Profesis

ČESKÁ KOMORA AUTORIZOVANÝCH INŽENÝRŮ A TECHNIKŮ ČINNÝCH VE VÝSTAVBĚ

Rada pro podporu rozvoje profese ČKAIT

TECHNICKÁ POMŮCKA K ČINNOSTI AUTORIZOVANÝCH OSOB

ENERGETICKÉ HODNOCENÍ BUDOV

TP 1.8

1. vydání 2013

 

Klíčová slova:	fyzika stavební, energetická náročnost budov, audit energetický, průkaz energetický, výpočty
Kolektiv autorů:	Autoři

Anotace:

Pomůcka seznamuje s nově vydanými právními předpisy. Vychází z již obsahově stejného dokumentu vydaného v roce 2007 s doplněním o nové požadavky podle revize zák. č. 406/2000 Sb., a nově vydané vyhlášky MPO ČR č. 78/2013 Sb. Popisuje historii energetického hodnocení budov, základní požadavky a kritéria energetického hodnocení, hodnocení podle referenční budovy, podle primární energie a hodnocení variant rekonstruovaných budov, dále vliv návrhu budovy a obalových konstrukcí budovy na výslednou energetickou náročnost, obsahy základních dokumentů hodnotících energetickou náročnost a to „Průkazu energetické náročnosti budovy“ a nového dokumentu „Energetického posudku“ a uvádí možnosti snižování energetické náročnosti budov pomocí dodatečných tepelných izolací budov.

OBSAH

Úvod
1	Vývoj požadavků na hodnocení energetické náročnosti budov
1.1	Vývoj energetického hodnocení budov v ČR
2	Hodnocení energetické náročnosti budov podle nových právních předpisů
2.1	Energetická náročnost budov podle zák. č. 318/2012 Sb.
3	Vliv návrhu budovy a obalových konstrukcí na spotřebu energie
3.1.	Volba pozemku, umístění a orientace stavby na pozemku a vztah ke stavebním předpisům
3.1.1	Soustředěnost zástavby, výška zástavby a osazení budov do terénu
3.1.2	Výška zástavby
3.1.3	Optimální geometrie budovy
3.1.4	Vliv orientace budov a jejich dispozičního řešení na spotřebu tepla
3.1.5	Vliv slunečního záření a orientace výplní otvorů budovy
3.1.6	Zásady jak snížit energetickou náročnost staveb
4	Průkazy energetické náročnosti budov a energetické posudky
4.1	Obsah Energetického auditu (EA)
4.2	Obsah Průkazu energetické náročnosti budovy
4.3	Energetický posudek
4.4	Dopady ustanovení právních předpisů na navrhování konstrukcí a budov

PROFESIS - Integrovaný profesní informační systém ČKAIT je určen autorizovaným osobám. Autoři materiálu žádají členy ČKAIT o konstruktivní připomínky, které umožní metodické pomůcky v příštích letech zkvalitnit. Staňte se spoluautory dalších vydání. Dovolujeme si Vás požádat i o Vaše vlastní zkušenosti, speciální postupy, pomůcky a materiály, pokud budete souhlasit s jejich zpřístupněním pro své kolegy.

Upozornění:

Tento dokument je určen výlučně pro autorizované osoby - členy ČKAIT, které jsou výhradně oprávněny pořizovat pro svou potřebu jeho tiskové kopie. Jakékoliv další šíření v tištěné, elektronické či jiné podobě ke komerčním účelům prostřednictvím dalších fyzických nebo právnických osob je možné pouze s výslovným souhlasem vydavatele.

ÚVOD

• nové směrnice EP a Rady
• revize zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energií
• vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov

Snižování energetické náročnosti budov se stalo v posledním desetiletí významným problémem s dopadem na stavebnictví nejen u nás, ale i v zemích Evropské unie. Svědčí o tom vydávání stále nových právních předpisů zabývajících se touto problematikou. Podle zveřejněných údajů se v zemích EU spotřebuje pro zajištění stavu vnitřního prostředí v budovách cca 40 % z celkové vyrobené energie a na vytápění se spotřebuje cca 28 % energie. Touto spotřebou se budovy podílejí významnou měrou na produkci skleníkových plynů. Protože je vytápění, chlazení a příprava teplé vody v budovách zajišťována převážně pomocí fosilních paliv, stává se tato situace pro budoucí období neudržitelnou. O budoucím vývoji spotřeby energie ve světě se v posledním desetiletí velice debatuje. Kdyby světová spotřeba stagnovala a počet obyvatel by se nezvyšoval, musela by být ročně vynakládaná energie ve výši 2,1 kW na člověka. Tato potřeba energie je ve skutečnosti v jednotlivých zemích velmi rozdílná. Extrém představuje americká potřeba ve výši 12 kW na osobu, zatímco v Nigerii je to pouze 0,2 kW na osobu. Podle posledních prognóz stoupne světová potřeba energie do roku 2020 o 50 - 70 % a to nejen zvyšováním potřeby energie v Číně a Indii, ale též zvyšováním počtu obyvatel.

Tuzemské i zahraniční zkušenosti ukazují, že oblast úspor energie skýtá překvapivě výrazný „zdroj energie" - hovoří se přitom běžně o 20 % - 30 % z celé současné spotřeby na vytápění. Takové množství energie by tedy nebylo nutné vyrábět. Tato fakta se v zahraničí již delší dobu projevují v cíleném úsilí o úspory energie, v důrazném zaměření pozornosti na tuto oblast. Pokud však tento „zdroj energie" nevyužíváme, odsuzujeme se k opakovanému budování nových zdrojů. Proto se podpora navrhování a realizování energeticky úsporných staveb stala součástí politiky EU.

Evropský parlament a Rada tuto situaci řeší a podniká v této oblasti významné kroky. V rámci „Akčního programu Evropské komise“ byla nejprve vydána a přijata Směrnice EP a Rady 2002/91/ES, označovaná jako EPBD 1 o energetické náročnosti budov, a v roce 2010 Směrnice EP a RADY 2010/31/EU, označovaná jako EPBD 2 (dále Směrnice) a v roce 2012 Směrnice EP a RADY 27/2012/EU o energetické efektivnosti. Tyto „Směrnice“ zavádějí nové požadavky na energetickou náročnost budov, termíny výstavby budov s velmi malou energetickou náročností, zavádí certifikaci budov a kontrolu zdrojů energie.

Požadavky směrnice EP A RADY 2010/31/ES

Směrnice EP a RADY 2010/31/EU byla zavedena do českého právního řádu vydáním revize zákona č. 406/2000 Sb., ve znění zákona č. 318/2012 Sb., o hospodaření s energií. Vydání tohoto zákona má významný dopad na celou oblast stavebnictví. Zákon mění dosavadní přístupy projektantů a stavebníků nejen nových budov, ale též při rekonstrukcích stávajících budov. Novela zákona zavádí zcela nové pojmy, jako „výstavba budov s téměř nulovou spotřebou energie“ a navrhování budov podle kritérií na „energeticky a ekonomicky optimální úrovni“ a další.

Termíny výstavby nulových budov jsou následující:

realizace budov s „nulovou spotřebou energie“

• veřejné budovy od 1.1.2019
• ostatní budovy od 1.1.2021

Zahájení výstavby budov s minimální spotřebou energie v uvedených termínech znamenalo provedení revize celé řady právních předpisů. Jedná se zejména o revizi vyhlášky MPO ČR č. 148/2007 Sb., která vyšla k 1. dubnu 2013, ve znění vyhlášky č. 78/2013 Sb., a celé řady dalších předpisů.

Energetická náročnost budov podle zák. č. 318/2012 Sb.

Energetická náročnost budov je definována jako vypočtené množství energie spojené s užíváním budovy, zejména na vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení.

Při hodnocení energetické náročnosti budov (ENB) se hodnotí následující kritéria:

• celková primární energie za rok,
• neobnovitelná primární energie za rok,
• celková dodaná energie za rok,
• dílčí dodaná energie pro technické systémy vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení za rok,
• průměrný součinitel prostupu tepla (obálky budovy),
• součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici,
• účinnost technických systémů.

Splnění požadavků na ENB se prokazuje podle nové vyhlášky č. 78/2013 Sb., a v rozporu s původní vyhláškou č. 148/2007 Sb., porovnáním s vypočtenými vlastnostmi a kritérií referenční budovy. Referenční budova je výpočtově definovaná budova téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti, včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným typickým užíváním a stejnými klimatickými údaji jako hodnocená budova, avšak s referenčními vlastnostmi budovy, jejích konstrukcí a technických systémů budovy.

Systém hodnocení podle referenční budovy byl zvolen pro svou jednoduchost a průhlednost a z důvodů odstranění problémů při hodnocení určitých typů budov (přízemní rodinné domy, staré obytné budovy s vyšší konstrukční výškou podlaží apod.).

Zařazení budovy do klasifikačních tříd se provádí podle následující tabulky.

E_R - kriteriální hodnota referenční budovy

Při stanovení vlastností referenční budovy s větší plochou prosklení a budov s lehkými obvodovými plášti dochází k redukci plochy výplní otvorů ve prospěch referenční budovy. Tím je vytvářen tlak na omezené navrhování vysoce prosklených budov.

Dalším novým požadavkem je hodnocení ENB na podkladě spotřeby primární energie. Primární energií je energie, která neprošla žádným procesem přeměny; celková primární energie je součtem neobnovitelné a obnovitelné primární energie. Faktorem primární energie je koeficient, kterým se násobí složky dodané energie po jednotlivých energonositelích k získání odpovídajícího množství primární energie; faktorem neobnovitelné primární energie je koeficient, kterým se násobí složky dodané energie po jednotlivých energonositelích k získání odpovídajícího množství neobnovitelné primární energie. Hodnoty faktorů neobnovitelné a obnovitelné primární energie jsou uvedeny v příloze k vyhlášce č. 78/2013 Sb.

Navrhování konstrukcí a budov na nákladově optimální úrovni spočívá v započtení spotřeby energií a nákladů od zrodu budovy až po její likvidaci. Nákladově optimální úrovní požadavků se rozumí stanovené požadavky na ENB nebo jejích stavebních a technických prvků, které vedou k nejnižším nákladům na investice v oblasti užití energií, na údržbu, provoz a likvidaci budov nebo jejich prvků v průběhu odhadovaného ekonomického životního cyklu. Protože se jedná o zcela nový přístup k navrhování budov, na který dosud chybí řada podkladů, byla za nákladově optimální úroveň zvolena pro konstrukce budovy požadovaná hodnota součinitelů prostupu tepla podle ustanovení ČSN 73 0540-2:2011.

Budova s téměř nulovou spotřebou energie znamená navrhování nového typu budov navazující na navrhování pasivních domů, a to nejen konstrukcí tvořících obálku budovy a zejména systémů technických zařízení budov. Teoreticky nejde navrhnout budovu, aby neměla žádné tepelné ztráty ani žádnou spotřebu energie. Cílem „nulových budov“ je jednak minimalizovat tepelné ztráty budovy pomocí dokonale tepelně izolujících konstrukcí s optimalizací řešení zejména tepelných mostů a s takovým technickým vybavením budovy, které zajistí požadované množství energie na provoz budovy pomocí netradičních forem energií, jako jsou fotovoltaické solární systémy a další.

Hodnocení ENB podle zákona č. 406/2000 Sb., ve znění dalších předpisů, a prováděcí vyhlášky č. 78/2013 Sb., má dopad na navrhování jak nových budov, tak i na rekonstrukce stávajících budov. Ze stavebního hlediska se jedná o navrhování podstatně větších tlouštěk tepelněizolačních vrstev u nových budov a větších tlouštěk i u rekonstruovaných budov. Nově se budou muset řešit problémy s kotvením velkých tlouštěk tepelných izolantů a vypracovat nové technologické postupy provádění dodatečných tepelných izolací již dříve zateplených staveb.

Podobné problémy budou i při volbě systémů vytápění. Prakticky nebude možné navrhovat vytápění na elektrický proud, jedině pokud by spotřebované množství elektrické energie bylo pokryto fotovoltaickými či jinými systémy s dodávkou přebytečné nespotřebované energie do veřejné sítě.

V odborné veřejnosti se v současné době diskutují problémy úplnosti a správnosti vypracovávaných energetických dokumentů. Z praxe v minulých obdobích vyplývá, že stavební úřady se komplexností a správností předávaných dokumentů nezabývají. Proto je v zákoně ustanovení o prováděné kontrole dokumentů (PENB, EA a EP) Státní energetickou inspekcí.

Literatura

[1] Směrnice EP a RADY 2010/31/EU - EPBD II o energetické náročnosti budov.

[2] ČSN 73 0540-2:2011 Tepelná ochrana budov.

[3] ŠAFRÁNEK, J. Metody hodnocení energetické náročnosti budov, Konference TOB 2011.

[4] BOHUSLÁVEK, P. Implementace směrnice o energetické náročnosti budov 2010/31/EU a novela vyhlášky č. 148/2007 Sb., Portál TZB info, 2010.

[5] BÁČOVÁ, M. Zpracování PENB při pronájmu, či prodeji nemovitostí (stanovisko ČKAIT k návrhu novely zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energií), Stavebnictví, 2013, č. 4., s. 62.

[6] SMOLA, J., ŠÁLA, J. Nízká energetická náročnost budov a její zajištění. Tepelná ochrana budov (TOB), 2013, č. 1, s. 42.

1 VÝVOJ POŽADAVKŮ NA HODNOCENÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV

• vývoj právních předpisů v oboru energetického hodnocení budov od roku 1970 do současnosti
• rozdíly v energetickém hodnocení budov podle minulých a současných předpisů

Hodnocení energetické náročnosti budov se stává v posledním období, např. vedle posouzení stability a mechanické pevnosti konstrukcí a staveb, jedním z nejdůležitějších způsobů hodnocení budov. Hodnocení energetické náročnosti budov, hlavně formou energetických auditů budov, průkazů energetické náročnosti budov a energetických posudků budov, je v současné době ovlivňováno řadou zákonů, vyhlášek a norem. Velmi často se zapomíná, s ohledem na současný stav hodnocení, že jako každý technický obor, tak i energetické hodnocení budov prodělalo svůj vývoj, než dospělo do současné podoby.

