Ako sú budovy pripravené na inteligentné riešenia? Toto ukazuje indikátor

Ukazovateľ ponúka zjednodušenú, ale prehľadnú informáciu o technických systémoch budovy z pohľadu ich inteligencie.

Článok sa venuje problematike ukazovateľa pripravenosti budovy na inteligentné riešenia (Smart Readiness Indicator SRI), ktorý opisuje budovy z hľadiska ich vybavenosti inteligentnými systémami.

V úvodnej časti sa venuje opisu tohto ukazovateľa, hlavnou časťou článku je potom prípadová štúdia, kde sa vyhodnocuje ukazovateľ na štyroch konkrétnych budovách s vykonaním analýzy vplyvu technického riešenia budov na výslednú hodnotu ukazovateľa.

Vzhľadom na to, že nová európska smernica o energetickej hospodárnosti budov (EPBD 3) podporuje inteligentné systémy budov, vznikla otázka, ako prehľadne, ale jednoznačne opísať inteligenciu budov. Európska komisia preto zostavila tím expertov, z ktorého práce vzišiel tzv. Smart Readiness Indicator (SRI).

Tento indikátor opisuje budovu z hľadiska pripravenosti na inteligentné riešenia, ktoré povedú k nižšej energetickej náročnosti, ku kvalitnému vnútornému prostrediu, k pohodlnej obsluhe a k ďalším parametrom prevádzky budovy. Ukazovateľ predstavuje percentuálne skóre reálnej úrovne inteligentných systémov v budove oproti dosiahnuteľnému maximu.

Celkové skóre potom pozostáva z hodnotenia jednotlivých kritérií a oblasti technických systémov v budovách a je výsledkom vážených priemerov z jednotlivých oblastí alebo kritérií. Vyhodnotenie kritérií opisuje, ako sú jednotlivé súčasti budovy vybavené inteligentnými riešeniami a ako tieto riešenia ovplyvňujú užívanie budovy, vyhodnotenie oblasti zase opisuje vybavenosť jednotlivých technických systémov v budove inteligentnými technológiami.

Princíp výpočtu ukazovateľa pripravenosti budovy na inteligentné riešenia

Aby bolo možné budovu vyhodnotiť, je najskôr potrebné vložiť do výpočtu vstupné parametre, ako sú typ budovy (obytná, ostatné), užívanie budovy (podľa konkrétnej typológie), zaradenie v jednej z piatich klimatických zón, kategória veľkosti (podľa podlahovej plochy), obdobie výstavby, stav (či budova prešla rekonštrukciou) a prítomnosť jednotlivých technických systémov (vykurovanie, príprava teplej vody, chladenie, riadené vetranie, dynamická fasáda, obnoviteľné zdroje energie a akumulácia elektriny, napájanie elektromobilov, meranie a regulácia).

Pri jednotlivých inštalovaných technických systémoch sa zadefinuje ich konkrétna realizácia, napríklad pri vykurovaní sa definujú typ zdroja (prípadne počet zdrojov), typ distribúcie a zdieľania tepla, či je systém lokálny alebo centrálny a či je prítomná akumulácia tepla.

Každý technický systém má svoje služby, pri ktorých sa definujú úrovne ich funkcie. Maximálny počet služieb v budove je 52, reálne číslo však závisí od vybavenosti budovy jednotlivými technickými systémami.

Úroveň funkcie je opisom danej služby a je označená číslom. Číslo 0 značí najjednoduchšiu úroveň – žiadne inteligentné riešenie, základné ovládanie. Čím je číslo vyššie, tým je služba inteligentnejšia. Maximálne číslo sa zastavuje na hodnotách 2 až 4, závisí od počtu zadefinovaných funkcií v rámci jednotlivých služieb.

Celkový ukazovateľ pripravenosti budovy na inteligentné riešenia sa potom vypočíta na základe použitých technických systémov, ich služieb a úrovní funkcií, ktoré tieto služby dosahujú. Ide o vážený priemer ukazovateľov v rámci oblasti užívania budovy opro dosiahnuteľnému maximu. Oblastí, z ktorých pozostáva celkový ukazovateľ:

• úspory energie
• flexibilita voči distribučnej sieti a ukladanie energie
• komfort užívania
• kvalita prostredia
• ochrana zdravia
• prevádzka, údržba a predikcia porúch,
• informácie o budove vo vzťahu k užívateľom

Ďalej sa vypočítajú ukazovatele jednotlivých technických systémov (ak sú v budove):

• vykurovanie
• chladenie
• príprava teplej vody
• riadené vetranie
• osvetlenie
• dynamická obálka budovy
• elektrina: obnoviteľné zdroje a akumulácia
• nabíjanie elektromobilov
• meranie a regulácia

Prípadová štúdia

Prípadová štúdia sa zaoberá štyrmi hodnotenými budovami v Českej republike.

Budova 1

Rodinný dom v obci Všenory je tradičný rodinný dom z 19. storočia vykurovaný elektrickými akumulačnými kachľami, ktoré sa nabíjajú v nadväznosti na nízku tarifu. Teplá voda sa pripravuje pomocou elektrického bojlera. Na začiatku 21. storočia bol dom zrenovovaný a zateplený.

Budova 2

Bytový dom v Prahe-Suchdole predstavuje panelovú budovu z 80. rokov 20. storočia – zateplenú na začiatku 21. storočia. Zdrojom tepla na vykurovanie je plynový kotol, ktorý pripravuje aj teplú vodu. Vykurovanie je regulované ekvitermicky a termostatickými hlavicami.

