Specifické faktory ovlivňující tržní hodnotu nemovitosti

Transkript

1 Bankovní institut vysoká škola Praha Oceňování majetku Specifické faktory ovlivňující tržní hodnotu nemovitosti Diplomová práce Autor: Lukáš Zimandl Oceňování majetku Vedoucí práce: prof. Ing. Josef Michálek, Csc. Odborný konzultant: Ing. Petr Ort, Ph.D. Praha duben

2 Prohlášení Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci vypracoval samostatně a s pouţitím uvedené literatury. Ve Voticích dne Lukáš Zimandl 2

3 Poděkování Touto cestou bych rád poděkoval vedoucímu bakalářské práce prof. Ing. Josefu Michálkovi, Csc. a odbornému konzultantovi Ing. Petru Ortovi, Ph.D. za odborné vedení a pomoc při vzniku této práce. 3

4 Anotace práce Cílem mé diplomové práce je popis základních principů fungování energeticky úsporných staveb, jejich energeticko-ekonomické optimalizace a zkoumání vlivu architektonické koncepce stavby na její trţní hodnotu. V první kapitole je popisováno dělení staveb dle energetické náročnosti s uvedením základních principů výstavby energeticky úsporných staveb a materiálů vyuţívaných při jejich výstavbě. Následně jsou podrobněji řešeny technologie vyuţívané při výstavbě energeticky úsporných staveb a alternativní zdroje energie. Třetí část je věnována praktickému porovnání energeticko-ekonomické optimalizace novostavby rodinného domu a rekonstrukce rodinného domu, ze kterého je zřejmá potřeba znalosti základních principů výstavby energeticky úsporných staveb a materiálů při rozhodování o nadstandardních prvcích stavby v souvislosti s vlivem na její trţní hodnotu. V závěrečné kapitole je posuzován vliv architektonické koncepce na trţní hodnotu staveb, kde je na příkladech developerských projektů zkoumán hlavní přínos architektonické koncepce pro prodejnost nemovitostí. The aim of my thesis is a description of the basic principles of energy-efficient buildings, their energy-economic optimalization and the influence of the architectonic conception on the market value of the sustainable houses. The first chapter describes the classification of the buildings according to their energy demand, the basic principles of the construction of the sustainable houses and the materials used for their construction. In the next chapter are considered the technologies used for the construction of the sustainable houses and the alternative energy sources. The third part is devoted to practical comparison of the energy-economic optimalization of the new family house and the refurbished family house, which shows the need for knowledge of the basic construction principles of the sustainable houses and materials in connection with the decision on the superior features of the building and the future effect on its market value. In the last chapter is reviewed the influence of the architectonic conception on the market value. The contribution of the architectonic conception to the marketability is presented on examples of the new real estate projects. 4

5 Obsah Úvod Konstrukce a materiály energeticky úsporných budov Charakteristika tepelně technických standardů budov Definice energetických standardů budov Nízkoenergetický dům Pasivní dům Stavebně energetická koncepce Konstrukční systémy budov Masivní konstrukční systém Lehký konstrukční systém Střešní konstrukční systémy Okna Zasklení Materiály okenních rámů Dřevěný profil PVC profil Hliníkové profily Ukotvení oken Tepelně izolační materiály a jejich porovnání z hlediska environmentálního dopadu Kamenná vlna Minerální skelná vlna Pěnový polystyren - EPS Extrudovaný polystyren - XPS Pěnové sklo Porovnání produkce energie a emisí při výrobě tepelné izolace Technické vybavení energeticky úsporných staveb Způsoby získávání energie pomocí obnovitelných zdrojů Solární energie Energie prostředí - tepelná čerpadla Energie biomasy Vytápění Větrání a chlazení Výroba teplé uţitkové vody Alternativní zdroje elektrické energie Inteligentní systémy Optimalizace energetické náročnosti Energetická optimalizace novostavby rodinného domu Varianta s vyšší energetickou náročností Stavební konstrukce Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla Tepelně technické vlastnosti budovy

6 Varianta s niţší energetickou náročností Stavební konstrukce Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla Tepelně technické vlastnosti budovy Zhodnocení energeticko-ekonomické optimalizace Ocenění nemovitosti podle vyhlášky Trţní hodnota nemovitosti zjištěná porovnávací metodou Energetická optimalizace rekonstrukce rodinného domu Rodinný dům před rekonstrukcí Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla Tepelně technické vlastnosti budovy Rodinný dům po rekonstrukci Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla Tepelně technické vlastnosti budovy Zhodnocení energeticko-ekonomické optimalizace Ocenění nemovitosti podle vyhlášky Energeticko-ekonomická optimalizace bytové výstavby Vícenáklady realizace nízkoenergetického a pasivního bytového domu Úspory nákladů na vytápění a efektivnost jednotlivých opatření Energetická náročnost výstavby a provozu budov Vývoj poţadovaných hodnot prostupu tepla Vývoj cen energií Ekonomická motivace - zelená úsporám Vliv průkazu energetické náročnosti budov na trh s nemovitostmi Vliv architektonické koncepce stavby na její tržní hodnotu Základní znaky architektonické koncepce energeticky úsporných staveb Architektonická koncepce v developerských projektech Developerský projekt řadových domů v Unhošti Developerský projekt bytové výstavby "Central Park" Developerský projekt Konopiště resort Závěr Seznam použité literatury Seznam tabulek Seznam grafů Seznam obrázků Seznam příloh

7 Úvod Vzhledem ke stále rostoucí poptávce po energeticky úsporných stavbách je při jejich oceňování nezbytná znalost jejich základních principů. Znalost těchto principů ulehčuje a zpřesňuje rozhodování o nadstandardních prvcích stavby, které mají vliv na její trţní hodnotu. K významu informovanosti o prvcích energeticky úsporných staveb přispívá také stále rychlejší vývoj stavebních materiálů a technologií sniţujících jejich energetickou náročnost, který probíhá v posledních letech. Tato diplomová práce objasňuje základní principy výstavby energeticky úsporných staveb z architektonického a stavebně technického hlediska. V diplomové práci popisuji dělení staveb dle energetické náročnosti, základní principy výstavby energeticky úsporných staveb a materiály vyuţívané při jejich výstavbě. V další kapitole se zabývám technologiemi vyuţívanými při výstavbě energeticky úsporných staveb a zejména alternativními zdroji energie, které v poslední době doplňují a částečně i nahrazují klasické zdroje vytápění a ohřevu teplé vody. Dále je v diplomové práci porovnáván praktický příklad energeticko-ekonomické optimalizace novostavby rodinného domu, jehoţ výstavba je realizována z konstrukcí splňujících tepelně technické normy s variantou v nízkoenergetickém standardu. Energeticko-ekonomická optimalizace je v tomto případě zaměřena na porovnání spotřeby energie a nákladů vynaloţených na realizaci stavby v nízkoenergetickém standardu, kde je zkoumán vliv energeticky úsporných opatření na ocenění stavby podle vyhlášky a na zjištěnou trţní hodnotu stavby. Podobné porovnání je provedeno také na příkladu rekonstrukce rodinného domu. V závěrečné kapitole je hodnocen vliv architektonické koncepce na trţní hodnotu staveb a na příkladech developerských projektů je demonstrován hlavní přínos architektonické koncepce na prodejnost nemovitostí. 7

8 1. Konstrukce a materiály energeticky úsporných budov V průmyslově vyspělých zemích se výstavba nízkoenergetických domů poslední dobou stává jiţ nutností. Proto byla zavedena řada nových legislativních a technických předpisů. Na území bývalého Československa ovšem byla výstavba poplatná normám a předpisům své doby, její tepelně technické parametry byly stanoveny s ohledem na relativně levné energie, šetření energií se výrazně nepodporovalo, spíše naopak. I v době mimo topnou sezónu se topilo, aby vyšší spotřeba paliva zajistila dostatečně vysoký limit pro příští rok Charakteristika tepelně technických standardů budov Nejpouţívanějším kritériem pro rozdělení budov s nízkou energetickou náročností je plošná měrná spotřeba tepla na vytápění vztaţená na 1 m2 podlahové plochy vytápěné části budovy a 1 rok V existujících obytných budovách představuje v našich podmínkách přibliţně kwh/m2 za rok. V současné době byla v ČR přijata řada zákonů, norem, předpisů a nařízení, které podporují úspory energií, ekologii a jsou v souladu se směrnicemi EU a dalšími mezinárodními závazky. Mají zabezpečit podstatné sníţení spotřeb energií jak u stávajících budov tak u nové výstavby. Zároveň je snahou aby nově vznikající legislativa podporovala a napomáhala vyuţívání obnovitelných zdrojů energie, které minimálně poškozují ţivotní prostředí a šetří zásobu fosilních paliv. Nejvýznamnějšími právními normami v ČR, které se zabývají úsporami energií při uţívání budov, jsou zejména zákon č. 604/2000 Sb. o hospodaření energií a k němu vydané prováděcí vyhlášky. S výše uvedenými právními normami korespondují technické normy. Dnes závazná ČSN nám předepisuje tepelně technické parametry, které musí mít kaţdý nový či rekonstruovaný dům. 1 1 (Klobušník, 2010) 8

9 Definice energetických standardů budov Nejrozšířenějším zástupcem konceptu energeticky efektivního domu je nízkoenergetický dům, jehoţ zdokonalováním se dospělo ke standardu energeticky pasivního domu. Výjimkou nejsou ani energeticky nulové, nebo plusenergetické domy. Jejich odlišnost spočívá především v řešení energetických soustav, jejich stavebněkonstrukční řešení v principu odpovídá standardu pasivního domu. Další vylepšování parametrů např. tepelných vazeb konstrukcí by bylo jiţ nerentabilní a těţko dosaţitelné. Při kategorizaci těchto budov se výpočtové postupy a dílčí poţadavky na mezinárodní úrovni liší a navíc můţe být ve skutečném provozu budov různého energetického standardu spotřeba tepla na vytápění značně odlišná od předpokladů standardizovaného výpočtu. 2 Tabulka 1 - Charakteristika tepelnětechnických standardů budov Tepelnětechnický standard Starší výstavba Novostavba Nízkoenergetický dům Energeticky pasivní dům Hodnota U konstrukcí (W/m 2.K) 0,9-1,1 0,3-0,4 0,18-0,25 0,1-0,15 Hodnota U oken (W/m 2.K) 2,5 1,8 1,3 0,8 Tepelný příkon (W/m 2 ) Teplo na vytápění (kwh/(m 2.a)) Max. 15 Teplo na ohřev vody (kwh/m 2.a)) Elektrická energie (kwh/m 2..a)) Celková měrná potřeba energie (kwh/m 2.a)) V praxi se ukazuje, ţe pro sníţení energetické spotřeby domu na vytápění z běţných 100 kwh/m 2 na polovinu (hraniční hodnota nízkoenergetického domu) jsou potřeba vstupní investiční náklady vyšší o 5 10 %. Je zde však docíleno provozních nákladů o cca 40% niţších oproti běţnému domu postavenému podle současných technických norem a dům vykazuje mnohem vyšší kvalitu vnitřního prostředí. 2 (Nagy, 2009) 9

