Energetická hospodárnosť budov a zemný plyn

1. Úvod

V zmysle platnej legislatívy sa po roku 2020 stavajú už len budovy s takmer nulovou potrebou energie, čo bude predstavovať úplne nový fenomén z pohľadu projektovania, samotnej realizácie stavby a v neposlednom rade pri prevádzke budov. Ide nielen o samotné budovy s takmer nulovou potrebou energie, ale predovšetkým o filozofiu trvalej udržateľnosti architektúry a výstavby s celkovým zámerom v budúcnosti navrhovať, realizovať a prevádzkovať budovy, ktoré budú energeticky aktívne, ekologicky bezpečné a ekonomicky efektívne.

Povinnosť stavať budovy s takmer nulovou potrebou energie vyplýva zo smernice Európskeho parlamentu a Rady 2010/31/EC o energetickej hospodárnosti budov (ďalej len „EPBD“). Podľa tejto smernice musia mať všetky nové budovy v EÚ po 31. decembri 2020 takmer nulovú pot­rebu energie (neplatí pre verejný sektor). Pre verejný sektor bol stanovený skorší termín – od 1.1.2019.

Budova s takmer nulovou potrebou energie sa v EPBD definuje ako „budova, ktorá má veľmi vysokú energetickú hospodárnosť“ v súlade s prílohou I. smernice. Takmer  nulové množstvo energie alebo veľmi nízke množstvo energie má byť zabezpečené vo vý­znamnej miere z obnoviteľných zdrojov, získaných priamo na mieste alebo v blízkosti spotreby.

 2. Právne a Technické predpisy

Podľa vykonávacej vyhlášky č. 364/2012 Z. z. (k zákonu č. 555/2005 Z. z.), je ukazovateľom minimálnej energetickej hospodárnosti budovy primárna energia. Tá sa určí z množstva energie dodanej do technického systému budovy cez systémovú hranicu podľa jednotlivých miest spotreby v budove a energetických nosičov upravených konverzným faktorom primárnej energie, ktorý je určený touto vyhláškou. Dodaná energia sa určuje podľa jednotlivých energetických nosičov, ktorými sa cez systémovú hranicu zásobujú technické zariadenia na uspokojenie potrieb energie v budove, t. j. na vykurovanie, prípravu teplej vody, vetranie, chladenie a osvetlenie.

Pri projektovaní a návrhu stavebných konštrukcií rodinného domu sa vyžaduje splniť základné kritériá týkajúce sa najmä tepelnoizolačných vlastnosti konštrukcií, teploty vnútorného povrchu, požadovanej výmena vzduchu a maximálna merná potreba tepla na vykurovanie.

Súčasná platná norma „Tepelná ochrana budov - Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov“ STN 73 0540-2 + Z1 + Z2: 2019 bola v roku 2019 modifikovaná a väčšina technických požiadaviek na stavebné konštrukcie budov s takmer nulovou potrebou energie (A0) - najmä súčiniteľ prechodu tepla konštrukcie (U), boli nastavené „späť“ na bezprostredne nižšiu energetickú úroveň (ultranízkoenergetická úroveň výstavby - A1).

3. Návrh stavebných konštrukcií a budov z hľadiska tepelno-technických požiadaviek

Pri návrhu stavebných konštrukcií a budov sa požaduje splnenie kritéria minimálnych tepelnoizolačných vlastností stavebnej konštrukcie (hodnoty súčiniteľa prechodu tepla konštrukcie U), minimálnej teploty vnútorného povrchu (hygienické kritérium), minimálnej priemernej výmeny vzduchu v miestnosti (kritérium výmeny vzduchu), maximálnej mernej potreby tepla na vykurovanie (energetické kritérium) Predpoklad splnenia energetickej hospodárnosti budovy sa preukáže stanovením potreby tepla na vykurovanie. Predpoklad splnenia energetickej hospodárnosti budovy sa preukáže stanovením potreby tepla na vykurovanie podľa 8.2.2. (STN 73 0540-2 + Z1 + Z2: 2019)

3.1  Základné požiadavky na stavebné konštrukcie

Na docielenie minimálnej požadovanej potreba tepla na vykurovanie je potrebné splniť niekoľko základných požiadaviek

