Budovy s takmer nulovou spotrebou energie
Zavedenie pojmu budova s takmer nulovou spotrebou energie vzbudilo zรกujem, odpor aj oฤakรกvania. ฤo ฤalej? Zniลพovanie energetickej nรกroฤnosti budov je trend, ktorรฝ moลพno pozorovaลฅ vo vรฝvoji stavebnรญctva uลพ od 80. rokov minulรฉho storoฤia. V rozliฤnรฝch obdobiach, prevaลพne v sรบvislosti so zmenami cien energie, sa zvรฝrazลuje a zase nรกsledne potlรกฤa, vo vลกeobecnosti vลกak ide o dlhodobรฝ a viac-menej kontinuรกlny proces.
Na zaฤiatku tohto tisรญcroฤia sa vykonali hlbลกie analรฝzy vyuลพitia energie v budovรกch, ktorรฝch vรฝsledkom bolo vyjadrenie celkovej spotreby energie v budovรกch v Eurรณpe vo vรฝลกke 40 % vyrobenej energie [3]. Tรกto hodnota prevyลกuje aj podiel energie spotrebovanej v doprave alebo v priemysle (obr. 1).
Obr. 1 Vรฝvoj spotreby energie v krajinรกch IEA v Eurรณpe v rokoch 1972 aลพ 2008 [5]
Energia a budovy
Budovy vytvรกrajรบ umelรฉ vnรบtornรฉ prostredie a chrรกnia uลพรญvateฤพov pred pรดsobenรญm vonkajลกieho prostredia. Tรบto primรกrnu funkciu โ tvorbu vnรบtornรฉho prostredia โ zabezpeฤujรบ obรกlka budovy a technickรฉ zariadenia, ktorรฉ parametre vnรบtornรฉho prostredia upravujรบ podฤพa poลพiadaviek uลพรญvateฤพov. Na zmenu parametrov vnรบtornรฉho prostredia sรบ vลกak potrebnรฉ rรดzne formy energie, najฤastejลกie tepelnรก energia. V naลกich klimatickรฝch podmienkach ide najmรค o systรฉmy vykurovania, chladenia ฤi vetrania, o รบpravu vlhkosti a filtrรกciu vzduchu alebo umelรฉ osvetlenie. Podiel jednotlivรฝch zloลพiek spotreby energie na tvorbe vnรบtornรฉho prostredia je premenlivรฝ jednak v zรกvislosti od รบฤelu budovy (naprรญklad plaveckรฝ bazรฉn vs. rodinnรฝ dom) a jednak od ฤasu, keฤลพe poลพiadavky na kvalitu obalovรฝch konลกtrukciรญ budov sa vyvรญjajรบ โ naprรญklad poลพiadavky na tepelnรบ izolรกciu obรกlky budovy sa za poslednรฝch 20 rokov zvรฝลกili 5-krรกt. ฤalลกia vรฝznamnรก spotreba energie v budovรกch sรบvisรญ s prรญpravou teplej vody na pokrytie hygienickรฝch potrieb ฤloveka. Tรกto hodnota nevykazuje dlhodobo vรฝraznejลกie zmeny, v sรบvislosti so zvyลกovanรญm poลพiadaviek na komfort sa vลกak mierne zvyลกuje.
Modernรฉ budovy sรบ vybavenรฉ elektronickรฝmi systรฉmami na zabezpeฤenie ich bezpeฤnosti z hฤพadiska neoprรกvnenรฉho vniknutia, poลพiaru alebo zvรฝลกenia koncentrรกcie ลกkodlivรญn, ฤalej regulaฤnรฝmi systรฉmami na zabezpeฤenie poลพadovanej kvality vnรบtornรฉho prostredia a informaฤnรฝmi systรฉmami na orientรกciu v budove alebo prenos informรกciรญ. Vรคฤลกinu tรฝchto zariadenรญ tvoria spotrebiฤe energie, ktorรฝch podiel na celkovej spotrebe energie v budovรกch sa postupne zvyลกuje. Budovy bรฝvajรบ vybavenรฉ aj dopravnรฝmi systรฉmami (naprรญklad vรฝลฅahy, eskalรกtory, travelรกtory, potrubnรก poลกta) a ฤalลกรญmi technolรณgiami (kuchyne, prรกฤovne, bazรฉny a pod.), ktorรฉ takisto mรดลพu v zรกvislosti od typu budovy patriลฅ k vรฝznamnรฝm spotrebiฤom energie. Eurรณpska rada schvรกlila v roku 2010 na pรดde EP revรญziu smernice ฤ. 91/2002/ES s nรกzvom smernica o energetickej nรกroฤnosti budov (prepracovanie) pod ฤ. 31/2010/EU [3]. Revidovanรก smernica vytyฤuje ciele Eurรณpskeho spoloฤenstva v oblasti energetiky do roku 2020, a to rozpracovanรญm a รบpravou krokov, ktorรฉ vedรบ k znรญลพeniu spotreby energie v Eurรณpe. Tรกto smernica ruลกรญ a nahrรกdza smernicu ฤ. 91/2002/ES v plnom rozsahu, spresลuje a v niektorรฝch bodoch sprรญsลuje poลพiadavky na energetickรบ nรกroฤnosลฅ budov. Mottom revidovanej smernice je cieฤพ 20 โ 20 โ 20, vyjadrujรบci snahu dosiahnuลฅ v roku 2020 znรญลพenie spotreby energie o 20โฏ%, znรญลพenie emisiรญ sklenรญkovรฝch plynov o 20โฏ% a zvรฝลกenie podielu obnoviteฤพnรฝch zdrojov na 20 % celkovej vรฝroby energie v Eurรณpe v porovnanรญ s rokom 1990.
