Ekonomické souvislosti přeměny stávajících staveb na stavby energeticky úsporné

Transkript

1 Bankovní institut vysoká škola Praha Katedra financí a ekonomie Ekonomické souvislosti přeměny stávajících staveb na stavby energeticky úsporné Diplomová práce Autor: Bc. Lenka Kolářová Finance Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Pašek Ph.D. Praha 2016

2 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracovala samostatně a v seznamu uvedla veškerou použitou literaturu. Svým podpisem stvrzuji, že odevzdaná elektronická podoba práce je identická s její tištěnou verzí, a jsem seznámena se skutečností, že se práce bude archivovat v knihovně BIVŠ a dále bude zpřístupněna třetím osobám prostřednictvím interní databáze elektronických vysokoškolských prací. V Praze dne Lenka Kolářová

3 Poděkování: Ráda bych touto cestou poděkovala vedoucímu doc. Ing. Janu Paškovi, Ph.D. za podnětné rady a odborný dohled při zpracování této práce. Dále bych chtěla poděkovat Ing. Martinu Kroupovi za cenné připomínky a nápady a Ing. arch Martinu Šimůnkovi za významnou pomoc při zpracovávání praktické části. V neposlední řadě bych také chtěla poděkovat své rodině za podporu při studiu.

4 Anotace: Energetická úspornost budov je aktuálním tématem současnosti. V této práci jsou aspekty přeměny stávajících staveb na stavby energeticky úsporné rozebrány nejdříve z širší perspektivy v teoretické části a poté jsou konkrétní souvislosti demonstrovány na příkladu optimalizace rodinného domu v praktické části. Teoretická část popisuje možnosti hodnocení energetické náročnosti budov, faktory, které ji ovlivňují a analyzuje opatření, pomocí nichž lze energetickou náročnost snížit. Možná stavební opatření jsou následně uvedena do ekonomických souvislostí. V praktické části bylo provedeno ekonomické zhodnocení čtyř variant optimalizace rodinného domu. Jednotlivé varianty se lišily tloušťkou použitých tepelných izolací, kvalitou oken, zdroji tepla a teplé vody a druhem větrání objektu. Jako ekonomicky nejefektivnější byla vyhodnocena varianta s nižšími tloušťkami tepelných izolací, tepelným čerpadlem a manuálním větráním. Klíčová slova: energetická náročnost, zateplovací systém, výměna oken, vytápění, ohřev vody, investiční a provozní náklady, návratnost investice Annotation: The energy efficiency in buildings is an emergent topic of today. In the theoretical part, this thesis discusses the aspects of the conversion of existing buildings to buildings that are energy efficient. In the practical part of this thesis, the optimisation of a family house is demonstrated in particular context. The theoretical part describes the ways of the evaluation of the energy efficiency in buildings, including the influencing factors. Furthermore, the means of reducing the energy consumption are discussed. Possible building measures are then analysed in economic context. The economic evaluation of four possibilities of family house optimization is shown in the practical part. Each possibility differs in the thickness of thermal insulation, the quality of windows, the source of heat and hot water and the type of ventilation. The possibility that contains a thinner thermal insulation, a heat pump and a manual ventilation is shown to be the most economic efficient for this particular case. Keywords: energy intensity, thermal insulation system, window replacement, heating, water heating, investment and operating costs, return of investment

5 Obsah ÚVOD... 8 A. TEORETICKÁ ČÁST Energetická náročnost budov Hodnocení energetické náročnosti budov Energetický audit Optimalizační studie Průkaz energetické náročnosti budov Výhody PENB Nevýhody PENB Energetický štítek obálky budovy Termografické měření Faktory ovlivňující energetickou náročnost Orientace, tvar a dispozice domu Energetická bilance budovy Stavební konstrukce rodinných domů historické a současné Úniky tepla obalovými konstrukcemi Zhodnocení současného stavu Tepelné mosty Zateplování stěn Druhy zateplovacích systémů Druhy tepelně-izolačních materiálů Provedení vnějšího kontaktního zateplovacího systému Zateplování střech Ploché střechy Šikmé střechy

6 4.5 Zateplení podlah Ekonomické zhodnocení investice do zateplovacího systému Rekonstrukce oken Možnosti rekonstrukce oken Větrání a kvalita vzduchu Ekonomické zhodnocení výměny oken Spotřeba energie v domácnosti Vytápění Náklady na vytápění Elektřina Zemní plyn Uhelná paliva Kapalná paliva Biopaliva Tepelné čerpadlo Ostatní Ohřev vody Centrální ohřev vody Lokální ohřev vody Solární systémy Fotovoltaický systém Větrání Řízené větrání Přirozené větrání Chlazení Pasivní chlazení Strojní chlazení

7 5.5 Domácí spotřebiče Energetické štítky elektrických spotřebičů Osvětlení Cena elektrické energie Změna dodavatele elektřiny Volba sazby pro odběr elektřiny Fotovoltaika Ekonomické zhodnocení nákladů na TZB Dotace Zhodnocení ekonomické efektivnosti investice B. PRAKTICKÁ ČÁST Optimalizace rodinného domu Popis rodinného domu Stavebně technické řešení variant Řešení systémů TZB Vytápění a příprava teplé vody Větrání objektu Energetické vyhodnocení variant Provozní náklady Investiční náklady Investiční a provozní náklady v čase Výběr ekonomicky nejvhodnější varianty ZÁVĚR

8 ÚVOD Rok 2015 byl podle Světové meteorologické organizace prohlášen nejteplejším rokem za dobu měření, globální oteplování je tedy prokázaným jevem. [1] Ačkoliv je vliv člověka na tento jev diskutabilní, je na místě, aby se lidé snažili svůj dopad na životní prostředí minimalizovat. Jednou z možností minimalizace tohoto dopadu je snižování spotřeby energií. Primární motivace dnešního člověka je ovšem ve většině případů ekonomická. Nicméně při stále rostoucích cenách energií může snížení energetické náročnosti vést vedle pozitivních ekologických dopadů i k výraznému snížení provozních nákladů. Významnou složkou v celkové spotřebě primárních energetických zdrojů je spotřeba energií spojená s budovami, která se na ni podílí více než třetinou. [2] Snaha o minimalizaci nákladů na provoz budov se v současné době orientuje na zateplování obalových konstrukcí a na zvyšování efektivity nakládání s energiemi, a to zejména s energií tepelnou a elektrickou. Cílem této práce je zanalyzovat možná úsporná opatření, která lze provést při rekonstrukcích rodinných domů, posoudit jejich význam v kontextu energetické náročnosti celé budovy a provést ekonomické zhodnocení investice. Pro vyhodnocení a optimalizaci energetické náročnosti lze použít různé metody, kterými se zabývá kapitola 1. V kapitole 3 je poté posouzen vliv úniků tepla obalovými konstrukcemi. Značný význam na spotřebu energií v domácnosti má také technické zařízení budov a domácí elektrospotřebiče. Možnosti snížení jejich spotřeby jsou popsány v kapitole 5. Náklady lze snížit také prostřednictvím dotací, kterým je věnovaná kapitola 6. V kapitole 7 je provedeno celkové ekonomické zhodnocení možných úsporných opatření. V praktické části je na konkrétním příkladu provedeno ekonomické vyhodnocení čtyř možných variant snížení energetické náročnosti rodinného domu. 8

9 A. TEORETICKÁ ČÁST 1 Energetická náročnost budov Jako energetická náročnost budov je označováno skutečně spotřebované množství energie v budově především na vytápění, ohřev vody, osvětlení, chlazení, na provoz podpůrných systémů (např. čerpadel, ventilátorů) a na provoz některých elektrospotřebičů (osvětlovacích těles či přímotopů). U stávajících staveb lze skutečnou energetickou náročnost vypočítat z faktur za energie. U projektů nových staveb se množství energie stanovuje výpočtem podle požadavků na standardizované užívání budovy. [2] Z hlediska spotřeby energie lze budovy dělit do kategorií dle tzv. měrné roční potřeby tepla na vytápění, což je hodnota, která vyjadřuje množství tepla (v kwh/rok) vztažené na jednotku plochy nebo objemu vytápěné části budovy. [2] Měrná roční potřeba tepla na vytápění charakterizuje pouze tepelně-technické vlastnosti budovy. Nezahrnuje například účinnost otopné soustavy a zdroje tepla. [2] Dle měrné roční potřeby tepla na vytápění lze budovy dělit do jednotlivých kategorií, ty se ovšem v literatuře a legislativě mírně liší. Níže jsou uvedeny kategorie, se kterými se můžeme setkat v literatuře: Obvyklé novostavby budovy, u nichž není záměrem nadstandardní energetická úspornost. Hodnoty měrné potřeby tepla na vytápění se pohybují v rozmezí kwh/(m 2 rok) [3] Energeticky úsporný dům budovy, jejichž potřeba tepla na vytápění je značně nižší, než je v daném místě a čase obvyklé. Měrná potřeba tepla na vytápění je do 75 kwh/(m 2 rok). [4] Nízkoenergetické budovy - takové budovy, jejichž potřeba tepla na vytápění nepřesahuje 50 kwh/(m 2 rok). [5] Nízkoenergetické domy se vyznačují následujícími znaky: (i) kompaktní tvar budovy bez vystupujících konstrukcí (arkýře, římsy, ), (ii) nadstandardní zateplení obvodového pláště budovy, (iii) strojní větrání často s rekuperací tepla, (iv) orientace prosklených ploch na jižní stranu a (v) využívání tepelných zisků. [3] Pasivní budovy budovy s potřebou tepla na vytápění maximálně 15 kwh/(m 2 rok). [6] Konstrukce zajišťující energetickou úspornost jsou podobné jako u domů nízkoenergetických, zde jsou ale zastoupeny ve větší míře a propracovanosti. Hlavní princip pasivních domů spočívá ve využívání pasivních energetických zisků v budově. Jsou to vnější zisky ze slunečního záření procházejícího okny a zisky vnitřní, což je teplo vyzařované lidmi a spotřebiči. Díky masivnímu zateplení a celkové neprůvzdušnosti obalových konstrukcí 9

10 budovy tyto pasivní zisky z budovy neunikají a po část roku postačují k vytopení místností a zajištění tepelného komfortu uživatelů. Budovy s téměř nulovou spotřebou energie neboli nulové domy jsou podmnožinou pasivních budov, jejichž potřeba tepla na vytápění nepřekračuje 5 kwh/(m 2 rok). Spotřeba nulového domu je v maximální možné míře kryta obnovitelnými zdroji [7] Plusový dům neboli dům s přebytkem tepla je taková budova, která vyrobí více energie, než sama spotřebuje. Přebytek energie dodává do sítě nebo je akumuluje. [6] Obrázek 1 Rozdělení budov podle charakteristiky a roční potřeby tepla na vytápění Zdroj: Je úsporný dům opravdu úsporný?, Jan Pokorný str Hodnocení energetické náročnosti budov Před rekonstrukcí rodinných domů je vhodné vyhodnotit, jaké prvky jsou na konci své fyzické, morální či ekonomické životnosti a které všechny své funkce stále plní. Z hlediska energetické náročnosti má vlastník budovy k dispozici možnosti, které mu pomohou určit, které prvky z hlediska dnešních nároků již nevyhovují a případně nastíní možné varianty nápravy. Nástroje pro energetické hodnocení budov mohou být dány zákonem, nebo mohou sloužit pouze pro potřebu vlastníka. Následující kapitola jednotlivé nástroje popisuje. 1.2 Energetický audit Energetický audit slouží k vyhodnocení využívání energie v budovách a dalších energetických systémech a také pro navržení opatření, která je třeba realizovat pro dosažení energetických úspor. [2] Energetický audit vychází z původního znění zákona o hospodaření 10

11 energií č. 406/2000 Sb. Výsledkem energetického auditu je studie, která hodnotí současný stav využívání energií v budově a navrhuje opatření, jak docílit větší energetické úspornosti budovy. Energetický audit analyzuje skutečnou spotřebu tepla dané budovy za období minimálně tří předcházejících let. Energetický audit mají povinnost mít budovy s velkou spotřebou energie (vyšší než GJ za rok) [2], což se rodinných domů netýká. Energetický audit může být vyžadován jako příloha žádosti o dotaci na ekologický projekt např. na zateplení budovy či instalaci obnovitelného zdroje. Může také sloužit bankám pro posuzování žádosti o úvěr na realizaci energeticky úsporných opatření. Je i vhodným podkladem pro rozhodování o rozsahu rekonstrukce budov. 1.3 Optimalizační studie Optimalizační studie hledají možnosti energetických úspor v budově a navrhují možná opatření pro jejich realizaci. [2] Jedná se o mnoho typů studií budov, které dle předem stanovených kritérií vyhodnocují nejlepší varianty provedení, jedná se například o posouzení kvality stavebních konstrukcí, výhodnost výměny zdroje tepla, nalezení potenciálních úspor budovy či možnosti recyklace domácího odpadu. [2] Jejich zpracování nepředepisuje žádný zákon. Používají se pro stanovení skutečného stavu budovy a následně pro nalezení nejlepší varianty řešení daného problému. Hodí se proto jako podklad před prováděním rekonstrukce. Výhodou je také to, že optimalizační studii lze přizpůsobit přáním a požadavkům klienta. 1.4 Průkaz energetické náročnosti budov Průkaz energetické náročnosti budovy (PENB) slouží k vyhodnocení energetické náročnosti budovy podle vyhlášky č. 148/2007 Sb. Průkaz vychází z evropské směrnice 2002/91/ES a je průběžně zaváděn i v ostatních státech EU. [2] Výstupem PENB je velikost měrné potřeby tepla na vytápění. Dle velikosti vypočtené měrné potřeby tepla na vytápění je dům přiřazen do energetických tříd A-G, A je nejlepší, G nejhorší. Aby budova splnila požadavek na energetickou náročnost, nesmí být horší než C. PENB se skládá z grafické části a z protokolu. Příklad grafické části viz Obrázek 2. Klíčovou veličinou je zde tzv.: celková energeticky vztažná plocha, což je vnější půdorysná plocha všech prostorů s upravovaným vnitřním prostředím v celé budově, vymezená vnějšími povrchy konstrukcí obálky budovy. [8] Dle její velikosti se stanovuje povinnost vyhotovení PENB. 11

12 Povinnost vypracovat PENB je v ČR od U rodinných domů tato povinnost vznikla od a nastává v následujících případech: při prodeji nemovitosti: průkaz se nemusí opatřovat, pokud se tak obě strany písemně dohodnou a jde o budovu, která byla vystavěna a poslední větší změna dokončené budovy byla provedena před ; při pronájmu nemovitosti: v případě pronájmu či prodeje přes realitní kancelář je vlastník budovy povinen předat zprostředkovateli prodeje grafickou část průkazu; pokud vlastník průkaz nepředá, zprostředkovatel uvede nejhorší třídu G a vlastník se tím vystavuje sankci; při renovaci: pokud se renovuje více než 25 % obálky a není zpracovaný platný průkaz (např. z předchozí koupě domu nebo předchozí fáze renovace) pro udělení stavebního povolení pro novostavbu [9] Výjimku tvoří budovy s energeticky vztažnou plochou do 50 m² jako např. chaty, chalupy, kostely, mešity, chrámy aj. [9] Obrázek 2 Průkaz energetické náročnosti budovy Zdroj: 12

13 Po vypracování PENB energetickým specialistou, dostane vlastník dokument, který dokládá orientační energetickou náročnost budovy. PENB by měl obsahovat návrhy na její snížení Výhody PENB Tvůrci směrnice, resp. vyhlášky očekávají, že hodnocení a inzerování energetické náročnosti budov bude mít psychologický efekt na potenciální kupující či nájemce, kteří budou vyhledávat co nejvíce úsporné budovy. Snížením poptávky po budovách s vysokou energetickou náročností budou jejich majitelé motivováni k provádění opatření vedoucích ke zlepšení energetických parametrů. Tím bude dosažen hlavní cíl, kterým je snižování energetické náročnosti budov a emisí oxidu uhličitého. Trh nemovitostí je zde často přirovnáván k trhu elektrospotřebičů, kde po zavedení štítků stanovujících energetickou náročnost zásadně klesla poptávka po nehospodárných výrobcích Nevýhody PENB Jako hlavní nevýhoda je uváděna ovlivnitelnost výsledku volbou různých parametrů výpočtu. Mezi tyto parametry patří např. počet obyvatel domu, spotřeba teplé vody aj. [3] Dva zpracovatelé PENB na stejný dům mohou dojít k odlišným výsledkům. Jako příklad lze uvést následující situaci: Na vytápění nízkoenergetického rodinného domu se spotřebuje 45 kwh/m² za rok. Pokud budou v objektu bydlet čtyři osoby a budou spotřebovávat 50 l teplé vody denně na osobu, bude dům zařazen do energetické třídy C. Pokud se počet osob sníží na dvě, dostane se dům do energetické třídy B. [3] Další nevýhodou je, že výsledná vypočtená měrná roční spotřeba energie v podstatě nijak nevypovídá o skutečných nákladech na energie. Obsahuje v sobě totiž různé druhy energií s tím, že každá má jinou cenu. Spotřeba energií na vytápění, elektřinu či ohřev vody je uvedena uvnitř protokolu PENB. Celkové náklady je nutné propočítat dle aktuálních cen, neboť ty se průběžně mění. Při porovnání dvou totožných rodinných domů, z nichž jeden bude vytápěn elektřinou a druhý plynem, dostaneme rozdílné výše nákladů na vytápění. Oba domy budou ale z energetického hlediska ohodnoceny stejně. PENB nevyhodnocuje skutečnou energetickou náročnost budovy. Je to jen jakýsi model předpokládané skutečnosti. Z tohoto důvodu je třeba jeho výsledky brát s rezervou. 1.5 Energetický štítek obálky budovy Energetický štítek obálky budovy (EŠOB) vyhodnocuje tepelně-technické vlastnosti stavební konstrukce domu. [2] Výstupem energetického štítku je průměrný součinitel 13

