Budovy s téměř nulovou spotřebou energie Ing. Vladan Panovec Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016.

Prezentace na téma: "Budovy s téměř nulovou spotřebou energie Ing. Vladan Panovec Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016."— Transkript prezentace:

1 Budovy s téměř nulovou spotřebou energie Ing. Vladan Panovec Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

2 Základní dokumenty EU Dokumenty EU vztahující se na navrhování budov s téměř nulovou spotřebou energie: 1.Směrnice EP a RADY č. 31/2010/EU o energetické náročnosti budov. 2.Směrnice EP a RADY č. 27/2012/EU o energetické účinnosti. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

3 Legislativní požadavky Zákon č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií ve znění zák. č. 103/2015 Sb. Vyhláška č. 78/2013 Sb. o ener. náročnosti budov ve znění vyhlášky č. 230/2015 Sb. Vyhláška č. 480/2012 Sb. o energetickém auditu a energetickém posudku ČSN EN ISO 13790, ČSN 73 0540 a další TNI 73 0331 vstupní hodnoty energetického hodnocení Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

4 Zákon č. 103/2015 Sb. §7 odst. 1: Stavebník je povinen při výstavbě nové budovy plnit požadavky na energetickou náročnost podle prováděcího právního předpisu a při podání žádosti o stavební povolení nebo ohlášení stavby to doložit průkazem energetické náročnosti budovy: a) kladným závazným stanoviskem dotčeného orgánu podle §13 splnění požadavků na energetickou náročnost budovy na nákladově optimální úrovni od 1. ledna 2013, b) kladným závazným stanoviskem dotčeného orgánu podle §13 splnění požadavků na energetickou náročnost budovy s téměř nulovou potřebou energie: 1. větší než 1500 m 2,a to od 1. ledna 2016 2. větší než 350 m 2,a to od 1. ledna 2017 3. menší než 350 m 2,a to od 1. ledna 2018 1. větší než 1500 m 2,a to od 1. ledna 2018 2. větší než 350 m 2,a to od 1. ledna 2019 3. menší než 350 m 2,a to od 1. ledna 2020. budovy, jejímž vlastníkem bude orgán veřejné moci ostatní budovy Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

5 Navrhování budov a konstrukcí budov na nákladově optimální úrovni Je to úroveň požadavků na energetickou náročnost budovy nebo jejích prvků, která vede k nejnižším nákladům na: investice v oblasti energií údržbu provoz a likvidaci budov v průběhu odhadovaného životního cyklu. Uvažují se také přínosy z úspor energie a zbytková hodnota budovy. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

6 Oba požadavky jsou v některých směrech protichůdné! tlak na navrhování nadměrných tlouštěk tepelných izolací minimální náklady na pořízení budovy a její likvidaci tl. >500 mm ?! Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

7 VLOŽENÁ ENERGIE Vložená energie je energie vložená do výroby stavebních hmot dané konstrukce Vrátí se vložená energie do výroby stavebních materiálů za dobu ekonomického hodnocení? Doba energetického a ekonomického hodnocení je podle vyhl. 480/2013 20 roků 7 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

8 Závislost výrobní a energetické náročnosti za období 20 roků Obvodová stěna – železobeton 200 mm + TI 100 200 300 500 700 900 tl. tepelné izolace (mm) Provozní energetická náročnost za 20 r. Výrobní energetická náročnost Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

9 Výhodnost materiálového provedení konstrukcí z hlediska vložené energie 1. dřevěné stěnové konstrukce 2. zdiva z lehkých betonů 3. keramické tvarovky 4. sendvičové železobetonové konstrukce Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

10 Budova s téměř nulovou spotřebou energie (nulový dům):  ČSN 73 0540-2 (2011): Tepelná ochrana budov Příloha A.5.4 Energeticky nulové domy -stavební řešení a technická zařízení budovy mají být navržena tak, aby odpovídala standardu pro pasivní budovy -do hodnocení primární energie se zahrnou : vytápění chlazení – POZOR: stavební řešení obytných domů musí být takové, aby strojní chlazení nebylo potřebné příprava TV pomocná energie osvětlení elektrické spotřebiče Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

11 Budova s téměř nulovou spotřebou energie podle ČSN 73 0540-2 Úroveň A – všechny energetické potřeby budovy Úroveň B –bez zahrnutí elektrické energie na elektrické spotřebiče. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

12  Zák. 406/2000 ve znění zák. 103/2015 O hospodaření energií -uvádí pouze definici pojmu „budova s téměř nulovou spotřebou energie“, bez přesnějších kritérií, co se týká rozsahu spotřeby energie: Budova s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů.  Vyhl. 78/2013 O energetické náročnosti budov -uvádí základní požadavky pro budovy s téměř nulovou spotřebou energie: požadavek na průměrný součinitel prostupu tepla požadavek na celkovou dodanou energii požadavek na neobnovitelnou primární energii Budova s téměř nulovou spotřebou energie Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

