Systémové riešenie stavebných konštrukcií a budov vyplýva zo zavedenia požiadaviek na stavby a na stavebné výrobky podľa Nariadenia EPaR (EÚ) č. 305/2011 (CPR) o harmonizovaných podmienkach uvádzania stavebných výrobkov na trh so stanovením základných požiadaviek na stavby, medzi ktorými sú požiadavky súvisiace s tepelnotechnickými vlastnosťami stavebných konštrukcií a budov.
Právne a technické predpisy
Podľa prílohy I. predmetného nariadenia „Stavby musia byť ako celok a vo svojich častiach vhodné na zamýšľané použitie, a to najmä vzhľadom na zdravie a bezpečnosť ľudí počas ich celého životného cyklu. Stavby musia pri bežnej údržbe spĺňať základné požiadavky na stavby počas ekonomicky primeraného obdobia životnosti.“
Zavedením smernice 2002/91/ES o energetickej hospodárnosti budov sa určuje členským štátom (ČŠ) povinnosť prijať opatrenia na stanovenie minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť budov, pričom sa majú brať do úvahy normy uplatňované v ČŠ (teda napr. aj národná technická norma stanovujúca požiadavky na tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov). Prepracovaným znením smernice 2010/31/EÚ o energetickej hospodárnosti budov (EHB) sa spresňuje, že ČŠ prijmú potrebné opatrenia na stanovenie minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť pre budovy alebo jednotky budov s cieľom dosiahnuť nákladovo optimálne úrovne minimálnych požiadaviek. Zmenou smernice 2018/844/EÚ o energetickej hospodárnosti sa požaduje transformácia existujúcich budov na budovy s takmer nulovou potrebou energie, a to najmä zvýšením počtu uskutočnenia ich hĺbkovej obnovy. Cieľom je dosiahnuť vysoko energeticky efektívny a dekarbonizovaný fond budov. Postupnosť zabezpečovania a zavádzania opatrení zameraných na energetickú efektívnosť sa má uskutočniť s cieľom dosiahnuť krátkodobé (do roku 2030), strednodobé (do roku 2040) a dlhodobé ciele (do roku 2050). Emisie CO2 by v porovnaní s rokom 1990 mali do roku 2050 poklesnúť o 80 až 95 %.
Dosiahnutie cieľov v oblasti energetiky a zmeny klímy súvisí s úsilím o obnovu fondu budov uprednostňovaním energetickej efektívnosti, ako aj využívania obnoviteľných zdrojov energie. Zvýšenie energetickej hospodárnosti existujúcich budov prispeje k zlepšeniu tepelnej pohody a k dosiahnutiu zdravého vnútorného prostredia. Pozornosť sa má venovať tomu, aby teplota na žiadnom z vnútorných povrchov budovy neklesala pod teplotu rosného bodu a teplotu rizika rastu plesní.
Základným predpokladom na dosiahnutie cieľov je splnenie požiadaviek na nízku potrebu tepla a energie na vykurovanie vplyvom efektívnej tepelnej ochrany. Postupné sprísňovanie požiadaviek na tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov uvádzala STN 73 0540-2: 2012 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky, ktorá od 1. júla 2019 platí v konsolidovanom znení STN 73 0540-2/Z1+Z2: 2019.
Energetická hospodárnosť budov
Energetická hospodárnosť budov je predpokladom a teda výpočtom predpokladanej potreby energie. Meraním spotreby energie sa určuje energetická náročnosť a vyjadruje energetickú efektívnosť budovy. EHB sa stanovuje výpočtom, ktorý má podľa § 3 ods. 3 zákona zohľadniť charakteristiky stavebnej konštrukcie budovy. Tepelnotechnické vlastnosti obalu budovy významne ovplyvňujú potrebu tepla na vykurovanie a súčasne zabezpečenie požiadaviek na vnútorné prostredie v miestnostiach budovy. Zohľadniť sa majú technické systémy budovy alebo jej samostatnej časti na vykurovanie, na chladenie a vetranie, na prípravu teplej vody, na osvetlenie alebo na ich kombináciu, na automatizáciu a riadenie budovy a na výrobu elektrickej energie na mieste, vrátane systémov, ktoré využívajú energiu z obnoviteľných zdrojov.
