Dipl.-Ing. Dietmar Kraus

Transkript

1 Požadavky na pasivní domy prokazovacířízení Dipl.-Ing. Dietmar Kraus Investice do Vaší budoucnosti Projekt je spolufinancován Evropskou Unií prostřednictvím Evropského fondu pro regionální rozvoj

2 Materiál vytvořil: Dipl.-Ing. Dietmar Kraus kraus energiekonzept Mnichov Zdroj: 2

3 Obsah Požadavky na pasivní domy Definice a kritéria pasivního domu Fungování pasivního domu Průkazní řízení Průkazní řízení (PHPP a tepelná zátěž) Rozdíl mezi pasivním a nízkoenergetickým domem Zdroj: 3

4 1991: První pasivní dům: Darmstadt Kranichstein Zdroj:

5 1893: Průzkumná loď Fram byla pasivní dům První skutečně fungující a plnohodnotný pasivní dům nebyl dům, ale polární loď: Loď Fram, která patřila Fridtjofu Nansenovi(1893). On sám píše: Stěny jsou zakryté dehtovou plstí, pak následuje korková výplň, pak obložení z jedlového dřeva, pak znovu tlustá vrstva plsti, pak vzduchotěsné linoleum a nakonec znovu obložení. Stropy jsou úhrnem přibližně 40 cm silné. Okno, kterým by chlad mohl proniknout zvlášť snadno, bylo chráněno trojitým sklem a také jiným způsobem. Zde je teplé, příjemné místo kpobytu. Ať je na teploměru 5 nebo 30 pod nulou, my v kamnech netopíme. Ventilace je vynikající, protože žene přímo čerstvý zimní vzduch ventilátorem. Pohrávám si tedy s myšlenkou, že kamna nechám zcela odstranit; akorát stojí v cestě. (Ukázka z: Nansen: "In Nacht und Eis", Brockhaus, 1897) Zdroj: Nansen

6 Kritéria pasivního domu Ventilace s 75% WRG Potřeba elektřiny max. 0,45 Wh/m³ Tepelná izolace: Venk.vzduc U 0,15 W/(m²K) h Uw 0,8 W/(m²K) bez tepelných mostů Použitý vzduch Zasklení: trojité WSG Ug 0,8 W/(m²K) hodnota g % Vzduchotěsno st: n50 0,6 /h Odpadní Přiváděný vzduch vzduch Potřeba tepla na topení 15 kwh/(m²a) nebo tep. zátěž budovy 10 W/m² Potřeba už.chladu 15 kwh/(m²a) Prim.potřeba energie 120 kwh/(m²a) Vzduchotěsnost budovy 0,6 /h Četnost překročení teploty 10 % Zdroj: PHI, Passivhaus Institut Darmstadt 6

7 Kritéria pasivního domu (Novostavby obytných domů) U pasivního domu je potřeba tepla na topení tak nízká, že potřebné teplo lze přenést pomocí existujícího komfortního ventilačního systému. Ukazatele pasivního domu: Roční potřeba tepla na topení max. 15 kwh/(m²a) Nebo tepelná zátěž max. 10 W/m² (orient.hodn.pro ohřev vzduchu) Potřeba užitkového chladu max. 15 kwh/(m²a) Četnost nadměrné teploty < 10 % Maximální netěsnost n50 0,6 1/h Max. prim. potřeba en. Vč. Elekt. pro domácnost 120 kwh/(m²a) Pozor: Všechny specifické hodnoty jsou vztaženy na obytnou plochu! Mezní hodnoty platí pro lokalitu objektu a pro každý BVH se musejí prověřovat. Důkaz aplánování pomocí projektovacího balíčku pasivního domu PHPP 2010 Zdroj: PHI, Passivhaus Institut Darmstadt 7

8 Převod kritérií pro pasivní domy přes tepelnou zátěž přiváděného vzduchu (obytný dům) Proč je topný výkon přiváděného vzduchu omezený na 10 W/m²? Cílem je vytápění přes ventilaci obytného prostoru (upuštění od konvenčního systému topení) Míra výměny vzduchu cca 0,4 h-1 Objem vzduchu v místnosti cca 2,5 m³ nam² energeticky relevantní plochy Max. teplota přiváděného vzduchu: cca 52 C (jinak bobtnání prachu) Max. topný výkon při cca 0,4-násobné výměně venkovního vzduchu: Zdroj: Harald Kraus/ PHI Q& = c p,l Q& q& = = A ρ V& ϑ L Wh m³ K m³ h ( 52 C 20 C ) 10, 5 W m² 0, 33 0, 4 2, 5 8

