Popis metodiky výpočtu hodnocení energetické náročnosti budov podle vyhlášky 148/2007 Sb.

1. Úvod a výchozí podmínky

1. července 2007 byla vydána ve sbírce zákonu ČR vyhláška 148/2007 Sb., která nahrazuje vyhlášku 291/2001 Sb. a která je prováděcí vyhláškou k §6a zákona 406/2000 Sb. o hospodaření energií v pozdějším znění. Článek v následujících kapitolách postihuje postup výpočtu, který uvádí vyhláška 148/2007 Sb.

V úvodu je třeba zopakovat základní výchozí podmínky pro realizaci toho opatření. Vyhláška provádí obecný požadavek článku 7 směrnice 2002/91/EC EPBD (certifikace budov) a článku 3 směrnice 2002/91/EC EPBD (metoda výpočtu energetické náročnosti budovy), viz obr.1. Cílem článku 3 směrnice EPBD je podpořit snižování energetické náročnosti budov odlišně podle vnějších klimatických podmínek, případně místních podmínek, požadavků na vnitřní prostředí a koncepčního řešení budovy prostřednictvím stanovení mezní hranice spotřeby energie, která bude stanovena prostřednictvím vyjádření energetické náročnosti budovy, dále jen "ENB". V právním systému České republiky (dále ČR) je směrnice zapracována do novely zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, a to vloženým § 6a "Energetická náročnost budov". Zákon byl novelizován prostřednictvím zákona č. 177/2006 Sb., který vešel v platnost 1.7.2006. Plné znění novelizovaného zákona je publikováno ve sbírce zákonů pod č. 406/2006 Sb. Prováděcím právním předpisem k zákonu č. 406/2006 Sb. je novela vyhlášky č. 291/2000 Sb., vyhláška č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov. V souhrnu tedy jde o dvě právní normy:

• zákon č. 406/2006 Sb., který obsahuje úplné znění zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, jak vyplývá ze změn provedených zákonem č. 359/2003 Sb., zákonem č.694/2004 Sb., zákonem č. 180/2005 Sb. a zákonem č. 177/2006 Sb.,
• související prováděcí vyhlášky k tomuto zákonu, jmenovitě vyhlášku 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov.Y

Obr. 1 - základní struktura směrnice 2002/91/EPBD

Vyhláška 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov stanovuje základní rámcové požadavky na budovy a také stanovuje princip a způsob jednotného výpočtu energetické náročnosti budov a způsob certifikace budov. Vyhláška uvádí některé základní okrajové podmínky výpočtu, nastiňuje rámcově princip výpočtu s odkazem na existující, či připravované normy. Vyhláška však neuvádí přesný postup výpočtu, pomocí kterého bude dosaženo hodnotícího kriteria - celkové dodané energie do budovy. Tento výpočetní postup, který plně koresponduje s vyhláškou, je uveden v příloze k tomuto článku.

Výpočetní postup v bude veřejně přístupný jako tzv. metodická příručka pro potřeby této vyhlášky. Na základě v příloze uvedeného výpočetního postupu byl sestaven výpočetní nástroj NKN (národní kalkulační nástroj), který slouží jako pomůcka pro výpočet, který bezezbytku provádí vyhlášku a k ní náležející výpočetní postup, uvedený v příloze tohoto článku a zároveň prostřednictvím tohoto výpočetního nástroje je možné vystavit průkaz energetické náročnosti budovy. O výpočetním nástroji NKN, jeho vniku a především dostupnosti, bude podrobně informovat navazující článek v této rubrice. V současné době je NKN v. 2.xx podrobován poslední revizi, tak aby plně korespondoval s finálním zněním vyhlášky. Jeho konečná odladěná, otestovaná a plně funkční verze se předpokládá zveřejnit v září 2007. Národní metodika výpočtu energetické náročnosti budovy byla souběžně vytvářena s vývojem výpočetního nástroje NKN a výpočetní nástroj ji plně implementuje. Konečná podoba národní metodiky výpočtu ENB, tzn. výpočetního postupu, který je v souladu s technickými normami, je logicky správný a pomocí tohoto postupu lze stanovit celkovou dodanou energii do budovy na základě doplňkových údajů uvedených v příloze vyhlášky. Výpočetní nástroj NKN tak plně provádí výpočetní postup, který je doplňkem vyhlášky ve formě metodické příručky a který je přílohou tohoto článku, vč. doplňujících údajů uvedených v příloze této vyhlášky.

