Nízkoenergetický dům a jeho srovnání s běžným standardem, ceny spotřeby energií, kalkulace návratnosti Karel Mrázek autorizovaný inženýr v oboru technika prostředí staveb, specializace technická zařízení a specializace energetické auditorství březen 2010 1
OBSAH PŘEDNÁŠKY Princip evropské certifikace, metoda a postup výpočtu Okrajové podmínky nízkoenergetic- kého řešení Investiční náklady hromadné užití Vývoj? březen 2010 2
Princip evropské certifikace (EA a EP) Směr výpočtu ( od potřeby tepla ke zdroji ) potřeba tepla Konečná energie Hranice budovy Sdílení rozvod akumula ce výroba Primární energie Směr toku energie ( od zdroje k potřebě ) březen 2010 3
Potřeby energie v kwh/(m 2.a) na funkční díly měrná potřeba energie v kwh/(m 2 a) nízkoenergetický dům pasivní dům η kotel 0,98 0,98 výpočet potřeby tepla podle CSN EN ISO 13790 vytápění příprava TV ztráta prostupem 70 30 20 10 ztráta větráním 40 30 20 20 využitelné sluneční zisky 22 15 16 10 využitelné vnitřní zisky 15 10 11 8 užitná potřeba tepla 73 35 20 10 ztráta sdílením (otopná plocha s regulací) 8 4 5 3 ztráta rozvody 3 1 3 1 ztráta na zdroji 6 2 6 2 potřeba tepla na zdroji 90 42 34 16 užitná potřeba tepla 20 6 20 6 ztráta sdílením (výtoková armatura) 6 1 6 1 ztráta rozvody 10 6 7 5 ztráta akumulací 4 1 4 1 ztráta na zdroji 0 0 0 0 potřeba tepla 40 14 37 13 celková konečná potřeba tepla 130 56 71 29 březen 2010 4
Potřeby energie v kwh/(m 2.a) na funkční díly výpočet potřeby tepla podle CSN EN ISO 13790 vytápění měrná potřeba energie v kwh/(m 2 a) do 1980 1980 až současnost 1990 až současnost η kotel 0,75 0,91 0,98 příprava TV ztráta prostupem 150 100 110 80 90 50 ztráta větráním 60 40 45 30 45 30 využitelné sluneční zisky 35 25 30 20 30 20 využitelné vnitřní zisky 30 25 25 20 25 20 užitná potřeba tepla 145 90 100 70 80 40 ztráta sdílením (otopná plocha s re- gulací) 30 20 20 15 10 5 ztráta rozvody 20 10 10 5 10 5 ztráta na zdroji 80 50 30 25 20 10 potřeba tepla na zdroji 275 170 160 115 120 60 užitná potřeba tepla 45 20 30 15 25 15 ztráta sdílením (výtoková armatura) 10 5 5 2 5 2 ztráta rozvody 20 15 15 8 10 5 ztráta akumulací 10 5 5 1 5 1 ztráta na zdroji 0 0 0 0 0 0 celková potřeba tepla na zdroji 85 45 55 26 45 23 celková konečná potřeba tepla 360 215 215 141 165 83 březen 2010 5
NÍZKOENERGETICKÉ BUDOVY - ČESKÁ PRAXE 1970 až 1980 současná novostavba nízkoenergetic ký dům pasivní dům nulový dům, dům s přebytkem tepla tradiční otopná soustava, přirozené větrání, nezateple né energeticky účinné vytápění, větrání přirozené s mikroventilací, konstrukce s požadovanými nebo doporučenými U, utěsněná energeticky účinné vytápění, řízené větrání s využitím tepla, OZE, konstrukce s požadovaným U nebo lepším, utěsněná pouze teplovzdušné vytápění s využitím tepla, mimořádné parametry zateplení, velmi těsné konstrukce, utěsněná parametry min. na úrovni pasivního domu, soustavy TZB pro výrobu energie (fotavoltaika, apod.) užitná potřeba tepla na vytápění [kwh/(m 2 a)] podle ČSN EN 13790 většinou nad 200 80-140 méně než 50 méně než 15 méně než 5 březen 2010 6