Pre každé miesto spotreby energie v budove a pre každý energetický nosič (plyn, elektrina, biomasa atď.) v budove sa vypočíta a hodnotí potreba energie (§ 1 ods. 2 vyhlášky č. 364/2012 Z. z. v znení neskorších predpisov. Súčet hodnôt potreby energie pre jednotlivé miesta spotreby energie (v bytových budovách iba na vykurovanie a prípravu teplej vody, v nebytových budovách aj na vetranie, chladenie a osvetlenie) na zabezpečenie normalizovaného užívania vnútorného priestoru vymedzeného obalovými konštrukciami teplovýmenného obalu budovy, čiže hranicou budovy, je celková potreba energie budovy.
Potreba energie na vykurovanie je v bytových domoch približne 78 %, v rodinných domoch 67 %, v administratívnych budovách 45 % a v školách 65 % z celkovej potreby energie budovy.
Celkovou potrebou energie budovy je všetka energia, ktorú potrebuje budova v priestoroch vymedzených hranicou budovy, čiže teplovýmenným obalom budovy. Do potreby energie budovy sa zahŕňa aj vlastná energia technických systémov, napríklad potreba energie ventilátorov, klimatických zariadení, čerpadiel atď. umiestnených v budove. Zahŕňa vplyv spätne získateľného tepla zo zdrojov tepla, chladenia a prípravy teplej vody, ak sa tieto zdroje nachádzajú v budove. Do potreby energie budovy sa nezahŕňajú straty zdrojov umiestených v budove. Tieto sa zohľadňujú pri výpočte dodanej energie rovnako ako pri zdrojoch umiestených mimo budovy.
Celková potreba energie budovy závisí od energetickej úrovne výstavby, čo ovplyvňuje požiadavky na kvalitu zabudovaných stavebných výrobkov, stavebných konštrukcií, technických systémov, ale aj na orientáciu budovy (zasklených plôch). Požiadavky môžu byť rozdielne pre jednotlivé kategórie budov (rodinné alebo bytové domy, školy, administratívne budovy atď.).
Požiadavky právnych predpisov o EHB
V procese navrhovania a zhotovovania budov požiadavky na EHB súvisia s podmienkami a požiadavkami zavedenými stavebným zákonom č. 50/1976 Zb. v znení neskorších predpisov. Požiadavky vyplývajú pre projektanta, zhotoviteľa, ale aj stavebníka. Znamená to, že v prenesenej povinnosti má správca budovy poznať povinnosti vlastníka, ale aj poznať aj požiadavky, ktoré majú splniť ostatní účastníci výstavy.
Projektant je povinný podľa § 4 ods. 4 zákona č. 555/2005 Z. z. o EHB v znení neskorších predpisov splnenie minimálnych požiadaviek na EHB podľa technických predpisov a technických noriem zahrnúť do projektovej dokumentácie na stavebné povolenie alebo povolenie zmeny stavby a výsledok energetického hodnotenia uviesť v technickej správe projektovej dokumentácie.
Vlastník budovy je povinný ku dňu začatia kolaudačného konania, ak ide o novú budovu alebo o existujúcu budovu po významnej obnove, mať energetický certifikát (zákon 555/2005 Z. z.). Podľa stavebného zákona č. 50/1976 Zb. v znení neskorších predpisov §81b sa kolaudačné zrozhodnutie nevydá, ak nie je predložený energetický certifikát a ide o bytovú budovu podliehajúcu povinnej energetickej certifikácii.
Podľa § 82 ods. 2 stavebný úrad môže v kolaudačnom rozhodnutí určiť primeranú lehotu ak ide o nedostatky, ktoré neohrozujú zdravie a bezpečnosť osôb a nebránia vo svojom súhrne riadnemu a nerušenému užívaniu stavby na určený účel; Podľa § 82 ods. 3, ak ide o nebytovú budovu, stavebný úrad určí lehotu, do ktorej je stavebník povinný predložiť energetický certifikát kolaudovanej budovy; táto lehota nesmie byť dlhšia ako šesť mesiacov.
