Vysoká škola technická a ekonomická. Studijní opora pro kombinovanou formu studia. v Českých Budějovicích České Budějovice

Transkript

1 Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Studijní opora pro kombinovanou formu studia 2018 České Budějovice

2 Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Energetický audit budov Ústav technicko - technologický Katedra stavebnictví Ing. Michal Kraus, Ph. D.

3 Obsah 1 Kapitola: Základní pojmy Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Legislativní úvod (ČR a EU), energetický zákon, energetický audit a posudek Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Systémy managementu hospodaření s energií Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Struktura energetického posudku a energetického auditu Klíčová slova... 18

4 4.2 Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Bilance energetických toků v budově, energetické systémy, účinnost výroby, distribuce a sdílení energie Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Vytápění a příprava teplé vody Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Chlazení, větrání a úprava vlhkosti vzduchu Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura... 39

5 8 Kapitola: Osvětlení Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Ukazatele energetické náročnosti budovy a jejich stanovení Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Výpočet dodané energie Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Výpočet primární energie Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad... 55

6 11.5 Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Ekonomické výpočty, investice, návratnost Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura Kapitola: Stanovení doporučených opatření pro snížení energetické náročnosti budovy Klíčová slova Cíle kapitoly Úvod do kapitoly Výklad Kontrolní otázky Doporučená studijní literatura... 66

7 1. vydání Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, 2017 Vydala: Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 10, České Budějovice Za obsahovou a jazykovou správnost odpovídají autoři a vedoucí příslušných kateder.

8 Anotace předmětu Předmět prohlubuje vědomosti studentů v problematice energetického hodnocení budov z pohledu energetické certifikace a energetického auditu. Obsahová náplň předmětu vychází z aktuální legislativy a ze zásad energetické bilance budovy, jejich tepelných ztrát a zisků, včetně zahrnutí energetických systémů na vytápění, přípravu teplé vody, větrání a úpravu vzduchu, chlazení a osvětlení. Předmět rozšiřuje teoretické i praktické poznání studentů v oblasti energetické náročnosti budov v kontextu technického zařízení budov. Cílem předmětu je naučit studenty vypracovat průkaz energetické náročnosti budovy (PENB) v celém rozsahu podle platné legislativy v ČR. Cíl předmětu Cílem předmětu Energetický audit budovy je seznámit studenta s problematikou teorie energetického hodnocení budov s cílem respektovat platné zákony EU i ČR. Prezentované budou základní poznatky o energetickém hodnocení budov. Důraz je kladen na pochopení vybraných souvislostí v kontextu zpracovávání průkazu energetické náročnosti budovy, energetického auditu a energetického posudku v celém rozsahu. Výstupy z učení Student bude po absolvování předmětu schopen vypracovat průkaz energetické náročnosti budovy a energetický audit v celém rozsahu dle platné legislativy České republiky. Základní okruhy studia 1) Základní pojmy (energetický posudek, EA, obálka budovy, energetická náročnost, ) 2) Legislativní úvod (ČR a EU), energetický zákon, energetický audit a posudek 3) Systémy managementu hospodaření s energií 4) Struktura energetického posudku a energetického auditu 5) Bilance energetických toků v budově, energetické systémy, účinnost výroby, distribuce a sdílení energie 6) Vytápění a příprava teplé vody 7) Chlazení, větrání a úprava vlhkosti vzduchu 8) Osvětlení 9) Ukazatele energetické náročnosti budovy a jejich stanovení 10) Výpočet dodané energie 11) Výpočet primární energie 12) Ekonomické výpočty, investice, návratnost 13) Stanovení doporučených opatření pro snížení energetické náročnosti budovy

9 Povinná literatura DAHLSVEEN, Trond a Dušan PETRÁŠ. Energetický audit budov. Bratislava: Jaga, ISBN HORÁK, Petr, Pavel UHER, Marian FORMÁNEK, Aleš RUBINA, Olga RUBINOVÁ, Jakub VRÁNA, Miloš KALOUSEK, Hana KUKLÍNKOVÁ. Energetické hodnocení budov. Brno: VUTIUM - Vysoké učení technické v Brně, s. ISBN: MATUŠKA, Tomáš. Solární soustavy pro bytové domy. Praha: Grada, Profi & hobby. ISBN QUASCHNING, Volker. Obnovitelné zdroje energií. Praha: Grada, Stavitel. ISBN Doporučená literatura KABELE, Karel. Energetické a ekologické systémy 1: zdravotní technika, vytápění. 2. vyd. Praha: ČVUT, ISBN PAPEŽ, Karel. Energetické a ekologické systémy budov 2: vzduchotechnika, chlazení, elektroinstalace a osvětlení. Praha: Nakladatelství ČVUT, ISBN BERNARDINOVÁ, Anna a Miroslav MAREŠ. Zpracování průkazu energetické náročnosti budovy: praktická příručka pro všechny majitele rodinných a bytových domů, bytů a pro realitní kanceláře. Praha: Linde Praha, ISBN ŠULC, Jaroslav. Obnovitelné zdroje energie. Liberec: Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, KEZ, ISBN ŠÍPAL, Jaroslav. Obnovitelné zdroje energie: způsoby získávání elektrické a tepelné energie z obnovitelných zdrojů. Ústí nad Labem: Univerzita J.E. Purkyně v Ústí nad Labem, Fakulta životního prostředí, ISBN VRÁNA, Jakub. Technická zařízení budov v praxi: [příručka pro stavaře]. Praha: Grada, Stavitel. ISBN

10 1 Kapitola: Základní pojmy 1.1 Klíčová slova Budova, budova s téměř nulovou spotřebou energie, energetická náročnost, energetické hospodářství, energetický audit, energetický posudek, obálka budovy, nákladově optimální úroveň. 1.2 Cíle kapitoly Úvodní kapitola si klade za cíl seznámit studenty se základními pojmy týkající se energetického hodnocení budov, energetického auditu a energetického posudku dle platné legislativy. 1.3 Úvod do kapitoly Výroba energie, její distribuce a spotřeba patří mezi základní atributy každé vyspělé země. Energie a energetika patří k nejvýznamnějším strategickým politikám Evropské unie. 1.4 Výklad Základní pojmy Budova je nadzemní stavba a její podzemní části, prostorově soustředěná a navenek převážně uzavřená obvodovými stěnami a střešní konstrukcí, v níž se používá energie k úpravě vnitřního prostředí. Budova s téměř nulovou spotřebou energie je budova s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů. Celková energeticky vztažná plocha je definována jako vnější půdorysná plocha všech prostorů s upravovaným vnitřním prostředím v celé budově, vymezená vnějšími povrchy konstrukcí obálky budovy. Dodavatel je výrobce nebo jeho zplnomocněný zástupce v Unii nebo dovozce, uvádějící výrobek spojený se spotřebou energie na trh nebo do provozu v Unii; pokud tito neexistují, považuje se za dodavatele jakákoli osoba, která uvádí na trh nebo do provozu v Unii výrobky spojené se spotřebou energie, na něž se vztahuje tento zákon. 1

11 Dovozce je osoba usazená v Unii, která uvádí na trh nebo do provozu v Unii výrobek spojený se spotřebou energie ze třetí země. Ekodesign je začlenění prvků nebo funkcí výrobku spojeného se spotřebou energie, které mohou mít vliv na životní prostředí během životního cyklu tohoto výrobku, do návrhu výrobku spojeného se spotřebou energie s cílem zlepšit vliv výrobku na životní prostředí během celého životního cyklu. Energetická náročnost budovy je definována jako vypočtené množství energie nutné pro pokrytí potřeby energie spojené s užíváním budovy, zejména na vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení. Energetická služba je činnost, jejímž účelem je ověřitelné a měřitelné nebo výpočtem stanovené zvýšení účinnosti užití energie nebo jejichž účelem jsou úspory spotřeby energie prostřednictvím energeticky účinných technologií nebo provozní činností, údržbou nebo kontrolou. Energetické hospodářství je soubor technických zařízení a budov sloužících k nakládání s energií. Energetický audit je písemná zpráva obsahující informace o stávající nebo předpokládané úrovni využívání energie v budovách, v energetickém hospodářství, v průmyslovém postupu a energetických službách s popisem a stanovením technicky, ekologicky a ekonomicky efektivních návrhů na zvýšení úspor energie nebo zvýšení energetické účinnosti včetně doporučení k realizaci. Energetický posudek je písemná zpráva obsahující informace o posouzení plnění předem stanovených technických, ekologických a ekonomických parametrů určených zadavatelem energetického posudku včetně výsledků a vyhodnocení. Energetický štítek je označení výrobku spojeného se spotřebou energie, které obsahuje údaje o spotřebě energie a jiných hlavních zdrojů spotřebovaných v souvislosti s tímto výrobkem. Informační list je normalizovaný přehled informací týkající se výrobku spojeného se spotřebou energie. Jiné hlavní zdroje jsou voda, chemikálie nebo jakékoli jiné látky spotřebované výrobkem při běžném používání. Jmenovitý chladicí výkon klimatizačního systému je definován jako jmenovitý elektrický příkon pohonu zdroje chladu udaný výrobcem. Jmenovitý výkon je definován jako nejvyšší tepelný výkon, vyjádřený v kw, uvedený výrobcem, kterého lze dosáhnout při trvalém provozu a při účinnosti uvedené výrobcem. Klimatizační systém je zařízení sloužící pro úpravu parametrů vnitřního prostředí, které má funkci chlazení a je součástí budovy. 2

12 Kotel je zařízení, v němž se spalováním paliv získává pouze tepelná energie, která se předává teplonosné látce. Nákladově optimální úroveň jsou stanovené požadavky na energetickou náročnost budov nebo jejich stavebních nebo technických prvků, která vede k nejnižším nákladům na investice v oblasti užití energií, na údržbu, provoz a likvidaci budov nebo jejich prvků v průběhu odhadovaného ekonomického životního cyklu. Obálka budovy je soubor všech teplosměnných konstrukcí na systémové hranici celé budovy nebo zóny, které jsou vystaveny přilehlému prostředí, jež tvoří venkovní vzduch, přilehlá zemina, vnitřní vzduch v přilehlém nevytápěném prostoru, sousední nevytápěné budově nebo sousední zóně budovy vytápěné na nižší vnitřní návrhovou teplotu. Obchodník je osoba, která prodává, pronajímá, nabízí ke koupi na splátky nebo předvádí výrobky spojené se spotřebou energie konečným uživatelům. Podstatná rekonstrukce je změna dokončené stavby, jejíž předpokládané náklady by přesáhly 50 % investičních nákladů na novou srovnatelnou stavbu. Poskytovatel energetických služeb je fyzická nebo právnická osoba, která dodává energetické služby nebo provádí jiná opatření ke zvýšení účinnosti užití energie zařízení konečného uživatele, či v rámci jeho budovy. Průkaz energetické náročnosti je dokument, který obsahuje stanovené informace o energetické náročnosti budovy nebo ucelené části budovy. Smlouva o energetických službách je smluvní ujednání mezi příjemcem a poskytovatelem energetických služeb o opatření ke zvýšení účinnosti užití energie, ověřované a kontrolované během celého trvání smluvního závazku, kdy jsou náklady na toto opatření placeny ve vztahu ke smluvně stanovené míře zvýšení účinnosti užití energie nebo k jinému dohodnutému kritériu energetické náročnosti, například finančním úsporám. Součásti a podsestavy jsou části určené k zabudování do výrobku spojeného se spotřebou energie, jež nejsou uváděny na trh nebo do provozu jako jednotlivé části pro konečné uživatele, anebo u nichž nelze posoudit vliv na životní prostředí samostatně. Systém hospodaření s energií je soubor vzájemně souvisejících nebo vzájemně působících prvků plánu, který stanoví cíl v oblasti účinnosti užití energie a strategii k dosažení tohoto cíle. Technický systém budovy je definován jako zařízení určené k vytápění, chlazení, větrání, úpravě vlhkosti vzduchu, přípravě teplé vody, osvětlení budovy nebo její ucelené části nebo pro kombinaci těchto účelů. Tepelné čerpadlo je zařízení, které přenáší teplo ze vzduchu, vody nebo půdy do budov nebo průmyslových zařízení nebo z budov nebo průmyslových zařízení do okolního prostředí tak, že odebírá teplo z prostředí s nižší teplotou a předává jej do prostředí s vyšší teplotou proti směru jeho přirozeného sdílení. 3