3. Metodika výpočtu ENB

Základním hodnotícím ukazatelem hodnocení ENB je, podle požadavků Směrnice 2002/91/EC EPBD, celková roční dodaná energie, která je chápána jako množství energie dodané do budovy, vč. energie vyrobené v budově obnovitelnými zdroji energie a spotřebované v budově, viz obr. 2. Celková dodaná energie představuje spotřebu energie pro vytápění, chlazení, vzduchotechniku, přípravu teplé vody, osvětlení a provoz zařízení zajišťující provoz jednotlivých systémů, tzn. jde o souhrn energetických spotřeb vč. účinností technických zařízení a ztrát při transportu a potřeby energie na provoz zařízení. Výpočetní metodika ENB představuje bilanční hodnocení budovy, což je výpočet energií po jednotlivých časových úsecích ročního provozu (měsíc, den, hodina) a jejich porovnání s referenční budovou. Referenční budova představuje budovu, která určuje výslednou kategorizaci.

Obr. 2 - dodaná energie do budovy

3.1 Postup metodiky hodnocení energetické náročnosti budovy

Hodnocení budov v ČR je prováděno podle vyhlášky 148/2007 Sb. pomocí tzv. bilančního hodnocení. Energetická náročnost konkrétní budovy se stanoví výpočtovou metodou z návrhových veličin - vhodné pro účely vstupního hodnocení (nové budovy i poprvé hodnocené stávající budovy) a analytického hodnocení při přípravě změn dokončené budovy. Bilanční hodnocení budovy představuje hodnocení budovy při standardizovaném užívání. Chceme-li srovnat různé budovy, budovu A a B, je nutné mít společný základ se stejnými okrajovými podmínkami. Vypočtená celková dodaná energie EP pro potřeby bilančního hodnocení budov je proto závislá na okrajových podmínkách, které upravují možnost srovnání různých budov stejného typu za stejných výchozích podmínek, za předpokladu správného provozu objektu a správné funkce všech subsystémů objektu. Hodnocení probíhá na principu porovnání dosaženého srovnávacího údaje s hodnotou referenční vzhledem ke srovnávacímu údaji. Údaj, který je v současné době používán jako referenční hodnota, pomocí kterého jsou hodnoceny budovy a to jak z nutnosti legislativních, tak z potřeby vyjádření jejich zatřídění (nízkoenergetický standard, pasivní standard, apod.) je měrná potřeba tepla na vytápění (v kWh/m².a), viz tab. 2.

Budovy byly doposud hodnoceny podle legislativních požadavků pouze metodou zohledňující měrnou potřebu tepla na vytápění objektu, kdy jediným faktorem, který ovlivňoval výsledné hodnocení byly tepelně technické vlastnosti budovy. Energetickou náročnost budovy z pohledu celkové dodané energie, tzn. energie spotřebované, ovlivňují všechny systémy podílející se na spotřebě a výrobě energie. Princip výpočtu respektuje základní schéma toku energie, viz obr. 2, kdy dodaná energie je transformována ve zdroji energetického systému, výstup energie ze zdroje je dodáván do distribučního systému budovy a distribuční systém předává energii do jednotlivých systémů sdílení energie v různých zónách budovy. Obecné výpočetní schéma pro tok energie budovou reprezentuje schematické vyjádření ve tvaru:

Qfuel	celková dodaná energie na systémové hranici budovy	[MJ/rok]
Qgen	dodaná energie do zdroje energie	[MJ/rok]
Fgen	podíl energie dodané jednotlivým zdrojem energie gen	[-]
ηgen	účinnost zdroje energie	[-]
Qdistr	celková energie dodaná do rozvodného systému	[MJ/rok]
Qem;z	energie dodaná do emisního systému v zóně z	[MJ/rok]
QAHU	energie dodaná do větracích jednotek	[MJ/rok]
QSE	energie dodaná do rozvodného systému z OZE	[MJ/rok]
ηdistr	účinnost rozvodného systému	[-]
ηem	účinnost sdílení energie	[-]
Qdem;z	potřeba energie v zóně z	[MJ/rok]