Energetickรก nรกroฤnosลฅ budov
Smernica [3] definuje poลพiadavky na spoloฤnรฝ vลกeobecnรฝ rรกmec vรฝpoฤtu energetickej nรกroฤnosti budov a ich ucelenรฝch ฤastรญ. Pod energetickou nรกroฤnosลฅou budovy sa pritom podฤพa [3] rozumie โvypoฤรญtanรฉ alebo zmeranรฉ mnoลพstvo energie nutnรฉ na pokrytie potreby energie spojenej s typickรฝm uลพรญvanรญm budovy, ฤo okrem inรฉho zahลลa energiu pouลพรญvanรบ na vykurovanie, chladenie, vetranie, prรญpravu teplej vody a osvetlenie.โ Aj keฤ sa v definรญcii neuvรกdza samostatne energia potrebnรก na รบpravu vlhkosti vzduchu v klimatizaฤnรฝch zariadeniach, treba o tejto โ v klimatizovanรฝch budovรกch nezanedbateฤพnej โ poloลพke vo vรฝpoฤtoch uvaลพovaลฅ. Pojem โmnoลพstvo energieโ sa vzลฅahuje na obdobie jednรฉho roka a mรดลพe sa vyjadriลฅ na niekoฤพkรฝch รบrovniach (obr. 2).
Obr. 2 Energetickรก nรกroฤnosลฅ budov (OZE โ obnoviteฤพnรฉ zdroje energie, nOZE โ neobnoviteฤพnรฉ zdroje energie, CZT/CH โ centralizovanรฉ zรกsobovanie teplom/chladom)
Vรฝchodiskovรฝm รบdajom na stanovenie energetickej nรกroฤnosti budovy je potreba energie โ teoretickรฉ mnoลพstvo energie dodรกvanรฉ do posudzovanรฉho priestoru jednotlivรฝmi technickรฝmi systรฉmami na zabezpeฤenie poลพadovanรฉho stavu vnรบtornรฉho prostredia a dodรกvky teplej vody v mieste spotreby. Potreba energie zohฤพadลuje vรฝmenu tepla obรกlkou budovy, a to prechodom tepla, prรบdenรญm i sรกlanรญm, ฤalej zohฤพadลuje vnรบtornรฉ zisky z prรญtomnรฝch osรดb a teplo vyลพarujรบcich zariadenรญ. Tรกto potreba energie sa zabezpeฤuje technickรฝmi systรฉmami budovy a po zohฤพadnenรญ ich รบฤinnostรญ sa zรญskava hodnota oznaฤovanรก v ฤeskej legislatรญve ako โvypoฤรญtanรก spotreba energieโ. Na prevรกdzku niektorรฝch technickรฝch systรฉmov sรบ potrebnรฉ aj ฤalลกie zariadenia, ako sรบ obehovรฉ ฤerpadlรก, meracia a regulaฤnรก technika, ovlรกdanie, ktorรฝch spotreba sa oznaฤuje ako โpomocnรก energiaโ. Sรบฤtom vypoฤรญtanej spotreby energie a pomocnej energie dostรกvame hodnotu โdodanej energieโ. Zatiaฤพ ฤo potreba a vypoฤรญtanรก spotreba energie sa vzลฅahujรบ na jednotlivรฉ funkcie technickรฝch systรฉmov (energia na vykurovanie, chladenie, vetranie, prรญpravu teplej vody a osvetlenie), dodanรก energia sa vyjadruje vo vzลฅahu k energonositeฤพom (elektrickรก energia, palivo, energia prostredia, vykurovacia alebo chladiaca voda zo systรฉmu centralizovanรฉho zรกsobovania teplom alebo chladom).