10 Nízkoenergetický dům Za nízkoenergetické domy jsou povaţovány budovy s potřebou tepla na vytápění maximálně 50 kwh /m 2 vytápěné plochy za rok. U nízkoenergetického domu nejsou kladeny kritéria tvaru budovy, jsou zde pouze doporučené hodnoty vysokého tepelněizolačního standardu, nízké neprůvzdušnosti obvodových konstrukcí, omezení vlivu tepelných mostů, zvýšené solární zisky, řízené větrání s rekuperací tepla a účinný systém vytápění Pasivní dům Vývoj energeticky úsporných objektů dospěl aţ k pasivním domům, které se pomalu stávají aktuálním trendem v evropském stavebnictví. Měrná potřeba tepla na vytápění je u pasivních domů menší neţ 15kWh/m 2 vytápěné plochy za rok. Tento parametr je však jen jedním z mnoha náročných poţadavků. Vytápění pasivního domu je zpravidla zajištěno pouze přihříváním čerstvého vzduchu, který do domu dodává mechanický větrací systém, pomocí vzduchu znečištěného, jenţ odvádíme ven. Další část potřebného tepla na vytápění získáváme slunečním zářením, které přichází ve dne okny s vysokou propustností a dále z provozu elektrických spotřebičů a od osob které v domě pobývají. Budova musí být vzduchotěsná, coţ se při výstavbě testuje pomocí metody Blower door test. Poznatky a zkušenosti s pasivními domy lze s úspěchem vyuţít i při rekonstrukci stávajících staveb a takto zvýšit jejich komfort a hodnotu a současně výrazně sníţit provozní náklady Stavebně energetická koncepce Energeticky úsporný dům se můţe vzniknout z jakéhokoliv návrhu budovy, pokud se zohlední nezbytné stavebně-konstrukční a technické poţadavky a to v případě novostavby i renovace. Zásadní koncepční rozhodnutí se uskutečňují ve stadiu prvotního návrhu stavby, toto stadium je jednoznačně nejdůleţitější. V tomto prvotním stádiu je tedy důleţité do návrhu architektonického a provozního řešení zahrnout také energetickou optimalizaci budovy. Prvotní výsledky ukazatelů potřeby tepla mohou v dalších krocích ovlivnit prvotní architektonický a provozní návrh budovy z hlediska hmotově prostorového konceptu, tvarového řešení, orientace hlavní fasády, velikostí prosklených ploch nebo členění provozu budovy na vytápěné a nevytápěné zóny. Energetická náročnost finálního řešení se ověřuje podrobným výpočtem. 10

11 Návrh domu výrazně ovlivňují lokální klimatické podmínky, především teplota venkovního vzduchu a mnoţství dopadajícího slunečního záření. Dalším faktorem ovlivňujícím stavebně-energetickou koncepci je tvarové řešení budovy, které je definováno poměrem mezi ochlazovanou plochou obvodových konstrukcí budovy A a obestavěným prostorem budovy V, budova by měla mít co nejmenší teplosměnný povrch, kterým se teplo odevzdává do vnějšího prostředí. Tato hodnota se nazývá faktor tvaru a výrazně ovlivňuje spotřebu tepla na vytápění. Kompaktní stavba se mimo jiné i snáze realizuje, coţ se můţe odrazit i v její ceně, protoţe obvodový plášť představuje velký podíl na investičních nákladech domu. Větší výhodu mají v tomto ohledu řadové nebo vícepodlaţní domy. Pro dosaţení dobré energetické kvality samostatně stojícího rodinného domu se doporučuje nepřekročit poměr A/V = 0,7. Respektování zásady zmenšení ochlazovaných ploch na minimum spolu s velmi kvalitní tepelnou izolací obvodového pláště budovy, kvalitními tepelně izolačními okny, konstrukcí s minimalizací tepelných mostů a utěsněním objektu lze výrazně sníţit tepelné ztráty prostupem. Vysoký stupeň tepelné izolace má také další výhody, zaručuje vysokou povrchovou teplotu vnitřních konstrukcí, kdy není nutno tyto konstrukce ohřívat aktivním zdrojem tepla. Díky nízkému rozdílu teploty povrchu a teploty vzduchu je zajištěna vysoká tepelná pohoda 1.2. Konstrukční systémy budov Konstrukční systém mohou tvořit masivní, lehké či kombinované stavební systémy. Energeticky úsporná výstavba nepředstavuje zcela novou definici navrhování, jde spíše o zdokonalování ověřených postupů a jejich přizpůsobení novým poţadavkům. Obvodové a ostatní konstrukce oddělující prostory s rozdílnými teplotami vzduchu musejí splňovat mnohé stavebně-konstrukční a stavebně-fyzikální poţadavky, které jsou výrazně přísnější neţ u dosud převaţující výstavby. Mezi základní poţadavky související s energetickými vlastnostmi budovy patří. - omezení prostupu tepla - vyloučení průniku vzduchu konstrukcemi - omezení účinku tepelných mostů v místech vzájemného napojení konstrukcí - vyloučení nebo alespoň omezení kondenzace par v konstrukcích - zabezpečení dostatečné teploty na vnitřním povrchu konstrukcí i při velmi nízkých teplotách venkovního vzduchu 11

12 Tabulka 2 - Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla U obvodovou stěnou součinitel prostupu tepla běžná výstavba (ČSN ) nízkoenergetický pasivní dům U [W/(m 2.K)] požadované doporučené doporučené doporučené lehká 0,30 0,20 0,15 0,12 Obvodová stěna těžká 0,38 0,25 0,19 0, Masivní konstrukční systém Na volbu nosného systému budovy a volbu skladeb obvodových konstrukcí se zpravidla soustřeďuje největší pozornost při navrhování konstrukcí stavby. V současnosti mají ještě stále masivní stavby vyšší kredit na trhu nemovitostí a proto i mnoho investorů volí tento typ konstrukce. Konstrukční systém můţe být tvořen z kamene, keramiky, vápenopískového materiálu, z lehkých betonů, monolitické konstrukce z betonu a ţelezobetonu. U pasivních a nízkoenergetických staveb není u masivních konstrukcí očekáváno splnění energetických poţadavků, ale především bezpečné přenesení účinků působícího zatíţení. Nejpouţívanějším materiálem jsou v našich podmínkách cihelné zdící prvky, které bez dodatečného zateplení dosahují hodnot nízkoenergetické nebo pasivní stavby jen velmi obtíţně a navíc s velkým obsahem primární energie. Výhodnější je tedy pouţití co nejtenčí masivní stěny, která bezpečně přenese zatíţení, například stěny vyzděné z keramických bloků tloušťky 175 mm splňují poţadavky na výstavbu dvoupodlaţní budovy s rozpětím stropů do mm a s výškou stěn do mm. Stěny vyzděné z vápenopískových cihel je moţné stejnou stavbu realizovat s tloušťkou stěn 150 mm. Při pouţití pórobetonových tvárnic, které dosahují niţší pevnosti v tlaku lze dosáhnout tloušťky stěny 200 aţ 240 mm. Pro výstavbu pasivních domů se také často vyuţívají masivní skeletové i stěnové konstrukce ze ţelezobetonu, který dokáţe přenést vysoké zatíţení a vyznačuje se dobrými tepelně akumulačními vlastnostmi. Monolitický beton se ve výstavbě pouţívá také v kombinaci s cementovláknitými deskami, které vytváří tzv. ztracené bednění při výstavbě. 3 3 (Chybík) 12

13 Obrázek 1 - Cihelný systém POROTHERM Obrázek 2 - Systém Velox ztracené bednění Lehký konstrukční systém Pro lehké konstrukční systémy je vyuţíváno především dřevo jako hlavní nosný prvek. Nejčastějším systéme dřevěných konstrukcí je tzv. "two by four" kdy se pro výstavbu nosných konstrukcí pouţívají fošny o rozměru 2 x 4 palce případně 2 x 6 palců. Ztuţení konstrukce zajišťují OSB desky, které po utěsnění a přelepení spár mají současně funkci parotěsné zábrany. Dřevostavby se vytvářejí také z prefabrikovaných panelů, které jsou výhodné především pro jejich rychlost výstavby. Prefabrikované panely se vyrábějí v dílně, kde je moţné dosahovat vysoké kvality a přesnosti. V poslední době se také ve stále vyšší míře pouţívají masivní dřevěné panely označované KLH. KLH panely jsou velkoformátové lepené vícevrstvé konstrukční panely z masivního smrkového dřeva. Vyrábějí se lepením smrkového řeziva ve 3,5 nebo 7 vrstvách. Sousední vrstvy jsou uloţeny vţdy kolmo k sobě. Hoblované a uměle vysušené smrkové desky v tloušťkách 13, 19, 30, 40 mm jsou lepeny PUR lepidlem pod vysokým tlakem ve velkoformátovém lisu. Panely lze vyrábět v maximálním formátu mm x mm a tloušťkách panelů od 60 mm do 500mm, lze tak panely vyuţívat při výstavbě obytných domů i továrních hal. Vzduchotěsnost panelů a následná tepelná izolace zajišťují nízkoenergetický provoz těchto staveb. Výrobce navíc zaručuje, ţe tyto panely vyráběné za velmi přísné kontroly produkce, nemají ţádné škodlivé chemické emise a tudíţ jsou stavby realizované z panelu KLH ekologicky nezávadné. Naopak bytové klima díky zdivu z chemicky neošetřovaného smrkového dřeva je velmi příjemné. Další výhodou této technologie je rychlost stavění a následná obyvatelnost ihned po dokončení montáţe. 4 4 (Chybík) 13

14 V německy mluvících zemích je podíl dřevostaveb na trhu asi 15%, u nás přesné statistiky neexistují, odhad lidí z oboru se pohybuje mezi 1-2% z celkové bytové výstavby. Růstový potenciál je tedy značný. V poslední době se začínají u nás prosazovat vedle dřevěných rodinných domů i bytové domy stavěné jako dřevostavba. Dřevostavby jsou a budou plnohodnotným stavebním systémem a navíc v největší míře splňují poţadavky na zdravé a ekologické bydlení. Vzhledem ke stále dotovaným cenám energií není jejich ekonomická výhodnost zřejmá na první pohled. V zemích evropské unie jsou tyto stavby ekonomicky zcela srovnatelné s ostatními stavebními systémy a navíc poskytují svým obyvatelům příjemné přírodní a ekologické ţivotní prostředí v duchu trvale udrţitelného rozvoje. Obrázek 3 - Příklady staveb z lehkého konstrukčního systému 14

15 Střešní konstrukční systémy Střecha je konstrukce nad posledním podlaţím stavby. Střešní konstrukce lze realizovat jako ploché, pultové, šikmé, zkosené, zakřivené a další. Konstrukce střešního pláště plochých střech se dá řešit více způsoby, podle nichţ rozlišujeme ploché střechy jednoplášťové, dvouplášťové, víceplášťové, nebo inverzní, které mají výhodu v menším namáhání hydroizolační vrstvy. Ploché střechy lze také realizovat jako vegetační, takovýto typ střech má velký přínos pro regulaci tepelných zisků a ztrát v průběhu ročních období. V letních měsících zamezuje vegetační vrstva přímému dopadu slunečních paprsků a částečně reguluje teplotu, zajišťuje tak tepelnou pohodu v místnostech pod takovouto střechou. V zimních měsících naopak slouţí jako izolace, která zamezuje únikům tepla. Šikmé střechy, které jsou nejběţnějším typem střech u rodinných domů lze dělit dle tvaru na pultové, sedlové, valbové, stanové a mansardové. Konstrukci šikmých střech tvoří nejčastěji dřevěný krov. Krov musí zajistit přenos zatíţení vlastní konstrukce, sněhu nebo větru do nosné konstrukce budovy. U šikmých střech je nejčastěji realizována tepelná izolace pomocí minerální vlny uloţené mezi krokve a pod krokvemi, čímţ je zajištěno potlačení tepelných mostů. V menší míře jsou realizovány například nadkrokevní systémy, které nesniţují výšku stropu v interiéru a umoţňují zanechat, z estetického hlediska, odkrytý krov. Izolace střešních konstrukcí je velice důleţitá, má význam pro izolaci před zimou i teplem. V letních měsících je střešní konstrukce vystavena intenzivnímu přímému slunečnímu záření, izolace v těchto měsících musí zajistit tepelnou pohodu v podkrovních místnostech. Naopak v zimních měsících je střešní konstrukce intenzivně ochlazována a dochází touto konstrukcí k vysokým tepelným ztrátám. Tabulka 3 - Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla U střešní konstrukcí součinitel prostupu tepla běžná výstavba (ČSN ) nízkoenergetický pasivní dům U [W/(m 2.K)] požadované doporučené doporučené Doporučené Střecha plochá a šikmá do 45 0,24 0,16 0,12 0,10 Střecha lehká nad 45 0,30 0,20 0,14 0,12 15