MÍRA ZATEPLENÍ A VĚTRACÍ SOUSTAVA odvod škodlivin, přívod dostatečného množství kvalitního čerstvého vzduchu, dodržení teplot vnitřního vzduchu. snížení potřeby energie na větrání. Předpokládáme trvalou minimální hygienicky požadovanou výměnu vzduchu po dobu vytápění 0,5 1/h řízené větrání s využitím tepla z odváděného tepla je nezbytností referenční stávající var. 1 var. 2 var. 3 var. 4 var. 5 var. 6 U kw/m 2.K 0,20 0,84 0,48 0,39 0,29 0,22 0,15 0,11 celkem tepelná ztráta Ф prostupem Ф T kw 45,5 101,5 50,7 47,6 44,2 41,8 25,6 24,3 větráním Ф V kw 30,3 30,3 30,3 30,3 30,3 30,3 30,3 30,3 celková Ф kw 76 132 81 78 75 72 56 55 poměr Ф V /Ф T % 67% 30% 60% 64% 69% 73% 118% 125% březen 2010 7
DALŠÍ PODMÍNKY NÍZKOENERGETICKÉHO ŘEŠENÍ Prokazuje se nezbytnost řízeného větrání s využitím tepla z odváděného vzduchu jako důležitého faktoru energetické účinnosti budovy při dosažení hygienicky i uživatelsky potřebné pohody prostředí (odérové a vlhkostní mikroklima). Dynamika vytápěcí soustavy musí být v souladu s akumulačními vlastnostmi stavby (hmotnost, umístění tepelné izolace, poměr tepelných zisků ku tepelné ztrátě prostoru) Ústřední a individuální regulace vytápění umožní co nejvyšší využití tepelných zisků a nastavení uživatelských požadavků (IRC systém) Zváží se užití dělených otopných soustav (základní a doplňková) U menších a středních budov se tepelná čerpadla uplatní zejména v integrovaných soustavách, kdy navíc podporují využití odpadního tepla. Užití tzv. šedé vody pro zvýšení energetické účinnosti přípravy TV Pro dosažení parametrů nízkoenergetické budovy je nutné vhodné užití slunečních soustav pro přípravu teplé vody Vytvoří se podmínky pro inteligenci budovy Mimořádná pozornost se věnuje kvalitě provedení a zejména údržbě a opravám (doba životnosti budovy a jejich stavebních dílů se zachováním projektovaných vlastností) Mimořádná pozornost se věnuje provozu a užití budovy. březen 2010 8
ANALÝZA ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOVY Specifikace referenční stav stávající stav I. soubor opatření II. soubor opatření Jednotky Stavební konstrukce Potřeba tepla potřeba tepla na přípravu TV ze zdroje Umělé osvětlení energetická náročnost budovy Železobetonový sendvičový panel Okna dřevěná zdvojená Střecha jednoplášťová Strop nad suterénem potřeba tepla na vytápění tradiční zdroj s přirozenýn větráním tradiční zdroj s nuceným větráním tradiční a sluneční zdroj s přirozeným větráním tradiční a sluneční zdroj s nuceným větráním 0,20 0,84 0,48 0,25 W.m -2.K -1 1,20 2,80 1,40 1,10 W.m -2.K -1 0,30 0,60 0,20 0,20 W.m -2.K -1 0,60 1,00 0,42 0,42 W.m -2.K -1 s přirozeným větráním 577 1 445 665 502 GJ/rok s nuceným větráním a ZZT 401 486 329 GJ/rok pouze tradičního 507 612 507 507 GJ/rok slunečního a tradičního 290 290 290 GJ/rok 52 58 52 52 GJ/rok 1136 2115 1224 1061 GJ/rok 116,8 217,4 125,9 109,1 kwh/m 2.rok C F D C třída 960,0 1 045,0 888,0 GJ/rok 98,7 107,5 91,3 kwh/m 2.rok C C C třída 919 1503 1007 844 GJ/rok 94,5 154,5 103,5 86,8 kwh/m 2.rok C D C C třída 743 828 671 GJ/rok 76,4 85,1 69,0 kwh/m 2.rok B C B třída březen 2010 9
