Transformace bytového domu na budovu s téměř nulovými emisemi CO2

Článek se zaměřuje na transformaci stávajícího bytového domu na budovu s téměř nulovými emisemi v souvislosti se směrnicí EPBD IV. Příprava na zavedení směrnice EPBD IV. do české legislativy, tj. přechod na budovy s téměř nulovými emisemi, probíhá.

Směrnice EPBD IV a cíle EU

V březnu 2024 byla poslanci Evropského parlamentu schválena čtvrtá verze směrnice o energetické náročnosti budov (EPBD IV). Směrnice je součástí balíčku „Fit for 55“. V něm se Evropská unie zavázala snížit do roku 2030 emise skleníkových plynů o 55 % oproti roku 1990. Druhou metou je dosažení klimatické neutrality do roku 2050. Hlavním cílem směrnice je definice budov s téměř nulovými emisemi (nZEmB). Tato směrnice nezohledňuje pouze celkovou dodanou energii nebo primární energii z neobnovitelných zdrojů, ale soustředí se i na hodnocení životního cyklu budovy (LCA). S ohledem na směrnici bude potřeba energie těchto budov pokryta zejména z obnovitelných zdrojů získaných přímo v budově nebo jejím blízkém okolí. Očekávají se rozsáhlé renovace existujících budov tak, aby všechny stávající budovy splňovaly definici budovy s téměř nulovými emisemi do roku 2050.

Revitalizace bytového fondu v EU

Revitalizaci stávajícího bytového fondu se věnuje celá Evropská unie. Autoři studie z Dánska srovnávali dva bytové domy před jejich renovací a po ní. Snažili se splnit hodnoty standardu Passivhouse [2]. Na jihu Evropy se vědci věnovali zateplení dvou rodinných domů ve Španělsku a Portugalsku. Nejčastější třída obálky budovy ve Španělsku je E. Objekty byly vyhodnoceny podle snížení emisí oxidu uhličitého [3, 4]. Další portugalská studie došla k závěru, že nejdůležitější je zateplení střechy objektu [5]. Autoři polské studie se věnovali zateplení bytových domů s ohledem na hydraulické vyregulování otopné soustavy po zateplení. U objektů, kde došlo k vyregulování soustavy zároveň se zateplením, byla návratnost investice čtyřikrát kratší [6].

Hodnocené parametry a varianty opatření

Celkově bylo hodnoceno pět parametrů: průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy Uem, primární energie z neobnovitelných zdrojů, měrná potřeba tepla na vytápění, celková dodaná energie a emise CO2. Bylo navrženo pět variant opatření, která se týkala obálky budovy i technických zařízení budovy. V článku byly zvažovány dva zdroje tepla pro vytápění a přípravu teplé vody.

Popis studie a hodnoceného objektu

Pro účely studie uvedené v tomto článku byl vybrán bytový dům, na němž bylo provedeno několik simulací energetické bilance. Simulace byly provedeny jak pro stávající stav, tak pro různé varianty úsporných opatření. Budova byla hodnocena hodinovou metodou, simulace byla provedena pro jeden rok. Vstupními údaji pro výpočtový model jsou klimatické údaje, hodnoty součinitele prostupu tepla a plochy jednotlivých konstrukcí, technická zařízení budov a další okrajové podmínky.

Čtěte také: Budoucí klimatické výzvy Německa

Bytový dům má původní dřevěná okna s dvojsklem. Dům je zděný, tloušťka stěn je 300 a 450 mm. Střecha objektu je plochá. Střecha není pochozí a je tvořena z keramických tvárnic vsazených mezi ocelové profily. Na nich je 150 až 250 mm škváry, následně betonová mazanina o tloušťce 50 mm a asfaltová izolace. Podlaha suterénu je betonová.

Budova je napojena na centrální zásobování teplem. Teplárna spaluje zejména uhlí, ale využívá také biomasu a bioplyn. Tyto obnovitelné zdroje energie tvoří zhruba 11 % [8]. Předávací stanice se nachází v suterénu. Teplá voda je rovněž připravována pomocí dálkového vytápění. Zásobník teplé vody má objem 500 litrů.

Všechny výpočty byly provedeny v softwaru DEKSOFT za použití hodinové metody výpočtu [9]. Pro výpočet byly použity lokální klimatické údaje, které byly přepočítány denostupňovou metodou. Model byl následně upraven tak, aby odpovídal skutečné spotřebě budovy dle roku 2022. Pro výpočet byla budova rozdělena do tří zón.

Návrh úsporných opatření

Úsporná opatření byla provedena ve dvou skupinách. Obvodové stěny budovy byly zatepleny 280 mm expandovaného polystyrenu, sokl byl zateplen extrudovaným polystyrenem o tloušťce 180 mm. V obou případech byl součinitel tepelné vodivosti λ = 0,039 W·m−1·K−1. Pro zateplení střechy bylo uvažováno 340 mm expandovaného polystyrenu s λ = 0,038 W·m−1·K−1. Strop suterénu byl zaizolován minerální vatou o tloušťce 140 mm a λ = 0,044 W·m−1·K−1. Původní dřevěná okna byla vyměněna za nová plastová s izolačním trojsklem a hodnotou Uw = 0,7 W·m−2·K−1. Původní vstupní dveře nahradily nové, plastové s izolačním trojsklem, se součinitelem prostupu tepla 0,9 W·m−2·K−1. Všechny konstrukce obálky budovy byly zatepleny tak, aby splňovaly hodnotu součinitele prostupu tepla pro pasivní budovy.

