Obnova bytových domov na základe analýzy životného cyklu

Obnova existujúcich budov na bývanie je jedným z najdôležitejších riešení z hľadiska úspor energie. Predmetná štúdia sa venuje posúdeniu vybraných referenčných bytových domov, ktoré reprezentujú väčšinu existujúceho bytového fondu, a to z hľadiska energetickej a ekonomickej efektívnosti a nákladov potrebných na obnovu. Jednotlivé návrhy energeticky úsporných opatrení, ako aj ich ideálna kombinácia, sa posudzujú metódou hodnotenia nákladov počas životného cyklu budovy. Čiastočná obnova jednotlivých vonkajších konštrukcií môže priniesť úsporu energie okolo 20 %, zatiaľ čo celková obnova môže priniesť úsporu až do výšky 60 %. Nákladové optimum obnovy bytových domov závisí od typu budovy a roku výstavby, no správnou obnovou možno dosiahnuť želané požiadavky na energetickú efektívnosť nových bytových domov a nízkoenergetických budov.

Do štúdie sa vybrali tri objekty. Ide o bytové domy, ktoré predstavujú zastúpenie väčšiny existujúceho bytového fondu na Slovensku – na základe celkovej podlahovej plochy podľa [1] reprezentujú 87 % existujúceho bytového fondu. V tab. 1 sú zobrazené vybrané bytové domy aj so stručnou charakteristikou a pohľadom pred a po zrealizovaní obnovy. Väčšina stavebných konštrukcií bytových domov bola v pôvodnom stave, bez významných zásahov.

Do štúdie sa vybrali tri objekty. Ide o bytové domy, ktoré predstavujú zastúpenie väčšiny existujúceho bytového fondu na Slovensku – na základe celkovej podlahovej plochy podľa [1] reprezentujú 87 % existujúceho bytového fondu. V tab. 1 sú zobrazené vybrané bytové domy aj so stručnou charakteristikou a pohľadom pred a po zrealizovaní obnovy. Väčšina stavebných konštrukcií bytových domov bola v pôvodnom stave, bez významných zásahov.

Životný cyklus stavby (LCC)Na komplexné posúdenie ekonomiky bytového domu je vždy nevyhnutné jeho hodnotenie z hľadiska celkových nákladov počas celého životného cyklu. Obdobie životného cyklu budovy je viazané na technickú životnosť stavebných materiálov, preto sa vo väčšine prípadov počíta s obdobím 20 alebo 30 rokov.

Celkové náklady bytového domu počas životného cykluAnalýza LCC bytového domu sa zameriava na optimalizáciu nákladov počas jeho životnosti (je limitovaná nielen technicky, ale aj ekonomicky). Metodika LCC vychádza z medzinárodných noriem radu ISO 14040 a ISO 15686-5 [5].

Výpočet nákladov životného cyklu bytového domu je súčtom nákladov súvisiacich s obstaraním budovy, investičných nákladov na jej obnovenie CO, ďalej nákladov na údržbu a opravy M&R, nákladov na prevádzku budovy O a nákladov na likvidáciu budovy CL vo všetkých fázach životného cyklu [2], pričom platí:

LCC = C_O + O + M&R + C_L (eur)     (1)

Pri výpočte jednotlivých nákladových položiek je nevyhnutné definovať hodnotu všetkých budúcich nákladov vzhľadom na ich súčasnú hodnotu pri nastavení vhodnej diskontnej sadzby. Cieľom štúdie je zistiť vplyv navrhovaných opatrení (v stavebných konštrukciách) na náklady životného cyklu budovy a či sú navrhované opatrenia nákladovo efektívnym zlepšením energetickej hospodárnosti budovy.

Navrhované opatrenia obnovy bytových domov Navrhnuté opatrenia na obnovu bytových domov za účelom zvýšenia energetickej hospodárnosti vychádzaju zo súčasne platnej normy STN 730540-2/Z1 [4], ktorá určuje súčinitele prechodu tepla (U hodnoty) v rámci jednotlivých konštrukcií. Na základe týchto požiadaviek sa vypočítala hrúbka tepelnej izolácie, ktorá spĺňa úroveň U hodnôt v dvoch obdobiach, a to od roku 2016 a 2021.

Porovnávané opatrenia sa teda navzájom líšia úrovňou tepelnej ochrany stavebných konštrukcií. Jednotlivé navrhované opatrenia sa nachádzajú v tab. 2, z ktorej je zrejmé, s akou hrúbkou tepelnej izolácie a s akým druhom použitého materiálu, prípadne okennej konštrukcie sa v danom opatrení počítalo. Ako tepelnoizolačný materiál sa v tejto štúdii použili najčastejšie používané materiály – expandovaný polystyrén (EPS) a minerálna vlna (MW).

Posudzované bytové domy sú zásobované teplom z odovzdávacích staníc tepla, preto sa vo vykurovacom systéme a v systéme prípravy teplej vody navrhli len opatrenia na rozvodoch v bytových domoch – izolácia rozvodných potrubí, hydraulické vyregulovanie po zateplení, automatická regulácia a nočný útlm a výmena pôvodného čerpadla za čerpadlo s integrovaným frekvenčným meničom.

