Energetické hodnotenie budov podľa Európskych noriem

Datum: 27.4.2015  |  Autor: Ing. Daniela Hurtíková, Stavebná fakulta STU v Bratislave, Katedra technických zariadení budov  |  Recenzent: prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.

EPBD je považovaná za veľmi dôležitú legislatívnu zložku aktivít Európskej Únie zameraných na energetickú hospodárnosť, ktorá je navrhnutá tak, aby spĺňala Kyótsky protokol a zodpovedala požiadavkám vyplývajúcim zo Zelených kníh o bezpečnosti energetickej dodávky. Príspevok je venovaný jednotlivým častiam energetického hodnotenia budov podľa súčasných Európskych noriem.

Abstrakt

Smernica 2002/91/EC (EPBD, 2003) Európskeho parlamentu a Rady o Energetickej hospodárnosti budov („Smernica o energetickej hospodárnosti budov“, EPBD) bola prijatá po živej diskusii na všetkých úrovniach a s bezvýhradnou podporou všetkých členských štátov a Európskeho parlamentu 16. decembra 2002 s nadobudnutím platnosti 4. januára 2003. EPBD je považovaná za veľmi dôležitú legislatívnu zložku aktivít Európskej Únie zameraných na energetickú hospodárnosť, ktorá je navrhnutá tak, aby spĺňala Kyótsky protokol a zodpovedala požiadavkám vyplývajúcim zo Zelených kníh o bezpečnosti energetickej dodávky.

Nedávny Akčný plán Európskej komisie zameraný na energetickú hospodárnosť („Uskutočňovanie potenciálu“, október 2006) stanovuje energetickú hospodárnosť v stavebnom sektore ako najvyššiu prioritu. Predvída kľúčovú úlohu EPBD pri uskutočňovaní potenciálu úspor v stavebnom sektore, ktorý je odhadovaný na 28 %, a ktorý môže znížiť celkovú spotrebu energie v Európskej Únii o približne 11 % [2].

Príspevok je venovaný jednotlivým častiam energetického hodnotenia budov podľa súčasných Európskych noriem.

Energetická hospodárnosť budov

Energetická hospodárnosť je množstvo skutočne spotrebovanej energie alebo odhadnuté množstvo energie potrebnej na splnenie všetkých energetických potrieb súvisiacich s normalizovaným užívaním budovy, najmä množstvo energie potrebnej na vykurovanie a prípravu teplej vody, na chladenie vetranie a osvetlenie. Energetická hospodárnosť sa určuje výpočtom a vyjadruje sa v číselných ukazovateľoch celkovej potreby energie a tvorby emisií CO2 [1].

Ukazovatele energetickej hospodárnosti

Energetická hospodárnosť budovy sa vyjadruje pomocou celkového ukazovateľa EP, ktorý je váženým alegebraickým súčtom dodanej a odvádzanej energie podľa energetických nosičov, ktorý sa určí podľa EN 15603 [4]. EP môže predstavovať:

  1. primárnu energiu (Ep);
  2. emisie CO2 (mCO2);
  3. čistá dodaná energia vážená podľa akýchkoľvek iných parametrov definovaných národnou energetickou politikou (napr. dodaná energia, alebo náklady).

Tento celkový ukazovateľ EP sa môže doplniť o ďalšie ukazovatele, napr. tepelnotechnické vlastnosti obalových konštrukcií budovy [3].

Spôsoby vyjadrenia energetických požiadaviek

Určené sú dva hlavné typy požiadaviek:

  1. celková požiadavka na energetickú hospodárnosť;
  2. špecifické požiadavky, ktoré sa zakladajú na:
    1. potrebe energie pre jeden určitý účel (napr. vykurovanie, príprava teplej vody, chladenie, osvetlenie, vetranie);
    2. potrebe tepla na vykurovanie, potrebe energie na prípravu teplej vody a chladenie;
    3. vlastnostiach samotnej budovy alebo jej systémoch technického zariadenia, ktoré pôsobia ako celok (napr. merná tepelná strata obalom budovy, účinnosť systému vykurovania, prípravy teplej vody alebo chladenia);
    4. vlastnostiach obalových konštrukcií budovy alebo častí systémov technického zariadenia budovy (napr. súčiniteľ prechodu tepla stien, účinnosť kotlov, tepelná izolácia rozvodov tepla a teplej vody, hustota príkonu umelého osvetlenia vo W/m2, merný výkon ventilátorov).

Celkový ukazovateľ sa môže kombinovať so špecifickými požiadavkami. Používané ukazovatele sa môžu líšiť pre:

  • nové budovy;
  • obnovu existujúcich budov;
  • prístavbu k existujúcej budove;
  • rôzne kategórie budov.

Pre nové budovy a významnú obnovu budov má požiadavka zahŕňať jednu celkovú požiadavku na energetickú hospodárnosť.

Pre čiastkovú obnovu existujúcich budov a pre prístavbu k existujúcej budove, pri ktorých sa dajú ťažšie uplatniť celkové požiadavky, môžu sa použiť zjednodušené prístupy, založené na špecifických požiadavkách. Pri špecifikovaní týchto požiadaviek sa má dôraz klásť na dôležité potreby energie [3].

Celkové energetické požiadavky

Celková energetická požiadavka EPr má byť hraničnou hodnotou celkového ukazovateľa energetickej hospodárnosti EP. Požiadavka sa vyjadrí ako:

EP ≤ EPr (1)
 

kde je

EP
– celkový (globálny) ukazovateľ energetickej hospodárnosti;
EPr
– hraničná hodnota, ktorá je určená požiadavkou.
 