Hodnoty dodanej energie by sa pri reรกlnych budovรกch mali blรญลพiลฅ k hodnotรกm fakturaฤnรฝch meradiel dodanej energie. Ak sa dodanรก energia pri jestvujรบcej budove stanovuje vรฝpoฤtom, treba pri porovnรกvanรญ vรฝsledkov vรฝpoฤtu s nameranรฝmi hodnotami zohฤพadniลฅ vplyv skutoฤnej prevรกdzky a klimatickรฝch podmienok poฤas meranรฉho obdobia a uvedomiลฅ si, ลพe beลพnรฝm vรฝpoฤtom energetickej nรกroฤnosti nemoลพno dosiahnuลฅ รบplnรบ zhodu nameranรฝch a vypoฤรญtanรฝch hodnรดt. Dรดvodom je okrem uลพ zmienenรฝch klimatickรฝch podmienok zjednoduลกenie dynamickรฝch vlastnostรญ budov, nรกroฤnรฝ vรฝpoฤet skutoฤnรฉho priebehu vรฝmeny vzduchu infiltrรกciou a prirodzenรฝm vetranรญm a zvyฤajne aj nedostatok informรกciรญ o skutoฤnej prevรกdzke budovy v meranom obdobรญ. Dodanรก energia vyjadrenรก podฤพa energonositeฤพov je vรฝchodiskovou hodnotou na vรฝpoฤet primรกrnej energie. Primรกrna energia je podฤพa [3] energia z obnoviteฤพnรฝch a neobnoviteฤพnรฝch zdrojov, ktorรก nepreลกla ลพiadnym procesom premeny alebo transformรกcie. Stanovรญ sa vรฝpoฤtom pomocou konverznรฝch faktorov, ktorรฉ sรบ podielom energie obsiahnutej v energonositeli a energie obsiahnutej v primรกrnom zdroji (uhlie, ropa, biomasa v mieste pestovania, slneฤnรฉ ลพiarenie…) a sรบ vyjadrenรญm รบฤinnosti energonositeฤพa. Diskutovanou bรฝva hodnota konverznรฉho faktora elektrickej energie, ktorรก mรก naprรญklad v sรบฤasnosti v ฤR hodnotu 3,2 a odrรกลพa vysokรฝ podiel tepelnรฝch elektrรกrnรญ na fosรญlne palivรก.
Budovy s takmer nulovou spotrebou energie
Jednou z poลพiadaviek smernice o energetickej nรกroฤnosti budov ฤ. 2010/31/EU [3] je, aby do 31. 12. 2020 boli vลกetky novรฉ budovy โbudovami s takmer nulovou spotrebou energieโ โ novรฉ budovy uลพรญvanรฉ a vlastnenรฉ orgรกnmi verejnej sprรกvy uลพ po 31. decembri 2018. Na รบฤely tejto smernice sa rozumie pod budovou s takmer nulovou spotrebou energie budova, ktorej energetickรก nรกroฤnosลฅ urฤenรก podฤพa metรณdy danej touto smernicou je veฤพmi nรญzka. Takmer nulovรก ฤi nรญzka spotreba poลพadovanej energie by sa mala v znaฤnom rozsahu pokryลฅ z obnoviteฤพnรฝch zdrojov vrรกtane energie z obnoviteฤพnรฝch zdrojov vyrรกbanej v mieste ฤi v jeho okolรญ. Tento veฤพmi ambiciรณzny cieฤพ sa realizuje na zรกklade vnรบtroลกtรกtnych plรกnov jednotlivรฝch ฤlenskรฝch krajรญn, ktorรฉ stanovujรบ, akรฝm spรดsobom sa bude postupovaลฅ a ktorรฉ budovy sa z tejto poลพiadavky vyjmรบ.
Dรดraz sa opรคลฅ kladie na nรกkladovรบ efektรญvnosลฅ opatrenรญ, ktorรฉ vedรบ k realizรกcii tรฝchto budov. Z technickรฉho hฤพadiska je tu veฤพmi cรญtiลฅ neistotu alebo zรกmer spracovateฤพov tohto textu, ktorรฝ v definรญcii pouลพรญva โmรคkkรฉโ termรญny ako โveฤพmi nรญzkaโ, โznaฤnรฝ rozsahโ alebo โv mieste ฤi jeho okolรญโ. Pre koncovรฉho uลพรญvateฤพa bude neprรญjemnรฝm zistenรญm, ลพe terminus technicus โbudova s takmer nulovou spotrebou energieโ nevyjadruje skutoฤnรบ spotrebu energie, ale len fakt, ลพe budova bude maลฅ oproti inรฝm vo svojej kategรณrii niลพลกiu spotrebu a jej veฤพkรก ฤasลฅ sa bude musieลฅ pokryลฅ z obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie. Termรญn spotreba energie sa navyลกe vzลฅahuje na primรกrnu energiu, ฤo je energia primรกrnych zdrojov, ktorรฉ nepreลกli ลพiadnym konverznรฝm procesom (naprรญklad uhlie, plyn, jadro, drevo, solรกrna energia).