14 prostupu tepla konstrukcí dané budovy. Na základě jeho velikosti je poté budova zařazena stejně jako u PENB do energetických tříd A G. Stavba vyhovuje, pokud je zařazena do kategorie A C. EŠOB obsahuje stejně jako PENB grafickou část a protokol. Protokol obsahuje porovnání skutečných součinitelů prostupu tepla u daných konstrukcí domu se součiniteli doporučenými. Je zde také uveden vliv tepelných mostů, který by neměl překračovat 10 %. EŠOB není zákonem povinný. Může být vyžadován při žádosti o stavební povolení nebo při žádosti o dotace např. na zateplení budov a výměnu oken. EŠOB se na rozdíl od PENB zabývá pouze stavebním řešením objektu. U energetického štítku je výrazně menší riziko zkreslení výpočtu zvolením různých parametrů. Energetické zhodnocení konstrukcí budov je tak dobře porovnatelné. 1.6 Termografické měření Pro zjišťování tepelných mostů v budově se často používá termografické měření. Termokamera, pomocí níž měření probíhá, dokáže zachytit teplo, které konstrukce vydává zářením, a naměřeným teplotám přiřazuje konkrétní barvu. Výsledkem termografického měření je barevný snímek tzv. termogram, na kterém barvy odpovídají teplotám povrchových konstrukcí objektu. Dle barevné stupnice je možné okem rozeznat, kde v budově dochází k větším tepelným únikům. Obrázek 3 Termogram rodinného domu Zdroj: 14

15 2 Faktory ovlivňující energetickou náročnost Mezi faktory významně ovlivňující energetickou náročnost patří obalové konstrukce budovy a technické zařízení budov. Svou roli v celkových nákladech hrají i elektrospotřebiče. V dnešní době hojně používaným opatřením pro snížení energetické náročnosti budovy je snaha o snížení tepelné prostupnosti obalových konstrukcí, a to především pomocí zateplení obálky domu a výměnou oken. Po aplikaci zateplovacího systému a výměně oken se tepelné úniky minimalizují, nemá proto velký význam se snažit o jejich další snížení, např. použitím vysokých tlouštěk tepelných izolací. Pro další snížení spotřeby energie a provozních nákladů je zapotřebí snižovat energii v domácnosti. Jako velmi perspektivní se jeví optimalizace prvků technického zařízení budov, tzn. instalace řízeného větrání s rekuperací, použití obnovitelných zdrojů energií, optimalizace topné soustavy vhodným výběrem tepelného zdroje a instalací správné regulace nebo změna dodavatele elektřiny a s tím spojená změna ceny elektrické energie. 2.1 Orientace, tvar a dispozice domu Pro minimalizaci úniků tepla konstrukcemi hraje důležitou roli tvar domu. Všeobecně lze říci, že dům by měl mít kompaktní tvar bez zbytečných vyčnívajících konstrukcí. Tento princip vychází ze snahy minimalizovat plochu konstrukcí, kterými může unikat teplo. Při složitějším tvaru budovy mohou také vznikat další tepelné mosty z důvodu větší náročnosti provedení. Stěžejním parametrem je tzv. faktor tvaru budovy, což je poměr ochlazované plochy obálky budovy a objemu budovy. Čím vyšší je faktor tvaru budovy, tím se zvyšuje potřeba tepla při stejně zateplené obálce a stejné podlahové ploše. [5] U nízkoenergetických a pasivních budov je snaha o maximální využití sluneční energie. Aby mohl dům v co největší míře využívat pasivní solární zisky, neměl by být stíněn stromy či okolní zástavbou. Větší prosklené plochy by měly být orientovány na jih. V zimě je slunce dostatečně nízko nad obzorem, takže okna orientovaná na jih jsou ohřívána. Naopak v létě dopadá sluneční záření na jižní okna pod ostrým úhlem, většina záření se odrazí a objekt se tak nepřehřívá. Střešní okna se nedoporučují, protože se díky nim může objekt v létě přehřívat a v zimě dochází k velikým tepelným ztrátám. [10] Co se týče dispozice domu, dříve se u pasivních a nízkoenergetických budov uvádělo, že na severní stranu domu je vhodné umisťovat místnosti s nižší teplotou, jako jsou chodby, technické místnosti či ložnice. Dnes se toto pravidlo již tolik nesleduje, neboť díky nadstandardním tepelným izolacím jsou tepelné úniky minimální. [3] Dispozici 15

16 nízkoenergetických domů mnohem více ovlivňuje snaha o využití solárních zisků na jižní straně. Tyto základní rady lze aplikovat u novostaveb. U stávajících rodinných domů je situace složitější, protože stojící dům nelze jednoduše přesunout, otočit či změnit jeho tvar. Lze ovšem např. odstranit porost, který brání oslunění budov či při výměně oken zvětšit okenní prostor. To ovšem změní architektonické vyznění domu. Obrázek 4 Oslunění oken v létě Zdroj: Energetická bilance budovy Energie z budovy uniká mnoha cestami, stejně tak ale i budova energii získává. O tom, jaké jsou zisky a ztráty vypovídá energetická bilance. Při plánování rekonstrukce je vhodné s energetickou bilancí pracovat. Mezi energetické ztráty patří ztráty tepla prostupem konstrukcemi, ztráty větráním či ztráty pro ohřev vody aj. Naopak tepelnou energii budova získává od slunce, od osob či od spotřebičů v domácnosti. Více ukazuje Obrázek 5. Rozdíl mezi zisky a ztrátami je třeba pokrýt dalším zdrojem. 16

17 Obrázek 5 Energetická bilance budovy Zdroj: 17

18 3 Stavební konstrukce rodinných domů historické a současné Dříve se rodinné domy stavěly především z lokálně dostupných materiálů a často jejich výstavba probíhala svépomocí. K vytápění se používala především pevná paliva a vytápění probíhalo lokálně. Celková spotřeba elektrické energie byla značně nižší, ale díky používání pevných paliv a jejich nedokonalému spalování docházelo k významné produkci emisí. V dnešní době díky značnému technologickému pokroku došlo ke zdokonalení stavebních materiálů i technického zařízení budov. Centrální vytápění je považováno jako standardní vybavení, stejně tak ohřev vody a rozvody sítí. Díky vysokému nárůstu spotřeby elektrické energie [11] je kladen mnohem větší důraz na ekologii, a to jak ze strany státu, tak i ze strany veřejnosti. Současné stavební konstrukce proto musí odpovídat stále se zvyšujícím požadavkům na utěsnění obálky budovy. Stejně tak veškeré technické zařízení musí splňovat stále přísnější podmínky na dopad na životní prostředí. Do popředí se také dostává problematika mikroklimatu uvnitř budov. V následujícím textu bude zanalyzováno, v čem starší rodinné domy již nevyhovují dnešním požadavkům a jak je pomocí rekonstrukce těmto požadavkům přizpůsobit. Obrázek 6 Tepelné ztráty rodinného domu Zdroj: 18

19 4 Úniky tepla obalovými konstrukcemi U stávajících rodinných domů dochází ke značným únikům tepelné energie obalovými konstrukcemi budovy. Mezi ně patří okna a dveře, obvodové stěny, střecha a základy. Obrázek 6 ukazuje, že nejvíce tepla uniká obvodovými stěnami a střechou. Tyto ztráty lze efektivně eliminovat zateplením objektu. Další významné množství tepla uniká okny, čemuž lze zamezit jejich výměnou za moderní okna s lepšími parametry. Následující text se věnuje jednotlivým možnostem pro snížení tepelných ztrát objektu obalovými konstrukcemi, ukazuje možné chyby, kterých se lze dopustit při výběru, provedení či užívaní a jednotlivá opatření ekonomicky analyzuje. 4.1 Zhodnocení současného stavu Před započetím jakékoliv rekonstrukce by měla být provedena analýza současného stavu dané stavby. To zahrnuje určení zůstatkové životnosti stavby a zhodnocení stavebně technického stavu. V kontextu současného trendu rekonstrukcí staveb na nízkoenergetický standard je vhodné vyhodnotit také tepelné ztráty a zisky. Životnost stavby nebo její části označuje zpravidla celkovou dobu, ve které plní svoji funkci a účel, pro který byla určena, aniž by docházelo k nehospodárnému nárůstu nákladů na její provoz. Dále označuje dobu kdy má požadované (projektované) funkční vlastnosti a dobu během níž celkové náklady na opravy a údržbu nepřevyšují zůstatkovou hodnotu stavby. [12] Před provedením rekonstrukce je nutné posoudit, jakou zůstatkovou životnost mají především nosné konstrukce. Ty určují životnost celé stavby. Pokud nosné prvky přestávají plnit svoji funkci, je nezbytná jejich sanace. Stav nosných, ale i kompletačních prvků lze posoudit pomocí stavebně technických průzkumů. Výsledkem stavebně technických průzkumů je zhodnocení celkového fyzického stavu budovy a jejích konstrukcí. Řadí se mezi ně základní průzkumy, jako například vizuální prohlídka objektu, ale i specializované průzkumy jako například průzkumy statické, geologické, tepelně-technické, průzkumy zavlhnutí objektu, průzkumy požární bezpečnosti aj. [13] Výsledkem průzkumů bývá i návrh na odstranění vad či poruch, příp. možnosti rekonstrukce a obnovy objektu. 19

20 4.2 Tepelné mosty Tepelný most je místo, kde konstrukce prochládá intenzivněji než okolní konstrukce. [14] Při zateplování budov je nutné se snažit tepelným mostům vyvarovat. V místě tepelného mostu hrozí kondenzace vlhkosti a následná degradace stavebního materiálu. Tepelným mostem často bývají konzolové konstrukce jako např. balkony či terasy. Aby se tepelnému mostu zabránilo, je při zateplování budovy nutné zateplit balkon ze všech stran. To je často obtížně proveditelné z důvodu omezené výšky podlahy. Další typická místa, kde vznikají tepelné mosty, jsou jakékoliv výstupky ze zdiva, či prostupy zdivem. Jedná se o atiky, komíny, místo osazení oken do stěny, ale i hmoždinky s kovovým trnem použité pro kotvení izolantu. 4.3 Zateplování stěn Při provádění rekonstrukcí obalových konstrukcí budovy je zateplení dnes považováno jako standardní procedura. Primární motivací pro provádění zateplení je snížení nákladů na vytápění. Ty lze díky zateplení snížit až o 50 %. [15] Zateplení domu ovšem přinese i jiné benefity. Hlavní pozitivum vnějšího kontaktního zateplovacího systému (VKZS) je prodloužení životnosti zateplených konstrukcí. Ty jsou díky zateplení chráněny před vnějšími vlivy jako vítr, déšť či sníh. Zateplené konstrukce nejsou vystaveny extrémním teplotám. V létě teplota nezateplených konstrukcí může být více než +50 C a v zimě i -20 C. [15] Po zateplení se teplota ustálí okolo +20 C, čímž se sníží teplotní namáhání a také se sníží dilatace zateplených prvků. [15] Při správném provedení zateplení se také minimalizuje kondenzace vodní páry v konstrukci. Ta vadí především dřevěným a kovovým prvkům, které při dlouhodobém vystavení vlhkosti mohou ztrácet svojí únosnost. Díky zateplení se v zimě zvýší povrchová teplota jednotlivých konstrukcí. To vede k eliminaci rizika vzniku plísní v domácnosti. Naopak v létě dochází k výrazně pomalejšímu přehřívání objektu. Ovšem když už se přehřeje, naakumulované teplo se dostává ven pomaleji než u staveb nezateplených. I zateplení má své nevýhody. Ty se mohou projevit především při nesprávném návrhu, provedení či při jeho užívání. Zateplení zakrývá zateplovanou konstrukci, ta je tudíž nepřístupná kontrole. Zateplení se v dnešní době také používá jako jakýsi face lift objektu. Budova dostane novou fasádu a je atraktivnější pro prodej či pronájem. Zateplení ovšem může být použito pro záměrné skrytí vad či poruch. Potenciální nájemce či kupující je poté nemůže pouhým okem odhalit. Samotná oprava vad či poruch je ve většině případů podmíněna destrukcí zateplovacího systému. Po provedení zateplovacího systému se také zvýší tloušťka ostění, což znamená větší zastínění okenního otvoru. To ve výsledku může 20

21 způsobit snížení množství světla v místnosti. S prováděním zateplovacího systému se často přistupuje i k výměně oken. Pokud se současně se zateplením okna nevymění, znemožní se jejich výměna do doby opravy či odstranění zateplení, což může být i 15 až 20 let. Je proto důležité správně odhadnout zbytkovou životnost oken. Navíc se společnou instalací zateplení a oken lze uspořit náklady související se současným prováděním např. na lešení, úklid staveniště Druhy zateplovacích systémů Při projektování zateplovacího systému lze volit mezi zateplením vnitřním a vnějším. V praxi jednoznačně převažuje zateplovací systém vnější. Jeho klady a zápory jsou uvedeny v předchozí kapitole. Vnitřní zateplení má na první pohled také určité výhody. Je jednodušší na provedení, nemusí se kvůli němu stavět lešení, a jde jej instalovat v jakékoliv roční období. Na druhou stranu vnitřní zateplení vytvoří pro zateplené zdivo velmi nepříznivé podmínky. Díky překrytí obvodové konstrukce tepelnou izolací z interiéru je zdivo vystaveno většímu tepelnému namáhání. V zimě bude mít konstrukce teplotu nižší než by měla bez vnitřního zateplení. V létě bude její teplota naopak vysoká. Díky vyššímu rozptylu teplot dojde ke zvýšení tepelné dilatace, což může vyústit ve vznik trhlin. [15] Dilatace je významná obzvlášť u dřevěných prvků. Změna teplot nebude probíhat jen v zateplených konstrukcích, ale i v konstrukcích přiléhajících, které poté slouží jako tepelný most. Zateplené zdivo je také vystaveno riziku kondenzace vodní páry, která může následně vést ke vzniku plísní. Pokud Obrázek 7 Tepelné mosty v obvodové stěně Zdroj: 21

22 konstrukce v zimě promrzne, hrozí díky zvětšení objemu zmrzlé vody její popraskání. Při dlouhodobém výskytu vlhkosti může snížit svojí únosnost. Velmi choulostivé na vlhkost je dřevo, které může být napadeno hnilobou či plísní. Změna také nastane v mikroklimatu budovy. Po provedení vnitřního zateplení se omezí akumulace tepla v obvodových konstrukcích. Uživatelé tak mohou trpět pocitem studených zdí. Pokud není objekt vytápěn trvale, může dojít k citelnému kolísání teplot uvnitř místnosti. [16] V případě, že pod vrstvou tepelné izolace vznikne plíseň, budou uživatelé vystaveni dýchání spor. Spory určitých druhů plísní jsou prokázaný karcinogen. [17] Při instalaci vnitřního zateplení se sníží užitná plocha místností a může být nutná i změna otopné soustavy. Vzhledem k tomu, že se tepelný izolant nachází v obytném prostoru, klade to zvýšené nároky na jeho parametry, především na zdravotní nezávadnost a nehořlavost. Vnitřní zateplení je velmi rizikové, a proto se provádí výjimečně. Nelze ovšem odhadnout počet montáží samotnými uživateli s nedostatečnými informacemi o této problematice. Zdánlivé úspory zde mohou přinést veliké náklady na sanaci poškozených konstrukcí. Obrázek 8 Kontaktní a odvětrávané zateplení Zdroj: U vnějšího zateplovacího systému lze rozlišit dva druhy, a to zateplení kontaktní a odvětrávané. U kontaktního zateplení je izolant nalepen a následně přikotven k obvodovému zdivu, na něj je poté nanesena omítka. U zateplení odvětrávaného je izolant připevněn ke zdivu pomocí kotev, které vytváří odvětrávanou dutinu mezi izolantem a povrchovou úpravou. Odvětrávaná dutina slouží pro odvod par proniknuvších z interiéru do exteriéru. Díky odvětrávané dutině se ale zvyšuje tloušťka celé konstrukce. V případě požáru slouží odvětrávaná dutina k nasávání vzduchu, což přispívá k rychlejšímu šíření ohně. Problém může být také v kotvení systému. Je-li použito kovové kotvení, slouží kotvy jako tepelný most. Odvětrávané zateplení je finančně nákladnější než zateplení kontaktní. [16] Používá se 22

23 v budovách, kde je problém s vlhkostí zdiva. Dále je také vhodné v případech, kdy je povrchová úprava tvořena různými deskovými materiály (např. kamenné či keramické obklady, plastové lamely, prkna aj.), které by kvůli vysokému difuznímu odporu nebyly vhodné pro kontaktní zateplení. [15] Nejčastěji používaný zateplovací systém, je systém vnější kontaktní. [15] Tento systém je většinou levnější než systém odvětrávaný a je také snazší na provedení. Kontaktní systém je doporučován z hlediska požární bezpečnosti. Vzhledem k četnosti jeho používání je provádění vnějšího kontaktního zateplovacího systému věnována kapitola Pro provádění zateplovacího systému je klíčový výběr izolantu. Následující kapitola stručně popisuje možné tepelně-izolační materiály Druhy tepelně-izolačních materiálů Jako tepelný izolant je označován materiál, který má nízkou tepelnou vodivost čili vysoký tepelný odpor. Další sledované veličiny jsou hořlavost, nasákavost, mechanická odolnost, tepelná stabilita, tepelná roztažnost, životnost a nejdůležitější parametr pro investora cena. Dále budou rozebrány nejčastěji používané izolanty. Pěnové materiály Mezi pěnové materiály lze zařadit expandovaný polystyren (EPS), extrudovaný polystyren (XPS) či pěnový polyuretan. Nejčastěji používaným pěnovým tepelně-izolačním materiálem v českém stavebnictví je expandovaný polystyren. [18] EPS je velmi oblíbený investory především kvůli nízké ceně. Obrázek 9 Vlevo EPS, vpravo XPS Zdroj zleva:

24 Disponuje také nízkou objemovou hmotností a snadnou dělitelností desek. Lze z něj tedy vyřezávat i složitější tvary. Značná nevýhoda je ovšem veliká nasákavost. Nelze jej tudíž použít v dlouhodobě vlhkých prostředích, kde může svůj tepelný odpor snížit až o dvě třetiny. [18] Standardní EPS je hořlavý. Proto ho nelze dle normy ČSN EN o požární bezpečnosti staveb použít kdekoliv. Povrch EPS desek není příliš mechanicky odolný. Z výroby může být opatřen odolnější povrchovou vrstvou. Při dosažení vysokých teplot může dojít ke smršťování EPS, nedoporučuje se proto opatřovat budovy zateplené EPS tmavou omítkou. Zásadní rozdíl mezi expandovaným a extrudovaným polystyrenem je struktura pórů. EPS má otevřenou pórovitou strukturu, z čehož vyplývá i jeho nasákavost a nízká mechanická odolnost. XPS má uzavřenou pórovitou strukturu, je proto nenasákavý a mechanicky výrazně odolnější. [18] Je také ale výrazně dražší 1m 2 fasádního EPS o tloušťce 120 mm na e- stavebninách průměrně stojí 150 Kč, 1m 2 XPS stejné tloušťky stojí 730 Kč. Používá se především v místech, které jsou mechanicky či vlhkostně namáhané. Jedná se např. o sokly budov. Často je použit jako izolace tzv. obrácené střechy. Pěnový polyuretan není masivně využíván kvůli vysoké pořizovací ceně. S pěnovým polyuretanem se lze setkat ve formě prefabrikovaných prvků. Jedná se např. o oplášťované panely, které se používají na WC kabinky či sanitární přepážky pro hygienická zařízení v hotelech či restauracích. Pro tepelnou izolaci vzduchovodů či klimatizačních jednotek se používají desky polepené hliníkovou fólií. Díky svojí nenasákavosti ho lze používat podobně jako XPS. Nerostné materiály Mezi nejpoužívanější nerostné tepelně-izolační materiály patří jednoznačně minerální a skelná vlna. Minerální vlna se vyrábí rozvlákněním roztavených přírodních hornin, silikátových průmyslových odpadů nebo jejich směsí. [18] Skelná vlna se vyrábí rozvlákněním odpadního skla. Z důvodu vysoké funkční podobnosti jsou tyto materiály často zaměňovány. Minerální či skelná vlna je často volena jako fasádní izolant budov. Je sice dražší než nejčastěji používaný EPS, její nespornou výhodou je ale nehořlavost. [18] Je proto často Obrázek 10 Minerální vata Zdroj: 24

25 využívána jako izolace výškových budov, hodí se také jako izolace střechy. Je velice nasákavá, citlivost na navlhnutí je ještě větší než u EPS. Oproti EPS je ale lépe opracovatelná a nedochází u ní k výrazně nižší tepelné roztažnosti. Přes vyšší cenu je minerální a sklená vlna veliký konkurent EPS při zateplování obvodového zdiva budov. Přírodní materiály Trendem dnešní doby je stavět z ekologicky nezávadných a recyklovatelných materiálů. V oblasti tepelných izolací je z čeho vybírat. Na trhu lze nalézt tepelné izolace vyrobené ze dřeva, technického konopí, slámy, celulózy, korku, bambusu, lnu či ovčí vlny. Co se týče Obrázek 11 Izolační pás z ovčí vlny Zdroj: 3%BD%20objekt%20-%20WinRAR%20ZIP%20archiv.zip/ vlastností, liší se druh od druhu. U přírodních materiálů může být problém s jejich odolností proti vlhkosti a škůdcům, či plísním. Tyto problémy řeší výrobci impregnací daného materiálu. [18] Přírodní materiály jsou také hořlavé. Hořlavost se dá snížit lisováním daného materiálu. Díky lisování se sníží obsah vzduchu v daném materiálu, který je pro hoření nezbytný. [18] Přírodní materiály se často používají díky svým akustickým vlastnostem i jako kročejová izolace do podlah (např. dřevovláknité desky) Provedení vnějšího kontaktního zateplovacího systému Montáž vnějšího kontaktního zateplovacího systému (VKZS) začíná přípravou podkladu. Podkladní zdivo musí být čisté a suché. Případné nečistoty, mechy či plísně je nutné odstranit. Jakékoliv trhliny či poruchy je nutno sanovat před pokládkou izolantu. Pokud je zdivo vlhké, je zapotřebí příčinu vlhkosti odstranit a počkat až zdivo vyschne. V případě, že je v objektu dlouhodobý problém s vlhkostí zdiva, doporučuje se provádět zateplení odvětrávané. [15] Veškeré vedení, klempířské prvky a vystupující konstrukce musí být demontovány. Podklad musí být také dostatečně rovný a soudržný, aby byla zajištěna následná soudržnost izolantu s podkladem. Očištěný a suchý podklad je následně ošetřen penetračním nátěrem. 25

26 Po zaschnutí penetračního nátěru se přistoupí k osazení zakládacích profilů. Doporučená výška zakládání VKZS je 300 mm pod úrovní podlahy zateplovaného podlaží. [16] Zakládací lišty se připevňují ke zdivu pomocí hmoždinek. Napojení jednotlivých lišt se provádí pomocí plastových sponek. [19] Jsou-li sponky vynechány, může dojít k prasknutí systému. Na zakládací lišty se nalepí první řada izolantu, poté se pokračuje vzestupně. Způsob lepení izolačních desek záleží na typu izolantu. U polystyrenových desek a desek z minerální vlny s podélným vláknem se lepící hmota aplikuje po obvodu desky a následně jako terče v podélné ose. Lepidlo by mělo dle materiálu izolantu pokrývat % plochy desky. [19] U desek z minerální vlny s kolmým vláknem probíhá lepení celoplošně. [19] Vždy je nutné Obrázek 12 Schéma vnějšího kontaktního zateplovacího systému Zdroj: pelne_mosty.jpg dodržovat pokyny výrobce. Při chybném nalepení desek, může po čase dojít k jejich odlupování či boulení. Desky se lepí zásadně na vazbu. Styky mezi deskami nesmí kopírovat styk dvou různých konstrukcí. Při provádění VKZS okolo otvorů (oken, dveří) se desky nalepí tak, aby křížení spár desek bylo nejméně 10 cm od rohu. Mezi nalepenými deskami nesmí být žádné spáry, stejně tak nesmí být mezi izolantem a přilehlými konstrukcemi. V případě nesplnění této podmínky může docházet k pronikání vlhkosti do systému a jeho následné degradaci. Nejdříve po 48 hodinách od nalepení se provádí kotvení izolantu talířovými hmoždinkami. [16] Počet hmoždinek na 1 m 2 závisí na typu izolantu. Otvor po hmoždince se zaplní zátkou 26

27 ze stejného izolačního materiálu. V případě, že se otvor zaplní tmelem, může zde docházet ke kondenzaci vodní páry a následnému prokreslování zatmeleného bodu na omítku objektu. Po ukotvení izolantu se zkontroluje rovinnost povrchu, případné nerovnosti se zbrousí. Vhodné je také osazení rohů lištami, které chrání proti mechanickému poškození. Dále se také osazují veškeré klempířské a další prvky. Problematické může být osazení parapetů, kde vlivem nesprávné montáže může docházet k zatékání vody. Na připravené izolační desky se nanese armovací tmel, do nějž se vtlačí armovací tkanina tak, aby byla plně vypnuta. Ta slouží pro větší soudržnost finální omítky s podkladem. Ve spojích a na rozích objektu se tkanina ukládá s přesahem minimálně 10 cm. [19] Vtlačená armovací tkanina se překryje tmelem tak, aby nebyla do povrchu tmelu prokreslena. Po vyzrání výztužné vrstvy se provede penetrace podkladu. Poté se provede požadovaná konečná povrchová úprava. Při provádění povrchové úpravy je nutno dodržovat pokyny výrobce, zejména vnější teplotu a vlhkost. Při provádění omítky za příliš nízkých teplot může dojít k jejich oloupání. 4.4 Zateplování střech Pro maximální zamezení tepelných úniků je vhodné přistoupit i k zateplení střešní konstrukce. Způsob zateplení se odvíjí od typu střechy. Dle sklonu můžeme střechy dělit na ploché (0 10 ) a šikmé (>10 ). [20] Ploché střechy Ploché střechy můžeme dále dělit na jednoplášťové a dvouplášťové. Jednoplášťové střechy jsou historicky starší. Jejich skladba se v průběhu času měnila. Dnes se můžeme nejčastěji setkat s následující skladbou: nosná střešní konstrukce, parotěsná zábrana, spádová vrstva (většinou betonová mazanina), tepelná izolace, separační vrstva, hydroizolace, příp. ochranná stabilizační vrstva. [20] Lze se také setkat s tzv. zelenou střechou, která má ochrannou vrstvu ve formě zeminy a na ní rostoucí vegetace. Další možností je tzv. obrácená střecha, která má tepelně-izolační vrstvu nad hydroizolací. V tomto případě musí být volen nenasákavý izolant. Dvouplášťové střechy se skládají ze spodního pláště, odvětrávané mezery a vrchního pláště. Spodní plášť je tvořen nosnou stropní konstrukcí, parotěsnou zábranou a tepelnou izolací. Na spodní konstrukci je namontována distanční konstrukce, která odděluje spodní plášť od vrchního a slouží jako nosná konstrukce pro plášť vrchní. Na distanční konstrukci je položeno bednění, na které se následně může aplikovat další vrstva tepelné izolace, jako 27

28 poslední se aplikuje hydroizolace. [21] U dvouplášťových střech jsou nejčastěji proměnlivé materiály distanční konstrukce, které se navrhují dle vlastností nosné stropní konstrukce. Aby mohly být na ploché střechy aplikovány opatření snižující energetickou náročnost objektu, je nezbytné provést technickou diagnostiku, která vyhodnotí stav stávající střešní konstrukce. Případné defekty střešní konstrukce je nutné sanovat. U plochých střech to jsou nejčastěji poruchy povlakové krytiny. Lokální defekty povlakové krytiny lze sanovat přelepením záplatou ze stejného materiálu. V případě větších defektů se přistupuje k celoplošné aplikaci nové povlakové krytiny na stávající krytinu, nebo k odstranění stávající krytiny a jejímu nahrazení krytinou novou. [21] Aby byla tato opatření dlouhodobě funkční, musí se stávající vrstvy důkladně vysušit. Dále musí být umožněn odvod vodní páry ze stávajícího souvrství. Pokud by byla povlaková hydroizolace dlouhodobě nefunkční, mohlo by dojít k navlhnutí tepelné izolace. Izolace dlouhodobě vystavená vodě ztrácí svoje izolační Obrázek 13 Druhy plochých střech Zdroj: Zdroj: schopnosti a je nutno ji také vyměnit. To se netýká nenasákavých izolantů, které jsou používány pro obrácené střechy. Po sanování střešní konstrukce je možné přistoupit k jejímu dodatečnému zateplení. Aby byl umožněn odvod vodní páry ze stávajícího střešního souvrství, nejprve se přistupuje k perforaci stávající povlakové krytiny. Na tu je položena parotěsná zábrana. Následuje pokládka samotného tepelného izolantu. Na závěr je provedena nová povlaková krytina. [21] Tento obecný postup se přizpůsobuje druhu střešní konstrukce a přání investora. Ploché střechy jsou díky svému nízkému spádu více zatěžovány vodou, UV zářením či sněhem, než jsou střechy šikmé. Při nesprávně provedené rekonstrukci se poruchy mohou vyskytnout poměrně brzy. Jedná se především o poruchy způsobené špatně fungující hydroizolační vrstvou, která je klíčová pro celou střešní konstrukci. Hydroizolace musí být 28

29 navržená a provedená tak, aby odolávala klimatickým podmínkám. V případě, že hydroizolace selže, může dojít k zatékání vody do střešního souvrství, které se vodou může znehodnotit. Při zmrznutí vody ve střešní konstrukci mohou vznikat trhliny. Ploché střechy by měly být vyspádované tak, aby bylo zamezeno vzniku kaluží, které nerovnoměrně zatěžují hydroizolační vrstvu. V případě zamrznutí kaluží může dojít k jejímu poškození. Dříve prováděné povlakové hydroizolace ve formě asfaltových pásů byly málo odolné vůči UV záření, docházelo tak k jejich rychlé degradaci. Materiály používané v současnosti jsou vůči UV záření odolnější, některé je ale potřeba opatřovat nátěrem. [21] Šikmé střechy Při provádění šikmých střech u novostaveb má střešní konstrukce nejčastěji následující skladbu: střešní krytina, latě, kontralatě, pojistná hydroizolace, tepelná izolace, parozábrana a podhled. [21] Střešní krytina zabraňuje vniknutí srážkové vody a sněhu do konstrukce. Nosnou konstrukci střešní krytiny tvoří laťování, pod kterým se nachází kontralatě, které vytvářejí odvětrávanou mezeru mezi spodním a vrchním střešním pláštěm. Pojistná hydroizolace slouží k zabránění vniknutí případné srážkové vody, ale zároveň umožňuje odvod vodní páry z interiéru. Tepelná izolace minimalizuje tepelné úniky, parozábrana Obrázek 14 Vlevo: zateplení nad krokve, vpravo: zateplení mezi krokve Zdroj: zamezuje vniku vodní páry do střešního pláště. Nejníže se nachází podhled, kterým jsou vedeny rozvody a který také plní také estetickou funkci. [15] V minulosti se ovšem střešní konstrukce běžně prováděla bez tepelně-izolační vrstvy a hydroizolační funkci plnila pouze střešní krytina. Taková konstrukce ale nevyhovuje dnešním požadavkům, proto se i zde 29

30 přistupuje k dodatečnému zateplení. K zateplení střechy se přistupuje v případě, že podkroví bude využíváno jako obytné. V opačném případě není nutno střechu dodatečně zateplovat a postačí zateplit pouze strop nejvyššího obytného podlaží, čemuž je věnován prostor v kapitole 4.5. Možností zateplení šikmých střech je více. Způsob zateplení záleží na tom, zda se bude současně vyměňovat i střešní krytina. V případě, že stávající střešní krytina nepotřebuje vyměnit, přistupuje se k aplikaci tepelného izolantu z vnitřní strany mezi krokve. Postup je zhruba následující. Na krokve je nainstalována pojistná hydroizolační fólie, mezi krokve se dále pod pojistnou hydroizolaci vloží nařezaný izolant tak, aby s krokvemi vytvořil rovinný profil. Pro minimalizaci tepleného mostu skrze krokve se přistupuje k aplikaci další vrstvy izolantu. Následuje parotěsná zábrana a zvolený podhled. [22] Vždy je důležité dodržovat postup uváděný výrobcem. Nevýhodou tohoto způsobu je snížení světlé výšky podkroví z důvodu pokládání tepelné izolace pod krokve. Poruchy celého systému mohou často vzniknout kvůli nedůsledné aplikaci parozábrany, v důsledku čehož může v konstrukci kondenzovat vodní pára. Dalším negativem je nemožnost kontroly vnitřních vrstev konstrukce, obzvláště nosných dřevěných prvků. I přes to se však jedná o velmi používaný způsob zateplování střech. Pokud se spolu se zateplením bude provádět i nová střešní krytina nabízí se položit izolant nad krokve. Zateplení se provádí po sundání stávající střešní krytiny. Na krokve se připevní celoplošné bednění, na nějž se aplikuje parotěsná zábrana. Následuje vrstva tepelného izolantu, na něj jsou upevněny kontralatě, dále pojistná hydroizolace, latě a jako poslední vybraná střešní krytina. [15] Tento způsob zateplení eliminuje tepelné mosty v celé ploše střešního pláště. Díky tomu, že není potřeba izolantem obalovat krokve, jedná se o méně pracný a méně poruchový systém. Krokve je možné kdykoliv kontrolovat. Zvýšením tloušťky střešního souvrství se ale může změnit vzhled objektu. 4.5 Zateplení podlah Aby se zamezilo únikům tepla, je nutné zateplit celý obytný prostor. Hlavní tepelné úniky jsou skrz okna a stěny, ale svojí roli hrají i úniky skrze podlahu nejnižšího obytného podlaží a strop nejvyššího obytného podlaží. V případě provádění novostaveb se izolace podlahy zahrne přímo do projektu. Provádění zateplení podlah u stávajících objektů může být problematické, z důvodu omezené maximální výšky podlahové konstrukce, která je limitována výškou dveří. Pokud je objekt podsklepen, lze izolant nalepit na spodní stranu stropu. Za předpokladu, že objekt nedisponuje sklepními prostory nebo se z nějakého důvodu nemůže tepelná izolace aplikovat, pracuje se s tzv. dotykovou teplotou nášlapné vrstvy. Dotyková teplota je dána 30

31 schopností podlahy odnímat teplo. [15] Mezi nášlapné vrstvy, které rychle odnímají teplo, patří např. keramická dlažba, PVC či parkety. Při chůzi po takovýchto materiálech může vznikat pocit chladu. Doporučuje se proto výměna za nášlapné vrstvy, které mají malou tepelnou jímavost, např. koberec. Po aplikaci koberce jsou izolační vlastnosti podlahové konstrukce stále stejné, uživatelé mají ale pocit většího tepla od nohou. Při zateplování stropu posledního obytného podlaží lze využít více možností v závislosti na stropní konstrukci. Pokud je stropní konstrukce trámová bez náspu lze aplikovat izolant nafoukáním do dutin mezi trámy. Foukaný izolant může být např. na bázi minerální vlny, polystyrenu nebo celulózy. Další možnost je položit izolační desky na podlahu půdy. Pokud je podlaha půdních prostor využívána pro chůzi, je nutné na izolant nanést ještě roznášecí a nášlapnou vrstvu. V případě, že půda slouží jako obytné podkroví, je vhodnější provést tepelnou izolaci střechy. 4.6 Ekonomické zhodnocení investice do zateplovacího systému Jak již bylo řečeno, zateplení budovy může značně snížit provozní náklady. Pro dosažení jeho dlouhodobé životnosti a spolehlivosti je nutná jeho vysoká kvalita. Vhodné je vypracování návrhu pro konkrétní budovu, což je často opomíjeno z důvodu ušetření investičních nákladů. Investiční náklady se také dají snadno snížit použitím levného izolačního materiálu. Např. fasádní polystyren Styrotrade tloušťky 120 mm v e-stavebninách průměrně stojí 150 Kč/m 2. Minerální vata Isover stejné tloušťky stojí 280 Kč/m 2. Při zateplování zdiva o ploše 100 m 2 jsou tak náklady na polystyren Kč, zatímco náklady na minerální vatu činí Kč. Úspora při zvolení polystyrenu je tedy Kč. V případě zateplování větších ploch je úspora značná. Pro vysokou kvalitu systému je klíčová správná montáž. Nesprávná montáž je nejčastější příčinou poruchovosti systému. Náklady na sanaci mohou možnou úsporu provozních nákladů za dobu životnosti systému několikrát převýšit. To platí především u zateplení střechy, kde je izolant položen mezi krokve. Krov není možno průběžně kontrolovat, možné poruchy se tak mohou odhalit až v konečném stádiu, kdy náklady na jejich sanaci dosahují astronomických částek. 4.7 Rekonstrukce oken Před prováděním zateplení je nutné posoudit stav oken. Po provedení zateplovacího systému je výměna oken znemožněna, proto je vhodné posoudit jejich zbytkovou životnost a zvážit jejich výměnu. Parametry, které se u oken hodnotí, jsou průvzdušnost, prostup tepla, 31

