Energie a kvalita budov

1. ÚVOD

Jak rozpoznat kvalitní budovu nebo alespoň získat informace týkající se provozních nákladů spojených s energiemi? Podle zákona o hospodaření energií 406/2000 Sb. v pozdějším znění a v blízké budoucnosti dle Směrnice EP a Rady 2010/31/ES máme povinnost u nových a u určitých rekonstruovaných a v budoucnu u všech budov vypracovat průkaz energetické náročnosti budovy. Co ale znamená, když se mluví o energetickém štítku a průkazu energetické náročnosti budovy, když jsme ze všech stran zaplavování, hesly typu: „Nízkoenergetický dům“, „Pasivní dům“ nebo „Nulový dům“ nebo „dům získal stříbrný certifikát kvality SBToolCZ“? Tento článek se zabývá stručným popisem obsahu jednotlivých termínů a jejich souvislostmi a vazbami, neboť nejenom laik je ztracen, ale jasno v nich nemají často ani architekti či stavaři.

2. ENERGETICKÝ ŠTÍTEK

V české technické normě ČSN 730540-2/2011 je energetický štítek obálky budovy uveden v části Příloha C (informativní). Skládá se z protokolu a grafické podoby. Hodnota určující zatřídění A – G je klasifikací prostupu tepla obálkou budovy Uem [W/(m2K)], tj. průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy, který je povinně hodnocenou veličinou současně s hodnotami prostupu tepla jednotlivých konstrukcí. Uem získáme tak, že součet měrných ztrát prostupem tepla jednotlivých konstrukcí HT [W/K] vydělíme celkovou plochou obálky budovy A [m2].

3. NÍZKOENERGETICKÁ, PASIVNÍ A NULOVÁ BUDOVA

Součástí ČSN 730540-2/2011 je Příloha A (informativní) uvádějící pojmy nízkoenergetická, pasivní a nulová budova. Nízkoenergetická budova má průměrný součinitel prostupu tepla Uem [W/(m2K)] (viz. výše čl. 2. Energetický štítek) nepřekračující doporučené hodnoty definované výše zmíněnou normou a současně měrná potřeba tepla na vytápění nepřekračuje 50 kWh/(m2a) stanovená v souladu s ČSN EN ISO 13790, TNI 730329 a TNI 730330. Měrnou potřebu tepla na vytápění získáme bilančním hodnocením tj. součtem jednotlivých měrných ztrát větráním a prostupem tepla jednotlivých konstrukcí HT [W/K] vynásobených rozdílem vnitřní a venkovní teploty vzduchu v definovaném časovém kroku např. měsíc, kdy se topí a následným vydělením celkovou vytápěnou plochou budovy. Tepelné ztráty jsou redukovány tepelnými zisky z vnitřních zdrojů a slunečního záření. Výpočet dílčích hodnot pro průkaz energetické náročnosti budovy má totožný postup s uvedeným, viz. níže.

V návaznosti na nízkoenergetickou budovu, pasivní a nulová budova musí splnit maximální měrnou potřebu tepla na vytápění 15 kWh/(m2a), respektive 5 kWh/(m2a). Mimo uvedené kritérium musí také splnit další kritéria, např. maximální hodnoty potřeby primární energie. Pro pasivní domy je v potřebě primární energie obsažena spotřeba energie na vytápění, chlazení (uvažuje se, že projekt je zpracován tak, že chlazení není potřeba), příprava teplé vody a pomocná elektrická energie na provoz energetických systémů budovy. U nulové budovy je tento okruh ještě rozšířen o spotřeby energie na umělé osvětlení a elektrické spotřebiče (pouze pro Úroveň A). Označení pasivní nebo nulový dům tak ve své podmínce splnění kriterií potřeby primární energie překonává v současnosti legislativou vyžadovaný a níže popsaný průkaz energetické náročnosti budovy a jde směrem sledovaným environmentálními kritérii v komplexním hodnocení kvality budov např. metodikou SBToolCZ.