16 1.3. Okna V současnosti, kdy probíhá vysoký nárůst výstavby energeticky úsporných staveb, je kladen důraz na tepelnětechnickou kvalitu výplňových konstrukcí stavebních otvorů. Okna ve vnějších stěnách budovy plní několik důleţitých funkcí, především světelně-optickou funkci, která zajišťuje dostatečné denní osvětlení místností a větrání vnitřních prostor budovy, mezi další funkce patří psychologická funkce, bezpečnostní funkce a estetická funkce. Z hlediska trţní hodnoty nemovitosti nemůţeme opomenout fakt, ţe hodnotu nemovitosti podstatně zvyšuje kvalitní výhled z okna. Výhled do okolí je nutné zohlednit jiţ od počátku navrhování stavby, kvalitní výhled je však také podmíněn dostatečně velkou prosklenou plochou. Velká plocha skla však klade vysoké nároky na nadstandardní izolační vlastnosti zasklení a promyšlený systém stínění, který zabrání přehřívání místností letním období. Z hlediska spotřeby energií jsou na okna kladeny dva protichůdné poţadavky. Okny by mělo unikat ven co nejméně tepla a současně by jím mělo procházet co nejvíce sluneční energie. Z hlediska energetických ztrát je důleţité okna a dveře posuzovat z hlediska kvality zasklení, rámu a ukotvení. Tabulka 4 - Doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla v nízkoenergetických a pasivních domech Typ domu běžná výstavba (ČSN ) nízkoenergetický Rám okna U F Zasklení okna U g Okno celkem U w Standardní < 2,0 1,1-1,3 < 1,7 Energeticky úsporný < 1,8 0,8-1,0 < 1,5 Nízkoenergetický < 1,4 0,7-0,9 < 1,2 Pasivní < 1,0 0,4-0,6 < 0,8 16

17 Zasklení V současné době se vyrábějí okna s velmi nízkým součinitelem prostupu tepla. Lze ho dosahovat osazením izolačního trojskla, případně dvojskla, kde je mezi skly uchycena plastová pokovená fólie "Heat mirror" zlepšující parametry zasklení. Pouţitím takovéhoto zasklení lze dosáhnout hodnot součinitele prostupu tepla pod 0,6 W/(m 2.K) u Heat mirror zasklení hodnot aţ 0,3 W/(m 2.K) Vhodné zasklení je nutné posuzovat z několika hledisek, důleţité jsou především: - propustnost viditelného světla Tvis (%) - prostup energie slunečního záření g (%) - koeficient prostupu tepla Ug (W/m 2.K) - hlukový útlum Rw (db) Zasklení s vysokou hodnotou prostupu intenzity osvětlení (> 70%) je vhodné pro pouţití v interieru s velke hloubkou, nebo nepříznivými vnějšími světelnými podmínkami, nebo pro okna malých rozměrů, naopak pro celoprosklené fasády bez dostatečného zastínění je vhodné vyuţívat zasklení s nízkou hodnotou prostupu intenzity světla (< 50%) Na okna orientovaná na jiţní a západní strany dopadá v letních měsících velké mnoţství slunečního tepla, které můţe dosahovat intenzity aţ 1000 W/m 2. Pokud nejsou okna zastíněna prochází do interiéru teplo, které je akumulováno a po skončení svitu sekundárně vyzařováno. Tento fakt výrazně zhoršuje komfort v místnosti. Efektivnějším řešením je potlačení prostupu slunečního záření samotným sklem. Neustálé zdokonalování technologie pokovování umoţňuje selektivně regulovat prostup viditelného světla a slunečního záření. Solární faktor g je moţné sníţit aţ na hodnotu kolem 20%. Na druhou stranu sluneční záření představuje v zimním období tepelné zisky. S touto energií zadarmo pracují především pasivní domy, které s ní po většinu chladných měsíců vystačí. Jiţ při jejich návrhu je ale nutné řešit odstínění letního slunce, ať konstrukcí budovy nebo stínící technikou. 17

18 Koeficient prostupu tepla Ug udává mnoţství tepla, které projde za časovou jednotku jedním m 2 stavebního dílce při teplotním rozdílu uvnitř a venku o 1 Kelvin. Čím niţší je hodnota U, tím vyšší jsou izolační schopnosti. Zlepšení izolačních vlastností se dosahuje rozdělením meziskelního prostoru na více komor, přidáním pokovení do systému a plnění iertnímy plyny (argon, krypton). U nejpouţívanějších typů dvojskel je dosahováno hodnoty cca 1,1-1,3 W/m 2.K, u vysoce kvalitních izolačních trojskel, nebo dvojskel s vrstvami pokovených folií v meziskelním prostoru je dosahováno hodnot aţ 0,3 W/m 2.K. Tabulka 5 - Hodnoty izolačních skel Ug (W/m 2.K) Ug (W/m 2.K) Tvis (%) g (%) Rw (db) Argon Krypton Izolační dvojsklo 1,1 1, Izolační trojsklo 0,6 0, Interm TF pasiv 70/60 0,9 0, Interm TF pasiv 70/50 0,7 0, Interm TF sporo standart 0,6 0, Interm TF select 60/30 0,6 0, Interm TF sporo extra 0,6 0, Interm TF sporo super - 0, zdroj: Izolační skla a.s Materiály okenních rámů Materiál okenního rámu není rozhodující, běţně se pouţívají plastová, dřevěná i kombinovaná okna, musí však mít vynikající tepelně technické vlastnosti. Okenní rámy jakoţ i okenní konstrukce prošly během let mnoha změnami, které přinesly různé trendy pouţívaných materiálů a poţadavků na design. Jeden z předpokladů pro kvalitní okenní rám však zůstává tuhost rámu a tepelně izolační schopnosti pouţitých materiálů. 18

19 Dřevěný profil Materiálová báze dřeva je vhodná pro okenní a dveřní konstrukce. Výhodou dřevěných vlysů, především okenních konstrukcí jsou zejména dobré tepelně izolační vlastnosti, nízká roztaţnost a poţární odolnost. Pro výrobu oken a dveří se pouţívají především domácí jehličnaté dřeviny smrk, modřín a borovice, z listnatých dřevin dub. Rovněţ se často vyuţívají exotické dřeviny, meranti, mahagon apod. Pro zlepšení mechanických a estetických vlastností se dřeviny lepí z několika vrstev, vznikají tzv. eurohranoly, jako součást unifikovaného europrogramu výroby oken ve vyspělých evropských státech. Eurohranoly se nejčastěji vyrábí v tloušťce 68 nebo 78 mm. Pro zlepšení izolačních vlastností a trvanlivosti dřevěných rámů mohou být dřevěné profily opláštěny z vnější strany hliníkovým profilem. Dřevo-hliníkové rámy se vyrábí v tloušťce aţ 124 mm. Okna dosud pouţívaná v energeticky úsporných domech (se součinitelem prostupu tepla UW = 1,5 W/(m2. K)) jsou pro energeticky pasivní domy nevyhovující. V těchto domech je třeba aplikovat okna s UW = 0,8 W/(m2. K). Aby okno jako celek dosáhlo této hodnoty součinitele prostupu tepla, musejí vlysy okenního rámu a křídla dosáhnout hodnoty cca U F < 1,0 W/(m2. K). 5 U vlysů na materiálové bázi dřeva jde o speciální eurohranoly s tloušťkou větší neţ 70 mm, u nichţ střední lamelu nahrazuje vysoce účinný tepelný izolant. Nejčastěji se pouţívá polyuretanová pěna, respektive její kombinace s dřevěnými třískami purenit, který má vyšší mechanické vlastnosti a jen o málo lepší tepelně-technické. Z jiných tepelně-izolačních materiálů pouţívaných na vlysy oken určených do nízkoenergetických a energeticky pasivních budov je to například korek jako přírodní materiál. 5 (Ing. Jochim, a další, 2010) 19

20 Obrázek 4 - Příklady oken s dřevěným rámem PVC profil Plastové profilové systémy řadíme mezi komorové systémy, skládají se z komorového křídla a komorového rámu. Komory tvoří samostatné vzduchotěsně uzavřené části konstrukce. Vnitřek konstrukce se vyztuţuje v místech největšího momentu, čímţ se zabraňuje deformaci profilu. Výztuţ tvoří ocelové, laminátové nebo hliníkové vyztuţovací profily. Systém je jednoduchý na zpracování, variabilní s mnoţstvím barevných úprav i povrchového provedení a nenáročný na provoz a údrţbu. Pro zlepšení izolačních vlastností je moţné plastové profily vyplnit izolačním materiálem. Obrázek 5 - Okna s PVC profilem 20

21 Hliníkové profily Pevnost hliníku je výhodou při výrobě oken, lze tak dosahovat subtilnějších rámů a zvětšovat tak plochu zasklení při zachování velikosti stavebního otvoru. Hliníkové profily jsou tvarově stálé. Přesná výroba umoţňuje vícekomorová řešení profilů s těsněním na křídle i rámu. Z hlediska bezpečnosti je výhodou hliníkových profilů jejich nehořlavost a odolnost proti násilnému vypáčení. Z hlediska údrţby jsou hliníkové profily téměř bezůdrţbové díky své materiálové stálosti. Obrázek 6 - Hliníkový profil Ukotvení oken Ukotvení okna je prováděno v místě napojovací spáry, kterou je potřeba řešit tak aby zde nevznikaly tepelné mosty, aby nedocházelo k pronikání vzdušné vlhkosti z interiéru do místa napojení, aby zde nezatékalo a aby tato spára vykazovala i hlukový útlum. Zároveň musí umoţnit vzájemné dilatační pohyby okna a stěny, které mohou být výrazně rozdílné. Kvalitní napojení okenního rámu zůstává často opomíjeno. Nebezpečím je vlhký vzduch prostupující spárou, který v místě rosného bodu kondenzuje, zvlhčuje izolant, tím zhoršuje tepelněizolační vlastnosti PUR pěny. Důsledkem je poškození izolace s povrchovou teplotou blízkou teplotě venkovní, kde kondenzace vzniká jiţ na vnitřním povrchu spáry a dochází ke vzniku plísní v ostění. Tomuto poškození je moţné předcházet kvalitním flexibilním utěsněním spáry zevnitř parozábranou a zvenku paropropustným avšak voděodolným materiálem. 21

22 Obrázek 7 - Detail kotvení oken do masivní stěny 1.4. Tepelně izolační materiály a jejich porovnání z hlediska environmentálního dopadu Důkladné zateplení budov je jedním z nejdůleţitějších opatření sniţující energetickou náročnost staveb. Nedostatečně izolovanými konstrukcemi oddělujícími vnitřní prostředí od vnějšího dochází k vysokému úniku tepelné energie, sniţuje se tepelná pohoda v interiéru a dochází ke kondenzaci vlhkosti na stěnách, která vede k tvorbě plísní. V dřívějších dobách se jako tepelné izolace pouţívaly pouze přírodní materiály, jako sláma, seno, mech. V polovině 60. let minulého století se začaly ve větší míře objevovat plasty, které se široce uplatnily především v izolacích spodních částí budov, dnes ovšem patří i mezi nejpouţívanější tepelné izolace. V důsledku nízké produkce přírodních izolačních materiálů a nezohledňování nákladů na odstraňování umělých materiálů je cena přírodních materiálů v současné době vyšší. Podle umístění izolace ve stavbq se většinou dělí na: izolace spodní stavby, která musí být odolná proti vodě a musí vykazovat vysokou pevnost v tlaku, fasádní, izolace šikmých střech, izolace ve vnitřních prostorech a izolace podlah. Při vyhodnocování budov z hlediska spotřeby energie se v poslední době stále více prosazuje rozšíření pohledu na energetickou náročnost LCA (life cycle asessment), který dává úplnější pohled na celý ţivotní cyklus zařízení a jeho vliv na ţivotní prostředí.mezi hlavní činitele posuzované z hlediska ţivotního cyklu patří produkce emisí CO2, SO2 a spotřeba energie. Dalšími hledisky v hodnocení environmentálního dopadu můţe být také ţivotnost jednotlivých izolací a jejich recyklovatelnost. V následujících kapitolách jsou popsány vlastnosti několika nejpouţívanějších izolačních materiálů. 6 6 (Bureš, 2010) 22

