MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské techniky ENERGETICKÉ POSOUZENÍ DŘEVOSTAVEB BAKALÁŘSKÁ PRÁCE (Přílohy 2) 2012 Martin Kunert

2 Mendelova univerzita v Brně Ústav lesnické a dřevařské techniky Lesnická a dřevařská fakulta 2011/2012 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Autor práce: Studijní program: Obor: Martin Kunert Stavby na bázi dřeva Stavby na bázi dřeva Název tématu: Energetické posouzení dřevostaveb Rozsah práce: 40 aţ 60 Zásady pro vypracování: 1. Rozpracujte architektonickou studii rodinného domu do stavu dokumentace nutné k výpočtu měrné tepelné ztráty budovy. 2. Navrhněte skladbu jednotlivých konstrukcí obvodového pláště tak, aby vyhovovaly poţadované hodnotě součinitele prostupu tepla dle ČSN :2007 a v druhé variantě odpovídaly 2/3 hodnoty doporučené téţe normy. 3. Spočítejte měrné tepelné ztráty a energetický štítek budovy všech variant. 4. Pro obě varianty proveďte materiálové kalkulace. Zjistěte míru efektivity vyššího tepelně izolačního standartu porovnávaného řešení. Seznam odborné literatury: VAVERKA, J. Stavební tepelná technika a energetika budov. Brno: Vutium, s. ISBN ČSN Tepelná ochrana budov, díly 1 aţ ČSN EN Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu Datum zadání bakalářské práce: říjen 2010 Termín odevzdání bakalářské práce: duben 2012

3 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Energetické posouzení dřevostaveb zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených s vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne. podpis studenta..

4 Poděkování Tímto bych chtěl poděkovat vedoucímu bakalářské práce, panu Ing. et Ing. Janu Klepárníkovi, za jeho čas a cenné rady, které dopomohly ke vzniku této práce, a paní Ing. Jitce Čechové za ochotu a pomoc při úpravách architektonické studie. V neposlední řadě patří poděkování mé rodině a blízkým, kteří mi byli oporou v době mého studia.

5 Abstrakt Práce se zabývá vypracováním dvou alternativ jiţ postaveného rodinného domu v odlišných tepelně izolačních standardech, porovnáním těchto dvou variant z hlediska tepelných ztrát, jejich potřeby tepla na vytápění, provozních nákladů na vytápění a návratnosti investice do vyššího tepelně izolačního standardu. Oba návrhy byly řešeny tak, aby odpovídaly poţadavkům platných norem. Výpočty se opírají o vztahy a hodnoty uvedené v příslušných normách, materiálové charakteristiky získané z technických podkladů jednotlivých výrobců a klimatologické údaje ČR. Klíčová slova Prostup tepla, součinitel tepelné vodivosti, průměrný součinitel prostupu tepla budovy, energetický štítek obálky budovy, tepelná ztráta, potřeba tepla na vytápění, návratnost investice Abstract This thesis deals with elaborating of two alternatives of a just built family house in different thermal-insulating standards, comparing these two variants in term of thermal losses, their need for thermal energy for heating purpose, operational costs of heating and return on investment in a higher thermal-isolating standard. Both suggestions were solved in compliance with applicable standards. Computations are based on formulas and values given by appropriate standards, material characteristics obtained from technical catalogs of each producers and climatologic data of the Czech Republic. Key words Heat loss transmission, thermal conductivity coefficient, building average transmission heat loss coefficient, energy label of the envelope of buildings, thermal los, energy use for heating, return on investment

6 Obsah 1. ÚVOD CÍL PRÁCE TEORETICKÁ ČÁST Úvod do tepelné problematiky budov Šíření tepla konstrukcí Prostup tepla konstrukcí Rozdělení budov podle energetické náročnosti Vývoj poţadavků na součinitel prostupu tepla Vývoj spotřeby a cen energií na území ČR METODIKA Metodika výpočtu Výpočet součinitele prostupu tepla konstrukcí Výpočet průměrného součinitele prostupu tepla budovy - U em Výpočet tepelné ztráty Výpočet roční potřeby tepla Stanovení energetického štítku obálky budovy Kalkulace základních materiálů Zjištění míry efektivity vyššího stupně tepelně izolačního standardu Metodika práce Připomínky k zadané architektonické studii Konstrukční řešení Vstupní údaje Popis výstupních tabulek výsledků VÝSLEDKY Varianta 1 - poţadavek normy ČSN Obvodová stěna... 31

7 5.1.2 Podlahová konstrukce přilehlá k zemině Stropní konstrukce nad podkrovím Střešní konstrukce - zateplená Stropní konstrukce nad přízemím Příčka (dělící / nosná) Sdílení tepla jednotlivých místností, celková tepelná ztráta rodinného domu, potřeba energie k vytápění Průměrný součinitel prostupu tepla rodinného domu Energetický štítek obálky budovy Kalkulace základních materiálů Varianta 2-2/3 hodnot doporučených ČSN Obvodová stěna Podlahová konstrukce přilehlá k zemině Stropní konstrukce nad podkrovím Střešní konstrukce - zateplená Sdílení tepla jednotlivých místností, celková tepelná ztráta rodinného domu, potřeba energie k vytápění Průměrný součinitel prostupu tepla rodinného domu Energetický štítek obálky budovy Kalkulace základních materiálů Zjištění míry efektivity vyššího stupně tepelně izolačního standardu DISKUZE ZÁVĚR SUMMARY SEZNAM ZKRATEK A ZÁKLADNÍCH VELIČIN Seznam zkratek Seznam základních veličin a koeficientů SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY... 57

8 10.1 Kniţní zdroje, normy a legislativa Online dokumenty ceníky a technické dokumenty Webové stránky ceníky, online kalkulátory SEZNAM PŘÍLOH Pouţité obrázky Pouţité grafy Pouţité tabulky Přílohy k práci... 62

9 1. ÚVOD Současná doba je ovlivněna činiteli, které udávají směr vývoje nejen ve stavebnictví. Těmi jsou myšleny především narůstající spotřeba energie a její cena, s čímţ souvisí zpřísňování poţadavků na hospodaření s ní, které se odráţí i ve zvýšení nároků na stavební konstrukce. V posledních letech je kladen velký důraz na úsporu energie, který je do jisté míry spjat i se členstvím v Evropské unii a přebíráním evropských norem. Dalším faktorem, který zajisté ovlivňuje tyto poţadavky, je ekonomická krize, která postihuje všechna odvětví průmyslu a vede také k úvaze nad úsporou financí a vhodným investováním. Pořízení bydlení se většinou stává největší investicí jedince, a proto je důleţité brát v úvahu všechny vlivy, které ovlivňují výši nákladů nejenom na výstavbu rodinného domu, ale především na vytápění a jeho provoz. Při návrhu domu je nutno počítat s faktory, které ovlivňují jeho energetickou náročnost. Mezi základní patří geometrie budovy. Ta by měla být koncipována tak, aby byla co nejméně členitá (omezení vzniku tepelných mostů vlivem napojení konstrukcí) a součet ochlazovaných ploch byl co nejmenší. Dalším z faktorů je řešení kritických míst, jako je napojení obvodových stěn na základovou desku, napojení střešní konstrukce na obvodové stěny v případě obytného podkroví, osazení okenních otvorů či prostupy konstrukčních prvků obálkou budovy. Na kvalitě provedení těchto detailů závisí správná funkce konstrukcí. Tepelné ztráty jsou ovlivněny také větráním a lze je eliminovat zařízením pro nucené větrání obsahujícím rekuperační jednotku. Od roku 2007, kdy proběhla jedna z novelizací ČSN , je vznesen poţadavek na vyhotovení energetického štítku obálky budovy, který nahrazuje energetický štítek budovy ze staršího znění a od roku 2009 je nutnou součástí dokumentace ke stavebnímu povolení. Hodnocení se oproti původnímu energetickému štítku budovy zúţilo na posouzení průměrného součinitele prostupu tepla budovy, čímţ se zpřesnila vypovídací schopnost o sdílení tepla prostupem konstrukcemi obvodového pláště. 1

10 2. CÍL PRÁCE Cílem práce je navrhnout a zhodnotit podle zadané architektonické studie dvě tepelně technické alternativy stávajícího rodinného domu, který se nachází v klimatické oblasti Blanska. Poţadavkem bylo navrhnout skladby konstrukcí obvodového pláště a vnitřních konstrukcí tak, aby vyhovovaly ve variantě první poţadavkům na součinitel prostupu tepla podle normy ČSN (2011) a ve variantě druhé dvěma třetinám normou doporučených hodnot tohoto součinitele. Prvotním výstupem jsou tedy tepelně technické návrhy jednotlivých konstrukcí, na jejichţ základě jsou tato řešení energeticky zhodnocena pomocí ukazatelů, jako je průměrný součinitel prostupu tepla budovou, tepelné ztráty a potřeba energie na vytápění. Konečným výstupem je porovnání těchto variant a pomocí kalkulací základních materiálů a nákladů na vytápění je stanovena návratnost investice do vyššího tepelně izolačního standardu pro tři způsoby vytápění. 2

11 3. TEORETICKÁ ČÁST 3.1 Úvod do tepelné problematiky budov Nízkoenergetický dům je vlastně starý stejně jako lidské stavění vůbec. Všechny stavby, které zajišťovaly ochranu před povětrnostními vlivy, lze v určitém slova smyslu chápat jako nízkoenergetické. Snažili se totiž o minimalizaci použití cizí energie (Humm, 1999, s. 9). Jiţ od počátku výstavby prvních obydlí je snaha o vynaloţení co nejniţších energetických vstupů tak, aby bylo vytvořeno klima s určitými parametry, které budou příznivější, neţ je povětrnost sama. S poznatky o nových stavebních materiálech a s přísnějšími ekologickými a ekonomickými poţadavky na výstavbu a úsporu energie dochází ke zvyšování nároků na stavební konstrukce a jejich vlastnosti. Pro vysvětlení teoretické podstaty tepelné ochrany budov je nutné vymezit základní fyzikální děje s touto problematikou spojené Šíření tepla konstrukcí Šíření tepla je jev, který se vyskytuje ve všech prostředích. Podmínkou pro šíření energie obecně je rozdíl energických potenciálů. Jedná se o snahu dosáhnout ve všech bodech hmoty stejné energické bilance. V případě šíření tepla se tímto gradientem rozumí rozdíl teplot. Tepelný tok se tedy uskutečňuje z míst o vyšší koncentraci tepelné energie do míst s koncentrací niţší. V praxi jsou rozlišovány tři druhy šíření tepla, které se odlišují podmínkami a způsoby přenosu. Jedná se o šíření kondukcí, konvekcí a radiací (Vaverka, 2006). Šíření tepla kondukcí (vedením) Šíření tohoto druhu je typické pro pevné látky, avšak lze se s ním za jistých podmínek setkat i u kapalin a plynů. Tepelný tok se uskutečňuje ve směru klesající teploty. Podmínkou pro nastolení tohoto jevu je propojení míst s rozdílem teplot materiálem. Je důleţité si uvědomit, ţe teplota v materiálu není rozloţena rovnoměrně a také, ţe se rozloţení teploty mění v závislosti na čase (Jícha, 2001). Ve stavební praxi se většinou při navrhování budov faktor času opomíjí a problematika šíření tepla kondukcí se tak řeší jako děj stacionární. Početní řešení šíření tepla vychází z 1. Fourierova zákona, ze kterého jsou odvozeny další vztahy pro různé stacionární a nestacionární podmínky v jednodimenzionálním aţ třídimenzionálním prostoru. 3

12 ( ) q x kde q je hustota tepelného toku [W m -2 ] θ/ x teplotní gradient [ C.m -1 ] λ součinitel tepelné vodivosti [W.m -1.K -1 ] Na základě tohoto vztahu je odvozena Fourierova parciální diferenciální rovnice pro třídimenzionální prostor při nestacionárních podmínkách. Tato rovnice bude dále zjednodušována aţ po vztah vyuţívaný pro běţné výpočty ve stavební praxi, který je základem i této práce ( ) t x y z kde θ je teplota [ C] t čas [s] součinitel teplotní vodivosti [m 2.s -1 ] x, y, z souřadnice ve směru os x, y, z [m] Vypuštěním souřadnic ve směru os y a z lze rovnici jednoduše převést do podoby pro jednodimenzionální šíření tepla za neustáleného teplotního stavu. 2 ( ) t x Při dalším zjednodušení, kterého se při výpočtech vyuţívá, tedy přechod z děje nestacionárního na děj stacionární, je uvaţována na obou stranách konstrukce v průběhu času konstantní teplota. V tomto případě lze rovnici poupravit na tvar, kdy levá strana je rovna nule, 2 t 0 ( ) a který tedy odpovídá jednorozměrnému šíření tepla za ustáleného teplotního stavu. 2 ( ) 0 2 x 4

