Energetická náročnost budov 2017 Novinky v legislativě a poznatky z praxe

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Energetická náročnost budov 2017 Novinky v legislativě a poznatky z praxe prof. Ing. Karel Kabele, CSc. doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Ing. Stanislav Frolík, Ph.D. Ing. Miroslav Urban, Ph.D. 1

2 Obsah prezentace Novinky v zákonech a předpisech TZB Budovy s téměř nulovou spotřebou energie Případová studie

3 Nařízení EP a rady (EU) č. 517/2014 o fluorovaných skleníkových plynech Národní legislativa: Zákon č. 73/2012Sb.- změna je v přípravě Vyhláška č. 257/2012 Sb. Kontrola těsnosti tepelných čerpadel Účinnost od Povinnost je platná pro podnikající i nepodnikající osoby Rozsah povinností závisí na množství chladiva a jeho druhu Povinnost se orientačně týká TČ s výkonem přibližně nad 15kW (dle chladiva) a tzv. splitových čerpadel Kontroly těsnosti mohou provádět certifikovaní technici První kontrola do Evidenční kniha zařízení

4 ČSN Tepelné soustavy v budovách Projektování a montáž Norma platná od 9/2014 Změna Z1 10/2015 Příprava změny normy se zaměřením na RD a byty Úprava požadavků na zařízení, které signalizuje poruchu a odstaví zdroj při: Výpadku elektrické energie Překročení časového limitu doplňování vody Překročení a podkročení hodnoty nejvyššího pracovního přetlaku Překročení nejvyšší dovolené teploty teplonosné látky Podkročení nejnižší přípustné hladiny vody v kotli Zaplavení prostoru Překročení maximální teploty prostoru

5 Změna zákona č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší Zákon č. 369/2016 Sb Účinnost od Změny a upřesnění zákona Např. možnost využití energetického posudku pro prokázání ekonomické nepřijatelnosti připojení na soustavu zásobování tepelnou energií upřesnění požadavků na nízkoemisní zóny při opakovaném důvodném podezření porušení předpisů při provozu stacionárního zdroje v rodinném domě, bytě nebo stavbě pro rodinnou rekreaci je vlastník nebo uživatel těchto prostor povinen umožnit kontrolujícímu přístup ke spalovacímu stacionárnímu zdroji Zákon je napaden u ústavního soudu (1/2017)

6 Novela Zákona č. 133/1985 Sb. o požární ochraně (problematika spalinových cest, revize a kontroly) zrušeno Nařízení vlády č. 91/2010 Sb. (tzv. komínová vyhláška ) od 1. ledna 2016 novela zákona č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, provedena zákonem č. 320/2015 Sb., a vyhláškou č. 34/2016 Sb. od roku 2011 trvající spor mezi kominíky - SKČR a techniky - ČSTZ o tom, co je vlastně Spalinová cesta a zda se povinnosti vztahují i na plynové kotle, kde spaliny hořet nemohou, dle zákona i ČSN je tedy: Spalinová cesta = dutina určená k odvodu spalin do volného ovzduší. Lhůty kontrol a čištění spalinové cesty a spotřebiče paliv dle vyhlášky bez výrazných změn stavební, katedra TZB (2017)

7 Prováděcí vyhlášky k Zákonu 406/2000 Sb., o hospodaření energií ve znění č. 131/2015 Sb. ( ) Vyhláška o energetické náročnosti budov 78/2013 Sb. ( ) 230/2015 Sb. ( ) Vyhláška o kontrole kotlů a rozvodů tepelné energie 194/2013 Sb.( ) Vyhláška o kontrole klimatizačních systémů 193/2013 Sb.( ) Vyhláška o energetickém auditu a posudku 480/2012 Sb. ( ), ZMĚNA 309/2016 Z ,účinnost od Vyhláška o energetických specialistech č.118/2013 Sb. ( )- 234/2015 Sb ( ) Vyhláška o stanovení minimální účinnosti užití energie při výrobě elektřiny a tepelné energie 441/2012 Sb. ( ) stavební, katedra TZB (2017) TNI Energetická náročnost budov typické hodnoty pro výpočet (04/2013)