23 Kamenná vlna Při výrobě kamenné vlny je hlavním procesem tavení čediče, coţ je v podstatě sopečná hornina. K procesu tavení čediče dochází ve speciální kupolové peci, teplota při tavení přesahuje 1500 C. Tavením sopečné horniny, čediče vzniká láva, která se nechává vytékat na rotující válec, a tím vznikají pomocí odstředivé síly malé kapky. Tyto kapky odlétají do tzv. usazovací komory. Malé kapky se vlivem velké rychlosti při odstředivé síle natáhnou na jemné vlákno. Tímto procesem vzniká hlavní část "kamenné vlny", vlákna. Do vláken následně bývá vstříknuto pojivo a dále vodoodpudivé přísady (hydrofobizační olej), proti plísňové a další přísady. Vlákno se rovnoměrně usadí na pás a pokračuje do vytvrzovací pece, kde se spolu s pojivem a všemi přísadami teplem vytvrzuje. Z vytvrzovací pece vychází pás kamenné vlny přes přítlačné zařízení, které spolu s rychlostí posuvu pásu a intenzitou přísunu vláken zajišťuje poţadovanou objemovou hmotnost a tloušťku konkrétního výrobku. Dále tento pás pokračuje přes chladící komoru k diamantové pile, tato nařeţe hotový výrobek z kamenné vlny na poţadovaný formát. Díky svému čedičovému základu má kamenná vlna vysoký bod tání (> 1000 C) a proto dobře odolává ohni. Neměla by však být dlouhodobě vystavována vlhku. Při výrobě vláken kamenné vlny z čediče vzniká velké mnoţství vzduchových mezer a tím je zaručena vysoká paropropustnost neboli nízký difúzní odpor. Tím je moţné, aby se případná zkondenzovaná vlhkost v obvodové zdi mohla odpařovat do venkovního prostoru. Důsledkem je i niţší kondenzace vlhkosti v konstrukci či interiéru a tím pádem niţší pravděpodobnost následného vzniku plísní. Díky této vlastnosti se minerální vlna často úspěšně pouţívá v difúzně otevřených konstrukcích nebo u dvouplášťových střech. Součinitel tepelné vodivosti W.m-1.K-1 0,036 0,039 Měrná tepelná kapacita J.kg-1.K Objemová hmotnost kg/m Svázaná energie MJ.kg- 1 23,3 Svázané emise CO 2 kg.kg -1 1,64 Svázané emise SO 2 g.kg -1 10,5 23

24 Minerální skelná vlna Skelná vlna je vyráběna stejným způsobem jako kamenná vlna a díky příbuznosti výchozího materiálu má také podobné vlastnosti Hlavní rozdíl je v tom, ţe skelné izolace se díky niţšímu bodu tavení nehodí do protipoţárních konstrukcí a k vlastní odolnosti konstrukce jako celku téměř nepřispějí, naopak kamenné minerální izolace mají velmi dobré poţární odolnosti a jsou přímo pro tyto typy konstrukcí určené. Součinitel tepelné vodivosti W.m -1.K -1 0,033 0,046 Měrná tepelná kapacita J.kg -1.K Objemová hmotnost kg/m Svázaná energie MJ.kg- 1 49,8 Svázané emise CO 2 kg.kg -1 2,26 Svázané emise SO 2 g.kg -1 16,0 24

25 Pěnový polystyren - EPS Pěnový polystyren se získává ze zpěňovatelného polystyrenu, který je tuhým buněčným plastem obsahujícím zpěňovalo a je vyráběn z ropy. Prvním stupněm výroby je přeměňování - surovina se ohřeje ve speciálních předpěňovacích strojích, působením páry při teplotách v rozmezí asi C. Objemová hmotnost materiálu klesne přibliţně z 630 kg/m3 na hodnoty kolem 10 aţ 35 kg/m3. Během procesu předpěňování se kompaktní perle suroviny přemění na plastové perle s malými uzavřenými buňkami, které mají uvnitř vzduch. Druhý stupeň je zrání a stabilizace: V právě vypěněných částicích se během chlazení vytváří vakuum a to musí být kompenzováno difuzí vzduchu. Takto získají perle větší mechanickou pruţnost a zlepší se schopnost vypěnění, coţ je velmi uţitečné v následujícím stupni přeměny. Tento proces probíhá během procesu zrání materiálu v provzdušňovaných silech. Perle se současně i suší. Třetí stupeň dopěnění a konečné vytvarování: Během této fáze se stabilizované předpěněné perle dopraví do forem, kde se na ně znovu působí parou tak, ţe se perle vzájemně spojí. Takto se získají veliké bloky (které se později řeţou na poţadovaný tvar, jako jsou desky, panely, válce atd.) nebo výrobky mající jiţ konečný tvar. Pěnový polystyren EPS při svých vlastnostech má nízkou objemovou hmotnost, kde se jeho pouţitím sniţují náklady na manipulaci, dopravu a zatíţení konstrukce. Číslo typu (např. EPS 100) značí pevnost v tlaku v kpa, EPS se vyrábí v hodnotách 50 aţ 250 kpa. Při aplikaci se kotví buď pouze lepením, nebo lepením a mechanicky. Vhodné je pouţít více vrstev kladených na vazbu pro eliminaci liniových tepelných mostů na styku s konstrukcí. Polystyren je moţné pouţít i jako kročejovou izolaci, nelze ho však dlouhodobě vystavit vlhku. Mezi výhody patří nízká cena. Součinitel tepelné vodivosti W.m -1.K -1 0,038 0,043 Měrná tepelná kapacita J.kg -1.K Objemová hmotnost kg/m Svázaná energie MJ.kg- 1 98,5 Svázané emise CO 2 kg.kg -1 3,35 Svázané emise SO 2 g.kg -1 21,6 25

26 Extrudovaný polystyren - XPS Extrudovaný polystyrén je vyráběn ze stejné suroviny jako pěnový polystyren, avšak naprosto jiným postupem. Granule jsou dávkovány do násypky a roztaveny, dále je materiál vytlačovacím zařízením (extrudérem) dodáván na pás, kde je tloušťkově formátován. Před vytlačovací hubicí je materiál napěňován hnacím plynem CO2. Při jeho výrobě nejsou tedy pouţívány halony ani freony. Dále je materiál extrudovaného polystyrénu po vychladnutí a ztvrdnutí délkově a šířkově formátován a hrany jsou upraveny na poţadovaný tvar. Tento druh polystyrenu, značený také XPS, je dodáván nejčastěji ve formě desek s polodráţkou nebo hranou, vyuţíván je zejména pro izolaci soklu, dále při izolování základových desek nebo ve skladbě střech s obráceným pořadím vrstev. Nejznámější obchodní názvy tohoto materiálu jsou Styrodur, Styrofoam nebo Fibran ECO. Důsledkem výroby je materiál s vysokou pevností v tlaku a minimální nasákavostí (cca 10x méně neţ pěnový polystyren). Materiál má uzavřené póry, proto je nenasákavý a lze ho pouţít ve vlhkém prostředí, kde působí jako tepelná izolace, a také jako účinná součást hydroizolace. Je velmi pevný, na druhé straně je nutné ho chránit před UV zářením. Součinitel tepelné vodivosti W.m -1.K -1 0,030 0,035 Měrná tepelná kapacita J.kg -1.K Objemová hmotnost kg/m Svázaná energie MJ.kg Svázané emise CO 2 kg.kg -1 3,6 Svázané emise SO 2 g.kg

27 Pěnové sklo Vyrábí se ze speciálního aluminio-silikátového skla. Po vychlazení je sklo rozemleto na velmi jemný prášek. Tento skleněný prach je při mletí smíchán s ještě jemnějším uhlíkovým prachem. Výsledná směs je v tenké vrstvě rozprostřena do ocelových forem. Formy jsou následně zahřáté v tunelové peci na cca 1000 o C. Tak dojde k opětovnému roztavení skleněného prášku a k současné oxidaci částic uhlíku na CO 2. Tento plyn vytvoří drobné bublinky, které aţ dvacetinásobně zvětší původní objem roztaveného skla a vyplní celou formu. Po vypěnění je vzniklý blok pěnového skla zvolna ochlazován z 1000 o C na 20 o C. Po konečném zchlazení pěnového skla zůstává v jeho jednotlivých buňkách CO 2 v podtlaku cca 1/3 atmosférického tlaku, který vzniká z důvodu zmenšení objemu ochlazovaného plynu. Pěnové sklo je v celém svém objemu zcela vodotěsné. Současně je nenasákavé pro všechny kapaliny a proto se v čase nemění jeho tepelně izolační vlastnosti. Také je zcela neprodyšné pro všechny plyny včetně vodní páry a radonu. Je proto parotěsné stejně jako tabulové sklo a jeho koeficient difúzního odporu µ je neměřitelně vysoký (blíţí se nekonečnu). Pěnové sklo má nejvyšší pevnost v tlaku mezi tepelnými izolacemi (pevnost v tlaku 0,7 aţ 1,6 MPa podle typu). Současně má také vysokou tuhost a je prakticky nestlačitelné. Nemění své rozměry ani tvar vlivem působení vnějšího prostředí, stlačení nebo stárnutí. Jeho tepelná roztaţnost je srovnatelná s betonem nebo ocelí. Proto je moţné ho celoplošně lepit ke konstrukčním materiálům a nevyţaduje vytváření speciálních dilatačních spár. Pěnové sklo se vyuţívá především v energeticky úsporných či pasivních domech pro izolaci spodní stavby a pro přerušení tepelného mostu, například u paty nosných stěn. Další aplikací jsou izolace podlah nebo pojízdných a pochozích střech s velmi vysokým tlakovým namáháním v průmyslových provozech, občanských stavbách, obchodních domech ap. Širokému pouţití brání vysoká cena. Součinitel tepelné vodivosti W.m -1.K -1 0,038 0,050 Měrná tepelná kapacita J.kg -1.K Objemová hmotnost kg/m Svázaná energie MJ.kg- 1 15,7 Svázané emise CO 2 kg.kg -1 0,943 Svázané emise SO 2 g.kg -1 2,27 27

28 Porovnání produkce energie a emisí při výrobě tepelné izolace Pokud porovnáme produkci svázané energie při výrobě materiálů, při výrobě minerální izolace je produkce energie 23,3 MJ/kg, při výrobě polystyrenu je produkce 98,5 MJ/kg, Při porovnání produkce svázané energie při výrobě materiálů přepočtené na průměrné hodnoty objemové hmotnosti jsou hodnoty produkce svázané energie jiţ vyrovnány (viz. graf). V případě přepočtu hodnot při maximálních odchylkách hodnot objemové hmotnosti materiálů má minerální izolace produkci svázaných energií dokonce 7470 MJ/m 3 a polystyren jen 1477,5 MJ/m 3. Z environmentálního hlediska je však potřeba uvaţovat také s recyklovatelnosti materiálů a šetrnosti k ţivotnímu prostředí po skončení jejich ţivotnosti. Graf 1 - Porovnání produkce svázané energie při výrobě izolačních materiálů porovnání produkce svázané energie při výrobě *MJ/kg kamenná vlna minerální skelná vlna pěnový polystyren extrudovaný polystyren pěnové sklo porovnání produkce svázané energie při výrobě *MJ/m3] kamenná vlna minerální skelná vlna pěnový polystyren extrudovaný polystyren pěnové sklo 28