Energetické hodnotenie a jeho rozsah
Podľa § 4a vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon o EHB v znení neskorších predpisov na výpočet energetického hodnotenia sa používa:
- a) projektové energetické hodnotenie
- b) normalizované energetické hodnotenie
- c) prevádzkové energetické hodnotenie
Na jednotlivé výpočtom stanovené energetické hodnotenie sa rozlišuje úroveň a spôsob získavania vstupných údajov. Na projektové posúdenie, ktoré je súčasťou projektovej dokumentácie na stavebné povolenie sa používajú návrhové hodnoty vstupných údajov pre projektovanú budovu a normalizované klimatické údaje. Na energetické hodnotenie, spracovávané s cieľom vydať energetický certifikát skutočné údaje o ukončenej stavbe/budove a normalizované klimatické údaje. Zistenie mnohých vstupných údajov k spracovaniu energetického certifikátu je možné iba prehliadkou budovy pred jej kolaudáciou.
Projektové posúdenie na preukázanie predpokladu splnenia minimálnych požiadaviek alebo normalizované hodnotenie súvisiace so zaradením budovy do energetickej triedy sa dokumentuje spolu s uvádzaním vstupných údajov použitých na čiastkové výpočty. Vstupné údaje sú potrebné, aby bol výpočet kontrolovateľný a reprodukovateľný. Mal by poskytnúť dostačujúcu informáciu a porovnateľnosť aj stavebníkovi.
Rozsah energetického posúdenia/hodnotenia je podľa prílohy 1 vyhlášky č. 364/2012 Z. z. v znení vyhlášky MDV SR č. 35/2020 35/2020 Z. z. nasledovný:
1.Tepelnotechnický návrh a posúdenie stavebných konštrukcií a budov
a) Základné údaje o stavebných konštrukciách a budove;
b) Geometrická schéma budovy, orientácia podľa svetových strán, tepelné zónovanie;
c) Požiadavky a kritériá na konštrukcie teplovýmenného obalu budovy a vnútorné deliace konštrukcie;
d) Navrhované riešenie stavebných konštrukcií;
e) Posúdenie tepelnotechnických vlastností stavebných konštrukcií
- posúdenie kritéria na minimálne tepelnoizolačné vlastnosti stavebných konštrukcií (výpočet súčiniteľa prechodu tepla všetkých druhov (skladieb) plných stavebných konštrukcií, všetkých druhov a veľkostí otvorových konštrukcií podľa orientácie);
- posúdenia kritéria na najnižšiu teplotu vnútorného povrchu (posúdenie detailov metódou plošného teplotného poľa), rizika rastu plesní a rosného bodu (zasklené konštrukcie);
- posúdenie kritéria na minimálnu priemernú výmenu vzduchu vrátane stanovenia objemu vzduchu výmenou spätným získavaním tepla (rekuperáciou);
- posúdenie energetického kritéria (mesačnou alebo hodinovou metódou, informatívne sezónnou metódou);
- posúdenie potreby tepla na vykurovanie a preukázanie predpokladu splnenia energetickej hospodárnosti budovy (podľa kategórie budovy);
- posúdenie kondenzácie vodnej pary v stavebných konštrukciách
2. Energetické posúdenie technických systémov budovy podľa miest spotreby energie
Posúdenie sa vykoná v závislosti na technickom riešení a rozsahu zabudovania technických systémov budovy so stanovením potreby tepla/energie pre jednotlivé miesta spotreby a energetický nosič (napr. plyn, elektrina), t.j. pre miesto spotreby energie na vykurovanie, prípravu teplej vody, na chladenie a vetranie, na osvetlenie.
3. Posúdenie globálneho ukazovateľa
a) výpočet potreby dodanej energie podľa energetických nosičov,
b) výpočet primárnej energie,
c) výpočet emisií oxidu uhličitého (CO2),
d) stanovenie podielu energie obnoviteľných zdrojov.
Rozsah závisí od toho, či ide o významnú obnovu, prípadne hĺbkovú obnovu alebo o novú výstavbu budovy, ale aj od účelu spracovania.
Podľa vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z. §1 ods. 5 pri projektovom hodnotení významne obnovovanej budovy projektová dokumentácia podľa § 4 ods. 4 zákona obsahuje splnenie požiadavky na tepelnotechnické vlastnosti:
a) stavebných konštrukcií a na potrebu tepla na vykurovanie podľa STN 73 0540-2+Z1+Z2: 2019, ak sa má uskutočniť významná obnova celého obalu existujúcej budovy, alebo
b) stavebných konštrukcií podľa uvedenej STN, ak sa má uskutočniť významná obnova len stavebných konštrukcií tvoriacich časť obalu existujúcej budovy.