8 BUDOVY S TÉMĚŘ NULOVOU SPOTŘEBOU ENERGIE V ROCE 2017 stavební, katedra TZB (2017)

9 EU -20% -20% 100% +20% 8,5% Skleníkové plyny Spotřeba energie Podíl OZE stavební, katedra TZB (2017)

10 EU 2030? SN 79/14 European Council (23 and 24 October 2014) Conclusions on 2030 Climate and Energy Policy Framework % -40 % % -27 % 100% +27 % +20 % Skleníkové plyny Spotřeba energie Podíl OZE stavební, katedra TZB (2017)

11 ÚROVEŇ POŽADAVKŮ PRO BUDOVY S TÉMĚŘ NULOVOU SPOTŘEBOU ENERGIE budova, jejíž energetická náročnost určená podle přílohy I je velmi nízká. Téměř nulová či nízká spotřeba požadované energie by měla být ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů, včetně energie z obnovitelných zdrojů vyráběné v místě či v jeho okolí Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU o energetické náročnosti budov DOPORUČENÍ KOMISE (EU) 2016/1318 ze dne 29. července 2016 o pokynech na podporu budov s téměř nulovou spotřebou energie a osvědčených postupů k zajištění, aby do roku 2020 byly všechny nové budovy budovami s téměř nulovou spotřebou energie

12 Jak se stanovuje energetická náročnost budov v EU? EU 2016: Ohlédnutí zpět Výpočtem primární energie od potřeby ke zdroji Národní konverzní faktory PE v ČR se připravuje změna stávajících hodnot, zvláště pak u elektrické energie (doporučení EU je 2,5; v ČR zatím 3,2) DOPORUČENÍ KOMISE (EU) 2016/1318 ze dne 29. července 2016 o pokynech na podporu budov s téměř nulovou spotřebou energie a osvědčených postupů k zajištění, aby do roku 2020 byly všechny nové budovy budovami s téměř nulovou spotřebou energie

13 ČR 2017 Energetická náročnost budov Teplá voda Umělé osvětlení Vytápění Energetická náročnost budov Větrání Chlazení Úprava vlhkosti vzduchu energetickou náročností budovy se rozumí vypočtené množství energie nutné pro pokrytí potřeby energie spojené s užíváním budovy, zejména na vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení Zdroj: Zákon 406/2000 Sb. o hospodaření energií ve znění 103/2015 Sb stavební, katedra TZB 13 (2017)

14 ČR Primární energie Příloha č. 3 k vyhlášce č. 78/2013 Sb. Energonositel Faktor primární energie (-) Faktor neobnovitelné primární energie(-) Zemní plyn 1,1 1,1 Černé uhlí 1,1 1,1 Hnědé uhlí 1,1 1,1 Propan-butan/LPG 1,2 1,2 Lehký topný olej 1,2 1,2 Elektřina 3,2 3,0 Dřevěné peletky 1,2 0,2 Kusové dřevo, dřevní štěpka 1,1 0,1 Energie okolního prostředí (elektřina a teplo) 1,0 0,0 Elektřina - dodávka mimo budovu -3,2-3,0 Teplo - dodávka mimo budovu -1,1-1,0 Soustava zásobování tepelnou energií s vyšším než 80% podílem 1,1 0,1 OZE Soustava zásobování tepelnou energií s vyšším než 50% a nejvýše 1,1 0,3 80 % podílem OZE Soustava zásobování tepelnou energií s 50% a nižším podílem OZE 1,1 1,0 Ostatní neuvedené energonositele 1,2 1,

15 EU 2016: Ohlédnutí zpět Teorie x praxe Ze studií obdobně vyplývá, že nové a renovované budovy často plánované energetické náročnosti nedosahují. Je proto nutné zavést mechanismy pro porovnání výpočtu energetické náročnosti se skutečnou spotřebou energie. X Probíhá dlouhodobý monitoring budov v rámci projektu TAČR CK Smart Regions Projekt QUANTUM cz.clipart.me DOPORUČENÍ KOMISE (EU) 2016/1318 ze dne 29. července 2016 o pokynech na podporu budov s téměř nulovou spotřebou energie a osvědčených postupů k zajištění, aby do roku 2020 byly všechny nové budovy budovami s téměř nulovou spotřebou energie

