Praktická aplikace metodiky hodnocení energetické náročnosti budov (I)

Tento text je úvodem do série tří článků,které budou následovat a které přiblíží na konkrétních příkladech metodiku výpočtu ENB, princip, rozsah provedeného výpočtu a seznámí s množstvím potřebných údajů a rozsahu vstupů nutných ke provedení bilančního výpočtu ENB pomocí tzv. Národního kalkulačního nástroje bilančního hodnocení Energetické náročnosti budov. Základní výběr budov na kterých se formou příkladu ukážeme postup výpočtu, včetně vystavení průkazu ENB (obou jeho součástí), představuje nejběžněji zastoupené budovy a okruhu budov, kterých se ze zákona vypracování průkazu energetické náročnosti budovy bude primárně nejvíce dotýkat, na které se bude vztahovat povinnost vyhotovení energetického průkazu budovy.

Jedná se o typické představitele kategorií:

• rodinný dům reprezentující současnou výstavbu;
• panelový bytový dům, který bude komplexně rekonstruován a bude se na něj vztahovat povinnost vystavení průkazu ENB;
• budova veřejná u níž bude požadavek vystavení průkazu ENB na veřejně přístupném viditelném místě, např. škola.

V rámci Evropského společenství je v současné době jednou z hlavních několika priorit komplexní úspora energie v mnoha odvětvích. Jedním z odvětví, kde lze dosáhnout významných úspor energie za přijatelné vložené náklady, je komplexní úspora provozní energetické náročnosti budov a také zvýšení jejich energetické účinnosti. Je třeba zmínit jedno z hesel Evropské komise: "Evropané musí používat méně energie". V případě budov by k tohoto mělo být dosaženo pomocí směrnice 2002/91/EC, o energetické náročnosti budov, která stanovuje již mnohokrát citované a uváděné požadavky, mimojiné také komplexní stanovení energetické náročnosti budov a nutnosti provedení jasného vizuálního hodnocení budov. V sérii několika článků se veřejnost seznámí detailně s požadavky na provedení průkazu energetické náročnosti budovy, dále jen "ENB", dle současné navrhované metodiky k novele stávající vyhlášky 291/2001 Sb.

2. Požadavky

Cílem směrnice EPBD je podpořit snižování energetické náročnosti budov odlišně podle vnějších klimatických podmínek, případně místních podmínek, požadavků na vnitřní prostředí a koncepčního řešení budovy. Byl zvolen komplexní přístup hodnocení, tj. nejen pro vytápění a přípravu teplé vody, ale také pro větrání, chlazení, klimatizaci a osvětlení. ENB má být vyjádřena transparentním způsobem, a to jasným ukazatelem energetické náročnosti - celkové spotřebované (dodané) energie budovou, tzn. celkové roční dodané energie do budovy na základě bilančního hodnocení ENB. Celková roční dodaná energie znamená součet jednotlivých vypočtených dílcích potřeb dodané energie na vytápění, větrání, chlazení, klimatizaci, přípravu teplé vody a osvětlení v předepsaném množství a kvalitě a zahrnuje účinnosti technických zařízení použitých v energetických systémech budovy, ztráty vzniklé v těchto systémech, část tepelných ztrát využitelných ke snížení spotřeby energie, pomocnou energii a respektuje využitelné tepelné zisky. Zavedení takového přístupu vyžaduje komplexnější postup výpočtu, v kterém je nutno uvažovat:

• klimatické podmínky v lokalitě budovy;
• požadavky na vlastnosti a parametry vnitrního prostředí budovy podle druhu normového užití celé budovy nebo jejích částí;
• tepelně technické a světelně technické vlastností budovy a jejích prvku;
• rozdělení budovy do zón s rozdílnými nároky na vnitrní prostředí (vytápění nebo větrání, chlazení, klimatizace) a jejich vzájemné ovlivňovaní ;
• ztráty energie v jednotlivých energetických systémech budovy a jejich částečné zpětné využití ve stejném nebo jiném energetickém systému;
• spotřebu pomocné energie;
• vnitrní tepelné zisky;
• tepelné zisky z vnějšího prostředí (solární tepelné zisky);
• rozdílnost vnějších i vnitrních podmínek budovy v různých hodnocených obdobích (např. v průběhu kalendářního roku);

Potud stručné shrnutí v koncentrované formě objasňující požadavky směrnice, jejíž smyslem je podpora a celkové zvýšení užití energie v budovách a prostřednictvím výše uvedených cílů a požadavků dosáhnout závazku komplexní úspory. Do českého právního řádu uvedené zasahuje primárně prostřednictvím závazných legislativních předpisů a přejímaných technických norem. Jmenovitě jde o:

• zákon č. 406/2006 Sb., který obsahuje úplné znění zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, jak vyplývá ze změn provedených zákonem č. 359/2003 Sb., zákonem č.694/2004 Sb., zákonem č. 180/2005 Sb. a zákonem č. 177/2006 Sb,
• související prováděcí vyhlášky k tomuto zákonu, především návrh novely vyhlášky 291/2001 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při spotřebě tepla v budovách.

