Obnova panelového bytového domu do pasívneho štandardu

Komplexná rekonštrukcia panelového bytového domu do nízkoenergetického štandardu sa riešila ako experiment v priebehu rokov 2007 až 2010. Hlavným aktérom bol EkoWatt, ktorý túto úlohu riešil s podporou MŽP ČR.

Panelové bytové domy – dedičstvo komunistickej éry
Panelová výstavba sa objavuje vo veľkom množstve európskych krajín, ale najväčší rozmach zaznamenala v krajinách bývalého východného bloku. Rýchle budovanie domov malo veľký ideologický význam. Prípravná fáza výstavby sa odohrávala mimo života bežných ľudí a rýchle budovanie domov na stavenisku sa vydávalo za úspech socialistického režimu. Centrálne plánovanie umožňovalo nasadenie tejto technológie bez ohľadu na názor obyvateľov, čo pomohlo vyriešiť vtedajšej vláde otázku nedostatku bytov.

Panelové bytové domy sa v ČR aj v SR stavali od 60. rokov do začiatku 90. rokov minulého storočia. Dnes sa na Slovensku nachádza viac ako 650-tisíc bytových jednotiek v panelových bytových domoch. Problém je v tom, že v čase socializmu centrálni plánovači navrhovali domy so životnosťou maximálne 40 rokov s tým, že po uplynutí tohto času socializmus dosiahne úspechy, ktoré umožnia túto výstavbu nahradiť. Úspechy sa však nedostavili, čo viedlo k tomu, že po roku 1989 obyvatelia panelových bytov zistili, že majú veľmi vysoké náklady na bývanie spojené s dodávkami tepla a ich bytové domy sa začínajú miestami rozpadať.

V 90. rokoch sa začali panelové domy zatepľovať kontaktným tepelnoizolačným systémom a začalo sa s výmenou okien. Pokusy o rekonštrukciu z tohto obdobia neboli veľmi vydarené, pretože energia bola ešte stále príliš lacná. Väčšinou sa zatepľovali obvodové steny, menej často sa zároveň izolovala strecha a strop technického podlažia. Používala sa väčšinou tepelná izolácia s hrúbkou 40 až 60 mm, čo viedlo k miernemu zlepšeniu vlastností budovy, ale z dnešného pohľadu sa problémy skôr konzervovali. Postupom času sa pre väčšie nároky na tepelnú ochranu budov a rastúce ceny energie začali používať väčšie hrúbky tepelnej izolácie – 80 až 100 mm. Až v ostatnom období sa stala bežnou aj hrúbka 120 mm a viac. S meniacou sa technológiou zateplenia sa začali objavovať aj kvalitnejšie realizované výmeny okien a stále populárnejšie zasklievanie lodžií, ktorým sa rozširovala obytná plocha malých panelových obývačiek a pribudlo niekoľko ďalších štvorcových metrov vykurovaného priestoru.

Všetky tieto opatrenia boli ekonomicky podmienené, teda ich účelom bolo znížiť prevádzkové náklady. So zatepľovaním a výmenou okien sa však objavil nový problém – zmena vnútorného prostredia v bytoch. Výmenou okien sa totiž úplne zamedzilo vetranie. Obyvatelia domov zvyknutí na záclony, ktoré viali v prievane pred netesniacimi pôvodnými oknami, sa tešili z úspory tepla bez toho, aby dbali aspoň na minimálne vetranie. Okrem nevyhovujúcich hygienických podmienok sa tak začala v bytoch zvyšovať vlhkosť. To zapríčinilo výskyt plesní a vlhnutie stavebných konštrukcií.

Z dnešného hľadiska by mala významná obnova panelového bytového domu zahŕňať nielen opatrenia na zníženie energetickej náročnosti vykurovania, ale mala by riešiť aj otázku vnútorného prostredia v budovách.
Ďalšou oblasťou, ktorá sa v súčasnosti aj naďalej opomína, je spotreba tepla na prípravu teplej vody, ktorá je rovnako významná ako spotreba tepla na vykurovanie. Úspora je síce aj v tomto prípade dosiahnuteľná, ale nikdy sa nestala predmetom takého záujmu ako ekonomickejšie vykurovanie, pretože TZB nie je tak na očiach ako stavebné konštrukcie. Zatiaľ čo spotrebu tepla na vykurovanie možno štandardnými opatreniami znížiť približne o 40 %, v prípade teplej vody to môže byť aj viac. Účinnosť cirkulačného rozvodu v panelových bytových domoch totiž málokedy presahuje 20 až 30 %.

