Energetický audit a certifikácia budovy základnej školy

Úlohou diplomovej práce ocenenej cenou SSTP bolo vypracovať energetický audit budovy základnej školy a riešiť energetický certifikát. Išlo o neúplný certifikát, keďže jeho výpočet neobsahuje potrebu energie na vetranie a klimatizáciu. V energetickom audite sa skúma súčasný stav objektu, efektívne možnosti zlepšenia jeho stavu, možnosti organizačných a technických riešení energeticky úsporných opatrení, potreba investičných prostriedkov a návratnosť investícií.

Základná škola na Budatínskej ulici č. 61 sa nachádza v intraviláne mesta Bratislava, jej prevádzkovateľom je mestská časť Bratislava-Petržalka. Škola bola uvedená do prevádzky v školskom roku 1983/84, ide teda o 26-ročnú budovu. Kapacitne bola projektovaná na 27 tried (plus odborné učebne), bazén, 2 telocvične a školskú jedáleň. Vykurovaná plocha je 8 516 m². Na obr. 1 je znázornená situačná schéma s vyznačením posudzovaných pavilónov, obr. 2 prináša pohľad na objekt.

Jestvujúci stav

Ústredné vykurovanie
Zdrojom tepla je odovzdávacia stanica tepla (OST), ktorá je vyhotovená v systéme voda – voda ako tlakovo závislá pre zariadenie ústredného vykurovania vodou s výpočtovým teplotným spádom 90/70 °C. Vykurovacia sústava je teplovodná dvojrúrová so spodným rozvodom a núteným obehom teplonosnej látky. Ležaté rozvody sú oceľové, izolované; voľné zvislé rozvody (stúpacie potrubia) sú neizolované. Prípojky k vykurovacím telesám sú vedené voľne pred stenou a takisto sú neizolované. Vykurovacie telesá majú ventily s termostatickými hlavicami. Odvzdušnenie vykurovacích telies sa rieši cez ich odvzdušňovacie ventily a cez odvzdušňovacie ventily osadené na najvyšších miestach rozvodov.

Spotreba tepla sa meria osobitne na prípravu teplej vody a osobitne na vykurovanie. Regulácia tlakovej diferencie a vykurovacej sústavy sa uskutočňuje dvojcestným ventilom. Vykurovacia sústava sa reguluje dvojcestným ventilom. Podlahové vykurovanie v bazénovej časti sa reguluje ekvitermne. Na rozdeľovači a zberači sa nachádzajú snímače teploty a tlaku.

Príprava teplej vody
Teplá voda (TV) sa pre potreby základnej školy pripravuje dvojstupňovo, a to pomocou dvoch radov rúrových výmenníkov (obr. 5).

Prvý stupeň prípravy TV sa zabezpečuje vo zväzku troch rúrových výmenníkov tepla (typu SVT s medenou vložkou) radených za sebou s celkovou teplovýmennou plochou 4,8 m². Tento stupeň slúži na predhrievanie TV. Výmenníky majú uzatváracie ventily. Druhý stupeň prípravy TV sa takisto zabezpečuje vo zväzku troch rúrových výmenníkov tepla (typu SVT s medenou vložkou) radených za sebou s celkovou teplovýmennou plochou 4,8 m². Tento stupeň slúži na dohrievanie TV za prvým stupňom. Na reguláciu slúži dvojcestný ventil Mertik, ktorý udržiava maximálnu teplotu vody 60 °C a snímače má zapojené do rozdeľovača TV. V prípade maximálneho odberu TV sa využíva len druhý stupeň ohrevu, ktorý má uzatváracie ventily a obtok aj na strane TV a umožňuje tak samostatnú prevádzku aj bez prvého stupňa.

V 1. podzemnom podlaží pavilónu B2 sa nachádza výukový bazén s objemom 180 m³ a teplotou vody 29 °C (obr. 6). Hlavná vetva zabezpečuje ohrev bazénovej vody cez špirálový výmenník tepla, ktorý sa nachádza v 1. podzemnom podlaží. Dopúšťanie bazénovej vody sa nemeria.

Navrhované energeticky úsporné opatrenia
Budova v súčasnom stave nespĺňa tepelnotechnické požiadavky podľa normy STN 73 0540. Musia sa preto navrhnúť energeticky úsporné opatrenia, ktoré by mali riešiť tieto oblasti:

• stavebné konštrukcie,
• ústredné vykurovanie,
• teplá voda.

V rámci stavebných konštrukcií je nevyhnutné riešiť zateplenie budovy a výmenu okien.

Pri zatepľovaní obvodových stien sa počíta s aplikáciou kontaktného zatepľovacieho systému s hrúbkou účinného tepelného izolantu minimálne 80 mm. Z cenových dôvodov sa navrhuje tepelný izolant EPS-F. Pri zatepľovaní stropu nad nevykurovaným priestorom sa počíta s použitím izolačných dosiek z minerálnej vlny s hrúbkou 100 mm. Na zateplenie strechy prichádza do úvahy použitie izolačných dosiek z minerálnej vlny s hrúbkou 100 mm. Nevyhovujúce tepelnotechnické vlastnosti transparentných konštrukcií sa nedajú v prípade školskej budovy riešiť dodatočnými úpravami, potrebná je ich výmena za nové konštrukcie.

