Jedním z bolavých míst nadprůměrné spotřeby energií v České republice jsou panelové domy. Stavěly u nás od 60. do počátku 90. let. Dnes představují v souhrnu přibližně 1,2 mil. bytů, které obývá zhruba třetina obyvatelstva.
Rekonstrukce panelových domů z pohledu energetických úspor
Konstrukce panelových staveb mají k nízkoenergetickému standardu na hony daleko, na kvalitní moderní bydlení lze jen těžko pomyslet. V posledních letech se díky řadě dotačních programů, především díky Zelené úsporám, podařilo hodně vylepšit situaci týkající se značných tepelných ztrát těchto objektů.
Jen málokterá rekonstrukce však šla dále než jen do konzervace nosné konstrukce a zateplení obvodového pláště budovy. Jistě, tady byly ztráty největší a návratnost investic nejrychlejší, ale nebylo by efektivnější jít v rekonstrukci dále? Nedalo by se efektivně dosáhnout větších úspor? Je možné dosáhnout rekonstrukcí panelového domu pasivních standardů? Lze významným způsobem vylepšit kvalitu bydlení ve stávajících panelových domech?
Alespoň některé z těchto otázek si jistě před lety položili i na ministerstvu životního prostředí a zadali k řešení výzkumný projekt VAV-SP-3G5-221-07. Jeho cílem je nalezení způsobu komplexní modernizace panelových budov, který umožní dosáhnout snížení produkce systémových emisí CO2, spojených s jejich provozem o více než 50 %. Projekt byl zahájen 1. 8. 2007 a dokončen 31. 12. loňského roku.
Výzkum respektuje ekonomický pohled investora na straně jedné a environmentální a strategický pohled státu na straně druhé. Zásadním rozdílem proti současnému stavu je koncepce integrovaného řešení, která umožní rekonstrukci objektu do nízkoenergetického standardu.
Výzkum se zabývá čtyřmi kategoriemi úsporných opatření:
- tepelnětechnickými vlastnostmi konstrukcí,
- větráním,
- výrobou tepla pro vytápění a ohřev teplé vody,
- umístěním termických solárních systémů na střechách panelových domů a integrací fotovoltaických systémů na zábradlí lodžiích.
Tepelnětechnické vlastnosti konstrukcí
V posledních letech jsme svědky oblepování převážně panelových domů tepelnými izolacemi, což v mnoha případech představuje jediný úsporný prvek. Představuje sice úsporu na nepalčivějším místě, ale samo o sobě stěží postačí. V současné praxi navíc často dochází k poddimenzování zateplovacích systémů.
Ukazuje se, že majitelé domů volí řešení s ohledem na co nejmenší náklady a ani v případech, kdy kalkulace vycházejí z ekonomické návratnosti, nebývají volby způsobu kotvení zateplovacího systému a tloušťky tepelné izolace optimální. Nezohledňují totiž růst cen energií.
Už v době dokončení zateplení tak může být cena energie na výrazně vyšší úrovni než ve chvíli, kdy byt výpočet návratnosti realizován. Uživatelé objektů pak mohou být překvapeni, že částka vynakládaná na vytápění objektu není snížena na úroveň, se kterou původně počítali.
Polystyren, nebo vlna?
Pozornost je zapotřebí věnovat i správné volbě izolačního materiálu. V současné době se jako izolační materiál v kontaktních zateplovacích systémech nejvíce používá expandovaný polystyren či minerální vlna. Výhodou polystyrenu je jeho nižší cena. Z pohledu požárních norem má však jeho užití svá omezení. Zpravidla nebývá problém s jeho aplikováním pro štítové a boční stěny, s menším či dokonce nulovým podílem prosklených ploch.
Problém ovšem nastává při zateplování stěn se souvislou řadou oken, které je u čelních a zadních stěn panelových domů velmi obvyklé. V takových případech využití expandovaného polystyrenu prakticky vylučují požadavky normy ČSN 73 0802, zabývající se požární bezpečností staveb nevýrobních objektů, na šíři požárně odolných zón mezi jednotlivými okny.
V závislosti na konstrukci panelového domu se musí tloušťka tepelné izolace pohybovat v rozmezí 9-14 cm, aby byly naplněny minimální požadavky normy ČSN 73 0540. Pokud bychom však chtěli dosáhnout parametrů pasivního standardu, tloušťka izolace by musela dosahovat 30 a více cm. Běžné fasádní, tedy jednovrstvé tepelné izolace se ovšem vyrábějí v tloušťkách do 20 cm.
