ENERGETIKA ÚSPORNY CH OPATŘENÍ BUDOV VERSUS NÁKLADY NA VY ROBU A PROVOZ ANTONÍN LUPÍŠEK Konference ČKLOP 2015 Energie a stavby kolem nás 17.3.2015
PŘEDSTAVENÍ Ing. Antonín Lupíšek, Ph.D. Univerzitní centrum energeticky efektivních budov Fakulta stavební, Katedra konstrukcí pozemních staveb 2
POSLÁNÍ UCEEB Pomocí inovací pomáháme vytvářet energeticky efektivní budovy, které jsou šetrné k životnímu prostředí a svým uživatelům zajišťují komfortní a zdravou atmosféru. 3
INOVACE A ÚLOHA APLIKOVANÉHO VÝZKUMU Zachycení inovačních trendů Přehled o nových technologiích Znalost nových materiálů Experimentální a vývojové kapacity Vyhledávání nových příležitostí Porozumění zákazníkům Aby měl výzkum reálný dopad, musí se tyto kompetence zkombinovat tak, aby vzniknul konkurenceschopný produkt. Konkurenceschopný produkt je takový, pro který se investor rozhodne. 4
ROZHODOVACÍ KRITÉRIA INVESTORA Ekonomická Náklady Úspora Návratnost investice Přidaná hodnota Strategická Úspory energie Uhlíková stopa Úspora materiálu Využití domácích zdrojů Ochrana životního prostředí 5
EKONOMICKÉ ROZHODOVÁNÍ
EKONOMICKÉ ROZHODOVÁNÍ Návratnost investice Náklady Úspora/Výnosy Nejistoty a rizika Skutečné náklady na realizaci opatření Ceny energií v čase Cena peněz v čase Skutečně realizované úspory Další vlivy a nejistoty 10 Kumulovaný diskontovaný cash flow 0-10 -20-30 -40-50 -60 7
EKONOMICKÉ ROZHODOVÁNÍ CENY ENERGIE Zdroj: http://www.pxe.cz/dokument.aspx?k=statistika 8
EKONOMICKÉ ROZHODOVÁNÍ CENA PENĚZ V ČASE 9
EKONOMICKÉ ROZHODOVÁNÍ SKUTEČNÉ ÚSPORY Simulovaná vs. skutečná úspora Nejistoty plynoucí z uživatelského chování Indukce spotřeby (rebound effect) Prebound effect Další individuální odlišnosti uživatelů 10
PŘÍKLADY ZMÍRŇOVÁNÍ RIZIK
PŘÍKLADY: FINANCOVÁNÍ Z ÚSPOR (NÁRODNÍ DIVADLO, RUDOLFINUM) 12
PŘÍKLAD: KERKRADE WEST (NL) Hluboká energetická sanace spojená s celkovou modernizací řadových domů Lehké prefabrikované řešení: výměna obálky budovy a zdroje tepla, integrace obnovitelných zdrojů, zvýšena kvalita vnitřního prostředí Výsledná kvalita: Energeticky nulové bydlení (v roční bilanci) Financování z úspor Nájemníci budou platit za nájem a energie jako dosud po dobu 20 let Po dvaceti letech přestanou platit za energii 13
PŘÍKLAD: KERKRADE WEST (NL) Vysoce efektivní lehká prefabrikace (kompletní renovace domu trvá 1 týden) 14
PŘIDANÁ HODNOTA
EKONOMICKÉ ROZHODOVÁNÍ PŘIDANÁ HODNOTA Energetické sanace budov často nesou vedlejší efekty, které je možné zahrnout do ekonomické rozvahy: Komfort Image Zdraví Luxus Nezávislost Společenská zodpovědnost PR 16
PŘIDANÁ HODNOTA IMAGE Autosalon Klokočka (účast v soutěži Stavba roku 2014) 17
PŘIDANÁ HODNOTA ZDRAVÍ Nejvýznamnější indikátory zdravého vnitřního prostředí na pracovišti Spokojenost zaměstnanců Frekvence onemocnění souvisejících s kvalitou vzduchu a životním stylem Produktivita práce Časté absence Pracovní morálka Náklady na zdravotní péči 18
PŘIDANÁ HODNOTA STATISTIKY Tržní hodnota energeticky a environmentálně šetrných budov Zdroj: Paola Sanguinetti: Integrated performance framework to guide fac ade retrofit. PhD thesis, Georgia Institute of Technology, 2012 19
PŘIDANÁ HODNOTA STATISTIKY Tržní hodnota pronájmů energeticky a environmentálně šetrných budov Zdroj: Paola Sanguinetti"Integrated performance framework to guide fac ade retrofit. PhD thesis, Georgia Institute of Technology, 2012 20
