Detail,Of,Balconies,In,A,Block,Of,Flats.,A,House

Akรฉ vlastnosti majรบ budovy sย takmer nulovou potrebou energie?

Partneri sekcie:

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 predurฤujรบ na inรฉ energetickรฉ sprรกvanie budovy v porovnanรญ s budovami postavenรฝmi v minulosti.ย  Zvyลกovanie tepelnoizolaฤnej รบrovne u nรกs prebieha postupne od zaฤiatku prvej energetickej krรญzy v polovici 70. rokov minulรฉho storoฤia.

Na Slovensku zaviedla STN 73 0540-2: 2012, ktorรก platรญ v sรบฤasnosti v znenรญ Z1 + Z2: 2019 [1], stupลˆovitรฉ zvyลกovanie รบrovne tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ a ฤalลกรญch 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 tepelnoizolaฤnรฝ) 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 predpisomโ€ฏ[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 โ€žbudove s takmer nulovou potrebou energieโ€œ (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.

tab.1.
tab.1. | Zdroj: autori

Teda:ย  nZEB = vysokรก energetickรก hospodรกrnosลฅ + obnoviteฤพnรฉ zdroje energie (OZE).
Definรญcia, ale predovลกetkรฝm kvantifikรกcia vlastnostรญ budovy sย vysokou energetickou hospodรกrnosลฅou aย urฤenie vรฝznamnรฉho podielu obnoviteฤพnรฝch zdrojov je na ฤlenskรฝch ลกtรกtoch Eรš. Zรกroveลˆ 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, ฤasลฅ z nej spotrebujรบ a ฤasลฅ odvedรบ cez systรฉmovรบ hranicu budovy do siete (naprรญklad fotovoltickรฉ panely).

Zvyลกovanie tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ stien, striech, podlรกh aย okien mรก pozitรญvny vplyv na zniลพovanie tepelnej straty budov aย potreby tepla na vykurovanie. Pri bilancovanรญ roฤnej potreby tepla na vykurovanie aย chladenie pri budovรกch sย celoroฤne upravovanรฝm vnรบtornรฝm prostredรญm vลกak mรดลพe tรกto tendencia zvyลกovania tepelnoizolaฤnej schopnosti pri nZEB viesลฅ kย zvyลกovaniu potreby energie na chladenie, ak sa citlivo neuplatnia opatrenia na znรญลพenie tepelnรฝch ziskov transparentnรฝmi konลกtrukciami.

Vlastnosti nZEB predurฤujรบ inรฉ energetickรฉ sprรกvanie budovy vย porovnanรญ sย budovami postavenรฝmi vย minulosti. Zรกroveลˆ vลกak okrem tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ stavebnรฝch konลกtrukciรญ vyลพadujรบ splnenie ฤalลกรญch predpokladov.

Parametrickรก ลกtรบdia vplyvu tepelnoizolaฤnรฝch 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€“ odporรบฤanรก hodnota, ktorรก je normalizovanou po roku 2015;
  • r2 โ€“ odporรบฤanรก hodnota, ktorรก je normalizovanou po roku 2020;
  • r3 โ€“ cieฤพovรก odporรบฤanรก hodnota, ktorรก mรดลพe byลฅ normalizovanou niekedy v budรบcnosti.
Obr. 1 Pohฤพad na fasรกdu administratรญvnej budovy
Obr. 1 Pohฤพad na fasรกdu administratรญvnej budovy | Zdroj: autori

Vplyv tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ na administratรญvnej budove

Na administratรญvnej budove podฤพa obr. 1 budeme postupne aplikovaลฅ zlepลกujรบce sa tepelnoizolaฤnรฉ vlastnosti stavebnรฝch konลกtrukciรญ podฤพa tab., teda od maximรกlnych hodnรดt aลพ po hodnoty cieฤพovรฉ odporรบฤanรฉ. Vรฝpoฤet je podฤพa STN EN ISO 52 016 mesaฤnou metรณdou pri normalizovanรฝch podmienkach hodnotenia.