16 EU 2016 : Teoretická a skutečná spotřeba energie na vytápění Reálná a vypočtená spotřeba energie podle tříd energetické náročnosti Reálná spotřeba Vypočtená spotřeba Reference: Kirsten Gram-Hanssen, SBi 2015 Studie zpracovaná na EU rodinných domech. Neoficiální hodnoty

17 EU 2016 :Porovnání měřené a vypočtené spotřeby RD 1. NAMĚŘENÉ HODNOTA 2. Korekce na počasí 3. Korekce na vnitřní teplotu 4. Korekce na nižší vnitřní zisky 5. Korekce na spotřebiče 6. Korekce na těsnost obálky 7. Korekce účinnosti ZZT 8. Korekce stínění 9. Vliv MaR 10. Korekce spotřeby teplé vody 11. Korekce účinnosti tepelného čerpadla 12. VYPOČTENÁ HODNOTA Reference: Per Heiselberg, AAU, 2016, stavební, katedra TZB (2017) 17

18 EU 2016: Ohlédnutí zpět Jak se žije v domech s nízkou spotřebou energie? Aby se v evropském fondu budov zamezilo zhoršení kvality vnitřního ovzduší, komfortu a zdravotních podmínek mělo by dojít k postupnému zpřísňování minimálních požadavků na energetickou náročnost vyplývajících ze zavádění budov s téměř nulovou spotřebou energie v Evropě spolu s odpovídajícími strategiemi zabývajícími se vnitřním prostředím. ČVUT: Metodika hodnocení kvality prostředí v budovách TAČR CK Smart Regions DOPORUČENÍ KOMISE (EU) 2016/1318 ze dne 29. července 2016 o pokynech na podpo budov s téměř nulovou spotřebou energie a osvědčených postupů k zajištění, aby do roku 2020 byly všechny nové budovy budovami s téměř nulovou spotřebou energie

19 POHODA PROSTŘEDÍ Stav mysli, který vyjadřuje uspokojení s prostředím (Fanger ASHRAE) Souhrn podmínek, za nichž si subjekt neuvědomuje stav prostředí (Saini 1971) Pohoda je neexistence zbytečné tísně při dané činnosti (Brundrett 1974) Takový stav prostředí, při kterém se lidé v uvažovaném prostoru subjektivně cítí co nejlépe a jsou tedy též schopni maximálního pracovního výkonu ať již fyzického či duševního, nebo co nejúčinnějšího odpočinku.. (Jokl 1986)

20 Výzkum: Analýza proudění vzduchu Experiment v klimatické kabině Analýza proudění vzduchu v okolí otopných systémů při vytápění v pasivní budově Vzniká průvan pod oknem? Zvedá podlahové vytápění prach? Elektrické otopné systémy Podlahové vytápění Stropní vytápění Sálavý panel Konvektor

21 Výzkum: Analýza proudění vzduchu Experiment v klimatické kabině Paralelní testovací kabina řízené prostředí uvnitř a v okolí, testy systémů TZB pro energeticky úsporné budovy ve skutečném měřítku, skladbou reprezentuje pasivní budovu. 3D-PIV systém - měření rychlostního pole, pulzní laser, 2 kamery t e = -15 C t i = 21 C

22 Rychlost [m/s] Rychlost [m/s] Výzkum: Analýza proudění vzduchu Experiment v klimatické kabině Prokázána nezbytnost umístění otopného tělesa po oknem, Nezbytná teplota povrchu min. 33 C, cca 60 W Bez otopného tělesa t ext = -15 C, t term = 20 C, max. 0,19 m/s max. 0,21 m/s Sálavý panel t ext = -15 C, t term = 20 C, t surf = 33 C