13 Ucelená část budovy je podlaží, byt nebo jiná část budovy, která je určena k samostatnému používání nebo byla za tímto účelem upravena. Účinné vytápění a chlazení je způsob vytápění nebo chlazení, který nákladově efektivně snižuje množství vstupní primární energie nezbytné k dodání jednotky energie do stavby v porovnání s výchozím stavem při zohlednění energie potřebné pro získání vstupní primární energie, její přeměnu, přepravu a distribuci. Účinnost užití energie je definována jako míra efektivnosti energetických procesů, vyjádřená poměrem mezi úhrnnými energetickými výstupy a vstupy téhož procesu, vyjádřená v procentech. Úspora energie je množství ušetřené energie určené měřením nebo výpočtem spotřeby energie před provedením jednoho či více opatření ke zvýšení účinnosti užití energie a po něm, při zajištění normalizace vnějších podmínek, které spotřebu energie ovlivňují. Ústřední instituce je ústřední orgán státní správy a jiný orgán České republiky vymezený v příloze XII Rozhodnutí Komise 2008/963/ES, kterým se mění přílohy směrnic Evropského parlamentu a Rady 2004/17/ES a 2004/18/ES o postupech pro zadávání veřejných zakázek, pokud jde o seznamy zadavatelů a veřejných zadavatelů. Ústřední vytápění nebo chlazení je vytápění nebo chlazení, kde zdroj tepla nebo chladu je umístěn mimo vytápěné nebo chlazené prostory a slouží pro vytápění nebo chlazení více bytových či nebytových prostor. Uvedení do provozu je první použití výrobku spojeného se spotřebou energie uživatelem v členském státě Unie k účelu, pro který byl zhotoven. Uvedení na trh je první zpřístupnění výrobku spojeného se spotřebou energie na trhu Unie za účelem jeho distribuce nebo používání v Unii za úplatu, bez ohledu na způsob prodeje, nebo bezúplatně. Větší změna dokončené budovy je změna dokončené budovy na více než 25 % celkové plochy obálky budovy. Výrobce je osoba vyrábějící výrobek spojený se spotřebou energie, a která hodlá uvést výrobek na trh nebo do provozu, a to pod svým jménem, popřípadě obchodním označením. Výrobek spojený se spotřebou energie je výrobek, jenž má při používání dopad na spotřebu energie a jenž je uveden na trh nebo do provozu, a dále části, které jsou určeny k zabudování do výrobku spojeného se spotřebou energie a které jsou uváděny na trh anebo do provozu jako jednotlivé části pro konečné uživatele a jejichž vliv na životní prostředí lze posoudit samostatně. Vytápění je proces sdílení tepla do vytápěného prostoru zajišťovaný příslušným technickým zařízením za účelem vytváření tepelné pohody či požadovaných standardů vnitřního prostředí. Zplnomocněný zástupce je osoba usazená v Unii, která byla výrobcem písemně pověřena k tomu, aby jeho jménem plnila zcela nebo zčásti povinnosti vyplývající z tohoto zákona. 4

14 Zvýšení účinnosti užití energie je nárůst účinnosti užití energie v důsledku technologických nebo ekonomických změn nebo v důsledku změn v lidském chování. 1.5 Kontrolní otázky 1. Co je obálka budovy? 2. Co je to technický systém budovy? 3. Co je to energetická náročnost budovy? 4. Co je to energetický štítek a průkaz energetické náročnosti budovy? 5. Co je systém hospodaření s energií? 1.6 Doporučená studijní literatura ČESKO. Zákon č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů

15 2 Kapitola: Legislativní úvod (ČR a EU), energetický zákon, energetický audit a posudek 2.1 Klíčová slova EPBD II, energetický zákon, energetický audit, energetický posudek, energetický specialista, průkaz energetické náročnosti budovy, energetická náročnost 2.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je seznámení se se základními legislativními dokumenty týkající se energetického hodnocení budov, jak na úrovni Evropské unie, tak na národní úrovni. 2.3 Úvod do kapitoly Nejvyšším právním dokumentem je směrnice Evropské unie, která musí být implementována do národních předpisů jednotlivých členských zemí. Hodnocení energetické náročnosti budov v České republice se řídí zákonem č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií v aktuálním znění. Zákon se odkazuje na celou řadu dalších zákonů a vyhlášek. Technické podrobnosti jsou pak řešeny v normách či technicko normalizačních informacích. 2.4 Výklad Základním dokumentem je Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU o energetické náročnosti budov, tzv. European Performance of Building Directive II (EPBD II Recast) z května EPBD II upravuje a nahrazuje v plném znění směrnici 2002/91/ES o energetické náročnosti budov z roku 2002 (EPBD). Stavební sektor se stále rozrůstá, což má za následek neustálý růst spotřeby energie. V současné době podíl budov na celkové spotřebě energie v zemích EU činí 40 %. Snížení energie a využívání energie z obnovitelných zdrojů v sektoru budov představuje možnosti vedoucí ke snížení energetické závislosti zemí EU a emisí skleníkových plynů. 6

16 Státy mají povinnost přijmout opatření s cílem dosáhnout rozsáhlých a dosud nevyužitých možností úspor energie v sektoru budov. Přijatá opatření nesmí být v rozporu s jinými požadavky týkající se budov požadavky na přístupnost, bezpečnost, využití budovy. Základním požadavkem směrnice EPBD II je požadavek aby členské státy zajistily, že: - do 31. prosince 2020 všechny nové budovy byly budovami s téměř nulovou spotřebou energie a - po dni 31. prosince 2018 nové budovy užívané a vlastněné orgány veřejné moci byly budovami s téměř nulovou spotřebou energie. Zákon o hospodaření energií Zákon č. 406/200 Sb., o hospodaření energií, známý taktéž jako energetický zákon, byl již několikrát novelizován. Zákon nyní není oficiálně vydán v podobě úplného znění vč. zapracování změnových znění. Poslední novelou zákona o hospodaření energií je zákon č. 103/2015 Sb. Zákon o hospodaření energií se úvodem věnuje základním pojmům (viz kapitola 1). Poté následují části věnující se státní energetické koncepci, územně energetické koncepci, státním programům na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie. Rozsáhlá část zákona se věnuje opatřením pro zvyšování hospodárnosti energie zahrnující účinnost užití energií zdrojů a rozvodů energie, kontriolu provozovaných kotlů a rozvodů tepelné energie a klimatizačních systémů, snižování energetické náročnosti budov, průkazy energetické náročnosti budov, energetické štítky, ekodesign, energetický audit, energetický posudek, hospodárné využití energeie ústředními institucemi, energetický specialista, atd. V následující části jsou vybrány nejvýznamější statě energetického zákona vztahující se k řešení problematice energetického hodnocení budov: Stavebník nebo vlastník výrobny elektřiny nebo tepelné energie je povinen u nově zřizovaných výroben a výroben, u nichž se provádí změna dokončené stavby, zajistit alespoň minimální účinnost užití energie výroben elektřiny nebo tepelné energie stanovenou prováděcím právním předpisem. V případě výstavby nové budovy je stavebník povinen plnit požadavky na energetickou náročnost budovy podle prováděcího právního předpisu a při podání žádosti o stavební povolení, žádosti o společné povolení, kterým se stavba umisťuje a povoluje, žádosti o změnu stavby před jejím dokončením s dopadem na její energetickou náročnost nebo ohlášení stavby to doložit průkazem energetické náročnosti budovy, který obsahuje hodnocení: - splnění požadavků na energetickou náročnost budovy na nákladově optimální úrovni od 1. ledna 2013, - splnění požadavků na energetickou náročnost budovy s téměř nulovou spotřebou energie, a to v případě budovy, jejímž vlastníkem a uživatelem bude orgán veřejné moci nebo subjekt zřízený orgánem veřejné moci a jejíž celková energeticky vztažná plocha bude větší než 1500 m 2 od 1. ledna 2016, v případě budovy s celkovou energeticky vztažnou plochou větší než 350 7

17 m 2 to od 1. ledna 2017 a v případě budovy s celkovou energeticky vztažnou plochou menší než 350 m 2 od 1. ledna 2018, - splnění požadavků na energetickou náročnost budovy s téměř nulovou spotřebou energie, a to v případě budovy s celkovou energeticky vztažnou plochou větší než 1500 m 2 od 1. ledna 2018, v případě budovy s celkovou energeticky vztažnou plochou větší než 350 m 2 od 1. ledna 2019 a v případě budovy s celkovou energeticky vztažnou plochou menší než 350 m 2 od 1. ledna 2020, - posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti místního systému dodávky energie využívajícího energii z obnovitelných zdrojů, kombinované výroby elektřiny a tepla, soustavy zásobování tepelnou energií a tepelného čerpadla. Stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek je povinen opatřit si průkaz energetické náročnosti při výstavbě nových budov nebo při větších změnách dokončených budov a opatřit si průkaz u budovy užívané orgánem veřejné moci od 1. července 2013 s celkovou energeticky vztažnou plochou větší než 500 m 2 a od 1. července 2015 s celkovou energeticky vztažnou plochou větší než 250 m 2. Vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek jsou povinni opatřit si průkaz při prodeji budovy nebo ucelené části budovy, při pronájmu budovy a od 1. ledna 2016 při pronájmu ucelené části budovy. Dále musí vlastník předložit průkaz nebo jeho ověřenou kopii možnému kupujícímu budovy nebo ucelené části budovy před uzavřením smluv týkajících se koupě budovy nebo ucelené části budovy nebo možnému nájemci budovy nebo ucelené části budovy před uzavřením smluv týkajících se nájmu budovy nebo ucelené části budovy. Průkaz platí 10 let ode dne jeho vyhotovení nebo do provedení větší změny dokončené budovy, pro kterou byl zpracován, anebo do provedení změny způsobu vytápění, chlazení nebo přípravy teplé vody v této budově a musí být zpracován pouze příslušným energetickým specialistou. Průkaz se neopatřuje při prodeji nebo pronájmu budovy nebo ucelené části budovy, pokud se tak obě strany písemně dohodnou a jde o budovu, která byla vystavěna a poslední větší změna dokončené budovy na ní byla provedena před 1. lednem Stavebník, společenství vlastníků jednotek nebo vlastník budovy nebo energetického hospodářství jsou povinni zpracovat pro budovu nebo energetické hospodářství energetický audit v případě, že tato budova nebo toto energetické hospodářství má spotřebu energie vyšší, než je hodnota spotřeby energie stanovená prováděcím právním předpisem, a pokud všechny jeho budovy a energetická hospodářství mají celkovou průměrnou roční spotřebu energie za poslední dva kalendářní roky vyšší, než je hodnota spotřeby energie stanovená prováděcím právním předpisem nebo v případě, že u větší změny dokončené budovy nejsou splněny požadavky na energetickou náročnost budovy. Energetický audit platí do provedení větší změny dokončené budovy nebo energetického hospodářství, pro které byl zpracován, a musí být zpracován pouze příslušným energetickým specialistou a být zpracován objektivně, pravdivě a úplně. Obsah a způsob zpracování energetického auditu a jeho rozsah stanoví prováděcí právní předpis. Stavebník, společenství vlastníků jednotek nebo vlastník budovy nebo energetického hospodářství zajistí energetický posudek pro: 8

18 - posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie při výstavbě nových budov nebo při větší změně dokončené budovy se zdrojem energie s instalovaným tepelným výkonem vyšším než 200 kw, pokud se nejedná o alternativní systém dodávek energie nebo při přechodu z alternativního systému dodávek energie na jiný než alternativní systém dodávek energie, - posouzení nákladů a přínosů zajištění vysokoúčinné kombinované výroby elektřiny a tepla v případě výstavby nové výrobny elektřiny nebo podstatné rekonstrukce stávající výrobny elektřiny o celkovém tepelném příkonu nad 20 MW s výjimkou výroben elektřiny s dobou provozu nižší než 1500 hodin za rok a jaderných elektráren, - posouzení nákladů a přínosů využití odpadního tepla pro uspokojení ekonomicky odůvodněné poptávky po teple včetně kombinované výroby elektřiny a tepla a připojení zařízení minimálně na soustavu zásobování tepelnou energií, která se nachází do vzdálenosti 1000 metrů od zdroje tepelné energie, v případě výstavby nového nebo podstatné rekonstrukce stávajícího průmyslového provozu o celkovém tepelném příkonu nad 20 MW, které produkuje odpadní teplo o využitelné teplotě, - posouzení nákladů a přínosů využití odběru odpadního tepla minimálně z průmyslových provozů, které se nachází do vzdálenosti 500 metrů od rozvodného tepelného zařízení, v případě výstavby nové nebo podstatné rekonstrukce stávající soustavy zásobování tepelnou energií se zdroji o celkovém tepelném příkonu nad 20 MW, - posouzení proveditelnosti projektů týkajících se snižování energetické náročnosti budov, zvyšování účinnosti užití energie, snižování emisí ze spalovacích zdrojů znečištění nebo využití obnovitelných nebo druhotných zdrojů nebo kombinované výroby elektřiny a tepla financovaných z programů podpory ze státních, evropských finančních prostředků nebo finančních prostředků pocházejících z prodeje povolenek na emise skleníkových plynů, pokud poskytovatel podpory nestanoví s přihlédnutím k nárokům jednotlivého programu podpory jinak, - vyhodnocení plnění parametrů projektů realizovaných v rámci programů, pokud poskytovatel podpory nestanoví s přihlédnutím k nárokům jednotlivého programu jinak. Energetickým specialistou je fyzická osoba, která je držitelem oprávnění uděleného ministerstvem k zpracování energetického auditu a energetického posudku, zpracování průkazu, provádění kontroly provozovaných kotlů a rozvodů tepelné energie, nebo provádění kontroly klimatizačních systémů. Podmínky pro udělení oprávnění jsou složení odborné zkoušky, které se prokazuje protokolem o výsledku zkoušky, plná svéprávnost, bezúhonnost a odborná způsobilost. Za odbornou způsobilost se pro účely tohoto zákona považuje vysokoškolské vzdělání získané studiem v bakalářských, magisterských nebo doktorských studijních programech v oblasti technických věd a jejich oborech energetiky, energetických zařízení nebo stavebnictví a 3 roky praxe v oboru nebo střední vzdělání s maturitní zkouškou v oblastech vzdělání technického směru v oboru energetiky, energetických zařízení nebo stavebnictví a 6 roků praxe v oboru nebo vyšší odborné vzdělání v oblastech technického směru v oboru energetiky, energetických zařízení nebo stavebnictví a 5 let praxe v oboru. 9