Požiadavky na nové budovy majú splniť aj významne obnovované budovy, ak je to technicky, funkčne a ekonomicky uskutočniteľné. Splniť požiadavky platné v čase prípravy projektovej dokumentácie majú tie stavebné konštrukcie, ktoré sú navrhnuté na obnovu; už obnovené sa nemusia opäť obnovovať.
Požiadavky na tepelnú ochranu obalových konštrukcií
Efektívnosť tepelnej ochrany, uvádzaná v definícii budovy s takmer nulovou potrebou energie, je základným predpokladom na splnenie sprísnených požiadaviek na energetickú hospodárnosť jednotlivých kategórií budov. Od roku 2021 sa vyžaduje zabezpečenie výstavby nových a obnova existujúcich budov v úrovni budov s takmer nulovou potrebou energie.
Okrem normalizovaných požiadaviek na hodnotu súčiniteľa prechodu tepla stavebných konštrukcií požiadavky na potrebu tepla na vykurovanie zohľadňujú aj vplyv tepelných mostov a požadovanú výmenu vzduchu v miestnostiach.
Vnútornú povrchovú teplotu pri pôsobení normalizovanej vnútornej teploty ovplyvňuje súčiniteľ prechodu tepla konštrukcie. Tento má aj dominantný vplyv na tepelné straty uskutočňované stavebnou konštrukciou. Dosiahnuť teplotu na vnútornom povrchu aspoň 14 °C vylučujúcu pocit negatívneho sálania vyžaduje, v závislosti na pôsobení vonkajšej teploty -11 až -20 °C, dosiahnuť hodnotu súčiniteľa prechodu tepla U od 1,5 po 1,2 W/(m2.K).
Ak by sa na celom povrchu (plných a transparentných stavebných konštrukcií) mala dosiahnuť priemerná teplota 18 °C zabezpečujúca pri vnútornej teplote tai = 20 °C tepelnú pohodu, pri pôsobení vonkajšej teploty -11 až -20 °C, je potrebné zabezpečiť hodnotu súčiniteľa prechodu tepla U od 0,5 po 0,4 W/(m2.K). Zníženie priemernej teploty na povrchu stavebnej konštrukcie pod 18 °C vyžaduje príslušne zvýšiť vnútornú teplotu nad 20 °C. Uvedená skutočnosť nepriaznivo ovplyvní potrebu energie na vykurovanie. Vplyvom konštrukčnej tvorby, materiálovej skladby, ale aj nákladovej efektívnosti je potrebné rozlišovať v prísnosti stanovenia požiadaviek na hodnotu súčiniteľa prechodu tepla.
Hodnoty súčiniteľa prechodu tepla otvorových konštrukcií v úrovni U = 0,4 a 0,5 W/(m2.K) sa v súčasnosti nedajú dosiahnuť. Na stavebný trh sa uvádzajú otvorové konštrukcie s najlepšími vlastnosťami v úrovni súčiniteľa prechodu tepla U = 0,61 (0,62) W/(m2.K).
Z uvedeného vyplýva, že na zabezpečenie priemernej teploty na vnútornom povrchu stavebných konštrukcií obklopujúcich vykurovaný priestor musia ostatné konštrukcie (najmä obvodový a strešný plášť) dosiahnuť hodnoty lepšie ako je U = 0,4 a 0,5 W/(m2.K), v závislosti od podielu jednotlivých konštrukcií na celkovej ploche obalových konštrukcií budovy. Uvedený princíp sa rešpektuje pri stanovovaní požiadaviek na hodnotu súčiniteľa prechodu tepla podľa STN 730540-2+Z1+Z2: 2019.
Zlepšenie EHB existujúcich budov ich obnovou
Minimálne požiadavky na energetickú hospodárnosť budov na nové budovy musia splniť aj obnovované existujúce budovy, ak je to funkčne technicky a ekonomicky uskutočniteľné (Tab. 1).
Splniť požiadavky na ultranízkoenergetickú úroveň výstavby a úroveň výstavby budov s takmer nulovou potrebou energie je možné iba uskutočnením hĺbkovej obnovy budovy.
Hĺbkovou obnovou budovy podľa zákona č. 378/2019 Z. z. je významná obnova budovy a významná obnova technického zariadenia budovy, ktorou sa dosiahne zatriedenie budovy do energetickej triedy požadovanej pre kategóriu budovy, pri ktorej sa zohľadní ekonomický životný cyklus jednotlivých prvkov budovy. Prvkom budovy sa rozumie najmä technický systém budovy alebo stavebná konštrukcia tvoriaca časť obalových konštrukcií budovy.