Cestu k pasivnímu standardu tak neprodraží jen navýšení hmoty izolace, ale i náklady na realizaci druhé vrstvy (náročnější kotvení, zvýšená pracnost, časově náročnější řešení...). Z tepelně technického hlediska je pozitivem dvouvrstvého řešení potlačení tepelných mostů mezi vrstvami izolantu.
Při návrhu tepelné izolace je ovšem potřeba přihlížet také k dalším hlediskům. Z enviromentálního hlediska jde o to, aby uhlíková stopa (množství vyprodukovaného CO2) energie svázané s výrobou izolace nepřevyšovala uhlíkovou stopu ušetřené energie. Z technologického hlediska, aby zatížení kotev bezpečně odolalo i za silného větru. Z hlediska denního osvětlení, aby při existující zástavbě nezpůsobovalo navýšení tloušťky stěn vlivem přidané izolace zastínění oken nad přípustnou míru.
Lodžie
U některých typů objektů mohou lodžie tvořit značnou část plochy, která se podílí na ochlazování konstrukce. Zasklením lze vytvořit přechodový prostor, který bude v chladných dnech mírnit tepelné ztráty bytu, zatímco ve sluneční dny omezí průnik tepla do místnosti, která s lodžií sousedí.
Teplota v lodžii bude do značné míry závislá na výměně vzduchu mezi ní a exteriérem i interiérem. Významnou roli bude samozřejmě hrát také tepelný odpor a spárová průvzdušnost konstrukcí oddělujících jednotlivé prostory. Hygienicky nutný přívod čerstvého vzduchu do obývaného prostoru může být po zasklení lodžie velmi omezen. Bude to zásadním způsobem záviset na zvyklostech uživatele, pokud jde o větrání.
Vysoká těsnost zasklení lodžií je tedy přínosem z pohledu úspor, Z důvodu potřeby pravidelného větrání, které je z hlediska uživatele nekomfortní, však často bývá záměrně vynecháno těsnění a dokonce i mezi tabulemi je ponechána silnější spára.
Reálně totiž nelze očekávat, že by uživatelé bytů dostatečně kvalifikovaně větrali tak, aby na jedné straně neplýtvali teplem, a na straně druhé aby těsnost lodžie nevedla spíše k nehygienicky vysokým koncentracím CO2 v interiéru.
Větrání
Přes problematiku lodžií jsme se už z části přenesli ke druhé z kategorií, k větrání. V souvislosti se zateplováním a především s výměnami oken se totiž objevil problém změny vnitřního prostředí v bytech. Dobré utěsnění významně brání tepelným ztrátám, zároveň však zcela zamezí přirozenému větrání.
Návyky obyvatel z pohledu cíleného větrání přitom obecně neodpovídají potřebám udržení hygienických podmínek. V bytech se tak začala zvyšovat vlhkost, která se velmi často projevila dokonce výskytem plísní a narušováním stavebních konstrukcí v důsledku vlhnutí. Současný trend tedy ukazuje, že bez nuceného kombinovaného větrání se patrně neobejdeme. Naprosté omezení výměny vzduchu v bytech v důsledku utěsnění stavebních konstrukcí má totiž negativní dopady na zdraví obyvatel i na životnost a poruchu stavebních konstrukcí.
Nucené větrání je oproti přirozenému kvalitnější díky možnosti zajištění kontrolovatelného přístupu čerstvého vzduchu ve správném množství z hlediska hygienického a z hlediska minimalizace tepelných ztrát. Je však spojeno s poměrně vysokou investicí. Zvláště pak, pokud sáhneme po využití řešení nuceného větrání s rekuperací tepla, kdy je zajištěno, aby odvětrávaný vzduch předával svou tepelnou energii přiváděnému čerstvému vzduchu. Teplo odpadního vzduchu lze ovšem využít také třeba pro předehřev vody.
V rámci zmíněného výzkumu byla soustředěna pozornost především na nenákladné systémy regulace přívodního vzduchu na základě koncentrace CO2, relativní vlhkosti, pohybového čidla či časového režimu.