V tab. 1 sú uvedené hodnoty súčiniteľa prechodu tepla stavebných konštrukcií a ich posúdenie podľa normy STN 73 0540. Je zrejmé, že všetky opatrenia vykonané v rámci obnovy prinesú zlepšenie a pomôžu dosiahnuť vyhovujúci stav podľa tejto normy.

Tab. 1 Hodnoty súčiniteľa prechodu tepla stavebných konštrukcií U a ich posúdenie podľa normy STN 73 0540 (UN)

Pri ústrednom vykurovaní a meraní a regulácie treba vykonať tieto opatrenia:

• automatickú reguláciu a nočný útlm teploty,
• hydraulické vyregulovanie.

V rámci prípravy teplej vody treba riešiť úsporné sprchové hlavice a perlátory.

Potreba energie
Na výpočet potreby energie na vykurovanie a prípravu teplej vody sa použila metóda
kľúčových čísel tretej úrovne. V tab. 2 je uvedená špecifická potreba tepla na vykurovanie a potreba energie na prípravu TV pred obnovou a po nej.

Tab. 2 Špecifická potreba tepla na vykurovanie a potreba energie na prípravu TV pred obnovou a po nej

Technicko-ekonomické posúdenie
Cieľom technicko-ekonomického vyhodnotenia je nájsť ziskovosť/rentabilitu projektu a jednotlivých energeticky úsporných opatrení a správne ich zoradiť. V analýze peňažného toku (obr. 7) sú zohľadnené investície, technicko-ekonomická životnosť, nominálna úroková miera, miera inflácie a reálna úroková miera.

Obr. 7 Analýza peňažného toku (cashflow)

Záver
Hlavnou úlohou tejto diplomovej práce bolo vvypracovanie energetického auditu budovy ZŠ. Audit obsahuje opis skutkového stavu stavebných konštrukcií, systémov vykurovania a prípravy teplej vody. Zistilo sa, že budova nespĺňa tepelnotechnické požiadavky podľa normy STN 73 0540. Navrhujú sa preto energeticky úsporné opatrenia, a to pre stavebné konštrukcie, vykurovanie a prípravu teplej vody. Analýza peňažného toku vyjadruje čas, keď budova začne „zarábať“. K návratu investícií dochádza na prelome 8. a 9. roku.

Ing. Juraj Muran

Autor pôsobí ako stavebný fyzik v spoločnosti ARCHEKO, spol. s r. o. & co., k. s., so sídlom v Bratislave. Za diplomovú prácu, v ktorej sa riešil energetický audit a certifikácia budovy základnej školy, dostal Cenu SSTP za rok 2009. Vedúcim diplomovej práce bol prof. Ing. Dušan Petráš, PhD. Jej konzultantom bol Ing. Michal Krajčík.

Foto a obrázky: archív autora

Literatúra
1.    Petráš, D., Chmúrny, I., Smola, A., Lulkovičová, O., Füri, B.: Energetický audit a certifikácia budov. Bratislava: JAGA Group, 2008.
2.    Chmúrny, I. a kol.: Komentár a návrh výpočtu energetickej certifikácie budov. Bratislava: Ministerstvo výstavby a regionálneho rozvoja SR, 2007.
3.    Dahlsveen, T., Petráš, D.: Energetický audit budov. Bratislava: JAGA Group, 2005.
4.    Chmúrny, I.: Tepelná ochrana budov. Bratislava: JAGA Group, 2003.
5.    Chmúrny, I.: Energetická certifikácia budov v zmysle zákona č. 555/2007 Z. z. In: Komplexná obnova bytového fondu. Bratislava: STU, 2007.
6.    Konkoľ, R.: Energetický audit a energetická hospodárnosť budov. Bratislava: SvF STU, 2008.
7.    Petráš, D., Konkoľ, R.: Matematický model stanovenia potreby tepla na vykurovanie a chladenie. In: Budovy a prostredie 2007: Modelovanie a simulácia ekologickej kvality architektonického prostredia. Zborník prednášok z medzinárodnej vedeckej konferencie. Bratislava : STU, 2007, s. 29 – 31.
8.    Petráš, D., Dahlsveen, T.: Energetický audit budov. Bratislava, JAGA Group, 1996.
9.    Wouters, P., van Dijk, D.: EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) Building Platform: Celkový kontext a aktivity. Európska únia, 2007.
10.    Zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov.
11.    Zákon č. 607/2003 Z. z. o Štátnom fonde rozvoja bývania v znení zákona č. 536/2004 Z. z.
12.    Vyhláška Ministerstva výstavby a regionálneho rozvoja Slovenskej republiky č. 625/2006 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov.
13.    STN 73 0540: 2002 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Tepelná ochrana budov.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.