13 Na základě vztahu pro stacionární jednorozměrnou kondukci je odvozena rovnice, která je výchozí pro výpočet prostupu tepla konstrukcí. Gradientem teploty je chápán rozdíl povrchových teplot na obou stranách konstrukce podělený její tloušťkou. q d ( ) kde Δθ je rozdíl teplot [ C] d tloušťka konstrukce [m] λ součinitel tepelné vodivosti [W.m -1.s -1 ] (Vaverka, 2006) Šíření tepla konvekcí (prouděním) Konvekční šíření tepla se uskutečňuje v plynných a kapalných látkách, hromadně označovaných jako tekutiny, pohybem jejich částic, které přenášejí teplo. Jedná se o přenos tepla sloţený ze dvou mechanismů, a to difuze (základní náhodný pohyb molekul jako u kondukce) a advekce (objemový, makroskopický pohyb tekutiny). Lokální ohřátí či ochlazení tekutiny (kondukcí) způsobuje přemisťování jednotlivých částic (advekci) tak, aby došlo postupně k vyrovnání teplotní diference - vzniká proudění (Jícha, 2001). K výpočtům lze uţít Newtonova vztahu. h A ( ) kde Φ je tepelný tok [W] h c součinitel přestupu tepla [W.m -2.K -1 ] A plocha povrchu [m 2 ] c si θ si - θ rozdíl teploty povrchu stěny a teploty média nebo naopak [ C] Součinitel přestupu tepla prouděním lze vyjádřit jako podíl hustoty tepelného toku a rozdílu teplot povrchu stěny a nosného média. Analogicky je potom odvozen vztah vyjadřující hustotu tepelného toku, která je rovna součinu součinitele přestupu tepla a rozdílu teplot. (Vaverka, 2006) q ( ) h c si kde q je hustota tepelného toku [W.m -2 ] 5

14 Šíření tepla radiací (sáláním) Sálání je část elektromagnetického záření, která uskutečňuje přenos tepla mezi dvěma tělesy bez ohledu na to, jakou látkou jsou od sebe odděleny. Tepelné sálání je často označováno jako tepelné záření a pohybuje se ve vlnových délkách 0,1 μm 100 μm elektromagnetického záření. Kaţdý materiál v určité míře vyzařuje energii (emise), ale zároveň částečně odráţí, propouští, pohlcuje tedy mění na teplo energii vyzářenou jinými tělesy. Vlastnosti, které určují chování materiálu vůči tepelnému záření, jsou různé a lze je vyjádřit činitelem pohltivosti α Ωλ, odrazivosti ρ Ωλ a propustnosti τ Ωλ. Součet těchto činitelů je roven jedné. Na základě jejich velikosti lze určit, jaká část tepelného záření bude z celkového toku pohlcena, odraţena či propuštěna. Této problematice se věnovala řada vědců. Pro matematické vyjádření lze uvést rovnici Stefan Bolzmannova zákona, který je odvozen ze zákona Planckova. M b C b T 100 kde M b je intenzita vyzařování černého zářiče [W.m -2 ] T termodynamická teplota [K] C b sálavost černého zářiče 5,67 [W.m -2 K -4 ] 4 ( ) Kirchhoffův zákon pak udává závislost mezi sálavostí a emisivitou těles, přičemţ emisivita je vlastnost popisující poměr vyzařování šedého zářiče a zářiče černého o stejné teplotě. Černým zářičem je chápán materiál, který má činitel pohltivosti povrchu α Ωλ roven 1. Sálavost lze tedy vyjádřit jako součin sálavosti černého zářiče a emisivity. Vztah pro určení zářivého toku mezi dvěma zářiči. P c A C 1,2 T T kde P c je zářivý tok [W] A plocha povrchu [m 2 ] C 1,2 součinitel vzájemného sálání [W.m -2.K -1 ) T 1, T 2 termodynamická teplota povrchů 1 a 2 [K] ( ) (Vaverka, 2006) 6

15 3.1.2 Prostup tepla konstrukcí Prostup tepla konstrukcí je moţno definovat jako výměnu energie mezi dvěma prostory oddělenými hmotnou konstrukcí. Aby byl přestup tepla uskutečnitelný, musí teplota povrchu konstrukce být vyšší nebo niţší neţ teplota prostředí okolo uvaţovaného povrchu. Analogicky řečeno, konstrukce musí oddělovat dva prostory s rozdílnými tepelnými potenciály. Pro usnadnění výpočtu je v praxi uvaţováno jednorozměrné šíření tepla za ustáleného teplotního stavu. Děj prostupu tepla přes konstrukci lze rozdělit na tři dílčí části, a to šíření tepla hmotnou konstrukcí (stěnou) podle Fourierova zákona a dvě části týkající se tepelné interakce na straně interiéru a exteriéru. Výměnu tepla mezi konstrukcí a prostředím interiéru (exteriéru) určuje součinitel přestupu tepla h si (h se ), který je roven součtu dílčích přestupů tepla prouděním a sáláním na dané straně konstrukce. Pro výpočty tepelné problematiky budov jsou však pouţívány převrácené hodnoty R si a R se (odpory přestupu tepla) těchto součinitelů, které jsou uvedeny v ČSN (2005). Prostup tepla hmotnou konstrukcí je určován materiálovou vlastností součinitelem tepelné vodivosti λ, který se odvíjí od dalších materiálových charakteristik jako je hustota, pórovitost, teplota, směr u izotropních materiálů a vlhkost. Zjišťování součinitele prostupu tepla stavebních materiálů a výrobků stanovuje ČSN (1995). Pro výpočet prostupu tepla konstrukcí je nutno počítat s tepelným odporem stavební konstrukce, který je určován tloušťkou dané konstrukce a jejím součinitelem tepelné vodivosti. Součinitel prostupu tepla konstrukcí se stanoví podle vzorce (Vaverka, 2006). U R U 1 h 1 R si R se 1 d 1 si h se kde U je součinitel prostupu tepla [W.m -2.K -1 ] R R si, R se h si, h se d tepelný odpor konstrukce [m 2.K.W -1 ] tepelný odpor přestupu tepla na straně interiéru [m 2.K.W -1 ] tepelný odpor přestupu tepla na straně exteriéru [m 2.K.W -1 ] součinitel přestupu tepla na straně interiéru a exteriéru [W.m -2.K -1 ] tloušťka konstrukce [m] λ součinitel tepelné vodivosti [W.m -1.K -1 )] ( ) ( ) 7

16 3.2 Rozdělení budov podle energetické náročnosti Podle Zákona 406/2006 sbírky, o hospodaření energií, 6a od. (1): Musí stavebník, vlastník nebo společenství vlastníků jednotek zajistit splnění požadavků na energetickou náročnost budovy a splnění porovnávacích ukazatelů, které stanoví prováděcí právní předpis, a dále splnění požadavků stanovených příslušnými harmonizovanými českými technickými normami. Prováděcí právní předpis stanoví požadavky na energetickou náročnost budov, porovnávací ukazatele, metodu výpočtu energetické náročnosti budovy a podrobnosti vztahující se ke splnění těchto požadavků. Na tento zákon dále navazuje řada prováděcích právních předpisů, jako je vyhláška 148/ 2007 Sb. ze dne 18. června 2007, která stanovuje poţadavky na energetickou ochranu budov. Řeší základní metodu pro určování energetické náročnosti budov a zásady pro provedení výpočtu. Dále stanovuje poţadavky na obsah průkazu energetické náročnosti budovy a jeho formální správnost. Na základě propočtů energetické náročnosti, které vychází z této vyhlášky, stanovuje klasifikaci budov podle jejich roční energetické spotřeby. Ta je zjištěna jednotlivými dílčími výpočty, na něţ odkazuje dalšími právními předpisy, jako jsou ČSN, ČSN EN, ČSN EN ISO, EN. Do energetické náročnosti budovy je v rámci této vyhlášky povinnost započítat všechny energetické vstupy, které se týkají krytí potřeby na vytápění, větrání, chlazení, klimatizaci, přípravu teplé vody a osvětlení. Spotřeba energie je stanovena v GJ. Tabulka Zařazení budov do tříd energetické náročnosti na základě účelu vyuţití budovy a energetické náročnosti (Vyhláška 148/ 2007 Sb). 8

17 Tabulka Tabulka slovního popisu jednotlivých klasifikačních tříd náročnosti budov (Vyhláška 148/ 2007 Sb.) Ve většině literatury zabývající se problematikou výstavby bez ohledu na to, zda se zaměřuje na klasicky zděnou výstavbu s kontaktním zateplovacím systémem, či na stavbu s nosnými prvky na bázi dřeva, se často vyskytuje jednoduché rozčlenění výstavby na základě energie spotřebované k vytápění uvaţovaného objektu. Rozdělení na základě roční spotřeby energie na 1 m 2 obytné plochy popisuje ve své publikaci Nízkoenergetické domy Tywoniak (2005), kde mimo klasického rozdělení těchto staveb na území ČR uvádí i alternativy jejich označení ve Švýcarsku či Německu. Podle ČSN se pojmem nízkoenergetická stavba rozumí objekt bez rozlišení jeho tvaru, jehoţ roční spotřeba energie nutná na vytápění 1 m 2 je menší jak 50 kwh.m -2 a -1. Pasivní stavba se vyznačuje spotřebou niţší jak 15 kwh.m -2 a -1. Dále Tywoniak (2005) uvádí, ţe se literatury často chybně soustředí pouze tento poţadavek a další jiţ opomíjejí. Těmi jsou myšleny neprůvzdušnost objektu, která je určena hodnotou n 50 menší jak 0,6 h -1, a dále se u pasivního standardu musí brát v úvahu mnoţství spotřebované primární energie spojené s provozem budovy, které by nemělo překročit 120 kwh.m -2 a -1. Nulovým domem je označována stavba, která má výborně řešené detaily konstrukcí a její měrná roční spotřeba tepla na 1 m 2 je niţší jak 5 kwh.m -2 a -1. Těchto domů se vzhledem k vysoké ekonomické náročnosti nevyskytuje mnoho. Podle švýcarského značení odpovídají domům nízkoenergetického standardu domy MINENERGIE. a domům standardu pasivního MINENERGIE P. V Německu se hodnocení energetické náročnosti provádí podle roční spotřeby topného oleje na 1 m 2, a lze se tedy setkat s pojmy 5-liter-Haus a 3-liter-Haus, které přibliţně odpovídají spotřebě energie 50 a 30 kwh.m -2 a -1. Zvláštní skupinu tvoří energeticky 9

18 nezávislé a energeticky plusové domy, které nejsou vázány na energetické sítě nebo vyprodukují více energie, neţ kterou spotřebují. Tabulka Rozdělení budov podle spotřeby tepla na vytápění (Tywoniak, 2005) Kategorie Spotřeba tepla na vytápění Starší budovy Často dvojnásobné hodnoty obvyklé pro novostavby a více Obvyklá novostavba (dle aktuálních kwh.m -2 a -1 v závislosti na faktoru poţadavků) tvaru A/V Nízkoenergetický dům 50 kwh.m -2 a -1 Pasivní dům 15 kwh.m -2 a -1 Nulový dům 5 kwh.m -2 a Vývoj poţadavků na součinitel prostupu tepla Práce se zabývá pouze dílčí částí z této rozsáhlé problematiky, a to stanovením skladby obálkových konstrukcí rodinného domu podle zadání tak, aby hodnoty součinitele prostupu tepla odpovídaly poţadavkům ČSN (2011) a ve variantě druhé 2/3 hodnot doporučených. Vývoj nároků na poţadavek prostupu tepla uvádí ve své publikaci Šála (2008). Norma, která stanovuje poţadavky na dodrţování tohoto součinitele, byla na území ČR vypracována jiţ v roce 1954 a hodnoty pro jeho stanovení vycházely z etalonu vlastností zdiva z pálených cihel o tloušťce 450 mm (Vaverka, 2006). Součinitel prostupu tepla obvodovou stěnou se rovnal 1,45 W.m -2.K -1, coţ je ve srovnání s dnešním poţadavkem podle ČSN (2011) hodnota o 1,15 W.m -2.K -1 vyšší. V grafu je znázorněn průběh hodnot součinitele prostupu tepla tak, jak se vyvíjel na území naší republiky v průběhu let První změny poţadavků na součinitel prostupu tepla měly zabránit ochlazování stěn, a tím zamezit kondenzaci vodních par a následnému rozvoji plísní. U novodobých staveb by tyto problémy měly být standardně vyřešeny a tepelná ochrana budov se tedy zaměřuje na rizikové části konstrukcí. Nejčastěji se jedná o napojení konstrukcí, průniky dvou rovin či osazení oken. Tato riziková místa jsou označována jako lineární tepelné mosty, které je nutno konstrukčně řešit tak, aby byly přerušeny, čehoţ se v praxi nejčastěji dosahuje kontaktními zateplovacími systémy nebo dalšími variantami, například sníţením tloušťky nosného profilu (I profil) u dřevostaveb. Dále se ve stavbách vyskytují bodové tepelné mosty, které ovlivňují svojí přítomností pouze lokální část 10

