Opatrenia na úsporu energie v budovách

Väčšina bytových domov sa na Slovensku využíva viac ako 30 rokov a vyžaduje významnú obnovu, ktorá zabezpečí zníženie potreby energie na vykurovanie a súčasne predĺži životnosť stavebných konštrukcií a budov.

Životnosť stavebnej konštrukcie a budovy vyjadruje obdobie, počas ktorého ich vlastnosti budú zlučiteľné s plnením základných požiadaviek na stavby. Určuje sa už počas ich projektovania a označuje sa ako návrhová životnosť. Mala by sa dosiahnuť pri dodržaní podmienok dostatočnej a pravidelnej údržby.

Životnosť budov ovplyvňuje veľa faktorov

Vypočítaná životnosť budov, ktoré boli postavené v čase hromadnej bytovej výstavby na Slovensku a pri použití rôznych stavebných sústav a konštrukčných systémov, poskytuje informáciu o predpokladanom časovom rozložení čerpania zdrojov na obnovu bytového fondu. Individuálne parametre určujú schopnosť bytových domov plniť účel ich použitia (bývanie) a to najmä z hľadiska degradácie obalových konštrukcií prevažne vplyvom klimatických účinkov, vrátane straty užívateľskej bezpečnosti vystupujúcich konštrukcií (napr. balkónov). Pri hodnotení životnosti bytových domov sa berú do úvahy: projektové riešenie, priebeh výstavby, vonkajšie vplyvy, vplyvy prevádzky, údržby, obnovy a mimoriadnych udalostí. Pozornosť je potrebné venovať nedostatkom až poruchám nosnej sústavy aj obvodového plášťa, ktoré sú prvkami dlhodobej životnosti. Nedostatky a poruchy sa vyskytujú v ploche obvodových dielcov vo forme trhlín i v stykoch alebo spojoch dielcov. I keď súčasný stav nedostatkov a porúch neznamená priame ohrozenie životnosti (v krátkej dobe), zvýšené zatekanie spôsobuje urýchlené starnutie a degradáciu stavebnej konštrukcie. Tým sa životnosť budovy významne znižuje.

Jedným z parametrov, ktoré určujú schopnosť bytových domov plniť účel použitia (bývania), je aj strata užívateľskej bezpečnosti vystupujúcich konštrukcií.

Skutočná životnosť je nižšia ako návrhová

Bytový fond na Slovensku štandardne nedosahuje návrhovú životnosť, ale starne rýchlejšie, takže ku kompletnému opotrebeniu hodnotených stavebných konštrukcií (nosné konštrukcie, obvodové plášte) dochádza skôr. Táto skutočná (objektivizovaná) životnosť panelových domov je o 7-8 rokov nižšia ako návrhová (80 rokov). V praxi sa však stretávame aj s prípadmi bytových domov, ktorých objektivizovaná životnosť je približne o 14-16 rokov nižšia než tá, s ktorou sa počítalo počas ich projektovej prípravy. Obvodové plášte z betónu s ľahkými plnivami sa javia ako kritické z pohľadu rôznorodosti materiálu obvodových plášťov. Čiastočným riešením načrtnutého problému končiacej sa životnosti bytových domov môže byť ich dôsledná údržba a najmä ich obnova. Riešením je významná obnova v nadväznosti na odstránenie systémových porúch alebo súčasne s ich odstraňovaním. Pri väčšine postupov odstránenia systémových porúch sa uplatňuje tepelná ochrana zateplením pomocou kontaktného tepelnoizolačného systému (ETICS). Uvádzaná životnosť ETICS je 25 rokov.

Spôsoby na zníženie potreby tepla na vykurovanie

Množstvo energie na dosiahnutie normalizovaných podmienok vo vnútornom prostredí, ktoré zodpovedajú nízkoenergetickej výstavbe a ovplyvňujú potrebu energie na vykurovanie (hornú hranicu energetickej triedy B), sú rôzne. Hodnoty sú uvedené v prílohe č. 3 vyhlášky MVRR SR č. 311/2009 Z. z.. Potrebu tepla v bytových a nebytových budovách je možné znížiť vďaka opatreniam, ktoré sa menia vzhľadom na to, či sa jedná o nové budovy alebo o obnovu existujúcich budov.