9 Kritéria pasivního domu (obytný dům) Orientační hodnoty pro komponenty a principy konstrukce: Venkovní části konstrukce s hodnotami U pod 0,15 W/(m²K) Provedení bez tepelných mostů ((Ψ 0,01 W/(mK)) Blower-Door-Test n50 0,5 1/h Zasklení s hodnotami U pod 0,8 W/(m²K) podle EN 673 Okna s celkovými hodnotami U pod 0,8 W/(m²K) podle EN a 0,85 W/(m²K) v zabudovaném stavu Rekuperace z ventilace s minimální efektivitou 75 % (podle PHI) Nejnižší tepelné ztráty při distribuci teplé vody (úroveň izolace cca 1,5 až 2x EnEV) Vysoce efektivní využití elektřiny pro domácnost Zdroj: PHPP-Handbuch 9

10 Energetická bilance podle EN 832 Exemplární výsledky PHPP. Bilancování na základě DIN EN 832. Vyplývající tepelné ztráty z ventilace závisí na: Ef. stupni poskytnutí tepla Výměně vzduchu pomocí zařízení Výměně vzduchu infiltrací Bez rekuperace, která jako součást komfortní ventilace znamená pouze nízké vícenáklady, by se potřeba tepla na topení více než zdvojnásobila! Zdroj: Kraus Energiekonzept 10

11 Kapitalizované náklady (schématicky) Pasivní domy: Bez konvenčního topení Úspora na systému topení Celkové náklady Nákl.na energie Vyšší investice Nízkoenergetické domy Zdroj: PHI Parametr energie kwh/m²a

12 Porovnání pasivního a nízkoenergetického domu Pasivní dům: Jasně definovaný standard budovy a kvalita konstrukčních dílů Dnes maximální požadavky na termickou kvalitu a pohodlí (Ashrae Class A) Cíl: minimalizace potřeby tepla (potřeby užitné a koncové energie) a úspora nákladné domovní techniky Energetické požadavky na potřebu užitné a primární energie (topení, teplá voda, pomocná elektřina a elektřina pro domácnost), jakož i tepelné zatížení Průkazní řízení: Projektovací balíček pro pasivní domy PHPP Energetický průkaz podle EnEV (požadováno zákonem, lze generovat pomocí PHPP) Zdroj: 12

13 Porovnání pasivního a nízkoenergetického domu Nízkoenergetický dům: V podstatě zákonný minimální standard podle EnEV 2009, Nejednoznačně definovaná kvalita. Energetické požadavky na potřebu primární energie a izolaci konstrukčních dílů (pro topení, teplou vodu a pomocnou energii, žádná elektřina pro domácnost). Nahrazení pojmy z dotačních programů (energeticky efektivní dům) Průkazní řízení: Energetický průkaz podle EnEV + konvenční plánování podle normy (např. EN 12831) Zdroj: Energeticky nulový dům, tepelně energeticky nulový dům, energeticky plusový dům 13

14 Další koncepty budov Energeticky nulový dům, tepelně energeticky nulový dům, energeticky plusový dům Dnes se realizují různé koncepty, nejsou žádné veřejně právní předpisy: Energeticky nulový plusový dům např.: Pomocí solárních elektrických zařízení se dosahuje vyrovnané nebo kladné roční bilance. Žádný další požadavek na kvalitu budovy. Tepelně energeticky nulové domy, sluneční domy: Sezónní ukládání sluneční energie Nevýhoda: nákladná technika zařízení Průkazní řízení: Energetický průkaz podle EnEV + konvenční plánování podle normy (např. EN 12831) Zdroj: 14

15 Centrální zařízení pro přívod vzduchu a odvod odpadního vzduchu s rekuperací tepla Charakteristika: Centrálně uspořádané ventilátory Přiváděný a odpadní vzduchu vede přes oddělené kanály Možná rekuperace tepla Filtrování čerstvého vzduchu Otvory pro nadměrný proud Komponenty: 1. Ventilační přístroj 2. Výstup přiváděného vzduchu 3. Vstup pro odpadní vzduch 4. Otvory pro nadměrný proud 5. Kanalizace 6. Výstup pro použitý vzduch 7. Vstup pro čerstvý vzduch Zdroj: 8. Harald Protihluková Krause izolace 15