Väčšina doteraz vymenovaných opatrení riešila energetickú náročnosť na úrovni domu. Sú však dostatočné? V prípade panelových bytových domov sa treba zaoberať aj otázkou efektivity výroby a dodávok energie v rámci celého sídliska, alebo dokonca širšieho systému. Tu vstupujú do problematiky decentralizácia dodávok energie a využitie menších zdrojov tepla vrátane obnoviteľných zdrojov energie. Vďaka rozvoju technológií je dnes k dispozícii veľa spôsobov znižovania energetickej náročnosti panelových bytových domov pri súčasnom zachovaní kvality vnútorného prostredia a obmedzení energetických strát aj v širšom systéme. Nie všetky tieto spôsoby sa však využívajú, a to buď pre nedostatočné skúsenosti, finančnú nákladnosť, alebo pre technickú náročnosť inštalácie.

Parametrický model na hodnotenie úsporných opatrení
Pri hľadaní kľúča k energetickej náročnosti panelových bytových domov narazíme skoro na mýtus. Je ním vzťahovanie energetickej náročnosti budov na jednotlivé konštrukčné sústavy. Podrobnejšou analýzou totiž možno zistiť, že konštrukčná sústava má iba malý vplyv na energetickú náročnosť, omnoho väčší vplyv má tvar objektu a čas jeho realizácie, ktorý definuje vlastnosti použitých stavebných konštrukcií. Na druhej strane treba venovať pomerne detailnú pozornosť geometrii budovy, rôzne orientovaným zaskleným plochám a ich tieneniu, pretože majú na potrebu tepla najväčší vplyv. Geometria budovy je sama osebe veľký problém, lebo každá stavebná sústava je iba stavebnicou, možno z nej postaviť prakticky čokoľvek. Samozrejme, existujú tvary domov, ktoré sa vyskytujú častejšie, ale nedá sa na tom založiť zovšeobecnenie tvrdenia o dosahoch konkrétneho opatrenia na celú vzorku budov.

Riešenie predstavuje parametrický model (obr. 1), ktorý nepracuje s konkrétnymi plochami konštrukcií, ale s parametrami, ako sú hĺbka sekcie, posun sekcií, percento zasklenia a pod. Každý parameter má určité percento výskytu a statickú distribúciu. Celkovo sa v modeli používajú desiatky parametrov, z nich sa niektoré týkajú stavebných konštrukcií, tvaru budovy, ďalšie TZB a pod.

Obr. 1 Schéma parametrického modelu

Ak sa tieto parametre kombinujú v rámci určitých logických obmedzení, vznikne virtuálna budova, ktorá by mohla teoreticky existovať v ČR alebo v SR. Parametrický model pracuje so vzorkami 10-tisíc virtuálnych budov. Tie viac-menej odrážajú tvary, typy a vlastnosti skutočne existujúcich panelových bytových domov.
Na toto virtuálne mesto sa následne aplikujú opatrenia a ich kombinácia. Vypočítajú sa energetické, ekonomické a environmentálne parametre pôvodného a výsledného stavu. Model umožňuje výpočet pri všetkých budovách podľa štandardných postupov a noriem, ako sú ISO 13790: 2008 (Energy performance of buildings. Calculation of energy use for space heating and cooling), TNI 73 0330: 2010 (Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění. Bytové domy.). Na dosiahnutie presnejších výsledkov sa využíva čiastočne metodika PHPP (podľa Inštitútu pre pasívne domy v Darmstadte – Passivhaus Institut).

Dosiahnutie pasívneho štandardu
Bežná rekonštrukcia zahŕňa zvyčajne tieto položky: zateplenie obvodových stien v kombinácii s EPS a MW s hrúbkou 120 mm, zateplenie stien lodžií EPS s hrúbkou 80 mm, sanácia strešného plášťa a zateplenie EPS s hrúbkou 100 mm, výmena okien v bytoch a na schodisku s Uw = 1,1 W/(m² . K). V porovnaní s týmto postupom sa zvažoval takýto variant: zateplenie obvodového plášťa v kombinácii EPS a MW s hrúbkou 200 mm, zateplenie stien lodžií sivým EPS s hrúbkou 80 mm, sanácia strešného plášťa a zateplenie EPS s hrúbkou 170 mm, výmena okien v bytoch a na schodisku s Uw = 1,1 W/(m² . K), centrálny rovnakotlakový ventilačný systém s rekuperáciou a prípadná výmena zdroja tepla a ohrevu vody. Nadštandardný postup so sebou, samozrejme, nesie aj potrebu riešiť vzduchotesnosť budovy a tepelných mostov.