Obr. 2 Potreba tepla na vykurovanie aย chladenie vย zรกvislosti odย รบrovne tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ
Obr. 2 Potreba tepla na vykurovanie aย chladenie vย zรกvislosti odย รบrovne tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ | Zdroj: autori

Vรฝsledky vรฝpoฤtov tepelnej bilancie podฤพa jednotlivรฝch parametrov sรบ na obr. 2 aลพ 4.
Potreba tepla na vykurovanie vรฝrazne klesรก so zlepลกujรบcimi sa tepelnoizolaฤยญnรฝmi vlastnosลฅami stavebnรฝch konลกtrukciรญ. To platรญ od รบrovne maximรกlnych povolenรฝch hodnรดt sรบฤiniteฤพov prechodu tepla aลพ po รบroveลˆ sรบฤiniteฤพov prechodu tepla budovy sย takmer nulovou potrebou energie.

Pokles potreby tepla na vykurovanie zย ultranรญzkoenergetickej รบrovne (r1) na รบroveลˆ budov sย takmer nulovou potrebou (r2) je vลกak uลพ menej vรฝraznรฝ. Potreba tepla na chladenie sa so zlepลกujรบcimi tepelnoizolaฤnรฝmi vlastnosลฅami stavebnรฝch konลกtrukciรญ mierne zvyลกuje (obr. 2), ฤo je tepelnoizolaฤnรฝ paradox.

Obr. 3 Potreba tepla na vykurovanie aย chladenie vย zรกvislosti od รบrovne tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ aย zmenลกujรบceho sa faktora tienenia
Obr. 3 Potreba tepla na vykurovanie aย chladenie vย zรกvislosti od รบrovne tepelnoizolaฤnรฝch vlastnostรญ aย zmenลกujรบceho sa faktora tienenia | Zdroj: autori

Predpoklad รบฤinnรฉho tienenia vย letnom obdobรญ pri nZEB

รšฤinnรฉ tienenie vลกak vรฝrazne zniลพuje potrebu tepla na chladenie, ale najmรค zabraลˆuje prehrievaniu v letnom obdobรญ. V budovรกch s celoroฤne upravovanรฝm vnรบtornรฝm prostredรญm sa tepelnรก bilancia budovy urฤรญ sรบฤtom potreby tepla na vykurovanie a chladenie.

Tienenie sa poฤรญtalo s hodnotou FC = 1 v zimnom obdobรญ, teda bez รบฤinku trvalรฉho zariadenia slneฤnej ochrany a s hodnotou FC = 0,35, ktorรก zodpovedรก svetlรฝm ลพalรบziรกm zvonka. Vplyv รบฤinnรฉho 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€‰.โ€‰a) 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 bilanฤnรก rovnica sa uvaลพuje v tvare:
QH,nd = QT + QV โ€“ h . (Qi + Qs) (1)

Obr. 4 Bilanฤnรฉ poloลพky pri vykurovanรญ nZEB AB s/bez vetranรญm/ia sย rekuperรกciou
Obr. 4 Bilanฤnรฉ poloลพky pri vykurovanรญ nZEB AB s/bez vetranรญm/ia sย rekuperรกciou | Zdroj: autori

Potreba tepla na krytie tepelnej straty vetranรญm QV vย kWh/m3 sa urฤรญ pri uvaลพovanรญ priemernej intenzity vรฝmeny vzduchu n = 0,5 1/h zo vzลฅahu:

QV โ‰ˆ 0,264 . 0,5 . 1 . 3 422 . 24/100 = 10,83 kWh/m3 (2)
Pri prepoฤte na 1 m2 podlahovej plochy budovy sย danou konลกtrukฤnou vรฝลกkou mรกme:

QV โ‰ˆ 30,32 kWh/(m2 . rok) pri konลกtrukยญฤnej vรฝลกke 2,8 m, ale pri 3,4 m je to:

QV โ‰ˆ 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 bilanฤnou 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 vyluฤovaลฅ nadmernรบ infiltrรกciu, ฤo sa kontroluje blower-door testom, pri ktorom hodnota n50 โ‰ค 0,6 1/h.