19 Součinitel prostupu tepla U [W.m -2.K -1 ] 0,545 0,545 0,508 0,461 0,316 0,405 0,276 0,3 0,24 0,3 0,24 0,894 1,163 1,163 1,454 1,396 konstrukce. Ve stavebnictví bodové tepelné mosty představují různé nosné prvky procházející stěnou, hmoţdinky pro ukotvení kontaktního zateplovacího systému (EPS) a další. Norma ČSN (2005) umoţňuje pro výpočet součinitele prostupu tepla obvodovým pláštěm budovy zjednodušit vliv tepelných mostů navýšením tohoto součinitele o hodnotu ΔUtb. Velikost hodnoty navýšení, zahrnující vliv tepelných mostů, ΔUtb se odvíjí od sloţitosti a preciznosti řešení konstrukčních detailů. 1,6 1,4 1,2 Součintel prostupu tepla - stěny 1 0,8 0,6 Součinitel prostupu tepla - střechy 0,4 0,2 0 Graf Vývoj poţadavků na součinitel prostupu tepla lehkých konstrukcí v jednotlivých obdobích (Šála, 2008). (Pozn. Nelogické navýšení součinitele prostupu tepla v průběhu let je způsobeno zrušením rozlišení lehkých a těţkých konstrukcí.) Tabulka Hodnoty ΔUtb zahrnující vliv tepelných mostů (ČSN , 2005) Míra optimalizace tepelných mostů ΔU tb [W/(m 2 K)] Konstrukce téměř bez tepelných mostů (úspěšně optimalizované řešení) 0,02 Konstrukce s mírnými tepelnými mosty (typové či opakované řešení) 0,05 Konstrukce s běţnými tepelnými mosty (dříve standardní řešení) 0,1 Konstrukce s výraznými tepelnými mosty (zanedbané řešení) 0,20 a více Je třeba si uvědomit, ţe tepelný odpor izolačních materiálů klesá s rostoucí vlhkostí. Proto je nutno navrhnout konstrukci tak, aby nedocházelo k lokálnímu ochlazování na teplotu blízkou teplotě rosného bodu pro danou relativní vlhkost v jakémkoliv bodě konstrukce. Dále je důleţité zajistit, aby vlhkost mohla konstrukcí procházet, tedy je důleţité skladbu stěny koncipovat tak, aby směrem k vnějšímu prostředí difúzní odpor 11

20 663,8 718,8 763,8 819,3 1373,8 Spotřeba v 1000 TOE jednotlivých vrstev konstrukce klesal. Pokud konstrukční řešení tento předpoklad neumoţňuje, je vhodné pouţít parozábranu nebo parobrzdu, která zvýší difúzní odpor při vnitřním povrchu, čímţ zabrání průniku vlhkosti do izolační vrstvy, ve které by mohlo dojít k její kondenzaci. 3.4 Vývoj spotřeby a cen energií na území ČR Na základě dat získaných z Evropského statistického úřadu EUROSTAT lze vyvodit, ţe nároky na zpřísnění součinitele prostupu tepla a celkovou energetickou nenáročnost staveb se budou neustále zvyšovat. Jelikoţ velká část spotřebované energie pochází z neobnovitelných zdrojů, je nutno jí šetřit a hledat nové moţnosti jejího získávání. Přístupy stavitelů a investorů k úspoře energie se dají rozčlenit do dvou základních skupin, a to aktivní a pasivní. Pasivním přístupem lze rozumět úsporu energie, která nevychází z cíleného přístupu, nýbrţ z tlaku legislativy a zpřísňovaných normativních parametrů a ukazatelů. Jako aktivní přístup můţe být chápán zájem o nové technologie vytápěcích a klimatizačních systémů, nové přístupy k řešení konstrukčních detailů a vývoj nových a lepších izolačních materiálů. Na tuto problematiku lze pohlíţet jako na nákladovou zátěţ či konkurenční výhodu, která sice zvýší vstupní náklady, ale zabezpečí budoucí úsporu energie, která můţe v průběhu let předčít nárůst vstupní investice s tímto spojený, neboť podle statistik EUROSTATU (2011) ceny energií narůstají a tento vývoj lze prognózovat i do budoucna Zastoupení obnovitelných zdrojů energie Spotřeba elektrické energie v domácnostech v ČR Spotřeba energie v domácnostech ČR Graf Vývoj spotřeby energie na území České republiky (EUROSTAT, 2011) 12

21 Cena v /MWh 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 89,8 82,9 28, ,2 110,2 110,8 41,6 45,4 Ceny plynu pro domácnosti Ceny elektrické energie pro domácnosti 20,0 30,3 36,9 39,1 0, Roky Graf Vývoj cen energií na území České republiky (EUROSTAT, 2011) 13

22 4. METODIKA 4.1 Metodika výpočtu Výpočet součinitele prostupu tepla konstrukcí Pro výpočet součinitele prostupu tepla stanovuje ČSN (2005) základní vztah, který vychází z převrácené hodnoty celkového tepelného odporu konstrukce R T. U 1 R T ( ) U R si 1 ( ) n j R l j R se U R si n j l 1 d j j R se ( ) kde U je součinitel prostupu tepla [W.m -2.K -1 ] R T R si R se R j d j tepelný odpor konstrukce [m 2.K.W -1 ] tepelný odpor přestupu tepla na straně interiéru [m 2.K.W -1 ] tepelný odpor přestupu tepla na straně exteriéru [m 2.K.W -1 ] tepelný odpor j-té vrstvy konstrukce [m 2.K.W -1 ] tloušťka j-té vrstvy konstrukce [m] λ j součinitel tepelné vodivosti j-té vrstvy [W.m -1.K -1 ] Uvedený vztah charakterizuje jednorozměrný prostup tepla homogenní konstrukcí. V této práci byly pouţity konstrukce, které mají charakter sloupkové dřevostavby. Nejedná se tedy o skladbu homogenní a nelze tohoto vztahu uţít. Pro řešení případů, kdy se vyskytují paralelně řazené vrstvy, například kombinace skelné vlny a smrkového sloupku, je předepsán výpočet součinitele prostupu tepla přes horní a dolní mez tepelného odporu, který dokáţe zahrnout vliv systematických tepelných mostů. 14

23 a) Vztah podle ČSN EN ISO 6946 (2008) R T R T R T 2 ( ) b) Vztah podle Folkina R T RT 2 R T 3 ( ) kde: R T je tepelný odpor konstrukce [m 2.K.W -1 ] R T R T horní mez tepelného odporu [m 2.K.W -1 ] dolní mez tepelného odporu [m 2.K.W -1 ] Z konstrukce je vyčleněn charakteristický výsek, který se neustále opakuje. Podle počtu paralelních vrstev jej lze rozčlenit na dva, tři či více dílů, ze kterých vychází výpočet mezí tepelného odporu konstrukce R T. Rozdělení je znázorněno na obr Kaţdá ze tří oblastí A, B, C má charakteristický tepelný odpor R a, R b, R c, který je závislý na lokální skladbě konstrukce. Horní mez se pak rovná převrácené hodnotě součtu podílů poměrných ploch jednotlivých oblastí f a, f b, f c vůči jejich charakteristickým odporům R a, R b, R c. Poměrné plochy f a, f b, f c jsou rovny podílům ploch jednotlivých oblastí A a, A b, A c vůči ploše celého charakteristického výseku (A a +A b +A c ). 1 a b c abc abc abc R T f R a f R b f R c A A R a a A A R b b A A R c c ( ) kde: R T je horní mez tepelného odporu [m 2.K.W -1 ] R a, R b, R c tepelný odpor jednotlivých oblastí [m 2.K.W -1 ] f a, f b, f c poměrné plochy [-] A a, A b, A c plochy jednotlivých oblastí [m 2 ] A a+b+c plocha charakteristického výseku [m 2 ] 15

24 Obrázek Schematické rozdělení charakteristického výseku konstrukce Dolní mez tepelného odporu je pak součtem odporů přestupu tepla R si,se, odporů R 1, n jednotlivých stejnorodých vrstev a odporu R j vrstev různorodých. Princip výpočtu odporu nestejnorodých vrstev je obdobou výpočtu horní meze tepelného odporu s rozdílem plochy oblasti, která se zúţila z rámce celého výseku konstrukce pouze na uvaţovanou nestejnorodou vrstvu. 1 a b c abc abc abc R j f R a f R b f R c A A R a a A A R b b A A R c c ( ) kde: R j je tepelný odpor nestejnorodé vrstvy [m 2.K.W -1 ] R a, R b, R c tepelný odpor jednotlivých oblastí [m 2.K.W -1 ] f a, f b, f c poměrné plochy [-] A a, A b, A c plochy jednotlivých oblastí [m 2 ] A a+b+c plocha charakteristického výseku [m 2 ] R R R... R... R R ( ) T si 1 j n se kde: R T je dolní mez tepelného odporu [m 2.K.W -1 ] R si, R se tepelný odpor přestupu tepla [m 2.K.W -1 ] R 1, R j, R n tepelný odpor jednotlivých vrstev [m 2.K.W -1 ] 16

25 c) Metoda λ ekvivalentní Tato metoda není tolik přesná jako předešlé a podle ČSN (2005) není povolena. Lze ji pouţít k orientačním výpočtům. Součinitel prostupu tepla je řešen podle rovnice ( ), kde kaţdá nestejnorodá vrstva má součinitel tepelné vodivosti λ vyjádřený λ ekv. ekv i Vi j Vj V V i j ( ) kde λ i, λ j je součinitel tepelné vodivosti jednotlivých materiálů [W.m -1 K -1 ] V i, V j objemové zastoupení jednotlivých materiálů [m 3 ] V této práci byla aplikována metoda výpočtu podle vztahu ( ). Vstupní hodnoty týkající se odporů přestupu tepla byly stanoveny na základě ČSN (2005) a hodnoty součinitelů tepelné vodivosti dle téţe normy nebo podle katalogů konkrétních výrobců, které jsou přiloţeny k této práci, či je na ně odkazováno. Součinitele tepelné vodivosti izolačních materiálů byly poupraveny přičtením opravného koeficientu 0,04, který představuje změnu vlastností materiálů po zabudování do konstrukce způsobenou např. vlhkostí Výpočet průměrného součinitele prostupu tepla budovy - U em Podle ČSN (2005) se průměrný součinitel prostupu tepla stanoví jako podíl měrné ztráty prostupem tepla přes konstrukci a plochy všech konstrukcí, přes které se uskutečňují tepelné interakce s vnějším prostředím. U em H T A ( ) kde U em je průměrný součinitel prostupu tepla budovy [W.m -2.K -1 ] H T měrná tepelná ztráta prostupem tepla [W.K -1 ] A plocha všech ochlazovaných konstrukcí [m 2 ] 17

26 Výpočet měrné tepelné ztráty prostupem tepla konstrukcí je moţno stanovit podle ČSN (2005), v souladu s ČSN EN a ČSN EN ISO 13789, která umoţňuje vyuţít jednodušší postup pomocí navýšení součinitele prostupu tepla o hodnotu ΔU tb zahrnující vliv tepelných mostů. H T A j U j b j A j U tb b j ( ) kde A j je plocha j-té ochlazované konstrukce [m 2 ] U j součinitel prostupu tepla j-té ochlazované konstrukce [W.m -2.K -1 ] b j teplotní redukční činitel j-té ochlazované konstrukce [-] ΔU tb navýšení součinitele prostupu tepla [W.m -2.K -1 ] b j i i ex e ( ) θ i θ ex θ e teplota interiéru [ C] teplota na opačné straně konstrukce [ C] teplota exteriéru [ C] Hodnota průměrného součinitele prostupu tepla U em musí být pro běţné obytné budovy dle ČSN (2012) menší neţ 0,5 W.m -2.K -1. Pro pasivní domy je stanovena hodnota přísnější, a to 0,25 W.m -2.K -1, je však doporučována hodnota 0,20 W.m -2.K Výpočet tepelné ztráty Postup pro zjištění tohoto ukazatele stanovuje norma ČSN EN (2005). Celková tepelná ztráta je zde uvedena jako součet tepelné ztráty prostupem tepla a tepelné ztráty větráním. kde Φ je tepelná ztráta [W] ( ) T V Φ T Φ V tepelná ztráta prostupem tepla konstrukcí [W] tepelná ztráta větráním [W] 18