Ak sa daná budova využíva na rôzne účely k (napr. vzdelávanie a šport) s rôznymi požiadavkami EPr,k, postup sa má určiť zvážením rôznych požiadaviek. Pokiaľ postup nie je inak špecifikovaný, použije sa nasledujúci postup:

vzorec 2 (2)
 

kde je

k
– účel: k = 1, 2, ..., n.
 

Celková podlahová plocha priestoru, ktorá sa obyčajne využíva na viac ako jeden účel budovy má sa proporcionálne deliť podľa podlahových plôch týchto účelov využívania budovy [3].

Spôsoby energetického hodnotenia

Energetické hodnotenie môže byť založené na vypočítaných alebo nameraných údajoch. Tieto hodnotenia sú výpočtové energetické hodnotenie a prevádzkové energetické hodnotenie.

Výpočtové energetické hodnotenie je založené na výpočtoch energie, ktorá sa používa v budove na vykurovanie, chladenie, vetranie, prípravu teplej vody a osvetlenie s normalizovanými vstupnými údajmi, ktoré sa týkajú klimatických podmienok, obsadenia budovy a spôsobu využívania. Toto hodnotenie určí energetické vlastnosti pri normalizovaných podmienkach, čím sa umožní urobiť porovnanie medzi rozličnými budovami v rámci danej klimatickej oblasti pri rovnakej alebo aspoň podobnej činnosti.

Projektové energetické hodnotenie je výpočtové hodnotenie projektu, teda predmetom výpočtu sú projektové podklady. Toto hodnotenie sa používa pri získaní stavebného povolenia, resp. kolaudačného rozhodnutia.

Normalizované výpočtové energetické hodnotenie je vypočítané na základe aktuálnych údajov budovy (geometrie, tepelnotechnických vlastností) pri normalizovaných podmienkach týkajúcich sa klimatických podmienok, vnútorných zdrojov tepla. Toto sa používa pri predaji a prenájme budovy.

Upravené hodnotenie je výpočtové hodnotenie založené buď na skutočných klimatických údajoch, alebo údajoch vzťahujúcich sa na skutočné budovy, alebo sa použijú obidva skutočné typy údajov namiesto normalizovaných údajov. Toto hodnotenie sa môže použiť na porovnanie budov, ktoré majú rozličné klímy alebo rozdielne použitie, na porovnanie variantov obnovy, na optimalizáciu energetickej náročnosti.

Prevádzkové energetické hodnotenie je založené na nameraných údajoch počas prevádzky. Teda môže zahrnúť odchýlky medzi teoretickými vlastnosťami pri výpočtoch a skutočnými vlastnosťami. Je však ovplyvnené spôsobom prevádzky a údržby budovy. Preto sa nemôže použiť na porovnanie medzi budovami. Môže však pomôcť tým, ktorí sa snažia zlepšiť efektívnosť prevádzky budovy a dovoľuje zobraziť skutočnú energetickú náročnosť budovy. Môže poskytovať spätnú väzbu vlastníkom, užívateľom a projektantom budov, ak sa hodnotí po niekoľkých rokoch používania a porovná sa s vypočítaným hodnotením s rovnakým súborom konečných potrieb energií [1].

Energetická certifikácia budov

Obsah postupu energetickej certifikácie budovy

Postup pre energetickú certifikáciu budovy má minimálne definovať:

  1. typ budovy alebo jej časti, na ktorú sa vzťahuje;
    Hlavné uvažované kategórie budov sú: rodinné domy, bytové domy, administratívne budovy, školské budovy, nemocnice, hotely a reštaurácie, športové zariadenia, veľkoobchodné a maloobchodné budovy, iné budovy.
  2. prípady, pri ktorých sa uplatní postup energetickej certifikácie budovy: predaj, prenájom, nové budovy po ich výstavbe, energetický štítok vo verejných budovách, atď.
  3. obsah energetického certifikátu je uvedený nižšie.

Ak je postup energetickej certifikácie budovy pripravený, informácie o vykonanom výbere sa dokumentujú v „dokumentácii postupu energetickej certifikácie budovy“, ktorá má minimálne obsahovať nasledovné informácie [3]:

  • oblasť použitia postupu (kategória budovy, základ certifikácie v prípade bytov, účel použitia);
  • podklady pre ukazovateľ energetickej hospodárnosti (účel potreby energie, použitý ukazovateľ, či je ukazovateľ normalizovaný alebo meraný, príp. základ normalizovaného ukazovateľa);
  • referenčné hodnoty;
  • klasifikácia;
  • vzor energetického certifikátu;
  • odporúčania.

Postup energetickej certifikácie

Kroky postupu na určenie triedy energetickej hospodárnosti danej budovy sú nasledujúce:

  1. určenie kategórie budovy (napr. administratívna budova),
  2. výber predpísanej referenčnej hodnoty energetickej hospodárnosti budovy Rr a referenčnej hodnoty fondu budov Rs, ktoré zodpovedajú príslušnej kategórii budov,
  3. určenie hodnoty energetickej hospodárnosti budovy EP,
  4. trieda energetickej hospodárnosti sa určí pomocou pravidiel uvedených vyššie.

