Posúdenie životného cyklu bytového domu

Optimálne riešenie treba zvážiť nielen z  technického, ale aj z ekonomického hľadiska a takisto z hľadiska investičných a prevádzkových nákladov. Nové budovy sa v súčasnosti stavajú ako nízkoenergetické a už bez problémov spĺňajú tepelnotechnické požiadavky na stavebné konštrukcie. Znižovanie spotreby energie sa preto do značnej miery spája s rekonštrukciou starého bytového fondu, v rámci ktorej je vhodné stanoviť nákladovo optimálne úrovne energetickej hospodárnosti v renovovaných budovách.

Sektor stavebníctva je jedným z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich a pokiaľ ide o spotrebu energie, tvorí viac ako 40 % jej konečnej spotreby. Zníženie spotreby energie a znečistenia životného prostredia je preto v energetickej udržateľnosti dôležitým cieľom. Na hodnotenie budov treba určiť ich životný cyklus (LCA), ktorý je jedným z najznámejších nástrojov používaných na posúdenie ekologicky udržateľného rozvoja. Celý proces posudzovania životného cyklu budov zahŕňa propagáciu udržateľných budov s nízkou spotrebou energie a vysokou účinnosťou, čo podporuje inovácie v odvetví stavebníctva. Zlepšenie energetickej účinnosti budov je prioritnou otázkou v Európskej únii, kde pripadá na stavebný sektor najväčší podiel z celkovej spotreby primárnej energie [1]. Efektívnosť variantných riešení komplexnej obnovy bytového domu možno hodnotiť pomocou viacerých kritérií rozhodovania a analýzy nákladov životného cyklu budovy.

Je zrejmé, že rekonštrukcia bytového domu sa musí riešiť komplexne tak, aby bola budova energeticky úsporná, ekologicky bezpečná a ekonomicky efektívna. V takom prípade možno dosiahnuť požadované a značné úspory energie. Článok, ktorý vychádza z uskutočnenej štúdie, sa venuje posúdeniu bytového domu z hľadiska potreby energie a nákladov potrebných na jeho obnovu. Jednotlivé navrhnuté energeticky úsporné opatrenia sa posudzujú podľa rôznych ekonomických parametrov.

Technicko-ekonomické posúdenie bytového domu

Cieľom tohto posúdenia je nájsť a vyhodnotiť ziskovosť jednotlivých navrhnutých energeticky úsporných opatrení a správne ich zoradiť. Energeticky úsporné opatrenia sa navrhujú komplexne tak, aby bola budova po ich zrealizovaní energeticky úsporná, ekologicky bezpečná a ekonomicky efektívna. Pri výpočtoch sa brala do úvahy ekonomická životnosť materiálov a zariadení. Celému procesu technicko-ekonomického posúdenia jednotlivých navrhnutých opatrení vždy predchádza kvalitné tepelnotechnické posúdenie stavebných konštrukcií, diagnostika skutkového stavu a projektová príprava. Pri posudzovaní sa hodnotia tepelnoizolačné vlastnosti stavebných konštrukcií budovy, systémové poruchy, statické nedostatky, stav výťahov a technických systémov v budove.

Ekonomické ukazovatele

Na výpočet návratnosti a nákladovej efektívnosti opatrení možno použiť viaceré ekonomické ukazovatele:

• metóda hrubej návratnosti – Payback (PB),
• metóda čistej súčasnej hodnoty – Net Present Value (NPV),
• koeficient čistej súčasnej hodnoty – Net Present Value Quotient (NPVQ),
• metóda čistej návratnosti – Pay-off (PO),
• vnútorná miera výnosnosti – Internal Rate of Return (IRR),
• forma splácania – hotovostný tok (cashflow).

Ziskovosť energeticky úsporných opatrení podľa NPVQ

NPVQ predstavuje čistú súčasnú hodnotu všetkých budúcich úspor spojených s opatrením počas uvažovaného časového obdobia, podelenú investíciami. Zjednodušene, záporný NPVQ predstavuje neziskové opatrenie, kladný NPVQ indikuje ziskové opatrenie.

Forma splácania – hotovostný tok (tzv. cashflow)

Cashflow poskytuje základ na finančnú analýzu a určuje čas, za ktorý sa investícia splatí a začína byť výnosná. Celá plánovaná investícia musí byť zisková a celý cashflow za požadovaný čas musí skončiť v pluse. Pre investora projektu sú dôležité tieto ročné ekonomické dôsledky, ktoré závisia hlavne od spôsobu financovania projektu [2].

