Hodnocení energetické náročnosti budovy - polyfunkční dům

1. Úvod

Od 1. ledna 2009 bude pro většinu nových staveb povinnou součástí projektové dokumentace pro stavební povolení zpracování hodnocení energetické náročnosti budov, dále jen "ENB", podle požadavků zákona 406/2000 Sb., o hospodaření energií ve znění pozdějších předpisů a prováděcího předpisu k tomuto zákonu vyhlášky č. 148/2007 Sb. o energetické náročnosti budov. V minulých článcích věnovaných této problematice byly zpracovány některé referenční budovy (rodinný dům, škola, panelový bytový dům) formou komentovaného způsoby zadávání a průběhu výpočtu. Jedním z dalších typů budov, který bude často zpracováván, je polyfunkční objekt. V rámci článku budou uvedeny základní možné principy přístupu k řešení tohoto problému.

2. Problematika zatřídění budovy

Polyfunkční objekt představuje z hlediska hodnocení energetické náročnosti problém z pohledu zařazení do třídy energetické náročnosti budov, dále jen "třídy EN". Požadavek na zařazení budovy do třídy EN a vygenerování jasného ukazatele třídy EN může vzhledem k tabulce uvedené v příloze 1 vyhlášky o energetické náročnosti budov (tabulka vyjadřuje měrné hodnoty vztažené k A_f - celkové podlahové ploše budovy) možným "nejasným" článkem celého postupu hodnocení ENB polyfunkčního objektu. Současné používané zatřídění budovy do příslušné třídy EN podle platné legislativy ČR je podle celkové měrné roční dodané energie v kWh/(m².rok). V případě vypovídající měrné hodnoty energie vztažené na měrnou jednotku užitné plochy objektu hovoříme o měrné spotřebě dodané energie do budovy, která zahrnuje jak celkovou potřebu energie, tak účinnost s jakou je tato potřeba kryta a pomocnou energii, kterou spotřebovávají jednotlivé energetické systémy zajišťující krytí této potřeby.

Energie dodaná do budovy je údaj, který má být prostým hodnotícím měřítkem, prostředkem určeným pro zařazení budovy do třídy energetické náročnosti v rozsahu A-G. Toto označení jasně hodnotí budovu a investorovi, v mnoha případech laikovi, je srozumitelné a čitelné. Budova by celkově měla dosáhnout minimálně na třídu A-C, třída D-G je z pohledu splnění požadavku vyhlášky nevyhovující. Podle současného požadavku vyhlášky o energetické náročnosti budov je zatřídění budovy prováděno podle pevně stanoveného rozsahu měrné roční spotřeby energie, viz tabulka 1. Podrobnosti hodnocení požadavků na energetickou náročnost budovy pro zařazení budovy do příslušné klasifikační třídy jsou stanoveny podle tabulky 1 pro vypočtenou měrnou roční spotřebu energie v kWh/(m².rok) pro vyjmenované druhy budov. Měrná roční spotřeba energie v kWh/(m².rok) uvedená ve třídě C je pro vyjmenované druhy budov ve vyhlášce o energetické náročnosti budov hodnotou referenční. Budovy, které se hodnotí z hlediska energetické náročnosti, jsou rozděleny do 9 kategorií druhů budov. Kategorie vyplývá z provozu, činností a podobnosti jednotlivých budov. Specifikace druhů budov vychází z ustanovení směrnice 2002/91/ES o energetické náročnosti budov.

Tab. 1: Klasifikační třídy EN hodnocení energetické náročnosti budovy podle vyhlášky č. 148/2007 Sb.

Obecně lze říci, že v případě hodnocení ENB jsou v zásadě možné dva způsoby zatřídění, které připouští vyhláška o energetické náročnosti budov:

• Zařazení budovy do třídy EN podle absolutních hodnot - měrná spotřeba energie, platný postup podle současného znění vyhlášky č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov.
• Zařazení budovy podle porovnávacího klasifikačního ukazatele podle technických norem zavádějící na úrovni ČR normu EN 15217 prostřednictvím ČSN EN 15217 Energetická náročnost budov - Metody pro vyjádření energetické náročnosti a pro energetickou certifikaci budov (2008), účinná od 1. 3. 2008.