32 průzvučnost, vodotěsnost, odolnost proti větru, nárazu či vloupání aj. V souvislosti s úsporami energií je stěžejní údaj součinitel prostupu tepla, který vyjadřuje, jaké množství tepla unikne konstrukcí o ploše 1 m 2 při rozdílech teplot jejich povrchů 1 K. Stará dřevěná okna často nesplňují dnešní požadavky na minimální tepelný prostup a proto se vyměňují za okna s prostupem tepla výrazně nižším Možnosti rekonstrukce oken Pokud jsou dřevěné okenní profily v pořádku, není nutná jejich výměna. Nejlevnější možnost renovace je přidání či výměna těsnění, což zajistí menší průvzdušnost okna. Dále je možné vyměnit jednoduché zasklení za dvojité či trojité s lepšími parametry. V případě, že okna již neplní svoji funkci, profily jsou napadeny plísní či hnilobou, je vhodná výměna za okna nová. Nejčastěji se přistupuje k výměně za okna plastová. Plastové okenní profily disponují komorovým systémem, který zvyšuje jejich izolační schopnost. Na trhu jsou také okenní profily z hliníku či dřeva. Jako dřevěná okna jsou nejčastěji využívána tzv. eurookna. Jedná se o dřevěná okna, jejichž rám vznikne spojením dřevěných lamel, okenní profil tudíž dosáhne lepších parametrů než profil z dřevěného masivu. Při posuzování kvality oken je vhodné posuzovat nejen kvalitu okenního profilu, ale také samotného zasklení. Zasklení se skládá Obrázek 15 Profil plastového okna Zdroj: z dvou až tří skel, která jsou zasazená v okenním rámu. Prostor mezi skly bývá pro minimalizaci přenosu tepla vyplněn nejčastěji argonem, xenonem či kryptonem. Při výměně okna se postupuje z interiéru, z důvodu snazší opravitelnosti omítky. Z okenního otvoru se demontuje staré okno včetně parapetních desek či plechů. Následuje úprava okenního otvoru, což obnáší vyspravení případných nerovností a jeho očištění. Aby se zamezilo pronikání vlhkosti v interiéru a zatékání srážkové vody z exteriéru, jsou aplikovány příslušné hydroizolace. Následuje nasazení samotného okna pomocí kotev, které musí umožňovat tepelnou dilataci okna v případě teplotních změn. Připojovací spára je vyplněna 32

33 montážní pěnou a na závěr jsou osazeny parapetní desky a okolní zdivo je opatřeno vybranou povrchovou úpravou. Důležité je napojení zateplovacího systému na okenní otvor tak, aby nemohlo dojít k vytvoření tepelného mostu, zatékání nebo kondenzaci vodní páry. K zatékání může také dojít při výběru nevhodných tmelů nebo nesprávné montáži parapetních desek. Pokud jsou zvoleny kotvy, které znemožňují oknu dilatovat, mohou se v materiálu vytvořit praskliny Větrání a kvalita vzduchu Po výměně oken často nastává v domě zásadní změna mikroklimatu. Dnešní okna mají oproti oknům dřívějším výrazně lepší izolační vlastnosti. Zatímco u starších dřevěných oken docházelo k infiltraci vzduchu díky netěsnosti profilů, u dnešních moderních oken je infiltrace vzduchu minimální. Proto je pro bezproblémovou funkci nových oken nutná změna v jejich užívání. Pro zajištění dostatečného přívodu čerstvého vzduchu po instalaci nových oken jsou možné dvě možnosti: (i) instalovat v budově systém řízeného větrání, (ii) více větrat. Na možné způsoby větrání bude více zaměřena pozornost v kapitole Ekonomické zhodnocení výměny oken Investiční náklady na pořízení nových oken závisejí na mnoha parametrech a liší se o desítky procent. Výrobci často ceny neuvádějí a odkazují na osobní konzultace. Tento přístup se jeví jako rozumný vzhledem k tomu, že moderní okna jsou poměrně komplikovaný systém a laik by si mohl snadno zvolit nesprávné řešení. Pro správnou funkci oken a realizaci provozních úspor je naprosto nezbytné správné užívání, které je podmíněno základními znalostmi o fyzikálních změnách, které nastanou po realizaci rekonstrukce. Okna se totiž zásadním způsobem podílejí na kvalitě vnitřního prostředí, tedy světelné, tepelné a akustické pohodě. V případě nesprávného užívání se provozní úspory nemusí realizovat, naopak mohou vzniknout náklady na sanaci případných poruch. 5 Spotřeba energie v domácnosti Přes stále se zvyšující počet domácích spotřebičů spotřeba elektřiny domácností v ČR od roku 2008 mírně klesá. [23] Do roku 2050 OTE ale předpovídá nárůst o 10 % spotřeby roku Dále predikuje nárůst počtu elektronických spotřebičů, ale na druhé straně předpokládá snížení nákladů na vytápění díky trendu zateplování budov. [23] 33

34 Spotřebu energie v domácnosti můžeme rozdělit na spotřebu pro: (i) vytápění, (ii) ohřev teplé vody, (iii) větrání, (iv) chlazení a (v) domácí spotřebiče. Díky současnému trendu zateplování budov se výrazně snižují náklady na vytápění. Ty jsou významnou položkou na celkové spotřebě energie domácností. Při snížení nákladů na vytápění se zvyšuje váha ostatních nákladů. Je proto vhodné i další náklady v domácnosti optimalizovat tak, aby jejich energetická náročnost byla co nejmenší. Následující text jednotlivé náklady rozebírá a nastiňuje opatření vedoucí k jejich snížení. 5.1 Vytápění Co se týče spotřeby energie v domácnosti, bývá nejdiskutovanějším tématem vytápění. V nezateplených budovách má vytápění veliký podíl na nákladech na provoz budovy. V nízkoenergetickém či pasivním domě je potřebný výkon zdroje vytápění značně menší než je v budovách nezateplených. Po provedení zateplení se změní tepelně-technické parametry budovy, čemuž je vhodné přizpůsobit i zdroj tepla. Nízkoenergetické a pasivní budovy mohou mít tak malou potřebu tepla na vytápění, že nalézt na trhu topný zdroj s dostatečně nízkým výkonem, může být problematické. Při zvolení zbytečně vysokého výkonu nebude zdroj tepla pracovat v optimálním režimu, nebude tak dosaženo maximální možné účinnosti. Spalovací zařízení při provozu na nižší výkon navíc produkují vyšší množství emisí. [24] V praxi se může použít záměrné poddimenzování zdroje vytápění. Pro období nejnižších teplot se následně volí doplňkový zdroj tepla. [3] Trend snižování energetické náročnosti budov podporuje také Ministerstvo životního prostředí ČR, které spustilo tzv. Kotlíkové dotace. Ty se vztahují na výměnu starých neekologických kotlů na tuhá paliva za nový nízkoemisní zdroj tepla. Tím může být kotel na biomasu, uhlí, zemní plyn, tepelné čerpadlo či solární systém. [25] Dotace se nevztahuje na výměnu za elektrokotel. Cílem je snaha o snížení produkce emisí. V ČR je zavedena ekologická daň, která se platí z fosilních pevných paliv (hnědé uhlí, černé uhlí, koks), z plynu a elektřiny. Cílem ekologické daně je zvýhodnění paliv z obnovitelných zdrojů. Vytápěcí systémy v rodinných domech lze dle rozsahu vytápění rozdělit na: 1) vytápění lokální zdroj tepla je umístěn ve vytápěné místnosti. V provozu je krátkodobě a občasně 2) vytápění etážové zdroj tepla vyrábí teplo pro jedno podlaží nebo byt, používá se především v bytových domech 34

35 3) vytápění centrální zdroj tepla vyrábí teplo pro celou budovu. V provozu je celou topnou sezónu. Je často umístěn do speciální vyhrazené místnosti 4) vytápění dálkové tepelný zdroj je umístěn mimo budovu, vyrábí teplo pro větší množství objektů [26] Lokální vytápění je charakteristické tím, že tepelný zdroj není připojen na tepelné rozvody, vytápí tedy pouze danou místnost. Nejpohodlnější pro užívání jsou přímotopy, které stačí pouze zapnout do zásuvky. Pokud lokální zdroj tepla využívá paliva, jejichž hoření produkuje emise, je nutné jej připojit na odvod spalin ven z objektu. Sortiment lokálních topidel je velmi široký. Lze se setkat s různými druhy přímotopů, lokálních plynových topidel, krbů atd. Systém etážového i centrálního vytápění je velmi podobný. Tvoří jej zdroj tepla, rozvody topného média a otopná tělesa. Jako zdroj tepla slouží většinou kotle na pevná, kapalná, plynná paliva či elektřinu, dále také krby aj. V kotlích je ohříváno topné médium (v rodinných domech nejčastěji voda). Ohřáté topné médium je rozváděno do otopných těles, která jsou umístěna nejčastěji v obvodových stěnách pod okny. Teplo se přenáší prouděním ohřátého vzduchu od otopných těles dále do místnosti. Ochlazené topné médium se poté vrací do kotle, kde se opět ohřívá a celý proces se opakuje. Topné médium je ohříváno nejčastěji Obrázek 16 Schéma centrálního vytápění Zdroj: hořením paliv. Výjimku tvoří vytápění elektřinou. Elektřina ohřívá topnou spirálu, pomocí níž se ohřívá topné médium. Topné spirály mohou být také zabudovány do podlahové, stěnové či stropní konstrukce, kde přímo ohřívají přilehlé konstrukce a ty následně ohřívají vzduch v místnosti. Dálkové vytápění neboli centrální zásobování teplem znamená, že teplo je dodáváno ze vzdáleného zdroje, což může být např. výtopna, teplárna, kogenerační motor aj. Při centrální výrobě tepla je účinnost spalování vyšší než při spalování v případě kotlů pro domácnosti, což znamená i nižší produkci emisí. [26] Při výrobě tepla centrálním způsobem je možné využít různých druhů paliv. Často se také využívá teplo, které vzniká při výrobě elektřiny a nebylo 35

36 by jinak využito. Pokud je objekt připojen na rozvod dálkového vytápění musí akceptovat cenu dodávaného tepla. V posledních letech počet objektů připojených na dálkové vytápění klesl [26] a to z důvodu snahy o nezávislost na centrálním zásobování teplem a možností vlastního výběru paliva pro vytápění. Na dálkové vytápění jsou v dnešní době připojeny především panelové domy. [26] Náklady na vytápění Snaha domácností je minimalizovat náklady na vytápění, trh ale nabízí mnoho technologií pro vytápění rodinných domů, které často slibují veliké úspory. Z důvodu nepřeberného množství nabízených variant, není snadné se na tomto trhu zorientovat. Při výběru zdroje tepla je vhodné brát v úvahu následující parametry: [27] 1) Tepelně-technické parametry budovy - potřeba na vytápění rodinných domů se zásadně liší u nezrekonstruovaných původních staveb a u staveb po rekonstrukci nebo u novostaveb. U nezateplených staveb mají náklady na vytápění zásadní podíl na celkových nákladech na provoz budovy. U staveb zateplených se jejich podíl snižuje. Při výběru zdroje tepla to znamená, že u zateplených staveb se celkové náklady na nový zdroj tepla budou vracet delší dobu než u staveb nezateplených. Je proto vhodné volit zdroje tepla levnější, aby návratnost investice nepřekročila jejich životnost. 2) Náklady na stavební úpravy - při změně topného zdroje můžou vzniknout náklady na stavební práce nutné např. z důvodu potřeby vybudování skladu paliva, zřízení plynové přípojky, zabudování zemních kolektorů či nádrží. 3) Náklady na pořízení systému - náklady na pořízení vlastního zdroje tepla, rozvodů tepla atd. Cena se odvíjí od výkonu, spotřeby, účinnosti, typu paliva, který spotřebovávají, a dalších parametrů. 4) Montáž systému náklady na montáž, pracnost montáže aj. 5) Náklady na provoz náklady na obsluhu a údržbu systému; náklady na nákup, dodání, skladování paliva, dále na likvidaci odpadu, servis, revize. Při kalkulaci cen paliv nelze jistě předpovídat jejich vývoj v budoucnosti. 6) Komfort provozu schopnost zdroje tepla dosáhnout požadovanou teplotu a také ji udržet, rychlost jeho odezvy, regulace zdroje tepla, vliv na mikroklima v místnostech. 7) Náklady na elektřinu s konkrétním zdrojem tepla se pojí i sazba a následně cena elektrické energie. Například při vytápění elektřinou nebo pomocí tepelného čerpadla se sníží cena elektrické energie i pro ostatní elektrospotřebiče. V úvahu je třeba brát i náklady na elektřinu, kterou spotřebovává tepelný zdroj. 36

37 8) Životnost systému porovnání životnosti jednotlivých prvků s jejich cenou a zhodnocení návratnosti. 9) Chování uživatele i nízkoenergetický dům může mít ve výsledku vysoké provozní náklady, a to v případě, kdy je systém užíván nesprávně. Uživatel/správce budovy by proto měl být řádně poučen o správném užívání. V opačném případě se počáteční investice do moderních systémů nemusí vyplatit. Důležitým parametrem je také teplota, na kterou uživatelé chtějí objekt vytápět. S potřebou vyšší interiérové teploty samozřejmě rostou i náklady na vytápění. V kapitolách bude nyní zaměřena pozornost na způsoby, kterými lze v rodinných domech zajistit vytápění Elektřina Vytápění elektřinou je často označováno jako nejpohodlnější možnost. Pro vytápění elektřinou není potřeba provádět žádné stavební práce a přípravy. Přípojka na elektřinu je standardní součástí každé domácnosti. V případě, že je objekt vytápěn pouze elektřinou, nemusí mít ani komín, odpadají rovněž náklady na nákup a skladování paliva. Mezi další výhody patří nízké pořizovací náklady na otopnou soustavu, snadná regulace teploty v místnosti, rychlá odezva otopného systému a jednoduchá montáž. Vytápění elektřinou neprodukuje v místě vytápěného objektu žádné spaliny. Zde je ale nutné mít na paměti, že Obrázek 17 Elektrické podlahové vytápění 1 Podlaha 2 Lepidlo 3 Betonová vrstva se zalitými topnými kabely 4 PE fólie 5 Tepelná izolace 6 Základová deska Zdroj: 37

38 samotná výroba elektřiny probíhá v ČR z 85 % z neobnovitelných zdrojů, [28] což má dopady na životní prostředí, nejedná se tudíž o ekologický zdroj. Vzhledem k tomu, že elektřina je náročná na výrobu, jedná se o drahý zdroj tepla. Na druhou stranu objekty vytápěné elektřinou jsou zařazeny do zvýhodněné sazby elektřiny D45d, při níž se zlevní cena elektřiny za 1 kwh pro ostatní elektrospotřebiče. Vytápění elektřinou je proto vhodné v budovách s nízkou potřebou tepla na vytápění. Jako lokální topná tělesa je možné využít: Elektrické přímotopy - používají se pro přitápění v nejchladnějších dnech v roce, kdy centrální topný zdroj nestačí. Jako trvalý zdroj tepla nejsou vhodné. Podlahové vytápění zařízení je umístěné pod nášlapnou podlahovou vrstvou. Teplo tedy vychází od nohou, což je velmi komfortní pro uživatele. Z důvodu vyšší dotykové teploty nášlapné vrstvy dochází u uživatelů k pocitu tepla a to i v případě, že teplota vzduchu je nižší. Sálavá plocha podlahového vytápění je oproti radiátorům výrazně větší, to zajišťuje rovnoměrnou teplotu po celé místnosti. Stěnové vytápění obdobné jako podlahové vytápění ovšem s konstrukčními rozdíly. Stropní vytápění je realizováno pomocí stropních topných fólií. Využívá se především ve větších objektech např. v kancelářských budovách. Podlahové, stěnové i stropní vytápění lze instalovat i jako centrální zdroj tepla. Jako centrální zdroj tepla se často instaluje elektrokotel. Topné médium je ohříváno pomocí topných spirál uvnitř kotle. Elektrokotel lze pro svou nízkou hlučnost umístit i do obytných místností. Výhodou jsou nízké pořizovací náklady, snadná obsluha i montáž. Může se použít i jako doplňkový zdroj k jinému zdroji, např. k tepelnému čerpadlu Zemní plyn Vytápění zemním plynem je velmi oblíbené, je ovšem nutné aby byl objekt připojen na plynovou přípojku. Síť zemního plynu není ale tolik rozšířená jako síť elektrická. U rodinných domů, které nejsou na plyn připojeny, může být přípojka zavedena na hranici pozemku. Pro připojení objektu je nutné provedení zemních prací, což zvyšuje náklady. Při spalování zemního plynu vznikají nízké emise oxidu uhelnatého a oxidů síry, dále vznikají emise oxidu uhličitého a oxidů dusíku, [29] je proto nutné zajistit bezpečný odvod spalin. Při jeho spalování nevznikají žádné nespálené částice jako jsou např. saze či prach. [29] U všech plynových spotřebičů je nezbytné provádět pravidelné revize. Vytápění zemním 38

39 plynem je pokládáno jako poměrně ekologické, a to i přes to, že se jedná o fosilní palivo a neobnovitelný zdroj. Mezi další pozitiva patří snadná instalace i regulace, zemní plyn je proto považován za velmi komfortní zdroj vytápění. Jako lokální plynové vytápění se lze u nás nejčastěji setkat s tzv. vafkami (odvozeno od značky výrobce Waw). Tato topidla byla instalována nejčastěji do činžovních domů. Pro hoření plynu uvnitř vafek je nutný přívod vzduchu a následný odvod spalin. Existují dvě základní konstrukce. U první je vzduch přiváděn z vytápěné místnosti a spaliny jsou odváděny komínem. Druhá konstrukce je připojena na komoru, která se nachází pod oknem místnosti. Komora má dva vývody: jeden pro nasávání čerstvého vzduchu z venku a druhá pro odvod spalin. [30] Tento typ lokálních plynových topidel se vyrábí v mnoha variantách. Dále se lze setkat s plynovými krby. Ty jsou oblíbené především proto, že uživatel vidí hoření plamenů, ale nemusí přikládat dřevo a odstraňovat popel jako u standardních krbů na dřevo. Plynové krby lze také termostaticky ovládat. Díky pojistce hlídání plamene a kyslíkovému čidlu se vyznačují vysokou bezpečností. [31] Dále lze na trhu najít například plynové infrazářiče. Obrázek 18 Lokální plynové topidlo Waw Zdroj: Pro centrální vytápění plynem se používají různé druhy plynových kotlů. Jejich výhodami jsou snadná instalace a pohodlné ovládání. Plynové kotle lze podle polohy umístění klasifikovat jako stacionární nebo závěsné. Stacionární kotel, který bývá poměrně robustní, stojí na zemi, často je umístěn ve speciální technické místnosti. [32] Závěsný kotel je oproti stacionárnímu menší. Lze jej zavěsit do jakéhokoliv místa, kde je možný odtah spalin. Patří k nejrozšířenějším zdrojům tepla rodinných domů a bytů. [33] Podle způsobu provozu lze plynové kotle dělit na teplovodní a kondenzační. Teplovodní kotel je oproti kotli kondenzačnímu konstrukčně starší typ. Má také nižší účinnost a díky tomu i vyšší spotřebu plynu. Produkuje také více emisí. Na druhou stranu je ale výrazně levnější. 39

