Nákladově optimální hodnocení energetické náročnosti budov

Jen správné stanovení optimální úrovně energetických opatření povede k hospodárnému využívání energie. Protože budovy jsou největším přispěvatelem emisí CO2 (asi 36 %) v Evropské unii, je v zájmu členských států snížit emise skleníkových plynů o 80 až 95 % do roku 2050. To však vyžaduje značné zvýšení úsilí na zlepšení energetické hospodárnosti budov.

Realizace úsporných opatření by měla být v každém případě efektivní, a to z ekonomického i environmentálního hlediska. Na základě směrnice EP a Rady 2010/31/EU o energetické hospodárnosti budov (EHB) z toho pro všechny členské státy vyplývá povinnost vypočítat nákladově optimální úrovně energetické hospodárnosti a porovnat je se současně platnými minimálními požadavky na energetickou hospodárnost budov. To je hlavní důvod, proč představuje stanovení minimálních požadavků na energetickou hospodárnost klíčový prvek ve stavebních zákonech. Časová implementace optimalizace nákladů podle evropské legislativy je zřejmá z obr. 1.

Obr. 1  Časová implementace optimalizace nákladů

Všeobecná metodika optimalizace nákladů

Všeobecný postup stanovení optimalizace nákladů se skládá ze čtyř základních kroků podle delegovaného nařízení EK 244/2012, jímž se doplňuje směrnice o EHB:

• stanovení referenčních budov,
• opatření na zvýšení energetické efektivnosti,
• výpočet primární energie,
• určení celkových nákladů.

Stanovení referenčních budov

Referenční budovy (RB) stanovené v rámci všech typů budov představují typický obraz stavebního fondu v zemi, který by měly reprezentovat co nejaktuálněji a nejpřesněji. V důsledku toho potom budou moci být na základě zástupců jednotlivých druhů objektů vypočítány co nejreálnější optimální náklady.

Experimentální výpočet nákladového optima

Experimentální výpočet nákladového optima, jehož částečné výsledky přináší tento článek, začal probíhat na stavbě konkrétního bytového domu situovaného v Bratislavě (obr. 2). V objektu se nachází osmdesát bytů, konstrukční výška podlaží je 2,8 m.

Obr. 2  Pohled na fasádu a termosnímky schodištní části stěny

Identifikace opatření na zvýšení energetické efektivnosti  

Obvodový plášť budovy je izolovaný tepelnou izolací z pěnového polystyrenu s tloušťkou 80 mm. Tepelná izolace střechy se skládá z minerální vlny s tloušťkou 50 mm. Veškeré původní dřevěné otvorové konstrukce byly vyměněny za nové plastové s izolačním dvojsklem. Po obnově se tepelně-technické vlastnosti budovy výrazně zlepšily a objekt se posunul do energetické třídy C. Porovnání součinitele prostupu tepla před obnovou bytového domu a po ní je uvedeno v tab. 1.

Stanovení optimální hodnoty součinitele prostupu tepla

Přidáváním tloušťky tepelné izolace usilujeme o snížení tepelných ztrát prostupem tepla obalovou konstrukcí. Dostatečná tloušťka tepelné izolace (TI), resp. stupeň různých opatření však mohou být efektivní jen po určitou hranici, kterou představuje nejnižší část křivek na obr. 3. Optimální ekonomická návratnost a ziskovost opatření spolu s ideálním environmentálním vlivem na životní prostředí se získají realizací optimálních variant opatření. Nákladové optimum v rámci jednotlivých částí objektu vypočítané za časové období třiceti let je zobrazeno v tab. 2. Cílové hodnoty součinitele prostupu tepla U jsou uvedeny v tab. 3. Na základě údajů uvedených v tab. 2 a 3 lze konstatovat, že vypočítané optimální hodnoty tepelně-technických parametrů budovy nesplňují cílové požadavky na výstavbu budov s téměř nulovou potřebou energie. Proto bude v budoucnosti pravděpodobně nutné, aby stát poskytl finanční výpomoc na cílovou výstavbu.

Obr. 3 Efektivnost opatření v rámci jednotlivých částí budovy: a) obvodová stěna, b) střecha, c) strop nad nevytápěným suterénem, d) otvorové konstrukce

Výpočet globálních nákladů

Pro konečné stanovení nákladového optima je třeba vypočítat globální náklady na budovu – jsou složeny ze všech finančních položek, které se v objektu vyskytnou za výpočtové období třiceti let.
Globální náklady se skládají:

• z počátečních investičních nákladů,
• z nákladů na energii,
• z běžných nákladů,
• z nákladů na zneškodnění.

Minimální požadavky na energetickou hospodárnost jsou zastoupeny oblastí křivky, která poskytuje konečnému uživateli nejnižší náklady (obr. 4). Potenciálně by se tyto požadavky měly ukázat efektivnější a účinnější než současné vnitrostátní požadavky a náklady by měly být nižší nebo stejné. Oblast křivky vpravo od ekonomického optima představuje řešení, která jsou horší v obou aspektech – v environmentálním i finančním.

Obr. 4 Křivka nákladového optima

Závěr

Zlepšení energetické hospodárnosti budov vyžaduje realizaci úsporných opatření, která by měla být v každém případě efektivní. Jen správné stanovení nákladově optimální úrovně jednotlivých energetických opatření povede k hospodárnému využívání energie na co nejnižší úrovni během celého životního cyklu budovy.

Literatura
1.    Delegovaná nařízení komise EK 244/2012 z 16. ledna 2012.
2.    Směrnice EP a Rady 2010/31/EU o energetické hospodárnosti budov.
3.    STN EN 15 459.
4.    Building Performance Institute Europe (BPIE), Cost optimality – Discussing methodology and challenges within the recast Energy Performance of Buildings Directive, Brussels, 2010.
5.    Building Performance Institute Europe (BPIE). Assessing cost-optimal levels within the new Energy Performance of Buildings Directive. 2012.

Text:Ing. Lucia Borisová, prof. Ing. Dušan Petráš, Ph.D.  

Foto a obrázky: archiv autorů
Autoři působí na Katedře technických zařízení budov Stavební fakulty STU v Bratislavě.