Budovy s tm nulovou spotebou energie Ing Vladan

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

Základní dokumenty EU Dokumenty EU vztahující se na navrhování budov s téměř nulovou spotřebou energie: 1. Směrnice EP a RADY č. 31/2010/EU 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 o

Legislativní požadavky • Zákon č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií ve znění zák. č. 103/2015 Sb. • Vyhláška č. 78/2013 Sb. ve znění vyhlášky č. 230/2015 Sb. o ener. náročnosti budov • 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

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 budovy, jejímž vlastníkem bude 3. menší než 350 m 2, a to od 1. ledna 2018 orgán veřejné moci 1. větší než 1500 m 2, a to od 1. ledna 2018 2. větší než 350 m 2, a to od 1. ledna 2019 ostatní budovy 3. menší než 350 m 2, a to od 1. ledna 2020. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

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

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

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 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016 7

Závislost výrobní a energetické náročnosti za období 20 roků • Obvodová stěna – železobeton 200 mm + TI 700 Výrobní energetická náročnost Provozní a výrobní energie (k. Wh/m 2, 20 a) 600 574. 00 512 465. 60 400 248. 80 300 287 200 194. 60 357. 20 Provozní energetická náročnost za 20 r. 199 140. 40 124 100 90 70 0 100 200 300 500 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016 700 900 tl. tepelné izolace (mm)

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

Budova s téměř nulovou spotřebou energie (nulový dům): Ø 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

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

Budova s téměř nulovou spotřebou energie Ø 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. Ø 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 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

Budova s téměř nulovou spotřebou energie podle vyhl. 78/2013: 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 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

parametr označení jednotka Parametry referenční budovy Redukční činitel základní hodnoty Uem f. R - Uem, R W/(m 2. K) Průměrný součinitel prostupu tepla Přirážka na vliv tepelných vazeb Dokončená Nová budova a budova její změna 1, 0 0, 8 0, 7 (Σ(Un. Ai. bi) + ΔUem, R)/ΣA ΔUem, R W/(m 2. K) 0, 02 Vnitřní tepelná kapacita CR k. J/(m 2. K) 165 Celková propustnost slunečního záření g. R - 0, 5 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Budova s téměř nulovou spotřebou energie Ostrava, 25. 2. 2016

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 Uem • 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

Průměrný součinitel prostupu tepla Hodnotu Uem 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

RD - možnosti splnění hodnoty Uem RD nepodsklepený s půdním prostorem Požadované Doporučené U (W/m 2 K) Pasivní U (W/m 2 K) * Stěny 0, 30 0, 25 0, 15 Strop 0, 30 0, 20 0, 12 Podlaha 0, 45 0, 30 0, 18 Výplně otvorů 1, 50 1, 20 0, 7 * Hodnoty pro pasivní domy jsou průměrné hodnoty z intervalu podle tabulky v ČSN Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

Hodnocení podle Uem Vypočtená hodnota Průměrné Uem Požadované U (W/m 2 K) Doporučené U (W/m 2 K) Pasivní U (W/m 2 K) 0, 42 0, 34 0, 22 Základní hodnota 0, 385 průměrného Uem referenční budovy Požadavek vyhlášky č. 78/2013 Sb. referenční hodnota pro nulové domy Hodnocení 0, 385 x 0, 7 = 0, 27 nevyhovuje Komentář: pro splnění hodnoty Uem referenční budovy je nutné navrhovat konstrukce obálky budovy na hodnoty pro pasivní domy. Z hlediska Uem bude i tak budova pouze v kategorii „B“. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

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

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

Zdroje pro stanovení návrhových hodnot λ Ø 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 materiál Deklarovaná hodnota zvýšení Δλ Návrhová hodnota λN Tepelná vodivost λ (W/m. K) EPS Gray 0, 034 3% 0, 035 EPS 70 F 0, 039 5% 0, 041 EPS 100 F 0, 037 5% 0, 039 XPS 0, 032 3% 0, 033 ISOVER FASSIL 0, 035 7% 0, 037 ISOVER DOMO 0, 035 7% 0, 037 ISOVER UNIROL 0, 038 10 % 0, 042 ISOVER TDPT 0, 038 10 % 0, 042 Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016 40

Zdroje pro stanovení návrhových hodnot λ Ø Přímým odečtením z tabulek fyzikálních vlastností (ČSN 73 0540 – 3 nebo ČSN EN ISO 10456). Ø 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) Ø z parametrů získaných certifikací výrobků Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016 22

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

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 ∆Uem, R = 0, 02 W/(m 2. K) Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

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. Uem – ten ale nezohledňuje solární zisky ! Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016

Návrhy tlouštěk tepelně izolačních vrstev Q = U. S. Δt ΔQ = (0, 21 -0, 14)x 1 x 32=2, 24 W 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 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/m 2. Regenerace bytových domů Dynamika proměn bydlení Ostrava, 25. 2. 2016 26

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

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

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

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