Obr. 4 Elektrochromatickรฉ okno (Foto: autor)
Technickรฉ opatrenia smerovanรฉ k budovรกm s takmer nulovou spotrebou energie
Technologickรฝ pokrok v oblasti novรฝch materiรกlov a technolรณgiรญ na stavby vedie k zniลพovaniu spotreby prevรกdzkovej energie budov. Treba povedaลฅ, ลพe impulzom na rozvoj tรฝchto technolรณgiรญ a materiรกlov je spoloฤenskรฝ tlak. Pochopiteฤพne, pri รบvahรกch o zniลพovanรญ energetickej nรกroฤnosti sa ponรบkajรบ aj otรกzky typu: โKoฤพko energie potrebujem na vรฝrobu danรฉho energeticky รบspornรฉho materiรกlu alebo systรฉmu?โ Tieto otรกzky platnรก smernica o energetickej nรกroฤnosti budov na รบrovni zรกkona nerieลกi, vyvรญjajรบ sa vลกak metรณdy a postupy, ako tieto fakty zohฤพadniลฅ. Typickรฝm prรญkladom je vลกeobecnรก diskusia o fotovoltickรฝch ฤlรกnkoch, v rรกmci ktorej ich odporcovia poukazujรบ na objektรญvne nedoloลพenรบ myลกlienku, ลพe vรฝroba fotovoltickรฝch ฤlรกnkov spotrebuje viac energie, neลพ ฤlรกnok poฤas svojej ลพivotnosti vyrobรญ. K tomu treba doloลพiลฅ, ลพe sรบฤasnรก รบroveล zmapovania vลกetkรฝch technologickรฝch procesov vรฝroby stavebnรฝch materiรกlov a prvkov systรฉmov technickรฝch zariadenรญ budov neumoลพลuje tieto hodnotenia objektรญvne spracovaลฅ, a tak sรบ tieto metรณdy komplexnรฉho hodnotenia vo vรฝvoji a zatiaฤพ nie sรบ v praxi beลพne zavedenรฉ.
Urbanistickรฝ pohฤพad
Spoloฤenskรฝ tlak na vyuลพรญvanie obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie, ktorรฉ nie vลพdy dodรกvajรบ energiu v ฤase, keฤ je potrebnรก, vedie nevyhnutne k myลกlienkam, ako rieลกiลฅ problรฉm nerovnomernosti dodรกvky energie do siete a jej odberu. Prรญkladom sรบ mediรกlne znรกme problรฉmy s nadprodukciou elektrickej energie z veternรฝch elektrรกrnรญ alebo prebytkami tepelnej energie pri solรกrnych systรฉmoch v letnom obdobรญ. V oblasti elektrickej energie sa tento problรฉm rieลกi na รบrovni distribuฤnรฝch sรบstav odovzdanรญm energie do sietรญ, kde sa mรดลพe vyuลพiลฅ. V oblasti tepelnej energie sa rieลกi lokรกlnou akumulรกciou tepla v zรกsobnรญkoch a likvidรกciou prebytoฤnej energie. V sรบฤasnosti pouลพรญvanรฉ systรฉmy akumulรกcie tepelnej energie sรบ vo vรคฤลกine prรญpadov zaloลพenรฉ na princรญpe akumulรกcie energie vo vode v zรกsobnรญkoch. Meranie aj vรฝpoฤty รบฤinnosti tejto akumulรกcie tepla ukazujรบ, ลพe tepelnรฉ straty tรฝchto akumulaฤnรฝch zรกsobnรญkov sรบ rรกdovo v desiatkach percent a je tu preto veฤพkรฝ potenciรกl รบspor. Rozvรญjajรบcou sa myลกlienkou je vzรกjomnรฉ prepojenie zdrojov energie sieลฅami (tepelnรฝmi aj elektrickรฝmi), ktorรฉ umoลพnia vyuลพiลฅ prebytky energie v inom mieste siete.
Takรฉto siete sa nazรฝvajรบ โsmartgridsโ (pozn. redakcie: samostatnรฝ ฤlรกnok na tรบto tรฉmu sme priniesli v TZB Haustechnik ฤ. 2/2013) a v prรญpade tepelnej energie sรบ zaloลพenรฉ na princรญpe diaฤพkovรฉho zรกsobovania teplom a chladom s obojsmernou komunikรกciou zdrojov a odberov. V perspektรญve budรบcich rokov mรดลพeme oฤakรกvaลฅ rozvoj tรฝchto sietรญ, zatiaฤพ sa v poฤรญtaฤoch vรฝvojรกrov a v pilotnรฝch projektoch testuje vzdialenรฉ ovlรกdanie vykurovacรญch zdrojov na biomasu a opรคลฅ sa do centra zรกujmu dostรกva vzdialenรฉ riadenie akumulรกcie energie v budovรกch (naprรญklad noฤnรฉ predchladenie administratรญvnej budovy, โฤพadobankyโ). V prรญpade elektrickej energie je vรฝvoj tรฝchto sietรญ pokroฤilejลกรญ โ prรญkladom predchodcu smartgrid je dnes u nรกs beลพnรฉ hromadnรฉ diaฤพkovรฉ ovlรกdanie akumulaฤnรฝch elektrospotrebiฤov. Druhรฝm vรกลพnym problรฉmom v urbanistickom meradle sรบ klimatickรฉ podmienky v husto osรญdlenรฝch oblastiach, kde vplyvom vysokej emisivity spevnenรฝch plรดch medzi budovami dochรกdza k vzniku tzv. tepelnรฝch ostrovov (heat islands). Tieto tepelnรฉ ostrovy spรดsobujรบ zvรฝลกenie vonkajลกej teploty o 2 aลพ 3 ยฐC oproti hodnotรกm nameranรฝm na okrajoch miest. V zimnom obdobรญ prispievajรบ tepelnรฉ ostrovy k znรญลพeniu spotreby tepla na vykurovanie, v letnom obdobรญ vลกak zvyลกujรบ spotrebu energie na chladenie. Vznik tepelnรฝch ostrovov moลพno ovplyvniลฅ vhodnรฝm pouลพitรญm zelene a vodnรฝch plรดch.