Obsah energetického certifikátu budovy

Postup energetickej certifikácie budovy má obsahovať alebo byť minimálne doložený nasledujúcimi údajmi:

  1. administratívne údaje:
    1. odkaz na určený postup energetickej certifikácie budovy, vrátane jeho platnosti;
    2. meno osoby, ktorá je zodpovedná za vydanie certifikátu;
    3. adresa budovy, pre ktorú sa vydal certifikát;
    4. dátum vydania energetického certifikátu a doba jeho platnosti;
  2. technické údaje:
    1. jeden celkový ukazovateľ, ktorý reprezentuje energetickú hospodárnosť;
    2. druh použitého ukazovateľa.
    3. referenčné hodnoty;
    4. informáciu o energetickej hospodárnosti celej budovy a vlastnostiach častí systémov;
    5. odporúčania na finančne výhodné zlepšenia;
    6. nepovinne sa trieda energetickej hospodárnosti uvádza škálou;
    7. môžu sa pridať iné ukazovatele.

Celkový ukazovateľ energetickej hospodárnosti

Postup energetickej certifikácie budov má popísať druh ukazovateľa EP, ktorý sa má uviesť v energetickom certifikáte. Vybraný ukazovateľ môže byť normalizovaným energetickým ukazovateľom, meraným energetickým ukazovateľom alebo obidvoma. Jednoznačné určenie typu použitého ukazovateľa sa musí uviesť v energetickom certifikáte. Výber príslušných ukazovateľov má zohľadniť ich skutočnosti [3].

Škála energetickej hospodárnosti

Ako doplnok pre číselný ukazovateľ EP má energetický certifikát obsahovať aj triedy energetickej hospodárnosti. Energetická trieda konkrétnej budovy sa zakladá na hodnote ukazovateľa energetickej hospodárnosti.

Postup energetickej certifikácie budovy má určiť aj hranice každej triedy. Trieda energetickej hospodárnosti sa určí pomocou nasledujúcich pravidiel:

  1. trieda A, ak je    EP < 0,5 Rr
  2. trieda B, ak je    0,5 Rr ≤ EP < Rr
  3. trieda C, ak je    Rr ≤ EP < 0,5 (Rr + Rs)
  4. trieda D, ak je    0,5 (Rr + Rs) ≤ EP < Rs
  5. trieda E, ak je    Rs ≤ EP < 1,25 Rs
  6. trieda F, ak je    1,25 Rs ≤ EP < 1,5 Rs
  7. trieda G, ak je    1,5 Rs ≤ EP

Ak nie je inak definované tvorcom postupu energetickej certifikácie budovy (napr. štátnym orgánom) [3]:

  • škála energetickej hospodárnosti má mať rozsah od A (budovy s najvyššou energetickou hospodárnosťou) po G (budovy s najnižšou energetickou hospodárnosťou);
  • „predpísaná referenčná hodnota energetickej hospodárnosti“ Rr sa má umiestniť na hranici medzi triedami B a C;
  • „referenčná hodnota fondu budov” Rs sa má umiestniť na hranici medzi triedami D a E;
  • budova s čistou dodanou energiou rovnajúcou sa 0, má byť na vrchole triedy A;
  • podtriedy sa môžu definovať podrobnejším delením tried, napr. trieda A sa môže rozdeliť na triedy A*, A**, A***.

Princíp výpočtu energetických požiadaviek

Princíp určenia energie na vykurovanie a ohrev pitnej vody

Výpočtová metóda pre technické systémové straty je založená na analýze nasledujúcich častí priestorového vykurovania a systému ohrevu pitnej vody [5]:

  • energetická hospodárnosť odovzdávacieho systému vrátane ovládania;
  • energetická hospodárnosť distribučného systému;
  • energetická hospodárnosť akumulačného systému;
  • energetická hospodárnosť generačného systému (napríklad kotly, solárne kolektory, tepelné čerpadlá, kogeneračné jednotky).
Výpočtové obdobia

Tepelné straty by mali byť vypočítané pre oddelené pre každé výpočtové obdobie. Priemerné hodnoty majú byť vzájomne previazané so zvolenými časovými intervalmi. Toto môže byť vykonané jedným z dvoch nasledujúcich spôsobov:

  • použitím ročných údajov pre dobu prevádzky systému a uskutočnením výpočtov s použitím priemerných ročných hodnôt;
  • rozdelením roka na niekoľko výpočtových častí (napr. mesiacov, týždňov, atď.), uskutočnením výpočtov pre každé obdobie použitím hodnôt v závislosti od obdobia a zosumarizovaním výsledkov pre všetky obdobia počas roka.
Indikátory energetickej hospodárnosti pre vykurovanie a ohrev pitnej vody

Účinnosť je najtradičnejší bezrozmerný výraz používaný na určenie efektívnosti systému premeny energie. Účinnosť slúži na praktické a priame porovnanie účinností systémov a subsystémov rôznych typov a/alebo rôznych veľkostí. Energetická efektívnosť každého subsystému je definovaná ako [5]:

vzorec 3 (3)
 

kde je

f
– prepočítavací súčiniteľ pre každý typ použitej energie (napr. tepelná, elektrická);
Wx
– prídavná energia subsystému;
Qoutx
– výstup tepla zo subsystému;
Qinx
– vstup tepla do subsystému.
 

Veľmi užitočné by mohli byť aj ďalšie súčinitele účinnosti (alebo ich ekvivalenty):

vzorec 4 (4)
 

vzorec 5 (5)
 

Energetické straty systému priestorového vykurovania

Základom pre výpočty je potreba tepla. Pre každý subsystém je vypočítaná jeho tepelná strata Qwx, ktorá je pripočítaná k jej výdaju tepla, aby mohla byť určená potreba tepla.

