Budúcnosť s nízkou energetickou náročnosťou

Stále častejšie skloňovanou témou moderného sveta je otázka zachovania zdrojov energie, kultúrneho a prírodného bohatstva krajiny budúcim generáciám. Potreba riešenia energetickej problematiky neobchádza ani stavebníctvo. O energeticky nenáročných budovách, zásadách ich projektovania a realizácie, ako aj o budúcnosti udržateľných technológií v stavebníctve sme hovorili s Ing. Miroslavom Marešom, generálnym riaditeľom projektovej, inžinierskej a konzultačnej spoločnosti Tebodin Slovakia.

Ako vnímate súčasnú situáciu na Slovensku z hľadiska uplatnenia energeticky nenáročných princípov v stavebníctve?
Slovensko v tomto zmysle nepatrí k priekopníckym krajinám a ani v tejto oblasti zvlášť nevyniká. Požiadavka na nízku energetickú náročnosť stavieb je dlhodobá a naliehavá s opakujúcimi sa energetickými krízami. Zákony v tejto otázke našťastie napredujú. Štandardne vyžadujú riešenie úspor v rámci aktuálne technicky a investične dostupných možností. Realizácií nad rámec štandardu a zákonov je málo, ale priestor je otvorený a ťah týmto smerom potrebný. Investičné a prevádzkové náklady, ich návratnosť sú rozhodujúcou podmienkou prípravy, realizácie a budúcnosti projektov.

Aké má Vaša spoločnosť skúsenosti s energeticky nenáročnými budovami?
V rámci našej spoločnosti a jej svetovej siete riešime široký záber energetiky v rôznych podobách a v rôznych klimatických pásmach. Od získavania energie, jej distribúcie až po efektívnu a úspornú spotrebu. V mnohých projektoch sa zúčastňujeme už prvotnej fázy prípravy dispozičného a prevádzkového konceptu stavby, ktorý má zásadný vplyv na neskoršiu energetickú náročnosť budovy, pri iných projektoch napĺňane stavby technickým zariadením, efektívne využívajúcim energiu v súlade s potrebami investora.

Miera energetickej náročnosti je zvyčajne výsledkom dohody medzi klientom a projektantom. Výraznejšiu úsporu dosahujeme v prípadoch, keď je investorom stavby zároveň jej budúci užívateľ, pre ktorého hrajú prevádzkové náklady rovnako dôležitú úlohu ako investičné náklady.

Máme značné skúsenosti s realizáciou návrhov prakticky všetkých typov budov – od priemyselných objektov s najrôznejšími požiadavkami na vnútornú mikroklímu, cez logistické centrá, administratívne budovy a obchodné centrá, ale aj bytové a rodinné domy. Každý typ budov má špecifické podmienky a vyžaduje inú filozofiu riešenia. Všetky však spája jednotná požiadavka – maximálna efektívnosť použitia energie. K náplni našej práce patrí aj posudzovanie možností využitia zvyškového, resp. druhotného tepla, využitie obnoviteľných zdrojov energie, prípadne kombinovanie výroby tepla a elektrickej energie.

Na čo by sa nemalo zabúdať pri projektovaní energeticky nenáročných budov?
Pri tvorbe návrhu budovy je nevyhnutné rešpektovať veľa väzieb. Projekt je vždy tímovou prácou, pri ktorej treba postupovať systematicky a systémovo správne. Nedá sa vymenovať všetko, avšak pri návrhu energeticky nenáročnej budovy je dôležité určiť priority z ekonomického, ekologického a energetického hľadiska. Takisto treba zabezpečiť funkčnosť a zodpovedajúci komfort budovy, realizovateľnosť návrhu, jeho ekonomickú efektívnosť, zodpovedajúcu životnosť budovy a vybavenia, ako aj posúdiť možnosti využitia obnoviteľných zdrojov energie.

Neodmysliteľným prvkom modernej architektúry je sklo. Aký vplyv majú zasklené plochy na energetickú náročnosť budovy? Dajú sa tepelné straty budovy eliminovať pri zachovaní tohto materiálu?
Tepelné straty sú v prípade zasklených plôch väčšie ako pri iných bežne užívaných fasádnych konštrukciách. A nielen straty, ale aj tepelné zisky sú energeticky náročné na vykurovanie resp. chladenie vnútorného prostredia budovy. Tento problém do určitej miery technicky riešia viacvrstvové zasklenie, ­uzatvorená atmosféra medzi okennými tabuľami, systém komôr v okenných profiloch či tieniace zariadenia.