Posúdenie životného cyklu budovy (LCA)

LCA (Life Cycle Assessment) sa používa v stavebníctve už od roku 1990 a je dôležitým nástrojom na hodnotenie budov. Metodika LCA vychádza z medzinárodných noriem radu ISO 14040 a skladá sa zo štyroch samostatných analytických krokov: definovanie cieľa a rozsah, vytváranie zásob, posúdenie vplyvu a interpretácia výsledkov [9]. LCA budovy sa používa na posúdenie environmentálneho vplyvu budovy počas jej celého životného cyklu – od prvotnej ťažby surovín cez fázu výroby až po vytvorenie výsledného produktu (stavebné dielo), jeho užívanie a ukončenie existencie (likvidácia/recyklácia) [3]. Na správne posúdenie budovy je nevyhnutné určiť všetky energetické a ekonomické vstupy do budovy vo všetkých jej fázach:

• plánovanie – zámer (štúdia), príprava projektu (zadanie projektu, realizačný projekt),
• výstavba – realizácia projektu (výrobná príprava, výstavba stavebného objektu a obstaranie technológií, kolaudácia, uvedenie do užívania),
• prevádzka – nábeh prevádzky, bežná prevádzka (údržba, opravy), modernizácia a rekonštrukcia,
• likvidácia – predaj, fyzická likvidácia/recyklácia [3].

Túto analýzu možno aplikovať pri rozhodovaní o akejkoľvek investícii do obnovy bytového domu, predovšetkým pri vynakladaní vyšších prvotných nákladov s cieľom znížiť tie budúce. Ekonomická efektívnosť bytového domu bude totiž tým vyššia, čím nižšie budú celkové náklady vynaložené v priebehu životného cyklu budovy [4].

Náklady počas životného cyklu budovy (LCC)

Analýza LCC bytového domu sa zameriava na optimalizáciu nákladov počas jeho životnosti, ktorá je limitovaná nielen technickou, ale aj ekonomickou životnosťou jednotlivých konštrukcií a zariadení. Zvyčajne sa počíta s obdobím životného cyklu budovy na 20 alebo 30 rokov. Náklady životného cyklu bytového domu sú súčtom nákladov súvisiacich s technickými parametrami a obstaraním budovy a investičných nákladov na jej obnovenie (CO), ďalej nákladov na údržbu a opravy (M&R), nákladov na prevádzku budovy (O) a nákladov na likvidáciu budovy (CL) vo všetkých fázach životného cyklu [6].

LCC = C_O + O + M&R + C_L  (€)                                                   

Posudzovaný bytový dom

Bytový dom (obr. 1) bol vybraný tak, aby reprezentoval najväčšiu vzorku existujúceho pôvodného bytového fondu na Slovensku. Najväčšie zastúpenie majú panelové bytové domy postavené pred rokom 1983, ktoré tvoria až 46 % z celkovej podlahovej plochy celého bytového fondu [10]. Stavebné konštrukcie bytového domu sú väčšinou v pôvodnom stave – okrem strechy, kde sa v roku 2003 spravila nová hydroizolácia, a nových plastových okien (tvoria približne 2/3). Skladba teplovýmenných stavebných konštrukcií je na obr. 2. Zdrojom tepla na vykurovanie bytového domu je odovzdávacia stanica tepla (OST), ktorá je v pôvodnom stave. Vykurovací systém je hydraulicky vyregulovaný od roku 2001. Teplá voda (TV) sa dodáva zo zásobníkov TV umiestnených v OST, ktoré sú v pôvodnom stave. Izolácia rozvodných potrubí nevyhovuje súčasným požiadavkám na tepelnú izoláciu.

Obr. 1 Posudzovaný bytový dom reprezentuje najväčšiu vzorku existujúceho pôvodného bytového fondu na Slovensku

Návrh energeticky úsporných opatrení

Navrhnuté energeticky úsporné opatrenia sú zamerané na stavebné konštrukcie a technické systémy na zvýšenie energetickej hospodárnosti budovy. Opatrenia sú cielené najmä na zníženie prechodu tepla obvodovými konštrukciami, zníženie tepelnej straty budovy a zlepšenie tesnosti obálky budovy. Navrhované energeticky úsporné opatrenia sú zhrnuté na obr. 3. Obvodový plášť je zateplený kontaktným zatepľovacím systémom – s expandovaným polystyrénom do požiarnej výšky (do 8. NP, tzn. 22,4 m) a s minerálnou vlnou nad úrovňou požiarnej výšky (9. až 13. NP). Pri zateplení strechy sa uvažuje  expandovaný polystyrén. Navrhnuté sú tri varianty obnovy bytového domu (tab. 2), ktoré sa navzájom líšia úrovňou tepelnej ochrany stavebných konštrukcií. Prvý variant spĺňa požiadavky, ktoré boli platné v minulosti, druhý tie súčasné a ďalší spĺňa požiadavky, ktoré budú platiť v nasledujúcich rokoch [5].