1.1 Vývoj energetického hodnocení budov v ČR

Vývoj hodnocení energetické náročnosti budov je dokumentován následujícími výpočtovými postupy a právními dokumenty:

Výpočtové metody pro stanovení potřeby tepla na vytápění byly a jsou předepisovány v následujících právních dokumentech:

• Směrnice pro navrhování a posuzování obytných panelových budov z hlediska stavební tepelné techniky
• Denostupňová (gradenová) metoda
• ČSN 73 0540:1978
• ČSN 73 0540:1994 - část 1, část 2, část 3, část 4
• ČSN 73 0540-2:2002
• Vyhláška MPO ČR č. 291/2001 Sb.
• ČSN 73 0540-2, Změna Z1
• ČSN EN 832:2000
• ČSN EN ISO 13790
• ČSN EN 12831:2005
• ČSN 73 0540-2:2007
• Vyhláška MPO ČR č. 148/2007 Sb.
• Vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb.

a) Směrnice pro navrhování a posuzování obytných panelových budov z hlediska stavební tepelné techniky

Směrnice pro navrhování a posuzování tepelně technických vlastností konstrukcí a budov [1] byly vydány v roce 1970 (1. díl) a v roce 1971 (2. díl). I když v době vydání „Směrnic“ nebyl ještě vytvářen celospolečenský tlak na snižování energetické náročnosti budov a jejich hodnocení, cítil kolektiv autorů v již této době potřebu hodnocení energetické náročnosti budov zavést. Spotřeba tepla na vytápění budovy je uváděna následujícím funkčním vztahem:

S = f (Q_b, T_VS, θ_i, θ_es, d_vd)

kde je

Q_b - tepelná ztráta budovy,

T_VS - střední denní doba vytápění,

θi - teplota vnitřního vzduchu,

θ_es - průměrná vnější teplota za topné období,

d_vd - počet dnů topného období.

Z uvedené funkce je zřejmé, že energetické hodnocení budovy bylo zaměřeno pouze na potřebu tepla na pokrytí tepelných ztrát prostupem tepla konstrukcemi a tepelných ztrát větráním. Hodnocení vycházelo z „denostupňové“ metody výpočtu. Pro hodnocení budov odvodili doc. Ing. Řehánek, DrSc. a Ing. Janouš [2] tzv. tepelnou charakteristiku budovy. Výhodou tohoto hodnocení bylo, že nebylo nutné mít již provedený výpočet tepelných ztrát podle ČSN 06 0210 a základní energetické hodnocení se mohlo vypracovat.

Tepelná charakteristika byla dána vztahem:

q = {2 (1 + p) • k/(√p • S) + [a • (k_o - k) + b • (k_d - k)]/h + c_k • (k_s + k_p) • m/h} • n + (c ľ • Σ_i • S_o • B • M)/V [kW/(m³ • K)]

p = s/d

a = S_o/S

b = S_d/S

kde je

k, k_o, k_d, k_s, k_p - součinitele prostupu tepla stěn, oken, dveří, střechy a podlahy;

c_k - poměr plochy vnitřních konstrukcí k zastavěné ploše;

m - součinitel zohledňující teplotní spád do suterénu;

n - součinitel zohledňující podíl tepelných ztrát vnitřními konstrukcemi;

c - měrné teplo vzduchu;

B, M - charakteristické číslo budovy a místnosti;

V - obestavený prostor;

H - výška budovy;

S - zastavěná plocha.

b) ČSN 73 0540:1979, Změna A

Vydání revidované ČSN 73 0540 v roce 1979 předcházela výrazná světová energetické krize ve druhé polovině 70. let minulého století, ale též provedená příprava změn kriteriálních hodnot tepelnětechnických požadavků. Revidovaná ČSN 73 0540 byla ve své době jedním z prvních právních předpisů požadujícím energetické hodnocení budov. Spotřeba tepla na vytápění byla stanovena vztahem:

E = p • 2,15 • Q_c [MWh/byt, rok]

kde je

p - součinitel stanovený podle režimu vytápění (stanovoval se na podkladě výpočtů chladnutí místností - budovy);

Q_c - tepelná ztráta budovy [kW].

Konstanta 2,15 byla stanovena z denostupňové metody pro průměrný počet denostupňů ve výši 3 485 (pro Československo):

2,15 = 0,9 • 0,024 • 3485/(20 + 15)

Poznámka:

V době vydání ČSN 73 0540 byla konstanta uvedena ve výši 2,1. Byla stanovena pro počet vytápěcích dnů stanovených pro topnou sezónu, vycházející ze začátku vytápění při průměrné teplotě vnějšího vzduchu t_e = 12 °C. Tato hodnota byla následně vzhledem k dobrým tepelně akumulačním vlastnostem panelových budov posunuta na t_e = 13 °C.

Požadované kritérium spotřeby energie na vytápění bylo zpracováno formou „ukazatelů spotřeby energie“ v závislosti na obestavěném prostoru bytu a výpočtové teplotě vnějšího vzduchu.

Tab. 1.1 Ukazatele spotřeby energie na vytápění

Normový předpis již v roce 1979 uváděl převod stanovené spotřeby energie na vytápění na primární palivo. Pro stanovení množství primárního paliva byly uvažovány následující účinnosti technických zařízení budovy:

η = η_z • η_r • η_reg (0,47 - 0,60)

kde je

η - celková účinnost,

η_z - účinnost zdroje tepla (0,70 - 0,80),

η_r - účinnost rozvodů tepla (0,89 - 0,93),

η_reg - účinnost regulace (0,75 - 0,80).

Tab. 1.2 Převod spotřeby tepla na vytápění na primární palivo

c) Denostupňová metoda

Denostupňová metoda představovala nejpoužívanější metodu pro stanovení spotřeby tepla na vytápění budovy. Podkladem jsou tepelné ztráty budovy a na přesnosti jejich stanovení závisí i přesnost stanovení potřeby energie. Nové přístupy hodnocení energetické náročnosti budovy nevycházejí pouze z celoroční spotřeby energie, jak je tomu u denostupňové metody, ale ze spotřeb měsíčních či denních a hodinových.

kde je

D = d • (θ_is - θ_es) - počet denostupňů,

ε - umenšující součinitel,

Q_c - tepelná ztráta objektu podle ČSN 06 0210,

θ_i - výpočtová vnitřní teplota,

θ_e - výpočtová vnější teplota,

θ_is - průměrná vnitřní teplota za otopné období,

θ_es - průměrná vnější teplota za otopné období,

ε = ε_i • ε_t • ε_d

ε_i - nesoučasnost tepelné ztráty prostupem a větráním,

ε_t - snížení teploty vnitřního vzduchu během dne,

ε_d - vliv otopných přestávek ... 1,0 celý týden, 0,9 6 dnů, 0,8 5 dnů.

Opravný součinitel:

ε - nepřetržité vytápění ... 1,00

• lehké stavby ... 0,90
• středně těžké stavby ... 0,80
• středně těžké stavby noční útlum ... 0,75
• těžké kamenné stavby ... 0,60

d) ČSN 73 0540:1994 - část 1, část 2, část 3, část 4

ČSN 73 0540:1994 zavedla hodnocení energetického požadavku na budovy pomocí „Celkové tepelné charakteristiky budovy“. Celková energetická charakteristika budovy se stanovovala v závislosti na geometrické charakteristice budovy, což je poměr plochy konstrukcí chránících obestavěný prostor budovy V_n proti vnějšímu prostředí v m², stanovená ze vztahu:

A_n = A_e + A_pt/2

kde je

A_e - plocha vnějších konstrukcí na rozhraní obestavěného prostoru a vnějšího vzduchu v m²;

A_pt - plocha konstrukcí na rozhraní obestavěného prostoru a přilehlé zeminy (podlahy na terénu, stěny přilehlé k zemině).

Celková tepelná charakteristika budovy se stanovila pomocí následujících vztahů:

q_c = q_cd + q_cv

q_cd = q_b • (1,15 + p₂)

p₂ - přirážka na urychlení zátopu podle ČSN 06 0210

q_b = k_m • A/V

k_m = Σ(k_p,j • A_c,j • (t_i,j - t_e,j)/Σ(A_c,j • (_ti,j - t_e,j)

Spotřeba energie na vytápění budovy se hodnotila bez uvažování vlivu pasivních solárních zisků a vnitřních zdrojů tepla. Budova musela vykazovat celkovou tepelnou charakteristiku budovy q_c ve W•m^-3•K^-1 podle vztahu:

q_c ≤ q_c,N

kde

q_c,N - je požadovaná hodnota celkové tepelné charakteristiky budovy.

Pro jednoduchý způsob navrhování a ověřování obytných a občanských budov bylo možné požadovanou hodnotu celkové tepelné charakteristiky budovy stanovit z uvedené tabulky. Celková požadovaná tepelná charakteristika budovy byla uváděna jako hodnoty požadované, které musely být splněny u nově navrhovaných budov, dále hodnoty doporučené, které směrovaly k úsporným budovám, a hodnoty přípustné, platné při obnovách stávajících budov.

Tab. 1.3 Hodnoty q_c,N pro obytné a občanské stavby

ČSN 73 0540:1994 dále uvádí redukované tepelné charakteristiky budovy s možností dynamické regulace otopného systému, kdy lze počítat s využitím pasivních solárních zisků a zisků z vnitřních zdrojů tepla. Požadované hodnoty redukované tepelné charakteristiky budovy jsou uvedeny v tab. 1.4.

Tab. 1.4 Hodnoty q_red,N pro obytné a občanské stavby

e) Vyhláška MPO ČR č. 291/2001 Sb.:

Vyhláška č. 291/2001 Sb., kterou se stanovují podrobnosti užití energie při spotřebě tepla v budovách byla vydána jako prováděcí předpis k zák. č. 406/2000 Sb. Přáním zadavatele bylo vydat jednoduchý výpočetní nástroj pro stanovení tepelnětechnických a energetických vlastností stavebních konstrukcí a budov ve vazbě na obecné technické požadavky na výstavbu. Měrná spotřeba tepla budov stanovená touto vyhláškou byla závazná pro:

• stavby a změny dokončených staveb financovaných z veřejných prostředků,
• stavby a změny dokončených staveb, pokud se týkaly obvodových konstrukcí budov, jejichž celková spotřeba energie je větší než 700 GJ/rok a které byly financované ze soukromých prostředků.

Při výpočtu byly uvažovány následující průměrné klimatické podmínky ČR:

• průměrná vnější teplota za otopné období ... θ_ai = 3,8 °C;
• počet vytápěcích dnů topného období ... 242 dnů;
• počet denostupňů ... 3 920.

Spotřeba tepla na vytápění se stanovovala:

• na systémové hranici budovy;
• pro nepřetržité vytápění;
• pro intenzitu výměny vzduchu n = 0,5 1/h;
• neuvažovala se spotřeba energie na větrání mimo topné období;
• nehodnotila se spotřeba energie na klimatizaci, chlazení a osvětlení.

Spotřeba energie na vytápění byla stanovena ze vztahu:

E_r = E_v - 0,9 • (E_zs + E_vs) E_v = E_vp + E_vv

kde je

E_vp - spotřeba energie prostupem tepla,

E_vv - spotřeba energie větráním,

E_zs - tepelné zisky z vnitřních zdrojů tepla,

E_vs - tepelné zisky ze slunečního záření.

E_VP = h₁ • (Σ A_j • U_j + Σ A_o • U_o • b_o + Σ A_s • U_s • b_s + Σ A_zv U_z • b_z + Σ A_n • U_n • b_n + 0,1 • A)

kde je:

A_j, A_o, A_s, A_z a A_n - jsou plochy vnějších stěn, výplní otvorů, střech, stropů a konstrukcí proti nevytápěným prostorům;

U_j, U_o, U_s, U_z a U_n - jsou součinitele prostupu tepla příslušných konstrukcí;

b_o, b_s, b_z a b_n - činitele teplotní redukce;

h₁ = 5,81 • (θ_is - 3,8) u jiných budov (např. zdravotnické budovy). Činitel h₁ = 94 kh. K odpovídá D = 3920 denostupňů pro převažující vnitřní výpočtovou teplotou v budově θ_is = 20 °C

h₁ =3 920 • 0,024 = 94,08 Spotřeba tepla na krytí tepelných ztrát větráním byla stanovena vztahem:

E_vv = h₂ • V

h₂ = 13 kWh/m³ platí pro θ_i = 20 °C a n = 0,5 1/h

h₂ = 0,81 • (θ_i - 3,8) při jiné vnitřní výpočtové teplotě

Tepelné zisky z vnitřních zdrojů tepla a ze solárního záření byly stanoveny pomocí vztahů:

E_vz = 6 • V tepelné zisky z vnitřních zdrojů tepla,

E_zs = 3 • V tepelné zisky ze solárního záření za otopné období.

Požadované hodnoty spotřeby tepla byly uvedeny v závislosti na geometrické charakteristice budovy - viz následující tab. 1.5.

Tab. 1.5 Požadované hodnoty měrné spotřeby tepla při vytápění budov

f) ČSN 73 0540-2:2002

Revidovaná ČSN 73 0540-2 v roce 2002 uvedla hodnocení staveb z hlediska spotřeby tepla na vytápění budov, na které se nevztahovala vyhláška MPO ČR č. 291/2001 Sb. Norma rozšířila hodnocení energetické náročnosti na novostavby ostatních budov a doporučila provádět energetické hodnocení i změn budov, které nepodléhaly ustanovení vyhlášky č. 291/2001 Sb., ale jestliže to bylo technicky možné a ekonomicky vhodné s ohledem na životnost budovy a její provozní účely.

g) ČSN 73 0540-2:2002 ve znění Změny Z1

Stavebně energetické vlastnosti budovy se požadovalo splnit:

• splněním doporučených hodnot součinitele prostupu tepla UN [W/m²•K] pro všechny konstrukce na systémové hranici budovy v případech, kdy plocha výplní otvorů nepřekročí 15 % celkové podlahové plochy budovy;
• splněním normové požadované hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla U_em,N.

V energetickém hodnocení podle ČSN 73 0540-2:2002 ve znění Z1 byl původní termín „geometrická charakteristika budovy“ nahrazen novým termínem „faktor tvaru budovy“. Průměrný součinitel prostupu tepla U_em ve W/m²•K se stanovoval pro konstrukce na systémové hranici budovy, která je definována v ČSN EN 832, ČSN EN ISO 13790 a ČSN 73 0540-4. Požadované hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla budovy, pro převažující návrhovou vnitřní teplotu θ_im = 20 °C, jsou uvedeny v následující tab. 1.6.

Tab. 1.6 Průměrný součinitel prostupu tepla podle ČSN 73 0540-2:2002

ČSN 73 0540-2:2002 ve znění Z1 zavedla „Energetický štítek budovy“.

Průměrný součinitel prostupu tepla

Budova, kterou lze hodnotit průměrným součinitelem prostupu tepla Uem pro konstrukce na systémové hranici budovy, ve W/m²•K, musí splňovat podmínku:

U_em ≤ U_em,N

kde je

U_em,N - požadovaná hodnota průměrného součinitele prostupu tepla, ve W/m²•K, která se stanoví v závislosti na geometrické charakteristice budovy A/V, v m²/m³, z tab. 1.7.