16 Požadavky na kvalitu ventilačních zařízení PH-Kriterien Lüftungsanlagen 1) Passivhaus-Behaglichkeitskriterium: Minimale Zulufttemperatur 16,5 C bei -10 C 2) Effizienz-Kriterium (Wärme): Passivhaus Institut Dr. Wolfgang Feist Rheinstraße 44/46 D Darmstadt Zdroj: podlephi balancierten Massenströme: η WRG,t,eff 75% 3) Effizienz-Kriterium (Strom): max. 0,45 W/(m³/h) geförderter Zuluftvolumenstrom 4) Dichtheit und Wärmedämmung: Leckagerate int. und ext. max. 3% 5) Abgleich und Regelbarkeit: Balanceabgleich auf der Außen-/Fortluftseite, Regelbarkeit 70 / 100 / 130 %, Standby max. 1 W 6) Schallschutz: Schalldruckpegel Aufstellraum < 35 db(a) Schallpegel in Wohnräumen < 25 db(a) 7) Raumlufthygiene: Außenluftfilter mindestens F7; Abluftfilter mindestens G4 8) Frostschutzschaltung: Regulärer Betrieb auch bei 15 C, Frostschutz für Wärmeübertrager und Nachheizregister 16

17 Stanovení stupně poskytnutí tepla Zdroj: nach PHI Podle PHI správné se správno bilanční hranicí : Q& verlust = Q& v,ie Q& v,ei Pel ηwrg = ϑeta ϑ ϑ ETA EHA ϑ Pel + m& c ODA pl Autor: Harald Krause 17

18 Stanovení stupně poskytnutí tepla Na rozdíl od DIN EN 308 a DIBT se podle PHI používá suchý stupeň poskytnutí tepla vztažený na použitý vzduch. Rozdíly ve výsledku jsou velmi velké. V současné době se ještě akceptuje: ƞphi = ƞen % Zdroj: nach PHI Autor: Harald Krause 18

19 Komfortní ventilační přístroje Princip funkce Součásti: Hrubý filtr (1), jemný filtr (2) Ventilátory DC(3) Topení jako ochrana proti namrzání (4) Bypassová klapka (5) Křížový protiproudový tepelný výměník (6) Odvod kondenzátu (7) Zdroj: Aerex Autor: Harald Krause 19

20 Příklad komfortního ventilačního přístroje Efektivní stupeň poskytnutí tepla podle PHI 76 % Stejnoproudé motory Vyrovnání objemového proudu Velmi vysoká elektrická efektivita 0,31 W/(m3/h) < 35 db(a) v místnosti, kde stojí Velmi malé rozměry Zdroj: Drexel&Weiss Haustechnik Autor: Harald Krause 20

21 Příklad komfortního ventilačního přístroje Efektivní stupeň poskytnutí tepla podle PHI93 % Stejnosměrné motory Velmi vysoká el. Efektivita 0,24 W/(m3/h) Možnost rekuperace vlhkosti Zdroj: Paul Lüftungstechnik Autor: Harald Krause 21

22 Projektovací balíček pro pasivní domy PHPP PHPPje Plánovací a prokazovacínástroj, který vyvinul institut pro pasivní domy PassivhausInstitut Darmstadt, s jehož pomocí je možné projektovat pasivní dům v praxi pomocí jednoduchého stacionárního modelu. Aktuálně: PHPP 2010 Zdroj: Kraus Autor: Dietmar Kause 22

23 Projektovací balíček pro pasivní domy PHPP Charakteristické znaky: Stacionární metoda bilancování podle EN 832. Program Open Source na bázi MS Excel. Metoda tepelné zátěže pasivního domu. Metoda posouzení v létě PHIS Validace na základě dynamických simulací a měření Specifické hodnoty vztažené na obytnou plochu (podle vyhlášky o obytných plochách ne podle EnEV) Výpočet průkazních veličin pro certifikaci pasivního domu Výpočet parametrů pro energetický průkaz Zdroj: 23

24 Porovnání rámcových podmínek PHPP a EnEV PHPP EnE V Energeticky relevantní plocha Obytná plocha podle DIN Základní plocha = 0,32*Ve Teplota v místnosti 20 C 19 C Interní tepelní zisky 2,1 W/m²(obytná plocha) 3,5 W/m² (základní plocha) Pasivní rekuperace tepla Podle PHI Podle EN 308, resp. DIBT Tepelné mosty < 0 W/(m²K) 0,05 0,1 W/(m²K) Zastínění Detailní Standardní zastínění Vzduchotěsnost Detailní Standardní hodnota Výsledky Potřebaprimární energie HE + spotřeba elektřiny Potřeba tepla na topení Tepelná zátěž Zdroj: Potřeba primální energie na topení hodnota Ht 24