Druhá skupina opatření se věnovala systémům TZB. Původní žárovky byly plošně vyměněny za LED světla. Na střechu objektu bylo instalováno třicet fotovoltaických panelů a třicet solárních kolektorů. Oba druhy panelů jsou orientovány na jih a mají sklon 15°. V rámci navržených opatření bylo do všech bytových jednotek instalováno rovnotlaké nucené větrání se zpětným získáváním tepla (ZZT). Ze dvou skupin opatření vzniklo celkem šest variant, které byly dále vyhodnoceny. První varianta je stávající stav objektu. Další tři varianty zohledňují nejprve dříve popsaná provedená opatření jednotlivě a následně jejich kombinaci. V posledních třech variantách dochází ke změnám zdroje tepla.

Čtěte také: Jak snížit emise CO2

Výsledky a hodnocení

Ač bylo provedeno celkem šest výpočtů, výsledkem jsou pouze dvě hodnoty Uem. Pro původní stav objektu je Uem = 1,35 W·m−2·K−1, kompletně zateplený dům má pak hodnotu Uem = 0,21 W·m−2·K−1. Došlo tak ke zlepšení o 84,4 %. Zateplení budovy má významný vliv na ostatní sledované veličiny. Otázkou do budoucna je, jaké budou požadavky na součinitel prostupu tepla u budov s téměř nulovými emisemi.

Stávající stav budovy má hodnotu této energie 226 kWh·m−2 za rok. Kompletním zateplením objektu dojde k poklesu o 63 % na hodnotu 84,6 kWh·m−2 za rok. Pro porovnání je vhodné uvést, že při opatřeních na straně TZB klesne tato hodnota pouze o 32 %. Kombinací těchto dvou opatření ve variantě Z01 je hodnota primární energie z neobnovitelných zdrojů 9,42 kWh·m−2 za rok. U varianty Z02, kde je v rámci CZT uvažováno s více než 80 % neobnovitelných zdrojů je tato hodnota dokonce záporná. Je to způsobeno přebytkem energie vyrobené fotovoltaickými panely, která je dodávána do distribuční sítě, a nízkým koeficientem primární energie pro výrobu teplé vody a tepla. Ze všech variant se změnou zdroje tepla vychází nejhůře V03 s tepelným čerpadlem.

Pro účely této studie byla využila kritéria pro pasivní dům, kterým je objekt, jehož potřeba tepla na vytápění nepřesáhne za rok 15 kWh·m−2. Z tabulky 5 je zřejmé, že tento požadavek byl splněn ve variantách Z01, Z02 a Z03, tedy ve všech variantách se zateplenou obálkou budovy a s využitím ZZT.

Nejvyšší množství celkové dodané energie má stávající budova. Varianta V02 poukazuje na to, že opatření pouze na straně TZB nejsou dostatečná pro dosažení optimálních hodnot a mnohem lepší je budovu zateplit.

Nejnižší podíl emisí má varianta Z02, tedy systém CZT s více než 80% podílem obnovitelných zdrojů energie, následována variantou Z01 a Z03. Z grafu lze vyčíst, že varianta s tepelným čerpadlem má vyšší emise CO2 než CZT. Vysoký koeficient emisí oxidu uhličitého u elektřiny v České republice je dán vysokým podílem elektřiny vyráběné spalováním uhlí. Podíl obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny je dle údajů z roku 2023 necelých 16 % [10], přičemž se tento podíl neustále navyšuje.

Čtěte také: Dopady klimatických změn v Moskvě

Studie dává najevo, že není možné určit jednoznačně nejlepší možnou variantu renovace s ohledem na vícero parametrů. Bude záležet na tom, které kritérium bude zvoleno pro vyhodnocování v České republice. Žádná z variant nevyniká ve všech parametrech ve srovnání s ostatními. Pouze varianta Z02 (CZT s vyšším než 80% podílem obnovitelných zdrojů energie) vykazuje nejnižší hodnoty emisí CO2. Pokud bychom zvolili kritérium CO2 jako rozhodující, tak pak je nejlepší varianta Z02.

Při výpočtech v článku byly použity emisní faktory CO2 uvedené ve vyhlášce o energetickém auditu č. 140/2021 Sb. Jde o dnes již zastaralé hodnoty, z nichž některé, zvláště u elektřiny, neodpovídají reálnému energetickému mixu v ČR. Pro výpočet budov s téměř nulovými emisemi bude proto velice důležité, jaké závazné hodnoty emisních faktorů stanoví budoucí právní předpisy. Velmi pravděpodobně budou hodnoty emisních faktorů jiné než stávající z uvedené vyhlášky.

tags: #diagram #snížení #emisí #z #rodinných #domů

Oblíbené příspěvky:

• Harmonogram svozu odpadu Morkůvky
• Budoucnost odpadového hospodářství v ČR
• Kontrola odtoku nového odpadu
• Chráněná území v Libereckém kraji
• Výhody městských parků