Akรฉ vlastnosti majรบ budovy sย takmer nulovou potrebou energie?
Za ostatnรฉ obdobie sa stala potreba zniลพovaลฅ tepelnรฉ straty budov cez obvodovรบ konลกtrukciu prioritnou. Jednรฝm zย hlavnรฝch benefitov tohto opatrenia je znรญลพenie potreby tepla na vykurovanie, resp. potreby tepla na chladenie.
Vlastnosti nZEB predurฤujรบ na inรฉ energetickรฉ sprรกvanie budovy v porovnanรญ s budovami postavenรฝmi v minulosti.ย Zvyลกovanie tepelnoizolaฤnej รบrovne u nรกs prebieha postupne od zaฤiatku prvej energetickej krรญzy v polovici 70. rokov minulรฉho storoฤia.
Na Slovensku zaviedla STN 73 0540-2: 2012, ktorรก platรญ v sรบฤasnosti v znenรญ Z1 + Z2: 2019 [1], stupลovitรฉ zvyลกovanie รบrovne tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ a ฤalลกรญch poลพiadaviek tak, aby na konci tohto snaลพenia bola budova s takmer nulovou potrebou energie (nearly zero energy building nZEB).
Poลพiadavky na nZEB majรบ vลกak ลกirลกรญ charakter (nielen tepelnoizolaฤnรฝ) a vyjadrujรบ sa potrebou energie na vykurovanie, prรญpravu teplej vody, vetranie a klimatizรกciu a osvetlenie. Globรกlnym ukazovateฤพom pre jednotlivรฉ kategรณrie budov je primรกrna energia, ktorรก sa poลพaduje prรกvnym predpisomโฏ[2] na รบrovni energetickej triedy A0 po roku 2020.
Na rozdiel od predchรกdzajรบceho obdobia sa stalo prioritnรฝm dรดvodom zlepลกovania budov zmenลกovanie tepelnej straty cez obvodovรฉ konลกtrukcie, zniลพovanie potreby energie na vykurovanie (chladenie) budov a vyuลพรญvanie obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie. Dnes mรก tento trend navrhovania budov so znรญลพenou potrebou energie cielenรฉ technickรฉ rieลกenie v โbudove s takmer nulovou potrebou energieโ (nZEB).
Tรกto je definovanรก v prepracovanom znenรญ smernice o energetickej hospodรกrnosti EPBD recast [3] a v zรกkone [4] a znamenรก budovu s veฤพmi vysokou energetickou hospodรกrnosลฅou. Poลพadovanรฉ takmer nulovรฉ alebo veฤพmi malรฉ mnoลพstvo energie by sa malo vo vรฝznamnej miere pokryลฅ energiou z obnoviteฤพnรฝch zdrojov vrรกtane energie z obnoviteฤพnรฝch zdrojov vyrobenej priamo na mieste alebo v blรญzkosti budovy.
Teda:ย nZEB = vysokรก energetickรก hospodรกrnosลฅ + obnoviteฤพnรฉ zdroje energie (OZE).
Definรญcia, ale predovลกetkรฝm kvantifikรกcia vlastnostรญ budovy sย vysokou energetickou hospodรกrnosลฅou aย urฤenie vรฝznamnรฉho podielu obnoviteฤพnรฝch zdrojov je na ฤlenskรฝch ลกtรกtoch Eร. Zรกroveล to znamenรก, ลพe sa budeme stretรกvaลฅ sย budovami, ktorรฉ:
- energiu vyrรกbajรบ na mieste aย tรบto aj spotrebujรบ (naprรญklad solรกrne kolektory na ohrev vody);
- energiu vyrรกbajรบ na mieste, ฤasลฅ z nej spotrebujรบ a ฤasลฅ odvedรบ cez systรฉmovรบ hranicu budovy do siete (naprรญklad fotovoltickรฉ panely).
