Snížení objemu dodané energie na provoz budov je možné dosáhnout mnoha způsoby, nejen zateplením obálky či jejích částí. V dnešní době je zřejmá snaha o minimalizaci provozních nákladů budov, což je ovlivněno i legislativními změnami a směrnicemi Evropské unie. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU o energetické náročnosti budov, implementovaná do českého právního řádu, ukládá členským státům povinnost, aby nové budovy byly budovami s téměř nulovou spotřebou energie. Tento zákon definuje budovy s velmi nízkou energetickou náročností, jejichž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů. Hlavním cílem je tedy snižování spotřeby energie pro provoz budov, a to se týká i technických systémů budov pro úpravu tepelně-vlhkostního stavu prostředí, jako je vytápění, větrání a klimatizace.
Legislativní rámec a energetická certifikace
Větší změnu budovy nelze provádět bez respektování podmínek zákona a prováděcích vyhlášek. Celý proces je upraven zákonem č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií a prováděcí vyhláškou č. 78/2013 Sb. o energetické certifikaci budov, obojí ve znění pozdějších změn. Těmito předpisy je kromě jiného upraven proces vydání Průkazu energetické náročnosti budovy (PENB). Může jej zpracovat pouze energetický specialista s oprávněním MPO ke zpracování energetických průkazů. PENB posuzuje projekt zateplení, z čehož plyne, že pro větší změnu dokončené budovy je nutná existence příslušným způsobem zpracované projektové dokumentace a je lhostejné, zda bude realizace podléhat územnímu a stavebnímu řízení nebo ne. Není tedy možné provádět zateplování bez projektu (alespoň v úrovni pro stavební řízení).
V případech, kdy má budova tepelný zdroj o tepelném výkonu přesahujícím 200 kW, nastává kromě zpracování PENB navíc ještě povinnost nechat zpracovat energetický posudek. Ten může opět zpracovat pouze energetický specialista, na rozdíl od energetického specialisty zpracovávajícího PENB musí mít navíc oprávnění MPO k vypracování energetických auditů a posudků. Tímto posudkem se hodnotí možnost využití alternativních zdrojů dodávky energie do hodnocené budovy. Hodnoty ukazatelů energetické náročnosti hodnocené budovy a referenční budovy se stanovují výpočtem na základě projektové dokumentace a v souladu s metodikou hodnocení energetické náročnosti budovy podle přílohy č. 5 k vyhlášce. Pro výpočet hodnot ukazatelů energetické náročnosti referenční budovy se použijí hodnoty parametrů budovy, stavebních prvků a konstrukcí a technických systémů budovy uvedené v příloze č. 1 k vyhlášce.
Budovy s téměř nulovou spotřebou energie
Požadavky na energetickou náročnost budovy s téměř nulovou spotřebou energie a pro budovu s téměř nulovou spotřebou energie od 1. ledna 2022, stanovené výpočtem na nákladově optimální úrovni, jsou splněny, pokud hodnoty ukazatelů energetické náročnosti hodnocené budovy uvedené v § 3 odst. 1 písm. a), b), c) a e) nejsou vyšší než referenční hodnota a hodnota ukazatele energetické náročnosti hodnocené budovy pro všechny měněné technické systémy budovy uvedené v § 3 odst. 1 písm. f) není nižší než referenční hodnota tohoto ukazatele energetické náročnosti uvedená v tabulce č. 3 přílohy č. 1. Norma stanoví, že v České republice musí mít nízkoenergetický dům energetickou náročnost nižší než 50 kWh/m²/rok. Pokud chceme dosáhnout co nejnižší energetické úspornosti, je nutné zaměřit se na ni již při projektování a nejlépe ještě před výběrem pozemku, na kterém budeme dům stavět. Na celkovou energetickou náročnost budovy má vliv i umístění v krajině, její zastínění a proudění vzduchu, kterému je vystavena.
Větrání v nízkoenergetických a nulových budovách
Nedílnou součástí nulových budov (stejně jako pasivních) bude řízené větrání se zpětným získáváním tepla. Lze předpokládat, že se v těchto budovách bude uplatňovat větrání řízené podle potřeby (DCV - Demand Control Ventilation). Větrací zařízení bude vybavované ventilátory s možností změny otáček, které zajistí požadovaný průtok a odpovídající kvalitu vnitřního vzduchu. Regulace ventilátorů bude realizována na základě čidel kvality vzduchu (CO2, vlhkosti, nebo VOC). U náročnějších systémů bude možné uzavřít přívod vzduchu (s možností zachování minimálního průtoku vzduchu) do místností, které nejsou užívány. Ventilátory, vybavené snímačem tlakové diference, reagují na změny statického tlaku v potrubí změnou otáček. Nejen u nulových budov, ale i u bytových budov a shromažďovacích prostor je takový systém dnes téměř běžný.
