Ing. Jaroslav Šafránek,CSc Centrum stavebního inženýrství a.s.
Směrnice EP a RADY 31/2010/EU Zavádí nové požadavky na energetickou náročnost budov Revize zák. č. 406/2000 Sb. ve znění zák. č. 318/2012 Sb. Zavádí požadavky EU do naší legislativy Vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb. Uvádí požadavky a výpočtovou metodu na energetické hodnocení budov
Důvody pro provedení revize legislativních dokumentů Nové požadavky na radikální snížení energetické náročnosti budov Nové požadavky a energetickou certifikaci budov Provádění pravidelné kontroly zdrojů tepla a chladu
Nákladově optimální úroveň Nákladově optimální úrovní je úroveň požadavků na energetickou náročnost budov nebo jejich prvků, která vede k nejnižším nákladům na investice v oblasti energií, na údržbu a likvidaci v průběhu odhadovaného životního cyklu; uvažují se také přínosy z úspor energie a zbytková hodnota na konci odhadovaného ekonomického životního cyklu Budovy s téměř nulovou spotřebou energie je budova s velmi nízkou energetickou náročností určenou prováděcím právním předpisem x), jejíž spotřeba primární energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů, podle prováděcího právního předpisu x) x) (Vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb.)
Vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb. Hodnocení podle referenční budovy Nové pojetí energeticky vztažné plochy Hodnocení primární energie Snížení rozsahu hodnocení porovnávacích ukazatelů Rozšířené hodnocení netradičních forem energií
Celková primární energie Neobnovitelná primární energie Celková dodaná energie Dílčí dodané energie pro technické systémy Průměrný součinitel prostupu tepla Součinitelé prostupu tepla na systémové hranici budovy Účinnost technického systému v případě dílčích stavebních úprav
Referenční budova Referenční budovou je výpočtově definovaná budova téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným typem typického užívání a klimatických údajů jako hodnocená budova, avšak s referenčními hodnotami vlastností budovy, jejich konstrukcí a technických systémů 7
REFERENČNÍ BUDOVA REFERENČNÍ BUDOVA S REFERENČNÍMI TECHNICKÝMI VLASTNOSTMI dle tab. č. 1 příloha 1. NAVRŽENÁ BUDOVA S KONKRETNĚ NAVRŽENÝMI TEPELNĚ TECHNICKÝMI VLASTNOSTMI KONSTRUKCÍ A TECHNICKÝCH SYSTÉMŮ 8
Hodnocení energetické náročnosti budov podle vyhlášky 78/2013 Sb. Klasifikační třída Hodnota pro horní hranici klasifikační třídy energie U em Slovní vyjádření klasifikační třídy A B 0,5. E R 0,65. E R mimořádně úsporná 0,75. E R 0,8. E R velmi úsporná C E R úsporná D E F G 1,5. E R méně hospodárná 2. E R nehospodárná 2,5. E R velmi nehospodárná mimořádně nehospodárná E R výsledek energetického hodnocení referenční budovy 9
Splnění požadavků na energetickou náročnost: a) nová budova a b) budova s téměř nulovou spotřebou energie hodnocená budova x referenční budova neobnovitelná primární energie neobnovitelná primární energie celková dodaná energie celková dodaná energie průměrný rný součinitel prostupu tepla 0,8 * průměrný rný souč. prost. tepla průměrný součinitel prostupu tepla 0,7 * průměrný souč. prost. tepla 10
označení jednotky Vlastnost Přirážka na vliv tepelných vazeb ΔU em W/(m 2.K) Změna dokončené budovy Referenční hodnota Nová budova Vnitřní tepelná kapacita C kj/(m 2.K) 165 Průměrný součinitel prostupu tepla U em W/(m 2.K) Požadovaná hodnota podle ČSN 73 0540-2:2011 bez uplatnění horního omezení 0,02 0,8 x Požadovaná hodnota podle ČSN 73 0540-2:2011 s horním omezením podle ČSN 73 0540-2 (2011) Budova s téměř nulovou spotřebou energie 0,7 x Požadovaná hodnota podle ČSN 73 0540-2:2011 s horním omezením podle ČSN 73 0540-2 (2011) Dodaná energie na chlazení Celková propustnost slunečního záření Činitel clonění aktivními stínícími prvky pro režim chlazení Q fuel,c g kwh a) Rodinné domy a bytové domy : 0 b) Ostatní budovy : hodnota podle referenčních parametrů systémů chlazení - 0,5 F sh - 0,2 Vlastnost označení jednotka Referenční hodnota Součinitel prostupu tepla U W/(m 2.K) Požadovaná hodnota dle ČSN 73 0540-2:11 11
Budou kriteria požadovaná vyhláškou MPO ČR č. 78/2013 Sb. splnitelná?