13 Podle §6 odst. (1), jsou požadavky na energetickou náročnost budovy s téměř nulovou spotřebou energie, stanovené výpočtem na nákladově optimální úrovni splněny, pokud hodnoty těchto ukazatelů:  průměrný součinitel prostupu tepla  neobnovitelná primární energie za rok  celková dodaná energie za rok nejsou vyšší než referenční hodnoty pro referenční budovu Budova s téměř nulovou spotřebou energie podle vyhl. 78/2013: Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

14 Parametry referenční budovy parametr označení jednotka Dokončená budova a její změna Nová budova Budova s téměř nulovou spotřebou energie Redukční činitel základní hodnoty U em fRfR -1,00,80,7 Průměrný součinitel prostupu tepla U em,R W/(m 2.K) (Σ(U n. A i. b i ) + ΔU em,R )/ΣA Přirážka na vliv tepelných vazeb ΔU em,R W/(m 2.K) 0,02 Vnitřní tepelná kapacita CRCR kJ/(m 2.K) 165 Celková propustnost slunečního záření gRgR - 0,5 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

15 Téměř nulové spotřeby energie lze dosáhnout: Návrhem konstrukcí obálky budovy s velmi malými tepelnými ztrátami pomocí souvislých tepelně izolačních vrstev bez tepelných mostů = nízký průměrný součinitel prostupu tepla U em Návrhem systémů TZB vycházejících z tepelně izolačních a tepelně akumulačních vlastností konstrukcí budovy Návrhem systémů TZB využívajícími netradiční zdroje energie s nízkým faktorem energetické přeměny Shodný přístup platí i pro rekonstrukce staveb, s uvážením všech omezení technické i netechnické povahy. Musí se přitom rozlišovat, zda se jedná o: zlepšení stavu stávajících konstrukcí (doplněním nebo výměnou některých vrstev) výměnu celých konstrukcí či uplatnění konstrukcí nových. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

16 Průměrný součinitel prostupu tepla Hodnotu U em ovlivňují:  Součinitele prostupu tepla konstrukcí obálky budovy, včetně vlivu tepelných mostů  Lineární a bodové činitele prostupu tepla  Plochy plných konstrukcí a plochy výplní otvorů Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

17 RD - možnosti splnění hodnoty U em RD nepodsklepený s půdním prostorem Požadované U (W/m 2 K) Doporučené U (W/m 2 K) Pasivní U (W/m 2 K) * Stěny0,300,250,15 Strop0,300,200,12 Podlaha0,450,300,18 Výplně otvorů 1,501,200,7 * Hodnoty pro pasivní domy jsou průměrné hodnoty z intervalu podle tabulky v ČSN Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

18 Hodnocení podle U em Vypočtená hodnota Požadované U (W/m 2 K) Doporučené U (W/m 2 K) Pasivní U (W/m 2 K) Průměrné U em 0,420,340,22 Základní hodnota průměrného U em referenční budovy 0,385 Požadavek vyhlášky č. 78/2013 Sb. referenční hodnota pro nulové domy 0,385 x 0,7 = 0,27 Hodnocenínevyhovuje vyhovuje Komentář: pro splnění hodnoty U em referenční budovy je nutné navrhovat konstrukce obálky budovy na hodnoty pro pasivní domy. Z hlediska U em bude i tak budova pouze v kategorii „B“. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

19 19 Pro výpočet součinitele prostupu tepla stavebních konstrukcí je potřeba znát tepelnou vodivost materiálů λ, která se však může pro daný materiál lišit podle:  podmínek, za kterých byla stanovena: teplota, vlhkost = okrajové podmínky  účelu, pro jaký byla stanovena: navrhování, posuzování, propagace Rozlišují se tyto hodnoty vlastností materiálů : Deklarovaná hodnota:  hodnota, prohlášená (deklarovaná) výrobcem, v souvislosti s „Prohlášením o shodě“ - týká se konkrétního výrobku konkrétního výrobce  stanovuje se z naměřených hodnot při referenčních okrajových podmínkách, podle příslušné normy výrobku  deklarované hodnoty (obvykle udávané v propagačních materiálech firem) jsou vhodné pro vzájemné porovnání materiálů či výrobků  nejsou vhodné pro návrh a posouzení konstrukcí, protože skutečné podmínky působení jsou jiné než referenční (nejsou návrhovými hodnotami) Tepelná vodivost materiálů λ Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