40 Kondenzační kotel využívá teplo z odváděných zkondenzovaných spalin, díky tomu má vyšší účinnost a nižší spotřebu plynu. Pořizovací náklady jsou oproti teplovodnímu kotli vyšší, z důvodu nižší spotřeby paliva se však mohou dříve vrátit Uhelná paliva Jako uhelné palivo je označováno hnědě uhlí, černé uhlí a koks. Hnědé uhlí je z uhelných paliv nejlevnější, má ale nejnižší výhřevnost a při jeho spalování vzniká veliké množství oxidu uhličitého, oxidů síry, oxidů dusíku, těkavých organických sloučenin a dalších nežádoucích látek. [34] Černé uhlí je dražší než hnědé, má ale vyšší výhřevnost a jeho spalování méně znečišťuje ovzduší. Nejdražším uhelným palivem je koks. Koks je derivát černého uhlí, z něhož byly v koksárenské peci za teploty okolo 1000 C odstraněny prchavé složky a nežádoucí příměsi. [35] Proto je koks z uhelných paliv nejekologičtější a má také největší výhřevnost. Vytápění uhelnými palivy bylo velmi oblíbené v 90. letech. Dnes jsou spíše na ústupu ve prospěch ekologičtějších a komfortnějších paliv. Využívají se především kvůli tomu, že se jedná o jeden z nejlevnějších způsobů vytápění. Při vytápění uhelnými palivy je zapotřebí místo pro jeho uskladnění. Na tomto místě se následně kumuluje prach a nečistoty, stejně jako v místě tepelného zdroje. V minulosti byla velmi rozšířeným způsobem vytápění domácností klasická kamna, která se dnes používají pouze okrajově. Jako tepelný zdroj jsou v současnosti využívány různé druhy kotlů. Dnes jsou již k dispozici kotle s automatickým podáváním paliva, není tudíž nutné stále přikládat. O kotel je ovšem nutné se průběžně starat. Při spalování uhelných paliv vzniká popel, který je nutno vynášet a likvidovat. Vytápění uhelnými palivy vyžaduje pravidelné čištění spalinových cest, kde v důsledku Obrázek 19 Automatický kotel na uhlí Zdroj: nedokonalého spalování ulpívají saze. Kotle na uhlí mají nízkou účinnost a dají se obtížně regulovat. V dnešní době se používají hlavně na chatách a chalupách a ve starších rodinných domech. Ministerstvo životního prostředí se snaží průběžně znevýhodňovat vytápění neekologickými palivy a poskytuje dotace na výměnu kotlů na tuhá paliva, které produkují 40

41 vysoké množství emisí do ovzduší, tzv. kotlíkové dotace. Podpora na výměnu neekologických tepelných zdrojů se také uděluje v rámci dotačního programu Nová zelená úsporám. Na vytápění uhlím se také vztahuje ekologická daň. Více viz kapitola 5.1, konkrétně druhý a třetí odstavec Kapalná paliva Jedná se především o lehký topný olej (LTO) a propan. Ty se získávají destilací ropy. Jedná se tudíž o fosilní a neobnovitelné zdroje. Technologie kotlů na LTO a propan je podobná jako u kotlů na zemní plyn. Objekt nemusí být připojen na žádnou přípojku. Palivo se skladuje v kapalném stavu v zásobníku. Je nezbytné dodržet předpisy pro jeho skladování. Výhody vytápění jsou obdobné jako u vytápění plynem. Vzhledem k tomu, že se jedná o investičně i provozně nákladný způsob vytápění, používá se především v odlehlých oblastech, kde je kladen důraz na komfortní provoz, ale kde není zaveden přívod plynu Biopaliva Biopaliva jsou produktem, který vzniká cílenou úpravou z biomasy. Vytápění biopalivy nabízí způsob, jak biomasu dále využít. Biomasa je obnovitelný zdroj, proto je vytápění biopalivy považováno za ekologické. Spalování biopaliv je z hlediska emisí oxidu uhličitého neutrální, neboť množství oxidu uhličitého vyprodukovaného při spalování je srovnatelné s množstvím spotřebovaným rostlinami při jejich růstu. [36] Toto tvrzení je ale poměrně zavádějící, protože stromy rostou desítky let, zatímco spalování vytvořeného biopaliva probíhá v krátkém časovém úseku. Při spalování biopaliv vznikají i další škodlivé látky. Jejich složení a množství záleží na daném biopalivu a na dokonalosti spalování. Pro výhřevnost biopaliv je důležitý podíl vlhkosti. S růstem vlhkosti v palivu dochází k růstu emisí CO 2 a k poklesu výhřevnosti. Při velmi nízké vlhkosti může mít spalování explozivní charakter. Jako optimální se považuje 30 35% vlhkosti. [37] Hlavním kladem vedle jejich ekologičnosti je nízká pořizovací cena. Podle skupenství můžeme biopaliva rozdělit na pevná, kapalná a plynná. Pro vytápění rodinných domů se nejčastěji používají pevná paliva. Řadí se mezi ně: Kusové dřevo levný zdroj vytápění, po vysušení možnost zpracování vlastního dřeva ze zahrady. Dřevní štěpka vzniká nadrcením dřevěného odpadu nebo rychle rostoucích dřevin. Oproti kusovému dřevu obsahuje méně vody a po jejím spálení vzniká méně popela. 41

42 Brikety vznikají lisováním dřevěných pilin a hoblin za vysokého tlaku nebo teploty. Prodávají se nejčastěji ve formě kvádrů nebo dutých válců. Vynikají dlouhou dobou spalování. Obrázek 20 Biopaliva zleva: dřevní štěpka, brikety, pelety Zdroje zleva: Pelety vznikají protlačováním dřevěných pilin a hoblin na matricových lisech do tvaru malých válečků o průměru 6 20 mm a délky až 40 mm. [37] Dají se využít také jako hnojivo. Další mezi další biopaliva lze zařadit např.: slámu, piliny či seno. Jejich využití jako paliva pro vytápění není příliš rozšířené. Jako tepelný zdroj pro spalování biopaliva se nejčastěji používají krby, krbové vložky nebo automatické kotle. Tyto zdroje mohou v případě vybudování rozvodů sloužit jako centrální. Biopaliva vyžadují místo na uskladnění. Prostředí v místě skladování a spalování může být znečištěno prachem či popelem. Popel je potřeba navíc pravidelně vynášet. Kotle a krby na biopalivo vyžadují pravidelnou údržbu. Do krbů a starých kotlů je potřeba pravidelně přikládat a výkon krbů se dá těžko regulovat. V nízkoenergetických domech může nastat problém se sháněním tepelného zdroje s dostatečně nízkým výkonem, prostory se proto mohou snadno přehřívat. Řešením může být využití tepla k ohřevu vody Tepelné čerpadlo Tepelné čerpadlo je zařízení, které pomocí malého množství dodané energie odebírá teplo z jednoho prostředí a předává jej v prostředí druhém. V zimním režimu odebírá teplo z vnějšího chladného prostředí a předává jej dovnitř budovy. V letním režimu naopak. Tepelné čerpadlo obrací přirozený tok tepelné energie tím, že odebírá teplo chladnějšímu prostředí a dodává jej prostředí teplejšímu. 42

43 Základem tepelného čerpadla je chladicí kapalina, která má nízký bod varu, ta je ve vnějším prostředí zahřáta a díky tomu se začne odpařovat a to i při teplotách pod bodem mrazu. Pára je kompresorem stlačena, což zvýší její teplotu. Zároveň při zvýšení tlaku vzroste bod varu. Teplota stlačené chladicí kapaliny je pod aktuálním bodem varu, proto začne kondenzovat. Teplo ze zahřáté chladicí kapaliny je předáváno topnému médiu uvnitř budovy. Chladicí kapalina poté doputuje na konec cyklu, kde se nachází expanzní ventil, který sníží tlak, což způsobí ochlazení kapaliny a proces se celý opakuje. Pro provoz tepelného čerpadla je zapotřebí elektrická energie. Tepelné čerpadlo je ale schopné dodat 2x 5x více tepla než spotřebuje elektřiny. [38] Důležitou veličinou je tzv. topný faktor, který udává poměr dodaného tepla k množství spotřebované energie. [38] Tepelná čerpadla jsou investičně velmi nákladná. V případě nízkoenergetického či pasivního domu, kde je potřeba tepla na vytápění nízká, je nutné posoudit, zda se tato investice za dobu životnosti tepelného čerpadla může vrátit. V praxi je při současných cenách Obrázek 21 Tepelné čerpadlo Zdroj: tepelných čerpadel a elektrické energie doba návratnosti investice při nejlepším srovnatelná s dobou životnosti zařízení, spíše však delší. Na tepelná čerpadla je nicméně možné získat dotaci v rámci programu Nová zelená úsporám. Tepelná čerpadla mohou získávat tepelnou energii: (i) z venkovního vzduchu, (ii) z půdy a (iii) z vody. Nyní budou jednotlivé typy čerpadel více rozvedeny. 43

44 Získávání tepelné energie ze vzduchu Tepelné čerpadlo odebírá teplo venkovnímu vzduchu a ohřívá vzduch v budově. Odebírání tepla ze vzduchu je nejdostupnější způsob realizace. Vnější vzduch je ochlazován v tepelném výměníku, který je opatřen ventilátorem. Tento ventilátor je ovšem zdrojem určitého hluku, což může obtěžovat uživatele či sousedy objektu a to především v noci. Systém je možné nastavit tak, aby ohříval užitkovou vodu. Tento druh tepelného čerpadla je investičně nejlevnější, protože venkovní tepelný výměník není potřeba nikam zabudovávat. Systém je schopný pracovat až do teploty -12 C. [38] Při nižších teplotách je zapotřebí objekt vytápět pomocí doplňkového zdroje tepla. Při nízkých teplotách se na vnějším výměníku může tvořit námraza, která může výrazně zhoršit schopnost vytápění daného objektu. V takovémto případě je potřebně vynaložit tepelnou energii na odstranění námrazy, což může zvýšit náklady na provoz. Získávání tepelné energie ze země Půda působí jako velký akumulátor tepla. Průměrná roční teplota půdy se pohybuje okolo 10 C. [37] Odebírání tepla probíhá prostřednictvím kolektorů, které jsou zabudovány v zemi. Způsob zabudování kolektorů může být buď horizontální, nebo vertikální. Při horizontálním umístění kolektorů platí, že plocha potřebná pro jejich zabudování je asi trojnásobkem plochy vytápěné. [38] Při plnění této podmínky mohou nastat problémy, neboť velikost pozemku nemusí být dostačující. Kolektory je potřeba ukládat do nezámrzné hloubky. Oproti vertikálně zabudovaným kolektorům je tato varianta investičně méně nákladná. Pro vertikální zabudování kolektorů je nutné vyhloubit hloubkové vrty. Tyto vrty mohou být hluboké až 150 m. [38] Pro vyhloubení vrtů je nutné povolení, podmínkou může být také vypracování hydrologického průzkumu. Možnosti provedení hloubkových vrtů jsou často omezené z důvodu ochranných pásem kabelů a potrubí uložených pod terénem. U horizontálních i vertikálních kolektorů platí, že při svém provozu budou ochlazovat okolní zeminu, což může ve výsledku snížit výkon tepelného čerpadla. Dlouhodobé ochlazování půdy může mít negativní vliv na pěstované rostliny. V oblasti kolektorů se také může déle držet sníh. Získávání tepelné energie z vody Pokud se objekt nachází u vodního zdroje, může být tepelným zdrojem voda. Z vodního zdroje je čerpána voda k tepelnému čerpadlu, které odebere teplo a ochlazenou vodu vrátí zpět 44

45 do zdroje. [37] Pokud je využitý vetší vodní zdroj jako např. rybník nebo řeka, jsou kolektory rozloženy horizontálně na dně, podobně jako u umístění v zemi. Využití vody z rybníka či řeky může být ovšem zpoplatněno, což zvyšuje náklady Ostatní V dnešní době lze pořídit i různé hybridní zdroje tepla, ty jsou vyráběny jako kombinace více zdrojů. Jedná se například o kotle s retortovým hořákem, který umožňuje spalování více druhů paliva např. uhlí, dřeva a dřevěných pelet. Dále jsou to například druhy hybridních tepelných čerpadel, které jsou v kombinaci s kotlem na plyn, na LTO nebo elektrokotlem. Hybridní zdroj tepla by měl spojovat výhody obou tepelných zdrojů a naopak potlačovat jejich nedostatky. Kombinované zdroje tepla na trhu je široká nabídka kotlů, které kromě topného média ohřívají i užitkovou vodu v domácnosti. Akumulační nádrž systém centrálního vytápění lze doplnit o akumulační nádrž. Zdroj centrálního vytápění pracuje určitou dobu na plný výkon a nadbytečné teplo se akumuluje v nádrži pro pozdější spotřebu. 5.2 Ohřev vody Další významnou položkou spotřeby energie je ohřev vody. Ten lze optimalizovat pomocí výběru vhodného způsobu ohřevu, velikosti zásobníku teplé vody či volbou elektrické sazby. Náklady na ohřev vody také závisí na uživatelském chování. Pokud je objekt napojen na veřejný vodovod, platí se nejen za ohřev, ale i za samotnou vodu. Náklady jsou vyšší než když má objekt vlastní zdroj vody, ale na druhou stranu jsou uživatelé více motivováni k šetření. Pokud je dům vybaven vlastní studnou, platí se pouze ohřev a stočné, uživatelé proto často spotřebují vody více, protože nejsou motivování větší peněžní úsporou. Voda z vlastní studny nemusí plně splňovat podmínky pro pitnou vodu. V tomto případě je nutná instalace zařízení pro její úpravu. Spotřebu vody obecně lze také snížit pomocí instalace speciálních výtokových armatur např. perlátorů a speciálních baterií Centrální ohřev vody V rodinných domech se setkáme nejčastěji s centrálním ohřevem teplé vody. Centrální ohřev zahrnuje zásobníkový ohřívač vody, který buď přímo obsahuje topné těleso, které vodu v zásobníku ohřívá nebo je teplá voda do zásobníku přiváděna z jiného tepelného zdroje např. kotle. Zásobník je opatřen tepelnou izolací, která zajišťuje velmi pomalé chladnutí vody. 45

46 Voda tudíž může být ohřívána před tím, než je spotřebovávána. Díky tomu je možné vodu ohřívat v nízkém tarifu elektřiny. Voda je do zásobníku přiváděna buď z vlastní studny, nebo z veřejné vodovodní sítě. Po ohřátí vody v zásobníkovém ohřívači je voda rozváděna k výtokovým místům do koupelny, Obrázek 22 Centrální zásobníkový ohřívač Zdroj: kuchyně atd. Rozvody vody stejně jako rozvody vytápění je zapotřebí řádně tepelně zaizolovat, aby nedocházelo ke zbytečným tepelným ztrátám Lokální ohřev vody Další možnost ohřevu teplé vody je ohřev lokální a to pomocí průtokových ohřívačů, které, jak název napovídá, vodu ohřívají při jejím průtoku. Průtokové ohřívače bývají nejčastěji elektrické nebo plynové. U plynového lokálního i centrálního ohřívače je nutné zajistit přívod vzduchu pro hoření a odvod spalin. Nezbytné jsou také pravidelné revize. Lokální ohřívače bývají umístěny v obytném prostoru co nejblíže výtokového místa např. v koupelně. Při nesprávném užívání nebo podcenění revize se uživatel plynových ohřívačů vystavuje riziku vdechování spalin a v nejhorším případě smrti udušením. Nevýhodou elektrických průtokových ohřívačů je dražší sazba elektrické energie. 46

47 Lokální ohřev vody se využívá v případě nárazového provozu, nedostatku místa pro instalaci zásobníkového ohřívače nebo pokud je výtokové místo od zásobníkového ohřívače příliš vzdálené. [39] Solární systémy Jako alternativní zdroj pro ohřev vody mohou sloužit solární systémy. Solární systém obsahuje solární kolektory, které jsou umístěny na střeše objektu. Sluneční světlo dopadá na solární kolektor, kde se elektromagnetická energie přemění na energii tepelnou, ta ohřívá teplonosné médium (vodu), které je uchováváno v zásobníku. Zásobník teplé vody je zpravidla napojen na další zdroj ohřevu pro případ, kdy solární kolektory nejsou schopny ohřát vodu dostatečně. Účinnost solárního systému závisí především na sklonu střechy, na kterou se bude systém instalovat, orientaci solárního systému ke světovým stranám a intenzitě slunečního záření v dané lokalitě. Intenzitu ovlivňují roční období, nadmořská výška či klimatické podmínky jako např. čistota ovzduší, teplota vzduchu, stupeň oblačnosti a další. Obrázek 23 Solární systém Zdroj: 47

