České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Nová metodika výpočtu a způsobu tvorby průkazu energetické náročnosti budov Obsah prezentace Legislativa Způsob hodnocení ENB (energetick( energetické náročnosti budov) Podrobnosti výpočtov tové metodiky (obecn( obecné) Důležité vstupní údaje (klimatick( klimatické podmínky, zónovz nování, uživatelské profily) Průkaz energetické náročnosti budovy Výpočetn etní nástroj ENB (princip,vstupy,( výstupy) 1
Hlavní požadavky: Směrnice 2002/91/EC o o energetické náročnosti budov obecný rámec r metody výpočtu integrované energetické náročnosti budov; použit ití minimáln lních požadavk adavků na energetickou náron ročnost nových budov; použit ití minimáln lních požadavk adavků na energetickou náron ročnost velkých stávaj vajících ch budov v případp padě větší modernizace; energetická certifikace budov; pravidelné inspekce kotlů a klimatizačních systémů v budovách; ÚČEL: Stanovit základnz kladní nástroje snižov ování energetické náročnosti: Opatřen ení k nízkn zké energetické náročnosti nových a většív ších stávaj vajících ch renovovaných budov (EPBD čl. 4, 5 a 6). Energetické průkazy budov (EPBD čl. 7) Inspekce kotlů a vzduchotechnických zařízen zení (EPBD čl. 8 a 9). Legislativa Směrnice 2002/91/EC o energetické náročnosti budov (EPBD) Základní požadavky směrnice Novela zákona 406/2000 Sb., vedou k novelizaci zákonů a nutné k 1. lednu 2009 zavést vyhlášek požadavky směrnice Zákon 406/2006 Sb., o hospodařen ení energií Nutná novelizace existujících prováděcích vyhlášek novela vyhláš ášky 291/2001 Sb. Novela vyhlášky stanoví způsob certifikace budov a způsob výpočtu energetické náročnosti budovy Návrh vyhlášky dle MPO bude schválen v 2. pol roku 2007 2
Pojmy Stávaj vající do 31.12.2008 Nově od 1.1.2009 Energetický průkaz Průkaz energetické dle vyhláš ášky č.. 291/2001 náročnosti budovy (ENB) + energetický štítek tek budovy dle ČSN 730540 Co je to ENB? energetická náročnost budov je: u existujících ch staveb množstv ství spotřebovan ebované energie skutečně u projektů nových staveb nebo projektů změn n staveb, na něžn je vydáno stavební povolení, vypočten tené množstv ství energie v obou případech p padech se jedná o energii potřebnou při p standardizovaném m užíváníu budovy,, zejména energie na vytápění,, přípravu p pravu teplé vody, chlazení, úpravu vzduchu větrv tráním m a úpravu parametrů vnitřního prostřed edí klimatizačním m systémem a osvětlen tlení. - 2 Zákon č.. 406/ 2006 Sb., o hospodařen ení energií 3
Kdy se musí zpracovat PENB? (Zákon 406/2006 Sb. 6a odst. 2) Stavebník, vlastník budovy nebo společenstv enství vlastníků průkazem energetické náročnosti budovy prokazuje splnění požadavk adavků na energetickou náron ročnost budovy. Průkaz je součást stí dokumentace: při výstavbě nových budov; při i většív ších změnách dokončených budov s celkovou podlahovou plochou nad 1 000 m 2, které ovlivňuj ují jejich energetickou náron ročnost; při prodeji nebo nájmu budov nebo jejich částí pokud je zpracován n z předchozp edchozích dvou důvodd vodů. Průkaz nesmí být starší 10 let. Kdy se nemusí zpracovat PENB? (Zákon 406/2006 Sb. 6a odst. 8) při změně dokončen ené budovy v případp padě, že e vlastník budovy prokáže energetickým auditem, že e to není technicky a funkčně možné nebo ekonomicky vhodné s ohledem na životnost budovy a její provozní účely u budov dočasných s plánovanou dobou užíváníu do 2 let budov experimentáln lních budov s občasným používáním,, zejména pro náboženské činnosti obytných budov,, které jsou určeny k užíváníu kratší šímu než 4 měsíce m v roce samostatně stojících ch budov o celkové podlahové ploše menší než 50 m 2 4