25 PHPP Zdroj: 25

26 PHPP Zdroj: 26

27 Příklad list s výsledky PHPP Zdroj: PHPP 27

28 Srovná tepelné zátěže Zdroj: Harald Krause, eza 28

29 Odvození výpočtu tepelné zátěže podle PHPP Norma pro tepelnou zátěž přeceňuje nutné topné výkony v PH cca o faktor 3 (z měření) Pomocí dynamické simulace budovy byl analyzován vliv důležitých parametrů budovy na tepelnou zátěž Analýzy řadového domu (pasivní dům Darmstadt) kromě jiného pro lokalitu Hof Bylo zohledněno: Interní zisky Solární zisky energie Časová konstanta budovy Rekuperace tepla Cíl: Jednoduchá stacionární metoda stanovení tepelných zátěží pro doložení 10 W/m2, které jsou nutné pro topení vzduchu 29

30 Odvození výpočtu tepelné zátěže podle PHPP Norma pro tepelnou zátěž přeceňuje nutné topné výkony v PH cca o faktor 3 (z měření) Pomocí dynamické simulace budovy byl analyzován vliv důležitých parametrů budovy na tepelnou zátěž Analýzy řadového domu (pasivní dům Darmstadt) kromě jiného pro lokalitu Hof Bylo zohledněno: Interní zisky Solární zisky energie Časová konstanta budovy Rekuperace tepla Cíl: Jednoduchá stacionární metoda stanovení tepelných zátěží pro doložení 10 W/m2, které jsou nutné pro topení vzduchu Zdroj: Krause 30

31 Herleitung der Heizlast-Berechnung nach PHPP Zdroj: 31

32 Herleitung der Heizlast-Berechnung nach PHPP Zdroj: 32

33 Tepelná zátěž v pasivním domu výsledky měření Výpočet tepelné zátěže ve 2 dnech Mírné, zatažené, studené a slunečné počasí Zohlednění všech tepelných ztrát a zisků Použití místních klimatických dat Je tedy možné velmi přesně stanovit tepelnou zátěž Zdroj: passipedia.de 33

34 Tepelná zátěž podle DIN EN Normované transmisní ztráty -k venkovnímu vzduchu -K vedlejším místnostem -Normované ventilační ztráty -k venkovnímu vzduchu -K vedlejším místnostem Příp. přirážka za časy opětovného vyhřátí Dimenzování topné plochy místnosti Součet všech místností: Dimenzování vyvíječe tepla Zdroj: DIN EN

35 Tepelná zátěž podle DIN EN DIN EN Topná zařízení v budovách: Metoda výpočtu normované tepelné zátěže Národní dodatek DIN dod. 1 (2008) obsahuje normované venkovní teploty, minimální výměnu vzduchu atd. Zdroj: DIN EN

36 Průkazní řízení PHPP Kdo smí počítat PHPP: V podstatě každý s příslušnými znalostmi Žádné oficiální omezení V praxi architekti a projektanti (projektanti pasivních domů) Vzhledem ke komplexnosti se však doporučuje dbát na potřebnou kvalifikaci (např. certifikovaní projektanti pasivních domů) Zdroj: DIN EN

37 Certifikace pasivního domu Doplňková certifikace: Prověření kompletního plánování a provedení na základě PHPP po dokončení stavby ohledně dodržení kritérií pasivního domu. Vystavení certifikátu zajištění kvality a pro informaci Různé certifikáty pro: Novostavby Starou zástavbu Kdo smí certifkovat PHPP: PHI a kanceláře a zařízení povolená PHI (viz Zdroj: 37

38 Shrnutí průkazního řízení Energetický průkaz EnEV: Povinný jako zákonný průkaz Vypočítá se podle normových rámcových podmínek Vypočítává potřebu primární energie pro dodávku tepla Termická kvalita budovy sekundární Neexistuje právní nárok, slouží pouze k informaci Průkaz PHPP: Pro plánování a prokazování pasivního domu (při certifikaci povinný ) Výpočet za fyzikálně doložitelných a místních rámcových podmínek Vypočítává potřebu tepla a celkovou potřebu primární energie Právní nárok věcí dohody, avšak nelze doporučit Zdroj: 38