Vliv požadavku Průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy na navrhování konstrukcí Průměrný součinitel prostupu tepla obálky je váhová hodnota dílčích součinitelů prostupu tepla jednotlivých konstrukcí se započtením tepelných vazeb mezi konstrukcemi
Referenční hodnota průměrného součinitele prostupu tepla Pro jednozónovou budovu se stanoví podle vztahu: U em U N,20, j. Aj. bj Aj Um, R, N,20 fr. / f R požadované základní hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla podle tab. 1 přílohy f R - změna dokončené budovy.. 1,0 - nová budova... 0,8 - budova s téměř nulovou spotřebou energie.. 0,7
OBJEKT RODINNÉHO DOMU Zdroj: Publikace Pasivní domy vydaná Saint-Gobain Isover CZ s.r.o.
Hodnocení RD průměrné U em [W/m 2 K] Referenční budova prosklení 25% U em = 0,374 [W/m 2 K] Požadované hodnoty U podle ČSN 73 0540 Navržená budova prosklení 25% U em = 0,369 [W/m 2 K] = 0,369/(0,374*0,8) = 1,23 Doporučené hodnoty U podle ČSN 73 0540 Úsporná budova - prosklení 25% U em = 0,248 [W/m 2 K] = 0,248/(0,374*0,8) = 0,83 Hodnoty U pro pasivní domy podle ČSN 73 0540:2011 Velmi úsporná budova prosklení 25% U em = 0,224 [W/m 2 K] = 0,224/(0,369*0,8) = 0,74 Stěny 0,15 střecha 0,125 podlaha 0,185 okna 0,70 C D B
Tloušťky tepelně izolačních vrstev Obvodové stěny Střešní konstrukce Podlaha na terénu Výplně otvorů Referenční budova U = 0,30 d = 13 cm U = 0,24 d = 16 cm U = 0,45 d = 8,4 cm Doporučené hodnoty U U = 0,25 d = 15,5 cm U = 0,16 d = 24,5 cm U = 0,30 d = 13 cm Vyhovující úsporná budova U = 0,15 d = 26 cm U = 0,15 d = 26 cm U = 0,20 d = 19,5 cm Budova velmi úsporná U = 0,11 d = 36 cm U = 0,08 d = 50 cm U = 0,20 d = 19,5 cm Budova mimořádně úsporná U = 0,07 d = 56 cm U = 0,06 d = 66 cm U = 0,15 d = 26 cm U = 1,50 U = 1,20 U = 0,85 U = 0,85 U = 0,85 U em 0,374 0,369 D 0,248 C 0,221 B 0,193 A Uvažována tepelná izolace s λ = 0,04 W/mK
Parametry referenční budovy Pokud součet průsvitných ploch tvoří více než 50% teplosměnné části vnějších stěn budovy, započte se pouze pro těchto 50% odpovídající požadovaná normová hodnota součinitele prostupu tepla U N,20 pro výplně otvorů a pro ostatní průsvitné plochy se uvažuje požadovaná normová hodnota součinitele prostupu tepla U N,20 pro vnější stěny
Hodnocení RD průměrné U em [W/m 2 K] Referenční budova uvažuje se prosklení 50% U em = 0,705 x 0,8 = 0,564 [W/m 2 K] Požadované hodnoty U podle ČSN 73 0540 Navržená budova prosklení 60% U em = 0,663 [W/m 2 K] = 0,663/(0,564) = 1,23 Doporučené hodnoty U podle ČSN 73 0540 Prosklení 60% U em = 0,454 [W/m 2 K] = 0,454/(0,564) = 0,80 Hodnoty U pro pasivní domy podle ČSN 73 0540:2011 Prosklení 60% U em = 0,430 [W/m 2 K] = 0,430/(0,564) = 0,76 Stěny 0,11 střecha 0,08 podlaha 0,20 okna 0,70 D C C
Bude tato architektura vyhovovat? 20
Architektura pasivních domů 21
Bude trh s nemovitostmi reagovat na energetickou náročnost budov?