Tab. 1.7 Požadované hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla U_em,N

Mezilehlé hodnoty v tabulce 9, zaokrouhlené na setiny, se stanoví ze vztahu:

U_em,N = 0,276 + 0,166/(A/V)

Poznámka:

1. Průměrný součinitel prostupu tepla U_em, ve W/m²•K, se stanoví podle části 4 ČSN 73 0540.

2. Systémová hranice budovy a geometrická charakteristika A/V se stanovují podle ČSN EN 832, prEN 13790 a části 4.

Identifkační údaje

Charakteristika budovy

Charakteristika energeticky významných údajů ochlazovaných konstrukcí

Poznámka:

Hodnocení vlivu tepelných vazeb vztahem (+ 0,1•A) je přibližný, velmi bezpečný odhad. V tomto příkladu zvyšuje původní měrnou ztrátu prostupem tepla o 30 % a měrnou potřebu tepla na vytápění o 26,4 %. Čím nižší budou součinitele prostupu tepla jednotlivých konstrukcí, tím větší relativní přirážku tento přibližný odhad představuje.

Stanovení energetické náročnosti budovy

Budova splňuje požadavky na nízkou energetickou náročnost podle ČSN 73 0540-2:2002.

Stupeň energetické náročnosti: SEN = 100×e_V/e_V,N =

Klasifikace:

Datum vystavení energetického štítku: den/měsíc/rok

Zpracovatel energetického štítku: adresa zpracovatele

IČ: …………

Zpracoval: jméno, příjmení, titul, kvalifikace zpracovatele

Podpis:

Tento protokol a energetický štítek odpovídá směrnici 93/76/EWG z 13. září 1993, která byla vydána EU v rámci SAVE. Byl vypracován v souladu s ČSN 73 0540 a podle projektové dokumentace stavby dodané objednatelem.

h) ČSN 73 0540-2:2007

Energetické hodnocení budov podle ČSN 73 0540-2:2007 se provádí pomocí průměrného součinitele prostupu tepla U_em ve W/m²•K, který se stanovuje ze vtahu:

U_em = H_T/A

kde je

H_T - měrná ztráta prostupem tepla, ve W/K, stanovená ze součinitelů prostupu tepla U_i všech teplosměnných konstrukcí tvořících obálku budovy na její systémové hranici dané vnějšími rozměry, jejich ploch A_j určených z vnějších rozměrů, odpovídajících lineárních teplotních činitelů prostupu tepla ψ_j včetně jejich délky a bodových činitelů prostupu tepla χ_j, včetně jejich počtu podle ČSN 73 0540-4;

A - plocha obálky budovy, v m², stanovená součtem ploch A_j.

K výpočtovému postupu jsou uvedeny následující doplňky:

1) Prostup tepla obálkou budovy podle ČSN 73 0540-2:2007 vyjadřuje základní vliv stavebního řešení na spotřebu tepla na vytápění, a tím i na energetickou náročnost budovy, patří mezi její porovnávací ukazatele.

2) Nízký prostup tepla obálkou budovy podmiňuje nízkou energetickou náročnost budovy a je základním předpokladem účinného využití obnovitelných zdrojů energie. Energeticky vhodné budovy se navrhují s průměrným součinitelem prostupu tepla na doporučené úrovni, nízkoenergetické domy a pasivní domy s úrovní ještě nižší.

3) Hodnocení průměrného součinitele prostupu tepla U_em je součástí písemného dokumentu, kterým se prokazují porovnávací ukazatele nízké energetické náročnosti budovy v rámci projektové dokumentace budov, přikládané k žádosti o vydání stavebního povolení podle zvláštního předpisu (dříve vyhláška č. 148/2007 Sb., nyní vyhláška č. 78/2013 Sb.).

4) Doporučenou formou průkazného dokladování U_em je protokol a energetický štítek obálky budovy podle přílohy C ČSN 73 0540-2:2007, včetně zařazení budovy do klasifikační třídy prostupu tepla obálkou budovy. Protokol k energetickému štítku obálky budovy dává jasnou představu o kvalitě a vlivu jednotlivých konstrukcí obálky budovy a možnostech jejich zlepšení. Nejedná se o kompletní energetický štítek energetické náročnosti budov podle zvláštního předpisu¹⁾, ale o dílčí dokumentaci postupu prokazování klíčové součásti energetické náročnosti budov, která je potřebná při návrhu vhodných opatření ke snížení energetické náročnosti budovy.

¹⁾ Vyhláška MPO ČR č. 148/2007 Sb.

Průměrný součinitel prostupu tepla U_em ve W/m²•K obálky budovy nebo hodnocené vytápěné zóny musí splňovat podmínku:

U_em ≤ U_em,N

kde je

U_em,N - požadovaná hodnota průměrného součinitele prostupu tepla, ve W/(m²•K). Ta se stanoví následovně:

Pro všechny obytné budovy a pro nebytové prostory s poměrnou plochou průsvitných výplní otvorů obvodového pláště budovy f_w ≤ 0,50 a s převažující vnitřní návrhovou teplotou Θ_im = 20 °C se požadovaná hodnota průměrného součinitele prostupu tepla, ve W/(m²•K), stanoví podle tab. 1.1 v závislosti na objemovém faktoru tvaru budovy A/V, v m²/m³.

Tab. 1.8 Požadované a doporučené hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla U_em,N pro všechny obytné budovy a pro nebytové budovy s f_w ≤ 0,50 a pro převažující návrhovou vnitřní teplotu Θ_im = 20 °C

Průměrný součinitel prostupu tepla U_em se stanoví podle ČSN 73 0540-4 pro konstrukce na systémové hranici budovy. Termínem „objemový faktor tvaru budovy" se nahrazuje původní termín "geometrická charakteristika budovy". Poměrná plocha průsvitných výplní otvorů obvodového pláště f_w je podle tab. 3. Systémová hranice budovy a objemový faktor tvaru budovy A/V jsou podle ČSN EN 832, ČSN EN ISO 13790 a ČSN 73 0540-4. V technických normách k energetické náročnosti budov (např. ČSN EN 15217) se zkráceným termínem „faktor tvaru" označuje „plošný faktor tvaru A/A_c", vztažený na celkovou podlahovou plochu A_c, určenou podle zvláštního předpisu²⁾ z celkových vnitřních rozměrů. Vzájemný poměr obou veličin určují konstrukční výšky jednotlivých podlaží hj, případně průměrná konstrukční výška podlaží h_j,m a průměrný poměr celkových vnitřních rozměrů a celkových vnějších rozměrů (přibližně se uvažuje 0,8) podle vztahu:

²⁾ ČSN EN ISO 13790

A/V = 0,8 • (A/A_c) • A_c/Σ(h_j • A_cj) ≈ 0,8 (A/A_c)/h_j,m

1) Požadovaný průměrný součinitel prostupu tepla U_em,N,rq by se pak v rozmezí 0,7 ≤ A/A_c ≤.3,5 stanovil ze vztahu:

U_em,N,rq ≈ 0,30 + 0,525/(A/Ac)

Pro nebytové budovy s poměrnou plochou průsvitných výplní otvorů obvodového pláště f_w > 0,50 se za stejných podmínek jako v ²⁾ odst. 9.2 připouští požadované hodnoty U_em.N,rq a doporučené hodnoty U_em,N.rc podle vztahu:

U_em,N,LOP = U_em,N + 0,5 (f_w - 0,50) • U_em,N

2) Pro ostatní budovy, na které se nevztahuje 9.2 a 9.3, se požadované a doporučené hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla U_em.N, ve [W/(m²•K)], zaokrouhlené na setiny, stanoví ze vztahu:

U_em.N = U_em,N.20 • e₁ • 35/ΔΘ_ie

kde je

U_em,N,LOP - průměrný součinitel prostupu tepla stanovený podle²⁾ odst. 9.2 a 9.3 pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou ΔΘ_im = 20 °C, ve W/(m² K);

e₁ - součinitel typu budovy, bezrozměrný, stanovený ze vztahu (5) ČSN²⁾.;

ΔΘ_ie - základní rozdíl teplot vnitřního a venkovního prostředí, ve °C, stanovený ze vztahu (6) ČSN²⁾.

3) Při stavebních úpravách, udržovacích pracích, změnách v užívání budov a jiných změnách dokončených budov se požaduje splnit požadavek podle²⁾ odst. 9.1:

a) při změně a úpravě více než 25 % obálky budovy od dokončení budovy, nebo od posledního hodnocení prostupu tepla obálkou budovy;

b) při zpracování energetického auditu nebo průkazu energetické náročnosti budovy podle zvláštního předpisu¹⁾.

Při stavebních úpravách, udržovacích pracích, změnách v užívání budov a jiných změnách dokončených budov je možné prokázat podle zvláštního předpisu o energetických auditech - (nyní vyhláška č. 480/2012 Sb.), že splnění požadavku podle²⁾ odst. 9.1 je technicky, environmentálně nebo ekonomicky neproveditelné s ohledem na životnost budovy a její provozní účely. V tom případě lze překročit požadovaný průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy nejvýše tak, aby prokazatelně nedocházelo k poruchám a vadám při užívání.

4) Hodnota průměrného součinitele prostupu tepla stavebního fondu U_em,s, ve W/m²•K, se stanoví z požadované normové hodnoty U_em,N,rq podle²⁾ odst. 9.2 až 9.4 ze vztahu:

U_em.s = U_em.N,rq + 0,60

Poznámka:

Průměrný součinitel prostupu tepla stavebního fondu Uem.s je hodnota, která odpovídá průměrnému stavu existujícího stavebního fondu ČR do roku 2006. Je potřebná pro určení klasifikačních tříd prostupu tepla obálky budovy podle C.2, popř. podle ČSN EN 15217 a zvláštního předpisu²⁾.

Ukázka energetického štítku budovy podle ČSN 73 0540-2:2007 je uvedena na následujícím obr. 1.1. Klasifikace prostupu tepla obálkou budovy je uvedena v tab. 1.9.

Tab. 1.9 Klasifikace prostupu tepla obálkou budovy

Klasifikační ukazatel Cl se stanoví:

a) je-li U_em ≤ U_em,rq, pak Cl = U_em/U_em,rq

b) je-li U_em > U_em,rq, a U_em,rg ≤ U_em,s, pak Cl = 1 + (U_em - U_em,rq)/(U_em,s - U_em,rq)

c) je-li U_em > U_em,s pak Cl = 1 + U_em/U_em,s

1. Budovy, které plní požadavky podle průměrného součinitele prostupu tepla obálky budovy, mají klasifikační třídu A až C a klasifikační ukazatel Cl ≤ 1.

2. Klasifikační třída A je vhodná pro pasivní domy, třída B pro nízkoenergetické domy, rozmezí tříd D až E odpovídá průměrnému stavu stavebního fondu do roku 2006. Klasifikační třídu C lze podrobněji rozlišit na

• C1 0,6 U_em,rq < U_em ≤ 0,75 U_em,rq vyhovující doporučené úrovni (Cl do 0,75 včetně);
• C2 0,75 U_em,rq < U_em ≤ U_em,rq vyhovující doporučené úrovni (Cl nad 0,75 včetně).

Ukázka energetického štítku budovy je uvedena na obr. 1.1.

Obr. 1.1 Energetický štítek obálky budovy

i) Energetické hodnocení budov podle Vyhlášky MPO ČR č. 148/2007 Sb.

Metodika stanovení „Průkazu energetické náročnosti budovy“ uváděná v této kapitole byla převzata z publikace vypracované K. Kabelem a kol. [1].

Tato příručka popisuje výpočetní metodiku energetické náročnosti budov, obsahuje porovnávací ukazatele a požadavky na energetickou náročnost budov a konkretizuje podrobnosti vypracování průkazu energetické náročnosti budovy (dále jen PENB). Požadavky směrnice EPBD na pravidelné provádění kontrol kotlů a klimatizačních systémů jsou zavedeny do §6 Účinnost užití energie. K jejich provedení pak jsou také připraveny vyhlášky upravující podrobnosti kontrol v návaznosti na související evropské technické normy.

Seznam značek

Seznam indexů

Cílem této kapitoly je přiblížení problematiky týkající se výpočetního postupu. Sjednocené postupy výpočtu energetické náročnosti budovy sloužily jako podklad pro zpracování národního kalkulačního nástroje (dále „NKN“), výpočetního programu vytvořeného v počítačovém prostředí EXCEL pro hodnocení energetické náročnosti budov. Výpočtová metoda je zpracována pro posouzení vícezónových budov a pro různé zdroje energie vč. obnovitelných.

§6a „Energetická náročnost budov“

(1) Stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek musí zajistit splnění požadavků na energetickou náročnost budovy a splnění porovnávacích ukazatelů, které stanoví prováděcí právní předpis (vyhláška č. 148/2007 Sb.), a dále splnění požadavků stanovených příslušnými harmonizovanými českými technickými normami. Prováděcí právní předpis stanoví požadavky na energetickou náročnost budov, porovnávací ukazatele, metodu výpočtu energetické náročnosti budovy a podrobnosti vztahující se ke splnění těchto požadavků. Při změnách dokončených budov jsou požadavky plněny pro celou budovu, nebo pro změny systémů a prvků budovy.

(2) Splnění požadavků podle odstavce 1 dokládá stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek průkazem energetické náročnosti budovy (dále jen „průkaz"), který musí být přiložen při prokazování dodržení obecných technických požadavků na výstavbu. Průkaz nesmí být starší 10 let a je součástí dokumentace podle prováděcího právního předpisu při

a) výstavbě nových budov,

b) při větších změnách dokončených budov s celkovou podlahovou plochou nad 1000 m², které ovlivňují jejich energetickou náročnost,

c) při prodeji nebo nájmu budov nebo jejich částí v případech, kdy pro tyto budovy nastala povinnost zpracovat průkaz podle písmene a) nebo b).

(3) Průkaz může být použit pro jednotlivé byty a nebytové prostory u budov s ústředním vytápěním, které je připojeno na zdroj či rozvod tepelné energie.

(4) Součástí průkazu nové budovy nad 1000 m² celkové podlahové plochy musí být výsledky posouzení technické, ekologické a ekonomické proveditelnosti alternativních systémů vytápění, kterými jsou

a) decentralizované systémy dodávky energie založené na energii z obnovitelných zdrojů,

b) kombinovaná výroba elektřiny a tepla,

c) dálkové nebo blokové ústřední vytápění, v případě potřeby chlazení,

d) tepelná čerpadla.

(5) Obsah průkazu a způsob jeho zpracování, včetně využití již zpracovaných energetických auditů podle §9, stanoví prováděcí právní předpis.

(6) Provozovatelé budov využívaných pro účely školství, zdravotnictví, kultury, obchodu, sportu, ubytovacích a stravovacích služeb, zákaznických středisek odvětví vodního hospodářství, energetiky, dopravy a telekomunikací a veřejné správy o celkové podlahové ploše nad 1000 m² jsou povinni umístit průkaz na veřejně přístupném místě v budově.