Tab. 1 Energetické úrovne výstavby a ich zabezpečenie obnovou budov
Dodaná energia
Pri výpočte dodanej energie sa do úvahy berú všetky straty pri výrobe tepla a všetky straty distribúcie, akumulácie, odovzdávania a regulácie mimo hranice budovy/systémovej hranice (pokiaľ sa nezohľadnili napr. pri určení faktora primárnej energie CZT). Dodaná energia sa určuje podľa jednotlivých energetických nosičov (napr. plyn, elektrina, teplo atď.), ktorými sa cez systémovú hranicu zásobujú technické zariadenia na vykurovanie, prípravu teplej vody, chladenie, vetranie a na osvetlenie. Dodanú energiu na vykurovanie a prípravu teplej vody ovplyvňujú aj tepelné straty vonkajšími rozvodmi a účinnosť zdroja (uvedené v prílohe 2 vyhlášky č. 364/2012 Z. z. v znení vyhlášky 324/2016 Z. z.). Znamená to, že vplyvom potreby pokrytia tepelných strát vonkajších rozvodov a účinnosti zdroja, musí byť dodaná energia vyššia, ako je potreba energie budovy (napr. zásobovaním z CZT alebo zo zdrojov, ktoré sú umiestené v iných budovách na tom istom pozemku alebo na inom pozemku). Tepelné straty vonkajších rozvodov sú v závislosti na ich dĺžke a kvalite tepelnej ochrany rozvodov.
Účinnosť zdroja závisí od druhu zdroja (napr. kondenzačný kotol má účinnosť 98 %, starý kotol na zemný plyn 83 %, kotol na drevné peletky 86 %, zdroje CZT na zemný plyn 86 %). Ak je zdrojom tepelné čerpadlo (TČ), množstvo dodanej energie závisí od sezónneho výkonového čísla (SPF), napr. pre tepelné čerpadlo vzduch-voda je SPF = 2,9 (ale môže byť aj vyššie, napr. 5). Energetický nosič je elektrina.
Na zabezpečenie celkovej potreby energie v budove (100 %) je pri SPF = 2,9 potrebných iba 34,5 % elektrickej energie. Čiže na zabezpečenie potreby energie budovy (energetický nosič: elektrina) je množstvo dodanej elektrickej energie zo siete v kWh/(m2.a) nižšie. Pokiaľ sa časť elektrickej energie vyrobí na mieste z fotovoltického zdroja (PV), zohľadní sa elektrická energia dodaná z obnoviteľného zdroja (pozri graf na obrázku nižšie). V súčasnosti je v SR stanovené legislatívne obmedzenie na veľkosť malých fotovoltických elektrární s vlastným výkonom 10 kWp. Potreba elektrickej energie sa tak napr. v bytovom dome (45 bytov) pokryje max. v 10 % podiele potreby elektriny na vykurovanie a prípravu teplej vody. Pri určovaní faktor primárnej energie energetického nosiča pri konkrétnom zdroji CZT je dôležité určiť podiel obnoviteľných zdrojov využitých pri výrobe tepla a príprave teplej vody.
Vplyv zdroja tepla a energetického nosiča na potrebu dodanej a primárnej energie
Záver
Postupné znižovanie (sprísňovanie) požiadaviek na hodnotu súčiniteľa prechodu tepla vytvára priaznivé podmienky na zabezpečovanie postupného znižovania potreby tepla na vykurovanie, splnenie energetického kritéria podľa STN 73 0540-2, ale aj požiadaviek na EHB, tried energetickej hospodárnosti podľa úrovní výstavby stanovených v zákone č. 555/2005 Z. z. v znení neskorších predpisov a vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z. v znení č. 324/2016 Z, z,. ale aj ostatnej novely vyhlášky MDV SR č. 35/20020 Z. z.
Sprísňovanie požiadaviek vytvára podmienky na zabezpečenie tepelnej pohody, splnenie požiadaviek na vnútorné prostredie a významné zníženie potreby tepla na vykurovanie. Podmienkou je správne uvažovanie vstupných údajov výpočtov a kvalitné zhotovenie stavby.