Pochopitelně největší plošný dopad a poslední dobou také značně diskutovaná otázka vyplývá z §6a zákona č. 406/2006 Sb. a to zavedení požadavku Směrnice 2002/91 na:

• obecný rámec metody výpočtu integrované energetické náročnosti budov;
• energetická certifikace budov.

3. Průkaz energetické náročnosti budov, energetický štítek, energetický průkaz budovy ...

Průkaz energetické náročnosti budov, energetický štítek, energetický průkaz budovy - tyto termíny je třeba v úvodu řádně objasnit pro jasnou srozumitelnost dalšího textu a vyvrácení možných omylů. V současné době jsou používané dva dokumenty, které bývají s níže uvedeným průkazem ENB (obsahující dvě uvedené součásti) platným od 1. ledna 2009 zaměňovány. V prvním případě je to energetický průkaz budovy podle §9 vyhlášky č. 291/2001 Sb., který je povinný a měl by být vždy součástí dokumentace pro stavební povolení. Energetický průkaz v podobě formuláře popisně hodnotí budovu, její stav z pohledu potřeby tepla na vytápění, zahrnující také číselné vyjádření měrné roční potřeby tepla na vytápění. Touto hodnotou je pak budova porovnána se stanovenými limitními hodnotami, které vyjadřují minimální stav. V druhém případě se jedná o energetický štítek a protokol k energetickému štítku podle normy ČSN 73 0540. Energetický štítek je graficky podobný průkazu ENB, ovšem zahrnuje pouze tepelně technické vlastnosti budovy a hodnotí pouze potřebu energie na vytápění pomocí celkové měrné roční potřeby tepla na vytápění, shodně jako je uvedeno ve vyhlášce č. 291/2001 Sb. Energetický štítek není povinná součást stavební dokumentace, nicméně bývá požadován a výsledný údaj STN - stupeň tepelné náročnosti (dříve SEN - stupeň energetické náročnosti) je pouze duplicitním vyjádřením údajů obsažených v energetickém průkazu budovy dle vyhlášky č. 291/2001 Sb. V souhrnu stručně řečeno - v současné době existují dva dokumenty, z nichž energetický průkaz budovy přestává platit 31. 12. 2008. Od 1. ledna bude plně nahrazen průkazem ENB, který se bude skládat za dvou níže uvedených částí. Energetický štítek je pouze součástí normy ČSN 73 0540, je nepovinný a jeho požadavek není legislativně zakotven. Jeho vystavení je dobrovolné a nesouvisí s požadavky směrnice 2002/91/EC.

Požadavek na průkaz ENB zákon č. 406/2006 Sb. požaduje plnit od 1. ledna 2009, kdy průkaz ENB v podobě komplexního zhodnocení budovy bude vyžadován za jasně stanovených podmínek uvedených přímo v zákoně a v připravované novele vyhlášky 291/2001 Sb. Průkaz ENB musí být součástí dokumentace při výstavbě všech nových budov a při větších změnách dokončených budov s celkovou podlahovou plochou nad 1 000 m² , které ovlivňují jejich energetickou náročnost a v poslední řadě při prodeji nebo nájmu budov nebo jejich částí pokud je zpracován z předchozích dvou důvodů. Zákon také v §6a odst.8 pamatuje na případy kdy průkaz být zpracován nemusí. Z podrobného výčtu budov na které se nevztahuje povinnost vypracovat průkaz ENB zmiňme především obytné budovy, které jsou určeny k užívání kratšímu než 4 měsíce v roce, samostatně stojících budov o celkové podlahové ploše menší než 50 m² a budov dočasných s plánovanou dobou užívání do 2 let. Průkaz ENB bude obsahovat dvě části:

• grafické znázornění průkazu ENB - grafické znázornění třídy ENB, která zařazuje budovu do třídy ENB pomocí barevně odlišené stupnice;
• protokol průkazu ENB - protokol, který popisuje formou vyplněného formuláře budovu jak po stránce stavební a jejích tepelně technických parametrů, tak po stránce jednotlivých energetických systémů, včetně tříd energetické náročnosti pro jednotlivé energetické systémy, pokud jsou v budově osazeny.