Ukázka průkazů v realitce ve Francii Zdroj: Ing. Šubrt 23
Ukázka průkazů v realitce ve Francii Zdroj: Ing. Šubrt 24
Konstrukce pasivních domů a domů s téměř nulovou spotřebou energie
Základní otázky Budou stavební firmy a dodavatelé stavebních materiálů připraveni na nové požadavky? Bude realizací budov s téměř nulovou spotřebou energie ovlivněna kvalita bydlení? Nebude výstavba budov s téměř nulovou spotřebou energie investičně náročná? Ovlivní výstavba budov s téměř nulovou spotřebou energie architekturu budov?
Připravenost na novou výstavbu Snižování spotřeby energie v budovách vede ke značně vyšším tloušťkám tepelně izolačních vrstev. Výrobci stavebních materiálů a systémů již dnes nabízejí konstrukce zcela vyhovující novým požadavkům. Z hlediska nových požadavků již nebudou pouze rozhodující tepelně technické vlastnosti budovy, ale vybavení budovy technickými systémy zaměřené na využití netradičních zdrojů energie.
Stěnové konstrukce PD a ND Příklady skladeb: Martin Vonka zdroj TZB info 28
BUDEME MÍT VHODNÉ KONSTRUKCE PRO PASIVNÍ A NULOVÉ DOMY? Stěnové konstrukce U = 0,11 W/m 2 K U = 0,16 W/m 2 K 29
Budeme mít vhodné konstrukce pro pasivní a nulové domy? Stěnové konstrukce Výplně otvorů 30
Heading Arial Systém Bold NED 32 point 31
Skladba izolace nad krokve: - Sádrovláknité desky Rigidur - Parozábrana - NeoFloor 031 tl. 300mm - Pojistná hydroizolace - Latě, kontralatě - Střešní tašky. 32
Tloušťky tepelně izolačních vrstev Zdroj: Publikace Pasivní domy vydaná Saint-Gobain Isover CZ s.r.o. 33
Založení pasivních domů Zdroj: Ing. arch. Smola 34
Znamenají mohutné tloušťky tepelně izolačních vrstev vždy výraznou úsporu energie na vytápění?
R a U (m 2 K/W - W/m 2 K) Tloušťka TI (mm) U em (W/m2K) H T (W/K) e A (kwh/m 2,a) E celk (kwh/m 2,a ) % snížení úspora 50 0,705 234,04 114,4 144,4 100-150 0,255 103,95 37,32 67,32 47 53% 250 0,156 75,27 20,85 50,85 35 12% 350 0,112 62,52 13,68 43,68 30 5% 450 0,087 55,57 9,82 39,82 27 3% 550 0,072 50,93 7,28 37,28 26 1% 650 0,061 47,74 5,54 35,54 25 1% Závislost tepelného odporu a součinitele prostupu tepla 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 1,00 0,77 7,00 7,50 6,00 6,50 5,50 4,50 5,00 4,00 3,00 3,50 2,50 1,50 2,00 0,56 0,44 0,36 0,30 0,26 0,23 0,21 0,19 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 tlouštka vrstvy (cm)
Optimální úroveň Splňují mohutné vrstvy tepelné izolace požadavek na optimální provozní a výrobní energetickou náročnost? Se zvětšující se tloušťkou se provozní energetická náročnost snižuje a naopak se výrobní energetická náročnost zvyšuje. Při tl.. TI 12 cm je podíl EP k EV 11,6 %, při tl.. TI 24 cm 45% a při tl.. TI 36 cm EP EV. Životnost TI byla uvažována 30 roků, EPS s λ = 0,038 W/mK a výrobní energetická náročnost EVm = 542 [kwh/m 2,m] Zdroj: Doc. Ing. J. Řehánek,DrSc CSI a.s. Praha
kwh/m2,a Budou velké tloušťky tepelných izolací rentabilní? Závislost mezi snižováním spotřeby tepla na vytápění a výrobní energetickou náročností vrstvy tepelné izolace z EPS Závislost provozní a výrobní energetické náročnosti 900 800 700 600 823,49 provozní náročnost výrobní náročnost 500 400 300 200 100 0 427,54 288,72 232,18 194,16 86,72 130,08 162,6 195,12 43,36 0,08 0,16 0,24 0,30 0,36 Zdroj: Doc. Ing. J. Řehánek,DrSc CSI a.s. Praha