V zásade ide o:

• zabezpečenie požiadaviek na tepelnú ochranu jednotlivých stavebných konštrukcií (plná časť obvodového plášťa, strešný plášť, otvorové konštrukcie v obvodovom a strešnom plášti, podlaha na teréne, deliace konštrukcie medzi vykurovanými a nevykurovanými priestormi), čiže optimálne zvyšovanie tepelnoizolačných vlastností znižovaním súčiniteľa prechodu tepla konštrukciou U vo W/(m2.K),

• znižovanie alebo zvyšovanie podielu plochy jednotlivých stavebných konštrukcií na celkovej ploche stavebných konštrukcií (týmito stavebnými konštrukciami sa uskutočňujú tepelné straty v závislosti od ich tepelnoizolačných vlastností),

• znižovanie alebo zvyšovanie podielu plochy transparentných konštrukcií v závislosti na celkovej energii slnečného žiarenia Isj v kWh/m2 podľa orientácie budovy,

• znižovanie rozsahu a vplyvu tepelných mostov v stavebných konštrukciách,

• ovplyvnenie faktora tvaru budovy znižovaním plochy stavebných konštrukcií, ktorými sa uskutočňujú tepelné straty,

• znižovanie nežiaducich tepelných strát vetraním pri zabezpečení požadovanej výmeny vzduchu v používaných priestoroch,

• zvýšenie využitia tepelných ziskov.

Nákladovo optimálne opatrenia

V rámci návrhu opatrení v tepelnej ochrane budov je potrebné splniť požiadavky na funkčné vlastnosti stavebných konštrukcií a budov podľa technických noriem (napr. tepelnotechnické vlastnosti obalových konštrukcií budovy), na hygienické kritériá a na potrebu tepla na vykurovanie. Zároveň je potrebné zvážiť okrem návrhu opatrení a rozsahu ich vykonania aj návratnosť vložených investícií súvisiacich so zníženou potrebou energie v budovách. Uplatnenie rôznych opatrení súvisí nielen s kvalitou použitého stavebného výrobku, ale aj s množstvom zabudovaných stavebných materiálov, stavebných konštrukcií a prvkov systémov technického zariadenia budov. Hodnotenie návratnosti vynaložených prostriedkov sa viaže na konkrétnu budovu. Výsledky hodnotenia závisia na podiele plochy napr. otvorových konštrukcií, plnej časti obvodového plášťa, strechy a pod. Ovplyvňuje ich aj počet podlaží v budove, rovnako ako tepelnotechnická kvalita pôvodných stavebných konštrukcií. Na hodnotenie optimálnych nákladov na zníženie potreby energie je vhodná komparatívna metóda porovnávania technických riešení rôznej kvality. Úlohou, ktorá vyplýva z prepracovaného znenia smernice o energetickej hospodárnosti budov č. 2010/31/EÚ, je zaviesť rámec porovnávacej metodiky na výpočet nákladovo optimálnych úrovní minimálnych požiadaviek na energetickú hospodárnosť budov.

Fotka: Elaut BauMont
URL: http://www.elautbaumont.sk/

Hrúbka tepelnej izolácia ovplyvňuje potrebu tepla v budove

Vplyv zateplenia je väčší, ak je tepelnotechnická kvalita pôvodného obvodového plášťa horšia. Ak je hrúbka tepelnoizolačnej vrstvy 60 mm, zníži sa potreba tepla na vykurovanie, v prípade bytového domu s obvodovým plášťom z keramzitbetónových dielcov, o 60,7 %. Pri pórobetónových obvodových dielcoch o 55,9 %. Ďalšie zvýšenie hrúbky tepelnej izolácie na 80 mm spôsobí pokles potreby tepla na vykurovanie o 4,8 % (keramzitbetón) a 4,2 % (pórobetón). Pri zvýšení hrúbky tepelnej izolácie zo 100 na 120 mm sa dosiahne zníženie potreby tepla už len o 3,3 % (keramzitbetón) a 2,7 % (pórobetón). Pri hodnotení návratnosti vynaložených prostriedkov je potrebné zohľadniť cenu tepelnej izolácie ako aj cenu rozperných kotiev. Vplyv zateplenia obvodového plášťa ovplyvňujú aj vlastnosti ostatných stavebných konštrukcií.

