Vliv obnovitelných zdrojů na kvalitu vnitřního prostředí budov
Partneři sekce:
Požadavek novostaveb na splnění kritéria vyjadřuje záměr navrhovat takové budovy, které budou mít malou spotřebu energie na provoz budovy a ve velké míře budou využívat obnovitelných zdrojů energie. Při úvahách o splnění požadavků na energetickou náročnost se tak zaměřujeme zejména na ty prvky budovy, které ji nejvíce ovlivňují. U obytných a občanských budov je to obálka budovy a technické systémy pro zajištění požadovaného stavu vnitřního prostředí – vytápění, větrání, chlazení, umělé osvětlení.
Požadavky na budovy s téměř nulovou spotřebou energie jsou v ČR definovány zákonem 406/2000 Sb. o hospodaření energií (aktuální úprava 103/2015 Sb., platí od 1.7.2015; 131/2015 Sb platí od 1.1.2016): „…budovou s téměř nulovou spotřebou energie je budova s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů….“ a vyhláškou 78/2013 o energetické náročnosti budov (aktuální novela 230/2015 Sb. platí od 1.12.2015), kde snížení energetické náročnosti budov je dáno zpřísněním požadavku na obálku budovy a využití obnovitelných zdrojů energie zpřísněním požadavku na neobnovitelnou primární energii.
V budovách navržených s primárním důrazem na úspory energie je nutno ve zvýšené míře kontrolovat dodržení hygienických i komfortních požadavků u jednotlivých složek vnitřního prostředí, neboť tlak na úspory energie vede ve většině případů k minimalizaci přirozené interakce vnitřního a vnějšího prostředí. Mnohé funkce budovy, které probíhaly dříve bez zásahu člověka, jsou v moderních budovách s nízkou spotřebou energie eliminovány a nahrazují se technickými systémy sice s vysokou účinností užití energie, ale negativním dopadem na kvalitu vnitřního prostředí.
Problémy se nejčastěji objevují v budovách, které mají hermeticky uzavřený, neprodyšný obvodový plášť, místnosti s velkými prosklenými plochami, mechanické větrání a systémy klimatizace vzduchu, materiály a vybavení, ze kterých se uvolňují různé druhy někdy jedovatých výparů či prachu (tzn. nábytek, koberce, jiné textilie), absenci individuální regulace vnitřního prostředí (tzn. minimální kontrola uživatelů nad větráním, vytápěním, osvětlením), nevyhovující organizaci čištění prostor a nedostatečnou údržbu technických zařízení (výměna filtrů ve vzduchotechnických zařízeních).
Studie
S ohledem na výše uvedené je zřejmé, že v nZEB budovách jsou a budou využívány obnovitelné zdroje energie, které se v interakci s budovou a jejími systémy podílejí na kvalitě vnitřního prostředí nZEB budov. Tato interakce je zde prezentována stručně na několika parametrech vnitřního prostředí dvou objektů.
Rodinný dům
Jedná se o jednopodlažní dřevostavbu trvale obývanou jednou rodinou, splňující požadavky na budovu s téměř nulovou spotřebou energie. Budova je přirozeně větrána, vytápěna teplovodní otopnou soustavou s přímotopným elektrokotlem a krbovou vložkou, integrovanou do otopné soustavy. Na budově jsou osazeny fototermické solární panely sloužící k přípravě teplé vody. Celý systém TZB je řízen centrální řídicí jednotkou vybavenou senzory pro sledování spotřeby energie a parametry vnitřního prostředí – teplota vzduchu, relativní vlhkost, CO2 a VOC v obytných místnostech, a CO v místnosti s krbem. Kromě měření proběhl v objektu dotazníkový průzkum, zaměřený na subjektivní hodnocení prostředí.
Obývací pokoj s krbem trpí poměrně velkými výkyvy teplot nad požadované rozhraní 21–23 °C a v zimních měsících není ojedinělé přetápění, obr.1. Současně je z časového přehledu patrný pokles teploty vzduchu v ranních hodinách pod 18 °C (zejména v ložnici a dětském pokoji). Přestože v průběhu dotazníkového šetření převažují v obývacím pokoji pocity tepla (v téměř 55 % odpovědí) a ve více než 6 % pocity horka (což koresponduje s uvedeným přetápěním místnosti), spokojenost s teplotou v obývacím pokoji je ve více než 86 % odpovědí a pouze v necelých 10 % by uživatelé preferovali prostředí chladnější.
Tyto výsledky jsou spojeny s přítomností krbu v místnosti. Oproti tomu v ložnici je ve 46 % prostředí vnímáno jako chladné, ale nespokojenost nastává pouze v 7 %, což odpovídá vnímanému účelu místnosti. Koncentrace CO2 v obývacím pokoji nepřesahuje 1300 ppm. Ložnice a dětský pokoj jsou zatíženy koncentracemi CO2 nad 1300 ppm především ve večerních a nočních hodinách, což souvisí s přirozeným způsobem větrání. Z dotazníků nicméně vyplývá, že spokojenost s kvalitou vzduchu v ložnici je v 93 %, potřeba otevřít okno ve 21 %.
Obr. 1 Příklad vyhodnocení teploty vzduchu v obývacím pokoji
Administrativní budova
Administrativní budova byla navržena jako budova s téměř nulovou spotřebou energie. Jako jediný druh energie využívá energii elektrickou, kterou získává z distribuční soustavy a z hybridního fotovoltaického systému. Vytápění budovy je zajištěno elektrickými přímotopnými sálavými panely zavěšenými pod stropem. V budově je centrální vzduchotechnický systém, který umožňuje zónovou regulaci po jednotlivých patrech ve vazbě na koncentraci CO2. Monitorovány jsou tyto parametry vnitřního prostředí: teplota vzduchu a relativní vlhkost vzduchu ve všech prostorech, koncentrace CO2 a VOC jsou monitorovány pouze v kancelářích. Naměřené parametry vnitřního prostředí byly vyhodnoceny na základě norem ČSN EN 15251 a ČSN EN ISO 7730. V budově probíhal i dotazníkový průzkum, kterým bylo zmapováno subjektivní vnímání kvality vnitřního prostředí uživateli.
