Trendy vývoje energeticky úsporných budov – kritéria

Obr. Seminář semináře Moderní řešení technických systémů budov vedl doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. a v jeho rámci přednesl přednášku Trendy vývoje energeticky úsporných budov

Návrh moderních budov vyžaduje detailnější analýzu požadavků investora, vlastností systémů TZB, na jejímž základě lze stanovit optimální návrhové parametry. Na toto téma byla zaměřena přednáška uvedená během veletrhu ForArch v Praze. Byla součástí semináře Moderní řešení technických systémů budov, který organizovala Společnost pro techniku prostředí, jehož odborným garantem byl doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. a který je i autorem přednášky. V přednášce jsou shrnuta základní kritéria a doporučení.

Požadavky na vytápění a větrání moderní budov lze dělit na:

• Vnitřní prostředí budov a jeho kvalita
• Moderní systémy větrání a vytápění
• Návrhové parametry pro systémy budov

Kvalita prostředí

Navrhování systémů TZB je ovlivněno požadavky na:

• investiční náklady
• energetickou náročnost
• kvalitu prostředí

Hledání optima ovlivňují preference konkrétních investorů, při čemž však musí být dodrženy minimální limity dané platnou legislativou, a to jak v oblasti hygieny, tak hospodaření s energiemi.

Problémy jsou spojené s vysokými požadavky na tepelně-technické vlastnosti obvodových konstrukcí:

• požadována je maximální těsnost a z ní vyplývá minimální přívod čerstvého vzduchu přirozenou cestou
• Snížená kvalita vnitřního prostředí, vysoký obsah vodní páry a CO₂, které vznikají neřešením bětrání ve všech souvislostech
• Degradace stavebních konstrukcí - kondenzace vodní páry.

Proto musí být zajištěno trvalé větrání obytných místností venkovním vzduchem (technická opatření pro trvalý přívod vzduchu)

Moderní systémy větrání

Nucené podtlakové větrání

Pro přívod venkovního vzduchu se ve vnitřním prostředí vytváří podtlak větracími otvory, (v obvodových konstrukcích), kombinuje se s nuceným odvodem vzduchu z hygienického zázemí a kuchyně.

Centrální podtlakové systémy

• Jsou osazovány ventilátory s možností regulace otáček (EC motory) měnícími vzduchový výkon na základě aktuálních požadavků.
• Uplatňují se čidla vlhkosti, CO₂, VOC, která umožňují přesné řízení výkonu větrání

Lokální podtlakové systémy

• Použití v kuchyních pro odvod vzduchu
• Zvyšuje se variabilita a výkon jednotek

Hybridní větrání

Přívod venkovního vzduchu vzniká pod tlakem větracími otvory se střídavým režimem přirozeného a nuceného odvodu vzduchu

Nucené rovnotlaké větrání

Zajišťuje současně přívod ohřívaného venkovního vzduchu a odvod vzduchu větrací jednotkou, zpravidla se doplňuje zpětným využitím tepla ZZT.

Omezující skutečnosti

V moderních budovách nelze větrání zajistit infiltrací spárami oken pro budovy s novými a rekonstruovanými okny. To je možné pouze u budov, kde není možná výměna původních oken za nová těsná okna (např. v památkově chráněných budovách).

Legislativa

Trvalé větrání

Základem je Národní příloha k ČSN EN 15665, ve které jsou uvedeny požadavky na průtok venkovního vzduchu pro trvalé větrání, kdy minimálním požadavky jsou intenzita větrání 0,3 (h^-1) a dávka venkovního vzduchu na osobu je 15 [m³/(h/os)]. Doporučené hodnoty jsou intenzita 0,5 (h^-1) a dávka venkovního vzduchu 25 [m³/(h/os)].

Důležitou skutečností z hlediska úspor je možnost připustit provoz s nižší intenzitou větrání 0,1 h^-1 v době, kdy obytné budovy nejsou dlouhodobě užívány.

Nárazové větrání

Opět se vychází z Národní přílohy k ČSN EN 15665, která stanoví minimální požadavky na nárazové větrání pro kuchyně 100 [m³/h], pro koupelny 50 [m³/h] a pro WC 25 [m³/h].

Doporučené hodnoty nárazového větrání pro kuchyně jsou 150 [m³/h], pro koupelny 90 [m³/h] a pro WC 50 [m³/h].

V kuchyních nad varnými plochami se doporučuje instalovat pro nárazové větrání odsávací zákryty s filtry, ventilátory a odvod vzduchu řešit samostatným vzduchovodem.