VLOŽENÁ ENERGIE ENERGIE VLOŽENÁ DO VÝROBY STAVEBNÍCH HMOT TEPELNÝCH IZOLACÍ VRÁTÍ SE VLOŽENÁ ENERGIE DO VÝROBY STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ ZA ŽIVOTNOST OBJEKTU? 39
materiál Energie na výrobu MJ/m 3 pěnový polystyren EPS 3743 pěnový polystyren XPS 4860 desky minerální plsti 932 ocelová výztuž 22700 OSB desky 6058 stavební dřevo 1360 ploché sklo float 7840 sádrokarton 3996 beton 1518 Podklad: Waltjen T.: Ökologischer Bauteilkatalig Springer-Verlag/Wien Institut Bauen und Umwelt uvádí totální hodnotu primární energie EPS 1511 MJ/m 3 u EPS 40
NÁVRATNOST VLOŽENÉ ENERGIE Vrstva 300 mm Vrstva 600 mm rozdíl návratnost Tepelný odpor R = 7,5 m 2 K/W R = 12,5 m 2 K/W Prostup tepla U = 0,13 W/m 2 K U = 0,08 W/m 2 K Tepel. ztráta Q = 4,17 W Q = 2,53 W 1,64 W Spotřeba energie 10,35 kwh/m 2,a 6,28 kwh/m 2,a 4,067 kwh/m 2,a Vložená energie do výroby tepelně izolační vrstvy tl. 300 mm EPS (3743 MJ/m 3 ) 1,123 GJ 2,245 GJ 312 kwh 77 roků EPS (1511 MJ/m 3 ) 0,453 GJ 0,906 GJ 126 kwh 31 roků Minerální plsť 0,280 GJ 77,8 kwh 19 roků 41
Příklady aplikace návrhu vyhlášky Nová budova Rekonstrukce budovy
PENB nová budova Hodnocen jednopatrový nepodsklepený rodinný dům, Zastavěná plocha budovou je 140,9 m 2, obestavěný prostor 830,56 m 3. Vnější výpočtové teploty podle TNI 73 0329, Vnitřní výpočtová teplota 20 C, Násobnost výměny vzduchu 0,5 h -1, Vnitřní tepelná kapacita 260 kj/(k.m 2 ). 43
PENB nový dům 44
Výsledky hodnocení U em Referenční budova Navržená budova varianta pasivní budova varianta budova s nulovou spotřebou Stěny 0,30 0,24 0,12 0,090 Střecha 0,24 0,16 0,12 0,075 Podlaha na terénu 0,40 0,30 0,20 0,150 Okna, dveře 1,50 1,20 0,85 0,500 U em 0,390 0,300 0,190 0,130 hodnocení 0,300/(0,39*0,8) = 0,96 C 0,190/(0,39*0,8) = = 0,61 B 0,130/(0,39*0,7) = 0,47 A 45
Konstrukční řešení Obvodová stěna Porotherm Heluz 440 mm U = 0,12 W/m 2 K R = 8,16 m 2 K/W U = 0,09 W/m 2 K R = 10,943 m 2 K/W DTI = 2, 023 x 0,04 = 80 mm tepelné izolace ve variantě budovy s téměř nulovou potřebou energie Střecha U = 0,075 W/m 2 K R = 13,163 m 2 K/W 530 mm tepelně izolační vrstvy s λ = 0,04 W/mK 46
Nové typy tepelných izolací tepelná izolace aerogel λ = 0,016 W/(m.K) a vakuované tepelné izolace λ = 0,010 W/(m.K) aerogel: tvoří z 95% vzduch, pevná struktura je tvořena oxidem křemičitým (užívají se i jiné látky), hydrofobní (není kapilárně aktivní) Současná cena.. 18 22 tis Kč/m 2 Podklad: Ing. Červenka, PhD - Termo Holding 47
Rozbor výsledků hodnocení splnění kriteria průměrné hodnoty součinitele prostupu tepla bude možné pouze při návrhu hodnot U blížící se hodnotám pro pasivní domy, problémem bude technické provedení (kotvení) větších tloušťek dodatečných tepelných izolací např. na sendvičové stěnové konstrukce či lehké betony. energetická náročnost vytápění nebude vždy rozhodující v konečném hodnocení EN budovy, rozhodující bude množství energie na přípravu TV, osvětlení spotřebu energie na přípravu TV lze teoreticky snížit využitím solárních systémů či tepelného čerpadla, spotřebu energie na osvětlení lze snížit pouze využitím nových typů zdrojů světla. 48
Děkuji za pozornost Ing. Jaroslav Šafránek,CSc Centrum stavebního inženýrství a.s. Praha jsafranek@volny. @volny.cz