TZB A NÍZKOENERGETICKÉ ŘEŠENÍ, NÁKLADY odpovídající integrovaný zdroj tepla (kotelny, PS) s vysokou účinností (kondenzační kotel, TČ a řízené větrání, sluneční okruh pro TV) řízené větrání s využitím tepla z odváděného vzduchu příprava TV je velmi limitující faktor z důvodů hygienických, (u některých budov nezbytný sluneční ohřev pro úroveň A, B) nákladově změnu tepelné ztráty sledují ceny kotlů a otopných těles. Ostatní položky zařízení pro vytápění jsou zhruba konstantní. náklady na větrání jsou stejné i při měnící se tepelné ztrátě budovy, neboť objem a prostředí pro dodržení hygienických požadavků se nemění. S větráním souvisí i chlazení. náklady na inteligenci jsou také konstantní, neboť změna tepelného výkonu je neovlivňuje. březen 2010 10
PŘÍKLAD ŘÍZENÉHO VĚTRÁNÍ PANELOVÉHO BYTOVÉHO DOMU O 4 NP - EKONOMIE Potřeba elektrické energie pro nucené řízené větrání hodin denně dnů za rok 24 h 365 dnů příkon ventilátorů přívodní 25 W pro výměnu 0,5 1/h odsávací 25 W korekce výměna 0,1-0,6 0,5 - počet jednotek 48 kpl budova 10 512 kwh/rok budova 10,51 MWh/rok potřeba budova 37,84 GJ/rok byt 0,219 MWh/rok byt 0,788 GJ/rok úspora tepla byt 3,22 GJ/rok budova 154,56 GJ/rok energie byt 2,43 GJ/rok čistá úspora energie dům 116,7 GJ/rok finanční byt 1 337 Kč/rok finanční dům 64 194 Kč/rok Rozbor pro 1 byt 10 000 Kč 59,8 20 000 Kč 52,3 30 000 Kč 44,9 40 000 Kč 37,4 50 000 Kč 29,9 60 000 Kč 22,4 70 000 Kč 15,0 cena VZT cena 90 000 na 1 byt 1 GJ 550 Kč/GJ prostá obnova prostá návratnost Velmi orientační rozbor s citlivostí analýzy danou cenou zařízení pro 1 byt v rozmezí 50 až 100 tis. Kč (90 tis.), cenou energie 550 Kč/GJ, velikostí průměrného bytu 44,7 m 2 a náklady na prostou obnovu i užitím zařízení. Zde je představena horní cenová hranice. březen 2010 11
VELMI ORIENTAČNÍ NÁKLADY specifikace Kč/jed. kpl, ks Kč kolektor Therma I 10 490 55 576 950 konstrukce regulace 5 kolektorů regulátor 9 990 3 987 11 1 109 890 3 987 drobnosti čidla 500 300 55 10 27 500 3 000 zásobníky 27 151 8 217 208 jednotky 8 284 3 24 852 expanze 7 034 4 28 136 příslušenství 150 55 8 250 montáž 120 000 1 120 000 celkem 1 119 773 celkem s DPH 1 220 553 úspora tepla roční 119 531 náklady na 1 byt 25 428 prostá návratnost 10,21 březen 2010 12
ENERGETICKÁ AUTONOMNOST Míra energetické autonomnosti záleží při užití parametru obvodového pláště v oblasti U=0,15 na souladném energeticky účinném řešení vytápění, větrání, užití OZE (obnovitelných zdrojů energie) a zavedení vyššího stupně řízení a regulace - inteligencí budovy. Kritickým místem je příprava TV. Dosažení deklarované energetické účinnosti vyžaduje trvalé energeticky vědomé užití. Budovy jsou málo citlivé (zranitelné) na změny