Výsledky posúdenia obnovy bytových domov v životnom cykle

Potreba energie bytového domu v pôvodnom stave bola vyčíslená na základe simulácie použitím softvéru EnergyPlus. Simulácia modelujúca potrebu energie prebehla počas jedného referenčného roka. Na obr. 1 sú zobrazené modely hodnotených budov a rozdelenie potreby energie v daných bytových domoch. Výsledky simulácií ukázali, že najviac energie je potrebnej na vykurovanie, čo tvorí 67 % z celkovej potreby energie v BD1, 58 % v BD2 a 54 % v BD3. Ďalej to je potreba energie na prípravu teplej vody, čo predstavuje 18 % z celkovej energie v BD1, 22 % v BD2 a 27 % v BD3.

Nasleduje osvetlenie a elektrické spotrebiče. Energetická a ekonomická efektívnosť navrhnutých opatrení obnovy bytových domov sa posúdila na základe potreby energie a nákladov počas životného cyklu budovy. Zamerali sme sa na obdobie 30 rokov od realizácie obnovy, čo je predpokladaná ekonomická životnosť opatrení na zlepšenie tepelnej ochrany budovy [3]. Náklady počas životného cyklu zahŕňajú investičné náklady na obnovu budovy, prevádzkové náklady a náklady na opravy a údržbu budovy.

Z hľadiska nákladov počas životného cyklu sa ako najvýhodnejší ukázal variant s najväčšou hrúbkou tepelnej izolácie. Hoci má najvyššie investičné náklady, prevádzkové náklady vedú nakoniec k najnižším nákladom počas celého životného cyklu budovy. Ekonomicky najefektívnejší variant obnovy pri BD1 je W2AR2G2F2 s tepelnou izoláciou steny s hrúbkou 220 a 240 mm, strechy 220 mm,podlahy nad nevykurovaným priestorom 70 mm a s vymenenými oknami s efektívnym štvorsklom.

Variant W1AR2AG2 s tepelnou izoláciou steny s hrúbkou 140 mm, strechy 220 mm a s vymenenými oknami s efektívnym štvorsklom sa ukázal ako najvýhodnejší variant obnovy pri BD2. Pri BD3 je najvýhodnejší variant W2AR1AG2F2 s tepelnou izoláciou steny s hrúbkou 810 mm, strechy 180 mm, podlahy nad nevykurovaným priestorom 50 mm a s vymenenými oknami s efektívnym trojitým zasklením.

Obr. 2 Priebeh celkových nákladov počas 30 rokov v pôvodnom stave a vo variantoch obnovy:

Záver

Významná obnova existujúcich budov umožňuje dosiahnuť významné úspory celkovej spotreby energie a takisto aj emisií skleníkových plynov. Predstavuje jednu z hlavných možností, ako zvýšiť udržateľnosť v zastavanom území. Cieľom obnovy bytového domu je odstrániť existujúce nedostatky, znížiť energetickú náročnosť a celkovo zvýšiť kvalitu bývania.

Energeticky a ekonomicky najvýhodnejšie varianty obnovy pozostávajú pri jednotlivých budovách z opatrení, ktoré spĺňajú súčasne platné tepelnotechnické podmienky a podmienky platné po roku 2021. Je však treba dodať, že v súčasnosti nevieme, ako bude vyzerať trh v roku 2021, aké materiály a výrobky budú k dispozícii a za akú cenu.

Na základe hodnotenia bytových domov počas životného cyklu možno odporúčať na obnovu takéto vhodné energeticky úsporné opatrenia:

• Pri budovách starších ako 50 rokov – izolácia obvodovej steny hrúbkou 22 cm, strechy 22 cm, podlahy nad nevykurovaným priestorom 7 cm a výmena okien za nové s vysoko efektívnym trojitým zasklením s U = 0,6 W/(m² . K).
• Pri budovách starších ako 35 rokov – izolácia obvodovej steny hrúbkou 14 cm, strechy 30 cm, podlahy nad nevykurovaným priestorom 5 cm a výmena okien za nové s vysoko efektívnym trojitým zasklením s U = 0,6 W/(m² . K).
• Pri budovách mladších ako 35 rokov – izolácia obvodovej steny s hrúbkou 18 cm, strechy 18 cm, podlahy nad nevykurovaným priestorom 5 cm a výmena okien za nové s vysoko efektívnym trojitým zasklením s U = 0,6 W/(m².K).

Ing. Jana Bartošová Kmeťková, PhD.
Autorka pôsobí na Katedre technických zariadení budov SvF STU v Bratislave.
Recenzoval: prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.
Obrázky: autorka

Literatúra

1. MDV SR: Stratégia obnovy fondu bytových a nebytových budov v Slovenskej republike. Bratislava, 2014.
2. Európska komisia. Delegované nariadenie Komisie č. 244/2012 zo 16. 1. 2012, ktorým sa dopĺňa smernica EP a Rady 2010/31/EÚ o energetickej hospodárnosti budov vytvorením rámca porovnávacej metodiky na výpočet nákladovo optimálnych úrovní minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť budov a prvkov budov.
3. Bartošová Kmeťková, J. – Petráš, D.: An assessment of the Renovation of Existing Residential Buildings Regarding Life Cycle. In CLIMA 2016: proceedings of the 12th REHVA World Congress. Aalborg, Denmark, 22. – 25. 5. 2016. Aalborg: Aalborg University, Department of Civil Engineering, 2016, online, [10] s.
4. STN 73 0540-2/Z1 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukciía budov. Časť 2: Funkčné požiadavky. 2016.
5. International Standardization Organization(ISO). Environmental management – life cycle assessment – principles and framework; 2006. ISO 14040.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 4/2018.