Obnova bytových domov na úrovni ultranízkoenergetickej výstavby

Aby sa dosiahla energetická hospodárnosť bytového domu na úrovni ultranízkoenergetickej výstavby, musí sa vykonať hĺbková obnova, ktorá zahŕňa zateplenie obvodového a strešného plášťa, výmenu otvorových konštrukcií a zateplenie vnútorných deliacich konštrukcií medzi vykurovanými a nevykurovanými priestormi.

V roku 2011 reagovala Bratislava na výzvu EÚ Programu FP7-ENERGY-SMARTCITIES-2012 a uchádzala sa o účasť na medzinárodnom projekte EÚ – GUGLE European cities serving as Green Urban Gate towards Leadership in sustainable Energy, teda Európske mestá ako lídri smerom k trvalo udržateľnej energii. Cieľom projektu je dosiahnuť koncept zabezpečenia energetickej hospodárnosti budov spĺňajúci prísnejšie požiadavky, ako platili v čase návrhu projektu.

Koncepcia aplikačnej časti projektu EÚ – GUGLE sa v predstihu pred povinnosťou plnenia zamerala na návrh obnovy bytového domu s parametrami spĺňajúcimi požiadavky na ultranízkoenergetickú úroveň výstavby. Splnenie požadovaných parametrov je dosiahnuteľné opatreniami v rozsahu hĺbkovej obnovy.

Požiadavky na tepelnú ochranu a energetickú hospodárnosť budov

STN 73 0540-2: 2012 stanovuje postupné sprísňovanie požiadaviek na tepelnotechnické vlastnosti (hlavne obvodového plášťa). Požiadavky, ktoré majú platiť pre ultranízkoenergetickú úroveň výstavby budov, sa zaviedli všeobecne záväznými právnymi predpismi (zákonom č. 555/2005 Z. z. v znení zákona č. 300/2012 Z. z. [1] požadovaného navrhovania a zhotovovania tepelnotechnicky efektívnych stavebných konštrukcií a vyhláškou MDVRR SR č. 364/2012 Z. z. [2] a revíziou STN 73 0540- 2: 2012/01 [3]) s účinnosťou už od 1. 1. 2013.

Postupné sprísňovanie požiadaviek v roku 2013 a v roku 2016 vytvára podmienky prechodného obdobia po rok 2021, keď sa pri nových budovách budú musieť splniť požiadavky na budovy s takmer nulovou potrebou energie. Pre obnovované budovy platia rovnaké požiadavky, ak je to funkčne, technicky a ekonomicky uskutočniteľné.

Dosiahnuť požiadavky na energetickú hospodárnosť už na úrovni ultranízkoenergetickej výstavby je možné iba hĺbkovou obnovou, ktorej súčasťou je významná obnova, teda zateplenie obvodového a strešného plášťa, výmena otvorových konštrukcií a zateplenie vnútorných deliacich konštrukcií medzi vykurovanými a nevykurovanými priestormi.

Súčasťou hĺbkovej obnovy je obnova všetkých technických systémov budov podieľajúcich sa na spotrebe energie. Vlastnosti stavebných konštrukcií, ktoré platia ako normalizované od roku 2016, rešpektujú aj výsledky výpočtu nákladovo optimálnej úrovne minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť budovy, ktoré sa stanovili výpočtom [6] podľa Nariadenia EP a R(EÚ) č. 244/2012.

Z uvedených výsledkov hodnotenia vyplynula potreba úpravy požiadavky na hodnotu súčiniteľa prechodu tepla strešnej konštrukcie. Zmena normy STN 73 0540-2/Z1: 2016 nadobudla účinnosť od 1. 8. 2016. Normalizovaná požiadavka sa zmenila na hodnotu 0,15 W/(m² . K) pre strešný plášť ultranízkoenergetických budov.

Tepelná ochrana a výpočtovo stanovená potreba energie vytvárajú predpoklady na splnenie ďalšej požiadavky, ktorou je ukazovateľ potreby energie na miesto spotreby energie na vykurovanie energie. Ovplyvňuje potom, v súčte s potrebou energie na miesto spotreby na prípravu teplej vody, potrebu energie bytového domu.

Pre splnenie globálneho ukazovateľa energetickej hospodárnosti, ktorým je primárna energia, by potreba energie ultranízkoenergetickej budovy mala byť v rozpätí hodnôt energetickej triedy A. Minimálnou požiadavkou na energetickú hospodárnosť nových budov postavených po 31. decembri 2015 je horná hranica energetickej triedy A1 globálneho ukazovateľa. Dosiahnuť túto úroveň bolo aj podmienkou návrhu opatrení hĺbkovej obnovy bytového domu projektu EÚ – GUGLE

Ciele projektu EÚ – GUGLE

Mesto Bratislava sa stalo súčasťou konzorcia projektu podporovaného Európskou komisiou (EK), ktorý je súčasťou 7. rámcového programu Topic Energy. 2012.8.8.3 Demonstration of nearly Zero Carbon Building Renovation for cities and districts, teda Zníženie emisií skleníkových plynov pri obnove miest a ich častí.