Tepelnoizolačné vlastnosti okenných a fasádnych systémov sa neustálym vývojom zlepšujú rovnako ako vlastnosti iných stavebných materiálov. Sklo je momentálne nenahraditeľný stavebný prvok, ktorý popri osvetlení interiéru zabezpečuje psychologicky nevyhnutný vizuálny kontakt medzi interiérom a exteriérom.

Ako možno účelne využívať obnoviteľné zdroje energie pri návrhoch budov?
Najprv si treba uvedomiť, že Zem neustále dotuje slnečná energia. Na Zemi rozlišujeme dve základné skupiny energie – z fosílnych zdrojov Zeme a slnečnú energiu. Fosílne zdroje energie, ako uhlie, ropa a zemný plyn, sú vyčerpateľné. Využitie energie vetra alebo biomasy je viazané na miesto alebo časovo limitované, pretože veterná energia závisí od pohybu vzdušných prúdov a biomasa od pôdy a slnečného žiarenia. Solárna energia je všadeprítomná, avšak v našom geografickom pásme uplatniteľná v obmedzenom dennom intervale a v závislosti od ročných období.

Ďalšou z možností je využívanie geotermálnych zdrojov. Zemské teplo možno odoberať aj z hornín alebo vody – formou tepelných čerpadiel. Ich prednosťou je uplatnenie kdekoľvek na Zemi (platí pre nízkoteplotné zdroje), značná nezávislosť od klimatických podmienok a nízke prevádzkové náklady.

Ak chceme účelne posúdiť možnosti reálneho a ekonomicky efektívneho využitia obnoviteľných zdrojov energie, mali by sme si najskôr položiť niekoľko identifikačných otázok. Napríklad: Aké sú disponibilné tradičné formy zásobovania energiou? Je účelné hľadať ich čiastočnú či úplnú substitúciu? Aká je predpokladaná výška spotreby tepelnej a elektrickej energie riešenej budovy? Aká je budúca charakteristika prevádzky budovy? Aké sú reálne možnosti prípadného využitia obnoviteľných zdrojov energie? Po otázkach nasleduje spracovanie jednoduchej, ale korektnej optimalizačnej štúdie, ktorá porovná disponibilné možnosti zásobovania energiou. Štúdia vyšpecifikuje nároky a účinky jednotlivých variant a na základe ekonomického, prípadne ekologického posúdenia sa zvolí najvhodnejšie riešenie. Ak má byť využitý obnoviteľný zdroj energie, musí spĺňať kritériá ekonomickej efektívnosti v porovnaní s tradičnými formami zásobovania energie.

Obecne možno povedať, že s vývojom úrovne technického riešenia a snahou o znižovanie počiatočných nákladov na primárne energetické zariadenia, sa na ohrev vody stále častejšie používajú solárne systémy, tepelné čerpadlá alebo kotly spaľujúce biomasu.

Aké sú hlavné zásady optimálneho navrhovania systému vykurovania a vetrania v budovách?
Neexistuje žiadny návod, model či šablóna, podľa ktorej by sa bez predchádzajúceho posúdenia a výpočtov dal zvoliť optimálny vykurovací alebo vetrací systém v budove. Stavby sa od seba líšia v energetickej náročnosti, nákladovosti alebo podmienkach prevádzky. Výber optimálnej vykurovacej a vetracej sústavy ovplyvňujú predovšetkým architektonická koncepcia budovy, jej stavebné a dispozičné riešenie, vonkajšie klimatické podmienky, tepelnotechnické vlastnosti budovy. Nemožno zabúdať ani na predpokladané využitie vnútorných priestorov budovy, požiadavky na vnútorné klimatické podmienky jednotlivých priestorov, prevádzku budovy a požiadavky na komfort stavby či druh primárnej energie použitej na vykurovanie.

Koncepcia riešenia vhodného energetického zdroja závisí od výpočtov potreby energie na vykurovanie, tepelných ziskov z vnútorných zdrojov tepla a z pasívnych slnečných ziskov, tepelného príkonu vykurovacej sústavy. Budovu treba vyhodnotiť z hľadiska energetickej náročnosti, stanoviť investičné a priemerné ročné prevádzkové náklady na vykurovanie a vetranie, ako aj výpočet ekonomickej efektívnosti.