Druhý uvedený způsob, zatřídění podle ČSN EN 15217, připouští vyhláška o energetické náročnosti budov pro budovu, kterou nelze hodnotit (zařadit do třídy EN) podle způsobu uvedeného ve vyhlášce - nejedná se tedy o budovu vyjmenovanou v příloze 1 vyhlášky, pro kterou je stanoveno zařazení do třídy EN podle absolutních hodnot měrné roční spotřeby energie. Tento případ se může také týkat častého případu polyfunkční budovy, která zahrnuje několik účelů využití. ČSN EN 15217 stanovuje různé obecné možnosti ukazatele k vyjádření energetické náročnosti celých budov, včetně soustav vytápění, větrání, klimatizace, přípravy teplé vody a osvětlení, způsoby vyjádření energetických požadavků pro návrhy nových budov nebo změny stávajících budov různé návrhy postupů energetické certifikace budov. Ovšem pokud je norma ČSN EN 15217 použita ke stanovení národních nebo regionálních metod pro vyjádření energetické náročnosti, a/nebo pro energetickou certifikaci budov, pak výběr mezi volbami nesmí být prováděn jednotlivými uživateli, ale oprávněnými orgány státní nebo regionální správy.

Vzhledem k těmto uvedeným skutečnostem a některým neúplně definovaným postupům v ČSN EN 15217, v případě polyfunkčního objektu se jako vhodnější jeví postupovat v hodnocení ENB podle vyhlášky o energetické náročnosti budov. Tento způsob hodnocení bude řešen v rámci tohoto článku.

Z pohledu stanovení měrné spotřeby je třeba budovu vnímat komplexně z pohledu principu hodnocení ENB. Budova může být dělena do jednotlivých zón z hlediska konečného užití energie. Rozdělením spotřeby energie do jednotlivých částí budovy, tam kde skutečně dochází k její spotřebě, jsou jednotlivé toky jednoznačně definovány. Z těchto údajů je v souladu s metodikou výpočtu stanovena celková hodnota roční dodané energie EP = Q_fuel. Výsledná energetická náročnost budovy EP je pak vyjádřena absolutní hodnotou v GJ/rok. Pro vzájemné porovnání energetické náročnosti budov stejného typu je vyhláškou stanovena měrná roční spotřeba energie budovy EP_A, vyjádřená poměrem celkové roční dodané energie na jednotku celkové podlahové plochy budovy v kWh/(m².rok). Měrná roční spotřeba energie budovy EP_A se stanoví podle vztahu

Kde A_f je celková podlahová plocha budovy [m²] (celková podlahová plocha je plocha všech podlaží budovy vymezená mezi vnějšími stěnami), EP je celková roční dodaná energie do budovy [GJ/rok].

Poznámka: Z hlediska zařazení budovy do třídy EN se také nabízí možnost úpravy, přerozdělení hodnot uvedených v tabulce 1 váženým průměrem vztaženým k podlahové ploše, nebo objemu objektu. Tímto postupem by bylo možné vytvořit tabulku klasifikačních tříd individuálně pro každou polyfunkční budovy. Tento způsob je logický, nicméně se jedná o zásah do právního předpisu, který tento způsob nepřipouští, tudíž tento způsob není možný. Z tohoto důvodu se jako přípustné řešení jeví rozdělení polyfunkčního objektu na jednotlivé části, funkčně odpovídající členění dle druhu objektů uvedených v tabulce 1. Tento postup bude dokumentován na následujícím příkladu.