29 2. Technické vybavení energeticky úsporných staveb Energetické zisky nízkoenergetického domu se skládají z tepelných zisků ze slunečního záření (cca 35%), z tepla osob a spotřebičů (cca 25%). Zbylých přibliţně 40% je nutné pokrýt vnějším zdrojem energie. Jako vnější zdroj energie lze vyuţít obnovitelné zdroje, které jsou šetrné k ţivotnímu prostředí (sluneční záření, biomasa, bioplyn, geotermální energie), nebo neobnovitelné zdroje (uhlí, zemní plyn, topný olej). Výběr systému technického zařízení budovy, především systému vytápění, větrání a ohřevu teplé vody závisí na celkové stavebně-energetické koncepci domu Způsoby získávání energie pomocí obnovitelných zdrojů Obecně lze obnovitelné zdroje energie definovat jako přírodní zdroje, které mají schopnost se při postupném spotřebování částečně nebo úplně obnovovat, a to samy, nebo za přispění člověka. V roce 2007 se představitelé států Evropské unie dohodli, ţe do roku 2020 bude minimálně 20% veškeré energie jednotlivých států vyráběno z přírodních zdrojů. Novostavbám s malou spotřebou tepla nabízí současná tepelná technika spoustu moţností pro výrobu tepla a přípravu teplé vody. S ohledem na vyčerpatelnosti zdroje fosilních paliv s stále častěji vyuţívají pro získávání energie obnovitelné zdroje V podmínkách České republiky se vyuţívají obnovitelné zdroje energie jako voda, vítr, slunce, biomasa a geotermální energie. V následujících kapitolách popisuji nejpouţívanější způsoby získávání energie pro vytápění budov pomocí obnovitelných zdrojů energie Solární energie Spotřeba primárních zdrojů energie v ČR odpovídá sluneční energii, která za rok dopadne na 350 km 2. Solární energie je u budov vyuţívána především k celoroční přípravě teplé vody, ohřevu bazénové vody a k přitápění budov pomocí teplovodního či teplovzdušného vytápění. Získanou energii je moţné i dlouhodobě akumulovat, systém je však velmi drahý a neekonomický, proto se nejčastěji pouţívá krátkodobá akumulace spolu s pruţnými topnými systémy, které sníţí výkon okamţitě, jsou-li v místnosti dostatečné solární zisky prosklením, pro akumulaci se obvykle pouţívá beztlaková vodní nádrţ. 29

30 Solární systémy mohou být i teplovzdušné. V tomto případě nehrozí zamrzání nebo vyvaření média a teplý vzduch z kolektorů lze přivádět přímo do místností. Systém pracuje s niţšími teplotami, čímţ roste účinnost. 7 V ČR dopadá na zemský povrch za rok průměrně 1100 kwh/m 2 energie. Pomocí kapalinových kolektorů můţeme získat kwh/m 2 za rok. Zisk se však v jednotlivých měsících značně liší, v zimě často nepokrývá spotřebu, pro letní přebytky často není vyuţití. Pro reálné odhady hrubé výroby energie v průměrných solárních zařízeních lze v podmínkách ČR uvaţovat průměrnou roční výrobu kwh/m 2 za rok. 8 Základním prvkem slunečního kolektoru je absorbér, coţ je plochá deska s neodrazivým povrchem a trubicemi pro odvod teplonosného média. Uloţením absorbéru pod skleněnou desku vznikne sluneční kolektor, který vyuţívá tzv. skleníkového efektu. Z hlediska teplonosného média lze dělit kolektory na kapalinové a vzduchové. Sluneční absorbéry přeměňují zachycené sluneční záření na tepelnou energii, ta je pomocí teplonosného média odváděna do místa okamţité spotřeby nebo do akumulačního zásobníku. Kvalitní kolektory mají absorbér opatřený spektrálně selektivní vrstvou, dosahují tak vyšší účinnosti a dokáţí zpracovat i difuzní sluneční záření. Solární zásobník slouţí pro přípravu teplé vody, při nedostatku sluneční energie se dohřívá tepelnou energií z ústředního vytápění či elektřinou. Objem zásobníku odpovídá ploše kolektorů, tak aby v létě akumuloval zachycenou energii a nedošlo k poškození systému. Obrázek 8 - Vakuový trubicový a plochý solární kolektor 7 (Energie slunce, 2007) 8 (Haller, a další, 2001) 30

31 Energie prostředí - tepelná čerpadla Prostředí, které nás obklopuje má obvykle příliš nízkou teplotu a jeho teplo nelze pro vytápění vyuţít přímo. Nízkoteplotní teplo okolí můţeme vyuţívat pomocí tepelného čerpadla, které toto teplo převede na vyšší teplotní hladinu. Tepelné čerpadlo vyuţívá tepla získaného od okolního prostředí k odpaření chladicí kapaliny. Tato pára je poté kompresorem stlačena a díky dodané práci dochází k uvolnění tepla o vyšší teplotě, které je předáno topnému médiu. Zdrojem tepla pro tepelné čerpadlo můţe být například okolní vzduch, který je k dispozici všude. Tento typ tepelného čerpadla je investičně méně náročný. Vzduch se ochlazuje ve výměníku tepla umístěném vně budovy. Pro provoz je nutný výkonný ventilátor, který zajišťuje dostatečný objem vzduchu. Nevýhodou tohoto typu je závislost účinnosti na teplotě okolního vzduchu. Pro zvýšení účinnosti lze vyuţívat odpadního vzduchu odváděného větracím systémem objektu. Tento vzduch má relativně vysokou teplotu, nevýhodou je omezené mnoţství takového vzduchu. Dalším zdrojem tepla pro tepelné čerpadlo můţe být voda, vyuţívá se vody v toku nebo v rybníku, která je ochlazována tepelným výměníkem umístěním přímo ve vodě. Pro vyšší účinnost v topném období ve vhodné vyuţívat spíše podpovrchové vody. Tato voda se odebírá ze studny a po ochlazení se vypouští do druhé, tzv. vsakovací studny. Podmínkou je geologicky vhodné podloţí, které umoţní čerpání i vsakování. Zdroj vody musí být dostatečně vydatní (přibliţně l/min pro tepelné čerpadlo o výkonu 10 kw). Velmi rozšířeným způsobem je získávání tepla z půdy. Půda se ochlazuje tepelným výměníkem z polyethylenového potrubí plněného nemrznoucí směsí a uloţeného do výkopu. Půdní kolektor se umísťuje poblíţ objektu v nezámrzné hloubce. Velikost plochy půdního kolektoru je cca trojnásobkem vytápěné plochy. Je potřeba počítat s tím, ţe půdní kolektor okolní zeminu ochladí, takţe se zde např. bude v zimě déle drţet sníh. Teplo lze také získávat z hlubinných vrtů, tento způsob je nejlépe odolný vůči okolním teplotám. Vyuţívá se teplo hornin v podloţí. Vrty jsou hluboké aţ 150 m a umísťují se v okolí stavby nejméně 10 m od sebe. Vrty lze umístit i pod stavbou. Na 1 kw výkonu tepelného čerpadla je potřeba 12 aţ 18 m hloubky vrtu, podle geologických podmínek. Pro umístění vrtu je nutné provést hydrogeologický průzkum, aby nedošlo k narušení hydrogeologických podmínek. Výhodou je celoročně stálá teplota zdroje cca 8 C. 31

32 Paradoxně platí, ţe ekonomická návratnost tepelného čerpadla vychází nelépe ve stavbách s vysokou spotřebou tepla, u nízkoenergetických nebo pasivních staveb, kde je spotřeba energie velmi nízká je úspora nákladů na vytápění poměrně malá a roste tak doba návratnosti. Další úsporu přináší niţší cenový tarif elektřiny pro domácnosti vytápěné tepelným čerpadlem. Při spotřebě domácnosti okolo kwh/rok je úspora aţ Kč. 9 Tabulka 6 - Porovnání návratnosti investičních nákladů na pořízení tepelného čerpadla Starší nezateplený dům Pasivní dům Spotřeba za rok kwh kwh Náklady na vytápění el. přímotopy Kč Kč Náklady na vytápění tepelným čerpadlem Kč Kč Roční úspora Kč Kč Investiční náklady na tepelné čerpadlo Kč Kč Prostá návratnost investice 10 let 20 let Energie biomasy Biomasa je hmota organického původu. Pro energetické účely se vyuţívá buď cíleně pěstovaných rostlin nebo odpadů ze zemědělské, potravinářské nebo lesní produkce. Zásadní výhodou je, ţe biomasa slouţí jako akumulátor energie a lze ji poměrně jednoduše a dlouhodobě skladovat. Biomasu lze rozlišit na - suchou (dřevo a dřevní odpady, sláma,...) - mokrou (zejména tekuté odpady z ţivočišné výroby) - speciální (olejniny, škrobové a cukernaté plodiny) 9 (Energie prostředí, geotermální energie, tepelná čerpadla, 2007) 32

33 Pro získávání energie na vytápění domů se pouţívá zejména suchá biomasa, která se spaluje ve zplyňovacím a zejména peletkovém kotli. Podstatným krokem je modulace výkonu u peletkových kotlů, kde lze generované teplo přizpůsobit aktuální potřebě. U peletkových kotlů lze tak upustit od velkých a nákladných nádob, které akumulují teplo. Moderní regulace spolu s modulační konstrukcí zajišťují, aby se daly samoobsluţné peletkové kotle pouţít i v budovách s nízkou potřebou tepla. Předem definované regulační algoritmy sniţují přísun peletek ještě před dosaţením poţadované teploty vody. Důleţité je aby konstrukce kotle dovolovala vhodné podmínky pro spalování. Typický teplotní rozsah spalování dřeva je mezi C. Při niţších teplotách zůstávají zachovány cyklické uhlovodíky Vytápění Pro vytápění budov pouţíváme pasivní a aktivní získávání tepla. Pasivní systémy mají výhodu, ţe nepotřebují ţádná další zařízení. Vyuţívá se sluneční záření, které dopadne do interiéru okny nebo jiným prosklením. Systém je potřeba navrhnout tak, aby zisky byly co nejlépe vyuţity. Výhodu mají budovy s masivním konstrukčním systémem, který umoţňuje akumulaci přebytků do vlastní konstrukce. Velmi důleţité je vyřešení tepelné zátěţe během léta především pomocí vhodného zastínění a odvětrání. Pro aktivní získávání tepla vyuţíváme vhodný zdroj, který je volen dle výpočtové tepelné ztráty budovy. U nízkoenergetických domů musíme brát v úvahu mnohem niţší tepelné ztráty neţ u běţné výstavby. Také pasivní solární zisky mohou, v otopném období u osluněných místností, přesahovat tepelné ztráty. Menší a kompaktní tvary nízkoenergetických a pasivních domů vedou k minimálním teplotním ztrátám a můţe být poté obtíţné najít tak malý zdroj tepla. Řešením je pouţití akumulační nádrţe. Ta navíc umoţňuje do jednoho místa soustředit energii produkovanou různými zdroji (kotel, solární systém, elektrické topné tyče). U nízkoenergetických domů se otopné období zkracuje na dva aţ čtyři měsíce a navíc přerušovaně. Investice do málo vyuţitého vytápěcího systému se můţe dostat do kolize s jeho efektivností a rentabilitou. Vzhledem k malé potřebě tepla v nízkoenergetických domech se distribuce a odevzdávání tepla mohou realizovat prostřednictvím systémů s niţšími teplotami nosného média (vody, nebo vzduchu). Pro vytápění nízkoenergetických domů lze vyuţít konvenční ústřední teplovodní vytápění. Přívody do jednotlivých místností musí být však pruţně regulovatelné, případně vypínatelné. Objem topné vody by měl být minimální, aby se umoţnila rychlá regulace. Podlahové teplovodní vytápění není pro nízkoenergetické domy vhodné z důvodu velké teplotní setrvačnosti. 33