Tepelné straty systému priestorového vykurovania bez generačných zariadení v budove, Qsh, sa vypočítajú nasledovne [5]:

Qsh = Qh,em + Qh,d (6)
 

kde je

Qh,em
– tepelná strata subsystému odovzdávaním tepla [J];
Qh,d
– tepelná strata subsystému distribúciou [J].
 

Spätne získané teplo systému priestorového vykurovania bez generačných zariadení v budove, Qsh,rb, sa vypočíta nasledovne [5]:

Qsh,rb = Qh,em,rb + Qh,d,rb (7)
 

kde je

Qh,em,rb
– spätne získané teplo zo subsystému odovzdávania tepla [J];
Qh,d,rb
– spätne získané teplo zo subsystému distribúcie tepla [J].
 

Využitie elektrickej energie ako prídavnej energie systému priestorového vykurovania bez generačných zariadení v budove, Qsh,aux sa vypočítajú nasledovne [5]:

Qsh,aux = Qh,em,aux + Qh,d,aux (8)
 

kde je

Qsh,aux
– doplnková energia subsystému odovzdávania tepla [J];
Qh,d,aux
– doplnková energia subsystému distribúcie tepla [J].
 

Energetické straty systému ohrevu pitnej vody

Tepelné straty systému ohrevu pitnej vody bez generačných zariadení v budove, Qsh, sa vypočítajú nasledovne [5]:

Qsw = Qsw,em + Qsw,d + Qsw,s (9)
 

kde je

Qsw,em
– tepelná strata vplyvom nedokonalého odovzdávacieho systému, napr. tam, kde bude časový odstup pred tým, ako teplota na výtoku dosiahne požadovanú teplotu [J];
Qsw,d
– tepelná strata distribučného systému ohrevu pitnej vody [J];
Qsw,s
– tepelná strata akumulačného systému ohrevu pitnej vody [J].
 

Spätne získané teplo systému ohrevu pitnej vody bez generačných zariadení v budove, Qsw,rb, sa vypočíta nasledovne [5]:

Qsw,rb = Qsw,em,rb + Qsw,d,rb (10)
 

kde je

Qsw,em,rb
– spätne získané teplo zo subsystému odovzdávania tepla [J];
Qsw,d,rb
– spätne získané teplo zo subsystému distribúcie tepla [J].
 

Využitie elektrickej energie ako doplnkovej energie pre systém ohrevu pitnej bez generačných zariadení v budove, Qsw,aux sa vypočíta nasledovne [5]:

Qsw,aux = Qsw,em,aux + Qsw,d,aux (11)
 

kde je

Qsw,em,aux
– doplnková energia subsystému odovzdávania tepla [J];
Qsw,d,aux
– doplnková energia subsystému distribúcie tepla [J].
 

Princíp určenia energie na klimatizáciu a vetranie

Určenie energie na klimatizáciu
Metódy výpočtu podľa správania sa systému

Metódy výpočtu podľa správania sa systému môžu byť rozdelené do hodinovej, mesačnej, sezónnej a ročnej kategórie (tabuľka 1) [6].

Tab. 1 Klasifikácia budovy vo vzťahu k metódam výpočtu systému [6]
Výpočet systému
hodinovýmesačný, sezónny, ročný
Výpočet budovyhodinovýBhShBhSm
mesačný, sezónnyBmShBmSm

Typ BhSh – umožňuje zohľadniť meniace sa podmienky medzi správaním sa budovy a zariadenia na hodinovej základni. Napríklad keď prietok vzduchu závisí od požiadaviek na chladenie.

Typ BmSh – správanie zariadenia pred uskutočnením výpočtu budovy vypočíta na základe hodinových hodnôt. Tento výpočet sa môže urobiť vtedy, keď správanie zariadenia nezávisí od správania sa budovy. Toto sa používa, keď správanie systému nie je závislé na správaní budovy. Je to napr. pre systémy reagujúce najmä na vonkajšiu klímu.

Typ BmSm a BhSm – správanie systému (zariadenia) vypočíta pomocou mesačných, sezónnych alebo ročných priemerných hodnôt, pričom sa použijú hodinové výpočty pre typickú klímu, zostavu atď založené na všeobecnej štatistickej analýze.

Výpočet energie systému

Každý zásobovací systém budovy so špecifickou funkciou môže spôsobiť straty a potrebovať dodatočný prívod energie. Výrobník tepla alebo chladu spotrebúva palivo alebo elektrickú energiu. Pri časti zariadení slúžiacich na emisiu a distribúciu sa môžu vyskytnúť aj straty zo vzájomného pôsobenia na základe súčasného kúrenia a chladenia, zmiešavania teplých alebo chladných prúdov. Pre stanovený časový úsek sa dá na vykurovanie vydaná energia Qh,in,g a na chladenie vydaná energia Qc,in,g vypočítať takto [6]:

Qh,in,g = Qh,dem + Qh,loss,e + Qh,loss,ia,e + Qh,loss,d + Qh,loss,ia,d + Qh,loss,s + Qh,loss,g (12)
 

a

Qc,g,in = Qc,dem + Qc,loss,e + Qc,loss,ia,e + Qc,loss,d + Qc,loss,ia,d + Qc,loss,s + Qc,loss,g (13)
 

Pri niektorých inštaláciách sa môžu používať rôzne zdroje energie na výrobu tepla a chladu, napr.:

  • vykurovacie zariadenie, pri ktorom sa používa elektrická energia na kompresorové tepelné čerpadlo a plyn pre prídavný kotol;
  • chladiace zariadenie, pri ktorom sa používa plyn na sorbčný chladič (absorbér) a elektrická energia na kompresorový chladič.