Zvyลกovanie tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ stien, striech, podlรกh aย okien mรก pozitรญvny vplyv na zniลพovanie tepelnej straty budov aย potreby tepla na vykurovanie. Pri bilancovanรญ roฤnej potreby tepla na vykurovanie aย chladenie pri budovรกch sย celoroฤne upravovanรฝm vnรบtornรฝm prostredรญm vลกak mรดลพe tรกto tendencia zvyลกovania tepelnoizolaฤnej schopnosti pri nZEB viesลฅ kย zvyลกovaniu potreby energie na chladenie, ak sa citlivo neuplatnia opatrenia na znรญลพenie tepelnรฝch ziskov transparentnรฝmi konลกtrukciami.
Vlastnosti nZEB predurฤujรบ inรฉ energetickรฉ sprรกvanie budovy vย porovnanรญ sย budovami postavenรฝmi vย minulosti. Zรกroveล vลกak okrem tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ stavebnรฝch konลกtrukciรญ vyลพadujรบ splnenie ฤalลกรญch predpokladov.
Parametrickรก ลกtรบdia vplyvu tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ
Zvyลกovanie tepelnej ochrany stavebnรฝch konลกtrukciรญ je celosvetovรฝ trend. V STN 73 0540-2: 2012 + Z 1 + Z 2: 2019 sa tรกto tendencia premietla na tieto definovanรฉ รบrovne (tab. 1):
- max โ maximรกlna prรญpustnรก hodnota;
- N โ normalizovanรก (poลพadovanรก) hodnota;
- r1 โ odporรบฤanรก hodnota, ktorรก je normalizovanou po roku 2015;
- r2 โ odporรบฤanรก hodnota, ktorรก je normalizovanou po roku 2020;
- r3 โ cieฤพovรก odporรบฤanรก hodnota, ktorรก mรดลพe byลฅ normalizovanou niekedy v budรบcnosti.
Vplyv tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ na administratรญvnej budove
Na administratรญvnej budove podฤพa obr. 1 budeme postupne aplikovaลฅ zlepลกujรบce sa tepelnoizolaฤnรฉ vlastnosti stavebnรฝch konลกtrukciรญ podฤพa tab., teda od maximรกlnych hodnรดt aลพ po hodnoty cieฤพovรฉ odporรบฤanรฉ. Vรฝpoฤet je podฤพa STN EN ISO 52 016 mesaฤnou metรณdou pri normalizovanรฝch podmienkach hodnotenia.
Vรฝsledky vรฝpoฤtov tepelnej bilancie podฤพa jednotlivรฝch parametrov sรบ na obr. 2 aลพ 4.
Potreba tepla na vykurovanie vรฝrazne klesรก so zlepลกujรบcimi sa tepelnoizolaฤยญnรฝmi vlastnosลฅami stavebnรฝch konลกtrukciรญ. To platรญ od รบrovne maximรกlnych povolenรฝch hodnรดt sรบฤiniteฤพov prechodu tepla aลพ po รบroveล sรบฤiniteฤพov prechodu tepla budovy sย takmer nulovou potrebou energie.
Pokles potreby tepla na vykurovanie zย ultranรญzkoenergetickej รบrovne (r1) na รบroveล budov sย takmer nulovou potrebou (r2) je vลกak uลพ menej vรฝraznรฝ. Potreba tepla na chladenie sa so zlepลกujรบcimi tepelnoizolaฤnรฝmi vlastnosลฅami stavebnรฝch konลกtrukciรญ mierne zvyลกuje (obr. 2), ฤo je tepelnoizolaฤnรฝ paradox.
Predpoklad รบฤinnรฉho tienenia vย letnom obdobรญ pri nZEB
รฤinnรฉ tienenie vลกak vรฝrazne zniลพuje potrebu tepla na chladenie, ale najmรค zabraลuje prehrievaniu v letnom obdobรญ. V budovรกch s celoroฤne upravovanรฝm vnรบtornรฝm prostredรญm sa tepelnรก bilancia budovy urฤรญ sรบฤtom potreby tepla na vykurovanie a chladenie.
Tienenie sa poฤรญtalo s hodnotou FC = 1 v zimnom obdobรญ, teda bez รบฤinku trvalรฉho zariadenia slneฤnej ochrany a s hodnotou FC = 0,35, ktorรก zodpovedรก svetlรฝm ลพalรบziรกm zvonka. Vplyv รบฤinnรฉho tienenia na znรญลพenie tepelnej bilancie administratรญvnej budovy je na obr. 3.
