Energetická hospodárnosť budov

Energetická hospodárnosť budov je množstvo energie potrebnej na splnenie všetkých energetických potrieb súvisiacich s normalizovaným užívaním budovy, najmä množstvo energie potrebnej na vykurovanie a prípravu teplej vody, na chladenie a vetranie a na osvetlenie.

Požiadavky na tepelnú ochranu budov
Zníženie potreby tepla v bytových a nebytových budovách sa týka opatrení s možnosťou ich uplatnenia rozdielne vzhľadom na to, či ide o návrh nových budov, alebo obnovu existujúcich budov. V zásade ide o:

• zabezpečenie požiadaviek na tepelnú ochranu jednotlivých stavebných konštrukcií (plnej časti obvodového plášťa, strešného plášťa, otvorových konštrukcií v obvodovom a strešnom plášti, podlahy na teréne a deliacich konštrukcií medzi vykurovanými a nevykurovanými priestormi), čiže optimálne zvyšovanie tepelnoizolačných požiadaviek znižovaním súčiniteľa prechodu tepla konštrukcie U vo W/(m² . K);
• znižovanie alebo zvyšovanie podielu plochy jednotlivých stavebných konštrukcií, ktorými sa uskutočňujú tepelné straty v závislosti od ich tepelnoizolačných vlastností, na celkovej ploche stavebných konštrukcií;
• znižovanie alebo zvyšovanie podielu plochy transparentných konštrukcií v závislosti od celkovej energie slnečného žiarenia Isj v kWh/m² podľa orientácie;
• znižovanie rozsahu a vplyvu tepelných mostov v stavebných konštrukciách;
• ovplyvnenie faktora tvaru budovy znižo­vaním plochy stavebných konštrukcií, ktorými sa uskutočňujú tepelné straty;
• znižovanie nežiaducich tepelných strát vetraním pri zabezpečení požadovanej výmeny vzduchu v užívaných priestoroch;
• zvýšenie využitia tepelných ziskov.

V existujúcich budovách možno dosiahnuť zníženie potreby tepla na vykurovanie najmä zmenou tepelnotechnických vlastností jednotlivých stavebných konštrukcií (okrem podlahy na teréne), elimináciou tepelných mostov so zabezpečením splnenia hygienických požiadaviek (vylúčenia vzniku plesní na vnútorných povrchoch stavebných konštrukcií) a objektivizovaným znížením tepelných strát vetraním.

Uplatnenie rozličnej kvality tepelnej ochrany preukazuje možnosti zníženia potreby tepla podľa stanovenej klasifikácie (nízkoenergetické, ultra nízkoenergetické a pasívne budovy), ako aj určenie možných úspor vyplývajúcich z uplatnenej kombinácie tepelnotechnických vlastností stavebných konštrukcií a maximálnej možnej úspory, ktorá slúži ako podklad na stanovenie potenciálu úspor. Podmienky vyplývajú z tab. 1.

Tab. 1  Návrh požiadaviek na stavebné konštrukcie budovy podľa požadovanej úrovne energetického kritéria [4]

1) Požiadavky stanovené vzhľadom na podmienku, že pri významnej obnove sa má splniť, ak je to technicky, ekonomicky a funkčne možné, požiadavka na minimálnu energetickú hospodárnosť.

Vplyv úrovne tepelnej ochrany na potrebu tepla na vykurovanie
Obvodové plášte
Požiadavky na minimálne tepelnoizolačné vlastnosti stavebných konštrukcií určuje STN 73 0540-2: 2002. Hodnota súčiniteľa prechodu tepla UN = 0,46 W/(m² . K) je maximálnou hodnotou požiadavky, ktorú musia splniť všetky obnovované a nové budovy. Pre obvodové plášte nových budov sa odporúča dosiahnutie hodnoty UN ≤ 0,32 W/(m² . K). Rovnako sú stanovené požiadavky na ostatné deliace konštrukcie medzi vykurovanými priestormi a vonkajším prostredím alebo inými nevykurovanými priestormi budovy.

Obvodové plášte existujúcej výstavby vytvárajú murované steny z plných pálených tehál, tehál CDm a pórobetónových tvárnic, jednovrstvových panelových konštrukcií na báze betónov z ľahkých plnív, pórobetónu alebo vrstvených konštrukcií s tepelnoizolačnou vrstvou z penového polystyrénu s hrúbkou 50 až 100 mm (degradovanou zátekmi cementového mlieka). Hodnota súčiniteľa prechodu tepla je od U = 0,65 (bytové domy PS-82 TT) po 2, 215 W/(m² . K) (bytové domy G-57). Zateplením kontaktným tepelnoizolačným systémom (ETICS, resp. KZS) s hrúbkou tepelnoizolačnej vrstvy na báze penového polystyrénu 60 mm sa pri všetkých obvodových plášťoch dosiahne hodnota súčiniteľa prechodu tepla nižšia, ako je požiadavka na obnovované budovy. Zateplený obvodový plášť z troskopemzobetónových dielcov bytových domov konštrukčnej sústavy G-57 dosiahne hodnotu U = 0,439 W/(m² . K).