PŘIDANÁ HODNOTA STATISTIKY Nárůst obsazenosti budov Zdroj: Paola Sanguinetti"Integrated performance framework to guide fac ade retrofit. PhD thesis, Georgia Institute of Technology, 2012 21
STRATEGICKÉ ROZHODOVÁNÍ
STAVEBNICTVÍ: ENVIRONMENTÁLNÍ DOPADY A SPOTŘEBA ZDROJŮ Tekuté odpady Tuhé odpady ZATÍŽENÍ Emise CO 2 Půda Spotřeba vody Suroviny ZDROJE Energie Zdroj: EarthTrends, 2007 using data from UNEP SBCI 2006 23
ENERGIE 24
ENERGIE NA PROVOZ VS. ENERGIE ZABUDOVANÁ (SVÁZANÁ) Svázaná a provozní energie v kontextu vývoje energetických požadavků Provozní energie Svázaná energie Zdroj: Vonka M. Hodnocení životnho cyklu budov [disertační práce (Ph.D.)]. Praha: Katedra konstrukcí pozemních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze. 25
OPTIMALIZACE BYTOVÉHO DOMU 0 0 10 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 70 80 80 Referenční bytový dům vs. optimalizovaná budova se stejnou funkcí 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 GJ operating energy embodied energy 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 GJ operating energy embodied energy Zdroj: Vonka M. Hodnocení životnho cyklu budov [disertační práce (Ph.D.)]. Praha: Katedra konstrukcí pozemních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze. 26
PŘÍKLAD: ENERGETICKÁ NÁVRATNOST BYTOVÝ DŮM HLOUBĚTÍN Bytový dům Hloubětín D LO P Zdroj: Lupíšek A., Hodnoceni životního cyklu bytovy ch staveb obytny soubor Hloube ti n - Hute. Diplomová práce. Praha: Katedra konstrukcí pozemních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze, 2005. 27
METODIKA POSUZOVÁNÍ ŽIVOTNÍHO CYKLU BUDOVY těžba užívání demolice toky energie, emisí,... doprava výroba výstavba rekonstrukce rekonstrukce budova A budova B 0 20 40 60 80 roky Ilustrace: Martin Vonka 28
NORMOVÁ ZÁKLADNA STAVEBNICTVÍ 29
Fáze životního cyklu budovy Cradle to gate Cradle to site Cradle to installation Cradle to grave Dostupnost dat Přesnost predikce 30
DATABÁZE Název databáze Správce databáze Odkaz Ecoinvent (LCIA) Swiss Centre for Life Cycle Inventories www.ecoinvent.ch GaBi (LCIA) PE International www.gabi-software.com Environdec (EPD) Environdec www.environdec.com INIES (EPD) IBO Baustoffdatenbank (LCIA) ICE (LCIA) Ökobau.dat (LCIA) Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) Österreichisches Institut für Baubiologie und Bauökologie (IBO) University of Bath Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung www.inies.fr www.baubook.at www.bath.ac.uk/mecheng/sert/embodied/ www.nachhaltigesbauen. de IBU (EPD) Institut Bauen und Umwelt e.v. (IBU) www.bau-umwelt.de CENDEC (EPD) Centrum environmentálních prohlášení www.cendec.cz Zdroj: Julie Hodková
ODLIŠNOSTI DATABÁZÍ
PŘÍKLAD: LCA STĚNOVÉ KONSTRUKCE Kumulovaná spotřeba primární energie během patnácti let provozu při vytápění zemním plynem (vztaženo na 1 m 2 obvodové ste ny) A1 A2 A3 kumulovaná spotřeba primární energie [MJ/m2] 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 zdivo z nosných keramických bloků (tl. 240 mm) zděných na VPC maltu, kontaktní zateplovací systém minerální vlna tl. 85 mm U požadované zdivo z nosných keramických bloků (tl. 240 mm) zděných na VPC maltu, kontaktní zateplovací systém minerální vlna tl. 150 mm U doporučené zdivo z nosných keramických bloků (tl. 240 mm) zděných na VPC maltu, kontaktní zateplovací systém minerální vlna tl. 300 mm vytápění zemním plynem U< 0,15 W/(m 2 K) A1 A2 A3 kumulovaná spotřeba primární energie [MJ/m2] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 roky E1 E2 