Obnova bytových domů na základě analýzy životního cyklu

Obnova stávajících budov pro bydlení je jedním z nejdůležitějších řešení z hlediska úspor energie. Předmětná studie se věnuje posouzení vybraných referenčních bytových domů, které reprezentují většinu stávajícího bytového fondu, a to z hlediska energetické a ekonomické efektivnosti a nákladů potřebných na obnovu. Jednotlivé návrhy energeticky úsporných opatření, jakož i jejich ideální kombinace, se posuzují metodou hodnocení nákladů životního cyklu budovy. Částečná obnova jednotlivých vnějších konstrukcí může přinést úsporu energie okolo 20 %, zatímco celková obnova může přinést úsporu až do výše 60 %. Nákladové optimum obnovy bytových domů závisí na typu budovy a roku výstavby, ale správnou obnovou lze dosáhnout požadované požadavky na energetickou účinnost nových bytových domů a nízkoenergetických budov.

Do studie byly vybrány tři objekty. Jde o bytové domy, které představují zastoupení většiny existujícího bytového fondu na Slovensku – na základě celkové podlahové plochy podle [1] reprezentují 87 % existujícího bytového fondu.

V tab. 1 jsou zobrazeny vybrané bytové domy i se stručnou charakteristikou a pohledem před a po zrealizování obnovy. Většina stavebních konstrukcí bytových domů byla v původním stavu, bez významných zásahů.

Životní cyklus stavby (LCC)

Pro komplexní posouzení ekonomiky bytového domu je vždy nezbytné jeho hodnocení z hlediska celkových nákladů během celého životního cyklu. Období životního cyklu budovy je vázáno na technickou životnost stavebních materiálů, proto se ve většině případů počítá s obdobím 20 nebo 30 let.

Celkové náklady bytového domu během životního cyklu

Analýza LCC bytového domu se zaměřuje na optimalizaci nákladů během jeho životnosti (je limitována nejen technicky, ale i ekonomicky). Metodika LCC vychází z mezinárodních norem řady ISO 14040 a ISO 15686-5 [5].

Výpočet nákladů životního cyklu bytového domu je součtem nákladů souvisejících s pořízením budovy, investičních nákladů na její obnovení CO, dále nákladů na údržbu a opravy M & R, nákladů na provoz budovy O a nákladů na likvidaci budovy CL ve všech fázích životního cyklu [2], přičemž platí:

LCC = C_O + O + M&R + C_L (eur) (1)

Při výpočtu jednotlivých nákladových položek je nezbytné definovat hodnotu všech budoucích nákladů vzhledem k jejich současné hodnotě při nastavení vhodné diskontní sazby. Cílem studie je zjistit dopad navrhovaných opatření (u stavebních konstrukcích) na náklady životního cyklu budovy a zda jsou navrhovaná opatření nákladově efektivním zlepšením energetické náročnosti budovy.

Navrhovaná opatření obnovy bytových domů

Navržená opatření na obnovu bytových domů za účelem zvýšení energetické náročnosti vychází ze současně platné normy ČSN 730540-2 / Z1 [4], která určuje součinitele prostupu tepla (U hodnoty) v rámci jednotlivých konstrukcí.

Na základě těchto požadavků byla vypočítána tloušťka tepelné izolace, která splňuje úroveň U hodnot ve dvou obdobích, a to od roku 2016 a 2021. Porovnávané opatření se tedy navzájem liší úrovní tepelné ochrany stavebních konstrukcí.

Jednotlivá navrhovaná opatření se nacházejí v tab. 2, ze které je zřejmé, s jakou tloušťkou tepelné izolace a s jakým druhem použitého materiálu, případně okenní konstrukce se v daném opatření počítalo. Jako tepelně izolační materiál jsou v této studii použity nejčastěji používané materiály – expandovaný polystyren (EPS) a minerální vlna (MW).

Posuzované bytové domy jsou zásobovány teplem z předávacích stanic tepla, proto jsou v topném systému a v systému přípravy teplé vody navržena pouze opatření na rozvodech v bytových domech – izolace rozvodných potrubí, hydraulické regulování po zateplení, automatická regulace a noční útlum a výměna původního čerpadla za čerpadlo s integrovaným frekvenčním měničem.

Výsledky posouzení obnovy bytových domů v životním cyklu

Potřeba energie bytového domu v původním stavu byla vyčíslena na základě simulace použitím softwaru EnergyPlus. Simulace modelující potřebu energie proběhla během jednoho referenčního roku. Na obr. 1 jsou zobrazeny modely hodnocených budov a rozdělení potřeby energie v daných bytových domech.