34 Vytápění nízkoenergetických a pasivních domů lze zajistit také pomocí rozvodů větracího systému, který je dohříván teplovodním výměníkem, podrobněji se tomuto způsobu vytápění věnuje následující kapitola Větrání a chlazení Při snaze zabezpečit optimální solární zisky, se mnohdy dostávají budovy do rizika letního přehřívání. Přehřívání lze omezit především umístěním účinných stínících prvků, které zabraňují pronikání přímého slunečního záření. Stínění a efektivní větrání je potřeba zohlednit jiţ při návrhu koncepce budovy i jejího vnitřního uspořádání. Horizontální stínící prvky je potřeba navrhovat s dostatečným přesahem aby letní slunce, které dopadá pod úhlem 60 aţ 70 nesvítilo přímo do místností. Prvky mohou zároveň plnit i funkci předsazené terasy nebo balkonu. Další moţností je umístění venkovních ţaluzií, rolet nebo okenic s dostatečnou nastavitelností. Stínící prvky spolu s nuceným větráním a vyuţitím předchlazení nasávaného vzduchu v zemním registru jsou schopny zabezpečit dostatečné chlazení. V současné době bohuţel není obytné prostředí, z hlediska mikroklimatických podmínek, větrání a koncentrací škodlivin v ovzduší ošetřeno v ČR ţádným legislativním dokumentem. ČSN uvádí pouze doporučené hodnoty intenzity výměny vzduchu. Těchto hodnot bylo bez větších problémů dosahováno u starších staveb, kde byla výměna vzduchu zajištěna přirozenou infiltrací netěsnostmi především v otvorových výplních. U nových, nebo rekonstruovaných staveb je těmto infiltracím zamezeno vzduchotěsnou obálkou budovy a pouţitím kvalitních eurooken a pravidelné větrání nebo pouţívání mikroventilace je velmi často zanedbáváno. Dlouhodobý pobyt v takto nedostatečně větraných místnostech můţe způsobovat různá onemocnění. Dalším důvodem pro dostatečné větrání je nově také velké mnoţství chemických látek pouţívaných při výrobě stavebních materiálů a interiérového vybavení. Tyto chemické látky se v malém mnoţství odpařují do ovzduší i několik desítek let. Ve stále větší míře je do energeticky úsporných budov instalováno větrací zařízení. Výhodou je zabezpečení neustálého přísunu čerstvého vzduchu bez vysoušení vzduchu, průvanu a konvektivního pohybu vzduchu v místnosti. Systémy kontrolovaného větrání se osvědčili hlavně v budovách se vzduchotěsným obvodovým pláštěm. U nízkoenergetických a pasivních domů je kontrolované větrání s rekuperací tepla velice důleţité pro sníţení tepelných ztrát větráním. 34

35 Rekuperace vzduchu je zajišťována pomocí rekuperační jednotky, která odvádí vzduch z budovy a současně přivádí z vnějšku čerstvý vzduch, který je dále rozváděn po domě. V rekuperační jednotce dochází k přenosu tepla z odváděného vzduchu na vzduch přiváděný, který je tak v zimních měsících předehříván a v letních měsících ochlazován. Dalším ztrátám můţeme zamezit instalováním zemního výměníku tepla, efektivita zpětných zisků takovýchto zařízení je %. Takovýto rozvod vzduchu lze kombinovat s teplovodním výměníkem a teplý vzduch tak zajišťuje rozvod tepla v domě. V nízkoenergetických a pasivních domech pak lze úplně vypustit klasické teplovodní vytápění. Při tomto systému je vzduch nasáván z vnějšího prostředí, následně je předehříván v trubkách uloţených v zemi. V rekuperačním výměníku následně vzduch přebírá tepelnou energii odcházejícího pouţitého vzduchu z budovy. Ohřátý vzduch je následně dohříván průchodem skrz teplovodní výměník a rozváděn podlahovými kanály do jednotlivých místností. Nucené větrání lze vyuţít v letních měsících pro ochlazování vnitřních prostor. Teplý vzduch je nasáván skrz zemní výměník, kde je ochlazen a následně rozveden do jednotlivých místností v objektu. Částečně lze tímto zařízením nahradit klimatizační jednotku a sníţit tak energetickou náročnost objektu v letních měsících při zachování optimální tepelné pohody Výroba teplé uţitkové vody Velký podíl na energetické bilanci nízkoenergetického domu tvoří spotřeba energie na ohřev uţitkové vody. Jedním ze způsobů ohřevu je pouţití akumulační nádoby, která je vytápěna několika zdroji energie. Vyuţívá se zde nejčastěji solárního zařízení jako primárního zdroje energie, a napojení na elektrický dohřev, nebo zdroj otopné soustavy, který zajistí ohřev při nedostatečném oslunění. Kvalitně izolovaný tepelný zásobník má velice nízké tepelné ztráty cca 1 2 C za den. Solární ohřev vody je v současné době zřejmě nejefektivnější moţnost vyuţití obnovitelných zdrojů energie. U zařízení určených jen na výrobu teplé vody se předpokládá plocha solárních kolektorů min. 1 1,5 m 2 na osobu. 35

36 2.5. Alternativní zdroje elektrické energie Spotřebu energetické náročnosti staveb lze částečně zajistit také z vlastních zdrojů. Pro větší objekty je moţné vyuţít větrné elektrárny. Z hlediska závislosti objektu na elektrické energii, můţe cenu nemovitosti sníţit také poloha nemovitosti v blízkosti vodního toku vhodného pro umístění vodní turbíny a vytvoření vodní elektrárny. Této výhody je u nás celkem často vyuţíváno, na Českých tocích je instalováno cca 1200 malých vodních elektráren. Solární energie je vyuţívána především pro přímý ohřev vody pro domácnosti. V menším měřítku jsou u nás realizovány instalace fotovoltaických panelů, určených pro výrobu elektřiny pomocí sluneční energie. Fotovoltaické panely však v poslední době dosahují mnohem vyšší účinnosti, neţ v počátcích vývoje, coţ bránilo jejich rychlému rozšíření. V okolních zemích např. v Rakousku jsou fotovoltaické panely velice rozšířeny díky vysokým dotacím. V Česku se zvyšuje poptávka po těchto zařízeních díky dotované garantované výkupní ceně energie, čímţ je zaručena návratnost vloţených investic. Pouţívání těchto alternativních zdrojů energie lze povaţovat za opatření sniţující energetickou náročnosti stavby a mohou také ovlivnit její trţní hodnotu Inteligentní systémy Inteligentní dům je budova, vybavená počítačovou a komunikační technikou, která předvídá a reaguje na potřeby obyvatel s cílem zvýšit jejich komfort, pohodlí, sníţit spotřebu energií, poskytnout jim bezpečí a zábavu pomocí řízení všech technologií v domě a jejich interakcí s vnějším světem 10 Inteligentní systémy vyuţívané v budovách se v poslední době začínají stále více prosazovat i při výstavbě obytných domů. V současnosti se stále více zvyšují poţadavky lidí na komfort bydlení. Stále větší oblibu nových technologií je moţné vidět nejen na ekonomických ukazatelích, ale také na mnoţství a rostoucí úrovni jednotlivých instalací. Podle současného vývoje lze tedy předpokládat, ţe systémy tvořící tzv. inteligentní domy se v budoucnu stanou standardem pro vybavení domů. 10 (Valeš, 2006) 36

37 Výhody instalace inteligentních systémů do budov můţeme rozdělit na finanční a komfortní. Finanční hledisko vzhledem k pořizovacím nákladům většinu investorů odrazuje. Pouţívané technologie, mezi které patří tepelné čerpadlo nebo solární, případně fotovoltaické panely však umoţní bezproblémový chod domu i s výrazně niţšími provozními náklady. Komfortní hledisko můţe zahrnovat celoroční regulaci teploty v budově, která umoţňuje udrţení poţadovaného klimatu bez ohledu na vnější podmínky, všechny systémy v domě mohou být regulovány bez nutnosti zásahu uţivatele. Inteligentní domy se mohou vzájemně lišit, všechny však spojuje snaha o niţší provozní náklady, maximální komfort obyvatel a vyuţití pokročilých elektronických systémů. 37

38 3. Optimalizace energetické náročnosti V domě se energie nespotřebovává jen na vytápění, ale také na ohřev vody a pro elektrospotřebiče v domácnosti. S tím jak klesá spotřeba na vytápění, význam ostatních roste. Pokud se soustředíme jen na stavební konstrukce domu, můţe nám uniknout moţnost sníţit spotřebu pro ohřev vody, například solárním systémem. Vzhledem k tomu, ţe různá paliva mají rozdílné ceny, nestačí porovnávat jen kilowatthodiny spotřeby, ale i náklady. Volba zdroje tepla má vliv i na náklady na domácnost, při topení elektřinou lze vyuţívat levnější proud i pro domácí spotřebiče. Pro sniţování energetické náročnosti budov vyuţíváme zejména tepelné izolace budov, vyuţívání obnovitelných zdrojů energie pro vytápění a ohřev teplé vody a vyuţívání energeticky úsporných spotřebičů. Tepelná izolace budov je souhrn technických vlastností stavebních konstrukcí, místností a budov, zajišťující poţadovaný tepelný stav vnitřního prostředí. Poţadovaný tepelný stav je nutný z hlediska tepelné pohody lidí, z hlediska hygienického a zdravého bydlení a ve výrobních budovách k zajištění optimálního výrobního procesu. Čím jsou tepelně technické vlastnosti lepší, tím menší jsou tepelné ztráty a energie spotřebovaná při vytápění. Zmenšují-li se tepelné ztráty budov, zmenšují se i nároky na dimenze otopných zařízení a tepelné zdroje. Úspora energie přináší také zmenšení škodlivých emisí, pronikajících do ovzduší, vznikajících při výrobě tepla spalovacími procesy, takţe zlepšení tepelně technických vlastností budov přispívá rovněţ ke zlepšování ţivotního prostředí. Sniţování energetické náročnosti budov je nutné posuzovat také z opačného hlediska. Čím lepší tepelně technické vlastnosti se navrhnou, tím větší jsou náklady na jejich pořízení, Z toho plyne nutnost hledat takové řešení, které vede k efektivnímu vyuţití prostředků vynaloţených na opatření ke zmenšení spotřeby tepla při vytápění 38

39 3.1. Energetická optimalizace novostavby rodinného domu V rámci energeticko-ekonomické optimalizace byl vytvořen matematický model novostavby ve 2 variantách. V jedné variantě je uvaţováno s kvalitnějším zateplením teplosměnných konstrukcí, druhá varianta je modelována tak aby splnila podmínky spotřeby energie pro výstavbu rodinných domů v ČR. Rodinný dům tvoří dvě základní hmoty: větší dvoupodlaţní část se sedlovou střechou a menší jednopodlaţní část s plochou střechou. Tyto části mezi sebou svírají úhel vycházející z tvaru pozemku. Hřeben sedlové střechy je orientován od severu k jihu, tj. rovnoběţně s východní resp. západní hranicí pozemku. Natočení jednopodlaţní části naopak kopíruje jiţní resp. severní hranici pozemku. Obě části jsou rozlišeny také materiálově. Dům je řešen jako samostatně stojící budova s jednou bytovou jednotkou 5+kk. Součástí domu je i garáţ pro jeden automobil. Dům není podsklepený, první i druhé nadzemní podlaţí jsou obytné. Hlavní vstup do objektu je z východu Obrázek 9- Vizualizace budoucího stavby rodinného domu 39

40 Varianta s vyšší energetickou náročností Oproti variantě s niţší energetickou náročností, je zde dosaţeno horších tepelně izolačních vlastností stavební konstrukce budovy. Varianta je navrhována tak, aby byla investičně co nejlevnější. Tloušťka tepelných izolací je navrţena tak, aby splňovaly poţadované hodnoty dle ČSN S takto navrţenými hodnotami objekt splňuje podmínky pro stavební povolení. Objekt je větrán okny s intenzitou výměny vzduchu uvaţovanou dle platné legislativy 0,5 h -1. Osvětlení objektu předpokládá instalaci klasických ţárovek. Výtápění objektu je uvaţováno elektrickými konvektory (přímotopy). Ohřev TV je uvaţován elektrickém zásobníku Stavební konstrukce Pro porovnání ekonomicko-energetické optimalizace jsou u varianty s vyšší energetickou náročností uvaţovány změny oproti nízkoenergetické variantě především ve skladbě ochlazovaných stavebních konstrukcí a způsobu vytápění Obvodové stěny jsou stavěny z cihelných bloků Porotherm 44 STI bez dodatečného zateplení, který splňuje normové hodnoty prostupu tepla pro výstavbu v ČR. 40