V průběhu otopného období byla naměřena teplota vzduchu v 88 % v rozsahu 19–23 °C, obr.2 (v 60 % otopného období byla teplota 20–22 °C, v 10 % 22–23 °C a v 18 % 19–20 °C),
relativní vlhkost byla v 73 % otopného období v rozsahu 35–65 % a koncentrace CO2 v 91 % do 750 ppm. Lze tedy konstatovat, že požadavky na vnitřní prostředí jsou splněny. Porovnáme-li však tyto výstupy s výstupy dotazníkového průzkumu, nespokojenost s tepelně-vlhkostní složkou prostředí se pohybovala v průběhu otopného období v rozsahu 20–6 % odpovědí respondentů (pro jednotlivé měsíce) a preference teplejšího prostředí oproti stávajícímu stavu byla požadována v 45–76 %. Tyto rozpory souvisí s provozem systému vytápění a vzduchotechniky (např. útlumy otopné soustavy, stand-by režim, teplota přiváděného vzduchu a jeho distribuce).
Obr. 2 Příklad vyhodnocení teploty vzduchu pro místnosti se stálým pobytem osob
Závěr
Budova je vzájemně provázaný organismus, kde jakákoliv změna parametrů ovlivňující energetickou náročnost má dopad na kvalitu vnitřního prostředí. Nevyhnutelným důsledkem plnění požadavků na energetickou náročnost je jejich zohlednění při návrhu budovy a jejich technických systémů, což při opominutí souvislostí s dalšími funkcemi budovy vede často k provozním problémům budov s nízkou potřebou energie, které jsou doprovázeny stížnostmi uživatelů na nespokojenost s kvalitou prostředí. Budova s téměř nulovou spotřebou energie má zpravidla vyšší nároky na vybavenost technickými systémy a je při vlastním provozu velmi citlivá na přesné provozní nastavení.
Při návrhu technických systémů budovy je tedy nutné věnovat vyšší pozornost optimalizaci návrhu a předpokládanému chování a provozu budovy. Pokud má takováto budova reagovat na požadavky ve vztahu k nízké spotřebě energie a kvalitnímu vnitřnímu prostředí, je vybavení objektu systémem monitoringu, sběru dat a zejména vyhodnocení dat nezbytné. Ačkoli je zřejmé, že vliv obnovitelných zdrojů na kvalitu vnitřního prostředí budovy není přímý, ale je v interakci s budovou a jejími technickými systémy, přesto je tato spojitost v souvislosti s budovami s téměř nulovou spotřebou energie důležitým faktorem, který je třeba brát v úvahu již ve fázi návrhu. Monitoring provozních parametrů v kombinaci se subjektivním vnímáním vnitřního prostředí uživateli může navíc zajistit objektivní zlepšení vnímané kvality vnitřního prostředí.
prof. Ing. Karel Kabele, Csc.; Ing. Zuzana Veverková, PhD.; Ing. Miroslav Urban, PhD.
Autoři působí na stavební fakultě ČVUT, na katedře TZB
Foto: archiv autorů/Shutterstock
Poděkování
Tato práce byla podpořena programem Competence Centres programme of the Technology Agency of the Czech Republic, projekt No. TE02000077 „Smart Regions – Buildings and Settlements Information Modelling, Technology and Infrastructure for Sustainable Development“
Literatura
[1] DOPORUČENÍ KOMISE (EU) 2016/1318 ze dne 29. července 2016 o pokynech na podporu budov s téměř nulovou spotřebou energie a osvědčených postupů k zajištění, aby do roku 2020 byly všechny nové budovy budovami s téměř nulovou spotřebou energie, Úřední věstník Evropské unie L 208/46 2.8.2019
[2] „Návrh SMĚRNICE EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY, kterou se mění směrnice 2010/31/EU o energetické náročnosti budov“, Brusel 30.11.2016 COM(2016) 765 final 2016/0381 (COD). Dostupné z http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX:52016PC0765
[5] REHVA position paper on the European Commission proposal of the revised Energy performance of buildings directive com(2016)0765 dostupné z http://www.rehva.eu/publications-and-resources/position-papers.html
[7] Kabele, K.; Urban, M.; Veverková, Z. Indoor Environemtnal Quality and Building Performance Assessment in NZEB In: indoor climate of buildings 2016 – environmentally friendly and energy efficient buildings. Bratislava: Slovenská spoločnosť pre techniku prostredia, 2016. pp. 137-146. ISBN 978-80-89878-04-8.
[8] Kabele, K., Veverková, Z., Dvořáková, P.: Moderní trendy v hodnocení kvality vnitřního prostředí, V.sympozium integrované navrhování budov 2014, str.12-13 Společnost pro techniku a prostředí 2014, ISBN 978-80-02-02563-4
[9] Kabele, K., Veverková, Z., Urban, M..: Hodnocení kvality vnitřního prostředí v budovách s téměř nulovou spotřebou energie, 22.konference Klimatizace a větrání 2017, str.68-77, Společnost pro techniku a prostředí 2014, ISBN 978-80-02-02732-4
Článek byl uveřejněn v časopisu TZB Haustechnik 1/2018.