27 Tepelnou ztrátu prostupem tepla konstrukcí lze vyjádřit jako součin měrné tepelné ztráty prostupem tepla konstrukcí a diference teplot mezi prostředím interiéru a exteriéru. T HT i e ( ) kde H T je měrná tepelná ztráta prostupem tepla [W. K -1 ] θ i - θ e rozdíl teplot interiéru a exteriéru [ C] Výpočet tepelné ztráty větráním pro větrání přirozené lze uskutečnit podle zjednodušené metody jako součin měrné tepelné ztráty větráním a teplotní diference mezi vnitřním a vnějším prostředím. V HV i e kde H V je měrná tepelná ztráta větráním [W. K -1 ] ( ) θ i - θ e rozdíl teplot interiéru a exteriéru [ C] Měrná tepelná ztráta větráním je dána součinem objemu vyměněného vzduchu, hustoty vzduchu a jeho měrné tepelné kapacity. H V Vmin, i c ( ) kde V min,i je hygienické mnoţství vyměněného vzduchu [m 3.h -1 ] ρ hustota vzduchu při θ i [kg.m -3 ] c ρ měrná tepelná kapacita vzduchu při θ i [Wh.kg -1.K -1 ] Za předpokladu, ţe hustota a měrná tepelná kapacita vzduchu zůstává konstantní, je moţno uţít zjednodušeného vztahu, který byl pouţit i v této práci. H 0,34 ( ) V V min,i 19

28 Hygienické mnoţsví vyměněného vzduchu je dáno součinem nejmenší intenzity výměny vzduchu a objemu místnosti. V min, i n V ( ) min i kde n min je nejmenší intenzita výměny vzduchu [h -1 ] V i objem vzduchu v místnosti vypočtený z vnitřních rozměrů [m 3 ] Výpočet roční potřeby tepla Roční potřebou tepla na vytápění budovy se rozumí potřeba tepla za otopné období, které je třeba dodat do budovy, aby bylo zajištěno předepsané vnitřní klima. Určuje se výpočtem, přičemž se vychází z tepelné ztráty objektu stanovené pro nepřerušované vytápění dle normy ČSN EN a zohledňují se klimatické podmínky, provoz vytápění, druh otopné soustavy a její vybavení regulací (ARCADIS, 2011, s. 12). Potřeba tepla na vytápění je ovlivněna vlastními parametry jednotlivých konstrukcí budovy, klimatickými podmínkami a uţíváním dané budovy. Při výpočtu lze postupovat podle vztahů uvedených v Klimatologických údajích (ARCADIS, 2011). Potřeba tepla ovlivněná konstrukcí budovy a klimatickými podmínkami. E vyt d 24 f 1 is is e es ( ) kde E vyt je potřeba tepla na vytápění ovlivněná konstrukcí budovy a klimatickými podmínkami [kwh] f 1 koeficient vyjadřující vliv nesoučasnosti výpočetních hodnot uvaţovaných při výpočtu Φ [-] d počet dnů otopného období [-] θ is θ es θ e průměrná vnitřní teplota [ C] průměrná venkovní teplota [ C] výpočtová venkovní teplota [ C] 20

29 Potřeba tepla budovy ovlivněná jejím provozem. E t E vyt f 2 f 3 f 4 Z 1 R ( ) kde E t je potřeba tepla budovy ovlivněná jejím provozem [kwh] f 2 f 3 f 4 η Z koeficient vlivu reţimu vytápění. Zohledňuje sníţení průměrné vnitřní teploty při přerušovaném či tlumeném vytápění a zkrácení délky provozu vytápění [-] koeficient vlivu zvýšení vnitřní teploty místnosti oproti výpočtové vnitřní teplotě θ i [-] koeficient vlivu regulace. Koriguje tepelnou ztrátu za otopné období podle vybavení vytápěcího systému regulačním zařízením [-] účinnost tepelného zdroje podle deklarace výrobce podloţené protokolem státní zkušebny v závislosti na druhu paliva [-] η R účinnost rozvodu otopného média [-] Stanovení energetického štítku obálky budovy Energetický štítek obálky budovy je grafickým vyjádřením tepelně technických vlastností objektu, který zajišťuje ucelený pohled na součinitele prostupu tepla všech konstrukcí obvodového pláště. Na základě poměru průměrného součinitele prostupu tepla budovy a poţadavku normy na tento součinitel rozčleňuje stavby do jednotlivých klasifikačních tříd (viz. Tabulka ). Poţadavky na štítek kladené a postup pro jeho stanovení jsou uvedeny v ČSN (2011). Od roku 2009 je energetický štítek obálky budovy nutno doloţit k dokumentaci při ţádání o stavební povolení. CI U U em em,n ( ) kde U em,n je poţadavek na průměrný součinitel prostupu tepla budovy CI klasifikační ukazatel [-] 21

30 Tabulka Klasifikace prostupu tepla obálkou budovy (ČSN , 2011) Klasifikační třída Kód barvy (CMYK) Průměrný součinitel prostupu tepla budovy U em [W.m -2.K -1 ] Slovní vyjádření klasifikační třídy Klasifikační ukazatel CI A X0X0 < U em 0,5 U em,n Velmi úsporná B 70X0 0,5 U em,n < U em 0,75 U em,n Úsporná C 30X0 0,75 U em,n < U em U em,n Vyhovující D 00X0 U em,n < U em 1,5 U em,n Nevyhovující E 03X0 1,5 U em,n < U em 2,0 U em,n Nehospodárná F 07X0 2,0 U em,n < U em 2,5 U em,n Velmi nehospodárná G 0XX0 U em > 2,5U em,n Mimořádně nehospodárná 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 2, Kalkulace základních materiálů Kalkulace byly zaměřeny na materiály, které jsou v konstrukci rodinného domu zastoupeny velkým podílem, a tudíţ značně ovlivňují cenu celé konstrukce. Materiály, které byly zahrnuty, jsou uvedeny v kapitole Výsledky. Cílem bylo zjistit, nakolik se odlišuje jejich spotřeba v závislosti na tepelných vlastnostech obvodového pláště budovy. Výstupem tedy není pouze spotřeba jednotlivých materiálů, ale také finanční náročnost v závislosti na rozdílných tepelných standardech. Spotřeba materiálu byla vyhotovena podle dodané dokumentace. Jednotlivé poloţky spotřeby byly zaokrouhleny na celé formáty dle podkladů výrobců či distributorů přístupných veřejnosti prostřednictvím internetu. Pouţité katalogy a ceníky jsou přiloţeny k této práci, nebo je odkazováno na jednotlivé internetové domény, kde jsou zveřejněny. Získané hodnoty spotřeby materiálu byly vynásobeny cenou za měrnou jednotku včetně DPH. Takto upravené byly dále pouţity pro sumarizaci základních materiálových nákladů. Pro finanční ohodnocení ceny střešní krytiny a okenních konstrukcí byly vyuţity kalkulátory přístupné z internetových stránek firem KM Beta (střešní krytina) a Avos (eurookna). Pro kalkulaci oken ve druhé variantě (přísnější poţadavky na součinitel prostupu tepla) byla cena oken po konzultaci s vedoucím práce poopravena koeficientem 1,8, coţ přibliţně odpovídá zvýšeným nákladům na tyto konstrukce. Kalkulace nemusejí být zcela přesné, neboť má na ně jistý vliv i subjektivní přístup. 22

31 4.1.7 Zjištění míry efektivity vyššího stupně tepelně izolačního standardu Pro zjištění míry efektivity vyššího stupně tepelně izolačního standardu bylo uţito ukazatele stanovujícího rychlost návratnosti vyšší investice s tímto spojené. Pro obě varianty, jak jiţ bylo řečeno výše, byly zpracovány kalkulace základních materiálů. Na jejich základě lze stanovit výši rozdílu investic mezi nimi. Aby bylo moţno stanovit rentabilitu investice, je nutné vycházet z úspory, kterou do budoucna přinese. Tím je myšlena roční úspora provozních nákladů na vytápění, která byla zjištěna pro tři druhy otopných soustav, a to elektrické přímotopy, elektrické akumulační vytápění a vytápění plynovým kotlem. Potřeba energie byla vypočítána podle ( ) a na základě průměrných tarifů uvedených na webových stránkách Tzb - info (2012) byla stanovena finanční náročnost jednotlivých řešení. Pro vytápění plynovým kotlem byla potřeba tepla v kwh vynásobená tarifní sazbou za tuto měrnou jednotku (ceny brány podle společnosti Jihomoravská plynárenská, a. s. a tarif byl volen podle vypočtené potřeby tepla na vytápění). U tarifů elektrické energie je členění sloţitější, neboť jednotlivé tarifní třídy jsou dále rozčleněny podle elektrického proudu na jističích, který je potřeba stanovit. Pro elektrické akumulační otopné soustavy byla zvolena tarifní třída D 26d společnosti E. ON Česká Republika, a. s. Vytápění elektrickými přímotopy odpovídá tarifní třídě D 45d téţe společnosti. Třída podle el. proudu na jističi byla zjištěna součtem el. proudu pro běţné uţití, který přibliţně odpovídá 20 A, a el. proudu potřebného k vytápění stanoveného jako podíl tepelné ztráty ve wattech a el. napětí (uvaţováno 400 V). I ( ) kde Φ je tepelná ztráta [W] I elektrický proud [A] Kaţdá tarifní třída má po určitý časový interval sníţený tarif (nízký), který byl rozpočítán mezi spotřebu energie na vytápění a běţný provoz podle doby jeho trvání v časovém intervalu jednoho dne. Na základě tohoto propočtu, potřeby tepla na vytápění a měsíčního paušálu byla stanovena konečná roční finanční zátěţ. Návratnost investice do vyššího tepelně izolačního standardu byla zjištěna pro všechny tři otopné soustavy jako podíl rozdílu investic do zvolených tepelně izolačních standardů a roční úspory nákladů na vytápění jednotlivých způsobů vytápění. 23

32 4.2 Metodika práce Podle zadané architektonické studie jiţ stávajícího rodinného domu v klimatické oblasti Blanska, která je v Příloze 1, byly zpracovány dvě alternativy tohoto objektu v odlišných tepelných standardech. Poţadavkem zadání bylo, aby zůstaly zachovány vnitřní rozměry domu v obou variantách kvůli jejich objektivnímu porovnání, neboť při výpočtu tepelných ztrát je důleţitým parametrem obytný objem místnosti, který musel zůstat konstantní. Pro výpočet byly voleny vstupní hodnoty klimatu interiéru na základě normy ČSN EN (2005) a hodnoty pro klima okolí Blanska podle Klimatologických údajů 2011 (ARCADIS, 2011). Vstupní data jsou uvedena v další části práce Připomínky k zadané architektonické studii Zadaná architektonická studie má několik nedostatků, které jsou v rozporu s ČSN (2004) či architektonickými uzancemi. Jak je patrné z pohledů na rodinný dům, které jsou v Příloze 1.2, lze vytknout architektonickou neuspořádanost rozmístění okenních konstrukcí v přízemí a podkroví, u kterých by bylo vhodné zachovat lineární provázanost. Závaţný problém ovšem představuje dispoziční řešení obou podlaţí, které nevyhovuje ČSN (2004) a v některých případech je zbytečně komplikované. Podle uvedené normy musí rodinné domy o více jak třech obytných místnostech, coţ je případ zadaného objektu, obsahovat minimálně jednu samostatnou místnost se záchodem a umývadlem, coţ architektonická studie nesplňuje. Neprakticky je vyřešeno i sociální zázemí v podkroví, kde je záchod přístupný pouze z loţnice a rodinní příslušníci obývající ostatní prostory podkroví tak musí uţívat sociálního zařízení v přízemí. Dále by bylo přínosné zjednodušení dispozičního členění v podkroví, a to odstraněním výklenku mezi dětským pokojem a pracovnou, čímţ se zvětší obytná plocha dětského pokoje na úkor plochy chodby. Obr znázorňuje stávající dispoziční řešení a obr jeho moţnou úpravu. Červenou plnou čarou jsou znázorněny navrhované změny, černou původní řešení. 24

33 Obrázek Schéma stávajícího dispozičního řešení Obrázek Schéma moţných úprav dispozičního řešení (T. m. technická místnost) 25