Otvorové konštrukcie
Požiadavky na minimálne tepelnoizolačné vlastnosti otvorových konštrukcií určuje STN 73 0540-2: 2002 pre obnovované a nové budovy maximálnou hodnotou UN vo W/(m2 . K). Požiadavky pre obnovované budovy sa stanovili podľa možností zmeny tepelnotechnickej kvality v čase prípravy normy (rok 2000 až 2002). V súčasnosti sa pre obnovované budovy uplatňuje aj prísnejšia požiadavka, ktorá sa odporúča pre nové budovy. Hodnota súčiniteľa prechodu tepla otvorovej konštrukcie Uw je závislá od pomeru plochy rámu a zasklenia (obr. 1).

Potrebu tepla na vykurovanie ovplyvňuje pasívny solárny zisk Qsi, ktorý sa zjednodušene určí podľa 10.2.4 STN 73 0540-4: 2002. Pasívny solárny zisk závisí od orientácie zasklených systémov na svetové strany. Celková energia slnečného žiarenia Isj na jednotku plochy s nasmerovaním počas štandardného vykurovacieho obdobia je uvedená normalizovanými hodnotami vo vyhláške [1]. Pre uvažovanie skutočných podmienok závislých od lokality umiestenia budovy sú dôležité vstupné údaje z komentára k STN EN ISO 13790 alebo z jej prílohy.

Vplyv otvorových konštrukcií na potrebu tepla na vykurovanie je rôzny v závislosti od faktora tvaru a je uvedený na obr. 2 s použitím normalizovaných vlastností pre obnovované a nové budovy. Pri nižšej hodnote faktora tvaru je vplyv podielu zasklenia na potrebe tepla na vykurovanie nižší. Podiel plných častí obvodového plášťa a otvorových konštrukcií je v jednotlivých budovách rozličný a mení sa napr. aj v rámci rovnakého konštrukčného systému bytových domov.

Zníženie potreby tepla na vykurovanie zlepšením tepelnej ochrany budovy
V dôsledku zavedenia požiadaviek na tepelnú ochranu možno predpokladať zníženie potreby tepla na vykurovanie o 28,6 % oproti požiadavkám STN 73 0540 (obr. 3).

Obr. 3  Vývoj požiadaviek na potrebu tepla na vykurovanie pre bytové domy

Pri zmene tepelnej ochrany budovy možno uvažovať rôzne kombinácie úrovní tepelnotechnických vlastností stavebných konštrukcií, ktoré ovplyvňujú potrebu tepla na vykurovanie. Pre stanovený štandard budov sa vždy menia vlastnosti otvorových konštrukcií. Vplyv otvorových konštrukcií na vypočítanú hodnotu potreby tepla je závislý aj od veľkosti jednotlivých otvorových konštrukcií, od podielu plochy otvorových konštrukcií z celkovej plochy obalových konštrukcií (resp. fasády) a je závislý aj od orientácie transparentných systémov. Plochou otvorových konštrukcií, ich orientáciou a vlastnosťami zasklenia sú ovplyvnené solárne tepelné zisky budovy. Priemerná hodnota súčiniteľa prechodu tepla budovy je závislá od určenej plochy jednotlivých stavebných konštrukcií posudzovanej budovy.

Zmenou tepelnotechnických vlastností stavebných konštrukcií možno dosiahnuť úsporu tepla 31 až 73 % v závislosti od kvality tepelnej ochrany stavebných konštrukcií budovy v pôvodnom stave a od kombinácie uplatnených opatrení. Hodnotenie sa vykonalo pre tri bytové domy. Uvažovaním rôznej úrovne tepelnotechnickej kvality stavebných konštrukcií sa získali podklady pre budovy postavené do roku 1983 vrátane a od roku 1984 (výstavba energeticky úsporných budov podľa revidovanej ČSN 73 0540: 1979).
Uvažovaním vlastností stavebných konštrukcií v úrovni požiadaviek na novú výstavbu podľa STN 73 0540: 2002 (obvodový a strešný plášť) a otvorových konštrukcií s izolačným dvojsklom s Ug = 1,1 W/(m² . K) podľa alternatívy B2 možno uvažovať zníženie potreby tepla na vykurovanie pre:

• bytové domy postavené do roku 1983 (vrátane) – o 58 %,
• bytové domy postavené po roku 1983 – o 45 %,
• kategórie budov v závislosti od obdobia výstavby a faktora tvaru – 45 až 60 % (ovplyvnené prerušovaním vykurovania); na určenie potenciálu sa uvažuje zníženie potreby tepla o 45 %.