Príklady návrhu zmeny tepelnej ochrany budovy

Z hľadiska potreby tepla na vykurovanie sú najlepšie existujúce bytové domy postavené v stavebnej sústave P 1.15 s obvodovým plášťom zo spínaných pórobetónových obvodových dielcov s hrúbkou 300 mm. Radový bytový dom s deviatimi nadzemnými podlažiami má faktor tvaru 0,286 1/m. Vypočítaná hodnota potreby tepla na vykurovanie (hodnotenie energetického kritéria) E2 = 93,2 kWh/(m2.a). Budovu je možné zaradiť do energetickej triedy D (energeticky úsporné budovy).

1. Zateplením obvodového plášťa s využitím kontaktného tepelnoizolačného systému (ETICS) s hrúbkou tepelnej izolácie 80 mm poklesne potreba tepla na vykurovanie na hodnotu E2 = 78,8 kWh/(m2.a), čo je stále viac, ako normalizovaná požiadavka prislúchajúca faktoru tvaru budovy E2,N = 68,8 kWh/(m2.a).

2. Zateplením obvodového plášťa s hrúbkou tepelnej izolácie v ETICS 60 mm a výmenou okien s priemernou hodnotou súčiniteľa prechodu tepla rovnajúcej sa odporúčanej hodnote podľa STN 73 0540-2: 2002 pre nové budovy Uw = 1,7 W/(m2.K) sa zníži potreba tepla na vykurovanie o 36 % na E2 = 57,9 kWh/(m2.a) < E2,N = 68,8 kWh/(m2.a). Budova spĺňa požiadavky na zaradenie do energetickej triedy C.

3.Na splnenie požiadaviek energetickej triedy B pre miesto spotreby energie na vykurovanie je potrebné zateplenie obvodového plášťa s hrúbkou tepelnej izolácie v ETICS 80 mm, zateplenie strešného plášť a zateplenie stropu nad nevykurovaným suterénom a výmena okien s priemernou hodnotou súčiniteľa prechodu tepla Uw = 1,5 W/(m2.K). Zníži sa potreba tepla na vykurovanie o 50 % na E2 = 46,3 kWh/(m2.a). Pri uvažovaní tepelných strát v rozvodoch a vlastnej práce vykurovacieho systému 4 % je potreba energie na vykurovanie 48,2 kWh/(m2.a), čo je menej ako 53 kWh/(m2.a) - horná hranica energetickej triedy B pre bytové domy.

Fond bytových domov na Slovensku tvorí viac ako 890 tisíc bytov, ktoré sú rôzne staré. Približne 10 tisíc bytov je starších ako 100 rokov. Bytov postavených v období 1947 až 1992 je 785 tisíc. Väčšina z uvedeného počtu bola postavená v rámci hromadnej bytovej výstavby s využitím panelových technológií. Najväčší počet bytov sa postavil v rokoch 1960 až 1983 (525 221 bytov). Hromadná bytová výstavba s využitím typizovaných riešení skončila na Slovensku v roku 1993.

Aj znižovaním alebo zvyšovaním podielu plochy transparentných konštrukcií, v závislosti na celkovej energii slnečného žiarenia Isj v kWh/m2 podľa orientácie budovy, je možné znížiť potrebu tepla na vykurovanie.

TEXT: prof. Ing. Zuzana Sternová, PhD., Technický a skúšobný ústav stavebný, n.o.
FOTO: archív redakcie