(7) Průkaz může vypracovávat pouze osoba oprávněná podle §10 zákona nebo osoba autorizovaná podle zvláštního právního předpisu (zákon č. 360/1992 Sb.), přezkoušená ministerstvem podle prováděcího právního předpisu z podrobností jeho vypracování.

(8) Požadavky podle odstavce 1 nemusí být splněny při změně dokončené budovy v případě, že vlastník budovy prokáže energetickým auditem, že to není technicky a funkčně možné nebo ekonomicky vhodné s ohledem na životnost budovy, její provozní účely, nebo pokud to odporuje požadavkům zvláštního právního předpisu. Požadavky podle odstavce 1 nemusí být dále splněny u budov dočasných s plánovanou dobou užívání do 2 let, budov experimentálních, budov s občasným používáním, zejména pro náboženské činnosti, obytných budov, které jsou určeny k užívání kratšímu než 4 měsíce v roce, samostatně stojících budov o celkové podlahové ploše menší než 50 m² a budov obsahujících vnitřní technologické zdroje tepla. Požadavky dále nemusí být splněny u výrobních budov v průmyslových areálech, u provozoven a neobytných zemědělských budov s nízkou roční spotřebou energie na vytápění.

(9) Vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek nesmí při užívání nových budov nebo při užívání budov dokončených po jejich změně mající vliv na všechny tepelnětechnické vlastnosti budovy překročit měrné ukazatele spotřeby tepla pro vytápění a chlazení a pro přípravu teplé vody stanovené prováděcím právním předpisem.

(10) Stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek musí vybavit vnitřní tepelná zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům v rozsahu stanoveném prováděcím právním předpisem. Konečný spotřebitel je povinen umožnit instalaci, údržbu a kontrolu těchto zařízení.

(11) Vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek se musí řídit pravidly pro vytápění a chlazení a dodávku teplé vody stanovenými prováděcím právním předpisem (vyhláška č. 152/2001 Sb. Pravidla se nevztahují na

a) dodávky uskutečňované výhradně pro vlastní osobní potřebu,

b) dodávky uskutečňované pro nebytové prostory za podmínky nepřekročení limitů stanovených prováděcím právním předpisem a neohrožení zdraví a majetku,

c) dodávky uskutečňované pro byty, při souhlasu alespoň dvou třetin nájemníků nebo vlastníků těchto bytů s odlišnými pravidly, za podmínky nepřekročení limitů stanovených prováděcím právním předpisem a neohrožení zdraví a majetku.

Technické předpisy

Na podporu implementace směrnice EPBD je Evropským výborem pro normalizaci CEN zpracováván soubor technických norem, které představují rámec výpočtových metodik zaváděných jednotlivými členskými státy. Řada norem již byla v ČR přejata a byly využity jako podklad pro vytvoření národní metodiky výpočtu ENB; na druhou stranu řada potřebných norem v současné době není veřejnosti plně k dispozici. Pro přípravu národního rámce výpočtu byl z harmonizovaných norem převzat výpočetní postup a s respektováním národních podmínek připravena metodika pro hodnocení energetické náročnosti budovy, která vychází z dostupných technických a právních předpisů. Pro návrh výpočetní metodiky byly využity technické evropské a národní normy a jiné předpisy, jako např.:

Průkaz energetické náročnosti budov

Paragraf §6a „Energetická náročnost budov“ zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, stanoví stavebníkovi, vlastníkovi budovy nebo společenství vlastníků jednotek při pořízení stavby nebo změně stavby (viz zák. č. 183/2006 Sb., stavební zákon) následující povinnosti:

• splnění požadavků na energetickou náročnost budovy - vyhláška č. 148/2007 Sb.;
• splnění porovnávacích ukazatelů (požadované tepelnětechnické vlastnosti stavebních konstrukcí, vlastnosti a provoz technického zařízení budovy a osvětlení aj.) - vyhláška č. 148/2007 Sb.;
• splnění požadavků stanovených harmonizovanými českými technickými normami.

Splnění požadavků dokládá stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek Průkazem energetické náročnosti budov. Stávající „Energetický průkaz budovy“ bude tedy nahrazen novým dokumentem a to tzv. „Průkazem energetické náročnosti budovy“, který nesmí být starší 10 let a je součástí dokumentace při:

• výstavbě nových budov. Součástí průkazu nové budovy s celkovou podlahovou plochou nad 1000 m² musí být i výsledky posouzení technické, ekologické a ekonomické proveditelnosti alternativních systémů vytápění (kombinovaná výroba elektřiny a tepla, dálkové nebo blokové ústřední vytápění či chlazení, decentralizované systémy dodávky energie založené na energii z obnovitelných zdrojů, tepelná čerpadla);
• větších změnách stávajících budov s celkovou podlahovou plochou nad 1000 m², které ovlivňují jejich energetickou náročnost. Větší změny by měly být využity jako příležitost k efektivnímu využití nákladů Větší změny stavby (opravy, rekonstrukce, modernizace) jsou takové, které se provádějí na více než 25 % celkové plochy obvodového pláště budovy, tzn. jak svislých, tak i vodorovných vnějších ochlazovaných ploch;
• při prodeji nebo nájmu budov, popř. jejich částí v případech, kdy pro tyto budovy nastala povinnost vypracovat průkaz energetické náročnosti podle předchozích dvou bodů. Směrnice požaduje, aby byl při prodeji nebo pronájmu vlastníkovi nebo vlastníkem potenciálnímu kupujícímu nebo nájemci předložen průkaz energetické náročnosti.

V ČR existovaly dva dokumenty, které mohou být zaměňovány s průkazem ENB a které především postihují pouze okrajově podstatu věci. Jedná se o „Energetický štítek obálky budovy“ a „Protokol k energetickému štítku“ podle normy ČSN 73 0540-2:2007. „Energetický štítek obálky budovy“, je graficky podobný PENB a zahrnuje pouze hodnocení tepelné ochrany budovy pomocí průměrného součinitele prostupu tepla U [W/m²•K]. „Energetický štítek obálky budovy“, který není povinnou součástí stavební dokumentace, ale bývá požadován a výsledný údaj STN - stupeň tepelné náročnosti, který nahradil dříve používaný SEN - stupeň energetické náročnosti, pouze vyjadřuje a charakterizuje obálku budovy a její tepelnětechnické parametry, které mají vliv na potřebu energie na vytápění a chlazení budovy.

Energetický průkaz budovy podle vyhlášky č. 291/2001 Sb., přestal platit k 1.7.2007 a je plně nahrazen PENB, který se skládá za dvou částí:

• grafické znázornění průkazu ENB - grafické znázornění třídy ENB, která zařazuje budovu do třídy ENB pomocí barevně odlišené stupnice;
• protokol průkazu ENB - protokol, který popisuje formou vyplněného formuláře náročnosti pro jednotlivé energetické systémy, pokud jsou v budově osazeny.

Obr. 1.2 „Průkaz energetické náročnosti budovy“ podle vyhlášky č. 148/2007 Sb.

Obr. 1.3 „Energetický průkaz budovy“ podle vyhlášky č. 291/2001 Sb.

Obr. 1.4 „Energetický štítek obálky budovy“ podle ČSN 73 0540-2:2007

Nezaměnitelnost obou forem průkazů vyplývá ze změn prokazovaných vlastností. Vyhláška č. 148/2007 Sb., mění celkový pohled na budovu, počínaje samotným vstupem energie a jejích nositelů na systémové hranici budovy, kdy je budova posuzována i z hlediska ostatních potřeb energie, kterými jsou větrání a klimatizace, osvětlování a příprava teplé vody. Změnu představuje také období, při kterém je budova posuzována. Dříve byla energetická náročnost budovy posuzována jen pro otopné období, v novém přístupu k hodnocení energetické náročnosti je budova posuzována z hlediska celoročního provozu.

EPBD stanovuje požadavek na vypracování a zveřejnění průkazu energetické náročnosti pro budovy přístupné většímu množství veřejnosti. Vychází z myšlenky, že by budovy veřejného sektoru měly být obecné veřejnosti příkladem a zákon č. 406/2000 Sb., tudíž provozovatelům budov o celkové podlahové ploše nad 1000 m² využívaných pro účely vzdělávání, zdravotnictví, kultury, obchodu, sportu, ubytovacích služeb aj., stanoví povinnost vypracovat PENB a zveřejnit zejména jeho grafickou část na veřejně přístupném místě v budově.

Ukazatel energetické náročnosti budovy

Evropská norma ČSN EN 15217 definuje a popisuje základní principy a rámce vyjádření a výpočtu energetické náročnosti budovy (dále ENB). Energetická náročnost budovy je vyjádřena pomocí globálního indikátoru. Každý členský stát EU si může zvolit globální indikátor z následujících čtyř možností:

• emise CO₂;
• dodaná energie;
• primární energie;
• celkové náklady na energii.

Pro Českou republiku byla jako globální indikátor zvolena dodaná energie, energetická náročnost budovy EP je tedy vyjádřena množstvím dodané energie.

Hodnocení energetické náročnosti

Směrnice připouští dva způsoby hodnocení energetické náročnosti budov - bilanční hodnocení a operativní hodnocení. Hodnocení budov v ČR již bylo zavedeno bilančním hodnocením, které je založeno na výpočtu energií po jednotlivých časových úsecích ročního provozu (měsíc) a jejich porovnání s tzv. referenční budovou. Energetická náročnost konkrétní budovy se stanoví bilančním hodnocením (výpočtovou metodou z návrhových veličin), vhodným pro účely vstupního hodnocení (nové budovy i poprvé hodnocené stávající budovy) a analytického hodnocení při přípravě změn dokončené budovy. Operativní hodnocení je využíváno v některých členských zemích EU při hodnocení stávajících budov. Operativní hodnocení vychází z využití stávajících spotřeb energií a jejich porovnání s tzv. referenční budovou, tzn. využití stávajících energetických auditů, apod. při prodeji a nájmu, nebo při kontrolním hodnocení budovy.

Bilanční hodnocení budovy tedy představuje hodnocení budovy při standardizovaném užívání. Chceme-li porovnat různé budovy podle jejich ENB, je nutné mít společný základ se stejnými okrajovými podmínkami. Vypočtená celková dodaná energie EP pro potřeby bilančního hodnocení budov je závislá na okrajových podmínkách, které upravují možnost srovnání různých budov stejného typu za stejných výchozích podmínek, za předpokladu správného provozu budovy a správné funkce všech subsystémů.

Hodnocení probíhá na principu porovnání vypočteného srovnávacího údaje s hodnotou referenční. Údaj, který je v současné době používán jako referenční hodnota, pomocí kterého jsou hodnoceny budovy, a to jak z nutnosti právní, tak z potřeby vyjádření jejich zatřídění (nízkoenergetický standard, pasivní standard apod.) je měrná potřeba tepla na vytápění v kWh/m²•a. Metoda výpočtu ENB hodnotí budovu z pohledu jeho celkové dodané energie. V případě vypovídající měrné hodnoty energie vztažené na měrnou jednotku užitné plochy budovy podle této metodiky hovoříme o měrné spotřebě dodané energie do budovy, která zahrnuje jak celkovou potřebu energie, tak účinnost, s jakou je tato potřeba kryta a pomocnou energii, kterou spotřebovávají jednotlivé energetické systémy, zajišťující krytí této potřeby. Energie dodaná do budovy je údaj, který má být prostým hodnoticím měřítkem, prostředkem pro zařazení budovy do třídy energetické náročnosti v rozsahu A-G. Toto označení jasně hodnotí budovu a investorovi - laikovi je srozumitelné. Budova jako celek by měla spadat do třídy A-C, třída D-G je z pohledu splnění požadavku vyhlášky nevyhovující. Podrobnosti hodnocení požadavků na energetickou náročnost budovy pro zařazení budovy do příslušné klasifikační třídy jsou stanoveny podle tab. 2.10. Pro vypočtenou měrnou spotřebu energie v kWh/(m²•a). Měrné spotřeby energie v kWh/(m²•a) ve třídě C jsou pro vyjmenované druhy budov hodnotami referenčními. Hodnota EN je zaokrouhlena na celé číslo, přičemž číslice 5 na prvním desetinném místě se zaokrouhluje směrem nahoru a poté je zařazena do intervalu, kterému je přiřazeno písmeno vyjadřující energetickou náročnost A až G. Jestliže budova není přiřazena k žádnému z typů budovy, pro které jsou definovány absolutní intervaly, je nutné budovu zatřídit pomocí klasifikačního indikátoru CI v souladu s evropskou normou ČSN EN 15217.

Tab. 1.10 Klasifikační třídy EN hodnocení energetické náročnosti budovy

Tzv. referenční budova představuje budovu, která je totožná s budovou posuzovanou (stejná dispozice, rozloha, stejné instalované technické zařízení budov), ale konstrukce obvodového pláště a technická zařízení budov na vytápění, chlazení, klimatizaci, ohřev teplé vody a větrání instalovaná v referenční budově vyjadřují požadavky dané technickými normativy.

Obr. 1.5 Energetická náročnost posuzované a referenční budovy.

Budovy, které se hodnotí z hlediska jejich energetické náročnosti, jsou rozděleny do 9 kategorií druhů, které se odvíjí od provozu, činností a jejich typů. Specifikace druhů budov vychází z ustanovení směrnice 2002/91/ES o energetické náročnosti budov podle přílohy č. 1 vyhlášky se jedná o:

a) rodinný dům (definice viz zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu, ve znění pozdějších předpisů);

b) bytový dům (definice viz zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu, ve znění pozdějších předpisů);

c) hotel a restaurace (hotel, koleje, svobodárny, hostely, ubytovny, obecně ubytování nižšího standardu, menza a další stravovací zařízení);

d) administrativní budova;

e) nemocnice;

f) vzdělávací zařízení;

g) sportovní zařízení;

h) obchodní (budova pro velkoobchod a maloobchod).