19 Vyhláška o energetických specialistech Vyhláška č. 118/2013 Sb., o energetických specialistech ve znění pozdějších předpisů stanovuje obsah a rozsah odborné zkoušky, obsah a rozsah průběžného vzdělávání a přezkušování energetických specialistů oprávněných k zpracování energetického auditu a energetického posudku, zpracování průkazu, provádění kontroly provozovaných kotlů a rozvodů tepelné energie, nebo provádění kontroly klimatizačních systémů. Vyhláška o energetické náročnosti budov Vyhláška č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov v aktuálním znění stanovuje nákladově optimální úroveň požadavků na energetickou náročnost budovy pro nové budovy, větší změny dokončených budov, jiné než větší změny dokončených budov a pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie, metodu výpočtu energetické náročnosti budovy, vzor posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie, vzor stanovení doporučených opatření pro snížení energetické náročnosti budovy, vzor a obsah průkazu a způsob jeho zpracování a umístění průkazu v budově. Vyhláška o energetickém auditu Vyhláška č. 480/2012 Sb., o energetickém auditu a energetickém posudku v aktuálním znění stanovuje rozsah energetického auditu a energetického posudku, obsah energetického auditu a způsob jeho zpracování a obsah energetického posudku a způsob jeho zpracování. Další vyhlášky, normy a technicko normalizační informace týkající se hodnocení energetické náročnosti budov: - vyhláška č. 193/2013 Sb., o kontrole klimatizačních systémů, - vyhláška č. 194/2013 Sb., o kontrole kotlů a rozvodů tepelné energie, - ČSN Tepelná ochrana budov - Část 4: Výpočtové metody, - ČSN EN ISO Výpočet potřeby energie pro vytápění a chlazení, - ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy Část 1: Všeobecné požadavky, - ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy o Část 2-1: Sdílení tepla pro vytápění, o Část 2-3: Rozvody tepla pro vytápění, - ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy: o Část 4-1: Zdroje tepla pro vytápění, kotle, o Část 4-2: Výroba tepla na vytápění, tepelná čerpadla, o Část 4-4: Výroba tepla na vytápění, kombinovaná výroba elektřiny a tepla integrovaná do budovy, o Část 4-5: Výroba tepla na vytápění, účinnosti a vlastnosti dálkového vytápění a soustav o velkém objemu, 10

20 o Část 4-6: Výroba tepla na vytápění, fotovoltaické systémy, o Část 4-7: Zdroj tepla na spalování biomasy, o Část 4-8: Otopné soustavy, teplovzdušné vytápění a stropní sálavé vytápění, - ČSN EN ISO Energetická náročnost budov - Energie potřebná pro vytápění a chlazení vnitřních prostor a citelné a latentní tepelné zatížení - Část 1: Postupy výpočtu, - ČSN EN Větrání budov Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov, - ČSN EN Větrání budov Výpočtové metody ke stanovení energetických ztrát způsobených větráním a infiltrací v komerčních budovách, - ČSN EN Větrání budov Výpočtové metody pro stanovení průtoku vzduchu v budovách včetně filtrace, - ČSN EN Větrání budov Výpočet teplot v místnosti, tepelné zátěže a energie pro budovy s klimatizačními systémy, - ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy, o Část 3-2: Soustavy teplé vody, rozvody, o Část 3-3: Soustavy teplé vody, příprava, - ČSN EN Energetické hodnocení budov Energetické požadavky na osvětlení, - ČSN EN Energetická náročnost budov Postupy pro ekonomické hodnocení energetických soustav v budovách. 2.5 Kontrolní otázky 1. Co je obsahem energetického zákona? 2. Kdo je energetický specialista? 3. Jaké jsou základní požadavky na průkaz energetické náročnosti budovy? 4. Co je obsahem vyhlášky o energetickém auditu a energetickém posudku? 5. Vyjmenujte základní normy týkající se hodnocení energetické náročnosti budov. 2.6 Doporučená studijní literatura ČESKO. Zákon č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů ČESKO. Vyhláška č. 78/2013 ze dne 22. března 2013 o energetické náročnosti budov. In: Sbírka zákonů. 2013, č. 78,

21 ŠUBRT, Roman, Josef FARTÁK, Karel MURTINGER a Daniel ŠUBRT. Energetický audit a energetický posudek: Učebnice energetického specialisty. Praha: Asociace energetických specialistů,

22 3 Kapitola: Systémy managementu hospodaření s energií 3.1 Klíčová slova Energetický management, ISO 50001, energetické hospodářství, PCDA 3.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je seznámení se se základy managementu hospodaření s energií a normou ISO Úvod do kapitoly Snižování energetické náročnosti, zlepšování energetické účinnosti, využití a spotřeby energie je v současnosti jednou z priorit všech vyspělých států. Zavedení a využívání systematického managementu hospodaření s energií v organizacích je účinným nástrojem, jak dosáhnout výše uvedených cílů. 3.4 Výklad Energetický management je soubor opatření a činností, jejichž cílem je efektivní řízení snižování spotřeby energie. Jedná se o uzavřený cyklický proces neustálého zlepšování energetického hospodářství. ISO Systém managementu hospodaření s energií Organizace OSN pro průmyslový rozvoj (UNIDO, United Nations Industrial Development Organization) požádala Mezinárodní organizaci pro normalizaci (ISO) o vypracování mezinárodní normy pro management hospodaření s energií. V důsledku toho ISO v roce 2008 pověřila vypracováním ISO nově vytvořený projektový výbor ISO/PC 242 pro hospodaření s energií. Na přípravě normy ISO se podíleli odborníci z národních normalizačních orgánů 44 členských zemí ISO a dalších 14 zemí se zúčastnilo v roli pozorovatelů. Přispěla také organizace OSN pro průmyslový rozvoj a Světová energetická rada (WEC). 13

23 Norma ISO vychází z celé řady vnitrostátních nebo regionálních standardů, specifikací a předpisů z oblasti řízení hospodaření s energií. Jednalo se o normy vyvinuté v Číně, Dánsku, Irsku, Japonsku, Korejské republice, Nizozemsku, Švédsku, Thajsku, USA a Evropské unii. V dubnu 2010 byl zveřejněn návrh mezinárodní normy ISO a v červnu 2011 vyšla její konečná verze. ISO je dobrovolná mezinárodní norma, která umožňuje organizacím systematicky optimalizovat energetickou účinnost ve všech procesech a podpořit efektivnější hospodaření s energií. Její rámec je kompatibilní s normou ISO pro environmentální management, což znamená, že pro organizace s certifikací ISO je poměrně snadné splnit požadavky ISO Norma ČSN EN ISO 50001:2012 specifikuje požadavky na vytváření, zavádění, udržování a zlepšování systému managementu hospodaření s energií, jehož účelem je umožnit organizacím přijmout systematický přístup k dosahování neustálého zlepšování energetické náročnosti, včetně energetické účinnosti, využití a spotřeby energie. Podle normy ČSN EN ISO 50001:2012 je energetický management založen na principu neustálého zlepšování formulovaného pomocí 4 základních činností (PDCA): Plánuj Dělej Kontroluj Jednej (z anglického: Plan Do Check Act): - Plan. Provádění přezkoumání spotřeby energie a stanovování výchozího stavu, ukazatelů energetické náročnosti, cílů, cílových hodnot a akčních plánů, nezbytných pro dosahování výsledků, které snižují energetickou náročnost v souladu s energetickou politikou organizace. - Do. Zavádění akčních plánů managementu hospodaření s energií. Plánování, příprava a realizace konkrétních opatření, investičních i neinvestičních akcí ve správné časové souslednosti, na základě objektivních ukazatelů a podle stanoveného harmonogramu (obvykle roční plány v návaznosti na zavedený postup přípravy ročních rozpočtů). - Check. Procesy monitorování a měření a klíčové charakteristiky činností, které determinují energetickou náročnost vzhledem k energetické politice, cílům a zprávám o výsledcích. - Act. Provádění opatření k neustálému snižování energetické náročnosti a zlepšování systému hospodaření s energií. Na základě výše uvedených činností lze pro každou budovu či komplex budov individuálně nastavit energetický management s cílem postupného dosahování úspor energie, ale také ostatních provozních nákladů a případně také zlepšení organizace práce. Jedná se o uzavřený cyklický proces neustálého zlepšování energetického hospodářství. Proces se skládá zejména z těchto činností: - měření a monitoring spotřeby energie, - stanovení potenciálu úspor energie, - realizace opatření, - vyhodnocování spotřeby energie a účinnosti opatření, 14

24 - porovnání velikosti skutečných a předpokládaných úspor, - aktualizaci energetických koncepcí a energetických plánů. Obr. 1 Cyklický proces energetického hospodářství organizace Měření spotřeby energie Tvorba a aktualizace energetických koncepcí a plánů Stanovení potenciálu úspor energie Porovnání velikosti úspor energie Realizace opatření Vyhodnocování spotřeby energie Ve fázi energetického plánování organizace určuje profil energie používané v závodu a identifikuje konkrétní projekty s cílem zlepšit energetickou účinnost. Ve fázi zavádění a provozu organizace zahajuje realizaci konkrétních projektů, které mají zlepšit energetickou účinnost a které jsou doplňovány podpůrnými systémy posilujícími tyto snahy. Ve fázi kontroly organizace vyhodnocuje pokrok dosažený v jednotlivých projektech a při naplňování energetických cílů na základě stanovených cílových hodnot. Provádí se rovněž měření a monitorování spotřeby energie, včetně příslušných proměnných a ukazatelů energetické náročnosti. Ve fázi přezkoumání systému managementu organizace provádí revizi systému managementu hospodaření s energií, aby se ujistila, že dosahuje celkových cílů a cílů vztahujících se ke zvýšení energetické účinnosti. 15

25 Obr. 2 Proces auditu ISO 5001 Neustálé zlepšování Energetická politika Energetické plánování Přezkoumávání systému Zavádění a provoz Kontrola Interní audit Neshody, nápravy, nápravná a preventivní opatření Monitorování, měření a analýza 3.5 Kontrolní otázky 1. Co je energetický management? 2. Co je ISO 50001? 3. Co znamená zkratka PDCA? 4. Popište cyklický proces energetického hospodářství organizace. 16

26 3.6 Doporučená studijní literatura EU. ISO 5001: Systémy managementu hospodaření s energií Požadavky s návodem k použití. Brusel: CEN Řídicí centrum,

27 4 Kapitola: Struktura energetického posudku a energetického auditu 4.1 Klíčová slova Energetický audit, energetický posudek, identifikační údaje, stávající stav, návrh variant, optimální varianta, doporučení 4.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je seznámení se s obsahem a strukturou energetického auditu a energetického posudku dle platné legislativy. 4.3 Úvod do kapitoly Struktura a obsah energetického posudku a energetického auditu je definována ve Vyhlášce č. 480/2012 Sb., o energetickém auditu v aktuálním znění (vyhláška č. 309/2019 Sb., kterou se mění vyhláška č. 480/2012 Sb., o energetickém auditu a energetickém posudku). 4.4 Výklad Energetický audit Energetickým auditem se rozumí písemná zpráva obsahující informace o stávající nebo předpokládané úrovni využívání energie v budovách, v energetickém hospodářství, v průmyslovém postupu a energetických službách s popisem a stanovením technicky, ekologicky a ekonomicky efektivních návrhů na zvýšení úspor energie nebo zvýšení energetické účinnosti včetně doporučení k realizaci. Energetický audit obsahuje: - titulní list, - identifikační údaje, - popis stávajícího stavu předmětu energetického auditu, - vyhodnocení stávajícího předmětu energetického auditu, - návrhy a opatření ke zvýšení účinnosti užití energie, - varianty z návrhu jednotlivých opatření, - výběr optimální varianty, 18