20 20 Návrhová hodnota (dříve výpočtová):  hodnota vlastnosti zabudovaného stavebního materiálu či výrobku, která jako jediná může být použita pro navrhování a ověřování stavby  daný výrobek může mít více návrhových hodnot pro různé použití nebo podmínky okolního prostředí  musí zohledňovat podmínky zabudování materiálu ve stavební konstrukci a jeho užití v podmínkách provozu budovy  stanovuje se pro nejméně příznivé zabudování materiálu, aby byl zajištěn bezpečný návrh konstrukce z tepelně vlhkostního hlediska  nemá být v průběhu užívání stavby překročena s předem stanovenou spolehlivostí Tepelná vodivost materiálů λ Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

21 Zdroje pro stanovení návrhových hodnot λ materiálDeklarovaná hodnota zvýšení Δ λ Návrhová hodnota λ N Tepelná vodivost λ (W/mK) EPS Gray0,0343 %0,035 EPS 70 F0,0395 %0,041 EPS 100 F0,0375 %0,039 XPS0,0323 %0,033 ISOVER FASSIL0,0357 %0,037 ISOVER DOMO0,0357 %0,037 ISOVER UNIROL0,03810 %0,042 ISOVER TDPT0,03810 %0,042  Program Nová zelená úsporám – Metodický pokyn:  přirážka 7-10% u nasákavých materiálů (MW)  3-5% u méně nasákavých materiálů (EPS) Postup sice není legalizován, ale uvažování uvedených hodnot přináší menší chybu, než při použití deklarovaných hodnot 40 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

22 22  Přímým odečtením z tabulek fyzikálních vlastností (ČSN 73 0540 – 3 nebo ČSN EN ISO 10456).  Výpočtem (podle ČSN 73 0540 – 3, ČSN EN ISO 10456 nebo ČSN EN 1745 – Zdící materiály) na základě:  deklarovaných, charakteristických nebo normových hodnot veličin  podmínek působení Tento postup je přesnější a zaručuje optimální řešení konstrukcí a budov, které odpovídá:  vlastnostem materiálu  způsobu jeho zabudování  podmínkám jeho užívání (užívání budovy)  z parametrů získaných certifikací výrobků Zdroje pro stanovení návrhových hodnot λ Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

23 Co ale méně běžné typy tepelných izolací?  izolace na bázi aerogelů (Spaceloft), λ D = 0,014 W/(m 2.K)  vakuové izolace, λ D = 0,008 W/(m 2.K)  polyuretanové pěny s nanopóry, λ D = 0,016 až 0,02 W/(m 2.K) Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

24 Zásady návrhu konstrukcí obálky budovy u nulových domů Konstrukce obálky budovy musí být navrženy tak, aby tepelně izolační vrstvy byly souvisle navazující a téměř bez tepelných mostů. Veškeré detaily stavebních konstrukcí musí být ověřeny výpočtem teplotních polí. Navržené detaily musí splňovat požadavky na lineární a bodové činitele prostupu tepla pro pasivní budovy podle ČSN 730540-2. Celkový vliv tepelných vazeb musí být nižší, než je referenční hodnota ∆U em,R = 0,02 W/(m 2.K) Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

25 Souvislosti mezi vlastnostmi konstrukcí obálky budovy Nejnižší hodnoty součinitelů prostupu tepla mají plné konstrukce. Nejvyšší hodnoty součinitelů prostupu tepla mají výplně otvorů Výplně otvorů se výrazně podílejí na solárních ziscích v topném období (ale negativně i v letním období) Výsledkem musí být kompromis mezi plochami a TT vlastnostmi plných konstrukcí a výplní otvorů Pozor: velké prosklené plochy negativně ovlivňují prům. U em – ten ale nezohledňuje solární zisky ! Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

26 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Q = U.S.Δt ΔQ = (0,21-0,14)x1x32=2,24 W 26 Návrhy tlouštěk tepelně izolačních vrstev Pro snížení hodnoty U není výhodné „předimenzovávat“ tloušťky tepelně izolačních vrstev: např. pro rozdíl mezi hodnotou U = 0,21 a 0,14 je tepelná ztráta pouze 2,2 W/m 2, přičemž tento rozdíl je daný tl. 100 mm tepelně izolační vrstvy v ceně 106,- Kč/m2. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

27 Okna – nové trendy, vhodné pro nulové domy 27 bezrámové zasklení - čtyřsklo zapuštěný rám - čtyřsklo ventilace s rekuperací Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

28 Okna s IZ čtyřskly U w = 0,47 W/m 2 K 28 Okna s IZ čtyřskly sice mají nízkou hodnotu U w, ale mají současně negativní vliv na solární zisky v topném období. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

29 Okna s IZ čtyřskly Čtyřsklo U g =0,36 W/m 2 K Solární propustnost g=0,31 Nevýhoda: vysoká hmotnost větších rozměrů oken 29 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

30 Děkuji za pozornost Ing. Vladan Panovec Centrum stavebního inženýrství a.s. vpanovec@csizlin.cz Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016