Vymezení použitých pojmů

V této kapitole jsou definovány a přiblíženy základní pojmy, které jsou pak dále ve výpočetní metodice použity. Paragraf §2 zákona č. 406/2000 Sb., ve znění pozdějších předpisů:

§2 „Základní pojmy“

Pro účely tohoto zákona se rozumí:

a) nakládáním s energií výroba, přenos, přeprava, distribuce, rozvod, spotřeba energie a uskladňování plynu, včetně souvisejících činností;

b) obnovitelnými zdroji obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu;

c) druhotným energetickým zdrojem využitelný energetický zdroj, jehož energetický potenciál vzniká jako vedlejší produkt při přeměně a konečné spotřebě energie, při uvolňování z bituminózních hornin nebo při energetickém využívání nebo odstraňování odpadů a náhradních paliv vyrobených na bázi odpadů, nebo při jiné hospodářské činnosti;

d) energetickým hospodářstvím soubor technických zařízení a budov sloužících k nakládání s energií;

e) účinností užití energie míra efektivnosti energetických procesů, vyjádřená poměrem mezi úhrnnými energetickými výstupy a vstupy téhož procesu, vyjádřená v procentech;

f) energetickou náročností budovy u existujících staveb množství energie skutečně spotřebované, u projektů nových staveb nebo projektů změn staveb, na něž je vydáno stavební povolení, vypočtené množství energie pro splnění požadavků na standardizované užívání budovy, zejména na vytápění, přípravu teplé vody, chlazení, úpravu vzduchu větráním a úpravu parametrů vnitřního prostředí klimatizačním systémem a osvětlení;

g) kombinovanou výrobou elektřiny a tepla přeměna primární energie na energii elektrickou a užitečné teplo ve společném současně probíhajícím procesu v jednom výrobním zařízení;

h) klimatizačním systémem soubor všech zařízení a prvků na úpravu parametrů vnitřního prostředí spojené s ohřevem, chlazením, zvlhčováním a filtrací vzduchu, které jsou součástí stavby;

j) ústředním vytápěním vytápění, kde zdroj tepla je umístěn mimo vytápěné prostory a slouží pro vytápění více bytových či nebytových prostor;

k) jmenovitým výkonem kotle množství tepelné energie udané výrobcem, které kotel předává trvale v teplonosné látce při stanovených podmínkách v ustáleném stavu;

l) jmenovitým chladicím výkonem klimatizačního systému jmenovitý příkon pohonu zdroje chladu udaný výrobcem;

m) průkazem energetické náročnosti budovy průkaz, který obsahuje informace o energetické náročnosti budovy vypočtené podle metody stanovené prováděcím právním předpisem;

n) energetickým auditem soubor činností, jejichž výsledkem jsou informace o způsobech a úrovni využívání energie v budovách a v energetickém hospodářství prověřovaných fyzických a právnických osob a návrh na opatření, která je třeba realizovat pro dosažení energetických úspor;

o) budovou zastřešená stavba se stěnami, v níž se používá energie k úpravě vnitřního prostředí; za budovu se může považovat budova jako celek nebo ty její části, které byly navrženy nebo upraveny pro samostatné užívání;

p) celkovou podlahovou plochou podlahová plocha všech podlaží budovy vymezená mezi vnějšími stěnami, bez neobyvatelných sklepů a oddělených nevytápěných prostor;

q) větší změnou dokončené budovy taková změna dokončené budovy, která probíhá více než 25 % celkové plochy obvodového pláště budovy, nebo taková změna technických zařízení budovy s energetickými účinky, kde výchozí součet ovlivněných spotřeb energií je vyšší než 25 % celkové spotřeby energie.

V rámci zaváděné národní výpočtové metodiky se považuje:

1. za dodanou energii:

a) všechny druhy obchodovatelného uhlí, lignitu a koksu,

b) všechny druhy obchodovatelných plynných paliv (zemní plyn, včetně stlačeného a zkapalněného, propanbutanové směsi, bioplyn apod.),

c) kapalná paliva vyrobená z ropy,

d) biopaliva a jejich směsi,

e) elektřina,

f) tepelná energie,

g) chlad,

h) biomasa;

2. za energii vyrobenou v budově z obnovitelných zdrojů energie:

a) tepelná energie ze solárních zařízení a tepelných čerpadel;

b) elektřina z fotovoltaických zařízení. Pro úplnost výčtu se uvádí i elektřina vyrobená z větru a vody;

3. celkovou dodanou energií na systémové hranici budovy se rozumí součet energie získané ad 1 a 2 pro vytápění, chlazení, klimatizaci, větrání, osvětlení, přípravu teplé vody a provoz energetických systémů, které jsou součástí technických zařízení budovy. Spotřeba energie pro ostatní účely (například elektrické spotřebiče, vaření, přenosová osvětlovací tělesa, dekorativní osvětlení, průmyslové technologické procesy a jiné spotřebiče) se nehodnotí. Energie vyrobená z OZE v hodnocené budově a elektřina vyrobená ve zdroji kombinované výroby elektřiny a tepla, která je v budově spotřebovaná, snižuje množství dodané energie do hodnocené budovy, tedy energetickou náročnost. Množství celkové dodané energie může tedy být nižší o množství energie prodané, tj. energie vyrobené zařízením instalovaným v budově nebo transformované v energetických systémech, která se v budově neužije pro vytápění, chlazení, klimatizaci a větrání, přípravu teplé vody a osvětlení a lze ji prodat, případně využít v technologiích instalovaných v budově. Zpravidla se jedná o elektřinu, tepelnou energii a chlad;

4. množství dodané energie stejně jako potřeba užitečné energie, tj. energie dodávané energetickými systémy budovy k zabezpečení požadovaného stavu vnitřního prostředí (udržování předepsané vnitřní teploty, úrovně osvětlení nebo větrání budovy), se stanovují při standardizovaném způsobu užití budovy, kterým jsou podmínky vnitřního a vnějšího prostředí a provozu odpovídající stávajícím technickým předpisům a normám, a pro normové klimatické podmínky;

5. za využitelné tepelné zisky se považují vnitřní zisky ze zdrojů tepelné energie a zdrojů chladu, vzniklé za standardizovaného užití budovy (metabolické teplo osob, tepelný výkon od spotřebičů a systému osvětlení), jakož i solární tepelné zisky, ovlivňující posuzovanou budovu za normových klimatických podmínek v dané lokalitě;

6. celkovou podlahovou plochou se rozumí plocha vymezená vnějším povrchem obálky budovy, to znamená, že do celkové podlahové plochy je započtena i plocha zastavěná dělicími konstrukcemi, které oddělují prostory v rámci jedné zóny;

7. výškou se rozumí světlá výška podlaží, tj. svislá vzdálenost mezi horním lícem podlahy a rovinou spodního líce stropu nebo zavěšeného stropního podhledu tohoto podlaží.

8. klimatizovanou zónou se rozumí zóna, ve které je prováděna úprava parametrů vnitřního prostředí ohřevem, chlazením, zvlhčováním a filtrací vzduchu.

9. za systémovou hranici budovy hranice, která odděluje posuzovanou soustavu budovy a energetických systémů budovy (pro přeměnu, úpravu, přenos či spotřebu energie) od vnějšího okolí. Do systémové hranice budovy patří všechny vnitřní i vnější prostory spojené s budovou, kde se energie spotřebovává nebo vyrábí. Je tvořena vnějším povrchem obvodových konstrukcí. Pokud se některá část či samotný energetický systém budovy nachází mimo obálku budovy (například kotel, výměníková stanice, chladič, chladicí věž, tepelné čerpadlo či klimatizační zařízení ve venkovním provedení apod.), uvažuje se, že je uvnitř systémové hranice budovy.

10. energetickými systémy se rozumí zařízení, která mění energii dodanou (energie zemního plynu dodaná do plynového kotle) na energii využitelnou (tepelná energie otopné vody), dopravují ji do místa spotřeby (rozvodný systém) a předávají emisním systémem (otopná tělesa), vzduchotechnickým zařízením nebo jiným způsobem v místě spotřeby k přímému využití.

Obr. 1.6 Energie dodaná na systémovou hranici budovy. V energetických systémech je dodaná energie přeměněna na užitečnou energii, která spolu s využitelnou částí tepelných zisků a ztrát zajišťuje množství energie potřebné pro splnění požadavků zón.

Zásady výpočtu podle zón a systémová hranice budovy

Důležitým požadavkem pro hodnocení je odpovídající zónování budovy, tzn. geometrické rozdělení budovy na jednotlivé části, které se vyznačují specifiky ovlivňující výslednou výši potřeby a spotřeby energie. Jednotlivé zóny je třeba vzájemně odlišit, jinak řečeno vyhodnotit odděleně, zvlášť, ovšem za předpokladu vzájemné interakce. Budova, nebo její část je zónou, pokud

• je zásobována ze stejné skladby energetických systémů budovy, a/nebo
• má různé užívání v souladu se standardizovanými podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu stanovenými v platných technických normách a jiných předpisech.

Budovu z hlediska výpočtu celkové dodané energie EP nelze považovat za homogenní celek. Celková dodaná energie do budovy je součet jednotlivých spotřeb, které se vyskytují pouze v části budovy a jejich výši určují okrajové podmínky dané části budovy. Z tohoto důvodu je budova jako celek členěna do jednotlivých částí - zón, pro které se následně stanovuje celková dodaná energie na základě specifických spotřeb v těchto zónách. Zóny se navzájem odlišují svojí funkcí, specifiky provozu, vnitřními podmínkami. Podle způsobu využití vyplývají požadavky, které vytvářejí požadavky definující standardizované užívání budovy pro potřeby stanovení energetické náročnosti budovy. V základních požadavcích se jedná o:

• vnitřní podmínky provozu budov:

- rozsah vnitřních provozních teplot,

- relativní vlhkost,

- požadavek na výměnu vzduchu na základě měrné jednotky (osoby, m², apod.),

- typické vnitřní tepelné zisky.

• provozní podmínky budovy a jednotlivých energetických systémů budovy:

- doba využití budovy během dne, týdne a případně, delší odstávky v době provozu (vzdělávací a tělovýchovná zařízení, apod.);

- útlumové provozy;

- počet osob v zóně budovy.

Výše uvedené dílčí okrajové podmínky výpočtu definují tzv. standardizované užívání budovy. Standardizovaným užíváním budovy se rozumí užívání v souladu se standardizovanými podmínkami vnitřního a venkovního prostředí a provozu, které jsou stanoveny v platných technických normách a jiných předpisech. Pokud má část budovy stejný profil užívání, ale liší se v dalších oblastech, jako např. ve stavební části, dispozičního řešení prostor, významné změny řešení obvodových konstrukcí, energetických systémů budovy, způsobu využití energie apod. V tomto případě je třeba budovu rozdělit dále na jednotlivé zóny podle výše uvedených požadavků.

V případě jednozónového hodnocení je budova posuzována jako jedna zóna, tzn. jako jeden prostor, přičemž není uvažována existence vnitřních dělicích zdí ani stropních dělicích konstrukcí v rámci této zóny. V podstatě se jedná o obdobu obálkové metody, užívané pro vyčíslení tepelných ztrát a zisků. Jednozónového přístupu lze užít ve většině případů rodinných domků, ale například i u typického panelového bytového domu zásobovaného CZT. Také skupina přilehlých budov, pokud jsou navrženy a provozovány za shodných vnitřních a vnějších podmínek společně, se může hodnotit jako jedna budova.

V případě potřeby lze budovu rozdělit do více zón z podle výše uvedených požadavků. V případě chlazení budovy nejsou v jedné zóně obsaženy konstrukce orientované na jih a sever a je nutné užití vícezónového přístupu. Existují dva přístupy k hranicím mezi jednotlivými zónami, a to následující:

• v prvém přístupu je uvažováno, že spolu zóny vůbec tepelně nespolupůsobí, tzn., že nedochází k žádnému tepelnému přenosu mezi jednotlivými zónami - jsou odděleny adiabatickou konstrukcí. Příklady: Požadavky na tvorbu mikroklimatu v jednotlivých zónách jsou zajišťovány stejnými energetickými systémy a není nutné znát potřebu energie jednotlivých dílčích zón, ale budovy jako celku. Potřeba energie je stanovena pro každou zónu zvlášť a celková potřeba energie budovy představuje součet vypočtených potřeb energií jednotlivých zón. Pokud jsou přilehlé budovy nebo zóny shodného typu a užívání, pak se s prostupem tepla mezi nimi neuvažuje;
• v druhém přístupu je teplotní spolupůsobení mezi zónou z1 a zónou z2 uvažováno a je nezbytné vyčíslit tepelné přenosy mezi těmito zónami, tzn. stanovit měrnou tepelnou ztrátu větráním a přestupem mezi zónou z1 a z2. Metoda výpočtu pro vícezónové budovy s uvažováním vzájemného tepelného spolupůsobení je uvedena v normě ČSN EN ISO 13790. Příklady: Požadavky na tvorbu mikroklimatu v jednotlivých částech budovy jsou zajišťovány rozdílnými energetickými systémy (Část bytové budovy je zásobována systémem CZT, v druhé části budovy je dodávka energie zajišťována doplňkovým zdrojem tepla. Část budovy je vytápěna a druhá část budovy vytápěna i chlazena a je tedy nutné vyčíslit dílčí potřeby energií každé jednotlivé zóny).

Budova je od vnějšího okolí oddělena tzv. systémovou hranicí budovy, která představuje hranici konstrukční části budovy a energetických zařízení, které zajišťují dodávku energie sloužící ke krytí potřeby energie v zóně. Pokud se zdroj tepla nachází vně obálky budovy, je potom uvažován jako součást systému, je uvnitř systémové hranice budovy (v úvahu je brána účinnost zdroje přeměny energie…). Jedná-li se o centrální zdroj tepla zásobující větší oblast (např. sídliště), není tento zdroj tepla uvažován uvnitř systémové hranice a systémovou hranici tvoří měření spotřeby dodané tepelné energie podle požadavků zákona č. 458/2000 Sb.

Vypočtená celková dodaná energie EP pro potřeby bilančního hodnocení budov je závislá na korektnosti okrajových podmínek:

• určení budovy z hlediska lokality, vnějších klimatických podmínek, orientaci budovy vůči světovým stranám a okolní zástavbě;
• pro každý typ budovy jsou stanoveny normové, jinak nazvané předpokládané podmínky užívání, podmínky vnitřního prostředí a venkovního prostředí podle platných národních norem a souvisejících právních předpisů a hygienických standardů (např. teplota, osvětlení, vlhkost, výměna vzduchu, větrání);
• provozování energetických systémů odpovídající tvorbě požadovaných podmínek na vnitřní prostředí, nebo dodávku požadované služby, média.

Principy výpočetní metodiky

Energetickou náročnost nových i stávajících budov definuje §2 zák. č. 406/2000 Sb., jako „množství energie skutečně spotřebované, u projektů nových staveb nebo projektů změn staveb, na něž je vydáno stavební povolení, vypočtené množství energie pro splnění požadavků na standardizované užívání budovy, zejména na vytápění, přípravu teplé vody, chlazení, úpravu vzduchu větráním a úpravu parametrů vnitřního prostředí klimatizačním systémem a osvětlení“.

Celková dodaná energie představuje potřebu energie pro:

• vytápění Q_dem;H;
• chlazení Q_dem;C;
• větrání Q_dem;Fans;
• zvlhčování Q_dem;hum;
• přípravu teplé vody Q_dem;DHW;
• osvětlení Q_dem;Light;
• a pomocné energie pro provoz energetických systémů Q_Aux.