34 4.2.2 Konstrukční řešení Konstrukčním řešením obvodových stěn byl zvolen systém difúzně uzavřené sloupkové dřevostavby, jejíţ nosnou kostru tvoří sloupky ze smrkového řeziva o rozměrech 60 x 120 mm. Nosná část konstrukce je oboustranně vyztuţena proti bočnímu zatíţení konstrukčními deskami OSB, které zajišťují tuhost konstrukce. Z vnitřní strany tvoří pohledovou část stěny sádrokartonové desky, které mají funkci poţární ochrany a slouţí jako nosná vrstva povrchové úpravy stěny uvaţovaným nátěrem či obkladem. Pro zabránění vniku vodních par z interiéru do konstrukce byla mezi sloupky a desky OSB vloţena parozábrana na bázi polyolefínové fólie, která zvýší difúzní odpor při vnitřním povrchu stěny. Tepelný standard je zajištěn dvojí izolací. První izolační vrstvou je skelná vlna, která vyplňuje prostor mezi nosnými stojkami o tloušťce 120 mm a šířce odpovídající modulové vzdálenosti sloupků 625 mm, tedy 565 mm. Z vnější strany tvoří izolační vrstvu kontaktní zateplovací systém ve formě EPS, jehoţ tloušťka se odvíjí dle poţadavků zadání. Podlahová konstrukce obsahuje vyrovnávací vrstvu křemeliny, která eliminuje nerovnosti betonové základové desky. Tepelnou izolaci tvoří dvě vrstvy desek z XPS, které jsou poloţeny kříţem, jejichţ tloušťka závisí na poţadavcích zadání. Pro roznášecí vrstvu byla zvolena konstrukční deska OSB, kterou překrývá nášlapná vrstva ve formě laminátové podlahy či keramické dlaţby (dle účelu místnosti). Podkroví je řešeno jako obytné, a proto část šikmé střechy a stropní konstrukce mezi ním a nevytápěným půdním prostorem musely být navrţeny tak, aby zajišťovaly tepelnou pohodu. V konstrukci střechy byla pouţita mezikrokevní izolace na bázi skelné vlny. Jelikoţ její tloušťka nezajišťovala poţadavky na tyto konstrukce kladené, byly ke krokvím připevněny smrkové námětky, mezi něţ byla vloţena další vrstva této izolace tak, aby byla splněna stanovená kritéria. U druhé varianty by námětek musel být značných rozměrů, coţ z hlediska vzniku výrazného tepelného mostu je zcela nepřípustné. Tento nedostatek byl vyřešen podle podkladů společnosti URSA (2012), námětkem z XPS, který je vloţen mezi krokev a roznášecí hranol tloušťky 60 mm. Podhledovou vrstvu představují sádrokartonové desky, které jsou upevněny na laťkovém roštu. Mezi ním a krokvemi je umístěna parozábrana. Stropní konstrukce je řešena obdobným systémem. Sádrokartonový podhled je připevněn laťkovým roštem k hambálkům, mezi kterými je umístěna tepelná izolace ze skelné vlny. V případě větší tloušťky izolace byla provedena další vrstva nad hambálky. Na rozhraní skelné vlny 26

35 a laťkového roštu je umístěna parozábrana. V půdním prostoru je tepelná izolace chráněna pojistnou difuzní fólií. Vnitřní příčky tvoří sloupková konstrukce vyplněná izolací ze skelné vlny, která je oboustranně opláštěná konstrukčními dekami OSB a vrchní vrstvu tvoří sádrokartonová deska. Stropní konstrukci mezi přízemím a podkrovím vynáší nosné prvky o výšce 240 mm, mezi kterými je 120 mm tepelné izolace a 120 mm vzduchové mezery z důvodu akustické pohody. Podhled tvoří sádrokartonová deska připevněná k laťkovému roštu. Roznášecí vrstvu představuje dvojice OSB desek, které jsou kříţem lepené pro zajištění tuhosti. Na nich je umístěna vrstva kročejové izolace v podobě dvou vrstev mirelonu o celkové tloušťce 6 mm. Tato konstrukce je znovu překryta deskou OSB, na kterou je dále připevněna nášlapná vrstva ve formě laminátové podlahy či keramické dlaţby. V kapitole Výsledky jsou jednotlivé konstrukce znázorněny schématem a doplněny tabulkami popisujícími jejich vlastnosti. Pro konstrukce obou variant byly stanoveny součinitele prostupu tepla dle platných norem. Dále byly vypočteny hodnoty sdílení tepla mezi jednotlivými místnostmi, tepelné ztráty jednotlivých místností, průměrný součinitel prostupu tepla budovy, energetický štítek obálky budovy, tepelné ztráty celého rodinného domu, potřeba tepla na vytápění a materiálové kalkulace. Jednotlivé výsledky jsou uvedeny v tabulkách, které budou vysvětleny v další podkapitole. Výpočty byly provedeny podle vztahů, které byly i s odkazy na platnou normativu a další prameny popsány v předchozí kapitole Metodika výpočtů. 27

36 4.2.3 Vstupní údaje Tabulka Vstupní údaje Vstupní údaje Ozn. Jednotka Hodnota Zdroj Klima interéru Průměrná teplota interiéru θ i [ C] 20 (ČSN EN , 2005) Obytné místnosti θ i [ C] 20 (ČSN EN , 2005) Koupelny θ i [ C] 24 (ČSN EN , 2005) Kuchyně θ i [ C] 20 (ČSN EN , 2005) Vytápěné vedlejší místnosti - chodby, předsíně θ i [ C] 15 (ČSN EN , 2005) Minimální intenzita výměny vzduchu - obytné místnosti n min [h -1 ] 0,5 (ČSN EN , 2005) Minimální intenzita výměny vzduchu - koupelny, kuchyně n min [h -1 ] 1,5 (ČSN EN , 2005) Klima exteriéru Výpočtová průměrná teplota v klimatické oblasti Blanska θ e [ C] -15 (ARCADIS, 2011) Teplota zeminy pod pracovní deskou θ ex [ C] 5 (ČSN EN , 2003) Teplota zeminy po obvodu pracovní desky θ ex [ C] -5 (ČSN EN , 2003) Vlastnosti konstrukcí Součinitel prostupu tepla - otvorové výplně - Varianta 1 U [W.m -2.K -1 ] 1,2 (ČSN , 2011) Součinitel prostupu tepla - otvorové výplně - Varianta 2 U [W.m -2.K -1 ] 0,8 (ČSN , 2011) Součinitel prostupu tepla - dveře interiér U [W.m -2.K -1 ] 2 výpočet dle λ SM Součinitel prostupu tepla - střešní krytina U [W.m -2.K -1 ] 6,26 výpočet dle λ keramiky Součinitel prostupu tepla - závětří (dle poţadavků na okna) U [W.m -2.K -1 ] 1,2 (ČSN , 2011) Data pro výpočet potřeby tepla Počet dnů otopného období pro klimatickou oblast Blanska d [-] 241 (ARCADIS, 2011) Koeficient vyjadřující vliv nesoučasnosti výpočetních hodnot uvaţovaných při výpočtu celkové tepelné ztráty objektu Φ f 1 [-] 0,75 (ARCADIS, 2011) Výpočtová průměrná vnitřní teplota θ is [ C] 18 (ARCADIS, 2011) Průměrná venkovní teplota v klimatické oblasti Blanska θ es [ C] 3,7 (ARCADIS, 2011) Koeficient vlivu reţimu vytápění. Zohledňuje sníţení průměrné vnitřní teploty při přerušovaném či tlumeném vytápění a zkrácení délky provozu vytápění. f 2 [-] 0,84 (ARCADIS, 2011) Koeficient vlivu zvýšení vnitřní teploty místnosti oproti výpočtové vnitřní teplotě θ i f 3 [-] 1 (ARCADIS, 2011) Koeficient vlivu regulace. Koriguje tepelnou ztrátu za otopné období podle vybavení vytápěcího systému regulačním zařízením.(ústřední automatická regulace podle počasí) - plyn f 4 [-] 1 (ARCADIS, 2011) Koeficient vlivu regulace. Koriguje tepelnou ztrátu za otopné období podle vybavení vytápěcího systému regulačním zařízením.(ústřední automatická regulace podle počasí) - elektrické akumulační soustavy f 4 [-] 1,07 (ARCADIS, 2011) Koeficient vlivu regulace. Koriguje tepelnou ztrátu za otopné období podle vybavení vytápěcího systému regulačním zařízením.(ústřední automatická regulace podle počasí) - elektrické přímotopy f 4 [-] 0,93 (ARCADIS, 2011) Účinnost tepelného zdroje podle deklarace výrobce podloţené protokolem státní zkušebny - plyn η Z [-] 0,85 (ARCADIS, 2011) Účinnost tepelného zdroje podle deklarace výrobce podloţené protokolem státní zkušebny - el. energie η Z [-] 0,98 (ARCADIS, 2011) Účinnost rozvodu otopného média η R [-] 0,97 (ARCADIS, 2011) 28

37 Označení místnosti Popis výstupních tabulek výsledků Obrázek Popis tabulky - Materiálová skladba konstrukce Název konstrukce Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] Tloušťka vrstvy Tepelný odpor dle ( ) Součinitel tepelné vodivosti uvedený výrobcem Poupravený součinitel tepelné vodivosti pro výpočet Obrázek Popis tabulky - Výpočet součinitele prostupu tepla konstrukcí R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U poţadavek [W.m -1.K -1 ] Horní mez tepelného odporu dle ( ) Tepelný odpor dle ( ) Poţadavek na součinitel prostupu tepla konstrukcí dle zadání Dolní mez tepelného odporu dle ( ) Součinitel prostupu tepla konstrukcí dle ( ) Obrázek Popis tabulky - Sdílení tepla jednotlivých místností, celková tepelná ztráta rodinného domu, potřeba tepla k vytápění Ozn. Uţití θ i [ C] n min H T [W.K -1 ] H V [W.K -1 ] H C [W.K -1 ] Φ [kw] (H V /H C )*100 [%] E vyt [kwh.a -1 ] E t, el. ak. [kwh.a -1 ] E t, el. p. [kwh.a -1 ] E t, pl [kwh.a -1 ] Celkové měrné tepelné ztráty HT + HV Uţití místnosti Teplota interiéru Minimální intenzita větrání Měrná tepelná ztráta prostupem tepla konstrukcí dle ( ) Měrná tepelná ztráta větráním dle ( ) Potřeba tepla podle konstrukčních a klimatických podmínek dle ( ) Potřeba tepla v závislosti na uţití budovy a typu otopných soustav (plynový kotel, el. přímotopy, el. akumulační soustavy) dle ( ) Tepelná ztráta dle ( ) Procentuální zastoupení vlivu měrných tepelných ztrát větráním 29

38 30 Obrázek Popis tabulky - Průměrný součinitel prostupu tepla rodinného domu Název: Varianta 1 (2) θ i [ C] θ e [ C] ΔU tb [W.m -2.K -1 ] Konstrukce a [m] b [m] A k [m 2 ] A [m 2 ] U [W.m -2.K -1 ] θ ex [ C] b [-] H Tu [W.K -1 ] H Tb [W.K -1 ] U em Ukonstrukce),dle ( ) Označení konstrukce Průměrná teplota interiéru Rozměr konstrukce - a Rozměr konstrukce - b Teplota exteriéru Plocha konstrukce Plocha konstrukce bez otvorových výplní Součinitel prostupu tepla dané konstrukce Teplota na druhé straně konstrukce Teplotní redukční činitel dle ( ) Měrná tepelná ztráta prostupem tepla (podle Navýšení měrné tepelné ztráty prostupem tepla vlivem tepelných mostů dle ( ) Navýšení součinitele prostupu tepla konstrukcí vlivem tepelných mostů dle tabulky Průměrný součinitel prostupu tepla budovy dle ( ) a3

39 5. VÝSLEDKY 5.1 Varianta 1 - poţadavek normy ČSN Konstrukce musí vyhovovat poţadavkům normy ČSN (2011) z hlediska součinitele prostupu tepla Obvodová stěna Obrázek Schéma nosné stěny (kóty uţité k výpočtu) Tabulka Materiálová skladba obvodové stěny Obvodová stěna Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup exteriér ,040 (ČSN , 2005) 2 Omítka 0,002 0,7 0,7 0,003 (ČSN , 2005) 3 EPS - 100F Fasádní 0,02 0,036 0,04 0,500 (BACHL, 2005) 4 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,018 0,091 0,1 0,180 (KRONOSPAN, 2009) 5.1. Skelná vlna - URSA SF 32 0,12 0,032 0,036 3,333 (URSA, 2010) 5.2. Dřevěné sloupky 60x120 mm 0,12 0,15 0,18 0,667 (ČSN , 2005) 6 Parozábrana Jutafol N AL (JUTA, 2012) 7 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,018 0,091 0,1 0,180 (KRONOSPAN, 2009) 8 Sádrokarton 12,5 mm 0,0125 0,21 0,22 0,057 (Rigips, 2012) 9 Přestup interiér ,130 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla obvodovou stěnou R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U poţadavek [W.m -1.K -1 ] 3,662 3,498 3,58 0,28 0,3 31

40 5.1.2 Podlahová konstrukce přilehlá k zemině Obrázek Schéma podlahové konstrukce přilehlé k zemině (kóty uţité k výpočtu) Tabulka Materiálová skladba podlahové konstrukce přilehlé k zemině Podlahová konstrukce přilehlá k zemině Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup interiér ,170 (ČSN , 2005) 2 Keramická dlaţba 0,01-1,01 0,010 (ČSN , 2005) 3 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,022 0,091 0,1 0,220 (KRONOSPAN, 2009) 4 XPS SF 0,1 0,036 0,04 2,500 (BACHL, 2005) 5 Vyrovnávací podsyp - křemelina 0,018-0,19 0,095 (ČSN , 2005) 6 Monolitická deska vyztuţená kari sítí 0,15-1,58 0,095 (ČSN , 2005) 7 Hydroizolace - Junifol (JUTA, 2012) 8 Podkladní betonová mazanina 0,1-1,3 0,077 (ČSN , 2005) 9 Podsyp ze zhutněného štěrkopísku 0,1-0,8 0,125 (ČSN , 2005) 10 Přestup exteriér , Podkladová zemina Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla podlahovou konstrukcí přilehlou k zemině R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U poţadavek [W.m -1.K -1 ] - - 3,292 0,30 0,45 32