28 - doporučení energetického specialisty oprávněného zpracovat energetický audit, - evidenční list energetického auditu, - kopii dokladu o vydání oprávnění pro vykonávání této činnosti. Titulní list by zpravidla měl obsahovat název předmětu energetického auditu, datum vypracování energetického auditu, jméno a příjmení energetického specialisty, číslo oprávnění a evidenční číslo energetického auditu z evidence o provedených činnostech energetických specialistů. Identifikační údaje zahrnují údaje o vlastníkovu předmětu energetického auditu, kterými jsou u právnické osoby název nebo obchodní firma a sídlo, popřípadě adresa pro doručování, identifikační číslo osoby, pokud bylo přiděleno a údaje o jejím statutárním orgánu. V případě fyzické osoby identifikační údaje obsahují jméno a příjmení, identifikační číslo osoby, pokud bylo přiděleno a adresa trvalého bydliště. V obou případech je součástí identifikačních údajů taktéž údaje o předmětu energetického auditu, kterými jsou název, adresa nebo umístění předmětu energetického auditu. Popis stávajícího stavu předmětu energetického auditu obsahuje údaje o předmětu energetického auditu, a to charakteristiku hlavních činností předmětu energetického auditu, popis technických zařízení, systémů a budov, které jsou předmětem energetického auditu a je taktéž situační plán předmětu energetického auditu. Součástí popisu stávajícího stavu jsou taktéž údaje o energetických vstupech za předcházející 3 roky včetně průměrných hodnot, které se získají z účetních dokladů, vlastní zdroje energie včetně základních technických ukazatelů s roční bilancí výroby energie z vlastních zdrojů. Požadované jsou taktéž údaje o rozvodech energie. Zjišťují se především informace o druhu, délce, kapacitě, průměru, provedení, stáří, technickém stavu, tloušťky rozvodů tepla a chladu a stav tepelné izolace rozvodů. Pro všechny rozvody energie se zpracují či zaktualizují schémata energetických rozvodů, zhodnotí se jejich stav a vybavenost měřením a stanoví se energetické toky v jednotlivých úsecích. Taktéž se uvedou údaje o významných spotřebičích energie, kterými jsou údaje o druhu spotřebiče, energetickém příkonu, ročních provozních hodinách a způsobu regulace. Nezbytnou součástí jsou údaje o tepelnětechnických vlastnostech budov a systému managementu hospodaření energií podle ČSN EN ISO Systém managementu hospodaření s energií. Vyhodnocení stávajícího stavu předmětu energetického auditu obsahuje vyhodnocení účinnosti užití energie ve zdrojích energie, v rozvodech tepla a chladu a ve významných spotřebičích energie. Dále je součástí vyhodnocení tepelně-technických vlasností stavebních konstrukcí budov, vyhodnocení úrovně systému managementu hospodaření energií a celková energetická bilance. Návrhy jednotlivých opatření ke zvýšení účinnosti užití energie obsahují název a popis opatření, roční úspory energie v MWh/rok a porovnání úspor energie se stavem před realizací navrhovaného opatření, náklady na realizaci navrhovaného opatření a průměrné roční provozní náklady v tisících Kč/rok a porovnání průměrných ročních provozních nákladů se stavem před realizací navrhovaného opatření. Z návrhu jednotlivých opatření se navrhnou nejméně dvě varianty, z nichž každá navržená varianta obsahuje popis navrhovaných opatření, ze kterých je navrhovaná varianta složena, a to 19

29 roční úspory energie v MWh/rok a porovnání úspor energie se stavem před realizací navrhované varianty, investiční náklady na realizaci navrhované varianty, průměrné roční provozní náklady v tisících Kč/rok a porovnání průměrných ročních provozních nákladů se stavem před realizací navrhované varianty. Součástí je ekonomické i ekologické vyhodnocení variant, stanovení okrajových podmínek a celková energetická bilance navržených variant. Výběr optimální varianty se provede na základě výsledků ekonomického vyhodnocení v tisících Kč/rok s ohledem na velikost úspory energie v MWh/rok a ekologického vyhodnocení, nebo podle kritérií dotačních programů. Doporučení energetického specialisty obsahuje popis optimální varianty, roční úspory energie v MWh/rok po realizaci optimální varianty, náklady v tisících Kč/rok na realizaci optimální varianty, průměrné roční provozní náklady v tisících Kč/rok v případě realizace optimální varianty, upravenou energetickou bilanci pro optimální variantu, ekonomické a ekologické vyjádření pro optimální variantu, návrh vhodné koncepce systému managementu hospodaření s energií a popis okrajových podmínek pro optimální variantu. Energetický posudek Energetickým posudkem je písemná zpráva obsahující informace o posouzení plnění předem stanovených technických, ekologických a ekonomických parametrů určených zadavatelem energetického posudku včetně výsledků a vyhodnocení. Energetický posudek obsahuje: - titulní list, - účel zpracování, - identifikační údaje, - stanovisko energetického specialisty oprávněného zpracovat energetický posudek, - evidenční list energetického posudku, - kopii dokladu o vydání oprávnění pro vykonávání této činnosti. Titulní list obsahuje název předmětu energetického posudku, datum vypracování energetického posudku, jméno, popřípadě jména, a příjmení energetického specialisty, číslo oprávnění a evidenční číslo energetického posudku z evidence o provedených činnostech energetických specialistů. Identifikační údaje obsahují údaje o vlastníkovi předmětu energetického posudku a údaje o předmětu energetického posudku, kterými jsou název, adresa nebo umístění předmětu energetického posudku. Údaje o vlastníkovi předmětu obsahují u právnické osoby název nebo obchodní firmu a sídlo, popřípadě adresu pro doručování, identifikační číslo osoby, pokud bylo přiděleno, a údaje o jejím statutárním orgánu a u fyzické osoby jméno, popřípadě jména, a příjmení, identifikační číslo osoby, pokud bylo přiděleno a adresu trvalého bydliště. Stanovisko energetického specialisty obsahuje v závislosti na účelu energetického posudku stanovení výsledků a podmínek proveditelnosti, vyhodnocení plnění parametrů, doporučená opatření, vyhodnocení podkladů, vyhodnocení provedených opatření, vyhodnocení dosahovaných 20

30 limitů a závěrečný výrok o naplnění účelu energetického posudku. Nezbytnou součástí je ekonomické a ekologické vyhodnocení. 4.5 Kontrolní otázky 1. Jakou strukturu má energetický audit? 2. Jakou strukturu má energetický posudek? 3. Jaký je rozdíl mezi energetickým auditem a energetickým posudkem? 4. Co zahrnuje popis stávajícího stavu u energetického auditu? 5. Na základě jakých parametrů se vybírá optimální varianta? 4.6 Doporučená studijní literatura ŠUBRT, Roman, Josef FARTÁK, Karel MURTINGER a Daniel ŠUBRT. Energetický audit a energetický posudek: Učebnice energetického specialisty. Praha: Asociace energetických specialistů, ČESKO. Zákon č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů

31 5 Kapitola: Bilance energetických toků v budově, energetické systémy, účinnost výroby, distribuce a sdílení energie 5.1 Klíčová slova Bilanční schéma, energetická bilance, energetické toky, obálka budovy, energetické systémy, výroba, distribuce, sdílení 5.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je pochopení základní bilance energetických toků v budově, jednotlivých energetických systémů, účinnosti výroby, distribuce a sdílení energie. 5.3 Úvod do kapitoly Bilanční schéma přehledně ukazuje základní souvislosti energetických procesů v budově. Celková bilance zahrnuje jak tepelnou ztrátu (prostupem tepla a větráním), tak tepelné zisky (sluneční záření, metabolické teplo, teplo vyzářené z přístrojů, technického zařízení a umělého osvětlení). Bilanční schéma neslouží pro návrh technických systémů, ale pro kvalifikované stanovení energetických potřeb. Technické systémy musí být dimenzovány s dostatečnou rezervou. 5.4 Výklad Energetickou bilanci je možné stanovit jak pro okamžité hodnoty, tak pro časové období den, měsíc nebo otopnou sezónu. Pro zjednodušení uvažujeme jednu zónu. Zóna je ohraničena na své systémové hranici. V odůvodněných případech se chráněný prostor dělí na více zón s výrazně odlišnými vnitřními teplotami nebo odlišným provozním režimem. Zóna je skupina prostorů s podobnými vlastnostmi vnitřního prostředí a režimem užívání. Budova není homogenním celkem. Budova nebo její část je zónou, pokud je zásobována stejnou skladbou energetických systémů budovy, má stejné užívání a splňuje požadavky na zónování dle technických norem. 22

32 Energetické toky v budově jsou vzájemně provázané. Tepelný tok jedné zóny, pro kterou znamená ztrátu, je tepelným ziskem pro zónu přiléhající. Obálkou budovy se rozumí všechny konstrukce na systémové hranici budovy, které jsou vystaveny venkovnímu prostředí. Systémová hranice budovy se uvažuje v souladu s ČSN EN ISO jako hranice vytápěného prostoru. Systémová hranice budovy je hranice tvořená vnějším povrchem konstrukcí, které ohraničují vytápěnou zónu. U dvouplášťových větraných konstrukcí se za vnější hranu konstrukce považuje vnější povrch vnitřního pláště. Obr. 3 Základní energetické bilanční schéma budovy Zdroj: ČSN EN ISO 13790, Energetická náročnost budov - Výpočet spotřeby energie na vytápění a chlazení. Praha: ÚNMZ, Ztráta prostupem tepla (QT) a výměnou vzduchu (QV) musí být kompenzována dodanou energií. Příznivě se zde projeví zpětně získané teplo z větracího vzduchu (Qvr). Dodaná energie se zčásti skládá z vnitřních tepelných zisků (Qg ) přesněji řečeno jejich využitelné části n.(qg) od osob, spotřebičů a proměnlivých solárních zisků (Qs). Zbývající teplo musí být dodáno pomocí otopné soustavy (Qh). Otopná soustava často také řeší přípravu teplé vody (Qw). Na vstupu do objektu musíme dodat dostatečné množství energie (Q), abychom kromě skutečné potřeby pokryli i tepelné ztráty technického systému v důsledku úniků tepla i nevhodné regulace (Qhs). V některých případech můžeme využít i nějakou zpětně získanou energii z technologických procesů (Qr), například odpadní teplo ve výrobním areálu. Bilanční výpočet roční dodané energie je možné vztáhnout na úroveň celé budovy, případně taktéž na úrovni jednotlivých systémů. 23

33 Energetické systémy zajišťují výrobu, přenos a distribuci energií pro vytápění, chlazení, větrání, přípravu teplé vody, elektrorozvody a umělé osvětlení. Obr. 4 Základní modely energetických systémů Vytápění teplovodní systémy, vytápění pomocí VZT Výroba η H,gen Distribuce η H,dis Sdílení η H,em Příprava TV rozvod teplé vody, včetně cirkulace Výroba η W,gen Distribuce η W,dis Sdílení η W,em Chlazení systémy strojního chlazení, chlazení VZT Výroba η C,gen Distribuce η C,dis Sdílení η C,em Výpočtové metody pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy jsou podrobně uvedeny: - ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 1: Obecné požadavky a vyjádření energetické náročnosti, Modul M3-1, M3-4, M3-9, M8-1, M8-4 - ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 2: Sdílení tepla v prostoru (vytápění a chlazení), Modul M3-5, M4-5 - ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 3: Systémy rozvodů (Soustavy teplé vody, vytápění a chlazení), Modul M3-6, M4-6, M8-6 - ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 5: Systémy akumulace pro vytápění a pro systémy teplé vody (bez chlazení), M3-7, M8-7 - ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 4-1: Výroba tepla pro vytápění a příprava teplé vody, spalovací zařízení (kotle, biomasa), Modul M3-8-1, M ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 4-2: Výroba tepla pro vytápění, Tepelná čerpadla, Modul M3-8-2, M ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 4-3: Výroba tepla, fotovoltaické a solární tepelné soustavy, Modul M3-8-3, M8-8-3, M

34 - ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 4-4: Výroba tepla, kombinovaná výroba elektřiny a tepla integrovaná do budovy, Modul M8-3-4, M8-8-4, M ČSN EN , Energetická náročnost budov - Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy - Část 4-5: Dálkové zásobování teplem a chladem, Modul M3-8-5, M4-8-5, M8-8-5, M Kontrolní otázky 1. Co je to bilanční schéma? 2. Definujte pojem obálka budovy. 3. Vysvětlete základní energetické bilanční schéma budovy. 4. Definujte základní modely energetických systémů. 5. Vyjmenujte základní technické normy pro stanovení potřeb energií a účinnosti. 5.6 Doporučená studijní literatura TYWONIAK, Jan. Nízkoenergetické domy 3: nulové, pasivní a další. 1. vyd. Praha: Grada, s. Stavitel. ISBN

35 6 Kapitola: Vytápění a příprava teplé vody 6.1 Klíčová slova Vytápění, tepelná soustava, příprava teplé vody, dodaná energie na vytápění, dodaná energie na přípravu teplé vody, potřeba tepla na vytápění 6.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je zvládnutí základních vztahů výpočtu dodané energie na vytápění a přípravu teplé vody. 6.3 Úvod do kapitoly Vytápění představuje v našich klimatických podmínkách více než 50 % veškeré energetické spotřeby domácnosti. V průběhu topného období zabírá tento poměr dokonce až 2/3 spotřeby energie. V kontextu hodnocení neobnovitelné primární energie (NPE) jsou pro vytápění běžných budov a přípravu teplé vody nejvhodnější tepelná čerpadla. Vhodnou volbou je taktéž spalování peletek či kusového dříví. Využití elektrické energie je naopak zcela nevhodné. 6.4 Výklad Vytápění Tepelná soustava je soustava, ve které se teplo vyrábí a dopravuje kapalinami nebo parami potrubím ke spotřebičům. Každá tepelná soustava se skládá ze zdrojů tepla, rozvodného potrubí, otopných tělěs a zabezpečovacího zařízení. Systém vytápění je z pohledu určení jeho účinosti nutné posuzovat jako celek, kde se odehrávají tři následující procesy: - výroba (transformace) energie určená zdrojem tepla, principem je transformace primární energie, - distribuce energie určena kvalitou distribuční sítě a efektivitou dodávky do místa spotřeby, - sdílení (emise) energie určena systémovým řešením koncových prvků předávání tepla, jejich umístěním a jejich schopností reagovat na změny uvnitř vytápěného prostoru. 26