Celková roční dodaná energie Q_fuel se stanoví výpočtem pro všechny zóny budovy měsíční intervalovou výpočtovou metodou jako součet vypočtených dodaných energií pro pokrytí jednotlivých dílčích potřeb energie na:

• vytápění: dodaná energie na vytápění Q_fuel;H a pomocná energie na vytápění Q_Aux;H;
• chlazení: dodaná energie na chlazení Q_fuel;C a pomocná energie na chlazení Q_Aux;C;
• větrání (vč. zvlhčování): dodaná energie na mechanické větrání QAux;Fans a dodaná energie na zvlhčování Q_fuel;Hum;
• osvětlení: dodaná energie na osvětlení Q_fuel;Light;
• přípravu teplé vody: dodaná energie na přípravu teplé vody Q_fuel;DHW a pomocná energie systému přípravy teplé vody Q_Aux;DHW.

Tab. 1.11 Schéma výpočtu celkové roční dodané energie

Dodaná energie pro pokrytí potřeb užitečné energie pro zajištění vytápění, chlazení, větrání, osvětlení a přípravu teplé vody v předepsaném množství a kvalitě zahrnuje účinnosti technických zařízení použitých v energetických systémech budovy, ztráty vzniklé v těchto systémech, pomocnou energii a respektuje využitelné zisky. Potřeba užitečné energie, tj. energie dodávané energetickými systémy budovy k poskytování požadovaných služeb, jako udržování v budově předepsané vnitřní teploty, osvětlení nebo větrání, se stanovuje při normovém (standardizovaném) způsobu užití budovy a pro normové klimatické podmínky. Celková dodaná energie je stanovena jako součet jednotlivých spotřeb energií pro každou zónu za časový interval (měsíc).

Obr. 1.6 Princip výpočtu vzhledem k toku energie

Obnovitelné zdroje energie (dále jen „OZE“) představují podle §2 zák. č. 406/2000 Sb., v pozdějším znění obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu.

V případě metodiky výpočtu energetické náročnosti budovy představují využití OZE systémová řešení energetických systémů využívajících energii získanou z OZE. Jedná se o:

• termosolární systémy vytápění a ohřevu teplé vody;
• fotovoltaické systémy;
• zdroje tepla v podobě tepelných čerpadel a systémů KVET.

Energie vyrobená v budově pomocí využití OZE je od výsledné spotřeby energie budovy odečítána, výslednou spotřebu dodané energie do budovy snižuje. Dodaná energie, a tedy energetická náročnost budovy, je snížena o:

• energii vyrobenou v zařízeních instalovaných v budově, která využívají obnovitelných zdrojů energie (solární zařízení, tepelná čerpadla, elektrická energie z fotovoltaických systémů, příp. větru a vody);
• elektrickou a tepelnou energii vyrobenou ve zdroji kombinované výroby elektřiny a tepla;
• energii prodanou, tzn. energii, která je vyrobena v zařízeních instalovaných v budově a která není v budově použita pro krytí dílčích potřeb energií a je prodána.

Výpočet množství energie vyrobené z OZE zahrnuje vliv umístění zdrojů zpravidla mimo budovu, tj. uvažuje se jejich množství na vstupu do systémové hranice budovy, avšak pomocná energie, ztráty elektřiny a tepelné energie uvnitř budovy, případně využitelných zisků v budově, jsou zahrnuty do výpočtu dodané energie.

Výpočetní metodika

Stacionární výpočet je prováděn pro jednotlivé časové úseky s délkou jednoho měsíce n, výjimečně celého otopného období.

Výpočetní postup je uveden v jednotkách SI a výsledná dodaná energie pro pokrytí dílčích potřeb je pro hodnocení energetické náročnosti uvedena v MJ/rok (zaokrouhlena na celé jednotky). Pro účely vykazování do protokolu a grafické znázornění průkazu energetické náročnosti se udává dodaná energie pro pokrytí dílčích potřeb v GJ/rok (zaokrouhlena na celé jednotky).

V evropských normách jsou obecně zavedeny tři soustavy rozměrů, jejichž užití musí být stanoveno na začátku každého výpočtu a s níž musí být také po celou dobu výpočtu uvažováno. Jmenovitě se jedná o soustavu vnitřních, celkových vnitřních a vnějších rozměrů (definice viz norma ČSN EN ISO 13789). V národní metodice výpočtu je stanoveno užití systému vnějších rozměrů, při kterém jsou ztráty energie v místech tepelných mostů a tepelných vazeb z větší části zahrnuty v tepelném toku přiléhajících plošných konstrukcí, a tedy i chyba vzniklá případným opomenutím či podhodnocením vlivu tepelných mostů a vazeb dosahuje nižších hodnot.

Okrajové podmínky vnitřního prostředí požadované pro danou zónu/budovu se stanoví podle požadavků vycházejících z právních předpisů a technických norem. Tyto okrajové podmínky pro výpočet jsou definovány v NKN pomocí standardizovaných profilů užívání. Pro každý typ budovy jsou stanoveny standardizované podmínky užívání, podmínky vnitřního prostředí a venkovního prostředí podle platných národních norem a souvisejících právních předpisů a hygienických standardů (např. teplota, osvětlení, vlhkost, výměna vzduchu, větrání).

Literatura

[1] KABELE, K. a kol. Energetická náročnost budov. Podrobnosti výpočtové metody. Metodická pomůcka. Praha: Fakulta stavební ČVUT, 2007.

[2] ŘEHÁNEK, J. a kol. Tepelně technické a energetické vlastnosti budov, Praha: GRADA Publishing, 2002.

[3] Wärmeschutzverordung (WschVo) Verordung űber einem energie - sparenden Wärmeschutz.

2 HODNOCENÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV PODLE NOVÝCH PRÁVNÍCH PŘEDPISŮ

• směrnice EP a Rady 2010/31/EU
• zákon č. 406/2000 Sb., ve znění zákona č. 318/2012 Sb.
• vyhláška MPO ČR č. 78/2013 Sb.
• TNI 73 0331 typické hodnoty pro výpočet

2.1 Energetická náročnost budov podle zák. č. 318/2012 Sb.

Energetická náročnost budov je definována jako vypočtené množství energie spojené s užíváním budovy, zejména na vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení. Energetické hodnocení se provádí se započtením všech toků energií v budově. Splnění požadavků na ENB se prokazuje podle nové vyhlášky č. 78/2013 Sb. Proti minulé již neplatné vyhlášce č. 148/2007 Sb., se energetické hodnocení budov liší v následujících bodech:

• hodnocení se provádí porovnáním vypočteného množství energie hodnocené budovy porovnáním s vypočteným množstvím energií referenční budovy;
• zařazení budovy do jednotlivých tříd se provádí podle tabulky č. 1 vyhlášky č. 78/2013 Sb. Podmínkou je, že u všech hodnocených kritérií musí být vypočtená hodnota nižší než hodnota stejného kritéria referenční budovy;
• požadovaná kritéria jsou stanovena na nákladově optimální úrovni. Jako nákladově optimální úroveň byla zvolena úroveň požadovaných hodnot součinitelů prostupu tepla konstrukcí podle ČSN 73 0540;
• hodnocení se neprovádí podle vypočtené hodnoty potřeby energie vztažené na „podlahovou plochu“, ale pouze podle údajů v tab. 2.1;
• k radikální změně došlo ve stanovení energeticky vztažné plochy;
• vlastnosti referenční budovy jsou stanoveny vyhláškou č. 78/2013 Sb. Tepelně technické vlastnosti stavebních konstrukcí referenční budovy jsou dány požadovanými hodnotami součinitelů prostupu tepla podle ČSN 73 0540-2:2011;
• vlastnosti technických systémů referenční budovy jsou stanoveny vyhláškou č. 78/2013 Sb.;
• nově je zařazeno do kritérií hodnocení posouzení podle potřeby primární energie.

Systém hodnocení podle referenční budovy byl zvolen pro svou jednoduchost a průhlednost a z důvodů odstranění problémů při hodnocení určitých typů budov (přízemní rodinné domy, staré obytné budovy s vyšší konstrukční výškou podlaží apod.).

Při stanovení vlastností referenční budovy s větší plochou prosklení a budov s lehkými obvodovými plášti dochází k redukci plochy výplní otvorů ve prospěch referenční budovy. Tím je vytvářen tlak na omezené navrhování vysoce prosklených budov.

Zařazení budovy do klasifikačních tříd se provádí podle tab. 2.1.

Tab. 2.1 Zařazení budovy do klasifikačních tříd

E_R - kriteriální hodnota referenční budovy

Energetické hodnocení budov se provádí podle následujících kritérií:

• celková primární energie za rok,
• neobnovitelná primární energie za rok,
• celková dodaná energie za rok,
• dílčí dodaná energie pro technické systémy vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení za rok,
• průměrný součinitel prostupu tepla (obálky budovy),
• součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici,
• účinnost technických systémů.

Novým požadavkem je hodnocení ENB na podkladě potřeby primární energie. Primární energií je energie, která neprošla žádným procesem přeměny; celková primární energie je součtem neobnovitelné a obnovitelné primární energie. Faktorem primární energie je koeficient, kterým se násobí složky dodané energie po jednotlivých energonositelích k získání odpovídajícího množství primární energie a faktorem neobnovitelné primární energie je koeficient, kterým se násobí složky dodané energie po jednotlivých energonositelích k získání odpovídajícího množství neobnovitelné primární energie. Hodnoty faktorů neobnovitelné a obnovitelné primární energie jsou uvedeny v příloze k vyhlášce č. 78/2013 Sb.

Hodnocení nových budov se provádí podle následujících kritérií:

• neobnovitelné primární energie,
• celkové dodané energie,
• průměrný součinitel prostupu tepla.

Uvedená kritéria nesmí být vyšší než referenční hodnoty ukazatelů energetické náročnosti pro referenční budovu.

Požadavky na energetickou náročnost při větší změně dokončené budovy (na více než 25 % plochy obálky budovy) a při jiné než větší změně dokončené budovy:

• varianta 1: hodnoty energetické náročnosti:

- neobnovitelné primární energie,

- průměrný součinitel prostupu tepla,

- nejsou vyšší než referenční hodnoty ukazatelů energetické náročnosti pro referenční budovu;

• varianta 2: hodnoty energetické náročnosti:

- celková dodaná energie,

- průměrný součinitel prostupu tepla,

- nejsou vyšší než referenční hodnoty ukazatelů energetické náročnosti pro referenční budovu;

• varianta 3: hodnoty ukazatele energetické náročnosti hodnocené budovy pro všechny měněné stavební prvky obálky budovy:

- součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici,

- není vyšší než hodnota tohoto ukazatele energetické náročnosti uvedená v tabulce č. 2 přílohy č. 1 k této vyhlášce a současně hodnota ukazatele energetické náročnosti hodnocené budovy pro všechny měněné technické systémy uvedeného v §3 odst. 1 písm. g) není nižší než referenční hodnota tohoto ukazatele energetické náročnosti uvedená v tabulce 3 přílohy č. 1 k této vyhlášce.

Poznámka: Příloha č. 1 a tabulky č. 2 a 3 jsou dokumenty ve vyhlášce č. 78/2013 Sb.

Hodnocení energetických vlastností nových staveb je výrazně ovlivněno hodnotou průměrného součinitele prostupu tepla obálkou budovy. Požadavky na uvedenou hodnotu uvádí tab. 2.2.

Tab. 2.2 Parametry referenční budovy

Základní pojmy nového energetického hodnocení budov

Základní pojmy energetického hodnocení budov jsou uvedeny v zákoně č. 318/2012 Sb. a v prováděcí vyhlášce č. 78/2013 Sb.

Energetická náročnost budovy - energetická náročnost budovy je vypočtené množství energie nutné pro pokrytí potřeby energie spojené s užíváním budovy, zejména na vytápění, větrání, chlazení, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení (zákon č. 318/2012 Sb., §2, odst. 1, písm. f)

Při hodnocení energetické náročnosti budov (ENB) se hodnotí následující kritéria:

• celková primární energie za rok;
• neobnovitelná primární energie za rok;
• celková dodaná energie za rok;
• dílčí dodaná energie pro technické systémy vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení za rok;
• průměrný součinitel prostupu tepla (obálky budovy);
• součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici;
• účinnost technických systémů.

Splnění požadovaných kritérií se prokazuje porovnáním s vlastnostmi referenční budovy. Energetická náročnost se prokazuje splněním vyhláškou určeného souboru kritérií, jejichž počet je dán typem hodnocení. Např. pro nové budovy se hodnotí:

• neobnovitelná primární energie za rok,
• celková dodaná energie za rok,
• průměrný součinitel prostupu tepla.

Pro rekonstruované budovy se hodnotí energetická náročnost třemi možnými variantami:

a) neobnovitelná primární energie za rok, průměrný součinitel prostupu tepla

b) celková dodaná energie za rok, průměrný součinitel prostupu tepla

c) součinitele prostupu tepla rekonstruované konstrukce není vyšší než doporučená hodnota součinitele prostupu tepla konstrukce podle ČSN 73 0540-2:2011.

Referenční budova - referenční budovou je výpočtově definovaná budova téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným typickým užíváním a stejnými uvažovanými klimatickými údaji jako hodnocená budova, avšak s referenčními hodnotami vlastností budovy, jejich konstrukcí a technických systémů.

Referenčními vlastnostmi pláště budovy jsou požadované hodnoty součinitelů prostupu tepla U_N,20,j podle ČSN 73 0540-2:2011, platné pro převažující návrhovou vnitřní teplotu 20 °C ve W/(m²•K).

Celková energeticky vztažná plocha - energeticky vztažná plocha je vnější půdorysná plocha všech prostorů s upraveným vnitřním prostředím v celé budově, vymezená vnějšími povrchy konstrukcí obálky budovy (zákon č. 318/2012 Sb., §2, odst. 1, písm. r).

U energeticky vztažné plochy došlo proti vyhlášce č. 148/2007 Sb., k výrazné změně. Původní „celková podlahová plocha“, která byla definována jako plocha mezi vnitřními povrchy stěn tvořících obálku hodnocené zóny, je energeticky vztažná plocha definována jako plocha mezi vnějšími povrchy konstrukcí tvořících obálku hodnocené zóny. Tím byly odstraněny rozdíly mezi plochou pro hodnocení tepelných toků konstrukcemi a plochou pro výpočet měrné potřeby energie na vytápění.

Celková podlahová plocha se i podle nové vyhlášky č. 78/2013 Sb., uplatňuje při výpočtech tepelných zisků od osob a spotřebičů.

Větší změna dokončené budovy a jiná než větší změna dokončené budovy - větší změnou dokončené budovy se rozumí změna dokončené budovy na více než 25 % plochy obálky budovy. Obálkou budovy je přitom soubor všech teplosměnných konstrukcí na systémové hranici celé budovy nebo zóny, které jsou vystaveny přilehlému prostředí, jež tvoří venkovní vzduch, přilehlá zemina, vnitřní vzduch v přilehlém nevytápěném prostoru, sousední nevytápěné budově nebo sousední zóně budovy vytápěné na nižší vnitřní návrhovou teplotu (zákon č. 318/2012 Sb., §2, odst. 1, písm. s) a t)).