41 5.1.3 Stropní konstrukce nad podkrovím Obrázek Schéma stropní konstrukce nad podkrovím (kóty uţité k výpočtu) Pozn. Laťkový rošt pootočen o 90. Tabulka Materiálová skladba stropní konstrukce nad podkrovím Stropní konstrukce nad podkrovím Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup exteriér ,040 (ČSN , 2005) 2 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,022 0,091 0,1 0,220 (KRONOSPAN, 2009) 3 Difusní fólie (JUTA, 2012) 4.1. Skelná vlna - URSA SF 32 0,16 0,032 0,036 4,444 (URSA, 2010) Hambálek x 160 x 40 mm 0,16 0,15 0,18 0,889 (ČSN , 2005) 5 Parozábrana Jutafol N AL (JUTA, 2012) 6.1. Laťkový rošt 30 x 50 mm (rozteč 400 mm) 0,03 0,15 0,18 0,167 (ČSN , 2005) 6.2. Vzduchová mezera ,160 (ČSN , 2005) 7 Sádrokarton 2 x 12,5 mm 0,025 0,21 0,22 0,114 (Rigips, 2012) 8 Přestup interiér ,100 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla stropní konstrukcí nad podkrovím R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U poţadavek [W.m -1.K -1 ] 3,928 3,809 3,869 0,26 0,30 33

42 5.1.4 Střešní konstrukce - zateplená Obrázek Schéma střešní zateplené konstrukce (kóty uţité k výpočtu) Pozn. Laťkový rošt pootočen o 90. Tabulka Materiálová skladba zateplené střešní konstrukce Střešní konstrukce - zateplená Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Střešní krytina Latě 40 x 60 mm 0, Kontralatě 40 x 60 mm 0, Přestup exteriér ,040 (ČSN , 2005) 5 Difusní fólie Námětek - 60 x 100 mm 0,06 0,15 0,18 0,333 (ČSN , 2005) Krokve 160 x 60 mm 0,16 0,15 0,18 0,889 (ČSN , 2005) 6.2. Skelná vlna - URSA SF 32 0,22 0,032 0,036 6,111 (URSA, 2010) 7.1. Laťkový rošt 30 x 50 mm (rozteč 400 mm) 0,03 0,15 0,18 0,167 (ČSN , 2005) 7.2. Vzduchová mezera ,160 (ČSN , 2005) 8 Parozábrana Jutafol N AL (JUTA, 2012) 9 Sádrokarton 12,5 mm 0,0125 0,21 0,22 0,057 (Rigips, 2012) 10 Přestup interiér ,100 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla zateplenou střešní konstrukcí R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U poţadavek [W.m -1.K -1 ] 4,442 4,432 4,437 0,23 0,24 34

43 5.1.5 Stropní konstrukce nad přízemím Konstrukce je shodná pro obě varianty. Obrázek Schéma stropní konstrukce nad přízemím (kóty uţité k výpočtu) Pozn. Laťkový rošt pootočen o 90. Tabulka Materiálová skladba stropní konstrukce nad přízemím Stropní konstrukce nad přízemím Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup interiér ,100 (ČSN , 2005) 2 Laminátová podlaha - Laneo, Supellex 0,01 0,11 0,15 0,067 (ČSN , 2005) 3 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,018 0,091 0,1 0,180 (KRONOSPAN, 2009) 4 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,018 0,091 0,1 0,180 (KRONOSPAN, 2009) 5 MIRELON, 2 x 3 mm 0,006 0,038 0,042 0,143 (MIREL, 2010) 6 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,022 0,091 0,1 0,220 (KRONOSPAN, 2009) 7.1. Vzduchová mezera 0, ,160 (ČSN , 2005) 7.2. Skelná vlna - URSA DF 42 0,12 0,042 0,046 2,609 (URSA, 2010) 7.3. Nosníky 240 x 60 mm 0,24 0,15 0,18 1,333 (ČSN , 2005) 8.1. Laťkový rošt 30 x 50 mm (rozteč 400 mm) 0,03 0,15 0,18 0,167 (ČSN , 2005) 8.2. Vzduchová mezera 0, ,160 (ČSN , 2005) 9 Sádrokarton 2 x 12,5 mm 0,025 0,21 0,22 0,114 (Rigips, 2012) 10 Přestup interiér ,100 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla stropní konstrukcí nad přízemím R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U poţadavek [W.m -1.K -1 ] 3,624 3,475 3,550 0,28 2,2 35

44 5.1.6 Příčka (dělící / nosná) Konstrukce je shodná pro obě varianty. Obrázek Schéma příčky (kóty uţité k výpočtu) Tabulka Materiálová skladba příčky Příčka (nosná/dělící) Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup interiér ,130 (ČSN , 2005) 2 Sádrokarton 12,5 mm 0,0125 0,21 0,22 0,057 (Rigips, 2012) 3 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,012 0,091 0,1 0,120 (KRONOSPAN, 2009) 4.1. Skelná vlna - URSA DF 42 0,12 0,042 0,046 2,609 (URSA, 2010) Dřevěné sloupky x120 mm 0,12 0,15 0,18 0,667 (ČSN , 2005) 5 OSB SUPERFINISH ECO, typ OSB/3 0,012 0,1 0,11 0,109 (KRONOSPAN, 2009) 6 Sádrokarton 12,5 mm 0,0125 0,21 0,22 0,057 (Rigips, 2012) 7 Přestup interiér ,130 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla příčkou R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U poţadavek [W.m -1.K -1 ] 2,491 2,641 2,566 0,39 2,7 36

45 5.1.7 Sdílení tepla jednotlivých místností, celková tepelná ztráta rodinného domu, potřeba energie k vytápění Tabulka Sdílení tepla jednotlivých místností, celková tepelná ztráta rodinného domu, potřeba tepla na vytápění Ozn. Uţití θ i [ C] n min H T [W.K -1 ] H V [W.K -1 ] H C [W.K -1 ] Φ [kw] (H V /H C )*100 [%] 101 Předsíň 17 0,1 4,710 1,176 5,886 0,188 20,0 102 WC + koupelna 24 1,5 5,287 5,719 11,006 0,429 52,0 103 Obývací pokoj 20 0,5 44,940 22,691 67,631 2,367 33,6 104 Jídelna 20 0,5 17,606 8,327 25,932 0,908 32,1 105 Kuchyně 20 1,5 16,599 22,430 39,029 1,366 57,5 106 Loţnice 20 0,5 12,830 5,284 18,114 0,634 29,2 107 Zádveří -8,89 0,1-0,955 0,963 0,007 0, Chodba 20 0,1 8,423 1,625 10,048 0,352 16,2 202 Pracovna 20 0,5 14,583 5,187 19,771 0,692 26,2 203 Dětský pokoj 20 0,5 19,539 8,157 27,696 0,969 29,5 204 Šatna 15 0,1 4,073 0,781 4,854 0,146 16,1 205 Loţnice 20 0,5 14,013 4,630 18,643 0,653 24,8 206 Loţnice 20 0,5 16,229 6,450 22,679 0,794 28,4 207 WC + koupelna 24 1,5 3,722 4,786 8,508 0,332 56,3 208 Koupelna 24 1,5 11,610 15,854 27,464 1,071 57,7 301 Půdní prostor -13,93 0,1-3,405 3,405 0,000 0,000 - Σ 189,80 117,46 307,27 10,90 38, Průměrný součinitel prostupu tepla rodinného domu Tabulka Průměrný součinitel prostupu tepla rodinného domu Název: Výpočet průměrného součinitele prostupu tepla budovy - Varianta 1 E vyt [kwh.a -1 ] E t, el. ak. [kwh.a -1 ] E t, el. p. [kwh.a -1 ] E t, pl [kwh.a -1 ] 20490, , , ,30 θ i [ C] 20 θ e [ C] -15 ΔU tb [W.m -2.K -1 ] 0,2 Konstrukce a [m] b [m] A k [m 2 ] A [m 2 ] U [W.m -2.K -1 ] θ ex [ C] b [-] H Tu [W.K -1 ] H Tb [W.K -1 ] U em Vertikální konstrukce Přízemí OSN - S 14,557 2,805 40,832 36,107 0, ,086 7,221 9/T 2,1 2,25 4,725 4,725 1, ,670 0,945 OSN - Z 8,912 2,805 24,998 23,498 0, ,564 4,700 11/T 1,25 1,2 1,500 1,500 1, ,800 0,300 OSN - J 14,557 2,805 40,832 29,802 0, ,324 5,960 12/T 1 1,94 1,940 1,940 1, ,328 0,388 10/T 2,25 1,6 3,600 3,600 1, ,320 0,720 10/T 2,25 1,6 3,600 3,600 1, ,320 0,720 13/T 0,9 2,1 1,890 1,890 1, ,268 0,378 OSN - V 8,912 2,805 24,998 19,398 0, ,418 3,880 10/T 2,25 1,6 3,600 3,600 1, ,320 0,720 14/T 1 2 2,000 2,000 1, ,400 0,400 Podkroví OSN - S 14,557 1,654 24,077 23,221 0, ,486 4,644 17/T 1,07 0,8 0,856 0,856 1, ,027 0,171 OSN - Z (výpočet) 24,808 21,508 0, ,008 4,302 29/T 1,5 1,2 1,800 1,800 1, ,160 0,360 28/T 1,25 1,2 1,500 1,500 1, ,800 0,300 OSN - J 14,557 1,654 24,077 24,077 0, ,725 4,815 OSN - V 24,808 21,808 0, ,092 4,362 28/T 1,25 1,2 1,500 1,500 1, ,800 0,300 28/T 1,25 1,2 1,500 1,500 1, ,800 0,300 Horizontální konstrukce Podlaha - střed 12,557 6,912 86,794 86,794 0,30 5 0,429 11,298 7,439 Podlaha - obvod 42, ,938 42,938 0,30-5 0,714 9,315 6,134 Strop podkroví 14,557 5,527 80,457 80,457 0, ,797 16,091 Střecha sever 14,557 2,419 35,213 35,213 0, ,936 7,043 Střecha jih 14,557 2,419 35,213 35,213 0, ,936 7,043 celkem 510, ,998 89,637 0,47 37

46 5.1.9 Energetický štítek obálky budovy Tabulka Stanovení Energetického štítku obálky budovy U em,n [W.m -2.K -1 ] U em [W.m -2.K -1 ] Klasifikační ukazatel Klasifikační třída CI 0,5 0,47 0,94 C - vyhovojující Obrázek Grafická podoba energetického štítku obálky budovy 38

47 Kalkulace základních materiálů Tabulka Kalkulace základních materiálů Materiál Formát Plocha/ Délka Počet Spotřetřeba Cena s DPH M Cena Zdroj cen [mm x mm] [m 2 ]/[bm] [Ks] [m 2 ]/[bm]/[m 3 ] [Kč/M] [Kč] Řezivo Fošny 120 x 60 mm , m ,2 (ASKO, 2012) Fošny 240 x 60 mm , m ,4 (ASKO, 2012) Latě 50 x 30 mm , m ,8 (ASKO, 2012) Latě - 40 x 60 mm (impreg.) , m ,4 (ASKO, 2012) Hranol 160 x 100 mm , m ,3 (ASKO, 2012) Fošna 100 x 60 mm , m ,6 (ASKO, 2012) Fošna 40 x 160 mm , m ,4 (ASKO, 2012) Podhledový trám 120 x 440 mm 9,3 1 0, m ,4 (Jaf Holz, 2010) Sloup pohledový 180 x 120 mm 2,4 2 0, m ,7 (Jaf Holz, 2010) Sloup pohledový160 x 260 mm 2,4 1 0, m ,3 (Jaf Holz, 2010) Celkem řezivo ,3 Velkoplošné materiály OSB - 12 mm 625 x , , m ,5 (Dektrade, 2011) OSB - 18 mm 625 x , , ,4 m ,0 (Dektrade, 2011) OSB - 22 mm 625 x , ,25 340,8 m ,0 (Dektrade, 2011) Celkem OSB ,5 Sádrokarton - 12, x , ,75 72 m ,0 (Rigips, 2012) Sádrokarton - 12, x , ,25 72 m ,0 (Rigips, 2012) Sádrokarton - 12, x , ,5 72 m ,0 (Rigips, 2012) Celkem sádrokarton 70884,0 Teplené izolace XPS 600 x , ,5 300 m ,0 (BACHL, 2005) EPS 500 x , ,5 57,6 m ,0 (BACHL, 2005) Skelná vlna SF 32, 120 mm 1250 x , ,25 316,8 m ,6 (BACHL, 2005) Skelná vlna SF 32, 100 mm 1250 x , , m ,0 (URSA, 2011) Skelná vlna DF 42, 120 mm 1250 x , ,5 175,2 m ,0 (URSA, 2011) Skelná vlna SF 32, 160 mm 1250 x , ,25 422,4 m ,2 (URSA, 2011) Celkem teplené izolace ,8 Mirelon 1100 x ,44 m ,0 (HEMAX, 2009) Parozábrana Jutafol N AL 1500 x ,8 m ,0 (JUTA, 2012) Lepící páska SP1 15 x , ,8 (JUTA, 2012) Difúzní fólie - Jutafol D, N x , (JUTA, 2012) Perlinka - Vertex R x ,1 m ,5 (České stavebniny, 2012) Omítka -WEBER.PAS SILIKÁT ,7 m ,6 (Weber, 2012) Obklady 250 x 400 0, ,8 299 m ,2 (Levné dlaţby, 2012) Laminátová podlaha 193 x , ,5 790,8 m ,2 (EGGER, 2012) Keramická dlaţba 310 x 310 0, , ,6 m ,5 (Levnadlazba, 2012) Střecha, včetně difúsní fólie ,0 (KM Beta, 2012) Okapové ţlaby, svody ,0 (Lindab, 2011) Okna + dveře ,0 (Avos, 2005) Dveře interiérové 800 x ks 36960,0 (SOLODOOR, 2012) Dveře interiérové 700 x ks 4620,0 (SOLODOOR, 2012) Zárubně obloţkové 800 x ks 18240,0 (SOLODOOR, 2012) Zárubně obloţkové 700 x ks 2280,0 (SOLODOOR, 2012) Cena celkem