23 Rychlost [m/s] Rychlost [m/s] Výzkum: Analýza proudění vzduchu Experiment v klimatické kabině Neprokázán vznik stoupavého proudu vzduchu od vytápěné podlahy. Intenzivní proud vzduchu od okna nad podlahou v max = 0,2 m/s max. 0,20 m/s Podlahové vytápění t ext = -12 C, t term = 23 C, t surf = 28,97 C max. 0,17 m/s Stropní vytápění (u podlahy) t ext = -15 C, t term = 20 C, t surf = 33 C V polích teploty proudícího vzduchu okno teplota stropu 35,24 C okno 1,5 m parapet 20,48 parapet 20,52 23,43 500mm nad podlahou 22,31 stěna 22,56 500mm nad podlahou 22,48 stěna 500mm 500mm 23,52 600mm 23,08 600mm 22,44 300mm 22,80 600mm 22,49 600mm 22,28 300mm teplota podlahy 22,82 C teplota podlahy 28,

24 Hodnocení vnitřního prostředí ČSN EN kategorie vnitřního prostředí ČSN EN ISO 7730 kritéria pro hodnocení vnitřního prostředí Kategorie I II III IV Popis Prostředí s vysokou úrovní parametrů doporučené pro prostory s velmi citlivými osobami Prostředí s normálními parametry vhodné pro nové budovy a rekonstrukce Prostředí s akceptovatelnými parametry vhodné pro stávající budovy Prostředí přijatelné pouze v omezených obdobích v roce

25 EU 2016: Ohlédnutí zpět Jak přispívají obnovitelné zdroje energie? Cílem je využívat především obnovitelné zdroje v místě nejčastěji: Solární tepelné a fotovoltaické systémy (výhodné ve středozemním klimatu) Geotermální energie (tepelná čerpadla) Biomasa V některých zemích se využívá SZT s obnovitelnými zdroji - do výpočtu se promítne výhodným faktorem primární energie. Jak se vyjadřuje podíl obnovitelných zdrojů? V některých zemích přímo požadavkem na kwh/m 2 za rok, v jiných (např. ČR) nepřímo zpřísněním požadavku na PE

26 EU 2016: Pohled vpřed Budeme schopni opravdu stavět nzeb? nzeb je lepší, v současnosti většinou nákladnější než budova splňující aktuální nákladově optimální požadavky na ENB. Očekává se, že požadavky nzeb odpovídají nákladově optimální budově v roce 2020 Nebyla zjištěna technologická překážka bránící dosažení tohoto cíle Jak z obyčejné budovy udělat nzeb? Kombinací opatření na obálce budovy, účinnosti technických systému využití místních obnovitelných zdrojů

27 Jára Cimrman ležící, spící : Moře v Praze

28 EU 2016: Referenční hodnoty nzeb podle doporučení EC Klimatické pásmo Administrativní budova Nový rodinný dům Středozemní (Atény, Larnaka, Luga, Sevilla, Palermo) Oceánské (Paříž Amsterdam, Berlín, Brusel, Kodaň, Dublin, Londýn, Macon, Nancy, Praha!, Varšava) Kontinentální (Budapešť, Bratislava, Lublaň, Milán, Vídeň) Severské (Stockholm Helsinky, Riga, Stockholm, Gdaňsk, Tovarene) PE [kwh/m 2 ] z toho obnpe [kwh/m 2 ] PE [kwh/m 2 ] z toho obnpe [kwh/m 2 ] 80 až až až až až až až až až Zdroj: DOPORUČENÍ KOMISE (EU) 2016/1318 ze dne 29. července 2016 o pokynech na podporu budov s téměř nulovou spotřebou 28 energie a osvědčených postupů k zajištění, aby do roku 2020 byly všechny nové budovy budovami s téměř nulovou spotřebou energie

29 ČR 2017 Co je to budova s téměř nulovou spotřebou energie? Požadavky na budovy s téměř nulovou spotřebou energie (nzeb) jsou definovány: v zákonu 406/2000 Sb. o hospodaření energií (aktuální úprava 103/2015 Sb., platí od ; 131/2015 Sb platí od ) budovou s téměř nulovou spotřebou energie je budova s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů. Ve vyhlášce 78/2013 o energetické náročnosti budov (aktuální novela 230/2015 Sb. platí od ) Snížení ENB : zpřísnění požadavku na obálku budovy Využití OZE : zpřísnění požadavku na neobnovitelnou primární energii