• 1. Vhodný tvar budovy. Budova musí byť vhodne riešená, musí splniť optimálny faktor tvaru budovy (t. j. plocha domu „A“ k jeho objemu „V“ musí byť čo najmenšia. Pre rodinné domy je optimálny faktor A/V = 0,7). Budova musí byť kompaktná, aby bolo minimalizované množstvo nepriaznivých tepelných mostov. V súčasnej dobe sú k dispozícii rôzne konštrukčné a technologické riešenia na minimalizáciu, resp. úplné odstránenie tepelných mostov.
• Samotným tvarom budovy je možné významne ovplyvniť celkovú potrebu energie. Napr. Bungalov s faktorom tvaru 1, môže mať až o 25% vyššiu celkovú potrebu energie ako dvojpodlažný rodinný dom s faktorom tvaru 0,75 (pri tej istej ploche, a tepelnotechnických vlastnostiach stien, strechy, okien a podláh). Čím je väčší faktor tvaru budovy, tým je väčšia tepelná strata prechodom tepla a tým rastie aj potreba tepla na vykurovanie.
• 2. Minimalizácia súčiniteľa prechodu tepla U. Pri návrhu stavebných konštrukcií a budov je potrebné splniť minimálne tepelno-izolačné vlastnosti stavebnej konštrukcie. Skladba obvodového plášťa rodinného domu musí byť taká, aby súčiniteľ prechodu tepla U (tepelná izolácia) bol blízky k hodnote 0,22 W/(m2.K)
• 3. Hodnota súčiniteľa prechodu tepla vonkajšími otvorovými konštrukciami  U by sa mala pohybovať na hodnote 0,85 W/(m2.K). Z dôvodu nutnosti využitia tepelných ziskov zo slnečného žiarenia sa odporúča, aby hodnota celkovej priepustnosti slnečného žiarenia bola čo najvyššia g>0,5. Je potrebné zvoliť kompromis medzi vyšším solárnym ziskom a vyššou tepelnou stratou otvorovej konštrukcie. Škárová prievzdušnosť moderných otvorových konštrukcií musí mať nulový súčiniteľ. V letných mesiacoch je potrebné inštalovať tieniace prvky okenných plôch, z dôvodu zabezpečenia minimalizácie tepelných ziskov.
• 4. Vhodná orientácia budovy – získanie nízko-potenciálnej energie zo slnka. Orientácia budovy musí byť taká, aby dopad priameho slnečného žiarenia bol využitý v čo najväčšej miere, t. j. aby orientácia budovy zabezpečovala maximalizáciu slnečných ziskov. Vhodnou veľkosťou a umiestnením presklených plôch (otvorových konštrukcií) v obvodovom plášti budovy (poprípade v streche) je možné získať dodatočne energiu zo slnka, ktorá prispeje vo významnej miere ku krytiu tepelných strát budovy.
• 5. Vzduchotesná a vetruodolná konštrukcia. Vzduchotesná konštrukcia zabraňuje úniku vzduchu z budovy. Vzduchotesnú zábranu je potrebné inštalovať na „teplú“ stranu konštrukcie. Vetruodolná konštrukcia zabraňuje prieniku vonkajšieho vzduchu do budovy. Tá sa, na rozdiel od vzduchotesnej konštrukcie, inštaluje na vonkajšiu stranu konštrukcie a chráni dom pred chladom a vlhkosťou.
• 6. Riadené vetranie s  rekuperáciou. Na integráciu centrálneho vetracieho systému s rekuperáciou je potrebné myslieť už pri samotnom návrhu projektu domu (nemusí byť nutná podmienka).  Systém zabezpečí optimálnu výmenu vzduchu pri dodržaní hygienických požiadaviek a potrieb a vysokoúčinné rekuperačné výmenníky minimalizujú tepelné straty vetraním. Účinnosť rekuperácie je minimálne 75% a zvýšenie jej účinnosti je možné zabezpečiť inštaláciou zemného registra.
• 7. Pri určovaní tepelných strát vykurovacieho systému je potrebné uvažovať aj s jeho stratami,  najmä tepelnou stratou systému odovzdávania tepla, stratou v rozvodoch vykurovacieho systému (ak sú), vlastnou spotrebou rekuperačného systému (pohon ventilátorov), vlastnou spotrebou systému rozvodov tepla (obehové čerpadlá) a podobne.