48 5.2 Varianta 2-2/3 hodnot doporučených ČSN Konstrukce musí vyhovovat dvou třetinám hodnot součinitele prostupu tepla doporučených normou ČSN (2011) Obvodová stěna Obrázek Schéma nosné stěny (kóty uţité k výpočtu) Tabulka Materiálová skladba obvodové stěny Obvodová stěna Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup exteriér ,04 (ČSN , 2005) 2 Omítka 0,002 0,7 0,7 0, (ČSN , 2005) 3 EPS 100F Fasádní 0,2 0,036 0,04 5 (BACHL, 2005) OSB SUPERFINISH 4 ECO, typ OSB/3 0,018 0,091 0,1 0,18 (KRONOSPAN, 2009) Skelná vlna - URSA 5.1. SF 32 0,12 0,032 0,036 3, (URSA, 2010) Dřevěné sloupky x120 mm 0,12 0,15 0,18 0, (ČSN , 2005) 6 Parozábrana Jutafol N AL (JUTA, 2012) OSB SUPERFINISH 7 ECO, typ OSB/3 0,018 0,091 0,1 0,18 (KRONOSPAN, 2009) 8 Sádrokarton 12,5 mm 0,0125 0,21 0,22 0, (Rigips, 2012) 9 Přestup interiér ,13 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla obvodovou stěnou R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U 2/3 doporuč. [W.m -1.K -1 ] 8,400 7,998 8,199 0,12 0,13 40

49 5.2.2 Podlahová konstrukce přilehlá k zemině Obrázek Schéma podlahové konstrukce přilehlé k zemině (kóty uţité k výpočtu) Tabulka Materiálová skladba podlahové konstrukce přilehlé k zemině Podlahová konstrukce přilehlá k zemině Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup interiér ,17 (ČSN , 2005) 2 Keramická dlaţba 0,01-1,01 0, (ČSN , 2005) OSB SUPERFINISH 3 ECO, typ OSB/3 0,022 0,091 0,1 0,22 (KRONOSPAN, 2009) 4 XPS SF 0,2 0,036 0,04 5 (BACHL, 2005) Vyrovnávací podsyp - 5 křemelina 0,018-0,19 0, (ČSN , 2005) Monolitická deska vyztuţená 6 kari sítí 0,15-1,58 0, (ČSN , 2005) 7 Hydroizolace- Junifol (JUTA, 2012) Podkladní betonová 8 mazanina 0,1-1,3 0, (ČSN , 2005) Podsyp ze zhutněného 9 štěrkopísku 0,1-0,8 0,125 (ČSN , 2005) 10 Přestup exteriér , Podkladová zemina Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla podlahovou konstrukcí přilehlou k zemině R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U 2/3 doporuč. [W.m -1.K -1 ] - - 5,792 0,17 0,2 41

50 5.2.3 Stropní konstrukce nad podkrovím Obrázek Schéma stropní konstrukce nad podkrovím (kóty uţité k výpočtu) Pozn. Laťkový rošt pootočen o 90. Tabulka Materiálová skladba stropní konstrukce nad podkrovím Stropní konstrukce nad podkrovím Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Přestup exteriér ,04 (ČSN , 2005) 2 Difusní fólie (JUTA, 2012) Skelná vlna - URSA 3 SF 32 0,16 0,032 0,036 4, (URSA, 2010) Skelná vlna - URSA 4.1. SF 32 0,16 0,032 0,036 4, (URSA, 2010) Hambálek x 160 x 40 mm 0,16 0,15 0,18 0, (ČSN , 2005) 5 Parozábrana Jutafol N AL (JUTA, 2012) Laťkový rošt 30 x 50 mm 6.1. (rozteč 400 mm) 0,03 0,15 0,18 0, (ČSN , 2005) 6.2. Vzduchová mezera ,16 (ČSN , 2005) 7 Sádrokarton 2 x 12,5 mm 0,025 0,21 0,22 0, (Rigips, 2012) 8 Přestup interiér ,1 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla stropní konstrukcí nad podkrovím R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U 2/3 doporuč. [W.m -1.K -1 ] 8,617 8,033 8,325 0,12 0,13 42

51 5.2.4 Střešní konstrukce - zateplená Obrázek Schéma střešní zateplené konstrukce (kóty uţité k výpočtu) Pozn. Laťkový rošt pootočen o 90. Tabulka Materiálová skladba zateplené střešní konstrukce Střešní konstrukce - zateplená Vrstva Materiál d λ char. λ výp. R Zdroj hodnot [m] [W.m -1.K -1 ] [W.m -1.K -1 ] [m.k.w -1 ] λ [W.m -1.K -1 ] 1 Střešní krytina Latě 40 x 60 mm 0, Kontralatě 40 x 60 mm 0, Přestup exteriér ,04 (ČSN , 2005) 5 Difusní fólie Námětek 60 x 100 mm 0,06 0,15 0,18 0, (ČSN , 2005) Námětek XPS x 100 mm 0,16 0,036 0,04 4 (BACHL, 2005) Krokve 160 x 60 mm 0,16 0,15 0,18 0, (ČSN , 2005) Skelná vlna - URSA 6.2. SF 32 0,38 0,032 0,036 10, (URSA, 2010) Laťkový rošt 30 x 50 mm 7.1. (rozteč 400 mm) 0,03 0,15 0,18 0, (ČSN , 2005) 7.2. Vzduchová mezera 0, ,16 (ČSN , 2005) 8 Parozábrana Jutafol N AL (JUTA, 2012) 9 Sádrokarton 12,5 mm 0,0125 0,21 0,22 0, (Rigips, 2012) 10 Přestup interiér ,1 (ČSN , 2005) Tabulka Výpočet součinitele prostupu tepla zateplenou střešní konstrukcí R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] R T [m.k.w -1 ] U [W.m -1.K -1 ] U 2/3 doporuč. [W.m -1.K -1 ] 9,597 8,815 9,206 0,11 0,11 43

52 5.2.5 Sdílení tepla jednotlivých místností, celková tepelná ztráta rodinného domu, potřeba energie k vytápění Tabulka Sdílení tepla jednotlivých místností, celková tepelná ztráta rodinného domu, potřeba tepla k vytápění Ozn. Uţití θ i [ C] n min H T [W.K -1 ] H V [W.K -1 ] H C [W.K -1 ] Φ [kw] (H v /H c )*100 [%] 101 Předsíň 17 0,1 2,165 1,176 3,341 0,107 35,2 102 WC + koupelna 24 1,5 3,707 5,719 9,427 0,368 60,7 103 Obývací pokoj 20 0,5 23,471 22,691 46,162 1,616 49,2 104 Jídelna 20 0,5 10,761 8,327 19,088 0,668 43,6 105 Kuchyně 20 1,5 8,486 22,430 30,916 1,082 72,6 106 Loţnice 20 0,5 6,331 5,284 11,615 0,407 45,5 107 Zádveří -10,18 0,1-0,956 0,963 0,007 0, Chodba 20 0,1 4,087 1,625 5,711 0,200 28,4 202 Pracovna 20 0,5 7,309 5,187 12,497 0,437 41,5 203 Dětský pokoj 20 0,5 9,874 8,157 18,031 0,631 45,2 204 Šatna 15 0,1 0,687 0,781 1,468 0,044 53,2 205 Loţnice 20 0,5 7,234 4,630 11,864 0,415 39,0 206 Loţnice 20 0,5 7,720 6,450 14,170 0,496 45,5 207 WC + koupelna 24 1,5 2,200 4,786 6,986 0,272 68,5 208 Koupelna 24 1,5 6,546 15,854 22,401 0,874 70,8 301 Půdní prostor -14,50 0,1-3,608 3,608 0,000 0,000 - Σ 96,01 117,67 213,68 7,62 55,1 E vyt [kwh.a -1 ] E t, el. ak. [kwh.a -1 ] E t, el. p. [kwh.a -1 ] E t, pl [kwh.a -1 ] 14317, , , , Průměrný součinitel prostupu tepla rodinného domu Tabulka Průměrný součinitel prostupu tepla rodinného domu Název: Výpočet průměrného součinitele prostupu tepla budovy - Varianta - 2 θ i [ C] 20 θ e [ C] -15 ΔU tb [W.m -2.K -1 ] 0,1 Konstrukce a [m] b [m] A k [m 2 ] A [m 2 ] U [W.m -2.K -1 ] θ ex [ C] b [-] H Tu [W.K -1 ] H Tb [W.K -1 ] U em Vertikální konstrukce Přízemí OSN - S 14,917 2,905 43,334 38,609 0, ,709 3,861 9/T 2,1 2,25 4,725 4,725 0, ,780 0,473 OSN - Z 9,272 2,905 26, ,435 0, ,102 2,544 11/T 1,25 1,2 1,5 1,5 0, ,200 0,150 OSN - J 14,917 2,905 43, ,304 0, ,940 3,230 12/T 1 1,94 1,94 1,94 0, ,552 0,194 10/T 2,25 1,6 3,6 3,6 0, ,880 0,360 10/T 2,25 1,6 3,6 3,6 0, ,880 0,360 13/T 0,9 2,1 1,89 1,89 0, ,512 0,189 OSN - V 9,272 2,905 26, ,335 0, ,602 2,134 10/T 2,25 1,6 3,6 3,6 0, ,880 0,360 14/T , ,600 0,200 Podkroví OSN - S 14,917 1,654 24, ,817 0, ,905 2,382 17/T 1,07 0,8 0,856 0,856 0, ,685 0,086 OSN - Z (výpočet) , ,341 0, ,969 2,434 29/T 1,5 1,2 1,8 1,8 0, ,440 0,180 28/T 1,25 1,2 1,5 1,5 0, ,200 0,150 OSN - J 14,917 1,654 24, ,673 0, ,009 2,467 OSN - V , ,641 0, ,005 2,464 28/T 1,25 1,2 1,5 1,5 0, ,200 0,150 28/T 1,25 1,2 1,5 1,5 0, ,200 0,150 Horizontální konstrukce Podlaha - střed 12,917 7,272 93, ,932 0,17 5 0,429 6,950 4,026 Podlaha - obvod 48, ,378 48,378 0,17-5 0,714 5,966 3,456 Strop podkroví 14,917 5,527 82, ,446 0, ,903 8,245 Střecha sever 14,917 2,419 36, ,084 0, ,920 3,608 Střecha jih 14,917 2,419 36, ,084 0, ,920 3,608 celkem 542,09 80,908 47,459 0,24 44

53 5.2.7 Energetický štítek obálky budovy Tabulka Stanovení Energetického štítku obálky budovy U em,n [W.m -2.K -1 ] U em [W.m -2.K -1 ] Klasifikační ukazatel Klasifikační třída CI 0,5 0,24 0,47 A - velmi úsporná Obrázek Grafická podoba energetického štítku obálky budovy 45