3. Polyfunkční dům

Předmětem hodnocení bude konkrétní polyfunkční komplex. Polyfunkční komplex budov je složen z částí obsahujících administrativní budovu, hotel a bytový objekt, včetně obchodních ploch umístěných v části 1.NP. V úrovni 2. a 1. PP obsahuje celý komplex hromadné garáže, technické zázemí budovy (trafostanice, elektrorozvodna, ups, strojovny technologií), sklady, zázemí hotelu. Od 1. NP vystupují z komplexu jednotlivé samostatné části sloužící jako hotel, byty, administrativní prostory, kavárna, obchodní plochy situované v části 1.NP. Tyto části budovy mají různý počet nadzemních podlaží. Stavebně technické řešení předpokládá splnění technických norem v oblasti tepelně technických požadavků. Energetické hospodářství je řešeno standardními způsoby pro tento typ objektu. Zdrojem tepla je předávací stanice napojená na CZT, všechny prostory jsou s výjimkou části bytové chlazeny a je v nich zajištěno nucené větrání systémem VZT. Polyfunkční komplex je pro potřeby hodnocení ENB členěn do jednotlivých hodnotitelných celků podle vyhlášky o energetické náročnosti budov, které představují:

• část hotel - v 1.NP se nachází restaurace, kuchyně, kongresové centrum, ve 2. - 6. NP jsou hotelové pokoje,
• část bytová - v 1.NP je obchodní plocha, ve 2. - 8. NP jsou bytové jednotky
• část administrativní - v 1.NP jsou pronajímatelné obchodní plochy, ve 2. - 4. NP se nacházejí velkoplošné kanceláře,
• část obchodní - v 1.NP kancelářské budovy.

Obr.1: Rozdělení polyfunkční budovy na jednotlivé části

4. Výpočet a hodnocení energetické náročnosti budovy

Výpočet celkové dodané roční energie do jednotlivých částí konkrétního polyfunkčního komplexu byl stanoven výpočetním nástrojem NKN v. 2.042 (pracovní verze, která předcházela v současné době 06/2008 nejaktuálnější verzi NKN v. 2.05). Pro každou část objektu byl proveden zvláštní výpočet ve výpočetním nástroji NKN a zpracován samostatný průkaz energetické náročnosti budovy samozřejmě s přihlédnutím k interakci jednotlivých částí budovy. Jednotlivé části budovy, pro které byl zpracován výpočet, zahrnovaly vždy základní členění na jednotlivé zóny budovy, např. pro bytovou část - obytné prostory nechlazené, obytné prostory se strojním chlazením, komunikační prostory, apod. technická specifikace energetických systémů respektovala umístění zdrojů energie vzhledem k účinnostem výroby, distribuce a sdílení energie.

Specifickým problémem, který se bude vyskytovat u většiny budov tohoto typu, byla existence podzemních garáží společných pro celý polyfunkční komplex. Podzemní garáže byly v rámci tohoto řešení zpracovány samostatně ve výpočetním nástroji NKN. Výpočetní model podzemních garáží vytvořený ve výpočetním nástroji NKN opět respektoval související a navazující prostory. Dílčí spotřeby energie podzemních garáží stanovené bilančním výpočtem v následujícím členění:

• spotřeba energie na vytápění (dohřev větracího vzduchu),
• spotřeba energie na osvětlení,
• spotřeba pomocné energie (pohon ventilátorů VZT jednotek pro parking, apod.),

Tyto energie byly rozděleny poměrně mezi jednotlivé hodnocené části budovy podle počtu parkovacích stání příslušejících těmto celkům. Vypočtená spotřeba dodané energie pro jednotlivé části budovy byla tak v každém výpočtu navýšena o příslušnou hodnotu spotřeby energie. Na základě provedených výpočtů a zahrnutí spotřeby energie podzemních garáží objektu bylo možné provést dílčí hodnocení jednotlivých částí objektu.

V případě hodnocení je bytové části je objekt zařazen do třídy ENB C - VYHOVUJÍCÍ podle měrné spotřeby dodané energie ve výši 107,2 kWh/m², podrobně tabulka 2.

Tab. 2: Část "Byty" - ukazatel celkové energetické náročnosti budovy

V případě hodnocení objektu administrativy je objekt zařazen do třídy ENB C - VYHOVUJÍCÍ podle měrné spotřeby dodané energie ve výši 126 kWh/m². Budova představuje velmi dobrý standard ve třídě C - VYHOVUJÍCÍ, podrobně tabulka 3.