energie, paliv. Nedoporučujeme klientovi dosažení co nejvyšší autonomnosti provozu. Rozhodující jsou investice ve vztahu k provozním nákladům a míra požadavků na užití (uživatelé nesmí být zajatci řešení) Pro ekonomické hodnocení není u budov vhodná bankovní analýza (NPV, IRR, PI) ale sestava opakovaných anuitních půjček a jejich splácení v době životnosti budovy s úsilím o dosažení kladného nebo co nejnižšího záporného cashflow. březen 2010 13
GREEN BUILDINGS Zelená budova je označení přístupu umožňujícímu zvýšit účinnost užití zdrojů jako jsou energie, voda, a materiály v budovách. Naopak snižuje vliv budov na lidské zdraví a prostředí v průběhu jejich životnosti, a to lepším situováním, návrhem, konstrukcí, provozem, údržbou a odstraněním. Zelené budovy se navrhují pro snížení dopadu prostředí vytvořeném výstavbou na lidské zdraví,a životní prostředí: účinným užitím energie, vody a jiných zdrojů ochranou zdraví uživatele a zlepšením pracovní produktivity snížením množství odpadů, znečištění a degradace životního prostředí. Podobný koncept má přírodní budova, která je menší a v konstrukci se užijí místní přírodní materiály. Jiným obecným názvem může být udržitelný návrh (harmonie s okolní přírodou a zdroji) a zelená architektura. pasivní dům, nízkoenergetický dům, zero house, autonomní dům, bioklimatický dům, apod. Uplatní se obnovitelné energie (OZE), pasivní a aktivní sluneční soustavy, fotovoltaika, zeleň, rostliny a stromy pro zelené střechy a deštné zahrady, které se poprvé objevily v 90. tých letech minulého století v Marylandu. Snižují odtok deštné vody jiné přírodě příznivé technologie. březen 2010 14
GREEN BUILDINGS Sídliště ve Freiburgu - Energy-plus house Definuje je vyšší spotřeba energie z OZE než z tradičních v průběhu roku. Příklad řešení bez sklepů. Jsou nahrazeny kůlnami v zahradě. Celá sluneční střecha je krytá fotovoltaickými články pro výrobu elektrické energie. Micro technologie výroby energie zahrnuje malé větrné motory, malé vodní elektrárny, fotovoltaické soustavy, tepelná čerpadla se zdrojem tepla půda a micro kombinovanou výrobu tepla a elektřiny. březen 2010 15
Vyhláška č. 148/2007 Sb., potřeby energie v kwh/(m 2.a) Druh budovy A B C D E F G Rodinný dům Bytový dům Hotel a restaurace Administrativní Nemocnice Vzdělávací zařízení Sportovní zařízení Obchodní < 51 51-97 98-142 143-191 192-240 241-286 > 286 < 43 43-82 83-120 121-162 163-205 206-245 > 245 < 102 102-200 201-294 295-389 390-488 489-590 > 590 < 62 62-123 124-179 180-236 237-293 294-345 > 345 < 109 109-210 211-310 311-415 416-520 521-625 > 625 < 47 47-89 90-130 131-174 175-220 221-265 > 265 < 53 53-102 103-145 146-194 195-245 246-297 > 297 < 67 67-121 122-183 184-241 242-300 301-362 > 362 březen 2010 16
kontakty Na Strži 1702/65, 140 62 PRAHA 4 (budova bývalého Motokovu) Energetika budovy Karel Mrázek, tel. 602 451 548, e-mail: kmr@arcadispm.cz Alena Horáková, tel. 296 330 144, e-mail: aho@arcadispm.cz březen 2010 17