41 Základy Rodinný dům bude postaven na základových pasech z prostého betonu o šířce 600mm a výšce 500mm, na ně budou osazeny betonové bednící tvárnice o šířce 300mm a výšce 250mm. Ţelezobetonová základová deska bude provedena aţ na betonové tvárnice a bude mít tl. 150mm. Sloup v obýv. pokoji bude mít ţelezobetonovou dvoustupňovou patku o rozměrech 1400 x 1400mm a výšce 750mm. Základová spára je navrţena min. 0,9m pod upravený terén. V místě prostupů kanalizace, vody a kabelů budou v základových pasech i podkladním betonu osazeny chráničky. Podlaha na terénu s podlah. vytápěním Podlahová krytina Samonivelační stěrka, 5mm Betonová mazanina s výztuž. sítí, 54mm Tep. izolace z EPS (EPS 100 S STABIL), 80mm Hydroizolace (protiradon. izolace) Podkladní beton C 20/25, 150 mm Hutněný štěrkopísek, 150 mm Podlaha na terénu bez podlah. vytápění Podlahová krytina Samonivelační stěrka, 5 mm Betonová mazanina s výztuž. sítí, 60mm Separační fólie z PE Tep. izolace z EPS (EPS 100 S STABIL), 80mm Hydroizolace (protiradon. izolace) Podkladní beton C 20/25, 150 mm Hutněný štěrkopísek, 150 mm Svislé nosné konstrukce Nosné stěny objektu jsou navrţeny z Porothermu 44 STI. Jsou zde dva typy fasád- omítaná fasáda s kontaktním zateplovacím systémem a fasáda s fasádními deskami a provětrávanou vzduchovou mezerou. Dva nosné sloupy v přízemí jsou ţelezobetonové monolitické 250 x 250mm. Vaznici podpírají ocelové sloupky TR 108 x 4mm, skryté v konstrukci příček podkroví. Překlad rohových oken je podepřen pomocí ocelového sloupku TR

42 Obvodová stěna- omítka Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 44STI, 440mm Lepící stěrka+ sklotextil. síťovina, 3mm Vnější omítka (nátěr+ silikonová) Obvodová stěna- fasád. desky Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 44 STI, 440mm Provětr. mezera (kovové profily, SPIDI kotvy), min. 40mm Fasádní deska (CEMBRIT), 8mm Vnitřní stěna garáž Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 24 P+D, 240mm Tep. izolace z EPS (EPS 70 Z), 60mm Lepící stěrka+ sklotextil. síťovina, 3mm Vnější omítka (nátěr+ silikonová), 2mm Vnitřní nosné zdi Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 24 P+D, 240mm Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Vodorovné nosné konstrukce Strop tvoří ţelezobetonová monolitická deska tl. 160mm. Průvlaky v obýv. pokoji jsou rovněţ ţelezobetonové monolitícké. 250 x 300mm (tzn. 140mm pod desku). (Více viz. Statická část.) Podlaha podkroví Podlahová krytina Roznášecí vrstva -2x OSB desky tl. 15mm Kročej. izolace z min. vlny (STEPROCK HD), 40mm Vyrovnávací podsyp, 10mm ŽB stropní deska, 160mm Vnitřní omítka Plochá střecha Kačírek, 100mm Hydroizol. souvrství (ochran. textilie, hydroizol. fólie, podklad. textilie) Tep. izolace z EPS (EPS 100 S STABIL)+ spád. klíny, mm Parozábrana ŽB stropní deska, 160mm Vnitřní omítka Nenosné konstrukce Příčky zděné z Porothermu 11,5 P+D. 42

43 Schodiště Pro přístup do 2. NP je navrţeno dřevěné schodiště. Konstrukce krovu Je navrţena vaznicová soustava s vrcholovou vaznicí. Vaznice bude z ocelového profilu IPE 220. Zbylé nosné prvky jsou dřevěné- krokve 100 x 160mm, kleštiny 80 x 180mm a pozednice 140 x 100mm. (Více viz. Statická část.) Střecha je sedlová bez přesahů a bude pokryta betonovými taškami. Dešťová voda bude odváděna pomocí podokapních ţlabů a svodů do jímky na dešťovou vodu. (Stejně tak i voda z ploché střechy pomocí vnitřního svodu). Krov smrkové dřevo, impregnované Střešní krytina - betonové tašky Klempířské prvky Lindab, barva dle vzorníku Lindab Hromosvod - pozink Šikmá střecha Střešní krytina- beton. tašky Latě 40x60mm, 40mm Provětr. mezera (kontralatě 40x60mm), 40mm Pojistná hydroizolace Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD, mezi krokve 160x100mm), 140mm Parozábrana Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD, pod krokve), 40mm Nosný rošt podhledu, 60mm SDK podhled, 12,5mm Šikmá střecha - půda Střešní krytina- beton. tašky Latě 40x60mm, 40mm Provětr. mezera (kontralatě 40x60mm), 40mm Pojistná hydroizolace Krokve 160x100 mm 43

44 Podhledy SDK podhledy v podkroví budou připevněny ke konstrukci krovu. Strop nad garáţí bude opatřen podhledem s vloţenou tep. izolací. V přízemí budou lokálně provedeny i další podhledy, zejména kvůli skrytí rozvodů (VZT). Strop pod půdou Bednění, 20mm Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD, mezi kleštiny 180x80), 160mm Parozábrana Nosný rošt podhledu, 60mm SDK podhled, 12,5mm Strop nad garáží (ŽB stropní deska, 160mm) Instalační dutina, 100mm - Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD), 60mm Nosný rošt podhledu, 60mm SDK podhled, 12,5mm Výplně otvorů Okna - dřevěná EURO okna (s izolač. dvojsklem) Střešní okna - např. Velux Dveře na terasu dřevěné EURO Vchodové dveře bezpečnostní Venkovní parapety Lindab, přesah 2-4cm (u provětr. fasády) Vnitřní parapety lamino, přesah 3cm, barva bílá Interiérové dveře a zárubně dle výběru investora při realizaci Úpravy povrchů Vnitřní zdi a stropy budou omítnuty, sádrokartonové podhledy budou opatřeny malbou. Stěny koupelen budou obloţeny keramickými obklady. V koupelnách, na chodbě a v technické místnosti bude keramická dlaţba, podlahovou krytinu v ostatních místnostech určí investor. Fasáda bude z části omítnuta a z části obloţena fasádními deskami (CEMBRIT). Šikmá střecha bude z betonových tašek. Na ploché střeše bude kačírek. 44

45 Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla je zpracován dle vyhlášky č. 148/2007 Sb. a ČSN Podrobný výpočet je přílohou č. 1 této diplomové práce Výsledky výpočtu: Spotřeba energie na vytápění za rok Q,fuel,H: 60,408 GJ 16,780 MWh 92 kwh/m2 Spotřeba pom. energie na vytápění Q,aux,H: Energetická náročnost vytápění za rok EP,H: 60,408 GJ 16,780 MWh 92 kwh/m2 Spotřeba energie na chlazení za rok Q,fuel,C: Spotřeba pom. energie na chlazení Q,aux,C: Energetická náročnost chlazení za rok EP,C: Spotřeba energie na úpravu vlhkosti Q,fuel,RH: Spotřeba energie na ventilátory Q,aux,F: Energ. náročnost mech. větrání za rok EP,F: Spotřeba energie na přípravu TV Q,fuel,W: 13,041 GJ 3,622 MWh 20 kwh/m2 Spotřeba pom. energie na rozvod TV Q,aux,W: Energ. náročnost přípravy TV za rok EP,W: 13,041 GJ 3,622 MWh 20 kwh/m2 Spotřeba energie na osvětlení a spotř. Q,fuel,L: 19,840 GJ 5,511 MWh 30 kwh/m2 Energ. náročnost osvětlení za rok EP,L: 19,840 GJ 5,511 MWh 30 kwh/m2 Energie ze solárních kolektorů za rok Q,SC,e: z toho se v budově vyuţije: Elektřina z FV článků za rok Q,PV,el: Elektřina z kogenerace za rok Q,CHP,el: Celková produkce energie za rok Q,e: Celková roční dodaná energie Q,fuel=EP: 93,289 GJ 25,914 MWh 142 kwh/m2 Měrná spotřeba energie dodané do budovy Celková roční dodaná energie: Objem budovy stanovený z vnějších rozměrů: Celková podlahová plocha budovy: Měrná spotřeba dodané energie EP,V: Měrná spotřeba energie budovy EP,A: kwh 615,2 m3 182,3 m2 42,1 kwh/(m3.a) 142 kwh/(m2,a) 45

46 Tepelně technické vlastnosti budovy Pro zajištění vyváţeného řešení stavby bez rizika vad a poruch, s nízkými provozními nároky a příznivým vnitřním prostředím je nutné aby stavba vyhovovala podmínkám dle novely zákona č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií - 6a "Energetická náročnost budov". Splnění poţadavků zajišťuje vyšší komfort bydlení a zvýšení ţivotnosti stavby bez rizika vad a poruch. Tabulka 7 - Splnění požadavků na tepelně technické vlastnosti rodinného domu s vyšší energetickou náročností Požadavky Stavební konstrukce a jejich styky mají ve všech místech nejméně takový tepelný odpor, že jejich vnitřní povrchová teplota nezpůsobí kondenzaci vodní páry Stavební konstrukce a jejich styky mají nejvýše požadovaný součinitel prostupu tepla a čninitel prostupu tepla U stavebních konstrukcí nedochází k vnitřní kondenzaci vodní páry nebo jen v množství, které neohrožuje jejich funkční způsobilost po dobu předpokládané životnosti Funkční spáry vnějších výplní otvorů mají nejvýše požadovanou nízkou průvzdušnost, ostatní konstrukce a spáry obvodového pláště budovy jsou téměř vzduchotěsné s požadovaně nízkou celkovou průvzdušností obvodového pláště Podlahové konstrukce mají požadovanou tepelnou stabilitu v zimním i letním období, snižující riziko jejich přílišného chladnutí a přehřívání Místnosti mají požadovanou tepelnou stabilitu v zimním i letním období, snižující riziko jejich přílišného chladnutí a přehřívání Budova má požadovaný nízků průměrný součinitel prostupu tepla obvodového pláště hodnocení Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje 46

47 Varianta s niţší energetickou náročností Varianta je navrhována jako nízkoenergetická. Tloušťka tepelné izolace je navrţena s ohledem na českou státní normu ČSN , aby součinitele prostupu tepla splňovaly hodnoty doporučené. V objektu je instalováno řízené větrání s rekuperací tepla. Účinnost výměníku zpětného získávání tepla je 86%. Uvaţovaná intenzita výměny vzduchu v objektu je dle platné legislativy 0,5 h -1. Osvětlení objektu předpokládá instalaci kompaktních zářivek. Jako zdroj tepla pro vytápění objektu a ohřev teplé vody (TV) je navrţen plynový kondenzační kotel. V 1.NP je instalováno podlahové vytápění a v 2.NP jsou uvaţována otopná tělesa. Otopná soustava je navrţena jako nízkoteplotní. Ve výpočtu je uvaţována průměrná roční účinnost plynového kondenzačního kotle 96%. Kotel je řízen ekvitermě (dle venkovní teploty) v kombinaci s prostorovým termostatem Stavební konstrukce Změny ve skladbách konstrukcí jsou především v navýšení tloušťky izolačních vrstev na úkor masivních konstrukcí. U podlahy je navýšena tloušťka tepelné izolace o 40 mm. Svislé nosné konstrukce jsou navrţeny z cihelného zdiva Porotherm 24 P+D izolovaného tepelnou izolací min. tloušťky 200 mm oproti původnímu superizolačnímu zdivu Porotherm 44 STI. V šikmé střešní konstrukci bylo lepších izolačních vlastností dosaţeno pouţitím izolačních panelů z PUR izolace 140 mm a u ploché střechy došlo k navýšení izolace na minimální tloušťku 270 mm. Podrobné skladby jednotlivých konstrukcí: Podlaha na terénu s podlah. vytápěním Podlahová krytina Samonivelační stěrka, 5mm Betonová mazanina s výztuž. sítí, 54mm Systémová deska VARIO (teplovod. kabely), 46mm Tep. izolace z EPS (kanály VZT), 40mm Tep. izolace z EPS (EPS 100 S STABIL), 80mm Hydroizolace (protiradon. izolace) Podkladní beton C 20/25, 150 mm Hutněný štěrkopísek, 150 mm 47