36 Zdroj tepla je úplné zařízení, ve kterém se získává teplo pro tepelnou soustavu. Teplo se získává buď využíváním prvotní (primární) nebo druhotné energie. Zdrojem tepla může být kotelna, teplárna, kogenerační zařízení (vše se spalováním paliv), výměníky tepla, tepelná čerpadla (veškeré druhotné teplo), sluneční kolektory (veškerá prvotní energie). V kotlích může také docházet k přeměnám energií, např. z elektřiny na teplo. Základním prvkem rozvodu je potrubí topné (teplé) vody a potrubí vratné (ochlazené) vody. Potrubí v otopné soustavě tvoří propojení uzavřeného okruhu mezi kotlem a otopnými tělesy. Další prvky, kterými se zajišťuje provoz rozvodu, jsou trubní armatury pro uzavírání, odvzdušnění, vypouštění nebo napouštění, regulaci průtoku apod., rozdělovače, upevňovací prvky a izolace. Otopná tělesa jsou zdrojem tepla pro vytápěnou místnost. Přivedená topná voda se v tělese ochlazuje a předává teplo do vnitřního prostředí vytápěné místnosti. Otopná tělesa předávají teplo do vytápěné místnosti prostřednictvím teplosměnných ploch a to buď přirozeným prouděním vzduchu (převládá u většiny těles) nebo sáláním. Zabezpečovací zařízení je jednou z nezbytných součástí otopné soustavy. Bez tohoto zařízení nesmí být žádná otopná soustava uvedena do provozu. U teplovodních otopných soustav je složeno z pojistného zařízení, které chrání otopnou soustavu před nadměrným tlakem a z expanzního zařízení, které vyrovnává teplotní objemové změny vody a chrání otopnou soustavu proti nedostatku vody. Roční dodaná energie na vytápění Roční dodaná energie na vytápění EP H se stanoví obecně jako součet měsíčních dodaných energií na vytápění EP H,j, přičemž dílčí dodaná energie na vytápění v j-tém měsíci se určí jako součet vypočtených spotřeb energie jednotlivých zdrojů tepla a energií dodaných z okolního prostředí (např. sluneční energie v případě solárních kolektorů či energie spodní vody v případě tepelného čerpadla). V roční dodané energii na vytápění EP H je zahrnuta i pomocná energie na vytápění, tj. energie na provoz čerpadel, regulace, řízení apod. Pro výpočet je možné použít vztah, kde m je počet tepelných čerpadel, n je počet ostatních zdrojů tepla, QH,dis,j je vypočtená spotřeba energie v distribučním systému vytápění v j-tém měsíci [J], fh je podíl z QH,dis,j připadající na příslušný zdroj tepla [-], COPH,gen,t je roční provozní topný faktor t-tého tepelného čerpadla [-], ηh,gen,z je celková průměrná účinnost výroby tepla z-tým zdrojem tepla [-], QH,sc,j je energie ze solárních kolektorů použitá na vytápění v j-tém měsíci [J], QH,aux,j je pomocná energie na vytápění v j-tém měsíci [J] a QH,hp,t,j je energie získaná z okolního prostředí v j-tém měsíci t-tým tepelným čerpadlem [J]: 12 EP H = (Q H,fuel,j + Q H,SC,j + Q H,aux,j ) = j=1 27

37 12 m = ( ( Q H,dis,j f H,t + Q H,hp,t,j ) + Q H,dis,j f H,Z + Q H,SC,j + Q H,aux,j ). j=1 t=1 COP H,gen,t n z=1 η H,gen,Z Energii získanou z okolního prostředí v j-tém měsíci t-tým tepelným čerpadlem [J] lze stanovit ze vztahu: Q H,hp,t,j = COP H,gen,t 1 COP H,gen,t Q H,dis,j f H,t. Měsíční vypočtená spotřeba energie v distribučním systému vytápění se stanoví ze vztahu, kde kde Q H,nd,j je potřeba tepla na vytápění v j-tém měsíci [J], f H,ahu je podíl potřeby tepla dodávaný VZT jednotkami [-], η H,em je účinnost sdílení tepla mezi vytápěným prostředím a distribučními prvky otopné soustavy (např. tělesy) [-], Q H,ahu,j je část potřeby tepla na vytápění dodávaná do zóny v j-tém měsíci VZT jednotkami [J], η H,em,ahu je účinnost sdílení tepla mezi vytápěným prostředím a distribučními prvky VZT (např. vyústkami) [-], η H,dis je účinnost systému distribuce tepla [-], η H,dis,ahu je účinnost systému distribuce tepla pomocí systému VZT [-] a Q H,sc,j je energie ze solárních kolektorů použitá na vytápění v j-tém měsíci [J]: Q H,dis,j = Q H,nd,j (1 f H,ahu ) Q H,ahu,j + Q η H,em η H,dis η H,em,ahu η H,SC,j. H,dis,ahu Není-li do hodnocené zóny dodávané teplo VZT jednotkami, přechází výše uvedené vztah na výrazně jednodušší tvar: Q H,dis,j = Q H,nd,j η H,em η H,dis Q H,SC,j. C ást potřeby tepla na vytápění dodávanou VZT jednotkami Q H,ahu,j lze stanovit ze vztahu, kde kde θh,sup je průměrná měsíční teplota vzduchu přiváděného do vytápěného prostoru VZT jednotkami (předpokládá se vždy vyšší než θe,j a θj) [ C], θe,j je průměrná měsíční teplota venkovního vzduchu [ C], tj je délka j-tého měsíce [s] a HH,ahu,j je měrný tepelný tok připadající na VZT jednotky [W/K]: Q H.ahu,j = H H,ahu,j (θ H,sup θ e,j ) t j. Měrný tepelný tok připadající na VZT jednotky [W/K] se určí: - pro případy, kdy platí V H,ahu > (f vent V f ), ze vztahu: H H,ahu,j = ρ c [V H,ahu,j θ H,sup θ i θ i θ e,j + [(1 f θ H,sup θ H,rc ) V H,ahu,j f vent V f ] (1 η H,hr ) ], e,j θ H,sup θ e,j 28

38 - pro ostatní případy ze vztahu: H H,ahu,j = ρ c V H.ahu,j θ H,sup θ i θ H,sup θ e,j, přičemž ρ je hustota vzduchu [kg/m 3 ], c je měrná tepelná kapacita vzduchu [J/(kg.K)], θi je návrhová vnitřní teplota [ C], f H,rc je činitel recirkulace vzduchu [-], η H,hr je účinnost zpětného získávání tepla ve VZT jednotkách [-], V f je známý objemový tok vzduchu nuceným větráním [m 3 /s], f vent je podíl času se spuštěným nuceným větráním [-] a V H,ahu,j je objemový tok vzduchu potřebný k zajištění požadované dodávky tepla v j-tém měsíci [m 3 /s] stanovený ze vztahu: V H,ahu,j = Q H,nd,j f H,ahu ρ c (θ H,sup θ i ) t j, kde tj je délka j-tého měsíce [s]. Činitel recirkulace musí přitom splnit podmínku: f H,rc V H,ahu f vent V f V H,ahu. Hodnota Q H,ahu,j musí také splnit podmínku, aby nemohlo dojít k neodůvodněnému poklesu potřeby tepla na vytápění: Q H,ahu,j Q H,nd,j f H,ahu. Potřebu tepla na vytápění hodnocené zo ny v j-tém měsíci Q H,nd,j lze stanovit postupem podle EN ISO Používá se vztah, v němž Q H,ht,j je potřeba tepla na pokrytí tepelné ztráty v j-tém měsíci [J], Q H,gn,j je velikost tepelných zisků v j-tém měsíci [J] a η H,gn je faktor (činitel, stupeň) využitelnosti tepelných zisků [-]: Q H,nd,j = Q H,ht,j η H,gn,j Q H,gn,j. V případě, kdy je potřeba tepla Q H,ht,j záporná (tj. není třeba dodávat teplo na pokrytí tepelné ztráty), se uvažuje i Q H,nd,j = 0 J a využitelné vnitřní zisky se nestanovují. Příprava teplé vody Teplá voda (TV, popř. PWH (potable water hot)), dříve označována jako teplá užitková voda (TUV) je ohřátá pitná voda vhodná pro trvalé použivání lidmi i domácími zvířaty. Teplá voda je určená k mytí, koupání, praní a k úklidu. Při odstávce studené vody je možné teplou vodu použít pro vaření a hygienické účely. Teplota teplé vody se pohybuje v rozmezích C. Doporučená teplota teplé vody je C. Ohřívač je zařízení k ohřevu vody, tj. přípravě teplé vody z vody studené. Ohřívače teplé vody se rozdělují podle způsobu ohřevu, podle druhu energie potřebné k ohřevu a podle umístění v budově. 29

39 Podle způsobu ohřevu dělíme ohřívače vody na zásobníkové s nádobou s teplosměnnou plochou o určitém objemu, průtokové a smíšené tvořené průtokovým ohřívačem a zásobníkem teplé vody. Podle druhu energie potřebné k ohřevu rozlišujeme přímotopné elektrické ohřívače, přímotopné plynové ohřívače, přímotopné ohřívače na tuhá paliva, nepřímotopné ohřívače a kombinované ohřívače. Z hlediska umístění v budově rozlišuejeme ohřívače vody na lokální (místní), skupinové a ústřední (centrální). Rozvody teplé vody musí zajistit teplou vodu o požadované teplotě u každého odběrného místa. U potrubí jehož objem je větší než 3 l se doporučuje provést opatření tak, aby nebylo nutné odpouštět vychladlou vodu. Mezi opatření patří návrh cirkulace teplé vody či přihřívání potrubí samoregulačním elektrickým topným kabelem vedeným podél trubek pod tepelnou izolací. Roční dodaná energie na přípravu teplé vody Roční dodaná energie na přípravu teplé vody EPW se stanoví jako součet měsíčních dodaných energií na přípravu teplé vody EPW,j, přičemž dílčí dodaná energie na přípravu teplé vody v j-tém měsíci se určí jako součet vypočtených spotřeb energie jednotlivých zdrojů tepla a energií dodaných z okolního prostředí (např. sluneční energie v případě solárních kolektorů či energie spodní vody v případě tepelného čerpadla). V roční dodané energii na přípravu teplé vody EPW je zahrnuta i pomocná energie na přípravu teplé vody, tj. energie na provoz čerpadel a dalších systémů. Používá se vztah: 12 m 12 EP W = (Q W,fuel,j + Q W,SC,J + Q W,aux,j ) = j=1 = ( ( Q W,dis,j f W,t + Q COP W,hp,t,j ) + Q W,dis,j f W,z + Q W,SC,.j + Q W,aux,j ), H,gen,t j=1 t=1 30 N z=1 η W,gen,z kde m je počet tepelných čerpadel, n je počet ostatních zdrojů tepla, Q W,dis,j je vypočtená spotřeba energie v distribučním systému přípravy teplé vody v j-tém měsíci [J], f W je podíl z Q W,dis,j připadající na příslušný zdroj tepla [-], COP H,gen,t je roční provozní topný faktor t- tého tepelného čerpadla [-], η W,gen,z je celková průměrná účinnost výroby tepla z-tým zdrojem tepla [-], Q W,sc,j je energie ze solárních kolektorů použitá na přípravu teplé vody v j-tém měsíci [J], Q W,aux,j je pomocná energie na přípravu teplé vody v j-tém měsíci [J] a Q w,hp,t,j je energie získaná z okolního prostředí v j-tém měsíci t-tým tepelným čerpadlem [J], kterou lze stanovit ze vztahu: Q W,hp,t,j = COP H,gen,t 1 COP H,gen,t Q W,dis,j f W,t. Měsíční vypočtená spotřeba energie v distribučním systému přípravy teplé vody se stanoví ze vztahu, kde QW,nd,j je potřeba tepla na přípravu teplé vody v j-tém měsíci [J], QW,tn,j je potřeba tepla na pokrytí ztráty zásobníku teplé vody v j-tém měsíci [J], QW,net,j je potřeba tepla na pokrytí ztráty

40 rozvodů teplé vody v j-tém měsíci [J], QW,cir,j je potřeba tepla na pokrytí tepelných ztrát systému cirkulace teplé vody v j-tém měsíci [J] a QW,sc,j je energie ze solárních kolektorů použitá na přípravu teplé vody v j-tém měsíci [J]: Q W,dis,j = Q W,nd,j + Q W,tn,j + Q W,net,j + Q W,cir,j Q W,SC,j. Prostřednictvím veličiny Q W,cir,j je možné zahrnout do výpočtu nejen vliv tepelných ztrát systému cirkulace teplé vody, ale i další specifické spotřeby energie spojené s ohřevem vody (např. úpravu a ohřev teplé vody v bazénech krytých bazénových hal). Potřebu tepla na přípravu teplé vody v j-tém měsíci Q W,nd,j lze stanovit vztahem, v němž V W je roční potřeba teplé vody [m 3 ], ρw je hustota vody [kg/m 3 ], c W je měrná tepelná kapacita vody [J/(kg.K)], θ W,h je průměrná roční teplota teplé vody v místě přípravy [ C] a θ W,c je průměrná roční teplota přiváděné studené vody [ C]. Q W,nd,j = V W ρ W c W (θ W,h θ W,c ) 12 Alternativně se postupuje při hodnocení nízkoenergetických domů podle TNI V tomto případě se potřeba energie na přípravu teplé vody uvažuje jednotně hodnotou 550 kwh na osobu a rok. 6.5 Kontrolní otázky 1. Popište základní vztah pro výpočet roční dodané energie na vytápění. 2. Jak se spočítá potřeba tepla na vytápění dle EN ISO 13790? 3. Popište základní vztah pro výpočet roční dodané energie na přípravu teplé vody. 4. Jak se spočítá potřeba tepla na přípravu teplé vody v j-tém měsíci? 6.6 Doporučená studijní literatura SVOBODA, Zbyněk. Výpočet energetické náročnosti budov [online] [cit ]. Dostupné z: 31