Při hledání vhodného řešení je dále potřeba vzít do úvahy skutečnosti, že centrální rekuperační jednotky mají v poměru k jednotlivým bytům nižší spotřebu elektrické energie než jednotlivé lokální rekuperační jednotky. Na druhou stranu je centrální jednotka napojena na společnou elektřinu v domě, která je až o 2 Kč dražší než elektřina bytová. Z pohledu návratnosti investic se však podle zjištění centrální řešení ve většině případů vyplatí.
Výroba tepla pro vytápění a ohřev teplé vody
Ve většině panelových domů je zdrojem tepla pro vytápění a přípravu teplé vody systém zásobování teplem z centralizovaného zdroje. Tady může být výroba tepla vhodně kombinována s výrobou elektrické energie či s likvidací odpadu. Většina tepláren v ČR však stále ještě využívá jako zdroj tepla spalování uhlí. Výtopny vyrábějí teplo nejčastěji ze zemního plynu, mazutu či topného oleje.
Každopádně je však potřeba počítat s tím, že k energetické potřebě jednotlivých objektů je zapotřebí připočíst energetické ztráty, ke kterým dochází během přepravy tepla. Pro představu: 1 km potrubí 2xDN100 s tepelnou izolací 5 cm má tepelnou ztrátu cca 30 kW při teplotním spádu media 90/70 °C (tedy asi 30 W/m potrubí).
Ztráta v distribuční soustavě se promítá do celkové ceny tepla, která může být v konečném důsledku vyšší než teplo vyrobené lokálními zdroji. Výhodou centrálního zásobování je naopak fakt, že v místě odběru tepla nedochází k znečištění ovzduší.
Možností přechodu na decentralizované vytápění panelového domu je více. Od elektrických či plynových tepelných čerpadel přes kombinovaná řešení s kotli na zemní plyn a kogeneračními jednotkami až po klasické kotelny na zemní plyn.
Při hledání vhodného řešení je kromě investičních nákladů potřeba vzít v úvahu dispoziční možnosti objektu a jeho okolí, i kapacity elektrických a plynových přípojek. V neposlední řadě je potřeba zohlednit také hlučnost jednotlivých řešení, především tepelných čerpadel typu vzduch voda.
Odpojení od centrálního zdroje
Úplné odpojení od centrálního zdroje tepla je možné pouze za splnění podmínky zákona č. 458/2000 Sb. (§ 77, odst. 6): "Změna způsobu dodávky nebo změna způsobu vytápění může být provedena pouze na základě stavebního řízení se souhlasem orgánů ochrany životního prostředí (musí být splněno ustanovení § 3 odst. 8 zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší) a vše musí být v souladu s územní energetickou koncepcí."
Při návrhu změny způsobu vytápění stavby musí být splněny také obecné technické požadavky na výstavbu dle vyhlášky č. 268/2009 Sb. Úplné odpojení od centrálního zdroje je obecně spojeno nejen s vyššími investičními náklady do lokálního zdroje, ale naroste také o veškeré náklady související s odpojením od rozvodného tepelného zařízení.
Nezanedbatelný ohřev vody
Při současných rekonstrukcích v rámci úsporných opatření se až příliš často zapomíná na fakt, že spotřeba tepla na ohřev vody se obvykle pohybuje v rozmezí 30-60 % spotřeby tepla na vytápění. Zateplení pak většinou množství energie vynaložené na ohřev vody nijak zásadně neovlivní. Velká část spotřebované energie totiž připadá na ztráty ve vnitřních a vnějších rozvodech.
Pro zanedbaný nezateplený panelový dům představuje energie na přípravu teplé vody cca 21 % z celkové spotřeby objektu. Kvalitní izolací rozvodného systému lze tuto hodnotu snížit na zhruba 15 %. Pro zateplený objekt se podíl energií spojených s přípravou teplé vody navýší na 35-40 % (pro izolovaný rozvodný systém).
V souvislosti se ztrátami v rozvodném systému se jako alternativa ohřevu vody v objektu nabízí také volba individuálního ohřevu vody v jednotlivých bytech. Centrální řešení v rámci domu lze ovšem výhodně podpořit například instalací solárního systému. Příprava teplé vody v bytech navíc naráží na problémy s prostorem pro umístění zařízení ohřev a s kapacitou elektrických přípojek.
Nesmíme zapomínat ani na to, že energetické nároky na ohřev vody lze snižovat také omezováním její spotřeby. Zatímco spotřebu teplé vody u vanové koupele nelze významně ovlivnit bez ztráty komfortu, u sprchování je situace výrazně odlišná.