4. PRŮKAZ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOVY

Zákon o hospodaření energií 406/2000 Sb. v pozdějším znění předepisuje pro nové budovy, některé rekonstruované budovy a při prodeji nebo nájmu budov nebo jejich částí (nových nebo některých rekonstruovaných) tzv. průkaz energetické náročnosti budovy (PENB), který stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek musí zajistit. Způsob zpracování a obsah PENB specifikuje vyhláška č. 148/2007 Sb. v pozdějším znění o energetické náročnosti budov.

Základním srovnávacím a posuzovaným kritériem je měrná roční spotřeba energie budovy (parametr vhodný k porovnávání s budovami stejného typu), která se stanoví poměrem celkové roční spotřeby energie budovy ku celkové půdorysné a vytápěné/chlazené ploše budovy [kWh/m2]. Celková roční spotřeba energie se stanoví bilančním hodnocením jako součet jednotlivých dílčích spotřeb dodané energie pro všechny časové intervaly v roce zahrnující vytápění, chlazení, větrání, klimatizování budovy, přípravu teplé vody a osvětlení při standardizovaném užívání.

Z hlediska vytápění se použije postup popsaný výše v čl. 3 (potřeba energie na vytápění). Další transformací, tj. zohledněním účinnosti výroby energie zdrojem se získá dodaná energie na vytápění. K této hodnotě se přičte hodnota zohledňující spotřebu pomocné energie na vytápění. Výsledkem je pak celková spotřeba energie na vytápění. Po vydělení celkovou plochou budovy se získá měrná spotřeba tepla na vytápění [kWh/m2]. Obdobným principem se získají i další dílčí spotřeby energie, které se uvednou v grafickém znázornění a v protokolu PENB (jak po dílčích spotřebách tak jako souhrná spotřeba).

5. KOMPLEXNÍ HODNOCENÍ KVALITY BUDOVY METODIKOU SBTOOLCZ

Udržitelná budova je ideálním cílem výsledku komplexního hodnocení kvality budovy metodikou SBToolCZ. Agenda 21 pro udržitelnou výstavbu definuje jako udržitelnou budovu tu, která spotřebuje minimální množství energie a vody během svého života, využívá efektivně suroviny (materiály šetrné k životnímu prostředí, obnovitelné materiály), má zajištěnu dlouhou dobu životnosti (kvalitní konstrukční zpracování, ale i adaptabilita konstrukce pro různé druhy provozu), vytváří co nejmenší množství odpadu a znečištění během svého života (trvanlivost, recyklovatelnost), efektivně využívá půdu, dobře zapadá do přirozeného životního prostředí, uspokojuje potřeby uživatele nyní i v budoucnosti (pružnost, adaptabilita, kvalita místa) a vytváří zdravé životní prostředí interiéru.

V rámci SBToolCZ existují schémata pro hodnocení různých typologií budov, dále je uveden příklad na schématu SBToolCZ pro bytové stavby. SBToolCZ pro bytové stavby je český certifikační multikriteriální nástroj vyvinutý na Fakultě stavební ČVUT pro posouzení komplexní úrovně kvality budov pracující se souborem kritérií environmentálních, sociálních (sociálně-kulturních) a ekonomických (ekonomika a management) a samostatně s kritérii týkající se lokality budovy (nezapočítává se do celkového hodnocení), tj. celkem 33 kritérií ve čtyřech skupinách. Metodika je lokalizovaná na podmínky České republiky, tzn. že respektuje zvyklosti, tradice, …

Jednotlivá kritéria jsou naváhována panelem expertů nejprve v rámci skupin. Následně jsou zvoleny váhy skupin na celku, resp. i jednotlivých kritérií na celku. Je z nich patrný důraz metodiky na environmentální kritéria. Nejvyšší váhu jak v celkové struktuře (10,5%) má kritérium E. 09 Spotřeba primární energie z neobnovitelných zdrojů. V pořadí další dvě nejvýznamnější kritéria jsou E.01 Potenciál globálního oteplování (indikátorem jsou ekvivalentní emise oxidu uhličitého) a E.11 Využití půdy.

