-5863 Analýza vnitřního prostředí staveb a budov s téměř nulovou spotřebou energie.
Literatura
- Zákon č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů.
- Zákon, kterým se mění zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů.
- Vyhláška č. 264/2020 Sb. o energetické náročnosti budov, ve znění pozdějších předpisů.
- ČSN 73 0331-1 Energetická náročnost budov – Typické hodnoty pro výpočet – Část 1: Obecná část a měsíční výpočtová data, 2020.
- ČSN 73 0540-4 Tepelná ochrana budov – Část 4: Výpočtové metody, 2005.
- ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky, 2011.
- ČSN EN ISO 52 016-1 Energetická náročnost budov – Potřeba energie na vytápění a chlazení, vnitřní teploty a citelné a latentní tepelné výkony – Část 1: Výpočtové postupy, 2019.
- ČSN EN 15 316-1 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 1: Obecné požadavky a vyjádření energetické náročnosti, Modul M3-1, M3-4, M3-9, M8-1, M8-4, 2018.
- ČSN EN 15 316-2 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 2: Části soustav pro sdílení (vytápění a chlazení), Modul M3-5, M4-5, 2018.
- ČSN EN 15 316-4-1 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 4-1: Výroba tepla pro vytápění a přípravu teplé vody, spalovací zařízení (kotle, biomasa), Modul M3-8-1, M8-8-1, 2020.
- ČSN EN 15 316-4-2 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 4-2: Výroba tepla pro vytápění, tepelná čerpadla, Modul M3-8-2, M8-8-2, 2020.
- ČSN EN 15 316-4-3 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 4-3: Výroba tepla, solární tepelné a fotovoltaické soustavy, Modul M3-8-3, M8-8-3, M11-8-3, 2019.
- ČSN EN 15 316-4-4 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 4-4: Části soustav pro výrobu tepla, kombinovaná výroba elektřiny a tepla integrovaná do budovy, Modul M8-3-4, M8-8-4, M8-11-4, 2018.
- ČSN EN 15 316-4-5 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 4-5: Soustavy zásobování teplem a chladem, Modul M3-8-5, M4-8-5, M8-8-5, M11-8-5, 2018.
- ČSN EN 15 665 Větrání budov - Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov, 2009.
- ČSN EN 16 798-5-1 Energetická náročnost budov – Větrání budov – Část 5-1: Výpočtové metody pro energetické požadavky větracích a klimatizačních systémů (Moduly M5-6, M5-8, M6-5, M6-8, M7-5, M7-8) - Metoda 1: Distribuce a výroba, 2021.
- ČSN EN 16 798-7 Energetická náročnost budov –Větrání budov – Část 7: Výpočtové metody pro stanovení průtoků vzduchu v budovách, včetně infiltrace (Moduly M5-5), 2022.
- ČSN EN 16 798-9 Energetická náročnost budov – Větrání budov – Část 9: Výpočtové metody pro energetické požadavky chladicích systémů (Modul M4-1, M4-4, M4-9) – Obecné požadavky, 2022.
- ČSN EN 15 316-3 Energetická náročnost budov – Metoda výpočtu potřeb energie a účinností soustav – Část 3: Části soustav pro rozvod (teplé vody, vytápění a chlazení), Modul M3-6, M4-6, M8-6, 2018.
- ČSN EN 15 193-1+A1 Energetická náročnost budov – Energetické požadavky na osvětlení – Část 1: Specifikace, modul M9, 2021.
- ČSN EN 15 459-1 Energetická náročnost budov – Postup pro ekonomické hodnocení energetických soustav v budovách – Část 1: Výpočtové postupy, Modul M1-14, 2018.
The assessment of the energy performance of buildings depends on a large number of calculations, which must comply with the applicable legislation. The article presents the related structure of legal regulations, including standards and their brief characteristics.