Dodaná energie pro pokrytí potřeb užitečné energie pro zajištění vytápění, chlazení, větrání, osvětlení a přípravu teplé vody v předepsaném množství a kvalitě zahrnuje účinnosti technických zařízení použitých v energetických systémech budovy, ztráty vzniklé v těchto systémech, pomocnou energii a respektuje využitelné zisky. Potřeba užitečné energie, tj. energie dodávané energetickými systémy budovy k poskytování požadovaných služeb, jako udržování v budově předepsané vnitřní teploty, osvětlení nebo větrání, se stanovuje při normovém (standardizovaném) způsobu užití budovy a pro normové klimatické podmínky. Celková dodaná energie je stanovena jako součet jednotlivých spotřeb energií pro každou zónu za časový interval (měsíc). Celková spotřeba dodané energie "EP" představuje krytí jednotlivých potřeb energie pomocí různých instalovaných energetických systémů v budově, které jsou ve výpočtu definovány přímo typem, nebo sekundárně pomocí technologie výroby energie a její účinnosti.

Qfuel	celková dodaná energie na systémové hranici budovy	[MJ/rok]
Qfuel;H;c	roční dodaná energie na vytápění pro každý energonositel c	[MJ/rok]
Qfuel;C;c	roční dodaná energie na chlazení pro každý energonositel c	[MJ/rok]
Qfuel;Hum;c	roční dodaná energie na zvlhčování pro každý energonositel c	[MJ/rok]
Qfuel;DHW;c	roční dodaná energie na přípravu teplé vody	[MJ/rok]
Qfuel;Aux	roční dodaná pomocná energie	[MJ/rok]
Qfuel;Light;E	roční dodaná energie na osvětlení	[MJ/rok]
QPV;E	roční výroba elektřiny z fotovoltaických článků	[MJ/rok]
QCHP;E	roční množství vyrobené elektřiny z KVET	[MJ/rok]

Jednotlivé veličiny podrobně vyjadřují:

Qfuel;H;c	Spotřeba energie na vytápění zahrnuje krytí tepelných ztrát prostupem tepla, větráním, tepelných zisků solárních i z vnitřních zdrojů, včetně účinnosti využití a provozní regulace systému vytápění. Zahrnuje také spotřebu energie na větrání a vzduchotechniku, energetické potřeby na provoz větracího zařízení a definuje vstupy a energetické potřeby dodávané systému větrání (teplo, el. energie). Stanoví se pomocí tzv. intervalové metody s hodinovým krokem.
Qfuel;C;c	Spotřeba energie na chlazení nebo klimatizaci pak zahrnuje energetické potřeby na chlazení a popř. i na vlhkostní úpravu vzduchu, vč. systému VZT. Stanoví se analogicky jako spotřeba energie na vytápění pomocí intervalové metody s hodinovým výpočetním krokem, výpočet je prováděn společně s výpočtem potřeby energie na vytápění (je zohledněn vliv provozní regulace a vyloučení provozu obou systémů).
Qfuel;Hum;c	Roční dodaná energie na zvlhčování v příslušných VZT jednotkách.
Qfuel;Light;E	Spotřeba energie na osvětlení zahrnuje energetické potřeby na trvale zabudované umělé osvětlení a je předpokládá v budovách dodržení základních hygienických limitů.
Qfuel;DHW;c	Spotřeba energie na přípravu teplé vody zahrnuje energetické potřeby na ohřev a dodávku teplé vody, způsob výroby a systém provozní regulace dodávky teplé vody. Spotřeba je stanovena pomocí výpočtové metody podle roční referenční spotřeby teplé vody na základě měrné potřeby studené vody pro různé typy objektů.
Qfuel;Aux	Roční dodaná pomocná energie, která zahrnuje energii spotřebovanou oběhovými čerpadly a ventilátory příslušných energetických systémů.
QPV;E	Energie vyrobená prostřednictvím systémů využívajících obnovitelné zdroje energie - fotovoltaické systémy.
QCHP;E	Energie vyrobená v budově prostřednictvím systému kombinované výroby elektřiny a tepla.