V týchto prípadoch sa musí vypočítať privedená energia na rôzne zdroje energie oddelene, napr. Qh,in,g(E), Qh,in,g(G), Qh,in,g(O) vo forme elektrickej energie, plynu alebo oleja.

Celková spotreba elektrickej pomocnej energie na kúrenie Wh,in,tot a na chladenie Wc,in,tot sa dá vypočítať takto [6]:

Wh,in,tot = Wh,in,e + Wh,in,d + Wh,in,s + Wh,in,g (14)
 

a

Wc,in,tot = Wc,in,e + Wc,in,d + Wc,in,s + Wc,in,g (15)
 

kde je

Qh/c,in,g
– privedená energia (spotreba paliva) na vykurovanie/chladenie [J];
Qh/c,dem
– potreba tepla/chladiva budovy [J];
Qh/c,loss,e
– tepelné straty emitora pri odovzdávaní tepla/chladu [J];
Qh/c,loss,ia,e
– tepelné straty emitora tepla/chladu, zapríčinené vzájomným pôsobením s chladiacim zariadením [J];
Qh/c,loss,d
– distribučné straty tepla/chladu [J];
Qh/c,loss,ia,d
– distribučné straty tepla/chladu, zapríčinené vzájomným pôsobením s chladiacim zariadením [J];
Qh/c,loss,s
– tepelné straty akumuláciou tepla/chladu [J];
Qh/c,loss,g
– tepelné straty výrobníka tepla/chladu [J];
Wh/c,in,tot
– celková spotreba pomocnej energie na vykurovanie/ pre chladenie [J];
Wh/c,in,e
– spotreba pomocnej energie emitora tepla/chladu [J];
Wh/c,in,d
– spotreba pomocnej energie pri distribúcii tepla/chladu [J];
Wh/c,in,s
– spotreba pomocnej energie na akumuláciu tepla/chladu [J];
Wh/c,in,g
– spotreba pomocnej energie na výrobu tepla/chladu [J].
 

Určenie energie na vetranie
Podklady na metodiku výpočtu

Počnúc objemovými prietokmi vzduchu je úlohou metodiky výpočet nasledovných hodnôt:

  • teplota a vlhkosť objemových prietokov vzduchu vstupujúcich do vykurovaných alebo chladených priestorov;
  • pre úpravu vzduchu použitá energia.
Prívod vzduchu infiltráciou, pasívnymi vzduchovými priepustmi obvodových stien alebo oknami

V podstate sa vychádza z toho, že sa upravuje vzduch z vonkajšieho prostredia. Vzduchové priepusty obvodových stien a pôdne výmenníky tepla sú súčasťou tejto normy. V prípade, ak sa privádza vzduch zo susedného priestoru, teplota vzduchu tohoto priestoru sa vypočíta podľa EN ISO 13790 [9].

Použitie metód výpočtu

Základom určenia je výpočet rovnovážneho stavu. Výpočtová metóda sa vo všeobecnosti môže aplikovať v týchto oblastiach:

  • hodinová metóda;
  • mesačná metóda;
  • štatistická metóda.
Hodinová metóda

Ak sa nepožaduje nijaký privádzaný vzduch prostredníctvom zariadenia na prívod a odvod vzduchu alebo iba zariadením na prívod vzduchu do budovy, vypočítajú sa parametre vzduchu. Príkon ventilátorov (ak sú) sa musí zohľadniť.

V ostatných prípadoch sa výpočet vplyvom vetracích komponentov urobí takto:

  1. Na začiatok ročného výpočtu sa definujú parametre zariadenia s výnimkou žiadaných hodnôt a parametrov priestorovej a vonkajšej klímy;
  2. Stanovia sa nasledujúce parametre pre hodinovú metódu:
    • parametre vonkajšieho vzduchu (θext, Wext);
    • parametre vnútorného vzduchu (θint, Wint). Na zabránenie iterácie, sa môže použiť predchádzajúca hodinová počítaná hodnota;
    • použité žiadané hodnoty;
    • objemové prietoky.
  3. Urobia sa nasledujúce kroky:
    • výpočet parametrov odvádzaného vzduchu pred výmenníkom vzduchovod vonkajšieho vzduchu (oteplenie a zmiešanie s infiltrovaným vzduchom);
    • výpočet parametrov vonkajšieho vzduchu za výmenníkom tepla: Odmrazovanie;
    • výpočet parametrov odvádzaného a privádzaného vzduchu za výmenníkom tepla:
    Výmenník tepla
    • výpočet dodatočnej úpravy vzduchu;
      1. ventilátor;
      2. straty netesnosťami vzduchovodov mimo budovy;
      3. predohrev;
      4. predchladenie;
      5. zvlhčenie.