Cirkulační odsávací zákryty v kuchyních, kde není instalováno nucené rovnotlaké větrání, se nedoporučují.

Nebezpečí

Kvalitu vzduchu mohou ovlivnit plynové spotřebiče typu A + B s možností úniku oxidu uhelnatého CO do místností. Problém nastává především po výměně oken a zatěsnění budovy, při vysokých letních teplotách a špatné funkci spotřebiče typu B (především průtokové ohřívače vody - tzv. Karmy).

V malé koupelně může být 15 až 30 minut limitním časem pro přežití. Ve všech těchto případech se doporučuje dodatečná instalace čidla CO vybaveného sirénou.

Nevýhody nuceného větrání

Nevýhodami nuceného větrání mohou být:

• Snížení vlhkosti vzduchu v zimním období
• Průvan
• Hlučnost
• Psychika – nevyhovující teplota vzduchu

Negativa nuceného větrání jsou zpravidla vždy spojena s chybou při návrhu nebo realizaci systému nebo se změnou v průběhu užívání, na kterou nebylo stávající zařízení upraveno.

Moderní systémy vytápění

V novostavbách:

• Trend budov s nízkou spotřebou energie
• Využití nízkoteplotních systémů často sálavých
• Využití teplovzdušných systémů s rekuperací tepla

Energetická náročnost budov

• ovlivňuje ji koncepce domu.

Koncepce domu s jednoduchým energetickým systémem

• Lokální zdroje tepla - lokální příprava teplé vody – podtlakové větrání
• Časté u rekreačních objektů
• Výhodou je snížení ztrát z rozvodů a zásobníků
• Často vyšší využití elektřiny a krbů, krbových kamen
• Může být nižší tepelný komfort, vyšší hlučnost, provozní náklady silně závislé technickém řešení

Koncepce domu s nízkou spotřebou energie díky vyspělým technickým systémům

• Domy s vyšším komfortem pro uživatele a s vyšším vybavením
• Centrální zdroje tepla - centrální příprava teplé vody – nucené větrání
• Větší možnosti využití zdrojů tepla (TČ, kotel na plyn, kotel na biomasu …)
• Dobře regulovatelná soustava vytápění a větrání
• Možnost integrace prvků inteligentních budov
• Komfort, investiční náklady, provozní náklady

Specifikem je použití velkoplošného elektrického vytápění s jeho relativní jednoduchostí a vzhledem k nízké potřeba tepla na vytápění přijatelnými provozními náklady.

Návrhové parametry

Základní otázky, které vedou ke snížení spotřeby energie jsou:

• Odpovídá velikost budovy počtu uživatelů?
• Jaké jsou nároky uživatele na prostor a vybavení (vnitřní bazén, počet koupelen ...)?
• Jaké je reálné využití budovy vs. např. stěhování za prací?

Návrhové podmínky užívání mají být co nejbližší těm skutečným, reálným podmínkám užívání, tzn. požadavkům na teplotu vnitřního vzduchu, množství teplé vody, regulace, jejího nastavení aj.

Návrhové parametry úsporné budovy

Lze je ovlivnit ve smyslu odpovědí na tyto otázky:

• Je možné snížení návrhových parametrů vytápění?
• Jaká je skutečná výpočtová venkovní teplota (-12, -15, -18 °C, a nebo třeba jen - 5 °C)?
• Lze snížit návrhové parametry na množství teplé vody? Je skutečně nutné 80 l · os^-1 ·den^-1 nebo stačí 30 až 50 l · os^-1 ·den^-1 ?

Návrhové a provozní parametry

• Výpočtová venkovní teplota (-12, -15, -18 °C)
• Akumulační schopnost budovy způsobuje snížení citlivosti vnitřní teploty na výkyvy venkovní teploty a umožňuje pracovat s průměrnými denními teplotami - tento vztah se často nedostatečně podrobně analyzuje a následně se řeší, zbytečně, technickými zařízeními.
• Teplota venkovního vzduchu závisí především na slunečním záření.
• Teplotní rozdíl ΔT

Pro určení venkovních teplot existují podrobné historické podklady. Je nutné si uvědomit, že průměry se mírně mění, jak se zvyšuje průměrná teplota ovzduší, ale na druhé straně se vyskytují i vícedenní chladné extrémy, pro jejichž pokrytí se nelze spoléhat na tepelně akumulační vlastnosti budov.