Nákladově optimální úroveň požadavků - nákladově optimální úrovní požadavků se rozumí stanovené požadavky na energetickou náročnost budovy nebo jejích stavebních a technických prvků, které vedou k nejnižším nákladům na investice v oblasti užití energií, na údržbu, provoz a likvidaci budov nebo jejich prvků v průběhu odhadovaného životního cyklu (zákon č. 318/2012 Sb., §2, odst. 1, písm. v).

Na nákladově optimální úrovni jsou stanoveny vstupní kriteriální hodnoty referenční budovy. Při hodnocení tepelně technických vlastností konstrukcí a budov jsou to požadované hodnoty součinitelů prostupu tepla podle ČSN 73 0540-2:2011. Kromě požadavků na tepelně technické vlastnosti uvádí vyhláška č. 78/2013 Sb., nákladově optimální požadavky na systémy technických zařízení budov, jako vytápění, větrání, klimatizaci, úpravu vlhkosti vzduchu a osvětlení.

Budovy s téměř nulovou spotřebou energie - budovou s téměř nulovou spotřebou energie se rozumí budova s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů (zákon č. 318/2012 Sb., §2, odst. 1, písm. w)

Literatura

3 VLIV NÁVRHU BUDOVY A OBALOVÝCH KONSTRUKCÍ NA SPOTŘEBU ENERGIE

• tvar budovy
• dispozice místností
• velikost výplní otvorů a jejich vliv na tepelnou pohodu
• dimenzování konstrukcí z hlediska tepelně technických vlastností

Principy a požadavky při navrhování energeticky úsporných budov se zabývá řada odborníků. Základními otázkami, jako volba pozemku, optimalizace tvaru budovy se zabývá J. Smola a J. Šála v časopisu TOB [1].

3.1. Volba pozemku, umístění a orientace stavby na pozemku a vztah ke stavebním předpisům

Při volbě pozemku, pokud to situace vyžaduje, jsou rozhodující následující faktory:

• situování pozemku ke světovým stranám,
• množství slunečního svitu, teplota a množství srážek,
• možnost umístění budovy k převládajícím větrům,
• umístění pozemku v intravilánu či extravilánu obce.

Např. pozemek v neprovětrávané hluboké údolní nivě, v blízkosti řeky zhoršuje energetickou bilanci stavby až o 40 % oproti ideálnímu situování budovy na jižním úbočí kopce. Stavba se má umísťovat k severní a východní hranici pozemku tak, aby průčelí s obytnými a pobytovými místnostmi byla orientována na osluněné světové strany. Příklad umístění stavby na svažitém pozemku a její vliv na energetickou náročnost uvádí obr. 3.1.

Obr. 3.1 Vliv umístění budovy v krajině na její energetickou náročnost [1]

Tím, jak ovlivňuje situování a architektonický návrh budovy energetickou náročnost budovy, se souhrnně zabývá M. Budiaková [2]. Podíváme-li se na bytové stavby realizované v posledních letech, vidíme, že architekti se, až na malé výjimky, vlivem tvaru budovy na spotřebu energie v budově příliš nezbývají. Členitost tvarů budovy, jako jsou arkýře, vikýře a složité půdorysy s velkou plochou obalových konstrukcí, zbytečně nadměrně zvyšují provozní energetickou náročnost budov.

Energeticky úsporné architektonické navrhování budov znamená snižování tepelných ztrát budov spolu s maximalizací tepelných zisků v zimním a přechodném období. Tyto tendence by se měly respektovat již při prvním architektonickém návrhu budovy. Architekt by měl již při prvních návrzích budovy úzce spolupracovat se stavebním fyzikem a při návrhu budovy zohlednit všechny vlivy, které na energetickou náročnost působí. Výslednou energetickou náročnost budovy ovlivňují následující aspekty:

• soustředěnost zástavby, výška zástavby a osazení budov do terénu;
• orientace budovy ke světovým stranám;
• vliv tepelně akumulačních vlastností;
• vliv převládajících větrů na architektonický návrh budovy;
• vliv geometrického řešení budovy;
• vliv dispozice místností v budově na spotřebu energie;
• vliv velikosti výplní otvorů a jejich vliv na spotřebu energie;
• dimenzování tepelně technických vlastností obálky budovy z hlediska spotřeby energie.

Tepelnou ztrátu a spotřebu energie na vytápění budov je možné ovlivnit již na počátku volbou místa pro jejich výstavbu, pokud taková možnost existuje. K posouzení místa výstavby se hodnotí následující veličiny:

• teplota vnějšího vzduchu,
• rychlost a směr větru,
• vlhkost vzduchu a atmosférické srážky,
• sluneční záření.

3.1.1 Soustředěnost zástavby, výška zástavby a osazení budov do terénu

Z provedených výpočtů energetické náročnosti budov, které vytvářejí větší soustředěný celek, vyplývá, že spotřeba energie v těchto budovách klesá. Nejmenší spotřebu energie má vícepodlažní bytový dům s velkým počtem bytů ve středu dispozice budovy, zatímco nejvyšší spotřebu mají byty s větším počtem ochlazovaných konstrukcí, tj. byty v rohové dispozici na nejvyšších podlažích. Proto je výhodné při architektonických návrzích budov navrhovat budovy bez zbytečného tvarového členění, aby co nejméně místností mělo dvě či tři ochlazované vnější konstrukce.

3.1.2 Výška zástavby

Závislost výšky zástavby na roční energetické náročnosti budovy uvádí příklad spotřeby energie domu o devíti podlažích. Závislost výšky zástavby na roční energetické spotřebě budovy je uvedena v následujícím grafu 3.1. Z grafu je zřejmé, že spotřeba energie je závislá na výšce budov. Nejnižší energetická náročnost asi ve výšce 1/3 výšky budovy a jen s malými nárůsty je do osmého podlaží. V dalších podlažích již dochází k výrazným nárůstům spotřeby energie.

Graf 3.1 Porovnání spotřeby energie po podlažích budovy [2]

3.1.3 Optimální geometrie budovy

Problematikou optimální geometrie budovy se podrobně zabývá J. Řehánek a kol. [2]. Tepelná ztráta a spotřeba energie při vytápění budovy je závislá mimo jiné na geometrickém řešení budovy. Spotřeba energie na vytápění je úměrná tepelné ztrátě budovy Q. Ta se stanovuje jako součet tepelných ztrát prostupem tepla a tepelných ztrát větráním. Ze vztahů pro výpočet tepelných ztrát je zřejmé, že jednou z rozhodujících veličin je plocha ochlazovaných konstrukcí. Čím větší je jejich plocha, tím větší je tepelná ztráta prostupem tepla a naopak.

Z uvedené závislosti vyplývá, že minimalizování tepelných ztrát znamená zmenšování plochy ochlazovaných konstrukcí.

Zmenšování plochy ochlazovaných konstrukcí není možné provádět libovolně. Musí být při tom splněno určité kritérium. Toto kritérium je dáno poměrem plochy ochlazovaných konstrukcí A k objemu budovy V. Podle tohoto kritéria je budova tím výhodnější, čím je menší poměr A/V (geometrické kritérium). Všeobecně platí, že nejvýhodnější tvar z hlediska poměru A/V má koule. V literatuře [2] se uvádí vztah, na jehož základě je možné provést porovnání odlišných hodnot poměru A/V pro různé stavby ve tvaru krychle, platí:

kde je

g = (1+b)/a • b + 1

a = B/H

b = L/H

H - výška budovy v metrech

B - šířka budovy v metrech

L - délka budovy v metrech

B = a • H

L = b • H = a • b • H

Poměr A/V v závislosti na poměrných číslech a, b je v tab. 3.1. Z uvedených vtahů je zřejmé, že s rostoucí výškou budovy H se podíl A/V zmenšuje.

Tab. 3.1 Činitel g v závislosti na poměrných číslech a, b (a = B/H, b = L/B)

Obr. 3.2 Půdorysy různých tvarů budov

Tab. 3.2 Vztahy pro výpočet optimální výšky H pro budovy s půdorysy uvedenými na obr. 3.2

Obr. 3.3 Tepelná ztráta administrativní budovy při různém geometrickém provedení

Na obr. 3.3 jsou znázorněny tepelné ztráty administrativní budovy při různém geometrickém provedení. Rozměry budov jsou uvedeny na obr. 3.4. Vodorovná dvojitá čára na obr. 3.3 představuje součet vnitřních tepelných zisků od pobývajících osob a osvětlení (označení P_p + P_b). Přerušovaná čára (označení P_p + P_b´) ukazuje zmenšení tohoto zisku, jestliže je osvětlení vypnuto.

Obr. 3.4 Geometrické údaje budov - viz obr. 3.3

3.1.4 Vliv orientace budov a jejich dispozičního řešení na spotřebu tepla

Vztah mezi tepelnou ztrátou a dispozicí budovy

Rozhodujícím činitelem ovlivňujícím tepelnou ztrátu při různé orientaci budovy je sluneční záření. Při hodnocení budov z hlediska dopadajícího slunečního záření dělíme konstrukce obálky budovy na konstrukce neprůsvitné a konstrukce průsvitné (okna, vnější dveře). Pokud jde o neprůsvitné konstrukce, jejich orientace ke světovým stranám se uvažuje např. v ČSN 06 0210 přirážkou na světové strany p₃ (tab. 3.3).

Tab. 3.3 Přirážka p₃ na světovou stranu

Z hodnot přirážky p₃ na světovou stranu je zřejmé, že největší hodnota je u severní orientace a nejnižší, záporná u jižní orientace. Rozpětí vlivu orientace stěn budovy na tepelnou ztrátu je tudíž 15 %.

3.1.5 Vliv slunečního záření a orientace výplní otvorů budovy

Globální sluneční záření dopadající na plochy různě orientované za měsíc jsou uvedena v tab. 3.4. V posledním řádku tab. 3.4 jsou uvedeny hodnoty platné pro celé výpočtové období. Sluneční záření, které prochází výplněmi otvorů do místnosti, se považuje za tepelný zisk, o který se může snížit za předpokladu účinné regulace dodávky tepla do místnosti jak tepelná ztráta, tak i spotřeba tepla na vytápění místnosti (budovy).

Tab. 3.4 Globální sluneční záření za měsíc E_gm [kWh.m^-2.měs.^-1] pro různé orientace (součet E_gVO je součet za celé vytápěcí období)

3.1.6 Zásady jak snížit energetickou náročnost staveb

Energetickou náročnost staveb je možné snížit uplatněním následujících opatření:

• zlepšením tepelně technických vlastností konstrukcí a budov,
• získáním tepelné energie netradičními formami,
• opatřením v rozvodné síti topného média.

Z provedených rozborů a měření spotřeby energie při provozu budov vyplývá následující postup racionalizačních opatření:

1) zlepšit tepelně technické vlastnosti staveb formou dodatečných tepelných izolací;

2) na základě změny tepelných ztrát budovy provést úpravu vytápěcího zařízení;

3) regulovat dodávku tepla pro vytápění v závislosti na požadované tepelné pohodě a vnějších klimatických podmínkách;

4) měřením spotřeby tepla na vytápění vyvolat u uživatelů snahu přímo se podílet na snížení spotřeby tepla na vytápění místností a bytů.

Při návrhu budovy lze zajistit dosažení nízké energetické náročnosti vhodným dispozičním řešením budovy, která jsou následující:

• minimalizovat počet vstupů do budovy;
• u vstupů do vytápěných prostor vytvářet zádveří;
• vytápěné části budov situovat do skupin oddělených dveřmi od prostor nevytápěných;
• vytápěné místnosti budovy situovat na osluněné světové strany;
• u obytných a občanských staveb řadit místnosti se stejnou teplotou vnitřního vzduchu vedle sebe horizontálně i vertikálně (nestřídat pokud možno místnosti s různou teplotou vnitřního vzduchu a rozdílnou dobou vytápění);
• tvar budovy by měl mít optimální tvar z hlediska poměru plochy obvodového pláště k obestavěnému prostoru (nevhodné jsou pavilonové typy staveb, atriové domy, dlouhé přízemní budovy, zbytečné vikýře, arkýře apod.);
• u obytných místností nenavrhovat zbytečně vysoké místnosti (respektovat minimální požadované světlé výšky místností);
• omezit infiltraci u otvorů na hygienicky nutné hodnoty výměny vzduchu v místnostech (využívat pevně zasklených oken s větracími křídly a klapkami, osazovat prahy u dveří);
• omezovat tepelné ztráty prostupem u oken využíváním oken s vícenásobným zasklením a se zasklením speciálními dvojskly a trojskly, využívat doplňkové okenní prvky (žaluzie, okenice, závěsy);

- místnosti příslušenství nevytápět na teplotu obytných místností; tyto místnosti řešit tak, aby technická a technologická zařízení vyžadující nadnulové teploty byla umístěna uprostřed dispozice a aby byly max. omezeny tepelné ztráty těchto prostor;

- velikost okenních otvorů řešit s ohledem na minimalizaci tepelných ztrát a s ohledem na možnost pasivního využití sluneční energie;

- pro co nejvýhodnější využití sluneční energie, na osluněné straně budovy umísťovat prosklené lodžie, zimní zahrady a pod.

Literatura:

[2] BUDIAKOVÁ, M., Energeticky úsporné budovy. Bratislava: A- Projekt, 2003.

4 PRŮKAZY ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV A ENERGETICKÉ POSUDKY

• obsah energetického auditu (EA)
• obsah průkazu energetické náročnosti budovy (PENB)
• rozdíly v obsahu PENB podle starých a nových předpisů
• obsah energetického posudku budovy (EP)
• vliv požadavků na energtickou náročnost na navrhování budov

Změny právních předpisů vydaných v letech 2012 a 2013 nově definovaly obsahy energetických dokumentů. Rozsah energetického auditu, průkazu energetické náročnosti budovy a energetického posudku uvádějí vyhlášky MPO ČR č. 480/2012 Sb. a č. 78/2013 Sb.

4.1 Obsah Energetického auditu (EA)

Cílem EA je zhodnocení všech energií vstupujících do budovy, vyhodnotit současný stav energetického hospodářství budovy a na základě rozboru minimálně dvou variant navržených úsporných opatření vybrat optimální variantu určenou k realizaci.

EA se zpracovává písemnou formou a zpracovat jej může pouze osoba oprávněná - energetický specialista, tj. osoba přezkoušená MPO ČR a zapsaná v seznamu energetických specialistů. Obsah EA je následující:

a) titulní list

b) identifikační údaje

c) popis stávajícího stavu energetického auditu

d) vyhodnocení stávajícího stavu energetického auditu

e) návrhy opatření ke zvýšení účinnosti energie

f) varianty z návrhu jednotlivých opatření

g) výběr optimální varianty

h) doporučení energetického specialisty oprávněného zpracovat energetický audit

i) evidenční list energetického auditu podle vzoru uvedeného v Příloze č. 1 vyhl. č. 480/2012 Sb.

j) kopie dokladu o vydání oprávnění podle §10b zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energií, ve znění pozdějších předpisů.