Co s velkými budovami? (Zákon 406/2006 Sb. 6a odst. 4 a 6) Pro nové budovy s celkovou podlahovou plochou nad 1000 m 2 musí být součást stí průkazu technické,, ekologické a ekonomické posouzení proveditelnosti alternativních systémů: decentralizované systémy dodávky energie z OZE kombinovaná výroba tepla a elektřiny dálkové nebo blokové ústřední vytápění nebo chlazení tepelná čerpadla pro veřejné budovy s celkovou podlahovou plochou nad 1000m 2 je povinnost umístit průkaz energetické náročnosti na veřejn ejně přístupném míst stě do 1. 1. 2009 školství, zdravotnictví, kultura, obchod, sport, ubytovací, stravovací, veřejná správa, zákaznická střediska Co je to OZE? obnovitelnými zdroji obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie se ve smyslu zákona z 406/2006 Sb. rozumí: geotermáln lní energie energie slunečního zářenz ení energie vody energie půdyp energie vzduchu energie biomasy energie skládkov dkového plynu energie kalového plynu a energie bioplynu 5
Tepelné čerpadlo Tepelný stroj, umožň žňující využit ití nízkopotenciálního tepla okolí pro energetické systémy budov. Výparník-kompresor kompresor-kondenzátor- redukční ventil Kompresorové x absorpční Topný faktor Podíl l výkonu a příkonu p >1,opt 3 Závislý na pracovních ch podmínk nkách Chladivo Freony!!! Zdroje nízkopotenciálního tepla vzduch Venkovní vzduch -18 +30 C Proměnn nná teplota ovlivňuje topný faktor Instalace venkovní jednotky s ventilátorem torem 6
Zdroje nízkopotenciálního tepla Voda Studniční Dvě studny Další čerpadlo Povrchová výměník nebo čerpání? Zdroje nízkopotenciálního tepla země Zemní kolektor 1,0-1,8 1,8 m hluboko, 15-35 W/m 2, rozteč 0,6-1 m, délka d 100 m Vrty (20-100 W/m), čtyři trubky DN 25-32, hloubka 75-150 m 7
Použit ití TČ Teplovodní vytápění Nízkoteplotní zdroj nízkoteplotní soustava, podlahové vytápění,, desková tělesa, konvektory? Bivalentní nebo monovalentní zdroj? (elektrokotel, pevná paliva, solárn rní kolektory) Konstantní pracovní podmínky X požadavky na proměnný výkon otopné soustavy akumulace tepla, hydraulické řešení KVET KOMBINOVANÁ VÝROBA ELEKTŘINY A TEPLA plynový motor s elektrickým generátorem topným zdrojem je chlazení motoru výkon např.. 42 kw tepla + 25 kw elektřiny X hluk X nesoučasnost odběru tepla a elektřiny problém s prodejem el.energie 8
Palivové články Zdroj elektrické energie a tepla -oxidací (spalováním) chemických látek se chemická energie mění na energii elektrickou. -jako u galvanických článků i zde probíhají chemické reakce, ale rozdíl je v tom, že se kjedné elektrodě přivádí palivo (např. vodík) a ke druhé okysličovadlo (např. kyslík). -během provozu lze u palivových článků palivo doplňovat, takže mohou pracovat trvale. -klasický palivový článek je kyslíko-vodíkový článek, který má dvě pórovité platinové elektrody, mezi nimiž je elektrolyt. Palivový článek ve vytápění 9
Dálkové vytápění/chlazen /chlazení Zdroj tepla/chladu Distribuční soustava 2,3,4 trubková Předávací stanice Otopná/chlad /chladící soustava Distribuční soustava Zdroj tepla Předávací stanice Otopná/chladící soustava Výpočet energetické náročnosti budov dle požadavk adavků - směrnice 2002/91/EC - zákona 406/2006 Sb. 10
Výpočet energetické náročnosti budov Cíl l výpočtu: Stanovení roční potřeby energie pro účely posuzování energetické náročnosti budov Porovnání s požadovaným řešením, limitními hodnotami stanovenými vyhláš áškou Zařazen azení budovy do klasifikační stupnice Proč nový způsob výpočtu? Komplexní chlazení,, osvětlen tlení, různé způsoby výroby a distribuce tepla Co je nutné sledovat? Zajištění požadovaných parametrů vnitřního prostřed edí budov (vnitřní teplota, kvalita vzduchu, umělé osvětlen tlení) Pokrytí hygienických potřeb člověka (zdravotechnika, příprava prava TV) Distribuci energie a médim dií (elektroinstalace, plynovod, technické plyny) Řídící a regulační systémy budov (EPS, EZS, regulace, zabezpečen ení,, inteligentní budovy) Dopravní systémy (výtahy, eskalátory, travelátory, tory, potrubní pošta) Technologická zařízen zení (centráln lní vysavače, kuchyně,, prádelny, bazény) 11