Toto poradie nie je pevne stanovené, je však správne vzhľadom na výpočet teploty, vlhkostí vzduchu a energie s nasledujúcimi opatreniami:

  • regulácia predohrevu a predchladenia sa uskutočňuje vo vzťahu k privádzanému vzduchu vo vykurovaných/klimatizovaných priestoroch; straty netesnosťami potrubí a účinky ventilátora sú tým kompenzované;
  • žiadaná hodnota na predchladenie je nižšia ako žiadaná hodnota na predohrev (to by malo byť záväzné!);
  • žiadaná hodnota vlhkosti vzduchu na zvlhčovanie je nižšia ako hranica nasýtenia vlhkosťou chladiča (malo by sa zabrániť, aby obe zariadenia boli zároveň v prevádzke) [8].
Mesačná metóda

Zariadenia bez vplyvu vlhkosti alebo s malým vplyvom vlhkosti vzduchu

Použije sa rovnaký spôsob, avšak týkajúci sa mesačného rozdelenia (rozsahy teplôt vonkajšieho vzduchu so zodpovedajúcim výskytom), ktoré zohľadňuje teplotu vonkajšieho vzduchu a výpočty pre každý rozsah vonkajších teplôt, ako aj predpoklady na zodpovedajúcu vnútornú teplotu.

Výsledkami sú ročné (mesačné) potreby energie na predohrev, predchladenie a pomocná energia pri zohľadnení štatistického výskytu pre každý rozsah teploty vonkajšieho vzduchu. Ak sú výsledky zjavne lineárne s teplotou vonkajšieho vzduchu na národnej úrovni, môže sa výpočet na základe mesačných stredných (priemerných) hodnôt prijať.

Zariadenia so stredným vplyvom vlhkosti alebo vysokým vplyvom na vlhkosť vzduchu

Použije sa rovnaký spôsob, avšak týkajúci sa ročného (mesačného) rozdelenia teplôt vonkajšieho vzduchu, ktorý zohľadňuje vlhkosť vonkajšieho vzduchu, a urobí sa vzťah k zodpovedajúcej vnútornej teplote a vnútornej vlhkosti. Keď výsledky v tomto prípade sú vysokou mierou nelineárne s vonkajšou teplotou, prípadne vlhkosťou, nemôže sa výpočet zakladať na priemernej mesačnej hodnote vonkajšej teploty! prípadne vlhkosti.

Konečnými výsledkami sú ročné (mesačné) hodnoty spotreby energie na predohrev, predchladenie a pomocnú energiu.

Štatistické metódy použité na národnej úrovni

Je prípustné stanoviť, na národnej úrovni zjednodušený postup na základe podkladov zo štatistickej analýzy. Musia sa dodržať nasledujúce pravidlá:

  • rozsah použitia sa musí stanoviť (napríklad voľne stojace domy, vetracie zariadenia...);
  • špecifické predpoklady (napríklad teplota v miestnosti) alebo údaje (napríklad klíma) musia sa jednoznačne opísať;
  • súbor prípadov použitých na štatistickú analýzu sa musí jednoznačne opísať;
  • všetky ostatné vstupné údaje na zjednodušené použitie musia zodpovedať výpočtu pre stabilný stav;
  • štandardné vstupné hodnoty na výpočet stabilného stavu, ktoré sa nezohľadnili, sa musia špecifikovať (napríklad v regiónoch s miernou klímou bez odmrazovania);
  • výsledky zjednodušenej metódy sa musia porovnať s referenčnými hodnotami pre súbor údajov na štatistickú analýzu.

Správa musí byť členená na dve časti:

  1. Opis zjednodušenej metódy založenej na štatistických údajoch uvádza:
    • rozsah použitia;
    • ostatné vstupné veličiny;
    • metodiku výpočtu;
    • ostatné výsledky (výstupné údaje).
  2. Zdôvodnenie výsledkov

Hlavná úloha pozostáva z toho, aby sa umožnilo opakovanie a kontrola výpočtu na základe výpočtu pre stabilný stav.

  • stanovenie prípadov zohľadnených v štatistickej analýze vrátane:
  • hodnôt štandardných vstupných údajov ktoré, neboli zahrnuté do zjednodušenej metódy;
  • rozsahu hodnôt vstupných údajov zahrnutých do zjednodušenej metódy;
  • výsledkov rôznych skúšobných prípadov (zaznamenaných ako referenčných výsledkov);
  • opisu zjednodušenej metódy a porovnania s referenčnými výsledkami;
  • údajov o úrovni presnosti založenej na porovnaní [8].

Princíp určenia energie na osvetlenie

Metodika určenia energie na osvetlenie

Metodika určenia energie neposkytuje len hodnoty pre číselný indikátor, ale poskytne aj vstupné údaje pre dopady tepelnej a chladiacej záťaže na kombinovanú celkovú energetickú hospodárnosť globálneho ukazovateľa budovy [7].

Celková ročná energia využitá na osvetlenie

Celkovú ročnú energiu pre osvetlenie dostaneme zo vzťahu [7]:

W = WL + WP (16)
 

kde je

WL
– odhad ročnej potreby energie potrebnej na zabezpečenie funkcie a účelu osvetlenia v budove;
WP
– ročná parazitická energia potrebná na zabezpečenie energie na nabíjanie pre núdzové osvetlenie a pre prevádzkovú energiu pre svetelné kontrolky.
 

Numerický indikátor energie na osvetlenie

Numerický indikátor energie na osvetlenie (LENI) sa určí zo vzťahu [7]:

LENI = W / A (17)
 

kde je

W
– celková ročná energia pre osvetlenie [kWh/rok],
A
– celková úžitková plocha budovy [m2].
 