Obr. 2 Skladba obvodového plášťa, strešného plášťa a podlahy v skutkovom stave [2]

Výsledky posúdenia bytového domu

Výsledky posúdenia sa líšia podľa toho, aká metóda posúdenia bytového domu sa použila. Technicko-ekonomické posúdenie posudzuje každé jedno opatrenie samostatne, preto možno z navrhnutých opatrení vyskladať najvhodnejší variant obnovy bytového domu. Posúdenie životného cyklu skúma navrhnuté varianty obnovy ako celok.

Ziskovosť energeticky úsporných opatrení podľa NPVQ

Ako kritérium ziskovosti úsporných opatrení sa v tejto štúdii použil koeficient čistej súčasnej hodnoty NPVQ, ktorý predstavuje čistú súčasnú hodnotu všetkých budúcich úspor spojených s opatrením počas uvažovaného časového obdobia v pomere k investíciám. V predmetnej štúdii vychádzajú ako najziskovejšie izolácia rozvodov TV, automatická regulácia a nočný teplotný útlm i izolácia rozvodov vykurovania. Menej výhodne, ale stále ziskovo vychádzajú opatrenia spojené so zlepšením tepelnej ochrany. Podľa NPVQ je zateplenie obvodového plášťa najvýhodnejšie vo V 2 (izolácia s hrúbkou 14 cm) a zateplenie strechy je najvýhodnejšie vo V 1 (izolácia s hrúbkou 14 cm).

Obr. 3 Navrhované energeticky úsporné opatrenia [7]

Náklady bytového domu v životnom cykle (LCC)

Z ekonomického hľadiska je obdobie prevádzky (užívania) stavby tým najnáročnejším, tvorí až 3/4 celkových nákladov počas životnosti stavby. Podrobnejšia analýza prevádzkových nákladov ukázala, že percentuálne najvyšší podiel z celkových prevádzkových nákladov majú náklady na vykurovanie, je to približne 65 % [2]. Zamerali sme sa na obdobie 30 rokov od realizácie obnovy, čo je predpokladaná ekonomická životnosť opatrení na zlepšenie tepelnej ochrany budovy. Výpočet sa vykonal v rámci pôvodného stavu a troch variantov zateplenia. Pri výpočte ekonomickej efektívnosti zateplenia bytového domu sa nezohľadňovali náklady na likvidáciu budovy.

Obr. 4 Percentuálne vyjadrenie nákladov životného cyklu objektu

Do výpočtu sa brali tieto náklady:

Investičné náklady na energeticky úsporné opatrenia

Ide o všetky investičné náklady spojené s obnovou, najmä náklady na materiál a montáž (prácu).

Prevádzkové náklady na vykurovanie

Závisia od potreby tepla na vykurovanie a prípravu TV, od účinností systémov vykurovania a prípravy TV (určených výpočtom), klimatických podmienok a od správania užívateľov (normalizovaného). Cena tepla sa určila na základe výročných správ od Úradu pre reguláciu sieťových odvetví [11].

Obr. 5 Priebeh celkových nákladov počas 30 rokov pri bytovom dome v pôvodnom stave a pri troch variantoch zateplenia

Náklady na opravy

Uvažovali sa náklady na pravidelné opravy pri fasáde (neobnovenej, obnovenej), streche, oknách a rozvodoch vykurovania a TV. Vychádzalo sa z predpokladanej poruchovosti konštrukcií a intervalu nevyhnutnosti jednotlivých opráv. Rozdelenie nákladov počas 30-ročného životného cyklu budovy a vyhodnotenie jednotlivých variantov podľa najnižších nákladov je v tab. 4. Výsledky výpočtu LCC budovy sú zobrazené na obr. 5. Zatiaľ čo počiatočné náklady sú najvyššie pri V 3 s najvyššou úrovňou zateplenia, najvyššie náklady po 30 rokoch sú pri pôvodnom stave, a to najmä v dôsledku vysokých prevádzkových nákladov a nákladov na opravy. Neuvažovali sa tu však náklady na obsluhu dlhu, ktoré budú pri najvyššej pôžičke z banky (V 3) najvyššie.