41 7 Kapitola: Chlazení, větrání a úprava vlhkosti vzduchu 7.1 Klíčová slova Chlazení, větrání, úprava vlhkosti, klimatizace, nucené větrání, roční dodaná energie na chlazení, roční dodaná energie na úpravu vlhkosti, roční dodaná energie na nucené větrání 7.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je seznámení se se základními postupy a výpočty dodané energie na chlazení, nucené větrání a úpravu vlhkosti. 7.3 Úvod do kapitoly Větrání, chlazení a úprava vlhkosti patří mezi technické systémy pro úpravu čistoty ovzduší a zajištění optimálního tepelného stavu prostředí v obytných, společenských a průmyslových budovách, dopravních prostředcích, technologických prostorech i zemědělských objektech. Spotřeba energie na větrání představuje souhrn různých forem energie vynaložených na výměnu vzduchu, která může být spojena s úpravou fyzikálních a chemických vlastností. 7.4 Výklad Pojem klimatizace je znám především v souvislosti s chlazením vzduchu. Termín má však širší význam, jedná se o úpravu vnitřního prostředí pro uspokojení základních požadavků osob jako je tepelná pohoda a kvalitní vzduch. Klimatizační soustavy mají zajistit větrání, vytápění, chlazení a úpravu vlhkosti vzduchu. Klimatizace (označované zkratkou AC z anglického air conditioning) je zařízení pro úpravu vzduchu v celých budovách či jednotlivých místnostech a v dopravních prostředcích. Podle látky, kterou se přivádí teplo nebo chlad do prostoru se rozlišují soustavy vodní, vzduchové, chladivové, případně kombinované. Vzduchové soustavy jsou založeny na přivádění vzduchu, který je vhodně upraven v centrální vzduchotechnické jednotce. Využívají se především v prostorech s požadavky na vysoké průtoky čerstvého vzduchu (divadla, restaurace, kina). 32

42 Vodní soustavy zajišťují přívod a odvod energie pomocí otopné nebo chladící vody. Jako koncové prvky jsou využity nízkoteplotní a vysokoteplotní chladící plochy s převažující sálavou složkou nebo otopná tělesa. Přívod čerstvého vzduchu a odvod škodlivin musí zajistit větrací soustava. Chladivové soustavy využívají pro přenos energie přímo chladivo mezi venkovní jednotkou a vnitřními jednotkami. Přívod čerstvého vzduchu a odvod škodlivin musí zajistit větrací soustava. V případě, že vzduchotechnické zařízení zajišťuje ohřev vzduchu, toto teplo spadá do kategorie vytápění. Pokud naopak vzduchotechnika vzduch chladí, teplo spadá do kategorie chlazení. Pokud vzduchotechnická jednotka vzduch zvlhčuje, tak proces řadíme do chlazení. V případě, kdy VZT jednotka vzduch odvlhčuje kondenzačním způsobem, jedná se o chlazení a pouze energie na dopravu vzduchu se řadí do kategorie větrání. Roční dodaná energie na chlazení Dodaná energie na chlazení se počítá v souladu s EN ISO s měsíčním či kratším krokem výpočtu a nezávisle na výpočtu dodané energie na vytápění. Může tak být výpočtově zachycen i stav, kdy je v jednom měsíci budova vytápěna i chlazena. Roční dodaná energie na chlazení EPC se stanoví jako součet měsíčních dodaných energií na chlazení EPC,j, přičemž dílčí dodaná energie na chlazení v j-tém měsíci se určí jako součet vypočtených spotřeb energie dodávaných jednotlivými zdroji chladu. V roční dodané energii na chlazení EPC je zahrnuta i pomocná energie na chlazení (tj. energie na provoz čerpadel, řízení a regulace) a energie na provoz zpětného chlazení. Pro výpočet roční dodané energie na chlazení se využívá vztah, kde kde n je počet zdrojů chladu, QC,dis,j je vypočtená spotřeba energie v distribučním systému chlazení v j-tém měsíci [J], fc,z je podíl z QC,dis,j připadající na z-tý zdroj chladu [-], EERz je průměrný chladicí faktor z-tého zdroje chladu [-], er,z je specifický součinitel elektrického příkonu chlazení kondenzátoru závislý na typu zpětného chlazení [-], fr,z je střední součinitel provozu zpětného chlazení [-] a ηc,z je celková průměrná účinnost výroby energie z-tým zdrojem chladu [-]: 12 n z=1 12 EP C = (Q C,fuel,j + Q C,aux,j ) = j=1 = ( Q C,dis,j f C,z [ 1 + (1 + 1 ) e η C,z EER r,z f r,z ] + Q C,aux,j ). z j=1 Celková průměrná účinnost výroby energie z-tým zdrojem chladu [-] se stanovíze vztahu: - pro absorpční chlazení se zdrojem tepla v kogenerační jednotce: η C,z = η H,gen,CHP,z EER z, - pro absorpční chlazení s jiným zdrojem tepla: 33

43 η C,z = η H,gen,,z EER z, - pro ostatní typy chlazení: η C,z = EER z, přičemž η H,gen,CHP,z je průměrná účinnost výroby energie v z-té kogenerační jednotce [-] a η H,gen,z je průměrná účinnost výroby energie v z-tém zdroji tepla [-]. Veličina Q aux,c ve vztahu je celkovou roční dodanou pomocnou energií na provoz čerpadel chladící soustavy [GJ]. Měsíční vypočtená spotřeba energie v distribučním systému chlazení se stanoví ze vztahu: Q C,dis,j = Q C,nd,j (1 f C,ahu ) η C,em η C,dis + Q C,ahu,j η C,em,ahu η C,dis,ahu kde Q C,nd,j je potřeba energie na chlazení v j-tém měsíci [J], f C,ahu je podíl potřeby energie dodávaný VZT jednotkami [-], η C,em je účinnost sdílení chladu mezi chlazeným prostředím a distribučními prvky chladící soustavy [-], Q C,ahu,j je část potřeby energie na chlazení dodávaná do zóny v j-tém měsíci VZT jednotkami [J], η C,em,ahu je účinnost sdílení chladu mezi chlazeným prostředím a distribučními prvky VZT [-], η C,dis je účinnost systému distribuce energie na chlazení [-] a η C,dis,ahu je účinnost systému distribuce energie na chlazení systémem VZT [-]. Není-li do hodnocené zóny dodávána energie na chlazení systémem VZT, je vztah výrazně jednodušší: Q C,dis,j = Q C,nd,j η C,em η C,dis. Část potřeby energie na chlazení dodávanou VZT jednotkami Q C,ahu,j lze stanovit ze vztahu, kde θc,sup je průměrná měsíční teplota vzduchu přiváděného do chlazeného prostoru VZT jednotkami (předpokládá se nižší než θi) [ C], θe,j je průměrná měsíční teplota venkovního vzduchu [ C], tj je délka j-tého měsíce [s] a HC,ahu,j je měrný tepelný tok připadající na VZT jednotky [W/K]: Q C,ahu,j = H C,ahu,j (θ e,j θ C,sup ) t j. Měrný tepelný tok připadající na VZT jednotky [W/K] se určí ze vztahu: - pro případy, kdy platí θ e > θ c,sup, ze vztahů: o pro V C,ahu > (f vent V f ): H C,ahu,j = ρ c [(f C,rc V C,ahu,j + f vent V f ) θ i θ C,sup θ e,j θ C,sup + ((1 f C,rc ) V C,ahu,j f vent V f )], 34

44 o pro V C,ahu (f vent V f ): H C,ahu,j = ρ c V C,ahu,j θ i θ C,sup θ e,j θ C,sup, - pro případy, kdy platí θ e θ c,sup, ze vztahů: o pro V C,ahu > (f vent V f ): H C,ahu,j = ρ c (f C,rc V C,ahu,j + f vent V f ) θ i θ C,sup θ e,j θ C,sup, o pro V C,ahu (f vent V f ): H C,ahu,j = ρ c V C,ahu,j θ i θ C,sup θ e,j θ C,sup, přičemž ρ je hustota vzduchu [kg/m 3 ], c je měrná tepelná kapacita vzduchu [J/(kg.K)], θ i je návrhová vnitřní teplota v režimu chlazení [ C], f C,rc je činitel recirkulace vzduchu [-], V f je známý objemový tok vzduchu nuceným větráním [m 3 /s], f vent je podíl času se spuštěným nuceným větráním [-] a V C,ahu,j je objemový tok vzduchu potřebný k zajištění požadované dodávky energie na chlazení v j-tém měsíci [m 3 /s] stanovený ze vztahu: V C,ahu,j = Q C,nd,j f C,ahu ρ c (θ i θ C,sup ) t j, kde t j je délka j-tého měsíce [s]. Činitel recirkulace musí přitom splnit podmínku: f C,rc V C,ahu f vent V f V C,ahu. Potřebu energie na chlazení hodnocené zóny v j-tém měsíci Q C,nd,j lze stanovit postupem z EN ISO dle vztahu, kde v němž Q C,gn,j je velikost tepelných zisků v j-tém měsíci [J], Q C,ht,j je potřeba energie na pokrytí tepelného toku mezi interiérem a exteriérem (může jít o ztrátu i zisk) v j-tém měsíci [J] a η C,ls je faktor (stupeň, činitel) využitelnosti tepelných ztrát [-]: Q C,nd,j = Q C,gn,j η Is Q C,ht,j. V případě, kdy jsou tepelné zisky Q C,gn,j záporné (tj. není třeba chladit), se uvažuje i Q C,nd,j = 0 J a využitelné tepelné ztráty se nestanovují. 35

45 Faktor využitelnosti tepelných ztrát η C,ls závisí na tepelné setrvačnosti obalových konstrukcí zóny a na poměru mezi tepelnými zisky a ztrátami. Stanovuje se ze vztahu, kde přičemž γc a parametr a se určí ze vztahů viz výše s tím, že se do nich dosazují zisky Q C,gn,j a potřeba energie Q C,ht,j pro chladící režim: η C,Is,j = 1 pro γ C < 0, η C,Is,j = η C,Is,j = a a+1 1 γ C a (a+1) 1 γ C pro γ C = 1, pro zbylé případy. Větrání Větrání budov slouží k přívodu čerstvého venkovního vzduchu do vnitřních prostor k zajištění požadované kvality ve vnitřním prostředí. Současně dochází k odvodu vzduchu znehodnoceného škodlivinami produkovanými ve vnitřním prostředí od osob, a nábytku, prachem z textilií, palivových článků, produktů z vaření, apod. U obytných budov se vychází z návrhové hodnoty čerstvého vzduchu od 15 do 25 m 3 /(h.os.) nebo doporučené intenzity větrání od 0,3 do 0,5 h -1. Čerstvý vzduch se přivádí do místa pobytu osob tak, aby negativně nepůsobil na osoby. Znečištěný vzduch se odvádí z místností se zdroji znečišťujících látek. Strategie zajištění kvalitního vnitřního vzduchu je založena na třech pilířích: - omezení nebo vyloučení přítomnosti zdrojů škodlivin v interiérech budov, případně zabránění jejich dalšímu uvolňování do interiéru, - odvod lokalizovatelných emisí škodlivin pomocí řízeného odvádění vzduchu, - dostatečné zředění rozptýlených škodlivin ve vzduchu pomocí výměny vzduchu (větrání), někdy i v kombinaci s filtrací přiváděného vzduchu. S ohledem na současný požadavek vysoké těsnosti obvodového pláště nelze považovat infiltraci spárami oken za účinné trvalé větrání. Doporučuje se využít nuceného rovnotlakého větrání se zpětným získáváním tepla. Větrací soustava by měla umožnit regulaci průtoků větracího vzduchu podle aktuálních provozních požadavků. Roční dodaná energie na nucené větrání Roční dodaná energie na nucené větrání EP F se stanoví jako součet měsíčních dodaných energií na provoz ventilátorů a měsíčních pomocných energií na regulaci a řízení systému nuceného transportu vzduchu. Používá se vztah, kde QF,aux,j je pomocná energie na provoz nuceného větrání v j-tém měsíci [J], ff,ctl je váhový činitel regulace ventilátorů [-], tj je délka j-tého měsíce [s] a PF,p je průměrný měsíční elektrický příkon ventilátorů [W]: 36