3. Zařazení budovy do třídy ENB

Jelikož se jedná na základě požadavků metodiky výpočtu ENB o rozsáhlý výpočet, který spočívá v interakci mezi částmi budovy (zónami) v kombinaci s jednotlivými energetickými systémy, pak výpočet již nelze provádět zjednodušeně pomocí kapesního kalkulátoru, tužky a papíru. Za tímto účelem byl zhotoven podle navržené metodiky národní kalkulační nástroj bilančního výpočtu ENB, který po zadání požadovaných vstupů provede výpočet za uživatele a také provede vyhotovení průkazu ENB. Hodnocení objektů je zpracováno testovací verzí národního kalkulačního nástroje bilančního hodnocení ENB, jehož zpracovatelem byla katedra technických zařízení budov Fakulty stavební, ČVUT v Praze na základě metodiky výpočtu vypracovaného firmou Enviros s.r.o. Předkládané výsledky jsou orientační a jsou výsledkem testovací verze, na které probíhá analytické vyhodnocení použitých algoritmů, jejich provázanosti a dopadu na celkový výsledek bilančního hodnocení ENB.

Obr. 1 - princip výpočtu dodané energie do budovy

Energie dodaná do budovy je údaj, který má být prostým hodnotícím měřítkem, prostředkem, pro zařazení budovy do třídy energetické náročnosti v rozsahu A-G. Toto označení jasně hodnotí budovu a investorovi - laikovi je srozumitelné. Budova by celkově měla dosáhnout na minimálně na třídu A-C, třída D-G je z pohledu splnění požadavku vyhlášky nevyhovující. Zařazení je provedeno na základě srovnávacího výpočtu na dvou referenčních budovách, které mají stejnou geometrii stavebního řešení, koncepci energetických systémů, stejné standardizované užívání a nachází se ve stejné klimatické oblasti. Rozdíl mezi posuzovanou a referenční budovou může být v technickém řešení jednotlivých konstrukcí a prvků energetických systémů, kde v referenční budově je použito prvků s požadovanými hodnotami podle platné legislativy a technických předpisů a úrovně stávající výstavby. Hodnotícím měřítkem je tzv. CI - klasifikační ukazatel (%) který ilustruje vztah spotřeby energie hodnocené budovy k budovám referenčním.

Obr. 2 - princip stanovení třídy ENB

Pozn.: Výpočetní nástroj bilanční hodnocení ENB (jinak také národní kalkulační nástroj - "NKN",kterým budou zpracovány budovy v rámci tohoto seriálu pracuje z návrhem vyhlášky platným k 1.12. 2006 a používá pro zařazení do třídy ENB dvou referenčních budov, kdy zařazení do je založeno na porovnání budovy hodnocené s dvěma budovami referenčními. Jedna referenční budova představuje budovu s doporučenými referenčními ukazateli, zatímco druhá budova představuje budovu stávající požadované úrovně. V současném nám dostupném návrhu vyhlášky je možný způsob zařazení budovy podle hodnot měrné spotřeby dodané energie, nebo pomocí porovnání pouze s jednou referenční budovou. Principielně a věcně se však výpočet ENB nemění.

4. Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory výzkumného záměru CEZ MSM 6840770003 na základě výsledků projektu CEA 2220046120.

Literatura

[1] Vyhláška č. 291/2001 Sb., kterou se stanoví účinnosti užití energie při spotřebě tepla v budovách
[2] ČSN 730540 (2002) - Tepelná ochrana budov
[3] Zákon č. 406/2006 Sb., o hospodaření energií
[4] Směrnice 2002/91/ES, o energetické náročnosti budov (EPBD)
[5] ČSN EN ISO 13790 - Tepelné chování budov- Tepelné chování budov - Výpočet potřeby energie na vytápění
[6] ČSN EN 12831 - Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu
[7] ČSN 73 0540-3 - Výpočtové hodnoty veličin pro navrhování a ověřování
[8] EN ISO 13370 - Tepelné chování budov - Přenos tepla zeminou - Výpočtové metody
[9] ČSN EN 14438 - Sklo ve stavebnictví - Stanovení hodnoty energetické bilance
[10] ČSN 060320 Ohřívání užitkové vody - Navrhování a projektování
[11] ČSN EN 832-Tepelné chování budov - Výpočet potřeby tepla na vytápění - Obytné budovy
[12] DIN V 18599: Neue Vornorm zur energetischen Bewertung von Gebäuden gemäß neuer EU-Richtlinie