Predpoklad vetraniaย s rekuperรกciou pri nZEB
Na dosiahnutie รบrovne vรฝstavby budovy s takmer nulovou potrebou energie treba dosiahnuลฅ potrebu tepla na vykurovanie QN,nd,r2 = 25 aลพ 50 kWh/(m2โ.โa) v zรกvislosti od faktora tvaru budovy podฤพa poลพiadaviek [1].
Pri projektovom hodnotenรญ sa pouลพijรบ normalizovanรฉ vstupnรฉ dรกta o klimatickรฝch รบdajoch, o vnรบtornom prostredรญ budovy a o spรดsobe vyuลพรญvania budovy [1]. Zรกkladnรก bilanฤnรก rovnica sa uvaลพuje v tvare:
QH,nd = QT + QV โ h . (Qi + Qs) (1)
Potreba tepla na krytie tepelnej straty vetranรญm QV vย kWh/m3 sa urฤรญ pri uvaลพovanรญ priemernej intenzity vรฝmeny vzduchu n = 0,5 1/h zo vzลฅahu:
QV โ 0,264 . 0,5 . 1 . 3 422 . 24/100 = 10,83 kWh/m3 (2)
Pri prepoฤte na 1 m2 podlahovej plochy budovy sย danou konลกtrukฤnou vรฝลกkou mรกme:
QV โ 30,32 kWh/(m2 . rok) pri konลกtrukยญฤnej vรฝลกke 2,8 m, ale pri 3,4 m je to:
QV โ 36,82 kWh/(m2 . rok)
Potreba tepla na krytie tepelnej straty prechodom tepla QT sa zniลพuje uplatnenรญm vรฝrazne niลพลกรญch U-hodnรดt stavebnรฝch konลกtrukciรญ stien, striech podlรกh aย okien. Vย naลกich klimatickรฝch podmienkach Qs < Qi je dominantnou bilanฤnou poloลพkou vย rovnici (1) pri nZEB hodnota Qv.
Jej minimalizรกcia je moลพnรก iba uplatnenรญm vetrania sย rekuperรกciou tepla (obr. 4). Budova sย vetranรญm sย rekuperรกciou vลกak musรญ byลฅ tesnรก aย vyluฤovaลฅ nadmernรบ infiltrรกciu, ฤo sa kontroluje blower-door testom, pri ktorom hodnota n50 โค 0,6 1/h.
Predpoklad uplatnenia obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie pri nZEB
Vyuลพรญvanie obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie prinรกลกa okrem vรฝhod aj urฤitรฉ rizikรก. Najvรฝznamnejลกie riziko vyplรฝva z povahy tรฝchto energetickรฝch zdrojov. Vรฝroba elektriny zo slneฤnej a z veternej energie sa vyznaฤuje fluktuรกciou vรฝroby, ktorรก negatรญvne ovplyvลuje bezpeฤnosลฅ a spoฤพahlivosลฅ prevรกdzkovania elektrizaฤnej sรบstavy.
Vรฝrobcovia elektriny z OZE vytvรกrajรบ odchรฝlky od plรกnovanej vรฝroby, za ktorรฉ nenesรบ zodpovednosลฅ. Vykrรฝvanie odchรฝlok, ako aj riziko ich vplyvu na bezpeฤnosลฅ elektrizaฤnej sรบstavy sa prenรกลกa na prevรกdzkovateฤพov sรบstav. ฤalลกรญm rizikom je zdraลพenie elektriny. Podpora vรฝroby elektriny z OZE v Slovenskej republike je zaloลพenรก na vรฝkupnej cene elektriny, ktorรบ vรฝrobcovia dostรกvajรบ za vyrobenรบ elektrinu.
Vรฝkupnรก cena sa stanovuje s ohฤพadom na primeranรบ nรกvratnosลฅ investรญcie. Vplyvom dynamickรฉho znรญลพenia ceny fotovoltickรฝch (PV) modulov sa v mnohรฝch krajinรกch, ktorรฉ majรบ systรฉm vรฝkupnรฝch cien, pozornosลฅ investorov sรบstredila na vyuลพรญvanie slneฤnej energie.