Způsob hodnocení ENB Bilanční hodnocení je založeno na výpočtu potřeb energií po jednotlivých časových úsecích ch ročního provozu (měsíc) a jejich porovnání s tzv. referenční budovou. Operativní hodnocení stávaj vajících ch budov je založeno na využit ití stávaj vajících ch potřeb energií a jejich porovnání s tzv. referenční budovou,tzn. využit ití stávaj vajících ch energetických auditů,, apod. při i prodeji a nájmu, n nebo při p i kontrolním hodnocení budovy. Výpočet ENB princip Energie dodaná do budovy Výpočet roční dodané energie zóna 1 zóna 2 zóna... vytápění teplá voda osvětlení... Potřeba teplé vody Účinnost přípravy teplé vody Izolace rozvodů Pomocná energie... Vstupní data 12
Výpočet ENB - Vstupní údaje Nová / rekonstruovaná budova údaje ze stavební a projektové dokumentace Velikost a tvar budovy Součinitel initelé prostupu tepla obvodových konstrukcí,, orientace, atd. Určený druh vytápění,, klimatizace, ventilační a světelný systém Instalovaný výkon a účinnosti instalovaného zařízen zení Návrh alternativních zdrojů energie Existující budova místní šetření, pasport,, projekt, energetický audit Velikost a tvar budovy Určen ení materiálů,, z nichž budova sestává a obvodových konstrukcí budovy Vizuáln lní určen ení typu systému vytápění,, klimatizace, přípravy p pravy TV, osvětlen tlení Instalovaný výkon a účinnost instalovaného zařízen zení (výpočet, měřm ěření) Výpočet ENB vyhodnocení ENB se hodnotí při i jejím standardizovaném užívání bylo zvoleno bilanční hodnocení Celková dodaná energie (Q( fuel ) na systémov mové hranici budovy včetnv etně energie vyrobené v budově z OZE a užívanu vané budovou tzn. součet dodané energie pro pokrytí dílčích potřeb na: vytápění chlazení příprava prava teplé vody mechanické větrání pomocné energie pro provoz jednotlivých systémů Intervalový výpo počet podle zón (jednozónový, vícezónový) osvětlen tlení Referenční budovy s požadovanou energetickou náron ročností s energetickou náron ročností stávaj vající úrovně 13
Obsah a forma průkazu ENB Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Vznik nástroje na základě grantu ČEA v rámci části A Státního programu vytvořen výpočetní nástroj bilančního hodnocení ENB nástrojem lze provést bilanční výpočet roční potřeby a spotřeby energie nástroj generuje protokol průkazu ENB a grafické znázornění průkazu ENB Zpracovatel ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra technických zařízení budov prof.ing.karel Kabele, CSc. vedoucí projektu Ing.Michal Kabrhel, Ph.D. Ing.Daniel Adamovský, Ph.D. Ing.Miroslav Urban Ing.Roman Musil Testovací verze: http://tzb.fsv.cvut.cz/projects/metodika/ 14
Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Struktura výpočetn etní metodiky Zdroj tepla zásobník tepla budova Absorpční chlazení Výroba páry VZT zařízení Zóna Zpětné chlazení Výroba chladu zásobník chladu kondenzátoru Otopné medium Chladící medium Teplý/chladný/suchý/vzduch Nosné medium pára Předání výměna energie Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Struktura nástrojen Orientace mezi jednotlivými kroky zadávání -tlačítky Zadávací část Budova / zóna stavební řešení budovy / zóny energetické systémy budovy / zóny Výstupy Protokol průkazu ENB Grafické znázornění průkazu ENB Grafy průběhů spotřeb a potřeb energií budovy / zón 15
Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Identifikace budovy Základní identifikační údaje o budově nezbytné pro průkaz ENB Typ budovy Lokace budovy 4 klimatické oblasti dle ČSN 73 05 40 příloha H1 Rozdělení objektu na jednotlivé zóny Každá zóně z nabídky přiřazen profil užívání Výpočet ENB klimatické podmínky cílem je volba klimatických dat a míra zjednodušení pro bilanční výpočet a výběr vhodných exteriérových podmínek ČR rozdělena do 4 klimatických oblastí dle ČSN.730540-3, Příloha H1. 16
Výpočet ENB klimatické podmínky Zimní období pro výpočet potřeby tepla lze použít průměrné denní teploty Letní období pro výpočet potřeby chladu je nutné použít hodinové hodnoty Vytvořen průměrný den v daném měsíci a dané teplotní zóně použitý pro výpočet. Výpočet ENB klimatické podmínky X Léto Zima Způsob výpočtu ve vztahu k teplotě v exteriéru ru a požadovan adované vnitřní teplotě. 17
Výpočet ENB klimatické podmínky Průměrný rný den Z průběhů teplot daného měsíce vytvořen vhodný průběh teplot s amplitudou odpovídající průměrným hodnotám. Průběh referenčního dnu - srpen 35,0 30,0 Teplota ( C) 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Čas (h) Oblast č. 1 Oblast č.2 Oblast č. 3 Oblast č. 4 Výpočet ENB zónování budovy Budova, nebo její část je zónou, pokud je zásobována ze stejných energetických systémů budovy užití energie je stejné má stejné užívání (přednastavené standardizované profily) Zóna je skupina prostorů s podobnými vlastnostmi vnitřního prostředí a režimem užívání. Zóna je charakterizovaná tzv. systémovou hranicí budovy -plocha tvořená vnějším povrchem konstrukcí ohraničujících zónu s jedním profilem užívání Hranice posuzovaného prostoru dle návrhu n vyhláš ášky a dle ČSN EN 13790 18
Výpočet ENB zónování budovy Příklad Bytový dům zahrnující byty 1/3 bytů chlazení 2/3 bytů pouze vytápění podzemní garáže nevytápěným vnitřním schodiště vstupní podlaží nevytápěné skočárkárnou a sklepy. Objekt je nutno rozdělit na 4 zóny. 2 zóny reprezentují byty s rozdílným způsobem užití energie, třetí zóna zahrnuje nevytápěné schodiště a vstupní část, vlastní zónou jsou pak podzemní garáže. ZÓNA 1 ZÓNA 2 Stejný profil užívání, ale odlišnost ve způsobu užití energie ZÓNA 3 ZÓNA 4 Shodný způsob využití energie, obdobný profil užívání Shodný způsob využití energie, odlišnost v profilu užívání Výpočet ENB energetické systémy Popis vstupními parametry výběr r z předdefinovaých parametrů daných vyhláš áškou Zdroje tepla typ zdroje (KVET, TČ, T, plynový kotel ), Zdroje chladu způsob výroby (typ kompresoru, absorpce, ) Systémy větrv trání (VZT) způsob výměny a úpravy vzduchu OZE solárn rní kolektory, PV články, KVET Příprava TV ze směrných čísel spotřeby - vyhl.. 428/2001 Sb. Popis zařízen zení spotřebov ebovávající tzv. pomocnou energii (oběhov hová čerpadla, ventilátory, tory, kompresory,.., apod.) 19
Výpočet profily užíváníu Cíl návrhu profilů»porovnatelnost objektů tj. chceme-li srovnat budovu A a B je nutné mít společný základ se stejnými okrajovými podmínkami Profil standardizovaného užívání Stanovuje pro každou zónu standardizovaný způsob využití, který je popsán jednotlivými parametry, Profil definuje správný provoz zóny pomocí pevně stanovených hodnot, Správný provoz myšlena takový soubor hodnot v profilu, které u reálného objektu zajistí požadované vnitřní prostředí. např.: nedochází k přetápění, nedostatečné výměně vzduchu, podsvětlení apod. Výpočet profily užíváníu Struktura profilů Profily jsou sloučeny do 9 skupin podle typů budov Ve skupině jsou zástupci příslušných provozů vztažených k typu budovy Nabídka 49 profilů v 9 skupinách Rodinné domy Bytové domy Administrativní budovy Vzdělávací budovy Zdravotnická zařízení Hotely a restaurace Sportovní zařízení Budovy pro obchodní účely Ostatní budovy 20
Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Zadání budovy Mezi kroky pohyb pomocí tlačítek Zadání typových skladeb konstrukcí, výplní otvorů v budově Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Zadání zóny Zadání parametrů jednotlivých zón Zadání parametrů ohraničujících konstrukcí Vstupní údaje jsou v maximální míře omezeny na výběr z předdefinovaných vstupů 21