30 Označení Jednotky ČR 2017 Úroveň požadavků pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie Snížení ENB zpřísnění požadavku na U em ve vztahu k požadované hodnotě ČSN :2011 U em,n,20,r = f R [ (U N,20,j A j b j ) / A j + U em,r ] Parametr Redukční činitel požadované základní hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla Změna dokončené budovy Referenční hodnota Nová budova Budova s téměř nulovou spotřebo u energie f R - 1,0 0,8 0,

31 % % Označení Jednotky ČR 2017 Úroveň požadavků pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie Vliv OZE snížení referenční hodnoty neobnovitelné primární energie o 10 až 25 % podle typu budovy Parametr Snížení hodnoty neobnovitelné primární energie stanovené pro referenční budovu Δe p,r Druh budovy nebo zόny Změna dokončené budovy po Referenční hodnota Nová budova po Budova s téměř nulovou spotřebou energie Rodinný dům Bytový dům Ostatní budovy

32 % ČR 2017 Cesta k budově s téměř nulovou spotřebou energie Uem Δ ep-rd Δ ep-bd Δ ep-ostatní Budovy, jejímž vlastníkem a uživatelem bude orgán veřejné moci nebo subjekt zřízený orgánem veřejné moci >1500 m 2 > 350 m 2 < 350 m 2 Od Od Ostatní Od Od 1.1 Od Od stavební, katedra TZB (2017)

33 PŘÍPADOVÁ STUDIE NZEB ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA stavební, katedra TZB (2017)

34 Cíle studie Problematika vnitřního prostředí energeticky úsporné budovy vs. kvalitní vnitřní prostředí Jaké prostředí nabízí energeticky úsporné objekty Jak se energeticky úsporné objekty chovají

35 Office Centre Optimalizační úloha s více proměnnými Budova s téměř nulovou spotřebou energie (nzeb) využití obnovitelných zdrojů kvalitní parametry stavebních prvků obálky budovy účinné technické systémy budovy Zákon 406/2000 Sb. Vyhláška 78/2013 Sb

36 Technické systémy budovy Vytápění budovy zajišťují přímotopné sálavé systémy, otopné plochy jsou umístěny přímo v obsluhovaných prostorech a jedná se o kombinaci stropního, podlahového a stěnového vytápění v různých kombinacích. Příprava teplé vody bude zajištěna přímo v místě spotřeby pomocí elektrických zásobníkových ohřívačů

37 Technické systémy budovy Chlazení budovy zajišťuje v kombinace s VZT systémem kompresorová chladící jednotka umístěná na střeše objektu. Větrání objektu je zajištěno pomocí centrální VZT jednotky se zpětným získáváním tepla. Hygienické množství čerstvého vzduchu představuje 386 m3/h, maximální průtok větracího přiváděného vzduchu je 1364 m3/h (pozn. vč. cirkulačního vzduchu)

38 Technické systémy budovy Hybridní FV systém - 7,8 kwp na střeše objektu, 27 kwh úložiště, bateriové úložiště umístněné v technické místnosti, max výkon 15 kw

39 Požadavek splněn i při nejhorším Uem nzeb Hodnocení a klasifikace ukazatelů ENB Průběh celkové neobnovitelné primární energie v závislosti na obálce budovy Budova s hybridním FV systémem Budova nzeb

40 Hodnocení energetické náročnosti budovy - PENB

41 PROVOZNÍ ENERGETICKÁ NÁROČNOST - REÁLNÁ SPOTŘEBA ENERGIE BUDOVY stavební, katedra TZB (2017)

42 Koncept systému řízení a monitorování

43 Celková spotřeba energie budovy Skutečná spotřeba energie 1. červenec srpen září říjen listopad prosinec Celkem 1.1. Celkem Odběr z DS Výroba HFVE Solární pokrytí 48% 42% 53% 7% 3% 1% 17%

44 Předpoklad spotřeby energie - PENB vs. návrh Výpočet pro hodnocení energetické náročnosti budovy PENB kwh/rok X Odhad skutečné provozní náročnosti pro návrh hybridního FV systému (měření + simulace) kwh/rok