Spotřeba energie přímo závisí na standardizovaném způsobu užívání budovy, což reprezentuje provozní dobu užívání, provozní dobu energetických systémů, požadavky na vnitřní prostředí, apod. Dále závisí na skladbě energetických systémů zajišťujících krytí potřeby energie. Energetické systémy jsou charakterizovány pomocí účinností vyjadřujících výrobu, distribuci a předání energie v konečném místě potřeby v rámci daných energetických systémů. Účinnost ? dané části energetického systému vyjadřuje nevyužitelnou energii, která se ovšem neprojeví do výsledné energetické bilance budovy v podobě (např. v podobě tepelných zisků). Dodaná energie na systémové hranici budovy představuje celkovou energii určenou ke krytí potřeby energie s ohledem na výše uvedené podmínky. Výsledná energetická náročnost budovy EP je vyjádřená absolutní hodnotou, nebo měrnou hodnotou vztaženou k celkové podlahové ploše budovy. Energetická náročnost budovy EP zahrnuje spotřebu energie všech energetických systémů budovy které se podíl na krytí potřeby energie v budově.

	Dílčí dodaná energie	Dodaná pomocná energie	Energie z OZE	Celkem
			Elektrická
Vytápění	Qfuel;H	QAux;H	QPV;E + QCHP;E	Qfuel
Chlazení	Qfuel;C	QAux;C
Větrání (vč. zvlhčování)	QAux;Fans + Qfuel;Hum
Teplá voda	Qfuel;DHW	QAux;DWH
Osvětlení	Qfuel;Light;E
Znaménko - operace	+	+	-	=

Tab. 1 - Schéma výpočtu celkové roční dodané energie

Obr. 3 - Princip výpočtu, vzhledem k toku energie

3.2 Obnovitelné zdroje energie v metodice výpočtu ENB

Zvláštní část ve výpočtu energetické náročnosti budovy představují obnovitelné zdroje energie, dále jen "OZE". OZE jsou chápány podle §2 zákona 406/2000 Sb. v pozdějším znění jako obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu. V případě metodiky výpočtu energetické náročnosti budovy představují využití OZE systémová řešení energetických systémů využívajících energii získanou z OZE. Pro potřeby metodiky výpočtu ENB se jedná o:

• termosolární systémy vytápění a ohřevu teplé vody,
• fotovoltaických systémů,
• zdroje tepla v podobě tepelných čerpadel a systémů KVET.

Vzhledem k principu výpočtu je energie vyrobená v objektu pomocí využití OZE od výsledné spotřeby energie objektu odečítána, výslednou spotřebu dodané energie do objektu snižuje, viz tab.1. Dodaná energie, a tedy energetická náročnost budovy, je ve výsledku snížena o:

• energii vyrobenou v zařízeních instalovaných v budově, které využívají obnovitelných zdrojů energie (solární zařízení, tepelná čerpadla, elektrická energie z fotovoltaických zařízení, příp. větru a vody);
• elektrickou a tepelnou energii vyrobenou ve zdroji kombinované výroby elektřiny a tepla;
• energii prodanou, tzn. energii, která je vyrobena v zařízeních instalovaných v budově a která není v budově použita pro krytí dílčích potřeb energií a může být tudíž prodána.

3.3 Standardizované užívání a podmínky zónování budovy

Specifickým požadavkem, jak již bylo uvedeno, jsou zmíněné standardizované podmínky provozu budovy. Pomocí těchto podmínek lze transparentně porovnat budovy pomocí srovnávacího bilančního výpočtu celkové dodané energie do budovy, tzn. chceme-li srovnat různé budovy, budovu A a B, je nutné mít společný základ se stejnými okrajovými podmínkami. Vypočtená celková dodaná energie EP pro potřeby bilančního hodnocení budov je proto závislá na okrajových podmínkách, které upravují možnost srovnání různých budov stejného typu za stejných výchozích podmínek, za předpokladu správného provozu objektu a správné funkce všech subsystémů objektu. Okrajové podmínky pro výpočet, nebo také jednotná identifikace budovy znamená:

• určení budovy z hlediska lokality, vnějších klimatických podmínek, orientaci budovy vůči světovým stranám a okolní zástavbě;
• pro každý typ budovy jsou stanoveny normové, jinak nazvané - předpokládané podmínky užívání, podmínky vnitřního prostředí a venkovního prostředí podle platných národních norem a souvisejících legislativních předpisů a hygienických standardů (např. teplota, osvětlení, vlhkost, výměna vzduchu, větrání);
• provozování energetických systémů odpovídající tvorbě požadovaných podmínek na vnitřní prostředí, nebo dodávku požadované služby, media.