ZDROJE TEPLA Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Energetické systémy Popis vstupními parametry (výběr r z předdefinovaných p parametrů) Zdroje tepla typ zdroje (KVET, TČ, T ), Zdroje chladu způsob výroby (typ kompresoru, absorpce, ) Systémy větrv trání (VZT) způsob výměny a úpravy vzduchu OZE solárn rní kolektory, KVET Příprava TV ze směrných čísel spotřeby - vyhl.. 428/2001 Sb. PŘÍPRAVA TV ZDROJE CHLADU Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Potřeba energie Výpočet měsíčních m bilancí potřeby energie pro každou zónuz Součet = celková potřeba energie budovy Založen na definovaných okrajových podmínk nkách podmínk nkách standardizovaného užíváníu zón klimatických datech 22
Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Spotřeba energie průběh h měsíčních m bilancí spotřeby energie pro každou zónuz Založen na definovaných okrajových podmínk nkách pro jednotlivé energetické systémy klimatických datech podmínky pro provoz jednotlivých systémů Konečná energie vč.. pomocných energií potřebných na provoz energetických systémů Výpočet hodnocené budovy Okrajové podmínky z PD, místní šetření, z vyhlášky Skutečná geometrie budovy Skutečné stav. konstrukce a TZB Výpočet Doplnění okrajových podmínek do výpočetního nástroje Výpočet Automatický výpočet spotřeby energie stávající budovy při standardizovaném užívání Výpočet dodané energie hodnocené budovy - EP Vstupní data Výpočetní nástroj Standardní režim užívání podle typu budovy Standardní klima 23
Okrajové podmínky Automaticky dle vyhlášky pro ref. budovu Výpočet referenčních budov Výpočet Automaticky Normové hodnoty stav. konstrukcí a TZB Výpočet Automatický výpočet spotřeby energie REFERENČNÍ budovy při standardizovaném užívání Skutečná geometrie budovy Výpočet dodané energie referenční budovy - R rq / R s Vstupní data Výpočetní nástroj Standardní režim užívání podle typu budovy Standardní klima Budova stejného druhu, tvaru, velikosti a režimu užívání jako hodnocená budova, ale s normovými/stávajícími hodnotami stavebních konstrukcí, TZB a osvětlení. Referenční budova Hodnocená budova EP > = < 2 X Referenční budova R rq R s Referenční budova -výpočtově vytvořená budova téhož druhu, stejného tvaru, velikosti a vnitřního uspořádání a se stejným typem provozu a užívání jako hodnocená budova. 24
Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Výstupy Protokol průkazu ENB Po zadání všech vstupů je možné exportovat plně vyplněný ný PROTOKOL PRŮKAZU ENB Není potřeba žádných úprav Dle požadavk adavků stávaj vajícího návrhu n vyhláš ášky (zpracovatel ENVIROS s.r.o.) Výpočetn etní Nástroj Bilančního Hodnocení ENB Výstupy Grafické znázorn zornění průkazu ENB Po zadání všech vstupů je možné exportovat Grafické znázorn zornění průkazu ENB Není potřeba žádných úprav Dle požadavk adavků stávaj vajícího návrhu n vyhláš ášky (zpracovatel ENVIROS s.r.o.) Vyznačení CI - stávajícího stavu CI po zlepšujících opatřeních 25
Průkaz energetické náročnosti budovy GRAFICKÉ ZNÁZORN ZORNĚNÍ typ budovy, místní označení a adresa budovy klasifikační třída budovy podle bilančního hodnocení klasifikační třída po provedení doporučených opatření na snížení ENB celková vypočtená roční dodaná energie v GJ měrná vypočtená roční spotřeba energie v kwh/m2 dodaná energie pro pokrytí dílčích potřeb spotřeby energie budovy v % platnost průkazu ENB jméno zpracovatele průkazu s identifikačním číslem Zařazen azení hodnocené budovy do třídy t ENB A VELMI ÚSPORNÁ B ÚSPORNÁ C VYHOVUJÍCÍ D NEVYHOVUJÍCÍ E NEHOSPODÁRNÁ F VELMI NEHOSPODÁRNÁ G MIMOŘÁDNĚ NEHOSPODÁRNÁ 26