Predpoklad uplatnenia obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie pri nZEB

Vyuลพรญvanie obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie prinรกลกa okrem vรฝhod aj urฤitรฉ rizikรก. Najvรฝznamnejลกie riziko vyplรฝva z povahy tรฝchto energetickรฝch zdrojov. Vรฝroba elektriny zo slneฤnej a z veternej energie sa vyznaฤuje fluktuรกciou vรฝroby, ktorรก negatรญvne ovplyvลˆuje bezpeฤnosลฅ a spoฤพahlivosลฅ prevรกdzkovania elektrizaฤnej sรบstavy.

Vรฝrobcovia elektriny z OZE vytvรกrajรบ odchรฝlky od plรกnovanej vรฝroby, za ktorรฉ nenesรบ zodpovednosลฅ. Vykrรฝvanie odchรฝlok, ako aj riziko ich vplyvu na bezpeฤnosลฅ elektrizaฤnej sรบstavy sa prenรกลกa na prevรกdzkovateฤพov sรบstav. ฤŽalลกรญm 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 slneฤnej energie.

Vรฝraznรฉ znรญลพenie cien PV modulov tak vytvorilo podmienky na vysokรฉ zisky investorov. Vรฝkupnรก cena elektriny zo slneฤnej energie je vyลกลกia ako trhovรก cena elektriny, ฤo sa potom viac alebo menej vรฝznamne premieta do ceny elektriny. Urฤitรฝm rieลกenรญm uplatลˆovanรฝm v niektorรฝch krajinรกch (napr. v Dรกnsku) je tzv. metรณda net metering, kde sa pouลพรญva iba jedna cena elektriny bez ohฤพadu na to, ฤi 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, ฤo si vyลพaduje finanฤnรฉ nรกstroje na รบฤely 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 obฤas stretne aj s nepochopenรญm ฤi odmietanรญm. Niektorรญ odbornรญci vnรญmajรบ nZEB ako ลกancu na zlepลกovanie fondu budov, inรญ mรดลพu pochybovaลฅ.

Pritom sa akosi mรกlo zdรดrazลˆuje fakt, ลพe v eurรณpskych krajinรกch sa dnes uลพ navrhujรบ, prevรกdzkujรบ a aj uลพรญvajรบ budovy pasรญvne, budovy s vysokou energetickou hospodรกrnosลฅou, ktorรฉ vลกak nemajรบ oznaฤenie budova s takmer nulovou potrebou energie. Jednoducho nepouลพรญvajรบ toto oznaฤenie a je to len jeden z moลพnรฝch spรดsobov vรฝstavby, nie vลกak jedinรฝ.

Poฤakovanie
Tรบto prรกcu finanฤne podporilo Mล  SR prostrednรญctvom grantu VEGA 1/0229/21

Literatรบra:

  1. STN 73 0540-2 + Z1 + Z2: 2019 Tepelnรก ochrana budov. Tepelnotechnickรฉ vlastnosti stavebnรฝch konลกtrukciรญ a budov. ฤŒasลฅ 2: Funkฤnรฉ poลพiadavky, SUTN, Bratislava.
  2. Vyhlรกลกka MDV SR ฤ. 35/2020 Z. z., ktorou sa menรญ a dopฤบลˆa 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.
  3. Smernica Eurรณpskeho parlamentu a Rady (Eรš) 2018/844 z 30. 5. 2018, ktorou sa menรญ smernica 2010/31/Eรš o energetickej hospodรกrnosti budov a Smernica 2012/27/Eรš o energetickej efektรญvnosti.
  4. Zรกkon ฤ. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodรกrnosti budov a o zmene a doplnenรญ niektorรฝch zรญkonov.

TEXT + OBRรZKY | prof. Ing. Ivan Chmรบrny, PhD., doc. Ing. Rastislav Ingeli, PhD., Katedra konลกtrukciรญ pozemnรฝch stavieb, Stavebnรก fakulta STU vย Bratislave

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise Sprรกva budov 3/2022