Obรกlka budovy
V oblasti obรกlky budov mรดลพeme oฤakรกvaลฅ ฤalลกie zvรฝลกenie poลพadovanรฉho tepelnรฉho odporu obalovรฝch konลกtrukciรญ. Okrem tradiฤnรฝch technolรณgiรญ tepelnรฝch izolรกciรญ na bรกze murรกrskych vรฝrobkov, polystyrรฉnu ฤi minerรกlnej vlny sa objavujรบ modernรฉ technolรณgie, ako sรบ vรกkuovรฉ izolรกcie alebo aeroยญgรฉl, ktorรฉ majรบ oproti tradiฤnรฝm materiรกlom niลพลกรญ sรบฤiniteฤพ tepelnej vodivosti, takลพe umoลพลujรบ zaistiลฅ nรญzky sรบฤiniteฤพ prechodu tepla pri menลกej hrรบbke tepelnej izolรกcie. Veฤพkรฝ vplyv na energetickรบ nรกroฤnosลฅ mรก aj rozvoj okien a systรฉmov skiel so selektรญvnou priepustnosลฅou rozliฤnรฝch zloลพiek spektra slneฤnรฉho ลพiarenia. Ideรกlne okno prepรบลกลฅa do budovy dostatok viditeฤพnej ฤasti spektra slneฤnรฉho ลพiarenia, v zime aj tepelnรฉ ลพiarenie, a brรกni รบniku tepla do vonkajลกieho prostredia. Naopak, v letnom obdobรญ prepรบลกลฅa svetlo a odrรกลพa tepelnรฉ ลพiarenie tak, aby nezvyลกovalo tepelnรบ zรกลฅaลพ interiรฉru budov. Tieto poลพiadavky moลพno rieลกiลฅ buฤ inteligentnรฝm systรฉmom zasklenia (naprรญklad elektrochromatickรฉ sklรก โ analรณgia stmavovacieho spรคtnรฉho zrkadla v modernom aute), alebo vhodnรฝm vรฝberom vonkajลกรญch ลพalรบziรญ a tieniacich prvkov. V oblasti riadenia tienenia sa hฤพadajรบ algoritmy, ktorรฉ zabezpeฤia minimalizรกciu tepelnej zรกลฅaลพe interiรฉru pri optimรกlnom vyuลพitรญ dennรฉho osvetlenia s minimรกlnym vplyvom na psychickรบ mikroklรญmu. Obรกlka budovy sa stรกva aj miestom na inลกtalรกciu zdrojov energie โ fotovoltickรฉ panely moลพno integrovaลฅ do fasรกdy a vyuลพiลฅ tak plochy na zachytenie a premenu solรกrnej energie na elektrickรบ.