E3 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 vyzdívka z nepálených cihel tl. 300 mm + tepelná izolace z dřevovláknitých desek tl. 80 mm, dvouvrstvá hliněná omítka, cementotřísková deska na dřevěném roštu vyzdívka z nepálených cihel tl. 300 mm + tepelná izolace z dřevovláknitých desek tl. 125 mm, dvouvrstvá hliněná omítka, cementotřísková deska na dřevěném roštu vyzdívka z nepálených cihel tl. 300 mm + tepelná izolace z dřevovláknitých desek tl. 220 mm, dvouvrstvá hliněná omítka, cementotřísková deska na dřevěném roštu vytápění zemním plynem E1 E2 E3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 roky Zdroj: Julie Hodková 33
UHLÍKOVÁ STOPA A ZMĚNY KLIMATU Klimatické změny a jejich dopady: v ČR mírné... 34
UHLÍKOVÁ STOPA A ZMĚNY KLIMATU Klimatické změny a jejich dopady:... v jiných státech vážné. Papeete, French Polynesia, with airport at present and same view, after sea-rise of 88 cm. 35
NÁKLADY NA EXTRÉMNÍ VÝKYVY POČASÍ 36
PŘÍKLAD: UHLÍKOVÁ NÁVRATNOST DODATEČNÉHO ZATEPLENÍ Publikace vznikla za podpory projektu 04094 MŽPVaV17 Systémovy pr ístup ke snižováni zati ženi životního prostr edi v souvislosti s vy stavbou a provozem budov, s du razem na stavebne -energeticke souvislosti Zdroj: Antonín Lupíšek: Svázané emise a energie spojené se snižováním energetické náročnosti budov. TOPIN 07-08/2006 37
STRATEGIE NÁVRHU PRO SNÍŽENÍ ENVIRONMENTÁLNÍCH DOPADŮ BUDOV
NÁVRHOVÁ STRATEGIE PRO SNÍŽENÍ SVÁZANÉ ENERGIE A EMISÍ CO 2 Snižování množství potřebných materiálů v celém životním cyklu Důsledné přizpůsobení dispozic účelu Adaptabilita a flexibilita využití budovy Optimalizace nosného systému Minimalizace nutné údržby Sladění životnosti konstrukčních prvků Nahrazení tradičních materiálů alternativami Nové využití stávajících konstrukcích Využití recyklovaných materiálů Náhrada za přírodní materiály Využití nových šetrnějších materiálů Demontovatelné konstrukce Použití recyklovatelných materiálů 39
PŘÍKLAD: BYTOVÝ DŮM V PRAZE 9 konstrukčních a materiálových variant Nejvýhodněji vyšla varianta s LOP a lehkými příčkami Zdroj: Ru žička J, Fiala C, Lupíšek A, Mukar ovsky J, Vonka M. Environmental and Life Cycle Assessment of Structural Design of Residential House Case Study. In: Central Europe towards Sustainable Building 2007 Prague. Prague: CTU, Faculty of Civil Engineering, 2007, vol. 1, p. 232-239. ISBN 978-80-903807-8-3. 40
PŘÍKLAD: DŮM T Hybridní konstrukce, maximální vylehčení 1.PP: betonové tvárnice 1.NP: subtilní prefabrikovaný ŽB skelet 2.NP: dřevostavba opláštění pomocí LOP na bázi dřeva Graf: Ctislav Fiala, Petr Hájek Foto: Jan Tywoniak 41
PŘÍKLAD: ENVILOP 42
SHRNUTÍ
SHRNUTÍ Investoři se rozhodují ekonomicky (developeři, podnikatelé), strategicky (rozumně řízený stát), nebo intuitivně na základě mixu různých kritérií. Ekonomická i strategická kritéria mají řadu okrajových podmínek, které se mění v čase. Odhalení uvažování investora a pochopení pro něj klíčových kritérií zvyšuje marže. Energeticky a environmentálně šetrné konstrukce jsou celoevropským trendem, který určité cílové skupiny akceptují a jsou ochotny si za něj připlatit. Technický pokrok, důraz na kvalitu, inovace v oblasti řízení ekonomických rizik investora a marketingu pro specifické cílové skupiny přinesou další růst oboru lehkých obvodových plášťů budov. 48
De kuji za pozornost. antonin.lupisek@uceeb.cvut.cz Central Europe towars Sustainable Building 2016 Prague, 22-24.6.2016, www.cesb.cz 49