48 Solární systémy je možné použít nejen pro ohřev vody, ale také pro vytápění nebo pro ohřev vody v bazénu. Solární kolektory jsou investičně poměrně nákladné, na jejich pořízení lze ale získat dotaci. Je také nutné dbát na jejich údržbu. Účinnost solárního systému v průběhu roku velmi kolísá. Největší tepelné zisky dosahuje solární systém v létě, kdy je ovšem nejméně potřeba. Naproti tomu v zimě, kdy teplota klesá pod bod mrazu, není solární systém schopen ohřát teplonosné médium na vyšší teploty. [40] Dnes se místo solárního systému často volí systém fotovoltaický Fotovoltaický systém Zatímco solární systémy vyrábějí tepelnou energii, fotovoltaické systémy vyrábějí energii elektrickou. Tu lze využít přímo v domácnosti nebo lze její pomocí ohřívat vodu. Účinnost fotovoltaiky v zimě je vyšší než u solárních systémů, zatímco v létě mají výrazně vyšší účinnost systémy solární. V případě, kdy elektrická energie není v domácnosti potřeba, dodává jí fotovoltaický systém do sítě. Více o produkci elektřiny do sítě viz kapitola Obrázek 24 Výnos energie v jednotlivých měsících pro ohřev vody Zdroj: Investiční náklady jsou nižší než u systémů solárních, na fotovoltaiku se nicméně neposkytují dotace. [40] Fotovoltaický systém je možné zkombinovat s tepelným čerpadlem. 5.3 Větrání Větrání budov znamená výměnu vydýchaného a znečištěného vzduchu za vzduch z venkovního prostředí, který by měl být čerstvý a ideálně co nejčistší. Větrání může probíhat samočinně důsledkem vyrovnávání tlakových nebo teplotních rozdílů v jednotlivých prostředích. Tento způsob větrání se označuje jako větrání přirozené. V rodinných domech 48

49 probíhá přirozené větrání nejčastěji provětráváním pomocí otvírání oken. Pokud dům disponuje starými okny, probíhá větrání také infiltrací díky netěsnosti okenních profilů. Pokud jsou v budově instalována okna nová, větrání infiltrací je eliminováno. Aby dům splňoval nízkoenergetické či pasivní požadavky, je nezbytná instalace řízeného větrání (často je také používán pojem nucené nebo strojní větrání). Řízené větrání probíhá strojním přívodem čerstvého vzduchu a odvodem vzduchu znečištěného. Následující text řízené a přirozené větrání blíže popisuje Řízené větrání Při větrání otvíravými okny uniká velká část tepla ven s větraným vzduchem. Teplo, které se v tomto případě vyvětrá, lze ale dále použít. U nových nízkoenergetických staveb je častá instalace řízeného větrání s rekuperací tepla. Rekuperace tepla zde znamená zpětné využití tepla odváděného z budovy prostřednictvím odpadního vzduchu při větrání, popřípadě z odváděné teplé odpadní vody. [2] V tomto případě se volí většina oken neotvíravých. V rodinných domech se nejčastěji instaluje systém centrálního větrání. Strojovna vzduchotechniky je umístěna nejčastěji do sklepa nebo na půdu, aby obyvatelé nebyli obtěžováni hlukem. Rozvody vzduchotechniky jsou ze strojovny vedeny do celého domu. Rozvody mohou být vedeny v podhledech, podlaze či stěnách. Ústí rozvodů je osazeno ventilátory, které díky svojí rotaci vytváří tlakový rozdíl a tím rozvádí čerstvý vzduch dále do místnosti. Čerstvý vzduch je nasáván z vnějšího prostředí, v rekuperačním výměníku odebere teplo odpadnímu vzduchu a ohřátý dále proudí do jednotlivých místností. Řízené větrání je závislé na přívodu elektrické energie pro provoz ventilátorů a elektrický dohřev vzduchu. Spotřeba energie pro řízené větrání je ovšem řádově nižší než spotřeba energie na ohřev studeného venkovního vzduchu. Díky tomu, že je využito teplo z odpadního vzduchu, se řízené větrání považuje za energeticky efektivnější řešení než větrání přirozené, kdy teplo uniká ven bez dalšího využití. U řízeného větrání lze přesně regulovat množství přívodu čerstvého vzduchu do místnosti. Do systému řízeného větrání je často instalováno zařízení na úpravu přiváděného vzduchu. Jedná se např. o pylové filtry, zvlhčovače vzduchu aj. Řízené větrání může v létě sloužit jako klimatizace. Bez řízeného větrání s rekuperací tepla nelze dost dobře dosáhnout parametru spotřeby tepla pod 50 kwh/m² za rok a tedy parametrů nízkoenergetického domu. [3] Řízené větrání se často projektuje do novostaveb. Lze jej snadno zahrnout do systémů budovy. Ve fázi přípravy stavby je možné vyhotovit více návrhů TZB a vybrat takový, kde je veškeré technické zařízení ve vzájemném souladu. 49

50 Při rekonstrukcích stávajících budov je ale situace složitější, neboť instalace řízeného větrání je značný zásah do konstrukcí celé budovy, což jsou další náklady navíc. Proveditelnost je často omezená. Pro uživatele domu je po dobu instalace významně snížený komfort bydlení. Z těchto důvodů se při rekonstrukcích systém řízeného větrání příliš nepoužívá. Pokud daný objekt v době rekonstrukce nikdo neužívá, je situace z hlediska instalace řízeného větrání jednodušší. Pro správný chod řízeného větrání a maximální ekonomickou úsporu je ovšem nutné systém správně používat. Otevírání oken je velmi nevhodné, neboť ohřátý vzduch unikne ven a účinek rekuperace se tak snižuje. Pro mnohé uživatele má ovšem otevření oken i psychologický efekt. Před instalací systému je proto nutné zvážit, zda uživatelé budou ochotni a schopni na změny nutné pro správné užívání řízeného větrání přistoupit Přirozené větrání Pokud vlastník při provádění rekonstrukce nemůže či nechce systém řízeného větrání instalovat, musí přizpůsobit větrání budovy vlastnostem nových oken, tzn. větrat častěji. Za optimální se považuje větrat plně otevřeným oknem alespoň 2x denně po dobu deseti minut. Větrání je také nutné přizpůsobit režimu budovy. Například o víkendu, kdy jsou uživatelé rodinného domu přítomni celý den, je nutné větrat více než přes pracovní dny, kdy jsou v práci. Současná okna umožňují více režimů jejich otvírání. Jedním z nich je režim spárového větrání známý pod pojmem mikroventilace. Režim mikroventilace se provádí při nastavení okenní kliky do polohy 45 stupňů. Okenní křídlo vykloní o cca mm a mezi křídlem a rámem vznikne větrací štěrbina, kterou zajišťuje přídatné kování. [41] Při režimu mikroventolace probíhá výměna vzduchu, která se dá přirovnat k výměně vzduchu infiltrací u starých dřevěných oken. Při větrání mikroventilací se ale snižuje ekonomický efekt oken plastových. Při častém a dlouhodobém větrání na režim mikroventilace také dochází k ochlazování sousedních konstrukcí, na kterých může díky snížení povrchové teploty kondenzovat vlhkost, a následně se zde mohou tvořit plísně. Díky mikroventilaci také dochází k eliminaci hlukového útlumu okna. Na trhu jsou také okna, která umožňují přívod vzduchu z exteriéru pomocí systému štěrbin, který je v okenním rámu instalován tak, že dochází k předhřevu venkovního vzduchu. V případě, že se obyvatelé domu nepřizpůsobí nutné změně v užívání oken, vystavují se riziku pobytu v nezdravém prostředí. Při nedostatečném přívodu čerstvého vzduchu dochází k růstu podílu oxidu uhličitého a také k růstu relativní vlhkosti v budově. [38] 50

51 Při pobytu v místnosti, kde je vysoká koncentrace oxidu uhličitého, dochází k poklesu soustředění, lidé se mohou cítit unavení a malátní, více viz Tabulka 1. Koncentrace CO 2 se uvádí v jednotkách ppm, což vychází z anglického parts per milion a vyjadřuje počet objemových jednotek CO 2 v miliónu objemových jednotek vzduchu. [42] Koncentrace CO 2 v přírodě je okolo 0,03 % 0,04 %, což odpovídá ppm. [14] Dle vyhlášky č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby má být v interiéru zajištěno takové větrání, aby vnitřní koncentrace oxidu uhličitého nepřesáhla 1000 ppm. Pro dosažení hodnoty CO ppm, doporučuje vyhláška přívod 25 m 3 h -1 čerstvého vzduchu. [14] Tabulka 1 Vliv koncentrace CO 2 na člověka Zdroj: Po instalaci nových plastových oken nedochází k vyrovnání vlhkosti mezi vnitřním prostředím a exteriérem. Díky tomu se zvyšuje relativní vlhkost v domě. Při růstu relativní vlhkosti, roste také rosný bod, může se proto stát, že se na vnitřních površích konstrukcí začne srážet vodní pára, což podporuje vznik plísní. Kvůli růstu relativní vlhkosti se také snižuje úsporný efekt plastových oken, neboť se neohřívá pouze vzduch, ale také vodní pára. Pro ohřátí vzduchu s vyšší relativní vlhkostí je zapotřebí vyšší množství energie než pro ohřátí stejného objemu vzduchu méně vlhkého. 5.4 Chlazení V létě se budovy mohou díky zvýšeným solárním ziskům přehřívat. Z důvodu letních teplotních extrémů posledních let je na chlazení budov kladen větší důraz. V zateplených budovách dochází v létě ke zvyšování vnitřní teploty a následně k přehřívání pozvolněji než u budov nezateplených. Ovšem když už se zateplený dům přehřeje, tepelná izolace zpomaluje jeho ochlazení, stejně jako v zimě. 51

52 5.4.1 Pasivní chlazení Pasivní chlazení využívá přirozeného proudění vzduchu. V případě, že dům disponuje otvíravými okny, lze za nejjednodušší řešení považovat intenzivní větrání objektu v noci, kdy je teplota nižší než přes den. Díky nočnímu větrání se nejen sníží teplota vzduchu, ale také teplota obalových konstrukcí, které akumulují tepelnou energii a mohou působit jako zdroj tepla, což je žádoucí v zimně, ale nikoliv v létě. Při snaze o nízkonákladový provoz domu se jako další nejlevnější řešení nabízí žaluzie, rolety, markýzy, stínění a další prvky, které sníží v létě prostup tepelné energie. Moderní venkovní stínicí prvky dokážou prostup tepla zářením do objektu snížit velmi výrazně. Výrobci venkovních stínicích prvků deklarují snížení prostupu tepla zářením až o 85 %. [43] Vnitřní stínicí prvky nejsou tolik účinné a to proto, že odrážejí sluneční záření, které již prošlo oknem do objektu. Obrázek 25 Účinnost venkovních žaluzií dle výrobce A - VNĚJŠÍ ŽALUZIE - LAMELY 45 SVĚTLÉ B - DVOJITÉ SKLO C - SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ D - ODRAZ Zdroj::// vekovnich-zaluzii.gifke_parametry/ucinnost/ucinnost_vekovnich-zaluzii.gif Na trhu lze nalézt široký sortiment ventilátorů, které pomocí rychlého otáčení lopatek zrychlují proudění vzduchu v místnosti. Vzhledem k tomu, že rychle proudící vzduch ochlazuje víc než vzduch, který proudí pomalu, má uživatel pocit ochlazení, přestože se teplota nezměnila. 52

53 5.4.2 Strojní chlazení Není-li zajištěn dostatečný tepelný komfort chlazením pasivním, může být instalováno chlazení strojní. Strojní chlazení většinou zahrnuje klimatizační jednotku, která funguje na obdobném principu jako tepelné čerpadlo vzduch - vzduch. Odnímá teplo z místnosti a předává jej vnějšímu prostředí. Provoz klimatizačních zařízení je často poměrně nákladný, nelze na něj využít žádný zvýhodněný tarif elektřiny. Proto se klimatizační zařízení do energeticky úsporných budov moc nepoužívá. Disponuje-li dům rozvody vzduchotechniky, je možné vybudovat tzv. zemní výměník tepla. Potrubí výměníku se ukládá do hloubky 1,5 2 m pod zemí a ústí nad zemí, kde nasává vzduch. [3] Nasávaný vzduch z venkovního prostředí prochází potrubím, které je uloženo pod zemí a následně je přiváděno do objektu. Teplota země je v zimě vyšší a v létě nižší než teplota vzduchu. To zajišťuje, že v zimě je přiváděný vzduch ohříván a v létě ochlazován. Vzduchotechnika má nasávání vzduchu instalováno i na fasádě objektu pro případ, kdy proces ochlazování/ohřívání vzduchu není vyžadován. Tato situace nastává na jaře, kdy je země studenější než venkovní vzduch. Vzduch by se ochlazoval místo žádoucího ohřevu. Opačná situace nastává na podzim. Přepínání mezi přímým nasáváním vzduchu a nasáváním přes zemní výměník může být ruční nebo automatické. Další možností chlazení interiéru je pomocí tepelného čerpadla. Některá tepelná čerpadla umožňují v létě opačný provoz než v zimě. Výhodou je již vybudovaný systém rozvodů a nízká sazba elektřiny. Obrázek 26 Schéma zemního výměníku Zdroj: Jak postavit nízkoenergetický dům, Karel Srdečný 53

54 5.5 Domácí spotřebiče Další možností jak snížit náklady na provoz budovy je pomocí výběru a způsobu užívání domácích spotřebičů. Pro lepší orientaci zákazníka musí být elektrické spotřebiče označeny tzv. energetickými štítky, kterými se zabývá následující kapitola. I zde platí, že úsporný spotřebič, automaticky nemusí znamenat úsporu, bude-li užíván nesprávně nebo bude např. dlouhodobě zapnut, i když není v daný okamžik aktivně využíván Energetické štítky elektrických spotřebičů Energetické štítky uvádějí energetickou náročnost daného spotřebiče. Elektrické spotřebiče je povinné označovat v EU energetickými štítky již od roku Dle nové rámcové směrnice 2010/30/EU je spotřebič přiřazen do energetické třídy A+++ až G. [44] Rozsah stupnice se liší dle spotřebiče. Energetickým štítkem musí být označeny: automatické pračky, bubnové sušičky prádla, pračky kombinované se sušičkou, chladničky, mrazničky a jejich kombinace, myčky nádobí, odsávače par a elektrické i plynové trouby, pneumatiky, vysavače, zdroje světla a svítidla (včetně klasických žárovek, zářivek, LED světel), klimatizační jednotky, televizní přijímače, ohřívače vody, zásobníky teplé vody (např. tedy bojlery a kotle), zdroje Obrázek 27 Energetický štítek vlevo pračky, vpravo myčky Zdroje zleva:

55 tepla včetně kombinovaných systémů vytápění. [44] Na energetickém štítku je uvedena spotřeba daného spotřebiče při běžném provozu za jeden rok. Skutečná spotřeba elektřiny se může v závislosti na používání lišit. Dále je na štítku uvedena např. hlučnost spotřebiče, či spotřeba vody u myček a praček. [38] Při výběru spotřebiče je vhodné zvažovat nejen pořizovací náklady, ale také náklady provozní. Dražší spotřebič s nižší spotřebou se může vyplatit více než spotřebič levnější se spotřebou vyšší a naopak. Při porovnávání ekonomické úspornosti dvou elektrospotřebičů je zásadní cena elektřiny. U elektrospotřebičů, které využívají vodu, je vhodné brát v úvahu i její spotřebu. I za vodu se platí, pokud objekt nedisponuje vlastní studnou. 5.6 Osvětlení Další položkou spotřeby energie v domácnosti je osvětlení. Klasické žárovky jsou dnes považovány za vhodné pouze do míst, kde se svítí nárazově a krátce, např. ve sklepě. Na trhu se nacházejí žárovky s výrazně nižší spotřebou elektřiny a delší životností, na druhou stranu i s vyšší pořizovací cenou. Jedná se např. o halogenové žárovky, LED žárovky či kompaktní zářivky. Vedle spotřeby energie je také vhodné sledovat barvu světla. Klasická žárovka vyzařuje teplé osvětlení s barvou podobnou slunečnímu světlu. Na trhu jsou ovšem žárovky či zářivky, které mají osvětlení chladné, což nemusí každému vyhovovat. Přes den se doporučuje svítit spíše bílým světlem a na večer světlem žlutým. Bílé světlo se také doporučuje pro osvětlení Obrázek 28 Barva světla Zdroj: S energií efektivně, Karel Srdečný 55

56 pracovních ploch, např. kuchyně. Barva světla se dá rozpoznat podle tzv. teploty chromatičnosti (tedy barevná teplota), která je vyjádřená v Kelvinech. Více ukazuje Obrázek 28. V současnosti jsou nejúspornějším zdrojem světla LED žárovky, které mají oproti klasickým žárovkám spotřebu o tři čtvrtiny nižší. [38] Spotřebitelské testy ovšem ukazují, že kvalita LED žárovek na trhu je velmi rozdílná. [38] Dříve se vyráběly pouze s bílým světlem, dnes je lze koupit i se světlem žlutým či jinak barevným. 5.7 Cena elektrické energie Vytápění, ohřev vody, řízené větrání, strojní chlazení ani domácí spotřebiče nelze provozovat bez přívodu elektrické energie. Její cena ovlivňuje výši nákladů většiny systémů v budově. Cena elektrické energie se skládá z: (i) neregulované složky, (ii) regulované složky a (iii) daní. Cenu neregulované složky určují sami distributoři. Ta se skládá z ceny silové elektřiny, což je skutečně odebraná elektřina a ze stálého měsíčního platu. Tabulka 2 Složení ceny elektřiny CENA ELEKTŘINY Regulované složky: Distribuce elektřiny: Plat za příkon Cena za distribuované množství elektřiny Související služby: Systémové služby Činnost zúčtování OTE stanovený podle hodnoty hlavního jističe cena za dopravu 1MWh náklady provozovatele energetické přenosové soustavy na nákup tzv. podpůrných služeb od jednotlivých výrobců elektřiny náklady Operátora trhu s elektřinou Podpora výkupu elektřiny z OZE, KVET a DZ náklady na výkup elektřiny z podporovaných obnovitelných zdrojů Neregulované složky: Dodávka elektřiny Stálý plat Cena za dodávku elektřiny měsíční plat dodavatele elektřiny cena za 1 odebranou MWh Daně: Daň z elektřiny ekologická daň Daň z přidané hodnoty Zdroj: vlastní zpracování, údaje převzaty z [49] 56