Minimálna požiadavka na energetickú hospodárnosť
Posledným kritériom, ktorého splnenie ovplyvňuje tepelnotechnická kvalita obvodového plášťa, je požiadavka na maximálnu mernú potrebu tepla na vykurovanie – energetické kritérium podľa STN 73 05402-2: 2002. Hodnotenie sa vykonáva pre celú budovu. Je ovplyvnené faktorom tvaru budovy (podielom plochy teplovýmenného obalu a obostavaného objemu budovy). Je ovplyvnené všetkými obalovými konštrukciami, ich tepelnoizolačnou kvalitou a podielom ich plochy na celkovej ploche, ktorou sa uskutočňujú tepelné straty.
Minimálne požiadavky na energetické kritérium rozlíšené pre obnovované a nové budovy určuje so zohľadnením faktora tvaru budovy STN 73 0540-2: 2002.

Bytové domy a administratívne budovy majú obvykle faktor tvaru v rozsahu 0,2 až 0,4 1/m. Znamená to, že budovy s rovnakými tepelnoizolačnými vlastnosťami jednotlivých stavebných konštrukcií majú rozdielnu mernú potrebu tepla na vykurovanie.

Splnenie požiadaviek podľa normy sa má vykonať v rámci projektovej dokumentácie na stavebné povolenie. Energetické kritérium je určené pre normalizované podmienky teploty vnútorného vzduchu θai = 20 °C, počet dennostupňov D = 3 422 K . deň a so zabezpečením minimálnej výmeny vzduchu v miestnostiach budovy n = 0,5 1/h. Rovnaké podmienky hodnotenia sa uvažujú pri výpočte a hodnotení energetickej hospodárnosti bytových a rodinných domov. Určenie počtu dennostupňov závisí od priemernej teploty vnútorného vzduchu zohľadňujúcej účel užívania budovy (teplota vzduchu v jednotlivých miestnostiach, prípadne teplotných zónach, uplatnenie nočného a víkendového útlmu vykurovania).

Obr. 4  Možnosti poklesu spotreby tepla uplatnením opatrení na bytových domoch postavených v rôznych konštrukčných systémoch a stavebných sústavách [5, 6]

Na obr. 4 sú uvedené výsledky zníženia potreby tepla na vykurovanie pri použití rozličných opatrení. V prípade pilotného projektu 332 bytov Bratislava-Kramáre išlo približne o zlepšenie tepelnotechnických vlastností jednotlivých stavebných konštrukcií na úrovni požiadaviek na obnovované budovy. Okná zostali pôvodné, ale sa zatesnili tesniacimi profilmi. Na bytovom dome Beňadická ul. sa opravili škáry stykov, zatesnili okná, zasklili lodžie a zateplila strecha. V Dolnom Smokovci sa vymenili okná, zateplenie bolo v kvalite požiadaviek na nové budovy, vybudovali sa byty v nadstavbe. Použitím rôznej úrovne opatrení na rozdielnych bytových domoch sa docielilo rozdielne zníženie potreby tepla na vykurovanie od 34 do 53 %.

Požiadavky prislúchajúce určeným faktorom tvaru budovy boli podkladom pre kvantifikovanie minimálnej požiadavky na energetickú hospodárnosť budov zavedenú vyhláškou Ministerstva výstavby a regionálneho rozvoja Slovenskej republiky č. 311/2009 Z. z. Nové a významne obnovené budovy by mali byť navrhované a zhotovené tak, aby mohli byť zaradené do energetickej triedy A alebo B. Túto skutočnosť je potrebné preukázať na kolaudačnom konaní energetickým certifikátom budovy.

Zavedením minimálnej požiadavky na energetickú hospodárnosť sa znížením potreby tepla na základe hodnotenia vplyvu opatrení pri obnove bytových domov znížila potreba tepla na vykurovanie o ďalších 28,6 %.

TEXT: Spracované podľa publikácie Sternová, Z. a kol.:Energetická hospodárnosť a energetická certifi­kácia budov. Bratislava: JAGA GROUP, s. r. o., 2010.
FOTO: Dano Veselský

Literatúra
1.    Vyhláška MVRR SR č. 311/2009 Z. z., ktorou sa ustanovujú podrobnosti o výpočte energetickej hospodárnosti budov a obsah energetického certifikátu z 30. júla 2009.
2.    STN EN 15316-2-1 Vykurovacie systémy v budovách. Metóda výpočtu energetických požiadaviek systému a účinnosti systému. Časť 2-1: Systémy odovzdávania tepla do vykurovaného priestoru, 2008 (06 0232).
3.    STN 73 0540-2 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Tepelná ochrana budov. Časť 2: Funkčné požiadavky, 2002 (73 0540).
4.    Sternová, Z., Valášek, J., Székyová, M., Smola, A. a kol.: Spracovanie podkladov pre novelu vyhlášky 625/2006 Z. z.. Zák. 20/2008. Bratislava: VVÚPS-NOVA. 2008.
5.    Sternová, Z. a kol.: Obnova bytových domov. Hromadná bytová výstavba do roku 1970. Bratislava: JAGA GROUP, 2001.
6.    Sternová, Z. a kol.: Obnova bytových domov. Hromadná bytová výstavba po roku 1970. Bratislava: JAGA GROUP, 2002.

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.