46 12 12 j=1 j=1. EP F = (Q F,fuel,j + Q F,aux,j ) = (f F,ctl P F,p t j + Q F,aux,j ) Průměrný měsíční elektrický příkon ventilátorů [W] se může stanovit ze vztahu: P F,p = P SFP V V, kde P SFP je měrný příkon ventilátorů [W.s/m 3 ] a Vv je nejvyšší průměrný měsíční objemový tok vzduchu dopravovaného s pomocí ventilátorů [m 3 /s]. V případě hodnoty Vv jde podle situace buď o průměrný měsíční objemový tok vzduchu na nucené větrání (tj. V v = f vent V f ), nebo o průměrný měsíční objemový tok vzduchu na vytápění (tj. V H,ahu ) nebo o průměrný měsíční objemový tok vzduchu na chlazení (tj. V C,ahu ). V případě souběhu více různých objemových toků vzduchu se uvažuje vždy nejvyšší hodnota. Roční dodaná energie na úpravu vlhkosti vnitřního vzduchu Dodaná energie na úpravu vlhkosti vnitřního vzduchu se stanovuje jen pro zóny s nuceným větráním hodnocené s měsíčním či kratším krokem výpočtu. Roční dodaná energie na úpravu vlhkosti vnitřního vzduchu EP RH se stanoví jako součet měsíčních dodaných energií na úpravu vlhkosti vnitřního vzduchu a měsíčních pomocných energií na provoz systému úpravy vlhkosti vzduchu. Používá se vztah 12 j=1 12 j=1 EP RH = (Q RH+,fuel,j + Q RH,fuel,j + Q RH,aux,j ) = ( n Q RH,dis,j f RH,z z=1 + Q η RH,aux,j ), RH,z n z=1 Q RH+,dis,j f RH+,z η RH+,z + kde n je počet zdrojů zvlhčování nebo odvlhčování, Q RH+,dis,j je měsíční vypočtená spotřeba energie v distribučním systému zvlhčování [J], f RH+,z je podíl z Q RH+,dis,j připadající na z-tý zdroj zvlhčování [-], η RH+,z je průměrná účinnost z-tého zdroje zvlhčování [-], Q RH-,dis,j je měsíční vypočtená spotřeba energie v distribučním systému odvlhčování [J], f RH-,z je podíl z Q RH-,dis,j připadající na z-tý zdroj odvlhčování [-], η RH-,z je průměrná účinnost z-tého zdroje odvlhčování [- ] a Q RH,aux,j je pomocná energie na provoz systému úpravy vlhkosti v j-tém měsíci [J]. Měsíční vypočtená spotřeba energie v distribučním systému zvlhčování se stanoví ze vztahu: Q RH+,dis,j = Q RH+,nd,j η RH+,dis, kde η RH+,dis je účinnost systému distribuce vlhkosti [-] a Q RH+,nd,j je potřeba energie na zvlhčování v j-tém měsíci [J], kterou lze určit: - pro x i > x e,j + x im,j : 37

47 Q RH+,nd,j = ρ V RH+ (x i x e,j x im,j ) a (1 η RH+,rc ) t j, - pro x i x e,j + x im,j : Q RH+,nd,j = 0, kde ρ je hustota vzduchu [kg/m 3 ], V RH+ je objemový tok vzduchu v režimu zvlhčování [m 3 /s], x i je požadovaná průměrná měsíční měrná vlhkost vnitřního vzduchu [kg/kg], x e,j je průměrná měrná vlhkost venkovního vzduchu v j-tém měsíci [kg/kg], Δx im,j je průměrný nárůst měrné vlhkosti vnitřního vzduchu vlivem vnitřních zdrojů vlhkosti v j-tém měsíci [kg/kg], a je výparné teplo [2, J/kg], η RH+,rc je účinnost zpětného získávání vlhkosti [-] a tj je délka j-tého měsíce [s]. Objemový tok vzduchu V RH+ odpovídá standardně známému průměrnému měsíčnímu objemovému toku pro nucené větrání V v (předpokládá se zvlhčování pouze nově přiváděného vzduchu do interiéru) a stanoví se tedy ze vztahu: V RH+ = V V = f vent V f, kde fvent je podíl času se spuštěným nuceným větráním [-] a V f je známý objemový tok vzduchu nuceným větráním [m 3 /s]. Průměrný nárůst měrné vlhkosti vzduchu vlivem vnitřních zdrojů vlhkosti Δx im,j se stanoví orientačně ze vztahu: x im,j = V im,j ρ, kde Δv im,j je standardizovaný nárůst objemové vlhkosti vnitřního vzduchu vlivem vnitřních zdrojů vlhkosti [kg/m 3 ] stanovený podle EN ISO pro příslušnou vlhkostní třídu budovy a venkovní průměrnou teplotu v j-tém měsíci. Podrobněji lze stanovit nárůst Δx im,j ze vztahu: x im,j = M W V RH+ ρ, kde M w je průměrná produkce vlhkosti v zóně [kg/s], kterou lze stanovit např. ze známé měrné produkce vlhkosti vztažené na podlahovou plochu [kg/(m 2.s)]. Měsíční vypočtená spotřeba energie v distribučním systému odvlhčování se stanoví ze vztahu: Q RH,dis,j = Q RH,nd,j η RH,dis, kde η RH-,dis je účinnost systému distribuce vlhkosti [-] a Q RH-,nd,j je potřeba energie na odvlhčování v j-tém měsíci [J], kterou lze stanovit jako 38

48 - pro x e,j + x im,j > x i : Q RH,nd,j = ρ V RH (x e,j x i + x im,j ) a t j + Q RH,H,j, - pro x e,j + x im,j x i : Q RH,nd,j = 0, kde tj je délka j-tého měsíce [s], Q RH-,H,j je množství dodané energie potřebné na ohřev vzduchu na požadované vnitřní výpočtové podmínky po odvlhčení vzduchu v j-tém měsíci [J] a V RH- je objemový tok vzduchu v režimu odvlhčování [m 3 /s], který lze určit jako maximum: V RH = max(v V ; V C,ahu ; V H,ahu ), přičemž V v je objemový tok vzduchu nuceným větráním [m 3 /s], V C,ahu je objemový tok vzduchu potřebný k zajištění požadované dodávky energie na chlazení [m 3 /s] a V H,ahu je objemový tok vzduchu potřebný k zajištění požadované dodávky energie na vytápění [m 3 /s]. Množství dodané energie potřebné na ohřev vzduchu Q RH-,H se uplatní jen při odvlhčování vzduchu kondenzačním způsobem, pro který platí, kde θ W je teplota rosného bodu vnitřního vzduchu [ C]: Q RH,H,j = V RH ρ c (θ i θ W ) t j. Pro adsorpční způsob odvlhčování vnitřního vzduchu platí: Q RH,H,j = Kontrolní otázky 1. Co je to nucené větrání? 2. Co je to klimatizace? 3. Popište princip výpočtu roční dodané energie na chlazení. 4. Popište princip výpočtu roční dodané energie na nucené větrání. 5. Popište princip výpočtu roční dodané energie na úpravu vlhkosti. 7.6 Doporučená studijní literatura HORÁK, Petr, Pavel UHER, Marian FORMÁNEK, Aleš RUBINA, Olga RUBINOVÁ, Jakub VRÁNA, Miloš KALOUSEK, Hana KUKLÍNKOVÁ. Energetické hodnocení budov. Brno: 39

49 VUTIUM - Vysoké učení technické v Brně, s. ISBN: SVOBODA, Zbyněk. Výpočet energetické náročnosti budov [online] [cit ]. Dostupné z: CHYSKÝ, Jaroslav, Karel HEMZAL a kol. Větrání a klimatizace. Technický průvodce. BOLIT B press. Brno, ISBN SZÉKYOVÁ, Marta. Větrání a klimatizace. Jaga Bratislava, 2006, 359 s. ISBN RUBINOVÁ, Olga. Klimatizace a větrání. ERA Brno, 2004, 117 s. ISBN

50 8 Kapitola: Osvětlení 8.1 Klíčová slova Optika, světelný tok, svítivost, svítidlo, světelná účinnost, světelné zdroje, výpočet osvětlení, metoda poměrného příkonu, toková metoda, bodová metoda, roční dodaná energie na osvětlení 8.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je seznámení se se základními pojmy osvětlení a světelně technickými výpočty v kontextu energetického hodnocení náročnosti budovy. 8.3 Úvod do kapitoly Světlo je elektromagnetické záření, které je schopno prostřednictvím zrakového orgánu vzbudit zrakový vjem. Světlo ovlivňuje lidskou psychiku, nálady a chování. Světlo je jeden ze základních činitelů tvorby zdravého životního prostředí. Nedostatek světla degraduje životní podmínky. Umělé osvětlení vhodně doplňuje nebo zcela nahrazuje denní osvětlení. Světelný komfort je zajišťován v současnosti převážně umělým osvětlením, neboť lidé tráví ve vnitřním prostředí budov až 90 % svého času. Zvyšování podílu umělého osvětlení má nepříznivý vliv na úspory elektrické energie, neboť je nutný zdroj energie. Mezi možnosti úspory elektrické energie patří vývoj a výroba světelných zdrojů s vysokým měrným výkonem, zvyšování účinnosti svítidel, regulace osvětlovacích soustav a správné a účelné zpracování projektu osvětlení. 8.4 Výklad Základní pojmy Optika je disciplína fyziky, která se zabývá světlem, jeho šířením v různých prostředích a na jejich rozhraních, zabývá se vzájemným působením světla a látky, zkoumá podstatu světla a další jevy, které se světlem souvisejí. Světelný tok vyjadřuje množství světelné energie za jednotku času [s] s přihlédnutím k citlivosti průměrného lidského oka na různé vlnové délky světla. Světelný tok je tedy fotometrická veličina charakterizující světelný výkon záření. Značí se Φ a jeho jednotkou je lumen [lm]. Svítivost udává prostorovou hustotu světelného toku zdroje v různých směrech. Svítivost lze určit pouze pro bodový zdroj, jehož rozměry jsou zanedbatelné. Značí se I a jednotkou je candela [cd]. 41

51 Jas je měrná veličina svítivosti. Jas se označuje L [cd/m 2 ]. Intenzita osvětlení je světelný tok dopadající na určitou plochu. Intenzita osvětlení se značí E a jednotkou je lux [Lx lm/m 2 ]. Požadavky na intenzitu osvětlení dle činnosti lidí, kteří se v daném prostoru pohybují, jsou dány příslušnými hygienickými normami. Světelná účinnost je poměr světelného toku k energetickému příkonu zdroje světla, značí se K, [lm/w]. C lenění osvětlení a světelné zdroje Osvětlení se člení na denní, umělé a sdružené osvětlení. Dále dělíme osvětlení podle prostoru, kam jej navrhujeme na osvětlení vnitřní a osvětlení vnější. Podle způsobu vzniku optického záření se rozdělují světelné zdroje na teplotní, výbojové, luminiscenční a lasery. Základní světelné zdroje zahrnují žárovky, zářivky, výbojky, halogenové světla a LED diody. Svítidla Svítidlo je definováno jako zařízení skládající se ze světelného zdroje a z dalších pomocných částí, které slouží ke změně světelného toku, uchycení a ochraně světelného zdroje a připojení světelného zdroje k elektrické síti. Stínidlo neboli clona je zařízení, které brání primárně pohledu na světelný zdroj. Účinnost je důležitým parametrem svítidla. Světelný tok vyzařovaný svítidlem je vlivem optických ztrát svítidla menší než světelný tok světelných zdrojů instalovaných ve svítidle. Účinnost svítidla ηs [-] je definována poměrem světelného toku vyzařovaného svítidlem a celkového světelného toku všech světelných zdrojů, pro který je svítidlo určeno. Svítidla se rozdělují podle technických vlastností z hlediska rozložení světelného toku a z hlediska tvaru křivky svítivosti. Existuje 5 tříd rozložení světelného toku na základě usměrněného světelného toku do dolního poloprostoru z celkového vyzařovaného světelného toku svítidla (přímé, převážně přímé, smíšené, převážně smíšené, nepřímé). Z hlediska tvaru křivky svítivosti rozlišujeme křivky koncentrované, hluboké, kosinové, pološiroké, široké, rovnoměrné a sinusové. Podle třídy ochrany před nebezpečným dotykovým napětím neživých částí rozlišujeme 4 třídy (0 až III). Svítidla rozlišujeme taktéž podle ochrany proti vnikání cizích předmětů a vody. Krytí označujeme písmeny IP a dvěma čísly. První číslo charakterizuje krytí proti vnikání cizích předmětů včetně prachu a nabývá hodnot od 0 (nechráněno) do 6 (prachotěsné). Druhé číslo charakterizuje krytí proti vniknutí vody a nabývá hodnot od 0 (nechráněno) do 8 (možnost trvalého ponoření svítidla do vody). Podle způsobu připevnění rozlišujeme svítidla pevná (např. nástěnná, stropní a závěsná) nebo přemístitelná (např. stolní, ruční a přilbová). Výpočet osvětlení Výpočet osvětlení slouží pro stanovení počtu svítidel a dosažení požadované intenzity osvětlení pro dané účely a pro dosažení světelného komfortu uživatelů budov. Pro výpočet osvětlení je nutné míti zpracovanou projektovou dokumentaci architektonicko-stavebního řešení (půdorys, řez, 42