Čtěte také: Vše o odvětrání a prostupech šikmé střechy
Koncepce DCV systému je zaměřena na úspory energie ve větracích zařízeních. DCV systém umožňuje uživateli řídit výkon větracího zařízení tak, že jej upraví na skutečnou potřebu podle momentálního použití nebo podle okolních podmínek větraných prostor. Koncept DCV zaručuje, že větrací systém využívá pouze energii potřebnou pro větrání na základě obsazenosti prostoru, je vysoce efektivní, odpovídá dokonale potřebám větrání, vyloučí nadměrné větrání a zabrání nevhodnému používání. DCV systémy jsou kombinací prvků pro optimální a energeticky efektivní větrání, které nabízí mnoho možností řešení. Systémy mohou být složeny jako jednoduchá zařízení s jedním ventilátorem přes zařízení pro přívod a odvod, až po složité zónové zařízení s jednotkami se zpětným získáváním tepla. Řízeným větráním podle okamžité potřeby (DCV) lze dosáhnout až 55% úspory energie na větrání a také významné snížení emisí CO2, se současným zlepšením vnitřního prostředí.
Potřebu tepla na ohřev větracího vzduchu pokrývá z velké části výměník zpětného získávání tepla (ZZT) umístěný ve větrací jednotce. V nulových domech bude kladen zvýšený důraz na minimalizaci spotřeby elektrické energie. U větracích systémů tvoří tuto spotřebu převážně ventilátory větracích jednotek. S ohledem na relativně nízkou účinnost malých lokálních ventilátorů se dá předpokládat snaha o používání centrálních větracích systémů zejména pro bytové domy a administrativní budovy, kde je to běžné. U rodinných domů dominují systémy malé (lokální i centrální) a bude tedy záležet na kvalitě použitých výrobků.
Chlazení v nízkoenergetických budovách
Stavební objekt musí být navržen tak, aby potřeba energie na chlazení byla minimální. Zatímco u obytných budov lze stavebním řešením potřebu energie na chlazení eliminovat, u nebytových budov je situace poněkud odlišná. V takových budovách se na celkové tepelné zátěži výraznou měrou podílejí vnitřní tepelné zisky (od osob, elektronického vybavení, osvětlení apod.), které je většinou nutné odvádět strojním chlazením.
Pasivní a aktivní chladicí systémy
Z pohledu komfortní teploty v každém ročním období pro uživatele a energetické efektivity by měl mít přednost pasivní systém chlazení (noční chlazení, komínový efekt v kombinaci s efektivním stínícím zařízením) před aktivními chladícími systémy (plošné chladící systémy, klimatizace). Noční větrání, které spočívá v předchlazení akumulační hmoty budovy v nočních hodinách pro odvod tepelné zátěže v průběhu dne, je pro české klimatické podmínky v letním období velmi vhodné. Pro akumulaci tepla v budovách se uplatňuje pouze povrchová vrstva akumulačních konstrukcí do 10 cm, nebo materiály na bázi PCM (materiály s fázovou přeměnou).
Mezi nízkoenergetické chlazení patří rovněž adiabatické (odpařovací) chlazení, jehož principem je snižování teploty vzduchu rozprašováním, odparem přiváděné vody za současného nárůstu měrné vlhkosti. Adiabatické chlazení je vhodné především pro budovy s nízkou úrovní tepelné zátěže. Zemní výměník je potrubní síť uložená v dostatečné hloubce pod povrchem terénu. Teplonosnou látkou může být vzduch nebo voda. Trvalý výkon zemních výměníků je poměrně nízký a určuje ho zejména délka uloženého potrubí, průměr potrubí, hloubka a rozteč uložení.
Čtěte také: Práce projektanta ve Znojmě
Využití obnovitelných zdrojů energie pro chlazení
V případě zvažování výměny nebo instalace nového zdroje tepla nebo chladu, či pro výrobu elektrické energie, je možné volit z řady šetrných řešení. Nízká spotřeba energie a efektivní regulace technických systémů jsou nakloněny využití obnovitelných zdrojů. Lze využít vysoce efektivní zdroje využívající obnovitelné zdroje nebo energii prostředí, např. solární termické kolektory, fotovoltaické panely, tepelná čerpadla, kotle na biomasu, a to i v kombinaci, aby se co nejvíce využila obnovitelná energie. Není-li možné využít obnovitelné zdroje, pak lze zvážit instalaci některého z alternativních systémů.