57 Cenu regulované složky určuje Energetický regulační úřad. Skládá se z plateb za distribuci, což je cena za dodání elektřiny a z plateb za související služby. Elektřina dále podléhá ekologické dani a DPH. Složení ceny elektřiny ukazuje Tabulka Změna dodavatele elektřiny Snadným způsobem jak snížit cenu elektrické energie je změna dodavatele. V dnešní době jich působí na trhu mnoho. Vzhledem ke složitosti ceny elektřiny není snadné na první pohled určit, jaká bude při změně dodavatele roční úspora. Usnadnění představují různé internetové kalkulačky, pomocí kterých lze jednoduše zjistit, kolik by domácnost při dané roční spotřebě měla uspořit. Lze je najít například na: Změna dodavatele elektřiny je ovlivněna dobou trvání stávající smlouvy a výpovědními podmínkami. Ty se u každého dodavatele liší. Při vypovězení smlouvy na dobu určitou jsou ve smluvních podmínkách často nemalé smluvní pokuty. Tabulka 3 Cena elektřiny v roce 2015 dodavatel PRE, produkt Komfort Zdroj: S energií efektivně, Karel Srdečný Při změně dodavatele může spotřebitel ovlivnit pouze neregulovanou část ceny elektřiny, tzn. cenu za silovou elektřinu a stálý plat. Při snaze o udržení zákazníka dodavatelé často propagují slevu silové elektřiny pro své stávající klienty. Při podrobnějším prozkoumání zákazník často zjistí, že cena za silovou elektřinu se sice snížila, ale zato vzrostla cena za stálý měsíční plat a to i o desítky korun. Výsledný efekt zlevnění silové elektřiny tedy nemusí nutně přinést celkovou roční úsporu. Při posuzování nabídek či při zvažování přechodu na 57

58 jiný tarif u současného dodavatele je proto vhodné být velmi obezřetný. Podrobnosti ukazuje Tabulka Volba sazby pro odběr elektřiny Další možností pro snížení nákladů na provoz domu je volba vhodné sazby pro odběr elektřiny. Dle způsobu vytápění lze rozdělit sazby na jednotarifové a dvoutarifové. Dvoutarifové sazby jsou pro domácnosti, které topí elektřinou (přímotopy, akumulační vytápění, tepelné čerpadlo). Dvoutarifová sazba má nízký a vysoký tarif. Cena 1 kwh je při vysokém tarifu dražší než při nízkém. Jednotlivé dvoutarifové sazby se liší dobou trvání vysokého a nízkého tarifu. Pro maximalizaci úspor se doporučuje zapínat spotřebiče v době nízkého tarifu, a tedy za levnější elektřinu. Jednotarifové sazby jsou pro ostatní vytápění. V rámci jednotarifu stojí 1 kwh stále stejně v jakoukoliv denní dobu. Přechod na jiný tarif je omezen topným zdrojem. Například v rámci jednotarifu lze vybírat mezi dvěma sazbami v závislosti na spotřebě Fotovoltaika Pokud chce vlastník domu snižovat závislost na dodávané elektřině, může si nechat instalovat fotovoltaický systém. Jak již bylo uvedeno v kapitole 5.2.4, fotovoltaický systém dokáže přeměnit elektromagnetické sluneční záření na elektrickou energii. Vyrobená elektřina je primárně dodávána systémem na provoz elektrospotřebičů v domácnosti. Pokud má domácnost elektřiny dostatek, je elektřina prodávána do distribuční sítě. Aby mohla být fotovoltaická elektrárna připojena do sítě, je nutná licence pro podnikání v energetice a souhlas provozovatele sítě. Je-li fotovoltaická elektrárna od sítě oddělená, není nutná licence ani souhlas provozovatele. Při úvahách o pořízení fotovoltaického systému je nutné zkalkulovat, zda cena elektřiny od dodavatele v nízkém tarifu nebude nižší než cena elektřiny z fotovoltaické elektrárny. V případě, že objekt disponuje tepelným čerpadlem, elektrickým vytápěním či akumulačním ohřevem vody, je cena elektřiny nízká a fotovoltaická elektrárna se nemusí vyplatit. 58

59 5.8 Ekonomické zhodnocení nákladů na TZB Hlavní roli při ekonomickém zhodnocení nákladů technického zařízení budov hrají náklady investiční, provozní a náklady na servis a údržbu. Nedílnou roli má také přístup uživatelů. Správné užívání, kompletní správa a řízení za provozu, což jsou vzhledem k rostoucí složitosti systémů nezbytné předpoklady pro jejich efektivní fungování a minimalizaci nákladů. Náklady na pořízení daného typu zařízení, jeho údržbu a provoz se mohou v závislosti na výrobci a konkrétních podmínkách lišit i o desítky tisíc korun (např. u tepelných čerpadel). Pro ilustraci zde bude použit modelový příklad rodinného domu o podlahové ploše 150 m 2 v okolí Prahy se čtyřmi osobami. Množství spotřebované teplé vody je v tomto modelu 50 l/osoba den, elektřinu dodává ČEZ, sazba elektrické energie je D02d. Cena je 3,9964 Kč/kWh, stálý měsíční plat je 154 Kč/měsíc. Uvažovaná domácnost disponuje elektrickým sporákem a troubou, rychlovarnou konvicí, mikrovlnou troubou, kombinovanou chladničkou, myčkou nádobí, pračkou, sušičkou, televizí a počítačem. Spotřeba domácnosti byla určena jako průměrná dle tabulek TZB Info. Náklady byly vypočítány za 1 rok při zahrnutí průměrné životnosti daného zdroje. Z důvodu složitosti výpočtu byl použit internetový kalkulátor TZB Info sloužící pro výpočet a grafické porovnání nákladů na vytápění, teplou vodu a elektrickou energii v budovách. Lze jej nalézt na stránkách Parametry zdrojů tepla a teplé vody a vypočítané náklady jsou uvedeny v Tabulka 4. Následně jsou pro porovnání převedeny do grafů, kde jsou rozebrány. 59

60 Tabulka 4 Parametry zdrojů tepla a výsledné náklady Zdroj: 60

61 Orientační náklady na investici a údržbu za rok ukazuje Graf 1. Nejvyšší náklady na investici a údržbu celkem má tepelné čerpadlo (zde bylo uvažováno vzduch voda). Vysoké náklady má také vytápění pomocí obilí, což je poměrně netypické palivo pro vytápění a dále dřevní štěpka, pelety a propan. Suverénně nejnižší náklady na pořízení a údržbu má elektřina přímotop, v tomto případě byl uvažován elektrokotel. Jako druhé nejnižší vyšly náklady na akumulační vytápění elektřinou, zde akumulační nádrž. Graf 1 Roční náklady na investici a údržbu zdroje tepla a teplé vody dle daného energonositele Zdroj: 61

62 Graf 2 ukazuje roční náklady na vytápění a ohřev vody. Nejvyšší náklady vykazuje lehký topný olej a propan. Vysoké náklady má také elektřina přímotop a akumulace. Nejnižší náklady na vytápění a ohřev vody má velmi neekologické hnědé uhlí a tepelné čerpadlo. Graf 2 Roční náklady na vytápění a teplou vodu Zdroj: 62

63 V Graf 3 jsou uvedeny náklady celkové. Jako ekonomicky nejvýhodnější vychází hnědé uhlí, které je z uvedených zdrojů nejméně ekologické. Srovnatelné náklady jako hnědé uhlí má dřevo. Další v pořadí vychází černé uhlí, brikety, rostlinné pelety a štěpka. Celkové náklady dalších energonositelů jsou srovnatelné. Z této řady vybočují lehký topný olej a propan, jakožto nejnákladnější možnosti. Závěrem lze říct, že vytápění tradičními palivy stále konkuruje moderním technologiím, např. tepelnému čerpadlu. Jako nejméně ekonomické se jeví vytápění pomocí lehkého topného oleje a propanu. Graf 3 Celkové roční náklady Zdroj: 63

64 6 Dotace Vliv na počáteční investici mají také dotační programy. Mezi současné dotační programy podporující snižování energetické náročnosti budov patří Nová zelená úsporám 2015, Kotlíková dotace či program Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost, konkrétně jeho část Úspory energie. Nejvýznamnější dotační program týkající se snižování energetické náročnosti rodinných domů je Nová zelená úsporám Cílem tohoto dotačního programu je zlepšení stavu životního prostředí díky snížení produkce emisí, úspory energie pro domácnosti a stimulace ekonomiky. [45] Do konce roku 2021 se předpokládá rozdělení až 27 miliard Kč. [46] Dotace pro rodinné domy se vztahují na: Snižování energetické náročnosti stávajících rodinných domů o dotace na zateplení obálky budovy - výměnou oken a dveří, zateplením obvodových stěn, střechy, stropu, podlahy, o podporována dílčí i komplexní opatření. Výstavbu rodinných domů s velmi nízkou energetickou náročností o dotace na výstavbu nových rodinných domů s velmi nízkou energetickou náročností. Efektivní využití zdrojů energie o dotace na výměnu neekologického zdroje tepla (spalující například uhlí, koks, uhelné brikety) za efektivní ekologicky šetrné zdroje (například kotel na biomasu, tepelné čerpadlo, plynový kondenzační kotel) nebo napojení na soustavu zásobování teplem s vyšším než 50% podílem OZE, o na výměnu elektrického vytápění za systémy s tepelným čerpadlem, o na instalaci solárních termických a fotovoltaických systémů, o na instalaci systémů nuceného větrání se zpětným získáváním tepla z odpadního vzduchu. [45] Výše dotace, která je ovlivněna rozsahem a kvalitou rekonstrukce, dosahuje u rodinných domů až 50 % nákladů na rekonstrukci. Maximálně lze získat 5 milionů Kč. [46] Dotační program je rozdělen do oblastí A, B a C. Oblast A zahrnuje dotace na zateplení obálky budovy. Výše dotace se určí dle rozsahu skutečně realizovaných opatření. Oblast B se týká dotací na stavbu domů s velmi nízkou energetickou náročností. Výše podpory se určí dle dosažené úrovně energetické náročnosti. Oblast C poskytuje podporu na efektivní využití zdrojů energie, je poskytována na výměnu neekologického tepelného zdroje, pořízení 64

65 solárních a fotovoltaických systémů, tepelného čerpadla a systémů nuceného větrání s rekuperací. [45] Maximální výše podpory vztahující se na rekonstrukce rodinných domů ukazují následující tabulky. Tabulka 5 Maximální výše podpory na zateplení budovy Typ konstrukce A.0 a A.1 (Kč/m 2 ) A.2 (Kč/m 2 ) A.3 (Kč/m 2 ) Obvodové stěny a podlahy nad exteriérem Střechy Výplně otvorů Podlahy na terénu Stropy a ostatní konstrukce Zdroj: vyzva/ Podoblast podpory Tabulka 6 Maximální podpora na výměnu zdrojů tepla Typ zdroje Výše podpory [Kč] C.1 (spolu se zateplením) C.2 (bez zateplení) C.1.1 C.2.1 Kotel na biomasu s ruční dodávkou paliva C.1.2 C.2.2 Kotel na biomasu se samočinnou dodávkou paliva C.1.3 C.2.3 Krbová kamna na biomasu s teplovodním výměníkem s ruční dodávkou paliva a uzavřené krbové vložky s teplovodním výměníkem C.1.4 C.2.4 Krbová kamna nebo vložka na biomasu s teplovodním výměníkem se samočinnou dodávkou paliva C.1.5 C.2.5 Tepelné čerpadlo voda - voda C.1.6 C.2.6 Tepelné čerpadlo země - voda C.1.7 C.2.7 Tepelné čerpadlo vzduch - voda C.1.8 C.2.8 Plynový kondenzační kotel C.1.9 C.2.9 Napojení na soustavu zásobování teplem s vyšším než 50% podílem OZE Zdroj: vyzva/ 65

66 Tabulka 7 Maximální podpora na instalaci solárních a fotovoltaických systémů Podoblast podpory Typ systému Výše podpory [Kč] C.3.1 Solární termický systém na přípravu teplé vody C.3.2 Solární termický systém na přípravu teplé vody a přitápění C.3.3 Solární FV systém pro přípravu teplé vody s přímým ohřevem C.3.4 C.3.5 C.3.6 Solární FV systém bez akumulace elektrické energie s tepelným využitím přebytků a celkovým využitelným ziskem kwh.rok -1 Solární FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem kwh.rok -1 Solární FV systém s akumulací elektrické energie a celkovým využitelným ziskem kwh.rok Zdroj: vyzva/ Tabulka 8 Maximální podpora na instalaci systémů nuceného větrání s rekuperací Podoblast podpory Typ systému Výše podpory [Kč] C.4.1 C.4.2 Centrální systém nuceného větrání se zpětným získáváním tepla Decentrální systém nuceného větrání se zpětným získáváním tepla Zdroj: vyzva/ O podporu v rámci programu Nová zelená úsporám mohou žádat vlastníci a stavebníci rodinných domů a to jak fyzické, tak právnické osoby. Fyzické osoby nemohou podávat žádost na podporu na výměnu kotlů, která byla provedena po Tuto podporu nyní udělují Kotlíkové dotace. Aby rekonstrukce vyhovovala požadavkům dotačního programu, musí použité materiály splňovat dané technické požadavky, ale mohou být od různých výrobců. Dalším významným programem je Kotlíková dotace. Tento program se vztahuje na výměnu starých neekologických tepelných zdrojů na pevná paliva za nový zdroj tepla s nízkými emisemi, konkrétně za nízkoemisní kotle na biomasu, uhlí nebo jejich kombinaci, 66

67 za tepelné čerpadlo, plynový kotel nebo solární systém, které musí instalovat kvalifikovaní topenáři. [47] Kotlíková dotace se vztahuje na výměnu tepelných zdrojů pouze v rodinných domech. Ministerstvo životního prostředí odhaduje, že v ČR se nachází přibližně zdrojů tepla, které produkují vysoké množství emisí, cílem je do roku 2020 vyměnit minimálně z nich. [47] Výše dotace se pohybuje mezi % s tím, že maximální uznatelné náklady jsou ve výši Kč [25] Aby rodinný dům splňoval podmínky pro přiznání podpory, musí byt zahrnut nejhůře do energetické třídy C. Pokud toto nesplňuje, musí realizovat stanovená energetická opatření. 7 Zhodnocení ekonomické efektivnosti investice Při zvažování variant možné rekonstrukce, je pro investora stěžejní kritérium ekonomické efektivnosti. Ve fázi projektu je proto nutné určit, která z možných variant přinese nejvyšší ekonomický užitek. Základní a velmi často používanou veličinou je prostá doba návratnosti. Prostá doba návratnosti vyjadřuje počet let, za který peněžní příjmy z investice (v našem případě to mohou být ušetřené provozní náklady) vyrovnají počáteční investiční náklady. Počítá se dle vzorce: Kde jsou: Ts = IN CF IN CF investiční náklady roční peněžní toky (cash flow) Prostá doba návratnosti ovšem neuvažuje časovou hodnotu peněz, neumožňuje počítat s rozdílnými peněžními toky v jednotlivých letech a neinformuje o tom, jaké příjmy investice generuje po svém splacení. Prostá doba návratnosti také zanedbává možnosti vložení peněz do jiných možných investic. [48] Obdobnou veličinou je diskontovaná doba návratnosti, která oproti prosté době návratnosti počítá s časovou hodnotou peněz. Lze jí spočítat dle vzorce: Tds = IN DCF DCF = CF (1 + r) t 67

68 Kde: Tds IN diskontovaná doba návratnosti investiční náklady DCF diskontované peněžní toky r diskontní sazba t rok, ke kterému se DCF počítá Ze vztahu plyne, že jak diskontní sazba, tak parametr t prodlužují diskontovanou dobu návratnosti. Jako efektivní investice se považuje taková, jejíž diskontovaná doba návratnosti nepřesáhne životnost rekonstrukce. Vhodnou veličinou pro posouzení ekonomické efektivnosti investice je čistá současná hodnota, která zahrnuje celou dobu životnosti rekonstruovaného systému a možnost investování do jiného stejně rizikového projektu. Finanční toky přepočítává na současnou hodnotu. Vztah, podle kterého se počítá, je: n NPV = CF t (1 + r) t t=0 kde: NPV čistá současná hodnota (Net Present Value) CF t peněžní toky v jednotlivých letech n doba životnosti systému r diskontní sazba Čistou současnou hodnotu zásadně ovlivňuje doba životnosti daného zařízení či rekonstrukce. Vztah zohledňuje i možnost rozdílných finančních toků v daných letech. Je tedy možné do něj zahrnout předpoklad vývoje cen např. elektřiny. V případě zvažování investice například do nového zdroje tepla, který má nižší provozní náklady než zdroj stávající, může zahrnutí předpokládaného vývoje cen elektřiny změnit ekonomické zhodnocení investice. Za předpokladu, že by se do výpočtu zahrnul růst cen elektřiny, návratnost bude kratší. Zvyšující se cena elektřiny tak může pozitivně ovlivnit bilanci pro varianty zahrnující snížení provozních nákladů. Pro hodnocení čisté současné hodnoty dané rekonstrukce se v roce nula uvažuje pouze počáteční investice, výnosy z investice se projeví až v dalších letech. Výsledná čistá současná hodnota udává, kolik peněz daná investice přinese. Aby se investice vyplatila, musí být čistá současná hodnota kladná. V případě, že je záporná, rozhodně nelze investici doporučit. 68

69 Další možností pro zhodnocení ekonomické efektivity je vnitřní výnosové procento, které značí roční trvalý výnos investice. Zjednodušeně lze říci, že se jedná o takovou diskontní míru, při níž je čistá současná hodnota rovna nule. Vnitřní výnosové procento uvažuje finanční toky v průběhu celé životnosti systému a respektuje faktor času. Základní vztah zní: n CF t (1+r) t NPV = t=0 = 0 potom IRR = r NPV CF t n r IRR čistá současná hodnota peněžní toky v jednotlivých letech doba životnosti systému diskontní sazba vnitřní výnosové procento (Internal Rate of Return) Investice je přijatelná v případě, že vnitřní výnosové procento je vyšší než diskontní sazba. Samotný výpočet nemusí být vždy jednoduchý. Vnitřního výnosové procento má jednoznačný výsledek v případech, když se znaménko peněžních toků změní maximálně jednou. Pokud se za dobu životnosti změní vícekrát, může nabývat více hodnot. V případě, že peněžní toky jsou stále kladné, může nastat situace, kdy hodnota IRR neexistuje. [48] 69