Obr. 1: Celkové váhy skupin

Pokračování na další straně.

Jedním z podkladů při zpracovávání certifikace je i průkaz energetické náročnosti budovy (PENB), z jehož hodnot se provádí výpočet kritérií (E – environmentálních a S – sociálních):

E.01 Potenciál globálního oteplování (GWP) – vliv CO2,ekv [kg/(m2a)]; E.02 Potenciál okyselování prostředí (AP) – vliv SO2,ekv [kg/(m2a)]; E.03 Potenciál eutrofizace prostředí (EP) – vliv NOX [kg/(m2a)]; E.09 Spotřeba primární energie z neobnovitelných zdrojů [MJ/(m2a)]; S.03 Tepelná pohoda v letním období; S.04 Tepelná pohoda v zimním období,

Kritéria E.01, E.02 a E.09 ovlivňuje PENB z cca 50% (hodnocení svázané primární energie a emisí tj. hodnocení i fáze výstavby ovlivňuje druhých cca 50%) a kritéria E.03, S.03 a S.04 ze 100%. Hodnoty PENB mohou ovlivňovat celkové hodnocení ve velkém rozptylu tj. 16 – 52%, v závislosti na kvalitě (bodovém ohodnocení) ostatních kritérií neovlivňovaných PENB. Lze však uvažovat, že nejčastěji bude PENB ovlivňovat hodnocení v rozsahu 25 – 30%.

Pomocí algoritmů hodnocení se stanoví pro jednotlivá kritéria hodnoty indikátorů kvantitativní (číselné) nebo kvalitativní (např. slovní), které jsou normalizovány na jednotnou stupnici 0 – 10. Hodnota 10 odpovídá velmi vysoké kvalitě, 5 bodů koresponduje s kvalitní výstavbou, 0 vyjadřuje stav obvyklý (standardní) v regionu nebo splnění legislativních požadavků (pokud jsou nadefinovány). Výsledné body ze všech kritérií se následně přenásobí váhami, vážené body jednotlivých kritérií se sečtou a dostane se tak celkový výsledek (opět v rozsahu 0 až 10), jehož hodnota reprezentuje úroveň kvality předmětné budovy.

Environmentální kritéria, která hodnotí spotřebu energie a emise, jsou hodnocena v souladu s principy LCA (Life Cycle Assessment, tedy hodnocení životního cyklu). Tzn., že v algoritmu hodnocení se postihuje nejen provozní dopad stavby (např. spotřeba provozní energie), ale i spotřeba energie při výrobě použitých materiálů a konstrukcí, ze kterých byla budova postavena (tzv. svázaná spotřeba energie, někdy též jako šedá, nebo zabudovaná energie). Pro výpočty emisí jsou použity emisní faktory, které jsou v souladu se Směrnicí Rady 96/61/EC o integrované prevenci a omezování znečištění, tzn. že postihují úplný procesní řetězec příslušné technologie výroby tepla a energie a při uvažování úplného životního cyklu daného zdroje energie. Toto pojetí tak poskytuje úplnější vyhodnocení environmentálních dopadů, nežli běžné a standardní výpočty emisí v energetických auditech.

Výstupem z hodnocení na základě dosažených bodů je certifikát kvality budovy – grafický symbol, prezentační dokument a podrobná zpráva z hodnocení.

Obr. 3: Certifikát kvality dle počtu dosažených bodů

Obr. 4: Certifikát kvality X-LOFTu

Dokončení na další straně.