48 Podlaha na terénu bez podlah. vytápění Podlahová krytina Samonivelační stěrka, 5 mm Betonová mazanina s výztuž. sítí, 60mm Separační fólie z PE Tep. izolace z EPS (EPS 100 S STABIL), 40mm Tep. izolace z EPS (kanály VZT), 40mm Tep. izolace z EPS (EPS 100 S STABIL), 80mm Hydroizolace (protiradon. izolace) Podkladní beton C 20/25, 150 mm Hutněný štěrkopísek, 150 mm Obvodová stěna- omítka Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 24 P+D, 240mm Tep. izolace z EPS (EPS 70 Z), 200mm Lepící stěrka+ sklotextil. síťovina, 3mm Vnější omítka (nátěr+ silikonová) Obvodová stěna- fasád. desky Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 24 P+D, 240mm Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK HD), 180mm Provětr. mezera (kovové profily, SPIDI kotvy), min. 40mm Fasádní deska (CEMBRIT), 8mm Vnitřní stěna- garáž Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 24 P+D, 240mm Tep. izolace z EPS (EPS 70 Z), 120mm Lepící stěrka+ sklotextil. síťovina, 3mm Vnější omítka (nátěr+ silikonová), 2mm Vnitřní nosné zdi Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Porotherm 24 P+D, 240mm Vnitřní omítka (vápenosádrová), 10mm Podlaha podkroví- bez podlah. vytápění Podlahová krytina Roznášecí vrstva -2x OSB desky tl. 15mm Kročej. izolace z min. vlny (STEPROCK HD, kanály VZT), 40mm Vyrovnávací podsyp, 10mm ŽB stropní deska, 160mm Vnitřní omítka Plochá střecha Kačírek, 100mm Hydroizol. souvrství (ochran. textilie, hydroizol. fólie, podklad. textilie) Tep. izolace z EPS (EPS 100 S STABIL)+ spád. klíny, mm Parozábrana ŽB stropní deska, 160mm Šikmá střecha Střešní krytina- beton. tašky Latě 40x60mm, 40mm 48

49 Provětr. mezera (kontralatě 40x60mm), 40mm Pojistná hydroizolace Tep. izolace z PUR (LINITHERM, nad krokve), 140mm Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD, mezi krokve 160x100mm), 160mm Parozábrana Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD, pod krokve), 40mm Nosný rošt podhledu, 60mm SDK podhled, 12,5mm Šikmá střecha - půda Střešní krytina- beton. tašky Latě 40x60mm, 40mm Provětr. mezera (kontralatě 40x60mm), 40mm Pojistná hydroizolace Tep. izolace z PUR (LINITHERM, nad krokve), 140mm Krokve 160x100 mm Strop pod půdou Bednění, 20mm Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD, mezi kleštiny 180x80), 180mm Parozábrana Nosný rošt podhledu, 60mm SDK podhled, 12,5mm Strop nad garáží (ŽB stropní deska, 160mm) Instalační dutina, 100mm - Tep. izolace z min. vlny (AIRROCK LD), 80mm Nosný rošt podhledu, 60mm SDK podhled, 12,5mm Výplně otvorů Okna - dřevěná EURO okna (s izolač. trojsklem) Střešní okna - např. Velux Dveře na terasu dřevěné EURO Vchodové dveře bezpečnostní Venkovní parapety Lindab, přesah 2-4cm (u provětr. fasády) Vnitřní parapety lamino, přesah 3cm, barva bílá Interiérové dveře a zárubně dle výběru investora při realizaci 49

50 Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla Výpočet energetické náročnosti budov a průměrného součinitele prostupu tepla je zpracován dle vyhlášky č. 148/2007 Sb. a ČSN Podrobný výpočet je přílohou č. 1 této diplomové práce Výsledky výpočtu: Spotřeba energie na vytápění za rok Q,fuel,H: 12,786 GJ 3,552 MWh 19 kwh/m2 Spotřeba pom. energie na vytápění Q,aux,H: 0,532 GJ 0,148 MWh 1 kwh/m2 Energetická náročnost vytápění za rok EP,H: 13,318 GJ 3,699 MWh 20 kwh/m2 Spotřeba energie na chlazení za rok Q,fuel,C: Spotřeba pom. energie na chlazení Q,aux,C: Energetická náročnost chlazení za rok EP,C: Spotřeba energie na úpravu vlhkosti Q,fuel,RH: Spotřeba energie na ventilátory Q,aux,F: 2,176 GJ 0,604 MWh 3 kwh/m2 Energ. náročnost mech. větrání za rok EP,F: 2,176 GJ 0,604 MWh 3 kwh/m2 Spotřeba energie na přípravu TV Q,fuel,W: 13,041 GJ 3,622 MWh 20 kwh/m2 Spotřeba pom. energie na rozvod TV Q,aux,W: Energ. náročnost přípravy TV za rok EP,W: 13,041 GJ 3,622 MWh 20 kwh/m2 Spotřeba energie na osvětlení a spotř. Q,fuel,L: 6,728 GJ 1,869 MWh 10 kwh/m2 Energ. náročnost osvětlení za rok EP,L: 6,728 GJ 1,869 MWh 10 kwh/m2 Energie ze solárních kolektorů za rok Q,SC,e: z toho se v budově vyuţije: Elektřina z FV článků za rok Q,PV,el: Elektřina z kogenerace za rok Q,CHP,el: Celková produkce energie za rok Q,e: Celková roční dodaná energie Q,fuel=EP: 35,262 GJ 9,795 MWh 54 kwh/m2 Měrná spotřeba energie dodané do budovy Celková roční dodaná energie: Objem budovy stanovený z vnějších rozměrů: Celková podlahová plocha budovy: Měrná spotřeba dodané energie EP,V: Měrná spotřeba energie budovy EP,A: 9795 kwh 615,2 m3 182,3 m2 15,9 kwh/(m3.a) 54 kwh/(m2,a) 50

51 Tepelně technické vlastnosti budovy Pro zajištění vyváţeného řešení stavby bez rizika vad a poruch, s nízkými provozními nároky a příznivým vnitřním prostředím je nutné aby stavba vyhovovala podmínkám dle novely zákona č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií - 6a "Energetická náročnost budov". Splnění poţadavků zajišťuje vyšší komfort bydlení a zvýšení ţivotnosti stavby bez rizika vad a poruch. Tabulka 8 - Splnění požadavků na tepelně technické vlastnosti rodinného domu s nižší energetickou náročností Požadavky Stavební konstrukce a jejich styky mají ve všech místech nejméně takový tepelný odpor, že jejich vnitřní povrchová teplota nezpůsobí kondenzaci vodní páry Stavební konstrukce a jejich styky mají nejvýše požadovaný součinitel prostupu tepla a čninitel prostupu tepla U stavebních konstrukcí nedochází k vnitřní kondenzaci vodní páry nebo jen v množství, které neohrožuje jejich funkční způsobilost po dobu předpokládané životnosti Funkční spáry vnějších výplní otvorů mají nejvýše požadovanou nízkou průvzdušnost, ostatní konstrukce a spáry obvodového pláště budovy jsou téměř vzduchotěsné s požadovaně nízkou celkovou průvzdušností obvodového pláště Podlahové konstrukce mají požadovanou tepelnou stabilitu v zimním i letním období, snižující riziko jejich přílišného chladnutí a přehřívání Místnosti mají požadovanou tepelnou stabilitu v zimním i letním období, snižující riziko jejich přílišného chladnutí a přehřívání Budova má požadovaný nízků průměrný součinitel prostupu tepla obvodového pláště hodnocení Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje Vyhovuje 51

52 Zhodnocení energeticko-ekonomické optimalizace Podrobný výpočet vícenákladů na realizaci kvalitního zateplení stavby, je součástí této diplomové práce (viz. příloha). Tabulka 9- Vícenáklady na realizaci opatření snižující energetickou náročnost stavby (ceny včetně DPH) Změny ve skladbě stavebních konstrukcí ,- Změna v pouţití izolačních trojskel namísto izolačních dvojskel ,- Změny ve způsobu vytápění ,- Rekuperace ,- Celkové vícenáklady ,- Tabulka 10 - Porovnání nákladů na spotřebu energií novostavby rodinného domu Klasická výstavba Energeticky úsporná varianta Spotřeba energie na vytápění za rok 92 kwh/m 2 19 kwh/m 2 Spotřeba energie na ventilátory za rok 0 kwh/m 2 1 kwh/m 2 Spotřeba energie na přípravu TV za rok 20 kwh/m 2 20 kwh/m 2 Spotřeba energie na osvětlení za rok 30 kwh/m 2 10 kwh/m 2 Celková roční dodaná energie na vytápění kwh kwh Celková roční dodaná energie na ostatní spotřebu kwh kwh Celková roční dodaná energie kwh kwh Měrná spotřeba energie budovy za rok 142 kwh/m 2 54 kwh/m 2 Náklady na vytápění za rok ,- Kč ,- Kč Náklady na ostatní spotřebu za rok ,- Kč ,- Kč Celkové náklady na spotřebu energií ,- Kč ,- Kč Roční úspora nákladů na spotřebu energií ,- Kč 52

53 pro výpočet porovnání nákladů na spotřebu energií byly pouţity tyto hodnoty: cena za kwh plynu 1,08456 Kč cena za kwh elektrické energie při vytápění plynem 4,54624 Kč cena za kwh elektrické energie při vytápění přímotopy 2,36008 Kč roční paušál za plyn Kč sazba D02d - pro střední spotřebu při vytápění plynem Kč sazba D45d - při vytápění přímotopy Kč U energeticky úspornější varianty se pro vytápění a ohřev teplé vody spotřebuje kwh elektrické energie za rok. Dodavatelem zemního plynu je Praţská plynárenská. Dle celkové roční spotřeby je vybrán optimální tarif, který se skládá ze stálých měsíčních plateb (109,98 Kč), platby za m 3 (11,39 Kč) odebraného mnoţství plynu a cenu za odebrané kwh (1,085 Kč). Jelikoţ se vytápí a ohřívá plynem, vychází pro objekt draţší sazba elektrické energie. Dostačující je hodnota jističe do 3x20 A. Tomuto odpovídá sazba D02d s měsíčním paušálem 126 Kč a cenou 4,55 Kč za odebranou kwh. Spotřeba elektrické energie je uvaţována na pohon čerpadel, ventilátorů a osvětlení. U energeticky náročnější varianty je uvaţováno pouze s elektrickou energií. Dodavatelem elektrické energie je opět praţská energetika. Jelikoţ je vše na elektřinu, je potřeba vyšší sazby jističe, zde je uvaţován jistič do 3x32 A. Elektrickým přímotopům odpovídá dvoutarifová sazba D45d s měsíčním paušálem 445,20 Kč. Ve výpočtu je porovnávána spotřeba tepla na vytápění, ohřev TV, osvětlení a pohony čerpadel. Z tohoto důvodu se nikde nepromítne vysoká sazba tarifu. Cena za odebranou kwh elektrické energie je 2,36 Kč. Není uvaţována spotřeba el. energie na provoz domácnosti. 53

54 Obrázek 10 - Průkaz energetické náročnosti budovy varianta s nižší energetickou náročností varianta s vyšší energetickou náročností Z výpočtů vychází návratnost vloţené investice cca 17 let, vzhledem ke stále rostoucím cenám energií se předpokládá návratnost pod 15 let. Cena opatření sniţujících energetickou náročnost stavby je navýšena o instalaci systému nuceného větrání s rekuperací tepla, které výrazně zvyšuje komfort bydlení. Zároveň umoţňuje rozvod teplého vzduchu z místa hlavního nasávacího otvoru vzduchotechniky umístěného v blízkosti krbu. Tím je umoţněno vytápění objektu v přechodném období a dosaţení dalších úspor, které nebyly ve výpočtech zohledněny. K vyššímu komfortu přispívá také instalace podlahového vytápění. 54