Příkladem je využití zemního výměníku tepelného čerpadla země-voda pro účely chlazení v letních měsících. Vzhledem k celoročně stálé teplotě zemského polomasivu lze pro chlazení s výhodou využít spodní vodu z hloubky větší než 5 m. Pro čerpání je nutné mít k dispozici čerpací studny, příp. vrty s požadovanou vydatností, která se ověřuje čerpací zkouškou.
Energetický management
Podstatnou roli z hlediska provozu nulových budov bude hrát systém měření a regulace (MaR). V praxi se budou prosazovat pokročilé soustavy řízení, které dokáží vyhodnotit aktuální energetické potřeby (např. prediktivní řízení, nelineární regulátory, apod.) s ohledem na tvorbu vnitřního prostředí. Energetický management (ENMS) je základem provozu jakékoliv budovy. Způsob měření a vizualizace spotřeb je možné osazovat i v pozdějších fázích přípravy stavebních projektů, popř. i do fungujících budov.
Uživatelé mají významný vliv na energetickou potřebu budovy. Cílem je dát k dispozici hlavní uživatelské skupině informace, které vysvětlí, jak má být budova energeticky efektivně provozována bez ztráty pohodlí. Uživatelské informace mají být dostupné v uživatelské příručce. Vytvoření komunitního energetického společenství přináší mnoho výhod z globálního i lokálního pohledu. V první řadě jde o propojení místních stakeholderů (obyvatelé, zadavatel a místní firmy) s cílem vyrábět elektřinu a teplo z obnovitelných zdrojů energie a jejich spotřeba v daném místě. Daná obec či město se tak decentralizuje, stává se soběstačným a snižuje tak výši poplatků.
Shrnutí
Zateplování bývá obvykle finančně nejnáročnějším způsobem vedoucím ke snížení energetické spotřeby s poměrně dlouhou dobou návratnosti investice. Zateplení je velmi vhodné zvážit i v případě, že se má měnit tepelný zdroj. V případě, že by k novému zdroji tepla mělo přibýt pozdější zateplení, dojde nutně ke stavu, kdy je výkon zdroje tepla výrazně předimenzovaný, což vede většinou k situaci, ve které zdroj ztrácí na účinnosti. Zateplování lze technicky správně provést pouze tehdy, nevyskytují-li se na předmětných stavebních konstrukcích vady. Komplexní projekt renovace budovy se týká energetické efektivity, hospodaření s vodou, využití chytrých technologií, kvality vnitřního prostředí, architektonického ztvárnění/designu a ekonomických kritérií. U renovací je důležité postupovat komplexně a současně, při postupné renovaci dochází jenom k 30-35% úspoře, avšak při komplexní renovaci mohou úspory dosáhnout až 70 %.
Čtěte také: Zjistěte více o pasportizaci staveb
Jak ukazuje tabulka 1, pokud snižujeme energetickou náročnost budovy ve vztahu na potřebu tepla na vytápění (zateplení obálky budovy, využití zpětného získávání tepla, atd.), roste význam ostatních energií potřebných pro provoz domu. V případě potřeby tepla pro přípravu teplé vody se podíl na celkovém dodaném teple u budov s nízkou potřebou energie může pohybovat v rozmezí od 50 do 70 %. To samozřejmě při návrhu systému vytápění klade rozdílné nároky jak na provoz zdroje tepla, tak i otopnou soustavu. Není výjimkou, že v případě budov s nízkou potřebou energie je rozhodující nejen energetický požadavek na zajištění teplé vody, ale zároveň i požadavek na výstupní teplotu teplé vody (55 °C).
| Popis stavu budovy | Potřeba tepla na vytápění (kWh/a) | Potřeba tepla na teplou vodu (kWh/a) | Podíl teplé vody na celkovém dodaném teple (%) |
|---|---|---|---|
| Standardní budova (rok 1995) | 18 900 | 4 200 | 18 |
| Zateplení na nízkoenergetický standard | 10 100 | 4 200 | 29 |
| Zateplení na pasivní standard + ZZT | 3 100 | 4 200 | 57 |
tags: #zpusob #vetrani #staveb #s #nizkou #energetickou