45 Předpoklad spotřeby energie - PENB vs. návrh Rozdíl spotřeby, které PENB neuvažuje (kwh/rok) Rozdíl kwh Pozn.: slaboproud servery, zabezpečovací systém, stand-by režim velkých spotřebičů

46 PENB vs. realita PENB nezahrnuje: vytápění venkovních ploch, rozvaděče, reklama, expozice, výtahy, apod červenec srpen září říjen listopad prosinec Celkem Rozdíl Vytápění PENB kwh Skutečnost Chlazení PENB kwh Skutečnost Větrání PENB kwh Příprava teplé vody Osvětlení a zásuvky Skutečnost PENB Skutečnost PENB Skutečnost kwh 1126 kwh Celkem PENB kwh Skutečnost

47 VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ stavební, katedra TZB (2017)

48 Monitorované parametry vnitřního prostředí Parametry Koncentrace CO 2, teplota vzduchu, relativní vlhkost, VOC Dostupné z: Nastavení benchmarků pro jednotlivé parametry normy legislativa

49 Vyhodnocení pro Časový úsek měsíc, rok Každá místnost Monitorovaný parametr Příklad místnost 103 (kancelář technici) Hodnocení vnitřního prostředí

50 Teplota vzduchu listopad a prosinec 2016 Pouze pracovní dny klasifikační třídy: třída I třída II třída III třída IV C C C Méně než 19 C C C Více než 25 C III + II + listopad 2016 prosinec 2016 I II - III + IV + II + IV - I Projekt Fenix IV - TACŘ CK SmartRegions

51 Relativní vlhkost listopad a prosinec 2016 Pouze pracovní dny klasifikační třídy: třída I třída II třída III třída Iv % % % Méně než 30 % % % Více než 70% listopad 2016 prosinec 2016 II + I II - I II - III Projekt Fenix 51IV

52 Pouze pracovní dny listopad 2016 prosinec 2016 I Koncentrace CO 2 listopad a prosinec 2016 klasifikační třídy: třída I trřída II třída III třída IV Vyšší od ppm III do ppm II III II IV I Projekt Fenix IV - TACŘ CK SmartRegions 52

53 Dotazníkový průzkum Dotazníkový průzkum teplota listopad 2016 třída I třída II třída III klasifikační třídy: od C do C

54 Kdyby nebyla puštěná vzduchotechnika, bylo by tu příjemně... Kdyby tu bylo tepleji, byla bych spokojená. mělo by se víc topit nemám dost kyslíku, jsem velmi unavená, potřebuji jít ven se nadechnout těžký, vydýchaný vzduch, cítím se unaveně, jdu se ven nadechnout a osvěžit se kdyby tu bylo tepleji, byla bych spokojená... Dnes je tu opravdu zima :-( pořád musíme svítit Stále je tu chladno Zpětná vazba uživatelů chladno na ruce a nohy, což je při celodenním sezení u PC velmi nepříjemné Příjemně svítí sluníčko, tak mám v kanceláři 21,5st. Dopoledne jsme cítila mírný chlad na ruce, když byla puštěná vzduchotechnika. Vadí mi vzduchotechnika, vzduch je chladný a tudíž je mi zima na ruce. Při práci v kanceláři je to opravdu nepříjemné. netopí se, cítím proudění studené vzduchu, je mi zima Prozatím teplota v mé kanceláři dnes nepřesáhla 20,7st., dnes nesvítí sluníčko, tak je tu pěkná zima

55 Zpětná vazba - celkové hodnocení uživatelů

56 Budovy s téměř nulovou spotřebou energie nízká spotřeba energie vyšší nároky na vybavenost technickými systémy optimalizaci návrhu Provozně málo robustní, citlivé a přesné na provozní nastavení Vnitřní prostředí Závěr Monitorované parametry vnitřního prostředí Zpětná vazba uživatelů (dotazníkové šetření) Subjektivní vnímání stavu mysli uspokojené okolním prostředím Monitoring provozních parametrů umožní objektivní zlepšení subjektivního vnímání

57 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Děkuji za pozornost