Forma splácania – hotovostný tok (cashflow)

Vypracovala sa finančná analýza pre investora, ktorá jasne určuje čas, za ktorý sa investícia splatí a začína byť výnosná. Vypracovalo sa niekoľko variantov financovania projektu. Ako najvýhodnejšie vyšlo riešenie, pri ktorom sa 80 % z celkových nákladov financuje prostredníctvom úveru od ŠFRB [12] (tab. 5). Hoci je finančný tok v tomto prípade veľmi priaznivý, treba vziať do úvahy, že len časť bytových domov má možnosť čerpať úver za takýchto podmienok. Na porovnanie je v tab. 6 uvedený alternatívny, najmenej výhodný, spôsob financovania prostredníctvom pôžičky z banky. Na obr. 6 vidieť kumulovaný cashflow pri uvedenom variante.

Obr. 6 Grafické zobrazenie kumulovaného finančného toku – cashflow

Záver

Investorovi sa odporúča pri posudzovaní investičných projektov hľadať optimálne riešenie nielen z  technického, ale aj z ekonomického hľadiska a takisto z hľadiska investičných a prevádzkových nákladov, keďže tie môžu pri posudzovaní efektívnosti vynakladaných finančných prostriedkov v podstatnej miere ovplyvniť rozhodovanie o výbere variantu riešenia zateplenia bytového domu. Analýza ukázala, že po zrealizovaní navrhnutých energeticky úsporných opatrení je potenciál úspory energie viac ako 50 %. Obnova posudzovaného bytového domu sa ukázala ako nevyhnutná aj vzhľadom na jeho technický stav.

Cieľom úprav bolo odstrániť existujúce nedostatky, znížiť energetickú náročnosť a celkovo zvýšiť kvalitu bývania. Z hľadiska výpočtu celkových nákladov na obdobie 30 rokov sme dospeli k výsledku, že najvýhodnejší variant zateplenia je V 3, pri ktorom obvodový plášť a strecha spĺňajú požiadavky na tepelnú ochranu podľa STN 73 0540:2012 pre budovy s takmer nulovou spotrebou energie. Na základe výpočtu NPVQ možno ako najviac optimálnu odporučiť hrúbku tepelnej izolácie obvodového plášťa 14 cm a hrúbku tepelnej izolácie strechy takisto 14 cm. Finančná analýza ukázala, že návratnosť investície závisí vo veľkej miere od zdrojov financovania, pričom najlepší spôsob financovania zahŕňa štátnu finančnú pôžičku.

Foto a obrázky: autorka

Literatúra

1. Smernica 2010/31/EÚ  Európskeho parlamentu a rady  z 19. mája 2010 o energetickej hospodárnosti budov (prepracované znenie).  Úradný vestník Európskej únie.
2. Kmeťková, J.: Technicko-ekonomické posúdenie komplexnej obnovy bytového domu. Diplomová práca. Bratislava: SvF STU, 2013.
3. Miške, R.: Implementácia facility managementu do prípravnej etapy investičného procesu. Nehnuteľnosti a Bývanie.
4. Petráková, Z. a kol.: Využitie projektového riadenia v stavebníctve a investičnej výstavbe. Bratislava: Stavebná fakulta STU, 2003.
5. STN 73 0540-2: 2012 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky.
6. Ramesh, T. – Prakash, R. – Shukla, K. K.:Life cycle energy analysis of buildings: An overview. Energy and Buildings 42 (2010),p. 1592 – 1600.
7. Bartošová Kmeťková, J. – Krajčík, M.: Energy efficient retrofit and life cycle assessment of an apartment building. In: Energy Procedia [elektronický zdroj] : 6th International Building Physics Conference, IBPC 2015. Vol. 78, (2015), online, p. 3186 – 3191.
8. Kmeťková, J. – Petráš, D.: Sustainability in the existing buildings based on life cycle analysis. In: Energy for Sustainability 2015 [elektronický zdroj]: proceedings. Coimbra, Portugal, 14. – 15. 5. 2015. Coimbra: Institute for Research and Technological Development in Construction Sciences, 2015, CD-ROM, [5] s.
9. International Standardization Organization (ISO). Environmental management – life cycle assessment – principles and framework; 2006. ISO 14040.
10. Stratégia obnovy fondu bytových a nebytových budov v Slovenskej republike. Bratislava, 2014.
11. Online: www.urso.gov.sk
12. Online: www.sfrb.sk

Text: Ing. Jana Bartošová Kmeťková
Recenzoval: prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.
Autorka pôsobí na Katedre TZB Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.