Tab. 3: Část "Administrativa" , ukazatel celkové energetické náročnosti budovy

V případě hodnocení obchodní části polyfunkčního celku je objekt zařazen do třídy ENB C - VYHOVUJÍCÍ podle měrné spotřeby dodané energie ve výši 133,5 kWh/m². Budova představuje velmi dobrý standard ve třídě C - VYHOVUJÍCÍ, podrobně tabulka 4.

Tab. 4: Část "Obchodní", ukazatel celkové energetické náročnosti budovy

V případě hodnocení části polyfunkčního celku je objekt hotelu zařazen do třídy ENB C - VYHOVUJÍCÍ podle měrné spotřeby dodané energie ve výši 215,4 kWh/m². Budova představuje velmi dobrý standard ve třídě C - VYHOVUJÍCÍ, podrobně tabulka 5.

Tab. 5: Hotelový objekt, ukazatel celkové energetické náročnosti budovy

5. Vyhodnocení polyfunkční budovy

Na základě uvedeného přehledu bilančního hodnocení spotřeby energie pro jednotlivé objekty polyfunkčního komplexu za předpokladu standardizovaného užívání budovy je pro polyfunkční komplex orientační spotřeba dodané energie stanovena ve výši 13786,2 GJ/rok. Hodnota celkové dodané energie zahrnuje spotřebu energie na vytápění a větrání, chlazení, přípravu teplé vody, vč. pomocných energií na provoz uvedených systémů a spotřebu energie na osvětlení. Dílčí rozložení spotřeby energie jednotlivých částí objektu vzhledem k celému polyfunkčnímu komplexu ukazuje graf 1, kdy více než polovina dodané energie do objektu připadá na část hotelu. Bilanční hodnocení energetické náročnosti a zařazení do třídy energetické náročnosti polyfunkčního komplexu je řešeno zvlášť pro jednotlivé provozní celky polyfunkčního komplexu. Níže uvedené rozdělení polyfunkčního komplexu respektuje podíl podzemních garáží podle jejich využití.

Tab. 6: Celková roční spotřeba dodané energie polyfunkčního komplexu

Tab. 7: Podíl dílčích spotřeb energie polyfunkčního objektu

Obr. 2: Podíl jednotlivých částí objektů na celkové spotřebě dodané energie

V hodnocení ENB lze konstatovat, že všechny části polyfunkčního komplexu splňují podle podkladů projektové dokumentace minimální požadavky na hodnocení budovy podle požadavků vyhlášky č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov. V této souvislosti také celá budova splňuje požadavky § 6a zákona 406/2000 Sb., o energetické náročnosti budov ve znění pozdějších předpisů.

Obr. 3: Hodnocení ENB polyfunkční budovy

6. Závěr

Polyfunkční objekt byl rozdělen na samostatné části. Pro každou samostatnou část byl zpracován samostatný bilanční výpočet ENB a zpracován průkaz ENB. V případě společných prostor - parkingu, byly do výpočtu jednotlivých částí rovnoměrně zahrnuty korekce v podobě dílčích spotřeb energie parkingu vzhledem k podílu počtu příslušejících parkovacích stání. Hodnocení jednotlivých částí objektu odděleně má také několik racionálních opodstatnění, a to zejména z pohledu vztahu investora (vlastníka objektu) a nájemce objektu resp. částí objektu. Vzhledem ke specifikům provozu, členění a celkovým specifickým požadavkům kladeným na jednotlivé části objektu a míry podílu spotřeby energie je hodnocení samostatných částí objektivnější vzhledem k nájemci, který danou část objektu užívá (administrativní část), je navržena podle jeho požadavků např. s cílem efektivního provozu, zatímco na ostatní části budovy jsou řešeny odděleně (bytová, hotelová část). Nájemci, laikovi, je hodnocení pouze části budovy srozumitelné. Hodnocení samostatných částí u takto koncipovaného rozlehlého objektu, kdy každá část objektu se podílí na celkové roční spotřebě energie různou mírou, obr. 2, za odlišných provozních podmínek je vhodnější a vzhledem k legislativním požadavkům také správné řešení.