Metody výpočtu energetické náročnosti budov ve vazbě na směrnici EP a RADY 2010/31/EU
Článek uvádí příklad hodnocení energetické náročnosti rodinného domu dle výpočtového postupu podle současné metodiky hodnocení energetické náročnosti budovy. Z příkladu vyplývá nereálnost dosažení pasivního standardu dalším zateplováním. Jako možnost přichází v úvahu pokrytí energetických požadavků na vytápění budov netradičními formami energií např. pomocí tepelných čerpadel spolu s fotovoltaickými systémy apod.
Podle oficiálních údajů se v zemích EU spotřebuje v budovách 40 % z celkové vyrobené energie. Touto spotřebou se budovy podílejí významnou měrou na produkci skleníkových plynů. Proto se podpora navrhování a realizování energeticky úsporných staveb stala součástí politiky EU. V rámci „Akčního programu Evropské komise“ byla nejprve vydána a přijata Směrnice EP a Rady 2002/91/ES o energetické náročnosti budov a v minulém roce Směrnice EP a RADY 2010/31/EU.
Požadavky Směrnice EP a RADY 2010/31/ES
Nová „směrnice“ uvádí řadu nových požadavků. Jedněmi z nejdůležitějších jsou termíny na realizaci budov s téměř nulovou potřebou energie.
- veřejné budovy od 1. 1. 2019
- ostatní budovy od 1. 1. 2021
Směrnice uvádí následující úkoly pro ČR - přijetí předpisů do národní legislativy:
- zakotvit do právních dokumentů (zákony, vyhlášky, normy) ustanovení „Směrnice“ – termín 9. 7. 2012
- dokončení revize zák. 406/2000 Sb. – termín 9. 1. 2012
- dokončení revize vyhlášky 148/2007 Sb. – termín 9. 4. 2012
- konečný termín schválení zák. 406/2000 Sb. ve znění pozdějších úprav do února 2012,
- konečný termín schválení vyhlášky 148/2007 Sb. do května 2012 a termín účinnosti vyhlášky od 1. ledna 2013.
Kriteria potřeby energie u pasivních (PD) a nízkoenergetických rodinných domů (NED)
Potřeba energie budov „nulových“ budov není dosud v legislativních dokumentech stanovena. Pro informaci uvádím kriteria potřeby energie na vytápění pro pasivní a nízkoenergetické rodinné domy požadovaná programem Zelená úsporám a TNI 73 0329.
| PD | NED | |
|---|---|---|
| MŽP ČR (program Zelená úsporám) | ||
| rodinné domy | ≤ 20 kWh/m2‧a | 40 – 70 kWh/m2‧a |
| bytové domy | ≤ 15 kWh/m2‧a | 30 – 50 kWh/m2‧a |
| TNI 730329(30) | ≤ 20 kWh/m2‧a | ≤ 50 kWh/m2‧a |
Revidovaná ČSN 73 0540:11 – část 2 uvádí pro konstrukce obálky budovy u pasivních domů následující doporučené hodnoty součinitelů prostupu tepla:
- stěny vnější Upas,20 = 0,18–0,12 W/m2K
- střecha plochá a šikmá se sklonem do 45° Upas,20 = 0,15–0,10 W/m2K
Požadovaná kriteria pro pasivní rodinné domy v SRN (prof. Feist, Darmstadt)
- součinitel prostupu tepla konstrukcí ≤ 0,15 W/m2K
- konstrukce bez tepelných mostů
- spotřeba energie na vytápění ≤ 15 kWh/m2‧a
- spotřeba celkové energie ≤ 42 kWh/m2‧a
- reálná spotřeba energie ≤ 50 kWh/m2‧a
- spotřeba primární energie ≤ 120 kWh/m2‧a
- velmi těsný plášť budovy (měřeno BlowerDoor testem) ≤ 2 h−1
Rozbor dosažení požadavků na „dům s téměř nulovou spotřebou energie“
Pro hodnocení energetické náročnosti budovy byl zvolen rodinný dům standardního provedení. Obvodové stěnové konstrukce jsou provedeny z keramických tvarovek Porotherm SI v tl. 440 mm, šikmá střešní konstrukce je tepelně izolována deskami minerální plsti v tl. 240 mm. Podlahová konstrukce na terénu je tepelně izolována deskami EPS v tl. 100 mm. Okna mají součinitel Uw = 1,20 W/m2K. Stavební provedení budovy je zřejmé z obr. 1 a 2.
Pro posouzení dopadu návrhu obvodových konstrukcí tvořící obálku budovy byly zvoleny hodnoty součinitelů prostupu tepla uvedené v tabulce č. 1. Výsledky hodnocení energetické náročnosti byly stanoveny podle ustanovení vyhl. 148/2007 Sb. metodikou podle ČSN EN ISO 13790 a 13789. Výpočty byly provedeny pomocí sofwaru ENERGIE 2010 Doc. Ing. Z. Svobody PhD. Výsledky hodnocení jsou uvedeny v tabulce č. 2.
Vnější výpočtové teploty vnějšího vzduchu byly zvoleny pro oblast s 300 m n.v.