54 5.2.8 Kalkulace základních materiálů Tabulka Kalkulace základních materiálů Materiál Formát Plocha/ Délka Počet Spotřetřeba Cena s DPH M Cena Zdroj cen Řezivo [mm x mm] [m 2 ]/[bm] [Ks] [m 2 ]/[bm]/[m 3 ] [Kč/M] [Kč] Fošny 120 x 60 mm , m ,6 (ASKO, 2012) Fošny 240 x 60 mm , m ,4 (ASKO, 2012) Latě 50 x 30 mm , m ,8 (ASKO, 2012) Latě - 40 x 60 mm (impreg.) , m ,4 (ASKO, 2012) Hranol 160 x 100 mm , m ,9 (ASKO, 2012) Fošna 60 x 100 mm , m ,9 (ASKO, 2012) Fošna 40 x 160 mm , m ,4 (ASKO, 2012) Podhledový trám 120 x 440 mm 9,3 1 0, m ,4 (Jaf Holz, 2010) Sloup pohledový 180 x 120 mm 2,5 2 0, m ,2 (Jaf Holz, 2010) Sloup pohledový160 x 260 mm 2,5 1 0, m ,1 (Jaf Holz, 2010) Celkem řezivo ,18 Velkoplošné materiály OSB - 12 mm 625 x , ,9 338, m ,8 (Dektrade, 2011) OSB - 18 mm 625 x , , ,4 m (Dektrade, 2011) OSB - 22 mm 625 x , , ,8 m (Dektrade, 2011) Celkem OSB ,84 Sádrokarton - 12,5 mm 1250 x , ,75 72 m (Rigips, 2012) Sádrokarton - 12,5 mm 1250 x , ,25 72 m (Rigips, 2012) Sádrokarton - 12,5 mm 1250 x , ,5 72 m (Rigips, 2012) Celkem sádrokarton Teplené izolace XPS mm 600 x , ,5 600 m (BACHL, 2005) XPS mm 600 x , , m (BACHL, 2005) EPS 500 x , ,5 576 m (BACHL, 2005) Skelná vlna SF 32, 120 mm 1250 x , ,5 316,8 m ,8 (URSA, 2011) Skelná vlna SF 32, 100 mm 1250 x , , m (URSA, 2011) Skelná vlna DF 42, 120 mm 1250 x , ,5 175,2 m (URSA, 2011) Skelná vlna SF 32, 160 mm 1250 x , , ,4 m (URSA, 2011) Celkem teplené izolace ,8 Mirelon 1100 x ,44 m (HEMAX, 2009) Parozábrana Jutafol N AL 1500 x ,8 m (JUTA, 2012) Lepící páska SP1 15 x , ,8 (JUTA, 2012) Difúzní fólie - Jutafol D, N x , (JUTA, 2012) Perlinka - Vertex R x ,1 m ,5 (České stavebniny, 2012) Omítka -WEBER.PAS SILIKÁT ,7 m ,8 (Weber, 2012) Obklady 250 x 400 0, ,8 299 m ,2 (Levné dlaţby, 2012) Laminátová podlaha 193 x , ,5 790,8 m ,2 (EGGER, 2012) Keramická dlaţba 310 x 310 0, , ,6 m ,5 (Levnadlazba, 2012) Střecha, včetně difúsní fólie (KM Beta, 2012) Okapové ţlaby, svody (Lindab, 2011) Okna + dveře ,4 (Avos, 2005) Dveře interiérové 800 x ks (SOLODOOR, 2012) Dveře interiérové 700 x ks 4620 (SOLODOOR, 2012) Zárubně obloţkové 800 x ks (SOLODOOR, 2012) Zárubně obloţkové 700 x ks 2280 (SOLODOOR, 2012) Cena celkem

55 Návratnost investice do vyššího tepelného standardu podle druhu vytápění [roky] Varianta 5.3 Zjištění míry efektivity vyššího stupně tepelně izolačního standardu Tabulka Přehled spotřeby energií a jejich roční finanční náročnosti Potřeba el. energie - akumulační zařízení [kwh.a -1 ] Cena celkem el. akumulační zařízení [Kč] Potřeba el. energie - přímotopy [kwh.a -1 ] Cena celkem el. přímotopy [Kč] Potřeba plynu [kwh.a -1 ] Cena plynu [Kč/kWh] Cena celkem - plyn [Kč] Cena základních materálů [Kč] Zdroj cen energií , , , , ,30 1, , (Tzb - info, 2012) , , , , ,78 1, , (Tzb - info, 2012) Rozdíl El. energie - el. přímotop El. energie - el. akumulační sousatvy Plyn Graf Návratnost investice do vyššího tepelného standardu rodinného domu při různých alternativách vytápění 47

56 6. DISKUZE Na základě výpočtů, které byly provedeny v této práci pro stanovení určitého tepelného standardu, základní materiálové nákladovosti, provozních nákladů na vytápění a rentability vyšší investice, lze polemizovat nad smyslem vyššího tepelně izolačního standardu a jeho ekonomickými výhodami. Nízkoenergetické a pasivní stavby se stávají trendem novodobé výstavby, a to z důvodů jejich značné medializace, propagace a faktu, ţe se společnost potýká s nedostatkem energie, která by byla schopna pokrýt její narůstající spotřebu. Proto lze předpokládat neustálé zdraţování cen energií, které je mimo jiné ovlivněno i ekologickými atributy poţadujícími sníţení výroby energie z neobnovitelných zdrojů a jejich nahrazení zdroji obnovitelnými a ekologickými. Díky těmto faktorům vzrůstá poptávka po nízkoenergetických stavbách. Zvolení vyššího tepelně izolačního standardu však nemusí být vţdy pro investora výhodné a doba návratnosti vyšší investice můţe být delší neţ je očekávání. Pro stanovení efektivity návratnosti investice by se dala pro rozsah této práce uvaţovat hranice 50 let, která zhruba odpovídá době vyuţívání stavby investorem. Aby se investice do vyššího tepelně izolačního standardu vyplatila, měla by se její rentabilita optimálně pohybovat kolem 20 let a neměla by převýšit dobu 50 let. Při rozhodování, jaký tepelně izolační standard zvolit, by mělo být vycházeno ze všech moţných informací, které lze do výpočtu míry efektivity zahrnout. Objektivní stanovení návratnosti investice je velmi komplikované a nelze jej přesně určit. Ve výpočtu je nutno vycházet z cen energií pouţívaných pro vytápění, u nichţ lze těţko prognózovat jejich budoucí vývoj, který ovlivňuje tento ukazatel. Dále by bylo vhodné do vztahu zahrnout míru inflace, která je těţko odhadnutelná a tvoří tak další komplikace. Výsledkem této práce jsou základní tepelně technické charakteristiky dvou alternativ rodinného domu vypovídající o míře jejich energetické náročnosti, které budou v následující části porovnány. V grafu 6.1 jsou srovnány součinitele prostupů tepla jednotlivých konstrukcí obvodového pláště obou variant s poţadavky stanovenými zadáním. Všechny konstrukce tyto poţadavky splňují s určitou rezervou. Výjimku tvoří pouze Stropní konstrukce nad podkrovím druhé varianty, jejíţ součinitel prostupu tepla je roven poţadavku. V neposlední řadě jsou srovnány průměrné součinitele prostupu tepla 48

57 Součinitel prostupu tepla obvodovou stěnou [W.m -2.K -1 ] Cena EPS včetně DPH [Kč/m 2 ] Obvodová stěna Podlahová konstrukce přilehlá k zemině Střešní konstrukce - zateplená Stropní konstrukce nad podkrovím Součinitel prostupu tepla obvodovou stěnou [W.m -2. K -1 ] Uem 0,12 0,13 0,11 0,11 0,12 0,13 0,17 0,2 0,23 0,24 0,28 0,3 0,30 0,26 0,3 0,24 0,45 0,47 0,5 budovou s poţadavkem normy ČSN (2011). Konstrukční řešení skladeb obálkových konstrukcí plně vyhovuje poţadavkům zadání, a tudíţ i poţadavkům ČSN (2011). 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Varianta - 1 Poţadavek ČSN (2011) Varianta - 2 2/3 hodnot doporučených toutéţ normou Graf Porovnání součinitelů prostupu tepla 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, ,12 57, Součinitel prostupu tepla Cena EPS Tloušťka EPS [mm] Graf Závislost součinitele prostupu tepla a ceny za m 2 EPS na jeho tloušťce 49

58 Roční úspora při vyšším tepelně izolačním standardu pro jednotlivé způsoby vytápění [Kč] Návratnost investice do vyššího tepelně izolačního standardu [roky] Zajímavostí je graf 6.2 sestrojený pro skladbu obvodové stěny pouţitou v této práci, který popisuje závislost součinitele prostupu tepla a ceny za m 2 EPS na tloušťce kontaktního zateplovacího systému. Exponenciální křivka tak znázorňuje přechod tepelně izolačního standardu mezi první a druhou variantou. Lineární spojnice pak zachycuje přímou závislost změny ceny za m 2 EPS na jeho tloušťce, která je způsobena jednotnou cenou za objemové mnoţství [m 3 ] tohoto materiálu. Konečným výstupem výpočtové části je návratnost investice do vyššího tepelně izolačního standardu. Jak jiţ bylo řečeno, stanovit přesnou návratnost je obtíţné. Do výše investice nebyla zahrnuta cena práce, neboť se obě varianty odlišují pouze tloušťkou zateplovacích systémů a lze tedy přepokládat, ţe rozdíl mezi oceněním pracnosti první a druhé varianty bude minimální, a tudíţ neovlivní dobu rentability. V této práci byla stanovena návratnost prostá, do výpočtu tedy nebyl zahrnut vývoj cen energií, ani inflace, ale byla pouţita jednotná fixní sazba za energie, která vychází z cen uvedených na webových stránkách Tzb-info (2012). Tento ukazatel tedy říká, za jak dlouho se vrátí vloţená vyšší investice při těchto fixních podmínkách pro jednotlivé uvaţované způsoby vytápění. Dále nebylo uvaţováno s pořizovacími náklady jednotlivých otopných soustav, čili výsledky nelze interpretovat do formy, která by stanovila optimální variantu vytápění pro posuzovaný rodinný dům jak z hlediska nákladů provozních, tak pořizovacích. Cílem bylo nastínění vývoje návratnosti investice do vyššího tepelného standardu při provozních nákladech na vytápění pro jednotlivé otopné soustavy (graf. 6.3) Roční úspora při vyšším tepelně technickém standardu Návratnost investice do vyššího tepelně izolačního standardu Graf Roční úspora a návratnost investice do vyššího tepelně izolačního standardu 50

59 Z hlediska provozních nákladů na vytápění jsou nejdraţší elektrické přímotopy, u kterých je však nejniţší pořizovací cena a lze u nich optimálně regulovat výkon. Jejich návratnost vychází díky výši provozních nákladů jako nejrychlejší, a to 27 let, při ročních nákladech na vytápění Kč a roční úspoře oproti první variantě (niţší tepelně izolační standard) Kč. Nejdelší dobu návratnosti, 42 let, představuje způsob vytápění pomocí plynového kotle. Jeho výhodou jsou provozní náklady, které v tomto případě klesly oproti elektrickým přímotopům zhruba o 35 %, coţ ale zapříčiňuje menší úsporu mezi variantami, která se odráţí v délce návratnosti investice. Mezi těmito způsoby se nachází elektrické akumulační vytápění, jehoţ návratnost se pohybuje okolo 29 let a nákladovost provozu vychází přibliţně o 6 % lépe neţ u elektrických přímotopů. Nevýhodou je však jeho horší regulovatelnost (ve srovnání s elektrickými přímotopy), coţ je dáno delší dobou odezvy na regulační zásah. Lepší tepelně izolační standard s sebou přináší vyšší investice do výstavby, se kterými jiţ bylo počítáno v předchozích vztazích. Tyto zvýšené náklady připadají v případě posuzovaného objektu ze 73,1 % na větší spotřebu tepelných izolací. Zbývajících cca 26,9 % zahrnuje zvýšenou spotřebu řeziva, neboť pro dodrţení vnitřních rozměrů musely být navýšeny stěny v přízemí o 100 mm z důvodu zvětšení tloušťky izolační vrstvy podlahové konstrukce. Vlivem větších tloušťek izolací stěn mírně vzrostla plocha střechy a její přesah, čímţ došlo k navýšení její ceny. Ze stejného důvodu se zvětšila i omítaná plocha obvodových stěn, coţ ovlivnilo mnoţství spotřebované omítky a následně její cenu. Největší část, asi devět desetin, z oněch 26,9 % však připadá na kvalitnější okenní a dveřní konstrukce. Jediný případ, který způsobil naopak úsporu -5,7 % u vyššího tepelně izolačního standardu, je menší spotřeba konstrukčních desek OSB, která vyplývá z konstrukčního řešení skladby konstrukce stropu nad podkrovím, kde kvůli konstrukční jednoduchosti není uvaţován záklop z těchto desek nad vrstvou tepelné izolace. U větších stavebních firem by se náklady na výstavbu obou variant posuzovaného domu mohly pohybovat v jiných hodnotách, neboť lze u nich předpokládat slevy od dodavatelů za odebrané mnoţství jednotlivých materiálů. 51

60 2,1% 1,3% Tepelné izolace Otvorové výplně 73,1% 26,9% 24,6% -5,7% 4,6% Střešní krytina Omítka Konstrukční desky OSB Řezivo Graf Podíl cen jednotlivých materiálů a konstrukčních prvků na rozdílu nákladů navrţených variant 52