Žiadne z riešení nie je jednoznačné a aj pri energeticky nenáročných budovách často platí fráza: niečo za niečo. Nižšia merná spotreba energie a nižšie prevádzkové náklady znamenajú vyššie náklady na realizáciu a naopak. Stavebnú koncepciu budovy je veľmi dôležité korigovať aj vo vzťahu k výške spotreby energie. Ak nadradíme stavebno-architektonické riešenie a komfort nad ostatné aspekty, obyčajne sa dočkáme vyššej spotreby energie na vykurovanie a vetranie.

Akú dôležitosť hrá návrh osvetľovacej sústavy z hľadiska spotreby energie v budovách?
Osvetľovacia sústava budovy je z hľadiska efektívnosti použitia energie rovnako dôležitá ako vykurovacia. Aj v tejto oblasti platí, že definitívnemu návrhu musí predchádzať proces dôkladnej úvahy, ktorý sa týka očakávaných parametrov, hygienických požiadaviek a tiež proces ekonomickej optimalizácie a optimalizácie energetickej náročnosti osvetľovacej sústavy.

Veľký dôraz treba klásť na budúce prevádzkové náklady, životnosť svetelných zdrojov a tiež jednoduchosť údržby sústavy. Samostatnú problematiku predstavuje riadenie osvetľovacích sústav a schopnosť riadiť hladinu osvetlenia a farbu svetla podľa časového intervalu dňa v závislosti od ročného obdobia.

Dôležitý je výber správneho typu svietidiel. Trh ponúka množstvo výbojkových alebo žiarivkových svietidiel s kvalitnou elektronickou výbavou, požadovaným farebným podaním alebo činiteľom oslnenia. Existujú aj nízkovýkonné zdroje. Tie sú síce lacnejšie, ale majú veľa nevýhod, ako napríklad potrebu aplikovania vyššieho počtu svietidiel, vyšší inštalovaný príkon, nižšiu životnosť, vyššie náklady na údržbu.

Pred rozhodnutím o výbere osvetlenia treba porovnať možné varianty zdrojov osvetlenia, spôsoby riadenia sústavy a komplexne zvážiť všetky relevantné aspekty návrhu – predovšetkým náklady na realizáciu a prevádzkovú životnosť zdrojov, index farebného podania alebo optický systém svietidiel.

Tento proces obecne platí pre všetky typy budov, aj keď napríklad pri výstavbe rodinných domov je rozhodovanie oveľa jednoduchšie, ako pri priemyselných halách, obchodných centrách či administratívnych priestoroch.

Vyplatí sa zlepšovať tepelné a technické vlastnosti existujúcich budov?
Čím má budova lepšie tepelnotechnické vlastnosti, tým vhodnejšie sú mikroklimatické podmienky v jej vnútorných priestoroch. Takisto sa znížia náklady na vykurovanie. Ak má budova nižšiu energetickú spotrebu, nepotrebuje veľkú kapacitu zdroja, ktorý túto potrebu kryje, a tým sa znížia počiatočné náklady na vykurovaciu sústavu. Na druhej strane, kvalitnejšia tepelná ochrana budovy vyžaduje vyššie investičné náklady.

Pri úvahe o zlepšení tepelnotechnických vlastností existujúcej budovy je nevyhnutné vykonať optimalizačnú analýzu. Energetický audit identifikuje všetky zásadné mimooptimálne vzťahy, navrhne opatrenia na ich odstránenie a zhotoví ich ekonomické hodnotenie. Výsledkom energetického auditu je návrh takzvaného energeticky úsporného projektu, čiže súbory opatrení, ktoré prispejú k vyššej efektívnosti použitia energie a sú ekonomicky efektívne.

Nemá zmysel investovať do nákladných opatrení, ktoré počas životnosti budovy neprinášajú potrebný ekonomický efekt – to sú nenávratné investície.

Ak je hlavným dôvodom rekonštrukcie budovy alebo jej častí zanedbaná údržba, či opotrebovanie niektorých konštrukčných prvkov, podmienka ekonomickej efektívnosti nie je najdôležitejšia – ide o jednoduchú či rozšírenú reprodukciu. Typickým príkladom takéhoto rozhodovania je výmena okien. Ak sú opotrebované, treba ich vymeniť. V takomto prípade sa musí investor rozhodnúť pre určité kvalitatívne parametre, tak aby spĺňali potrebné normatívno-energetické vlastnosti. Ekonomická efektívnosť tohto opatrenia vo vzťahu k predpokladaným úsporám energie sa posudzovať nemusí.