Vรฝraznรฉ znรญลพenie cien PV modulov tak vytvorilo podmienky na vysokรฉ zisky investorov. Vรฝkupnรก cena elektriny zo slneฤnej energie je vyลกลกia ako trhovรก cena elektriny, ฤo sa potom viac alebo menej vรฝznamne premieta do ceny elektriny. Urฤitรฝm rieลกenรญm uplatลovanรฝm v niektorรฝch krajinรกch (napr. v Dรกnsku) je tzv. metรณda net metering, kde sa pouลพรญva iba jedna cena elektriny bez ohฤพadu na to, ฤi pochรกdza z fosรญlnych palรญv, alebo z OZE.
Problรฉmom mรดลพe byลฅ aj fakt, ลพe nie vลกetky aplikรกcie systรฉmov obnoviteฤพnรฝch energiรญ v budovรกch sรบ alebo budรบ nรกkladovo optimรกlne, ฤo si vyลพaduje finanฤnรฉ nรกstroje na รบฤely stimulรกcie opatrenรญ sรบvisiacich s energetickou hospodรกrnosลฅou budov a stimulรกcie energeticky รบspornรฝch opatrenรญ v sektore budov.
Zรกver
Definรญcia a chรกpanie podstaty budov s takmer nulovou potrebou energie bude vyลพadovaลฅ nemรกlo รบsilia nรกrodnรฝch inลกtitรบciรญ, investorov, vlastnรญkov budov, architektov a projektantov. Je celkom moลพnรฉ, ลพe sa tรกto snaha obฤas stretne aj s nepochopenรญm ฤi odmietanรญm. Niektorรญ odbornรญci vnรญmajรบ nZEB ako ลกancu na zlepลกovanie fondu budov, inรญ mรดลพu pochybovaลฅ.
Pritom sa akosi mรกlo zdรดrazลuje fakt, ลพe v eurรณpskych krajinรกch sa dnes uลพ navrhujรบ, prevรกdzkujรบ a aj uลพรญvajรบ budovy pasรญvne, budovy s vysokou energetickou hospodรกrnosลฅou, ktorรฉ vลกak nemajรบ oznaฤenie budova s takmer nulovou potrebou energie. Jednoducho nepouลพรญvajรบ toto oznaฤenie a je to len jeden z moลพnรฝch spรดsobov vรฝstavby, nie vลกak jedinรฝ.
Poฤakovanie
Tรบto prรกcu finanฤne podporilo Mล SR prostrednรญctvom grantu VEGA 1/0229/21
Literatรบra:
- STN 73 0540-2 + Z1 + Z2: 2019 Tepelnรก ochrana budov. Tepelnotechnickรฉ vlastnosti stavebnรฝch konลกtrukciรญ a budov. ฤasลฅ 2: Funkฤnรฉ poลพiadavky, SUTN, Bratislava.
- Vyhlรกลกka MDV SR ฤ. 35/2020 Z. z., ktorou sa menรญ a dopฤบลa vyhlรกลกka MDVRR SR ฤ. 364/2012 Z. z., ktorou sa vykonรกva zรกkon ฤ. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodรกrnosti budov a o zmene a doplnenรญ niektorรฝch zรกkonov v znenรญ neskorลกรญch predpisov v znenรญ vyhlรกลกky ฤ. 324/2016 Z. z.
- Smernica Eurรณpskeho parlamentu a Rady (Eร) 2018/844 z 30. 5. 2018, ktorou sa menรญ smernica 2010/31/Eร o energetickej hospodรกrnosti budov a Smernica 2012/27/Eร o energetickej efektรญvnosti.
- Zรกkon ฤ. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodรกrnosti budov a o zmene a doplnenรญ niektorรฝch zรญkonov.
TEXT + OBRรZKY | prof. Ing. Ivan Chmรบrny, PhD., doc. Ing. Rastislav Ingeli, PhD., Katedra konลกtrukciรญ pozemnรฝch stavieb, Stavebnรก fakulta STU vย Bratislave