Výsledky simulací ukázaly, že nejvíce energie je potřeba na vytápění, což tvoří 67 % z celkové potřeby energie v BD1, 58 % v BD2 a 54 % v BD3. Dále to je potřeba energie na přípravu teplé vody, což představuje 18 % z celkové energie v BD1, 22 % v BD2 a 27 % v BD3. Následuje osvětlení a elektrické spotřebiče.

Energetická a ekonomická efektivnost navržených opatření obnovy bytových domů se vyhodnotila na základě potřeby energie a nákladů během životního cyklu budovy. Zaměřili jsme se na období 30 let od realizace obnovy, což je předpokládaná ekonomická životnost opatření ke zlepšení tepelné ochrany budovy [3].

Náklady životního cyklu zahrnují investiční náklady na obnovu budovy, provozní náklady a náklady na opravy a údržbu budovy. Z hlediska nákladů životního cyklu se jako nejvýhodnější ukázala varianta s největší tloušťkou tepelné izolace. Přestože má nejvyšší investiční náklady, provozní náklady vedou nakonec k nejnižším nákladům během celého životního cyklu budovy.

Ekonomicky nejefektivnější variantou obnovy u BD1 je W2AR2G2F2 s tepelnou izolací stěny s tloušťkou 220 a 240 mm, střechy 220 mm, podlahy nad nevytápěným prostorem 70 mm a s vyměněnými okny s efektivním čtyřsklem.

Varianta W1AR2AG2 s tepelnou izolací stěny o tloušťce 140 mm, střechy 220 mm a s vyměněnými okny s efektivním čtyřsklem se ukázala jako nejvýhodnější varianta obnovy u BD2. U BD3 je nejvýhodnější varianta W2AR1AG2F2 s tepelnou izolací stěny o tloušťce 810 mm, střechy 180 mm, podlahy nad nevytápěným prostorem 50 mm a s vyměněnými okny s efektivním trojitým zasklením.

Závěr

Větší renovace stávajících budov umožňuje dosáhnout významné úspory celkové spotřeby energie a také emisí skleníkových plynů. Představuje jednu z hlavních možností, jak zvýšit udržitelnost v zastavěném území. Cílem obnovy bytového domu je odstranit stávající nedostatky, snížit energetickou náročnost a celkově zvýšit kvalitu bydlení.

Energeticky a ekonomicky nejvýhodnější varianty obnovy se u jednotlivých budov skládají z opatření, která splňují současně platné teplotechnické podmínky a podmínky platné po roce 2021. Je však třeba dodat, že v současnosti nevíme, jak bude vypadat trh v roce 2021, jaké materiály a výrobky budou k dispozici a za jakou cenu.

Na základě hodnocení bytových domů během životního cyklu lze doporučit na obnovu tato vhodná energeticky úsporná opatření.

• U budov starších než 50 let – izolace obvodové stěny tloušťkou 22 cm, střechy 22 cm, podlahy nad nevytápěným prostorem 7 cm a výměna oken za nová s vysoce efektivním trojitým zasklením
  s U = 0,6 W / (m². K).
• U budov starších než 35 let – izolace obvodové stěny tloušťkou 14 cm, střechy 30 cm, podlahy nad nevytápěným prostorem 5 cm a výměna oken za nová s vysoce efektivním trojitým zasklením
  s U = 0,6 W / (m². K).
• U budov mladších 35 let – izolace obvodové stěny o tloušťce 18 cm, střechy 18 cm, podlahy nad nevytápěným prostorem 5 cm a výměna oken za nová s vysoce efektivním trojitým zasklením s U = 0,6 W / (m².K).

Literatura:

1. MDV SR: Stratégia obnovy fondu bytových a nebytových budov v Slovenskej republike. Bratislava, 2014.
2. Európska komisia. Delegované nariadenie Komisie č. 244/2012 zo 16. 1. 2012, ktorým sa dopĺňa smernica EP a Rady 2010/31/EÚ o energetickej hospodárnosti budov vytvorením rámca porovnávacej metodiky na výpočet nákladovo optimálnych úrovní minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť budov a prvkov budov.
3. Bartošová Kmeťková, J. – Petráš, D.: An assessment of the Renovation of Existing Residential Buildings Regarding Life Cycle. In CLIMA 2016: proceedings of the 12th REHVA World Congress. Aalborg, Denmark, 22. – 25. 5. 2016. Aalborg: Aalborg University, Department of Civil Engineering, 2016, online, [10] s.
4. STN 73 0540-2/Z1 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií
   a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky. 2016.
5. International Standardization Organization (ISO). Environmental management – life cycle assessment – principles and framework; 2006. ISO 14040.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB Haustechnik 4/2018.