3.2  Potreba tepla na prípravu teplej vody

Potreba energie na prípravu teplej vody sa určí výpočtom podľa STN EN 15316-1 a pripočítaním strát z podsystému prípravy teplej vody. Aby bola splnená požiadavka energetickej triedy pre potrebu energie na prípravu teplej vody je potrebné dodržať základné pravidlá:

• 1. Voľba zdroja tepla. Realizácia prípravy teplej vody vyžaduje zabezpečenie jej teploty na viac ako 55°C (krátkodobo, z hygienických dôvodov až na teplotu 65°C), čo je vyššia hodnota ako býva teplota teplonosnej látky v systémoch vykurovania/teplovzdušného vetrania.
• 2. Umiestnenie zdroja teplej vody. Z dôvodu minimalizácie tepelnej straty potrubia a tepelnej stagnácie vody v potrubí, ktorým je vedená teplá voda od zdroja k miestu spotreby je nutné lokalizovať zdroj tepla tak, aby boli minimalizované dĺžky potrubia. Zdroj teplej vody má byť čo najbližšie k miestu spotreby.
• 3. Voľba vhodnej izolácie teplovodného potrubia a jeho dimenzie.

Poznámka: Tepelnú stratu teplovodného potrubia v zimnom období je možné považovať za vnútorný tepelný zisk.

4. Hodnotiaci faktor - Primárna energia

V zmysle vykonávacej vyhlášky č. 364/2012 Z. z sa celková potreba energie budovy určí ako súčet potrieb energií pre jednotlivé miesta spotreby. Pri rodinných domoch je to súčet potrieb energií na vykurovanie a potrieb energií na prípravu teplej vody. Potreba energií na vetranie a chladenie sa pri rodinných domoch nehodnotí.

Globálnym, alebo hlavným hodnotiacim ukazovateľom energetickej hospodárnosti budovy je primárna energia, ktorá sa určí vynásobením potreby energií (vykurovanie a príprava teplej vody) faktormi primárnej energie, ktoré sú určené pre jednotlivé energetické nosiče.

Na základe hodnoty globálneho faktora sa budova zaraďuje do jednotlivých tried. Každá nová budova musí spĺňať kritérium pre energetickú triedu - hodnota primárnej energie <= 54 kWh/(m2.rok).

V prípade vyššej hodnoty primárnej energie >54 kWh/(m2.rok) je potrebné

- v prípade, ak sa v projekte neuvažovalo s rekuperáciou, zvážiť inštaláciu riadeného vetrania s rekuperáciou a/alebo

-  inštaláciu obnoviteľného zdroja tepla o potrebnom výkone a vlastnostiach tak aby znížil potrebu primárnej energie pre hlavný zdroj tepla pod hodnotu >54 kWh/(m2.rok).

5. Záver – hodnota za peniaze

Za presne stanovených okrajových podmienok sa zemný plyn javí ako vhodné palivo na vykurovanie a prípravu teplej vody v budovách s takmer nulovou potrebou energie, spĺňajúci triedy energetickej hospodárnosti budov A0. Podmienkou aby rodinný dom mohol byť  zaradený do energetickej triedy A0 je inštalovanie aspoň jedného obnoviteľného zdroja energie (solárne panely/krb). Je to najmä z dôvodu výhodného pomeru ceny kondenzačného kotla (vrátane inštalácie), vysokej účinnosti, nízkych prevádzkových nákladov, jednoduchosti, skutočného komfortu a dostupnosti, nehovoriac o takmer zanedbateľnom dopade na ekológiu.

Z pohľadu hodnoty za peniaze je najvýhodnejší vykurovací systém s primárnym zdrojom plynový kondenzačný kotol a obnoviteľný zdroj je napr. solárny panel a rekuperácia.

Solárny panel je obnoviteľný zdroj tepelnej energie, ktorá napomáha celému vykurovacieho systému.

Ing. Radovan ILLITH, PhD.

SPP- distribúcia, a.s., Sekcia prevádzky siete a riadenia aktív, Plátennícka 2,  821 09 Bratislava
Recenzent: Prof. Ing. Ivan Chmúrny, PhD. Stavebná fakulta STU Bratislava, Katedra konštrukcií pozemných stavieb