Výsledky a ich hodnotenie do značnej miery závisia od metódy hodnotenia. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že výsledky podľa TNI 73 0330 sú o niečo lepšie v porovnaní s výsledkami podľa ISO 13790 v kombinácii s metodikou PHPP (obr. 2 a 3). Podľa TNI možno uvedenou kombináciou opatrení upraviť 90 % budov do pasívneho štandardu (z hľadiska potreby tepla na vykurovanie), ak by sa úspešne vyriešila otázka vzduchotesnosti. V opačnom prípade sa dosiahne pasívny štandard len v prípade 55 % budov. V súlade s ISO 13790 v kombinácii s metodikou PHPP však väčšina budov dosiahne „len“ nízkoenergetický štandard.

Obr. 2 Porovnanie výpočtu podľa TNI 73 0330, n₅₀ = 0,6 a 2,0 h^-1

Obr. 3 Dosiahnuteľná úroveň energetickej náročnosti – bežná a nadštandardná rekonštrukcia (n₅₀ = 2 h^-1)

Dôležité je ekonomické hľadisko. Bežná rekonštrukcia má zvyčajne pri cene tepla 19,20 €/GJ prostú ekonomickú návratnosť v rozpätí 7 až 14 rokov. Nadštandardná rekonštrukcia posúva túto návratnosť na hranicu 10 až 18 rokov. Ak sa však kombinuje so zmenou zdroja tepla (napr. inštalácia tepelného čerpadla), vracia sa návratnosť na prijateľných 9 až 15 rokov, čo sa neodlišuje od bežného postupu.

Prípadová štúdia
V pilotnom projekte bytového domu na Augustinovej ulici v Prahe sa navrhol komplexný balíček opatrení týkajúci sa bytového domu VVÚ ETA, ktorý doteraz neprešiel nijakou rekonštrukciou. Primárne vlastnosti bytového domu sú však relatívne veľmi dobré.

Na rekonštrukciu sa navrhli varianty minimum (výmena okien a medziokenných vložiek, zasklenie lodžií a inštalácia vetracieho systému), štandard (minimum + zateplenie) a pasiv (štandard + hrubšia tepelná izolácia). Tieto základné varianty sa ďalej kombinovali s inštaláciou tepelného čerpadla vzduch-vzduch.

Na ďalšie vyhodnocovanie sa vybrali varianty štandard a pasiv kombinované s výmenou tepelného zdroja. Ako nový zdroj tepla na vykurovanie a ohrev vody sa navrhlo absorpčné tepelné čerpadlo na zemný plyn alebo tepelné čerpadlo poháňané elektrinou, obidve vo vyhotovení vzduch-voda (obr. 4 až 7).

Obr. 4 Porovnanie variantov podľa PENB

Obr. 5 Porovnanie variantov podľa TNI 73 0330

Obr. 6 Merné investičné náklady

Obr. 7 Merná kumulovaná úspora prevádzkových nákladov

TEXT: Ing. Jan Antonín, Ing. Jiří Beranovský, Ph.D., MBA, Ing. Petr Kotek, Ph.D., Ing. Lucie Šancová, Ing. Petr Vogel
OBRÁZKY a FOTO: EkoWATT

Ing. Jan Antonín je projektantom TZB a energetickým špecialistom v spoločnosti Energysim, špecialistom iniciatívy Šance pro budovy a doktorandom na Stavebnej fakulte ČVUT v Prahe.

Ing. Jiří Beranovský, Ph.D., MBA, je riaditeľom spoločnosti EkoWATT.

Ing. Petr Kotek, PhD., je projektantom TZB a energetickým špecialistom v spoločnosti Energysim.

Ing. Lucie Šancová je konzultantkou špecialistkou v spoločnosti EkoWaTT. Špecializuje sa na problematiku úspor energie, pohody vnútorného prostredia, certifikáciu LEED a SBToolCZ a podieľa sa na výskumných projektoch.

Ing. Petr Vogel je konzultantom-špecialistom v spoločnosti EkoWaTT, spoluzakladateľom a predsedom predstavenstva Českej rady pre šetrné budovy. Venuje sa tvorbe výpočtových aplikácií na optimalizáciu návrhu a predbežné posúdenie pasívnych rodinných a bytových domov.

Recenzoval Mgr. František Macholda, MBA, ktorý je senior konzultantom, energetickým audítorom a obchodným riaditeľom spoločnosti EkoWaTT.

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.