Obr. 5 Kogeneraฤnรก jednotka bioplynovej stanice (Foto: autor)
Vykurovanie budov
So zvyลกujรบcimi sa poลพiadavkami na tepelnรฝ odpor stavebnรฝch konลกtrukciรญ sa zniลพuje potreba energie na vykurovanie budov. Tento vรฝvoj mรก vplyv na zniลพujรบce sa inลกtalovanรฉ vรฝkony vykurovacieho zariadenia a na poลพiadavky na jeho regulรกciu. Dรดleลพitรฉ je, aby sa znรญลพenรก potreba tepla na vykurovanie premietla aj do znรญลพenia spotreby tepla na vykurovanie. V modernรฝch, dobre zateplenรฝch budovรกch veฤพmi ฤasto dochรกdza k situรกciรกm, keฤ tepelnรฉ zisky z vnรบtornรฝch a vonkajลกรญch zdrojov plne pokryjรบ potrebu tepla a vykurovacie zariadenie nie je v urฤitom ฤasovom รบseku vykurovacieho obdobia potrebnรฉ. Vykurovacie zariadenie by preto malo umoลพลovaลฅ pruลพnรบ regulรกciu vรฝkonu v rozpรคtรญ 0 aลพ 100 %. Sรบฤasne sa hฤพadajรบ takรฉ rieลกenia, pri ktorรฝch bude celkovรก celoroฤnรก รบฤinnosลฅ sรบstavy zahลลajรบcej รบฤinnosลฅ zdroja, rozvodov aj vykurovacรญch plรดch ฤo najvyลกลกia. Splnenie tรฝchto poลพiadaviek vedie k rieลกeniam na princรญpe teplovodnรฝch, teplovzduลกnรฝch aj elektrickรฝch vykurovacรญch zariadenรญ. V prรญpade teplovodnรฝch sรบstav sa pouลพรญvajรบ nรญzkoteplotnรฉ vykurovacie sรบstavy a sofistikovanรฉ riadiace systรฉmy, ktorรฉ umoลพลujรบ individuรกlnu regulรกciu vรฝkonu vykurovacรญch plรดch. Sรบฤasne so zniลพujรบcimi sa potrebnรฝmi vรฝkonmi vykurovacieho zariadenia rastie aj vplyv pomocnej energie (pohony ฤerpadiel, servomotorov, prรญkon regulaฤnรฉho systรฉmu) na celkovรบ energetickรบ nรกroฤnosลฅ vykurovacieho zariadenia, a tak sa pozornosลฅ pri hฤพadanรญ energeticky รบspornรฉho rieลกenia zameriava aj na tieto v minulosti zanedbรกvanรฉ oblasti.
Pri voฤพbe a nรกvrhu technickรฉho rieลกenia vykurovacieho zariadenia budov s nรญzkou spotrebou energie vลกak ฤasto nastรกva situรกcia, keฤ je realizรกcia dobre regulovateฤพnรฉho vykurovacieho zariadenia vzhฤพadom na malรฉ vรฝkony sรบstavy ekonomicky nenรกvratnรก. Treba si uvedomiลฅ, ลพe nedostatoฤne regulovanรก vykurovacia sรบstava mรดลพe spรดsobiลฅ, ลพe spotreba tepla na vykurovanie bude prevyลกovaลฅ potrebu a investรญcia do kvalitnej obรกlky sa zmarรญ. Sรบฤasne je tu evidentnรฝ vplyv vykurovacieho zariadenia na kvalitu vnรบtornรฉho prostredia budov, pri ktorom sa nesmie zabudnรบลฅ na splnenie poลพiadavky na tepelnรบ pohodu. V oblasti zdrojov tepla je vรฝznamnรฝ tlak na vyuลพรญvanie obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie, v naลกich podmienkach ide najmรค o solรกrnu energiu, energiu prostredia a biomasy. Rozvoj technickรฝch rieลกenรญ moลพno oฤakรกvaลฅ vo zvyลกovanรญ รบฤinnosti solรกrnych kolektorov, vykurovacieho faktora tepelnรฝch ฤerpadiel aj konลกtrukcie novรฝch zdrojov na vyuลพitie biomasy. Diskutovanou tรฉmou je a bude aj otรกzka centralizรกcie ฤi decentralizรกcie zdrojov a kombinovanej vรฝroby tepla a elektriny.
Ochladzovanie budov
Zvyลกujรบce sa poลพiadavky na zniลพovanie energetickej nรกroฤnosti budov v oblasti vykurovania majรบ svoj vplyv aj na potrebu energie na chladenie. Na obr.โฏ6 je prรญklad roฤnรฉho priebehu hodinovรฉho prรญkonu na vykurovanie a chladenie projektovanej administratรญvnej budovy umiestnenej v Prahe, pri ktorom je zrejmรฝ presah potreby energie na chladenie nad energiou na vykurovanie. To poukazuje na skutoฤnosลฅ, ลพe v naลกich klimatickรฝch podmienkach sa vฤaka sprรญsลovaniu poลพiadaviek na tepelnรฝ odpor obalovรฝch konลกtrukciรญ presรบva ลฅaลพisko potreby energie zo zimnรฉho do letnรฉho obdobia a tam, kde sme eลกte nedรกvno predpokladali, ลพe letnรฉ obdobie moลพno rieลกiลฅ prirodzenou klimatizรกciou, mรดลพe nastaลฅ problรฉm s prehrievanรญm. Vzhฤพadom na nรกroฤnosลฅ vรฝroby chladu sa hฤพadajรบ rieลกenia, ako minimalizovaลฅ tepelnรบ zรกลฅaลพ a tรฝm znรญลพiลฅ riziko prehrievania budovy, a uplatลujรบ sa rieลกenia sofistikovanรฉho tienenia budov โ ฤi uลพ v podobe pevnรฝch slnolamov, pohyblivรฝch ลพalรบziรญ a roliet, alebo elektrochromatickรฝch skiel. Vลกetky tieto opatrenia vedรบ k znรญลพeniu vonkajลกej tepelnej zรกลฅaลพe, v kaลพdom prรญpade tu vลกak zostรกva vnรบtornรก tepelnรก zรกลฅaลพ od osรดb, osvetlenia a vybavenia miestnostรญ. Vnรบtornรบ tepelnรบ zรกลฅaลพ moลพno minimalizovaลฅ len v oblasti osvetlenia a vybavenia, pouลพitie energeticky รบspornรฝch zdrojov a spotrebiฤov mรดลพe vรฝznamne znรญลพiลฅ tรบto zloลพku.