Budova 3

Ide o budovu A Stavebnej fakulty ČVUT v Prahe. Objekt bol vybudovaný v 70. rokoch 20. storočia, v minulom desaťročí prešiel rozsiahlou rekonštrukciou. Zdrojom tepla je odovzdávacia stanica napojená na centralizované zásobovanie teplom. Časť budovy je vybavená núteným vetraním. Juhozápadná fasáda má automatické enenie reagujúce na intenzitu slnečného sveta. Chodby a miestnosti zázemia sú osvetlené podľa prítomnosti osôb.

Budova 4

Rodinný dom v Rýmařove je jednoposchodová novo vybudovaná drevostavba. Hlavným zdrojom tepla sú krbové kachle s výmenníkom tepla do teplovodnej vykurovacej sústavy. Ako záložný zdroj slúži elektrokotol.

Teplá voda sa pripravuje v zásobníku napojenom jednak na uvedenú vykurovaciu sústavu, jednak na okruh so solárnymi kolektormi. Systém merania a regulácie obsluhuje každú miestnosť zvlášť, príprava teplej vody sa kontroluje s ohľadom na čo najefek vnejšie získavanie energie zo Slnka. Dáta z budovy sa zbierajú na vyhodnocovanie.

Výpočet ukazovateľa

Ako dopadli výsledky výpočtu ukazovateľa pripravenosti hodnotených budov na inteligentné riešenia? V tab. 2 je vyhodnotenie celkového ukazovateľa a ukazovateľov jednotlivých oblastí. Vyplýva z nej, že najvyššie skóre dosiahla budova 4 a to predovšetkým vďaka využívaniu obnoviteľnej energie, systému merania a regulácie, prípadne ukladaniu dát.

Budova 3 má dobré skóre v oblasti úspor energie predovšetkým vďaka automatickému tieneniu, ktoré zároveň zvyšuje komfort užívateľov. Budova 1 má ukazovateľ najmenší, pretože je vybavená tradičnými systémami s jednoduchým ovládaním, nevyužíva obnoviteľné zdroje, maximálne je prevádzka akumulačných pecí previazaná s dodávkami elektrickej energie v nízkej tarife.

Ďalej si možno všimnúť, že budovy 2 a 4 majú 100 % skóre v oblasti ochrany zdravia. Je to dané tým, že na túto oblasť majú vplyv iba dve služby v rámci systémov merania a regulácie, navyše vplyv má prítomnosť týchto služieb, nie úroveň ich funkcie.

V tab. 3 je vyhodnotené skóre jednotlivých kategórií technických systémov. Z tab. 3 vyplýva, že budova 3 je vybavená najväčším počtom technických systémov, ktoré majú vplyv na hodnotenie celkového ukazovateľa (vyškrtnuté políčka znamenajú neprítomnosť daných systémov v budovách).

V systéme vykurovania má budova 3 najvyššie skóre vďaka napojeniu na CZT, systému regulácie po miestnostiach. V príprave teplej vody je na najvyššej úrovni budova 4 vďaka využívaniu obnoviteľných zdrojov energie (solárne kolektory). Budova 3 má zároveň najvyššie hodnotenie osvetlenia, čo je dané riadením osvetlenia časti budovy podľa prítomnos osôb.

V oblasti merania a regulácie má najvyšší ukazovateľ budova 4 vďaka centrálnemu systému merania a regulácie doplnenému o zber a vyhodnotenie nameraných dát.

Záver

Ukazovateľ pripravenosti budovy na inteligentné riešenia ponúka zjednodušenú, ale prehľadnú informáciu o technických systémoch budovy z pohľadu ich inteligencie. Prezentované výsledky sú spracované na základe testovacej verzie, ktorá bola vydaná v novembri 2019. Metodika nie je zatiaľ finálna, je možné, že sa bude ďalej upravovať, keďže má ešte určité drobné nedostatky.

Napríklad nie je možné zadefinovať dva rôzne zdroje tepla (teplovodná vykurovacia sústava + krb). Niektoré ukazovatele v rámci oblastí sú nedostatočné, napríklad ukazovateľ pri ochrane zdravia môže ľahko dosiahnuť 100 %, lebo je zadefinovaný malý počet služieb ovplyvňujúcich výpočet tohto ukazovateľa.

Faktom je, že nie je ľahké dosiahnuť 100 % celkového skóre – taká budova by musela byť vybavená mnohými inteligentnými systémami. Výsledkom prípadovej štúdie je však potvrdenie, že hodnotené budovy majú značný potenciál na zlepšenie.

Práca bola podporená grantom SGS 161 – 1611811A125 a bola realizovaná s finančnou podporou prostriedkov štátneho rozpočtu prostredníctvom Ministerstva priemyslu a obchodu v programe TRIO.

Príspevok zaznel aj na konferencii Vykurovanie 2020.

Literatúra

1. DIRECTIVE (EU) 2018/844 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 30 May 2018 amending Directive 2010/31/EU of the energy performance of buildings and Directive 2012/27/EU on energy efficiency [online]. Copyright^© [cit. 13.01.2020]. Dostupné z: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/ PDF/?uri=CELEX:32018L0844&from=EN.
2. Smart Readiness Indicator for Buildings | Smart Readiness Indicator for Buildings. Smart Readiness Indicator for Buildings | Smart Readiness Indicator for Buildings [online]. URL: https:// smartreadinessindicator.eu/.
3. HORÁK, O.; KABELE, K. Testing of Pilot Buildings by SRI Method. In: Indoor Climate of Buildings 2019 Energy Management for Better Indoor Environment. Bratislava: Slovenská spoločnosť pre techniku prostredia, 2019. s. 87 – 94.

Autori pôsobia na Katedre technických zariadení budov Stavebnej fakulty ČVUT v Prahe.

Článok bol publikovaný v časopise TZB 01/2021.