Budovu z hlediska výpočtu celkové dodané energie EP nelze považovat za homogenní celek. Celková dodané energie do budovy je součet jednotlivých spotřeb, které se vyskytují pouze v části objektu a jejich výši určují okrajové podmínky dané části budovy. Z tohoto důvodu je budova jako celek členěna do jednotlivých částí - zón, pro které se následně stanovuje celková dodaná energie na základě specifických spotřeb v těchto zónách. Zóny se navzájem odlišují svojí funkcí, specifiky provozu, vnitřními podmínkami. Podle způsobu využití vyplývají požadavky, které vytvářejí požadavky definující standardizované užívání budovy pro potřeby stanovení energetické náročnosti budovy. V základních požadavcích se jedná o:

• vnitřní podmínky provozu budov:
  • rozsah vnitřních provozních teplot,
  • relativní vlhkost,
  • požadavek na výměnu vzduchu na základě měrné jednotky (osoby, plocha - m², apod.)
  • typické vnitřní tepelné zisky,
• provozní podmínky budovy a jednotlivých energetických systémů budovy:
  • doba využití objektu během dne, týdne a případně delší odstávky v době provozu (školská a tělovýchovná zařízení, apod.),
  • útlumové provozy,
  • počet osob v zóně budovy.

Tyto podmínky jsou dílčími okrajovými podmínkami výpočtu a definují, tzv. standardizované užívání budovy. Standardizovaným užíváním budovy se rozumí užívání v souladu se standardizovanými podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu, které jsou stanoveny v platných technických normách a jiných předpisech. Pokud má část budovy stejný profil užívání, ale liší se v dalších oblastech, jako např. ve stavební části, dispozičního řešení prostor, významné změny řešení obvodových konstrukcí, energetických systémů budovy, způsobu využití energie, apod. V tomto případě je třeba budovu rozdělit dále na jednotlivé zóny. Platí že budova, nebo její část je zónou, pokud:

• je zásobována ze stejnou skladbou energetických systémů budovy - užití energie je stejné,
• má různé užívání v souladu se standardizovanými podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu stanovenými v platných technických normách a jiných předpisech.

Z těchto dvou základních požadavků vyplývá vlastní rozdělení budovy na základní zóny, které se vyznačují rozdílným provozem, či způsobem úpravy vnitřního prostředí. Zóna budovy je pak charakterizovaná tzv. systémovou hranicí budovy - plocha tvořená vnějším povrchem konstrukcí ohraničujících zónu s jedním profilem užívání. V případě jednozónového přístupu je posuzovaná budova hodnocena jako jedna zóna tzn. jako jeden prostor, přičemž není uvažována existence vnitřních dělících zdí ani stropních dělících konstrukcí v rámci této zóny. V podstatě se jedná o obdobu obálkové metody užívané pro vyčíslení tepelných ztrát a zisků. V případě potřeby lze budovu rozdělit do více zón z podle výše uvedených požadavků a v případě chlazení objektu nejsou v jedné zóně obsaženy konstrukce jižní a severní. Je nutné užití vícezónového přístupu. Existují dva přístupy k hranicím mezi jednotlivými zónami, a to následující:

• Jednozónový přístup představuje stav, kdy spolu zóny zcela vůbec tepelně nespolupůsobí tzn. nedochází k žádnému tepelnému přenosu mezi jednotlivými zónami - jsou odděleny adiabatickou konstrukcí.
  
  Příklady užití tohoto přístupu: Požadavky v jednotlivých zónách jsou zajišťovány stejnými energetickými systémy tj. není nutné znát potřebu energie jednotlivých dílčích zón, ale budovy jako celku a není třeba vyčíslit mezizónové údaje (měrný tepelný tok přestupem a větráním mezi zónami). Potřeba energie je stanovena pro každou zónu zvlášť a celková potřeba energie budovy představuje součet vypočtených potřeb energií jednotlivých zón. Pokud jsou přilehlé budovy nebo zóny shodného typu a užívání, pak se s prostupem tepla mezi nimi neuvažuje.
  