70 B. PRAKTICKÁ ČÁST 1 Optimalizace rodinného domu V této části bude na příkladu rodinného domu ukázáno několik možných variant rekonstrukce. U každé varianty budou rozebrány investiční a provozní náklady a následně bude provedeno ekonomické zhodnocení. Na závěr bude vybrána ekonomicky nejvýhodnější varianta. 2 Popis rodinného domu Zkoumaný rodinný dům je dvoupodlažní objekt se šikmou sedlovou střechou. Půdorys budovy je nepravidelný ve tvaru písmena L. Objekt není podsklepen. Uliční fasáda je orientována na jihozápad. Rodinný dům obsahuje tři samostatné bytové jednotky, dvě se nacházejí v 1. NP a jedna ve 2. NP. Na severovýchodní straně je dům spojen krčkem ve 2. NP s další budovou, která slouží v současnosti jako stodola. V rámci optimalizace nebyl řešen druhý objekt na pozemku. Pro posouzení energetické náročnosti objektu byl použit 3D model v programu SketchUp. Z přesného modelu rodinného domu byla stanovena plocha jednotlivých ochlazovaných konstrukcí ve vztahu k exteriéru i k nevytápěným prostorům, orientace oken a další parametry. Obrázek 29 Model zkoumaného objektu - JZ pohled Zdroj: Ekowatt 70

71 Obrázek 30 Model zkoumaného objektu - SV pohled Zdroj: Ekowatt 3 Stavebně technické řešení variant Pro daný objekt bylo vyhotoveno pět variant možného řešení. Varianta 0 zahrnuje stávající stav objektu bez provedení změn. Varianty 1 a 2 jsou řešeny jako nízkoenergetický standard současných novostaveb rodinných domů tak, aby byly splněny požadavky na energetickou náročnost objektu danou zákonem č. 406/2000 Sb. a vyhláškou č. 78/2013 Sb. Varianty 3 a 4 jsou navrženy jako pasivní standard. Návrhy zároveň splňují požadavky na energetickou náročnost objektu danou zákonem č. 406/2000 Sb. v aktuálním znění a vyhláškou č. 78/2013 Sb. dané dotačním titulem Zelená úsporám. Pro varianty V1 a V2 byly uvažovány následující skladby konstrukcí: 1. Stěny: 120 mm EPS GreyWALL + sokl 100 mm XPS 2. Okna a dveře: Izolační dvojsklo Uw=1,2 (W/m 2.K), Ud=1,2 (W/m 2.K) 3. Střecha: Nadkrokevní izolace: Minerální vata 200 mm mm 4. Podlaha: XPS 140 mm Pro varianty V3 V4 byly uvažovány následující skladby konstrukcí: 1. Stěny: 180 mm EPS GreyWALL + sokl 100 mm XPS 2. Okna a dveře: Izolační trojsklo Uw=0,8 (W/m 2.K), Ud=0,9 (W/m 2.K) 3. Střecha: Nadkrokevní izolace: Minerální vata 200 mm mm 4. Podlaha: XPS 180 mm 71

72 Pozn.: ve variantě 4 je započítáno zateplení stěny k nevytápěné chodbě u vstupu do bytu v 1NP. Přestože se jedná o levné opatření, výrazně zlepší tepelně-technické parametry. 4 Řešení systémů TZB 4.1 Vytápění a příprava teplé vody V rámci projektu je do každé bytové jednotky navržen samostatný zdroj tepla pro vytápění a přípravu teplé vody. V bytě č. 1 v 1. NP nyní probíhá vytápění pomocí kotle na tuhá paliva, voda je ohřívána pomocí elektrického bojleru, tyto skutečnosti jsou zahrnuty ve variantě V0. Ve variantách V1 V4 je uvažována instalace kondenzačního kotle na zemní plyn jako zdroje vytápění. Příprava teplé vody je navržena pomocí zásobníku na teplou vodu o objemu 200 l. Zásobník je vybaven elektropatronou, provozně je však pro účely optimalizace uvažován v celoročním ohřevu kondenzačním kotlem. Účinnost kotle byla uvažována 99 %. Byt č. 2 v 1. NP je v současnosti vytápěn stejně jako byt č. 1 pomocí kotle na tuhá paliva, ohřev vody probíhá taktéž v elektrickém bojleru (varianta V0). Ve variantách V1 V4 je vytápění bytu č. 2 uvažováno pomocí krbových kamen. Teplo z krbových kamen ohřívá topné médium ve výměníku, které cirkuluje v teplovodních rozvodech a rozvádí teplo do dalších místností. Účinnost krbových kamen pro vytápění a přípravu teplé vody byla uvažována 80 %. Ohřev vody ve všech variantách probíhá pomocí elektrického bojleru o objemu 200 l. Byt č. 3 v 2. NP je v současnosti využíván jako půda. Není zde tudíž instalován zdroj tepla ani teplé vody (varianta V0). V projektu je uvažovaná jeho rekonstrukce na plnohodnotný podkrovní byt. Varianty V1 a V3 zahrnují vytápění pomocí krbových kamen a ohřev vody pomocí akumulačního zásobníku o objemu 400 l opatřeného elektropatronou. Ve variantách V2 a V4 bylo vytápění a ohřev vody uvažováno pomocí tepelného čerpadla typu vzduch voda. Zdrojem tepla pro toto čerpadlo je tedy venkovní vzduch. Pro energetickou bilanci bylo započítáno, že tepelné čerpadlo pokryje 95 % potřeby tepla na vytápění a přípravu teplé vody. Zbývajících 5 % je kryto z integrovaného elektrokotle. 72

73 4.2 Větrání objektu Ve variantách V0 a V2 je uvažováno přirozené větrání pomocí otvírání oken pro celou budovu. Přirozené větrání neumožňuje další využití tepla z odpadního vzduchu. Při manuálním větrání okny nelze dost dobře dosáhnout parametrů pasivní či nízkoenergetické budovy. Ve variantách V1, V3 a V4 je počítáno s instalací řízeného větrání s rekuperací tepla pro celý objekt. Pro řízené větrání objektu je uvažována centrální vzduchotechnická jednotka se zpětným získávání tepla o průměrné účinnosti 77 % a elektrickým dohřevem. Řízené větrání zajistí dostatečný přísun přefiltrovaného vzduchu pro zdravé bydlení, stejně tak odvede dostatečné množství vzduchu pro odstranění přebytečné vlhkosti (koupelny, kuchyně, akvárium) a pachů (WC, kuchyně). Přehled jednotlivých variant je uveden v tabulce 9. Tabulka 9 Přehled hodnocených variant Varianta 0 Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Okna a dveře Původní stav Izolační dvojsklo Izolační dvojsklo Izolační trojsklo Izolační trojsklo Zateplení stěn bez zateplení 120 mm EPS + sokl 100 mm XPS 120 mm EPS + sokl 100 mm XPS 180 mm EPS + sokl 10 mm XPS 180 mm EPS + sokl 10 mm XPS Zateplení střech bez zateplení Minerální vata 320mm vata Minerální vata 320mm Minerální vata 320mm Minerální vata 320mm Zateplení podlahy bez zateplení XPS 140 mm XPS 140 mm XPS 180 mm XPS 180 mm Vytápění Byt č. 1 Byt č. 2 Kotel na tuhá paliva Kotel na tuhá paliva Kotel na ZP Kotel na ZP Kotel na ZP Kotel na ZP Krbová kamna Krbová kamna Krbová kamna Krbová kamna Byt č. 3 - KK + AZ + elektropatrona TČ vzduch - voda KK + AZ + elektropatrona TČ vzduch - voda Příprava teplé vody Byt č. 1 elektrický boiler Kotel na ZP Kotel na ZP Kotel na ZP Kotel na ZP Byt č. 2 elektrický boiler elektrický boiler elektrický boiler elektrický boiler elektrický boiler Byt č. 3 - KK + AZ + elektropatrona TČ vzduch - voda KK + AZ + elektropatrona TČ vzduch - voda Větrání Manuální okny Řízené s rekuperací tepla Manuální okny Řízené s rekuperací tepla Řízené s rekuperací tepla Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 73

74 5 Energetické vyhodnocení variant Varianty byly vyhodnoceny dle vyhlášky MPO č. 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov. Výsledky energetického vyhodnocení jsou uvedeny v tabulce 10 a grafu 4. Z grafu 4 je patrné, že stávající objekt má v současnosti několikanásobně vyšší potřebu tepla na vytápění oproti navrhovaným variantám rekonstrukce. Zateplení objektu a výměna oken tedy přinese značnou úsporu energií. V tabulce 10 je vidět, že nízkoenergetickému standardu (tzn. měrná potřeba tepla na vytápění nižší než 50 kwh/(m 2 rok)) odpovídají varianty, které zahrnují řízené větrání s rekuperací tepla (V1, V3, V4). Jako nejúspornější je vyhodnocena varianta V4, která zahrnuje větší tloušťku tepelných izolací, tepelné čerpadlo a řízené větrání s rekuperací. Přestože byly varianty V3 a V4 navrženy do pasivního standardu, nebylo dosaženo stěžejního kritéria měrné potřeby tepla na vytápění nižší než 15 kwh/(m 2 rok). Pro dosažení tohoto požadavku by byly nezbytné vyšší tloušťky tepelných izolací. Tabulka 10 Hodnocení dle vyhlášky MPO č. 78/2013 Sb. Varianta 0 Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Potřeba tepla na vytápění (MWh) 64,39 10,126 13,18 8,08 7,41 Měrná tepelná ztráta (W/K) 694,95 183,75 217,83 150,89 143,28 Tepelná ztráta (kw) 22,2 5,9 7,0 4,8 4,6 Energeticky vztažná podlahová plocha Měrná potřeba tepla na vytápění - hodnocená budova (m 2 ) 143,75 235,5 235,5 235,5 235,5 (kwh/m 2.rok) Pořadí Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 74

75 Měrná potřeba tepla na vytápění [kwh/m2.rok] Graf 4 Vyhodnocení měrné potřeby tepla na vytápění Varianta 0 Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt Jednotlivé varianty byly dále vyhodnoceny dle normy TNI Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění. V tabulce 11 je ukázána skladba celkové spotřeby energie podle jednotlivých energonositelů. Na grafu 5 lze pozorovat, jak se mění poměr mezi rozdělením dodané energie dle paliva. Varianta 0 má opět několikanásobně horší výsledek. Nejnižší spotřebu energie z navrhovaných variant má varianta 4, nejvyšší varianta 2. V grafu 5 je u variant s tepelným čerpadlem je vidět, jak je část energie odebírána z okolního prostředí (fialová část). Tabulka 11 Vyhodnocení dle TNI Varianta 0 Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Měrná potřeba tepla na vytápění Celková roční dodaná energie (kwh/m2.rok) (MWh/rok) 200,07 32,98 34,88 29,68 26,68 Elektřina ze sítě (MWh/rok) 8,8 11,9 13,6 11,6 12,3 Zemní plyn (MWh/rok) 0,0 6,1 7,3 5,2 5,2 Kusové dřevo/štěpka /biomasa Slunce a jiná energie prostředí (MWh/rok) 191,2 15,0 4,8 12,9 2,9 (MWh/rok) 0,0 0,0 9,2 0,0 6,3 Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 75

76 Spotřeba [MWH/rok] Graf 5 Celková dodaná energie dle paliva Slunce a jiná energie prostředí Kusové dřevo/ štěpka/ biomasa Zemní plyn Elektřina ze sítě Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 6 Provozní náklady Při výpočtu provozních nákladů bylo vycházeno z průměrných cen dodavatelů dle vnitropodnikových ceníků firmy Ekowatt přepočítaných na 1 kwh. Ceny za 1 kwh zahrnují regulované i neregulované platby a jsou včetně DPH. Množství dodané energie odpovídá datům v tabulce 11. Při zvolení jakékoliv varianty rekonstrukce, budou provozní náklady sníženy o 50 % a více. Nejnižší provozní náklady poskytuje varianta č. 4. Tabulka 12 Ceny paliv Varianta 0 Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Elektřina ze sítě (Kč/kWh) 2,35 Kč 3,38 Kč 2,63 Kč 3,42 Kč 2,67 Kč Zemní plyn (Kč/kWh) 1,28 Kč 1,59 Kč 1,54 Kč 1,66 Kč 1,66 Kč Kusové dřevo /štěpka /biomasa (Kč/kWh) 0,50 Kč 0,50 Kč 0,50 Kč 0,50 Kč 0,50 Kč Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 76

77 Tabulka 13 Cena energie v palivu Varianta 0 Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Elektřina ze sítě (Kč/rok) Kč Kč Kč Kč Kč Zemní plyn (Kč/rok) 0 Kč Kč Kč Kč Kč Kusové dřevo/štěpka /biomasa (Kč/rok) Kč Kč Kč Kč Kč Celkem (Kč/rok) Kč Kč Kč Kč Kč Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt Graf 6 Provozní náklady za energie celkem Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč 0 Kč Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 7 Investiční náklady Pro ekonomické vyhodnocení investice byly vypočítány investiční náklady jednotlivých variant rekonstrukce. Tabulka 14 a Tabulka 15 ukazuje investiční náklady pro stavební část, tzn. zateplení obvodových stěn a střechy a výměnu oken a dveří. Investiční náklady varianty 1 a 2 jsou zhruba o Kč nižší než variant 3 a 4. Tento fakt je způsoben vyššími tloušťkami tepelných izolací a kvalitnějšími okny použitých ve variantě 3 a 4. V Tabulka 16 lze vidět náklady technického zařízení budov pro jednotlivé varianty. Celkové náklady za daný byt obsahují náklady na pořízení zdroje tepla a teplé vody, náklady na rozvody, 77

78 zásobníky atd. V bytě č. 3 bylo nutné provedení stavebních úprav pro vybudování otopného systému a rozvodů vody. Tyto náklady jsou zde také zahrnuty. Dále byly vypočítány náklady na vzduchotechniku. Ceny byly převzaty z vnitropodnikových ceníků firmy Ekowatt, v praxi se liší dle dodavatele. Tabulka 14 Orientační stavební náklady V1, V2 Varianta 1 a Varianta 2 Plocha Ai Měrné náklady Celkové náklady Byt č. 1 [m 2 ] [Kč/m 2 ] [Kč] Zateplované obvodové stěny 62, Okna jihovýchod 5, Okna jihozápad 4, Okna severovýchod 1, Okna severozápad 3, Vstupní dveře jihovýchod 2, Dveře severovýchod 1, Zemina 76, Byt č. 1 celkem Byt č. 2 [m 2 ] [Kč/m 2 ] [Kč] Zateplované obvodové stěny 44, Okna jihovýchod 3, Okna severozápad 2, Vstupní dveře jihovýchod 2, Zemina 41, Byt č. 2 celkem Byt č. 3 [m 2 ] [Kč/m 2 ] [Kč] Zateplované obvodové stěny 109, Zateplovaná střešní konstrukce 1 121, Zateplovaná střešní konstrukce 2 15, Okna jihovýchod 1, Okna jihozápad 1, Okna severovýchod 8, Okna severozápad 1, Střešní okna jihovýchod 5,

79 Střešní okna severozápad 3, Dveře 2, Byt č. 3 celkem Celkové stavební náklady Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt Tabulka 15 Orientační stavební náklady V3, V4 Varianta 3 a Varianta 4 Plocha Ai Měrné náklady Celkové náklady Byt č. 1 [m 2 ] [Kč/m 2 ] [Kč] Zateplované obvodové stěny 62, Okna jiho - východ 5, Okna jiho - západ 4, Okna severo - východ 1, Okna severo - západ 3, Vstupní dveře jiho - východ 2, Dveře severo - východ 1, Zemina 76, Byt č. 1 celkem Byt č. 2 [m 2 ] [Kč/m 2 ] [Kč] Zateplované obvodové stěny 44, Okna jiho - východ 3, Okna severo - západ 2, Vstupní dveře jiho - východ 2, Zemina 41, Byt č. 2 celkem Byt č. 3 [m 2 ] [Kč/m 2 ] [Kč] Zateplované obvodové stěny 109, Zateplovaná střešní konstrukce 1 121, Zateplovaná střešní konstrukce 2 15, Okna jiho - východ 1, Okna jiho - západ 1, Okna severo - východ 8, Okna severo - západ 1,

80 Střešní okna jiho - východ 5, Střešní okna severo - západ 3, Dveře 2, Byt č. 3 celkem Celkem stavební náklady Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt Tabulka 16 Orientační náklady TZB Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Byt č. 1 [Kč] [Kč] [Kč] [Kč] Investiční náklady na zdroj tepla a TV Další opatření (rozvody, zásobníky, atd.) Byt č. 1 celkem Byt č. 2 Investiční náklady na zdroj tepla TV Další opatření (rozvody, zásobníky, atd.) Byt č. 2 celkem Byt č. 3 Investiční náklady na zdroj tepla a TV Další opatření (rozvody, zásobníky, atd.) Stavební úpravy pro vybudování rozvodů Byt č. 3 celkem Vzduchotechnika Opatření na vzduchotechnickou jednotku Další opatření (rozvody, zásobníky, atd.) Investiční náklady na řízené větrání Vzduchotechnika celkem Celkové náklady TZB Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 80

81 Celkové investiční náklady dané varianty jsou vypočteny jako součet stavebních nákladů, nákladů na TZB a daně z přidané hodnoty. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 17, kde je vidět, že nejvyšší pořizovací náklady má varianta č. 4, která obsahuje řízené větrání s rekuperací, tepelné čerpadlo a vyšší tloušťky izolací. Jako nejlevnější je vyhodnocená varianta č. 2, která jako jediná z možných návrhů rekonstrukce neobsahuje řízené větrání s rekuperací. Tabulka 17 Celkové investiční náklady Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Celkové investiční náklady - stavební část (tis. Kč) 783,4 783,4 888,6 895,8 DPH 15 % (tis. Kč) 117,5 117,5 133,3 134,4 Celkové náklady včetně DPH Celkové investiční náklady - TZB (tis. Kč) 900,9 900, , ,2 (tis. Kč) 420,0 345,0 420,0 485,0 DPH 15 % (tis. Kč) 63,0 51,8 63,0 72,8 Celkové náklady včetně DPH Celkové investiční náklady stavba + TZB (tis. Kč) 483,0 396,8 483,0 557,8 (tis. Kč) 1 203, , , ,8 DPH 15 % (tis. Kč) 180,5 169,3 196,3 207,1 Celkové investiční náklady stavba + TZB včetně DPH (tis. Kč) 1 383, , , ,9 Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 81

82 Graf 7Celkové investiční náklady stavba + TZB včetně DPH Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta 4 Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 8 Investiční a provozní náklady v čase Graf 8 ukazuje průběh investičních a provozních nákladů jednotlivých variant v jednotlivých letech. Varianta 0 představuje současný stav, má tudíž nulové investiční náklady. Provozní náklady jsou ovšem vysoké a v určitý okamžik se vyrovnají souhrnným Graf 8 Investiční a provozní náklady v čase Kč Kč Kč Kč Kč Kč Varianta 0 Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Varianta Kč 0 Kč počet let Zdroj: vlastní zpracování dle dat firmy Ekowatt 82