Parametre vnútorného prostredia pre výpočet energie

Táto kapitola vychádza z európskej normy EN 15251 [10], ktorá sa zaoberá vstupnými parametrami vnútorného prostredia pre návrh a posúdenie energetickej hospodárnosti budov. Štandardizované vstupné hodnoty pre výpočet energie sú potrebné pre výpočty špecifikované v EPBD [2]. Na vykonanie ročného výpočtu energie podľa EN ISO 13790 [9] musia byť špecifikované a dokumentované kritériá pre vnútorné prostredie.

Tepelné prostredie

Keďže výpočet energie môže byť vykonaný na základe ročných období, mesačne alebo na hodinovom základe (dynamická simulácia), vnútorné prostredie je špecifikované primerane tomu. Majú byť špecifikované kritériá vnútornej teploty pre vykurovanie a chladenie [10].

Výpočty na základe ročného obdobia a na mesačnom základe

Pre výpočty spotreby energie na vykurovanie a chladenie pre ročné obdobie a mesačne by pre každú kategóriu vnútorného prostredia mali byť použité rovnaké hodnoty vnútornej teploty ako pre návrh vykurovacích a chladiacich systémov. Mali by byť uvedené predpoklady týkajúce sa úrovne oblečenia podľa EN ISO 9920 [11] a úrovne fyzickej aktivity podľa EN 8996 [12].

Výpočty na hodinovom základe (dynamická simulácia)

V dynamickej simulácii je spotreba energia vypočítaná na hodinovom základe. Odporúčané hodnoty pre prijateľný rozsah vnútornej teploty pre vykurovanie a chladenie sú uvedené v EN 15251 [10]. Ako cieľová hodnota by mal byť použitý stredný bod rozsahu teplôt, ale vnútorná teplota môže kolísať v rozsahu podľa vlastností úspory energie alebo algoritmu kontroly. Ak je chladiaca sila obmedzená, presahujúce vnútorné teploty by mali byť odhadnuté použitím jednej z metód [10]. Ohľad by mal byť braný na povolenie vnútornej teploty vzrásť nad odporúčané hodnoty.

Kvalita vnútorného vzduchu a vetranie

Budovy, ktoré nie sú určené na bývanie

Počas hodín, kedy je budova v prevádzke, majú byť dávky vzduchu byť rovnaké, ako je to špecifikované v EN 15251 [10] pre výpočty návrhových záťaží a dimenzovanie vetracieho systému. Aby bola zaručená kvalita vnútorného vzduchu na začiatku pobytu, vetranie má začať pred pobytom alebo má byť počas hodín bez pobytu zabezpečená minimálna dávka vzduchu.

V systémoch s ovládaním s premenlivým prietokom vzduchu a s vetraním ovládaným podľa požiadaviek, sa dávka vzduchu môže meniť medzi tou, pre maximálne obsadenie alebo požiadavky a minimom pre priestor bez pobytu. V prípade vetrania ovládaného na základe koncentrácie CO2, by koncentrácia CO2 nemala prekročiť návrhové hodnoty [10]. Pri návrhu vetrania podľa požiadaviek môžu byť použité hodnoty produkcie znečistenia uvedené v EN 13779 [13].

Budovy na bývanie
Mechanické vetranie

V budovách na bývanie je počas hodín s pobytom ľudí minimálna dávka vzduchu obvykle konštantná. Budovy na bývanie by mali byť vetrané počas doby bez pobytu nižšou dávkou vzduchu než počas hodín s pobytom. Minimálna dávka vzduchu by má byť určená na základe znečistenia priestorov.

V systémoch s prietokom vzduchu meniacim sa podľa akýchkoľvek kritérií reprezentujúcich požiadavky, detekciu času alebo pobytu, dávka vzduchu sa môže meniť medzi maximom a minimom v závislosti na pobyte a znečistení, ako napríklad produkcia vlhkosti. Ak sú použité systémy s ovládaním podľa požiadaviek alebo detekciou užívania alebo pobytu, musia dosiahnuť zvolené kritériá. Keďže v meniacich sa systémoch je veľa zmien prietoku v čase, aby boli zabezpečené v tomto ohľade možnosti uplatnenia, môžu byť na národnej úrovni zvolené pravidlá rovnosti (rovnosť určitému prietoku vzduchu), pre ktorékoľvek kritérium kvality vnútorného vzduchu [10].

Prirodzené vetranie

Dávky vzduchu v prirodzene vetraných budovách sú vypočítané na základe typológie budovy, umiestnenia a počasia podľa EN 15242 [14]. Minimálna dávka vzduchu je špecifikovaná v návrhu EN 15242 [14] a je použitá pre výpočet energie počas hodín s pobytom. Rovnako, ako ďalšie premenlivé systémy, prirodzené vetranie využívajúce komínový efekt sa môže meniť v čase. Počas hodín bez pobytu by mala byť zabezpečená minimálna dávka vzduchu [10].

Vlhkosť

Kritériá používané pre návrh zariadenia by mali byť použité aj pri výpočte energie. Vnútorný vzduch nesmie byť odvlhčovaný na nižšiu relatívnu vlhkosť než návrhová hodnota a nemal by byť zvlhčený na vyššiu relatívnu vlhkosť než návrhové hodnoty. Okrem toho je odporúčaná horná hranica pre absolútnu vlhkosť. Budovy bez pobytu nesmú byť odvlhčované (s niektorými výnimkami ako múzeá), ale môže byť potrebné ich odvlhčovať, aby sa zabránilo poškodeniu z dlhotrvajúcej vlhkosti [10].