Přízemí
Podkroví
| Hodnocené kriterium | Jednotka | Doporučené hodnoty U rekuperace bez soláru na přípravu TV | Doporučené hodnoty U rekuperace se solárem na přípravu TV | ½ doporučené hodnoty U rekuperace se solárem na přípravu TV | ¼ doporučené hodnoty U rekuperace se solárem na přípravu TV |
|---|---|---|---|---|---|
| Součinitel prostupu tepla – stěny | W/m2K | 0,25 | 0,125 | 0,062 | 0,031 |
| Součinitel prostupu tepla – strop půda | W/m2K | 0,20 | 0,10 | 0,05 | 0,025 |
| Součinitel prostupu tepla – podlaha na terénu | W/m2K | 0,40 | 0,20 | 0,10 | 0,05 |
| Součinitel prostupu tepla – okna | W/m2K | 1,20 | 0,90 | 0,60 | 0,60 |
| Počet bydlících osob | – | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Násobnost výměny vzduchu | h−1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Přirážka na tepelné vazby | W/m2K | 0,05 | 0,02 | 0,00 | 0,00 |
| Obestavěný objem budovy | m3 | 723,28 | 723,28 | 723,28 | 723,28 |
| Podlahová plocha | m2 | 172,4 | 172,4 | 172,4 | 172,4 |
| Energetické hodnocení podle ustanovení ČSN EN ISO 13790 a 13789 – sofware ENERGIE 2010 Doc. Dr. Ing. Z. Svoboda, PhDr. Hodnocené kriterium | Jednotka | Doporučené hodnoty U rekuperace bez soláru na přípravu TV | Doporučené hodnoty U rekuperace se solárem na přípravu TV | ½ doporučené hodnoty U rekuperace se solárem na přípravu TV | ¼ doporučené hodnoty U rekuperace se solárem na přípravu TV |
|---|---|---|---|---|---|
| Měrná potřeba tepla na vytápění | kWh/m2‧a | 62 | 62 | 38 | 27 |
| Energetická náročnost vytápění (účinnost zdroje 80%) | kWh/m2‧a | 73 | 69 | 45 | 32 |
| Energetická náročnost výměny vzduchu | kWh/m2‧a | 7 | 7 | 7 | 7 |
| Energetická náročnost přípravy TV | kWh/m2‧a | 21 | 3 | 3 | 3 |
| Energetická náročnost osvětlení | kWh/m2‧a | 16 | 16 | 16 | 16 |
| Celková roční dodaná energie | kWh/m2‧a | 117 | 94 | 70 | 58 |
| Celková spotřeba energie | MWh/a | 20,2 | 16,3 | 12,15 | 10,0 |
| Třída energetické náročnosti | C | B | B | B | |
| Třídy energetické náročnosti: A...< 51 kWh/m2‧a, B...51–97 kWh/m2‧a, C...98–142 kWh/m2‧a | |||||
Splnění hodnot součinitelů prostupu tepla uvedených v tabulce č. 1 vede k následujícím tloušťkám tepelněizolačních vrstev.
| Obvodová stěna Porotherm 440 mm Si | Tloušťka TI [mm] |
|---|---|
| U požadované | - |
| U doporučené | - |
| U ½ doporučené | 180 |
| U ¼ doporučené | 400 |
| Šikmá střešní konstrukce | Tloušťka TI [mm] |
|---|---|
| U požadované | 30 |
| U doporučené | 120 |
| U ½ doporučené | 360 |
| U ¼ doporučené | 850 |
Závěr
Z provedeného hodnocení objektu rodinného domu vyplývá, že při dodržení výpočtového postupu podle současné metodiky hodnocení energetické náročnosti budovy je dosažení pasivního standardu a téměř „nulového“ standardu technicky těžko dosažitelné. Je to dáno jednak vysokou energetickou náročností vytápění, přípravy TV a osvětlení a vnějšími okrajovými podmínkami. Protože další zvyšování tloušťek tepelně izolačních vrstev je z hlediska požadavku na snižování tepelných ztrát nereálné, nabízí se jediné řešení, a to je pokrytí energetických požadavků na vytápění budov netradičními formami energií např. pomocí tepelných čerpadel spolu s fotovoltaickými systémy apod.
Uvedené závěry vychází z hodnocení pouze některých dílčích kriterií. Připravované znění revize vyhlášky MPO ČR č. 148/2007 Sb. bude požadovat splnění dalších kriterií jako průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy či potřebu primární energie, což rovněž výrazně ovlivní celkové energetické hodnocení úsporných budov.
Použité podklady
- [1] Jirásek P. – Aktuální informace o zapracování Směrnice EP a RADY 2010/31/EU o energetické náročnosti budov do české národní legislativy, MPO ČR 2011
- [2] Brotánek a kol. – Pasivní domy, Publikace ČKAIT 2010
- [3] Návrh revize zákona č. 406/2000 Sb. ve znění pozdějších úprav
- [4] Návrh revize vyhlášky MPO ČR č. 148/2007 Sb.
Upraveno dle doporučení recenzenta
Paper presents an example of energy performance calculation according to the current methodology of evaluation of the energy performance of buildings. The example shows how it is unreal to achieve the passive standard by another insulation. It is possible to meet the energy requirements for heating buildings by non-traditional forms of energy such as using heat pumps with photovoltaic systems, etc.