Partneři sekce:
  • SCHELL

Obnova bytových domů na základě analýzy životního cyklu

BDIII po

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 = CO + O + M&R + CL (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.

Obr. 1 Model posuzovaných bytových domů a rozložení potřeby energie v původním stavu

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.

Tab. 2 obnova bytovych domu

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.

Obr. 1 Model posuzovaných bytových domů a rozložení potřeby energie v původním stavu
Obr. 1 Model posuzovaných bytových domů a rozložení potřeby energie v původním stavu |

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).
Ing. Jana Bartošová Kmeťková, Ph.D.
Autorka působí na Katedře technických zařízení budov SvF STU v Bratislavě.
Recenzoval: prof. Ing. Dušan Petráš, Ph.D.
Obrázky: autorka

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.

Komentáře