V každom prípade si myslím, že zlepšovanie tepelnotechnických vlastností existujúcich budov je účelné a zo spoločenského hľadiska potrebné. Avšak návrh na konkrétnu realizáciu musí byť ekonomicky opodstatnený.

Aký postup by ste odporučili stavebníkovi pri návrhu nového objektu alebo jeho rekonštrukcii ?
Stavebníkovi v každom prípade odporúčam, aby zveril spracovanie návrhu fundovaným odborníkom. Pri spolupráci s riešiteľom projektu by mal priebežne komunikovať o návrhu – samozrejme s právom veta. Ak s riešením nesúhlasí, návrh sa zamietne aj za cenu prípadnej straty energetických a ekonomických efektov. Avšak povinnosťou projektanta je predostrieť stavebníkovi príslušný rozhľad.

Aké vlastnosti by mala mať energeticky nenáročná budova?
Jednoducho povedané, mala by mať čo najnižšiu spotrebu energie. Energetickú hospodárnosť určujú nielen tepelnotechnické vlastnosti predmetnej budovy, ale aj koncepcia vykurovacieho systému, klimatizačného systému, systému ohrevu teplej vody a osvetľovacej sústavy. Neoddeliteľnými aspektmi potreby energie sú vplyvy tepelnotechnických vlastností vykurovacích rozvodov, solárnej ochrany, polohy a orientácie budovy, ako aj vplyv prirodzeného vetrania, tvar a typ budovy.

Niekto by sa síce mohol nazdávať, že ak bude optimálny každý faktor, bude optimálna aj spotreba energie v budove. Ale pri známej pravde, že súčet čiastkových optím zvyčajne nevedie k optimu celkovému, je zrejmé, že táto problematika je oveľa zložitejšia. Je nevyhnutné hľadať vzájomnú rovnováhu, ktorá nakoniec povedie k optimálnej, nie však k minimálnej spotrebe energie. Preto je odpoveď na otázku vlastností energeticky nenáročnej budovy komplikovaná.

V súčasnosti sa veľmi často skloňujú pojmy ako nízkoenergetický dom alebo pasívny dom. Možno by bolo vhodné povedať, čím sa tieto stavby vyznačujú. Podstata nízkoenergetického domu spočíva najmä v dobrom technickom obvodovom plášti budovy, neprievzdušnej konštrukcii a inštalácii núteného vetrania s rekuperáciou tepla. Nízkoenergetická budova má vyriešenú problematiku tepelných mostov v obvodových konštrukciách, disponuje kvalitnými oknami, výhradne na báze trojskla. V budove sa uplatňuje predovšetkým teplovzdušné vykurovanie s rekuperačným výmenníkom, teplá voda sa predhrieva energiou zo solárnych panelov.

Ak hovoríme o pasívnom dome, máme na mysli ešte vyššiu úroveň využitia energie, lepšiu izoláciu obvodového plášťa, vyššiu úroveň rekuperácie vzduchu pri nútenom vetraní a rozsiahlejšie využitie solárnej energie, nielen na ohrev teplej vody, ale aj na podlahové vykurovanie. Merná spotreba tepla na vykurovanie takéhoto domu nepresiahne hodnotu 15 kWh na štvorcový meter za rok. Vyššie uvedené princípy možno v primeranej miere uplatniť aj v prípade väčších budov.

Ing. Miroslav Mareš:
Generálny riaditeľ projektovej, inžinierskej a konzultačnej spoločnosti Tebodin Slovakia, s. r. o. V spoločnosti Tebodin Czech Republic pracuje od roku 1989. Od roku 2004 pôsobí vo funkcii – zastupujúci generálny riaditeľ. Celý život sa angažuje v oblasti hospodárenia s energiou. Je energetickým audítorom. Je členom a od roku 2004 aj predsedom Asociácie energetických audítorov. Taktiež pôsobí ako člen Asociácie energetických manažérov. Je autorom viacerých statí a odborných článkov v oblasti hospodárenia s energiou a riadenia energetických systémov a spoluautorom niekoľkých odborných návrhov legislatívnych predpisov v oblasti hospodárenia s energiou.

Miriam Turancová
Foto: Tebodin Slovakia
Vizualizácie: Tebodin Slovakia