  
• Ve vícezónovém přístupu je teplotní spolupůsobení mezi zónou z1 a zónou z2 uvažováno a je nezbytné vyčíslit tepelné přenosy mezi těmito zónami, tzn. stanovit měrný tepelný tok větráním a přestupem mezi zónou z1 a z2. Metoda výpočtu pro vícezónové budovy s uvažováním vzájemného tepelného spolupůsobení vychází z normy ČSN EN ISO 13790.
  
  Příklady užití tohoto přístupu: Požadavky v jednotlivých částech budovy jsou zajišťovány rozdílnými energetickými systémy např. část bytové budovy je zásobována systémem CZT, v případě druhé části budovy je dodávka energie zajišťována doplňkovým zdrojem tepla. Tohoto přístupu je nutné také použít např. je-li část budovy pouze vytápěna a druhá část budovy vytápěna i chlazena a je tedy nutné vyčíslit dílčí potřeby energií každé jednotlivé zóny.

Budova je od vnějšího okolí oddělena tzv. systémovou hranicí budovy, která představuje hranici konstrukční části budovy a energetických zařízení, které zajišťují dodávku energie sloužící ke krytí potřeby energie v zóně. Pokud se zdroj tepla nachází vně obálky budovy, je potom uvažován jako součást systému, je uvnitř systémové hranice budovy (v úvahu je brána účinnost zdroje přeměny energie, apod.). Jedná-li se o centrální zdroj tepla zásobující větší oblast (např. sídliště), není tento zdroj tepla uvažován uvnitř systémové hranice a systémovou hranici tvoří měření spotřeby dodané tepelné energie včetně podle požadavků zákona č. 458/2000 Sb.

Obr. 4 - princip postupu výpočtu ENB

Stacionární výpočet hodnocení ENB je prováděn pro jednotlivé časové úseky s délkou jednoho měsíce n, výjimečně celého topného období. Vlastní výpočet podle metodiky ENB probíhá ve dvou krocích:

1. Stanovení potřeby energie
2. Na základě potřeby energie stanovena spotřeba energie a celková dodané energie do budovy

Výpočetní postup stanovení potřeby energie na vytápění, větrání a chlazení vychází z intervalového výpočtu s intervalem výpočtu jednoho měsíce. Obecně pro výpočty budov, zejména s nízkou tepelnou setrvačností, se doporučuje použít detailnější výpočet se zjednodušeným hodinovým krokem výpočtu - hodinový krok výpočtu potřeby energie je také použit ve výpočetním nástroji NKN. Nejčastěji používanou denostupňovou metodu pro vyčíslení potřeby energie na vytápění v topném období nelze vzhledem ke skutečnosti, že denostupně jsou stanoveny pouze pro topné období, použít pro výpočty dílčích potřeb energií na chlazení. Výpočet potřeby energie na vytápění předpokládá respektování okrajových podmínek pro vytápění, resp. při chlazení budovy okrajových podmínek pro chlazení a v obou případech také dynamického chování budovy. Výpočet potřeby energie na vytápění, nebo chlazení je relevantní, pokud je v budově/zóně instalován energetický systém zajišťující krytí této potřeby. Potřebou energie na vytápění budovy se rozumí množství energie odvedeného za daný časový úsek mimo systémovou hranici budovy. Tepelnými zisky se rozumí tepelná energie vznikající v budově činností osob, z vybavení, zařízení a osvětlení budovy a přivedená do budovy za daný časový úsek z okolního prostředí prostřednictvím solární radiace. Energetické ztráty energetických systémů nejsou do celkové bilance zahrnuty, tyto jsou zahrnuty prostřednictvím účinnosti daného energetického systému. Účinnost části systému (výroba-distribuce-předání) vyjadřuje nevyužitelnou energii, která se neprojeví do výsledné energetické bilance budovy. Dynamický vliv tepelných zisků je ve výpočtu zahrnut prostřednictvím tzv. stupně využití tepelných toků η. Stupeň využití tepelných toků je definován pomocí poměru celkovou tepelnou bilancí, zahrnující tepelné ztráty prostupem a větráním za daný časový úsek a zónu, nebo budovu a celkové tepelné zisky za daný časový úsek a zónu, nebo budovu. Účinnost vyžití tepelných zisků určuje výši toků (zisků, ztrát), která je využitelná vzhledem k celkové energetické bilanci posuzované budovy, nebo zóny. Stupeň využití tepelných zisků přímo závisí na tepelné setrvačnosti budovy. Vychází z vnitřní tepelné kapacity budovy, která je dána v příloze vyhlášky. Časová konstanta ve výpočetním postupu pak představuje dobu reakce na změnu okolních podmínek a odvíjí se od hodnoty vnitřní tepelné kapacity budovy, které byly odhadnuty a rozděleny pro tři typy konstrukcí.