52 materiálové vlastnosti povrchových úprav stěn a stropů). Taktéž je nutné brát v úvahu požadavky investora. Mezi základní používané metody výpočtu umělého osvětlení patří metoda poměrného příkonu, toková metoda a bodová metoda. Metoda poměrného příkonu je vhodná ve fázi projekční přípravy k územnímu řízení nebo stavebnímu povolení. Metoda slouží k orientačnímu stanovení příkonu osvětlovací soustavy P (W) v závislosti na druhu a způsobu osvětlení, poměrnému příkonu k (W.m -2 ) průměrné odrazivosti povrchů, požadované průměrné osvětlenosti E (lx), ploše osvětlovaného prostoru S (m 2 ). P = p S E 100 Požadovaný poměrný příkon p podle druhu a způsobu osvětlení při průměrné osvětlenosti 100 lx zjistíme z následující tabulky. Tab. č. 1 - Hodnoty poměrných příkonů [W/m 2 ] pro E = 100 1x žárovkové Zářivkové stěny Stěny Osvětlení Světlé tmavé tmavé světlé světlé tmavé Strop strop světlý světlý tmavý světlý světlý Tmavý Přímé Převážně přímé Smíšené Převážně nepřímé , Nepřímé Tokovou metodou lze stanovit průměrnou osvětlenost vnitřních prostorů, průměrný jas stěn a stropu, průměrnou osvětlenost komunikace a průměrný jas vozovky. Při návrhu osvětlovací soustavy ve vnitřním prostoru se vychází ze vztahu: Φ c = E pk S η z kde Φc je celkový světelný tok všech zdrojů, Epk je místně průměrná a časově minimální osvětlenost v bodech srovnávací roviny [lx], S je plocha půdorysu vnitřního prostoru [m 2 ], η je činitel využití osvětlovací soustavy při respektování mnohonásobných odrazů světla [%] a z je udržovací činitel [-]. Bodová metoda slouží ke kontrole osvětlenosti, popřípadě jasu v daném kontrolním bodě. Kontrola se provádí v bodech vodorovných, svislých i šikmých rovin. Výsledky bodové metody jsou platné pouze pro bodový zdroj světla, jehož rozměry se blíží nule (chyba výpočtu). Další nevýhodou je, že ve výsledcích nejsou zahrnuty odražené světelné toky. V případě, že bodový zdroj světla má menší rozměr než je třetina vzdálenosti svítidla od nejbližšího kontrolního místa, je výsledek zatížen chybou menší než 10 %. Roční dodaná energie na osvětlení 43

53 Roční dodaná energie na osvětlení EPL se stanoví jakou součet měsíčních dodaných energií EPL,j z následujícího vztahu, kde φ lt,j je průměrný příkon elektřiny na osvětlení v j-tém měsíci [W] a tj je délka j-tého měsíce [s]: 12 EP L = φ lj,j t j. j=1 8.5 Kontrolní otázky 1. Definujte pojem umělé osvětlení. 2. Definujte pojem intenzita osvětlení. 3. Definujte pojem svítidlo. Podle jakých kritérií se svítidla rozdělují? 4. Vyjmenujte metody používané u světelně technických výpočtů. 5. Definujte výpočet roční dodané energie na osvětlení. 8.6 Doporučená studijní literatura ŠUBRT, Roman, Josef FARTÁK, Karel MURTINGER a Daniel ŠUBRT. Energetický audit a energetický posudek: Učebnice energetického specialisty. Praha: Asociace energetických specialistů, HORÁK, Petr, Pavel UHER, Marian FORMÁNEK, Aleš RUBINA, Olga RUBINOVÁ, Jakub VRÁNA, Miloš KALOUSEK, Hana KUKLÍNKOVÁ. Energetické hodnocení budov. Brno: VUTIUM - Vysoké učení technické v Brně, s. ISBN: KÖSTER, Helmut. Dynamika denního osvětlení: principy návrhů, realizace. Praha: Grada, Stavitel. ISBN SVOBODA, Zbyněk. Výpočet energetické náročnosti budov [online] [cit ]. Dostupné z: 44

54 9 Kapitola: Ukazatele energetické náročnosti budovy a jejich stanovení 9.1 Klíčová slova Ukazatel energetické náročnosti, energetická náročnost, referenční budova, průkaz energetické náročnosti budovy, PENB 9.2 Cíle kapitoly Cílem kapitoly je seznámení se se základními ukazateli energetické náročnosti budovy dle platné legislativy, zejména dle vyhlášky č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budovy, jejich stanovením a seznámením se s obsahem průkazu energetické náročnosti budovy (PENB). 9.3 Úvod do kapitoly Vyhláška č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov, v aktuálním znění, stanovuje nákladově optimální úroveň požadavků na energetickou náročnost budovy pro nové budovy, větší změny dokončených budov, jiné než větší změny dokončených budov a pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie. Vyhláška taktéž definuje metodu výpočtu energetické náročnosti budovy včetně vzoru posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie, vzoru stanovení doporučených opatření pro snížení energetické náročnosti budovy, vzoru a obsahu průkazu a způsob jeho zpracování. 9.4 Výklad Ukazatele energetické náročnosti budov a jejich stanovení jsou předmětem vyhlášky č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov v aktuálním znění. Pro účely stanovení energetické náročnosti budov jsou stanoveny následující pojmy: Referenční budova je výpočtově definovaná budova téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným typickým užíváním a stejnými uvažovanými klimatickými údaji jako hodnocená budova, avšak s referenčními hodnotami vlastností budovy, jejích konstrukcí a technických systémů budovy. 45

55 Typickým užíváním budovy se myslí obvyklý způsob užívání budovy v souladu s podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu stanovený pro účely výpočtu energetické náročnosti budovy. Venkovní prostředí je venkovní vzduch, vzduch v přilehlých nevytápěných prostorech, přilehlá zemina, sousední budova a jiná sousední zóna. Vnitřní prostředí je prostředí uvnitř zóny, které je definováno návrhovými hodnotami teploty, relativní vlhkostí vzduchu a objemového toku výměny vzduchu, případně rychlostí proudění vnitřního vzduchu a požadované intenzity osvětlení uvnitř zóny. Přirozené větrání je větrání založené na principu teplotního a tlakového rozdílu vnitřního a venkovního vzduchu. Nucené větrání je větrání pomocí mechanického zařízení. Energonositel je hmota nebo jev, které mohou být použity k výrobě mechanické práce nebo tepla nebo na ovládání chemických nebo fyzikálních procesů. Vypočtená spotřeba energie je energie, která se stanoví z potřeby energie pro zajištění typického užívání budovy se zahrnutím účinností technických systémů, v případě spotřeby paliv je spotřeba energie vztažena k výhřevnosti paliva. Pomocná energie je energie potřebná pro provoz technických systémů. Primární energií je energie, která neprošla žádným procesem přeměny; celková primární energie je součtem obnovitelné a neobnovitelné primární energie. Faktor primární energie je koeficient, kterým se násobí složky dodané energie po jednotlivých energonositelích k získání odpovídajícího množství celkové primární energie. Faktor neobnovitelné primární energie je koeficient, kterým se násobí složky dodané energie po jednotlivých energonositelích k získání odpovídajícího množství neobnovitelné primární energie. Energetická náročnost budovy kvantifikuje veškeré energie spotřebované při standardizovaném provozu budovy jedná se o energii na vytápění, přípravu teplé vody, chlazení, úpravu vzduchu větráním a klimatizací a energii na osvětlení. Vyhláška č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov stanovuje následující ukazatele energetické náročnosti budov: - celková primární energie za rok, - neobnovitelná primární energie za rok, - celková dodaná energie za rok, - dílčí dodané energie pro technické systémy vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení za rok, - průměrný součinitel prostupu tepla, 46

56 - součinitele prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici, - účinnost technických systémů. Hodnocení měrných ekvivalentních emisí CO2 se v současné době využívá pouze výjimečně. Hodnoty ukazatelů energetické náročnosti hodnocené budovy a referenční budovy se stanovují výpočtem na základě dokumentace. V případě dokončených budov musí být vstupní údaje pro výpočet v souladu se současným stavem budovy. Pro výpočet hodnot ukazatelů energetické náročnosti referenční budovy se použijí hodnoty parametrů budovy, stavebních prvků a konstrukcí a technických systémů budovy uvedené v příloze č. 1 vyhlášky č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov a parametry typického užívání budovy. Výpočet celkové dodané energie a dílčích dodaných energií pro technické systémy vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení se provede postupem podle 4 vyhlášky č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov (viz kapitola 10). Výpočet celkové primární energie a neobnovitelné primární energie se provede postupem podle 5 vyhlášky č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov (viz kapitola 11). Výpočet průměrného součinitele prostupu tepla a součinitelů prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici se provede podle české technické normy pro výpočtové metody tepelné ochrany budov, tj. ČSN Tepelná ochrana budov Část 4: Výpočtové metody. Výpočet účinnosti technických systémů vytápění, chlazení, větrání, úpravy vlhkosti vzduchu, přípravy teplé vody a osvětlení se provede podle příslušných českých technických norem (viz kapitoly 5-8). Výpočet energetické náročnosti budov se provádí postupně dílčími částečnými hodnoceními až k výslednému stanovení energetické náročnosti celé budovy. Pro výpočet energetické náročnosti budovy se doporučuje následující postup: - stanovení měrných tepelných toků a tepelných zisků jednotlivých zón, - stanovení měrných tepelných ztrát/zisků na hranicích mezi zónami, - určení produkce energie v solárních kolektorech v jednotlivých zónách, - výpočet dodané energie na osvětlení v jednotlivých zónách, - výpočet dodané energie na přípravu teplé vody v jednotlivých zónách, - výpočet dodané energie na vytápění v jednotlivých zónách, - výpočet dodané energie na chlazení v jednotlivých zónách, - výpočet dodané energie na úpravu vlhkosti vnitřního vzduchu, - výpočet dodané energie na nucené větrání v jednotlivých zónách, - stanovení produkce elektřiny kogeneračními jednotkami v jednotlivých zónách, - stanovení produkce elektřiny fotovoltaickými články v jednotlivých zónách, - určení energetické náročnosti jednotlivých zón, - určení energetické náročnosti celé budovy, - stanovení primární energie a emisí CO2. 47

57 Průkaz energetické náročnosti budovy Energetickou náročnost budovy dokládá průkaz energetické náročnosti budovy. Průkaz energetické náročnosti budovy (PENB) je dokument, který obsahuje stanovené informace o energetické náročnosti budovy nebo ucelené části budovy. Průkaz energetické náročnosti budovy tvoří protokol a grafické znázornění. Protokol průkazu energetické náročnosti budovy obsahuje: - účel zpracování průkazu, - základní informace o hodnocené budově, - informace o stavebních prvcích a konstrukcích a technických systémech, - energetickou náročnost hodnocené budovy, - posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie, - doporučená opatření pro snížení energetické náročnosti budovy, včetně opatření při změně stavebního prvku obálky, nebo technického systému, - identifikační údaje energetického specialisty a datum vypracování průkazu, - zdroj, kde lze získat informace k průkazu energetické náročnosti budovy zejména možnosti realizace doporučených opatření pro snížení energetické náročnosti budovy a stanovení nákladů na realizaci těchto opatření a možnosti jejich financování. Grafické znázornění průkazu je stejné pro novou budovu, budovu s téměř nulovou spotřebou energie, větší změnu dokončené budovy, jinou než větší změnu dokončené budovy a pro případy prodeje a pronájmu budovy nebo její ucelené části. Pouze v případě neuvedení doporučených opatření se příslušné části grafického znázornění nevyplňují a nezobrazují se šipky s hodnotou ukazatelů energetické náročnosti odpovídající těmto doporučením. Průkaz energetické náročnosti budovy obsahuje zařazení budovy do klasifikačních tříd energetické náročnosti budovy a taktéž obsahuje měrné hodnoty ukazatelů energetické náročnosti budovy vztažené na energeticky vztažnou plochu a také hodnoty ukazatelů energetické náročnosti pro celou budovu. Pro porovnání se stanovené ukazatele energetické náročnosti budovy podle dané vyhlášky zařazují do klasifikačních tříd určených jejich horní hranicí podle tabulky níže. Tab. 2 - Klasifikační třídy energetické náročnosti budovy Klasifikační třída Hodnota pro horní hranici klasifikační třídy Energie Uem A 0,5 E R 0,65 E R Mimořádně úsporná B 0,75 E R 0,8 x E R Velmi úsporná C E R Úsporná D 1,5 E R Méně úsporná E 2 E R Nehospodárná Slovní vyjádření klasifikační třídy F 2,5 E R Velmi nehospodárná G Mimořádně nehospodárná Zdroj: Zdroj: ČESKO. Vyhláška č. 78/2013 ze dne 22. března 2013 o energetické náročnosti budov. In: Sbírka zákonů. 2013, č. 78,

58 Obr. 5 Vzor průkazu energetické náročnosti budovy Zdroj: ČESKO. Vyhláška č. 78/2013 ze dne 22. března 2013 o energetické náročnosti budov. In: Sbírka zákonů. 2013, č. 78,

59 Obr. 6 Vzor průkazu energetické náročnosti budovy 50