Obr. 6 Prรญklad roฤnรฉho priebehu vykurovacieho a chladiaceho vรฝkonu pri modernej administratรญvnej budove; z obrรกzku je zrejmรก prevaha potrebnรฉho chladiaceho vรฝkonu nad vykurovacรญm (Zdroj: autor)
ฤalลกou cestou vedรบcou k znรญลพeniu spotreby energie na chladenie je vyuลพitie adaptรญvneho modelu tepelnej pohody, ktorรฉ umoลพnรญ dovoliลฅ v kritickรฝch dลoch zvรฝลกenie vnรบtornej teploty a tรฝm znรญลพenie potrebnรฉho chladiaceho vรฝkonu. Pouลพitie tohto modelu tepelnej pohody je, samozrejme, podmienenรฉ sรบhlasom uลพรญvateฤพa, ktorรฝ si musรญ byลฅ vedomรฝ toho, ลพe v ฤase extrรฉmnych vonkajลกรญch podmienok bude v miestnosti vyลกลกia teplota. Znรญลพenie vnรบtornej teploty v objektoch s preruลกovanou prevรกdzkou, kde zmeny teplรดt neลกkodia vnรบtornรฉmu vybaveniu, je uลพ historicky znรกma metรณda noฤnรฉho predchladenia. Tรกto metรณda vychรกdza z princรญpu, ลพe v noci dochรกdza k poklesu teploty vonkajลกieho vzduchu, a ak vyuลพijeme noฤnรฝ chladnejลกรญ vzduch na intenzรญvne vetranie budovy a ochladenie masรญvnych konลกtrukciรญ, mรดลพeme takto predchladenรฉ konลกtrukcie vyuลพiลฅ poฤas nasledujรบceho dลa na pomalลกรญ nรกbeh teploty v budove.
Noฤnรฉ predchladenie sa uplatลuje pri budovรกch, kde je prรญpustnรฉ kolรญsanie teploty poฤas dลa. Po aplikรกcii opatrenรญ na obรกlke budovy a optimalizรกcii vnรบtornรฝch zdrojov tepelnej zรกลฅaลพe je v niektorรฝch budovรกch nevyhnutnรฉ stรกle eliminovaลฅ tepelnรบ zรกลฅaลพ, inรฝmi slovami: chladiลฅ budovu. Na to moลพno pouลพiลฅ tradiฤnรฉ aktรญvne systรฉmy vyuลพรญvajรบce vzduchotechnickรฉ zariadenia alebo integrovanรฉ systรฉmy vo forme chladiacich stropov alebo trรกmov. Vลกetky tieto systรฉmy potrebujรบ zdroj chladu, ktorรฝm mรดลพe byลฅ klasickรฝ kompresorovรฝ chiller alebo v prรญpade vysokoteplotnรฉho chladenia (pracuje s teplotami okolo 18 aลพ 20 ยฐC) a obnoviteฤพnรฝch zdrojov chladu studniฤnรก voda ฤi energetickรก pilรณta. V sรบvislosti s vyuลพitรญm odpadovรฉho tepla alebo tepla z obnoviteฤพnรฝch zdrojov sa objavujรบ aplikรกcie s absorpฤnรฝm chladenรญm.
Vetranie
V oblasti vetrania budov sa hฤพadรก optimรกlne riadenie mnoลพstva vonkajลกieho vetracieho vzduchu, ktorรฉ musรญ zabezpeฤiลฅ poลพadovanรบ kvalitu vnรบtornรฉho prostredia pri minimรกlnej energetickej nรกroฤnosti. Tesnรฉ oknรก a obรกlky budov rieลกenรฉ s cieฤพom minimรกlnej infiltrรกcie nezabezpeฤujรบ potrebnรบ vรฝmenu vzduchu a tam, kde sa vetranie nezabezpeฤuje inak, spรดsobujรบ vรกลพne problรฉmy โ plesne alebo tragickรฉ prรญpady otrรกv spalinami z plynovรฝch spotrebiฤov v nevetranรฝch bytoch po inลกtalรกcii energeticky รบspornรฝch tesnรฝch okien. Preto sa v modernรฝch budovรกch s nรญzkou potrebou energie musรญ vyrieลกiลฅ vetranie, a to buฤ prirodzenรฝm vetranรญm, ktorรฉ vyuลพรญva tlak vetra a vztlak pri rozdiele teplรดt, hybridnรฝm vetranรญm, alebo tradiฤnรฝm nรบtenรฝm vetranรญm. Prirodzenรฉ vetranie mรก vรฝhodu v tom, ลพe sa nevyลพaduje ลพiadna pomocnรก energia, nefunguje vลกak vลพdy a v prรญpade nepriaznivรฝch podmienok nezaistรญ poลพadovanรฝ stav vnรบtornรฉho prostredia alebo, naopak, spรดsobรญ nadmernรฉ vetranie, ฤรญm zvรฝลกi potrebu energie na teplotnรบ รบpravu vetracieho vzduchu. Hybridnรฉ a nรบtenรฉ vetranie sรบ z hฤพadiska riadenia vรฝhodnejลกie a okrem presnejลกej regulรกcie mnoลพstva dodรกvanรฉho vzduchu umoลพลujรบ aj vyuลพitie spรคtnรฉho zรญskavania tepla z odpadovรฉho vzduchu. Na obr.โฏ7 je prรญklad rieลกenia prรญvodu vetracieho vzduchu v rodinnom dome s nรญzkou spotrebou energie.