6. ZÁVĚR

Výše uvedené čtyři termíny mají vzájemné vazby, tj. hierarchicky na sebe navazují, resp. jsou do sebe vnořeny. Energetický štítek je hodnocením obálky budovy, který je hodnocenou podmínkou při označovaní budov termínem např. „nízkoenergetická budova“. Druhou podmínkou je maximální hodnota měrné potřeby tepla na vytápění, která se po další transformací, tj. zohlednění účinnosti výroby energie zdrojem a přičtením hodnoty zohledňující spotřebu pomocné energie na vytápění, promění v měrnou spotřebu energie na vytápění. Ke spotřebě energie na vytápění se přidají další spotřeby (chlazení, větrání, klimatizování budovy, přípravu teplé vody a osvětlení), čímž se získá průkaz energetické náročnosti budovy (PENB). Zohledníme-li u hodnot z PENB vlivy energonositelů (elektřina, plyn, …) získáme hodnoty provozní primární energie a hodnoty emisí (CO2, SO2 a NOX). Dále PENB přímo ovlivňuje hodnocení tepelné pohody v letním a zimní období. Vliv PENB na hodnocení metodikou SBToolCZ lze uvažovat ve výši 25 – 30%.

V případě hodnocení metodikou SBToolCZ nestačí pro získání bronzové, stříbrné nebo zlaté plakety mít budovu na dobré úrovni z hlediska spotřeby energií na provoz tj. zatřídění do energetické náročnosti budovy C nebo B nebo A či mít označení nízkoenergetická budova, ale je nezbytné pracovat i s dalšími kategoriemi jako jsou sociální a ekonomická kritéria. Oblast Lokalita není zahrnuta do výsledného hodnocení, ale i tak umožňuje hodnocení prostředí, ve kterém se budova nachází.

Lze tedy shrnout, že tradiční hodnocení staveb je zaměřeno především na ekonomickou stránku: - Náklady na potřebu tepla na vytápění (energetický štítek a případné označení např. „nízkoenergetická budova) - Náklady na energie potřebné na provoz budovy (PENB) Toto hodnocení je z hlediska udržitelné výstavby nedostatečné a je proto potřeba uvažovat a posuzovat stavby z hlediska environmentálního (životní prostředí), sociálně kulturního a ekonomického v celém životním cyklu budovy. Pro lepší orientaci je k tomuto článku vytvořena grafické shrnutí vzájemných vazeb a popis závislostí mezi energetickým hodnocením budovy (PENB, energetický štítek a např. označením nízkoenergetický dům) a komplexním hodnocením kvality budovy (SBToolCZ) pro obytné budovy.

7. PŘÍLOHA

Vzájemné vazby a popis závislostí mezi energetickým hodnocením budovy (PENB, energetický štítek a např. označením nízkoenergetický dům) a komplexním hodnocením kvality budovy (SBToolCZ) pro obytné budovy.

8. LITERATURA

Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. a kol.: SBToolCZ - Complex Assessment Methodology of Buildings Performance for Czech. Mezinárodní konference CESB10, Praha, ISBN 978-80-247-3634-1 (tisková verze + DVD) Tencar, Jiří. 2011. Analýza vlivu PENB na hodnocení metodikou SBToolCZ. 2011. Vonka, Martin, a další. 2011. Metodika SBToolCZ - Manuál hodnocení bytových staveb ve fázi návrhu. 1st edition. Praha : Fakulta stavební, ČVUT, 2011. str. 170. ISBN 978-80-01-04664-7. Vonka, Martin, a další. 2011. Český nástroj pro certifikaci kvality budov SBToolCZ a první certifikovaná budova X-LOFT. Konstrukce. 2011, 1, stránky 12 - 16. www.sbtool.cz - Český systém certifikace kvality budov

Autor tohoto článku:

Ing. Jiří Tencar, Ph.D. – ECOTEN, Lublaňská 1002/9, 120 00 Praha 2, www.ecoten.cz, tencar@ecoten.cz