Na projekte sa zúčastňuje šesť pilotných miest: Aachen (DE), Bratislava (SK), Milan (IT), Sestao (ES), Tampere (FI), Viedeň (AT) a dve asociované mestá Gaziantep (TR) a Göteborg (SE). Na riešení projektu sa zúčastňuje 21 inštitúcií zastupujúcich tieto mestá, okrem iných sú to aj neziskové organizácie a výskumné pracoviská.

Úlohou projektu je riešiť problematiku znižovania potreby a spotreby energie v bytových domoch zlepšením tepelnej ochrany budov vrátane ich zatepľovania a zmenami v technických systémoch, ktoré je potrebné chápať v kontexte udržateľného rozvoja mesta na základe spolupráce s vedou a výskumom.

Následne je potrebné priniesť do Bratislavy nové udržateľné technológie, ktoré trvalo znížia emisie spôsobené tradičným súčasným vykurovaním bytových domov a budov. Cieľom projektu je dosiahnuť koncept energetickej hospodárnosti budov zabezpečujúci energetickú efektívnosť samotných budov pri ich užívaní a zníženie energetickej náročnosti užívania v rámci mestskej časti, kde sa budova nachádza.

Okrem výskumných riešení sa predpokladala podpora dotáciou z EK na uskutočnenie obnovy bytových domov na ultranízkoenergetickej úrovni s celkovým rozsahom 40 000 m2 celkovej podlahovej plochy.

Projektovou dokumentáciou bolo potrebné v súlade s cieľmi projektu EÚ – GUGLE splniť požiadavky na energetickú hospodárnosť budov lepšie, ako platili v čase začatia riešenia projektu. Od 1. januára 2013 začali platiť požiadavky na nízkoenergetickú úroveň výstavby. Návrh podľa EÚ – GUGLE musel rešpektovať požiadavky na ultranízkoenergetickú úroveň výstavby.

Pri stavebných konštrukciách to boli požiadavky STN 73 0540-2: 2012 a pri energetickej hospodárnosti budov bolo potrebné splniť požiadavky vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z. Splniť sa mali požiadavky určujúce ultranízkoenergetickú úroveň výstavby:

• súčiniteľ prechodu tepla U vo W/(m² . K) stavebných konštrukcií – odporúčaná hodnota podľa STN 730540-2: 2012;
• potreba energie na vykurovanie – maximálne polovica z rozpätia triedy B (£ 40 kWh/(m² . a)) podľa vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., horná hranica triedy A;
• potreba energie na prípravu teplej vody – maximálne polovica z rozpätia triedy B (£ 20 kWh/(m² . a)) podľa vyhlášky MDVRR č. 364/2012 Z. z., horná hranica triedy A;
• primárna energia – maximálne horná hranica energetickej triedy A1 (£ 63 kWh/(m² . a)) podľa vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z.

Opis bytového domu P. Horova 17, 19

Na realizáciu sa na základe výzvy a splnenia podmienok vybral bytový dom v mestskej časti Bratislavy Devínska Nová Ves, P. Horova č. 17 a 19 ako jeden zo siedmich navrhovaných bytových domov na obnovu v rámci projektu EÚ – GUGLE. Ide o radový bytový dom (stredná sekcia), ktorý má 8 NP, z toho 7 podlaží je bytových a 1. NP – prízemie – je nebytové (vstupné priestory, spoločné priestory).

Poloha domu je: zemepisná šírka 48°12’12“ North, zemepisná dĺžka 16°58’45“ East, nadmorská výška 174 m n. m. Bytový dom bol postavený postavený v roku 1988 v stavebnej sústave P1.14-7.5 RP. Zastavaná plocha typického podlažia je 540,9 m², celková podlahová plocha bytovej časti budovy je 3 786,3 m2, obstavaný objem bytových podlaží je 10 774,7 m³. Vo vstupe č. 17 sú dve schodiská, vo vstupe č. 19 je jedno schodisko, teda 14 bytov sa nachádza v každom vstupe (2 byty na každom podlaží). Bytový dom má 42 bytových jednotiek.

Obr. 1 Pohľad na priečelie bytového domu v pôvodnom stave

Obr. 2 Pohľad na priečelie bytového domu po obnove

Navrhované riešenie

Návrh opatrení obnovy vyplýval z projektového energetického hodnotenia spracovaného ako súčasť projektovej dokumentácie hĺbkovej obnovy bytového domu [9]. Proces obnovy sa uskutočňoval na základe dvoch stavebných povolení s rozdelením na obnovu stavebných konštrukcií (významnú obnovu budovy) a obnovu rozvodov v inštalačnom jadre.