První krok výpočtu představuje stanovení potřeby energie. Na základě vstupních údajů (vnější klimatické podmínky, vnitřní podmínky v budově, stavebně technické a dispoziční řešení budovy) je stanovena potřeba energie budovy, nebo zóny. Ve výpočtu stanovení potřeby energie na vytápění a chlazení jsou zohledněny vlastnosti konstrukcí obvodového pláště, okrajové vnější a vnitřní podmínky, tepelné zisky vznikající při spotřebě elektrické energie na osvětlení, pasivní solární zisky, vnitřní zisky od uživatelů budovy a spotřebičů aj. V druhém kroku je následně stanovena spotřeba energie dodané energie EP vycházející ze skladby energetických zařízení, které zajišťují krytí potřeby energie v budově. Výpočet spotřeby energie vyjadřuje výši energie potřebnou ke krytí relevantní potřeby energie. Zahrnuje tak účinnost zdroje přeměny energie η_gen (u plynového kotle tj. účinnost přeměny energetického obsahu v zemním plynu na tepelnou energii), ztráty vzniklé při rozvodu energie distribuční soustavou do místa spotřeby η_distr (úroveň izolace distribuční sítě), účinnost systémů sdílení energie (např. desková topná tělesa, teplovzdušná jednotka), vliv rekuperace, vliv cirkulačního vzduchu na snížení výkonu ohřívače ve vzduchotechnické jednotce a jiné vstupy snižující či zvyšující účinnost systémů a tedy i míru potřeby dílčích energií. Podrobný postup výpočtu je uveden v příloze tohoto článku.

Obr. 5 - Princip výpočtu potřeby energie v zóně s ohledem na využití tepelných zisků

Na základě uvedených souvislostí je zřejmé, že technické zařízení budov, resp. všechny energetické systémy budov hrají stále významnější roli v provozní energetické náročnosti budov. Soubor energetických systémů zajišťuje požadovaný provoz budovy úroveň jejího vnitřního prostředí. Energetické systémy v budovách v současné době vyžadují co možná nejužší interakci s vnitřními podmínkami, vnitřním provozem a vnějších vlivů, které přímo i nepřímo ovlivňují provoz objektu nebo jeho součástí.

3.4 Hodnocení energetické náročnosti budov

Zatřídění budovy do příslušné třídy energetické náročnosti, dále jen "EN" je pomocí celkové měrné dodané energie. V případě vypovídající měrné hodnoty energie vztažené na měrnou jednotku užitné plochy objektu podle této metodiky hovoříme o měrné spotřebě dodané energie do budovy, která zahrnuje jak celkovou potřebu energie, tak účinnost s jakou je tato potřeba kryta a pomocnou energii, kterou spotřebovávají jednotlivé energetické systémy zajišťující krytí této potřeby. Energie dodaná do budovy je údaj, který má být prostým hodnotícím měřítkem, prostředkem, pro zařazení budovy do třídy energetické náročnosti v rozsahu A-G. Toto označení jasně hodnotí budovu a investorovi - laikovi je srozumitelné. Budova by celkově měla dosáhnout na minimálně na třídu A-C, třída D-G je z pohledu splnění požadavku vyhlášky nevyhovující. Podle konečné podoby vyhlášky 148/2007 Sb. je zatřídění budovy prováděno podle pevně stanoveného rozsahu spotřeby energie. Podrobnosti hodnocení požadavků na energetickou náročnost budovy pro zařazení budovy do příslušné klasifikační třídy jsou stanoveny podle tab. 2 pro vypočtenou měrnou spotřebu energie v kWh/(m².a). Měrné spotřeby energie v kWh/(m².a) ve třídě C jsou pro vyjmenované druhy budov hodnotami referenčními.