Osvetlenie

Vstupnými hodnotami pre výpočet energie sú zhodné s požiadavkami na osvetlenie uvedenými v norme EN 12464-1 [15].

Záver

Budova sa do energetickej triedy zatrieďuje pre každé miesto spotreby v porovnaní s referenčnou hodnotou pre každé miesto spotreby. Referenčná hodnota spotreby energie je normatívne určená alebo vypočítaná hodnota potreby energie pre jednotlivé kategórie budov a pre jednotlivé spotreby energie v nich.

Navrhované opatrenia musia byť ekonomicky efektívnym zlepšením energetickej hospodárnosti budovy, ktoré má primeranú dobu návratnosti vložených investícii alebo je nevyhnutné na splnenie základných požiadaviek na stavby. Opatrenia sa môžu odlišovať pre nové budovy a pre významne obnovené budovy vrátene ich rozšírenia, napríklad o nadstavby, prístavby alebo vstavby. Návrh opatrení je potrebné rozlišovať podľa miest spotreby energie. Rozlišujú sa stavebné úpravy a úpravy technického zariadenia budovy. Návrhy opatrení na zníženie potreby energie závisia od typu budovy a jej konštrukcie, miestnych zvyklostí atď. Uvedené návrhy opatrení upozorňujú iba na možné oblasti úprav a zmien.

Literatúra

  • [1] Chmúrny, I. Energetická certifikácia budov v zmysle zákona č. 555/2007 Z.z. In Komplexná obnova bytového fondu: Vydavateľstvo STU, Bratislava, 2007.
  • [2] DIRECTIVE 2010/31/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 19 May 2010 on the energy performance of buildings
  • [3] EN 15217 Energy performance of buildings. Methods for expressing energy performance and for energy certification of buildings
  • [4] EN 15603 Energy performance of buildings. Overall energy use and definition of energy ratings
  • [5] EN 15316-1 Heating systems in buildings. Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies. Part 1:General
  • [6] EN 15243 Ventilation for buildings. Calculation of room temperatures and of load and energy for buildings with room conditioning systems
  • [7] EN 15193 Energy performance of buildings. Energy requirements for lighting
  • [8] EN 15241 Ventilation for buildings. Calculation methods for energy losses due to ventilation and infiltration in commercial buildings
  • [9] ISO 13790 Energy performance of buildings. Calculation of energy use for space heating and cooling
  • [10] EN 15251 Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings-adressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics.
  • [11] ISO 9920 Ergonomics of the thermal environment -- Estimation of thermal insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble
  • [12] ISO 8996 Ergonomics of the thermal environment -- Determination of metabolic rate
  • [13] EN 13779 Ventilation for non-residential buildings — Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems
  • [14] EN 15242 Ventilation for buildings — Calculation methods for the determination of air flow rates in buildings including infiltration
 
Komentář recenzenta
prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.

Hodnotenie energetickej náročnosti budov má v súčasnej dobe v stavebnom sektore najvyššiu prioritu. Príspevok sa zaoberá popisom postupu energetickej certifikácie budov, princípom výpočtu energetických požiadaviek a popisom parametrov vnútorného prostredia pre výpočet energie. Uvedené postupy vychádzajú z národných noriem a nových CEN noriem, určených na výpočet potreby energie na vykurovanie a ohrev pitnej vody; vetranie a klimatizáciu; osvetlenie, ktoré zároveň slúžia na výpočty pre energetickú certifikáciu budov. Článok sumarizuje postup výpočtov potreby energie pre všetky tieto energetické systémy v budove.

Vzhľadom na vyššie uvedené, odporúčam článok na publikáciu.

English Synopsis
The energy evaluation of buildings according to European standards

The directive 2002/91/EC (EPBD, 2003) of the European Parliament and of the Council on the Energy Performance of Buildings (“Directive on the Energy Performance of Buildings Directive”, EPBD) was adopted after a lively discussion at all levels and with the full support of all Member States and the European Parliament on 16th December 2002 with the entry into force on 4th January 2003. The EPBD is considered a very important component of the legislative activities of the European Union aimed at energy efficiency, which is designed to meet the Kyoto Protocol and satisfies the requirements arising from the Green Papers on security of energy supply.

A recent European Commission Concerted Action focuses on energy performance (“Delivering potential”, October 2006) provides for energy efficiency in the building sector as a top priority. It foresees a key role in the implementation of the EPBD savings potential in the building sector, which is estimated at 28 %, and which may reduce the overall energy consumption in the European Union by about 11 % [2].

This paper is devoted to the various parts of the energy evaluation of buildings according to current European standards.

 

Hodnotit:  

Datum: 27.4.2015
Autor: Ing. Daniela Hurtíková, Stavebná fakulta STU v Bratislave, Katedra technických zariadení budov   všechny články autora
Recenzent: prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (2 příspěvky, poslední 04.05.2015 15:08)


Projekty 2017

Partneři - Větrání a klimatizace

logo ATREA
logo ebm-papst
logo AHI-CARRIER
logo ZEHNDER
logo Ziehl-Abegg
logo JANKA ENGINEERING
 
 

Aktuální články na ESTAV.czVodní elektrárnu staví již přes 45 let. Stavbu dokončí čínská firmaAirbnb omezí v Paříži pronájmy na 120 dní v roce pouze v bytech v centruCez zimu si dajte urobiť ponuku na zariadenia OZE a na jar máte energie takmer zadarmoMěsta s nejvíce znečištěným ovzduším na světě