Druhá časť obnovy sa zamerala na využitie obnoviteľných zdrojov, na výstavbu zdroja vykurovania a prípravu teplej vody (tepelné čerpadlá) a inštaláciu malého fotovoltického zdroja. Nadväzne na výsledok verejného obstarávania sa 20. júla 2015 uskutočnilo prevzatie staveniska. Vplyvom potreby rešpektovať podmienky ochrany hniezdiacich dážďovníkov sa práce na zateplení obvodového plášťa posunuli až na začiatok septembra.

Opatrenia týkajúce sa významnej obnovy stavebných konštrukcií boli nasledovné:

• výmena otvorových konštrukcií (výmena všetkých otvorových konštrukcií, aj v minulosti už vymenených za konštrukcie s izolačným trojsklom),
• inštalácia decentrálneho systému kontrolovaného vetrania s rekuperáciou tepla v každom byte/miestnosti bytu (osadené v obvodovom plášti oboch priečelí),
• zateplenie obvodových stien s použitím tepelnoizolačného kontaktného systému (ETICS) na báze expandovaného polystyrénu (EPS) s grafitom s hrúbkou 120 mm (s overením zabudovania požiarnych zábran zhotovených pomocou nových výrobkov – FB S C2 – s rozmerom 1 200/200 mm) a riešení detailov podľa STN 73 2901: 2015 a 73 0802/Z2/O1: 2015) s rozpernými kotvami so zapustenými hlavicami a vyrovnaním plochy s ohľadom na rovinu zasklenia lodžií,
• zateplenie strešného plášťa tepelnou izoláciou EPS 150 s hrúbkou 240 mm so zvýšením atiky a úpravou nadstavieb inštalačných šácht s odvetraním,
• obnova lodžií a ich zasklenie,
• zateplenie stropu 1. NP,
• výmena vchodových dverí v zádverí a zasklených stien.

Obr. 3 Pohľad na zatepľovaný obvodový plášť

Obr. 4 Výsledok termovíznej defektoskópie

Súčiniteľ prechodu tepla U vo W/(m² . K) stavebných konštrukcií:

• obvodový plášť – 0,208 W/(m² . K),
• strešný plášť – 0,096 W/(m² . K),
• strop nad suterénom – 0,432 W/(m² . K),
• otvorové konštrukcie – 0,936 W/(m² . K).

V rámci hĺbkovej obnovy sa uskutočnila obnova technických systémov vnútorných rozvodov:

• modernizácia zvislých rozvodov SV, TV a cirkulácie TV vrátane ich zateplenia;
• modernizácia splaškovej kanalizácie, vodorovných a zvislých inštalácií plynu a vedení odpadového vzduchu (vrátane uskutočnenia špeciálnych opatrení pri likvidácii škodlivého odpadu), výmena odsávacích ventilátorov vo WC a kúpeľniach.

Zároveň sa uskutočnili súvisiace stavebné práce na inštalácii komunikačného systému a kamerového systému a obnova odkvapových chodníkov.
Po realizácii vyššie uvedených úprav navrhnutých v stavebnom konaní v zmysle schválenej projektovej dokumentácie sa dosiahne:

• zníženie potreby tepla na vykurovanie o 74,8 %,
• zo 78,3 kWh/(m² . a) na 19,70 kWh/(m² . a).

Obr. 5 Potreba energie na vykurovanie a prípravu teplej vody (požiadavky v čase návrhu a výsledky hodnotenia – pôvodný stav a návrh v kWh/(m2 . a))

Obr. 6 Primárna energia – požiadavky na globálny ukazovateľ v čase návrhu (2014), pôvodný stav a návrh v kWh/(m2 . a)

Vyššie uvedenú úsporu na vykurovaní nebolo možné pri BD na ul. P. Horova 17 a 19 dosiahnuť, pokiaľ by zostal napojený na CZT. Oba susedné domy nie sú zateplené a dodávateľ tepla by musel dodávať vykurovacie médium (teplá voda) na projektovaný spád 92,50°C/67,50 °C, aby tak pokryl oveľa vyššiu tepelnú stratu susedných dvoch BD. V danom prípade, keď sú stanovené požiadavky projektu EÚ – GUGLE, bolo jediným riešením zabezpečenie vlastného zdroja.

Na zabezpečenie splnenia predpokladaných parametrov budovy na ultranízkoenergetickej úrovni výstavby (splnenie globálneho ukazovateľa primárnej energie) sa spracovala projektová dokumentcia na:

• realizáciu odpojenia od CZT,
• vybudovanie zdroja tepla a prípravy TV založených na OZE, vlastný rozvod vykurovania a TV,
• malý fotovoltický zdroj elektriny.