Obr. 7 Prรญvod vzduchu do miestnosti pri nรบtenom vetranรญ rodinnรฉho domu (Foto: autor)
Prรญprava teplej vody
V oblasti prรญpravy teplej vody predstavuje znรญลพenie potreby veฤพkรฝ problรฉm z dรดvodu zvyลกujรบcich sa poลพiadaviek na hygienu, a tak sa vรฝvoj zameriava na zniลพovanie prevรกdzkovรฝch strรกt a optimalizรกciu energetickรฝch zdrojov s vyuลพitรญm obnoviteฤพnรฝch zdrojov, najmรค solรกrnej energie. ฤalลกou oblasลฅou moลพnรฝch รบspor energie na prรญpravu teplej vody je vyuลพitie spรคtnรฉho zรญskavania tepla z odpadovรฝch vรดd.
Zรกver
Trend zniลพovania energetickej nรกroฤnosti budov je proces, ktorรฝ v naลกich podmienkach funguje dlhodobo a prirodzene ako vรฝsledok snahy o optimalizรกciu investiฤnรฝch a prevรกdzkovรฝch nรกkladov budov. V sรบฤasnosti sa v odbornej verejnosti beลพne pouลพรญvajรบ pojmy ako nรญzkoenergetickรฝ a pasรญvny dom a tieto budovy sa realizujรบ. Zavedenie pojmu budova s takmer nulovou spotrebou energie vzbudilo zรกujem, odpor aj oฤakรกvania odbornรญkov ฤi ลกirokej verejnosti. ลฝiaฤพ, jazykovรฝ vรฝznam tohto pojmu vyvolรกva oฤakรกvania koncovรฝch uลพรญvateฤพov, ktorรฉ sa pri zachovanรญ sรบฤasnej definรญcie vo vรคฤลกine prรญpadov nenaplnia.
Pri zachovanรญ sรบฤasnรฉho vรฝvojovรฉho trendu sa dรก oฤakรกvaลฅ, ลพe budova s takmer nulovou spotrebou energie bude maลฅ oproti dneลกnej beลพnej budove lepลกie tepelne izolovanรบ obรกlku, sofistikovanรฝ tieniaci systรฉm okien, dobre regulovateฤพnรฉ vykurovanie, riadenรฉ vetranie a osvetlenie a bude aspoล sฤasti zรกsobovanรก obnoviteฤพnรฝmi zdrojmi energie. Koncepฤnรฝ nรกvrh budov s takmer nulovou spoยญtrebou energie sa musรญ rieลกiลฅ metรณdou integrovanรฉho nรกvrhu, ktorรฝ koordinuje nรกvrh jednotlivรฝch subsystรฉmov a hฤพadรก moลพnosti nรกsobnรฉho vyuลพitia prvkov ฤi sรบstav na viac funkciรญ.
Literatรบra
1. Zรกkon ฤ. 318/2012 Sb., kterรฝm se mฤnรญ zรกkon ฤ. 406/2000 Sb. o hospodaลenรญ energiรญ ve znฤnรญ pozdฤjลกรญch pลedpisลฏ.
2. Vyhlรกลกka ฤ. 78/2013 Sb. o energetickรฉ nรกroฤnosti budov.
3. Smernica EP a Rady ฤ. 2010/31/EU zo dลa 19. mรกja 2010 o energetickej nรกroฤnosti budov (prepracovanie).
4. Dostupnรฉ na internete: http://nkn.fsv.cvut.cz/.
5. Dostupnรฉ na internete: http://www.iea.org.
6. Kabele, K.: Koncepce TZB budov s tรฉmฤล nulovou spotลebou energie. Zbornรญk prednรกลกok z konferencie Vykurovanie 2013, Spoloฤnosลฅ pre techniku prostredia, 2013.
Text: prof. Ing. Karel Kabele, CSc. – autor je vedรบcim Katedry TZB na SvF ฤVUT v Prahe.
Recenzoval: prof. Ing. Duลกan Petrรกลก, PhD.
ฤlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZB HAUSTECHNIK.