Kupříkladu při 5minutovém sprchování se při průtoku 10 l/min spotřebuje 50 l teplé vody. Z uvedené doby však obvykle pouze 2 minuty připadají na vlastní sprchování. Po zbytek doby voda protéká bez užitku. V tomto případě je tedy jenom 20 l vody využito účelně. I bez snížení pocitu komfortu lze podobně uspořit až 60 % běžné spotřeby. V takovém případě se osvědčí využití tzv. "stop ventilu" v kombinaci s termostatickou baterií.
Spotřebu lze ovlivňovat úspornými výtokovými armaturami, jako jsou sprchové hlavice s nastavitelným průtokem vody. Soustředěním proudu do méně trysek se zvětšuje rychlost průtoku, čímž se zachovává stejný mycí efekt a komfort při menší spotřebě vody.
Podobný efekt zajistí také perlátory mísící vodu se vzduchem. Tím dochází ke zvětšení objemu, snížení průtočného množství vody a zvýšení rychlosti proudění. Bublinky tvořené díky povrchovému napětí vody zvětšují její efektivní plochu a myjí lépe než voda samotná Z těchto důvodů je zachován pocitový komfort při mytí rukou a zároveň se při menším množství vody zvýší její mycí účinek.
Cena perlátorů je navíc velmi nízká, takže lze počítat s rychlou návratností. Instalací úsporných výtokových armatur a perlátorů lze ušetřit zhruba 25 % teplé i studené vody.
Obnovitelné zdroje energie
Již v předchozích kapitolách jsme naznačili možnosti zapojení obnovitelných zdrojů energie do celkové energetické bilance panelových domů, ať už formou tepelných čerpadel, či solárního příhřevu. Obě tato řešení by si jistě zasloužila více prostoru pro detailnější probrání a v některé z dalších Energetik se jimi také budeme zabývat více.
Nyní však musíme probrat ještě další z možností zapojení obnovitelných zdrojů energie do zlepšení energetického pohledu na panelové domy, tentokrát bez přímé souvislosti s teplem. Máme na mysli fotovoltaické systémy integrované přímo do konstrukce budov. Nemusí jít pouze o střešní instalaci, ale též například o integraci solárních panelů do zábradlí jednotlivých lodžií nebo přímo na fasádu domu.
Proti instalacím "na zelené louce" má takové řešení řadu výhod. Nedochází k záboru zemědělské či jiné půdy, není třeba budovat přípojku k síti, nedochází ke zbytečným ztrátám vlivem přepravy, snadno lze panely znepřístupnit zlodějům a vandalům. Kvalitní integraci však může znevýhodnit nebo i zcela znemožnit nevhodná orientace budovy. Nové technologie přinášejí také nové možnosti řešení, proto není nezbytně nutné omezovat se pouze na klasické řešení panelů umístěných na speciálních střešních konstrukcích. K využití se nabízejí fotovoltaické hydroizolační pásy nahrazující krytinu plochých střech, fotovoltaické fasády (především v oblasti štítů), fotovoltaické markýzy nebo již zmíněné panely umístěné na zábradlí balkónů a lodžií. Při volně vhodného řešení by ovšem neměla být brána v úvahu pouze ekonomická a ekologická hlediska. Zapomínat by se nemělo ani na etiku řešení v rámci domu i jeho okolí.
Závěr
Celkově bylo v České republice panelovou technologií vystavěno bezmála 200 tisíc bytových domů, které skýtají přibližně 55 % bytů celkového počtu bytových domů a 30 % bytů celkem. Přestože již témě tři čtvrtiny bytů v panelových domech prošly jistou formou oprav, na nezbytnou rekonstrukci čeká stále ještě nezanedbatelná část těchto domů a bytů.
Drtivá většina dosavadních rekonstrukcí se navíc zabývala pouze řešením dílčích problémů. Potenciál úspor v panelových domech je tedy stále značný. Je třeba efektivněji využívat současných možností řešení. Na místě je spolupráce odborníků z jednotlivých oblastí a hledání systémově efektivních řešení rekonstrukcí v celkovém pojetí tak, aby nebyla přehlížena žádná důležitá hlediska.
AUTOR: Michael Málek
Při tvorbě textu byly využity podklady výzkumu společnosti EkoWATT.
ZDROJ: Energetika
Sdílet článek na sociálních sítích