Navrhla sa technológia s tepelnými čerpadlami (kaskáda 4 ks elektrických tepelných čerpadiel vzduch/voda) využívajúca obnoviteľnú energiu s doplnkovými elektrickými výhrevnými vložkami. Tepelné čerpadlá využívajú na pohon minimálne nutné množstvo elektrickej energie a neprodukujú znečisťujúce látky do prostredia v mieste inštalácie.

Z hľadiska účinnej látky využívajú ekologické chladivo.
Na streche bytového domu sa inštaloval fotovoltický zdroj s výkonom 10 kWp. Fotovoltické panely sú osadené v sklone 20°.

Dosiahnuté parametre

Po realizácii vyššie uvedených úprav navrhnutých podľa projektovej dokumentácie sa dosiahne:

• tepelná strata budovy pri zohľadnení vplyvu rekuperácie: 51,30 kW;
• potreba energie na vykurovanie pri zohľadnení strát pri výrobe a tepelných ziskov sa zníži z 93,32 kWh/(m² . a) na 8,91 kWh/(m² . a), čo znamená zníženie o 90,45 %;
• potreba energie na prípravu TV pri zohľadnení strát pri výrobe a distribúcii TV sa zníži z 41,34 kWh/(m² . a) na 12,05 kWh/(m² . a), čo znamená zníženie o 70,85 %;
• globálny ukazovateľ: primárna energia budovy sa zníži z 238,60 kWh/(m² . a) na 58,52 kWh/(m² . a), čo je zníženie o 75,47 %;
• emisie CO₂ klesnú z 39,85 kg/( m² . a) na 6,14 kg/(m² . a), čo je zníženie o 84, 59 %, resp. zo 150 884 kg CO₂/rok na 23 248 kg CO₂/rok, čo znamená zníženie emisií o 127,64 tony CO₂/rok.

Celkový inštalovaný tepelný výkon na vykurovanie a prípravu teplej vody je 98,92 kW (tepelné čerpadlá 4 ks x 15,73 kW a doplnkové/záložné elektrické výhrevné vložky v akumulačnom a výhrevnom zásobníku 4 ks x 6,0 kW a prírubové elektrické vložky v trivalentnom zásobníkovom ohrievači TV 2 ks x 6,0 kw = 98,92 kW).

Realizáciou hĺbkovej obnovy podľa technických požiadaviek projektu EÚ – GUGLE s preukázaním zabezpečenia ultranízkoenergetickej úrovne výstavby podľa platných právnych a technických predpisov sa bytový dom na ulici P. Horova 17 a 19 v Bratislave, MČ Devínska Nová Ves, stane prvým obnoveným bytovým domom, ktorým sa preukáže s využitím presne definovaných opatrení obnovy stavebných konštrukcií a technických systémov zaradenie bytového domu:

• podľa potreby energie na vykurovanie a prípravu TV, ako aj celkovej potreby energie v budove do triedy energetickej hospodárnosti budovy A;
• podľa globálneho ukazovateľa – primárna energia, do triedy energetickej hospodárnosti budovy A1.

Literatúra

1. Zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov a ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 50/1976 Zb. o územnom plánovaní a stavebnom poriadku (stavebný zákon) v znení neskorších predpisov (v znneí zákona č. 300/2012 Z. z.).

2. Vyhláška MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov z 12. novembra 2012.

3. STN 73 0540-2: 2012 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky.

4. STN 73 2901/O1: 2015 Zhotovovanie vonkajších tepelnoizolačných kontaktných systémov (ETICS).

5. STN 73 0802/Z2/O1: 2015 Požiarna bezpečnosť stavieb. Spoločné ustanovenia. Návrh zmeny 2 z 6. 10. 2014.

6. http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/doc/sk_cost-optimal_2013

7. Technické informácie 1: Tepelná ochrana obvodového plášťa budov pomocou ETICS. Bratislava: OZ ZPZ, 2015, ISBN 978-80-8076-120-2.

8. Technické infomácie 2: Zásady navrhovania ETICS z hľadiska protipožiarnej ochrany proti obnove budov. Bratislava: OZ ZPZ, 2015,ISBN 978-80-8076-121-9.

9. Projektová dokumentácia na stavebné povolenie, spracovaná na úrovni realizačnej projektovej dokumentácie, vypracovaná TSÚS, n. o., pracovisko VVÚPS – NOVA, Bratislava, 2014.

TEXT: prof. Ing. Zuzana Sternová, PhD., raiditeľka Technického a skúšobného ústavu stavebného, n.o.
OBRÁZKY: archív autorky

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov 4/2016.