Hodnota celkové spotřeby energie, od níž vzniká fyzickým a právnickým osobám povinnost zpracovat pro své budovy nebo energetické hospodářství, energetický audit, se stanoví ve výši 35 000 GJ (9 722 MWh) za rok jako součet za všechny budovy a energetická hospodářství příslušné osoby a týká se pouze jednotlivých budov nebo jednotlivých energetických hospodářství, které mají spotřebu energie vyšší než 700 GJ (194 MWh) za rok.

Organizačním složkám státu, krajů a obcí a příspěvkovým organizacím povinnost zpracovat pro své budovy nebo energetické hospodářství, energetický audit, se stanoví ve výši 1 500 GJ (417 MWh) za rok jako součet za všechny budovy a energetická hospodářství.

Výsledkem EA je návrh optimální varianty, která je doporučená k realizaci. Doporučení energetického specialisty obsahuje:

• popis optimální varianty,
• roční úspory energie v MWh/rok po realizaci optimální varianty,
• náklady v tis. Kč na realizaci optimální varianty,
• průměrné roční provozní náklady v tis. Kč/rok v případě realizace optimální varianty,
• upravenou energetickou bilanci pro optimální variantu,
• ekologické a ekonomické vyjádření pro optimální variantu,
• návrh vhodné koncepce systému managmentu hospodaření s energií,
• popis okrajových podmínek pro optimální variantu.

Z uvedeného výčtu obsahu energetického auditu vyplývá, že EA je dokument informující vlastníka či provozovatele budovy o energetických vlastnostech stávající budovy a o možnostech snížení její energetické náročnosti. Při návrhu úsporných opatření se musí hledět na to, aby navržená opatření byla technicky realizovatelná. Velmi často jdou požadavky na úpravu stavebních konstrukcí či budovy ke zhoršení dalších požadovaných vlastností, jako např. požadavek na minimalizaci tepelných ztrát větráním proti požadavkům na zajištění zdravého prostředí v budovách. Takových požadavků je celá řada a záleží na spolupráci energetického specialisty s projektantem, jak bude navržená budova plnit požadované komplexní vlastnosti. Energetický audit je neopomitelný dokument např. při návrhu zateplení budovy. EA navrhuje tloušťky dodatečných tepelněizolačních vrstev tak, aby snížené tepelné ztráty konstrukcemi byly zohledněny i v realizaci úprav vytápěcí soustavy a regulačního systému budovy.

4.2 Obsah průkazu energetické náročnosti budovy

Obsah „Průkazu energetické náročnosti budovy“ (dále PENB) je dán vyhláškou MPO ČR č. 78/2013 Sb. Tato vyhláška uvádí:

• v §3 ukazatele energetické náročnosti budovy a jejich stanovení,
• §4 výpočet dodané energie,
• §5 výpočet primární energie,
• §6 požadavky na energtickou náročnost budov na nákladově optimální úrovni
• §7 posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie,
• §8 příloze č. 4 vzor stanovení doporučených opatření pro snížení energetické náročnosti budovy,
• §9 příloze č. 4 vzor a obsah průkazu.

Stavebník, vlastník budovy a společenství vlastníků jednotek je povinen:

• zajistit zpracování průkazu energetické náročnosti budovy (dále PENB) při výstavbě nových budov, nebo při změnách dokončených budov;
• zajistit zpracování PENB u budovy užívané orgánem veřejné moci od 1. července 2013 s celkovou energeticky vztažnou plochou větší než 500 m² a od 1. července 2015 s celkovou energeticky vztažnou plochou větší než 250 m².

Vyhláška dále ukládá vlastníkům budovy nebo společenství vlastníků jednotek povinnost zajistit zpracování PENB při:

• prodeji budovy nebo ucelené části budovy,
• při pronájmu budovy,
• od 1.1.2016 při pronájmu ucelené části budovy,

a předložit průkaz nebo ověřenou kopii možnému kupoujícímu či možnému nájemci budovy či ucelené části budovy. PENB platí deset let ode dne data jeho vyhotovení nebo do provedení větší změny dokončené budovy, pro kterou byl zpracován.

(1) Průkaz energetické náročnosti budovy tvoří protokol prokazující energetickou náročnost budovy (dále jen „protokol") a grafické znázornění energetické náročnosti budovy (dále jen „grafické znázornění").

(2) Protokol vždy obsahuje následující údaje:

a) identifikační údaje budovy, kterými jsou:

1. údaje o hodnocené budově, zejména adresa, kód katastrálního území a číslo parcely, na které budova stojí;

2. údaje o provozovateli, vlastníku či stavebníku;

b) typ budovy,

c) užití energie v budově,

d) technické údaje budovy, kterými jsou:

• popis objemů a ploch budovy,
• tepelnětechnické vlastnosti stavebních konstrukcí a obálky budovy,
• základní vlastnosti energetických systémů budovy,
• dílčí energetická náročnost prvků technických zařízení budovy,
• celková energetická náročnost hodnocené budovy,
• referenční hodnoty,
• vyjádření ke splnění požadavků na energetickou náročnost budovy,
• celková měrná roční spotřeba energie na celkovou podlahovou plochu hodnocené budovy a měrné spotřeby energie na vytápění, chlazení, větrání, přípravu teplé vody a osvětlení, vztažené vždy na celkovou podlahovou plochu,
• klasifikační třída energetické náročnosti hodnocené budovy;

e) energetickou bilanci budovy pro standardizované užívání a bilance energie dodané, popř. vyrobené budovou nebo z budovy odvedené;

f) výsledky posouzení proveditelnosti alternativních systémů podle §6a odst. 4 zákona u nových budov nad 1 000 m² celkové podlahové plochy;

g) doporučená opatření pro technicky a ekonomicky efektivní snížení energetické náročnosti budovy;

• modernizační opatření ve stavební části a v technickém zařízení budovy,
• opatření ke zdokonalení obsluhy a provozu budovy a technických zařízení budovy,
• klasifikační třídu energetické náročnosti hodnocené budovy po provedení doporučených
• opatření;

h) doba platnosti průkazu, jméno a identifikační číslo osvědčení osoby oprávněné vypracovat průkaz (dále jen „osvědčení").

(3) Schéma klasifikace energetické náročnosti budovy obsahuje klasifikační třídy A až G a jejich hranice. Podrobnosti hodnocení požadavků na energetickou náročnost budovy pro zařazení budovy do příslušné klasifikační třídy jsou stanoveny v příloze č. 1 k této vyhlášce.

(4) Grafické znázornění obsahuje jméno osoby, která vypracovala průkaz na základě uděleného osvědčení ministerstvem, identifikační číslo osvědčení, adresu hodnocené budovy a její typ, barevnou stupnici klasifikačních tříd A až G, energetickou náročnost hodnocené budovy a její zařazení do klasifikační třídy při bilančním hodnocení a po provedení doporučených opatření, měrnou vypočtenou roční spotřebu energie na celkovou podlahovou plochu hodnocené budovy a po provedení doporučených opatření, dodanou energii pro pokrytí jednotlivých dílčích potřeb v procentech a datum doby platnosti průkazu.

(5) Vzor a náležitosti protokolu a grafického znázornění průkazu jsou uvedeny v příloze č. 4 k této vyhlášce. Nové grafické vyjádření energetického štítku budovy je uvedeno na následujících obr. 4.1.

Obr. 4.1 Energetický štítek

4.3 Energetický posudek

Energetický posudek obsahuje:

a) titulní list

b) búčel zpracování podle §9a zákona

c) identifikační údaje

d) stanovisko energetického specialisty oprávněného zpracovat energetický posudek

e) evidenční list energetického posudku podle přílohy č. 7 vyhl. č. 480/2012 Sb.

f) kopii dokladu o vydání oprávnění podle §10b zákona č. 406/2000 Sb.

EP se podle ustanovení vyhlášky č. 78/2013 Sb. zpracovává v následujících případech:

1. pro posouzení technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti alternativních systémů dodávek energie při výstavbě nových budov, nebo při větší změně dokončené budovy se zdrojem energie vyšším než 200 kW; EP je součástí PENB;

2. posouzení proveditelnosti zavedení výroby elektřiny u energetického hospodářství s celkovým tepelným výkonem vyšším než 5 MW;

3. posouzení proveditelnosti zavedení dodávky tepla u energetického hospodářství s celkovým elektrickým výkonem vyšším než 10 MW;

4. posouzení proveditelnosti projektů týkajících se snižování energetické náročnosti budov, zvyšování účinnosti energie, snižování emisí ze spalovacích zdrojů znečištění nebo využití obnovitelných nebo druhotných zdrojů nebo kombinované výroby elektřiny a tepla financovaných, z programů podpory státních, evropských finančních prostředků pocházejících z prodeje povolenek na emise skleníkových plynů;

5. vyhodnocení plnění parametrů projektů realizovaných v rámci programů - viz bod 5.

EP musí být zpracován pouze energetickým specialistou a musí být zpracován objektivně, pravdivě a úplně. Z hlediska stavební praxe bude nejčastějším případem vypracování EP návrh a posouzení provedení dodatečných tepelných izolací v rámci dotačních programů.

4.4 Dopady ustanovení právních předpisů na navrhování konstrukcí a budov

Návrh tepelně technických vlastností nových budov a rekonstruovaných budov ovlivňují následující kritéria vyhlášky č. 78/2013 Sb.:

a) návrh součinitele prostupu tepla konstrukcí tvořící obálku hodnocené zóny,

b) průměrná hodnota součinitele prostupu tepla obálky hodnocené zóny.

Požadavky na součinitele prostupu tepla konstrukcí U (W/m²K) uvádí ČSN 73 0540-2:2011. Přehled části požadavků je uveden v ČSN 73 0540 v tabulce 3 - viz tab. 4.1.

Tab. 4.1 Požadavky ČSN 73 0540-2:2011

Největší dopad na hodnoty součinitelů prostupu tepla jednotlivých konstrukcí má požadavek na průměrnou hodnotu součinitele prostupu tepla obálky budovy Uem (W/m²K). Návrh konstrukcí je ovlivněn koeficienty uvedenými při hodnocení nových budov a při hodnocení budov s téměř nulovou spotřebou energie. Přehled požadavků na hodnotu U_em (W/m²K) referenční budovy uvádí tab. 4.2.

Tab. 4.2 Parametry a hodnoty referenční budovy

Jak je uvedeno v tab. 4.2 se při návrhu nových budov požaduje při stanovení hodnoty U_em (W/m²K) referenční budovy vynásobené koeficientam 0,80 a při návrhu budovy s téměř nulovou spotřebou energie hodnotou 0,7. Referenční hodnoty součinitelů U (W/m²K) jsou dány požadovanými hodnotami U podle ČSN 73 0540-2:2011. Aby budova splnila hodnotu U_em (W/m²K), musí mít hodnoty U jednotlivých konstrukcí min. 80 % hodnotu.

Při požadavku na zatřídění budovy do klasifikační třídy A nebo B - viz tab. 4.3.

Tab. 4.3 Klasifikační třídy energetické náročnosti budovy

Dopady ustanovení vyhlášky č. 78/2013 Sb. na navrhování budov jsou uvedeny na následujícím příkladu. Rodinný dům uvedený na obr. 4.2 a 4.3 byl navržena jako nízkoenergetický, zařazený podle minulé vyhlášky č. 148/2007 Sb. do kategorie „B“. Hodnocení domu podle požadavků vyhlášky č. 78/2013 Sb. je uvedeno v tab. 4.4.

Obr. 4.2 Půdorys hodnoceného rodinného domu

Obr. 4.3 Řez hodnoceným rodinným domem

Dům je navržen ze zdiva z keramických tvarovek Porotherm tl. 365 mm s dodatečnou tepelněizolační vrstvou z desek minerální plsti tl. 150 mm. Střešní konstrukce je tepelně izolována deskami minerální plsti v tl. 250 mm. Podlaha na terénu je tepelně izolována pěnovým polystyrenem tl. 150 mm. Okna budovy jsou plastová s izolačními trojskly s hodnotou součinitele prostupu tepla U_w = 0,90 W/m²K. Návrhové hodnoty součinitelů prostupu tepla jsou uvedeny v tab. 4.4.

Tab. 4.4 Návrhové hodnoty součinitelů prostupu tepla

Hodnocení navržené budovy bylo nejprve pro srovnání provedeno podle ustanovení vyhlášky č. 148/2007 Sb. Hodnocení je uvedeno v tab. 4.5. V hodnocení jsou uvedena následující kritéria:

U_em - průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy [W/m²K]

MRPT - měrná roční potřeba tepla na vytápění [kWh/m²a]

Dílčí dodané energie na vytápění, přípravu teplé vody, osvětlení [kWh/m²a]

Tab. 4.5 Výsledky hodnocení navržené budovy podle vyhlášky č. 148/2007 Sb.

Hodnocení navržené budovy podle ustanovení vyhlášky č. 78/2013 Sb. je uvedeno v následující tab. 4.6.

Tab. 4.6 Hodnocení budovy podle vyhlášky č. 78/2013 Sb.

Z provedeného hodnocení budovy RD vyplývá, že budova je zařazena jako nehospodárná, nevyhovující požadavkům vyhlášky č. 78/2013 Sb.

Další hodnocenou variantou je navržení součinitelů prostupu tepla konstrukcí obálky budovy na hodnoty pro pasivní domy. Přehled vstupních hodnot je uveden v tab. 4.7.

Tab. 4.7 Hodnoty součinitelů prostupu tepla pro variantu - pasivní standard

Tab. 4.8 Hodnocení podle vyhlášky č. 78/2013 Sb. - varianta pasiv

Z hodnocení je zřejmé, že ani takto navržená budova nevyhovuje požadavku primární energie. Jedním z možných řešení je ještě snížit hodnoty součinitelů prostupu tepla, nebo nahradit sekundární zdroj kotlem na biopalivo. Výsledky hodnocení jsou uvedeny v tab. 4.9.

Tab. 4.9 Hodnocení podle vyhlášky č. 78/2013 Sb. - bivalentní zdroj na biopalivo

Takto navržená budova je vyhovující ve všech požadovaných kritériích.

Z uvedených příkladů hodnocení rodinného domu je zřejmé, že proti minulosti je energetické hodnocení budovy závislé nejen na stavebně technickém řešení konstrukcí a budovy, ale je úzce spojeno s technickým zařízením budovy.

Autorský kolektiv

Ing. Jaroslav Šafránek, CSc.

Koordinace projektu

doc. Ing. Antonín Pokorný, CSc.,

předseda Rady pro podporu rozvoje profese ČKAIT

Ing. Renata Karasová,

Středisko vzdělávání a informací ČKAIT,

koordinátorka projektu