Druh budovy	A	B	C	D	E	F	G
Rodinný dům	< 51	51 - 97	98 - 142	143 - 191	192 - 240	241 - 286	> 286
Bytový dům	< 43	43 - 82	83 - 120	121 - 162	163 - 205	206 - 245	> 245
Hotel a restaurace	< 102	102 - 200	201 - 294	295 - 389	390 - 488	489 - 590	> 590
Administrativní budova	< 62	62 - 123	124 - 179	180 - 236	237 - 293	294 - 345	> 345
Nemocnice	< 109	109 - 210	211 - 310	311 - 415	416 - 520	521 - 625	> 625
Budova pro vzdělávání	< 47	47 - 89	90 - 130	131 - 174	175 - 220	221 - 265	> 265
Sportovní zařízení	< 53	53 - 102	103 - 145	146 - 194	195 - 245	246 - 297	> 297
Budova pro velkoobchod a maloobchod	< 67	67 - 121	122 - 183	184 - 241	242 - 300	301 - 362	> 362

Tab. 2 - Klasifikační třídy EN hodnocení energetické náročnosti budovy podle vyhlášky 148/2007 Sb.,
hodnoty jsou uvedeny v kWh/m²

4. Závěr

Článek podrobně shrnuje problematiku a konkretizaci obecných požadavků, které jsou uvedeny ve vyhlášce 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov a slovně doprovází výpočetní postup výpočtu ENB, který je uvedený v příloze tohoto článku a který představuje výpočetní postup. Uvedený výpočetní postup lze použít pro stanovení ENB v této podobě, nebo prostřednictvím výpočetního nástroje NKN. Pomůcce pro provádění tohoto rozsáhlého výpočtu, výpočetnímu nástroji NKN, bude věnován velmi podrobný následující článek. Ten bude souběžně doprovázet oficielní zveřejnění konečné finální verze výpočetního nástroje NKN pro hodnocení energetické náročnosti budov v souladu s vyhláškou 148/2007 Sb. Národní metodika výpočtu energetické náročnosti budovy je podrobně, vč. vzorců a posloupného výpočetního postupu uvedena v příloze tohoto článku.

5. Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory výzkumného záměru CEZ MSM 6840770003 na základě výsledků projektu CEA 2220046120.

Přílohy v PDF

Postup výpočtu hodnocení energetické náročnosti budovy

Literatura

[1] směrnice 2002/91/ES, o energetické náročnosti budov (EPBD)
[2] zákon č. 406/2006 Sb., který obsahuje úplné znění zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, jak vyplývá ze změn provedených zákonem č. 359/2003 Sb., zákonem č.694/2004 Sb., zákonem č. 180/2005 Sb. a zákonem č. 177/2006 Sb.,
[3] vyhláška č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov
[4] ČSN EN ISO 13790 - Tepelné chování budov - Tepelné chování budov - Výpočet potřeby energie na vytápění
[5] ČSN EN 12831 - Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu
[6] ČSN 73 0540-3 - Výpočtové hodnoty veličin pro navrhování a ověřování
[7] EN ISO 13370 - Tepelné chování budov - Přenos tepla zeminou - Výpočtové metody
[8] ČSN EN 14438 - Sklo ve stavebnictví - Stanovení hodnoty energetické bilance
[9] ČSN 060320 Ohřívání užitkové vody - Navrhování a projektování
[10] ČSN EN 832-Tepelné chování budov - Výpočet potřeby tepla na vytápění - Obytné budovy
[11] ČSN 730540 (2002) - Tepelná ochrana budov
[12] DIN V 18599: Neue Vornorm zur energetischen Bewertung von Gebäuden gemäß neuer EU-Richtlinie
[13] Projekt CEA 2220046120, Národní metodika výpočtu energetické náročnosti budov - výpočetní nástroj
[14] Kabele, K., Urban, M., Adamovský, D., Musil, R., Kabrhel M.: Metodika výpočtu energetické náročnosti budov v ČR, Zborník prednášok z 15. medzinárodnej konferencie Vykurovanie 2007. Bratislava: Slovenská spoločnost pro techniku prostredia, 2007, s. 55-58. ISBN 978-80-89216-13-0.
[15] Urban, M., Kabele, K., Adamovský, D., Musil, R., Kabrhel M.: Výpočetní nástroj pro stanovení energetické náročnosti budov v ČR, zborník prednášok Tepelná ochrana budov 2007. Bratislava: Intenzíva s.r.o., 2007, s. 105-110. ISBN 978-80-969243-5-6.