Dopady nových výpočetních postupů na výsledky posouzení energetické náročnosti budovy

TEORIE: Změny v EN ISO 52016-1 a v EN 16798-7

Soubor nových evropských norem pro hodnocení energetické náročnosti budov platný v ČR od dubna 2018 ruší některé dosavadní výpočtové postupy (mimo jiné byla kompletně zrušena EN ISO 13790) a nahrazuje je ve většině případů detailnějším hodnocením, které může - někdy i významně - ovlivnit výsledky výpočtu.

Specialistu, který zpracovává energetický průkaz podle vyhlášky MPO ČR č. 78/2013 Sb., to nemusí příliš trápit, protože změny ve výpočtových postupech se projeví i u referenční budovy. Zatřídění hodnocené budovy do tříd A-G a šance na splnění požadavků vyhlášky se tedy samotnou změnou metodiky výpočtu nemění.

Problémy mohou nicméně nastat v těch případech, kdy je cílem výpočtu stanovení dodaných energií či potřeb energie na vytápění/chlazení a jejich porovnání s předepsaným požadavkem (obvykle v kWh/m2). Především kvůli změně výpočtu solárních zisků vychází totiž potřeba tepla na vytápění typicky o něco vyšší než dosud.

Výpočet solárních zisků

Podle dříve platné EN ISO 13790 bylo možné hodnotit solární zisky přes obalové konstrukce dvojím způsobem: buď se uvažovaly solární zisky jen přes průsvitné konstrukce (a pak se neuvažovala výměna tepla sáláním mezi konstrukcí a chladnou oblohou), a nebo se uvažovaly solární zisky přes všechny konstrukce - a v tom případě se už s výměnou tepla sáláním do oblohy počítalo.

Praktické zkušenosti ukázaly, že první postup (zisky jen přes okna) vedl z hlediska stanovení potřeby tepla na vytápění k příznivějším výsledkům - solární zisky byly typicky vyšší než v druhém případě (zisky přes všechny konstrukce + sálání do oblohy).

Dosavadní EN ISO 13790 byla ovšem zrušena a nahrazena EN ISO 52016-1, která již žádnou volbu neumožňuje a striktně předepisuje, že se solární zisky mají počítat přes všechny obalové konstrukce. A to dokonce nejen přes obalové konstrukce, které jsou přímo v zóně, ale i přes obalové konstrukce přilehlých nevytápěných prostorů (to se dosud hodnotilo opět jen volitelně pro zimní zahrady se silně prosklenou obálkou). Současně s tím se samozřejmě také zohledňuje ztráta sáláním z obalových konstrukcí do oblohy.

U běžných budov vede tato změna typicky k mírnému poklesu solárních zisků, protože výměna tepla sáláním s oblohou je většinou vyšší než solární zisky přes neprůsvitné konstrukce. Například pro ten samý modelový RD vychází dosavadním postupem podle EN ISO 13790 měsíční solární zisky přes okna v rozmezí 525 až 2230 MJ:

Solární zisky okny podle EN ISO 13790

zatímco podle nového postupu z EN ISO 52016-1 vychází měsíční solární zisky přes okna a neprůsvitné konstrukce v rozmezí 350 až 2055 MJ:

Solární zisky podle EN ISO 52016-1

Solární zisky tedy při použití nového výpočetního postupu klesly o cca 8 až 30 %, přičemž větší pokles nastal bohužel v zimních měsících, kdy se citelně projeví nově uvažovaná ztráta sáláním do oblohy, zatímco pozitivní efekt zisků přes neprůsvitné konstrukce je zanedbatelný.

Je zřejmé, že ve většině případů povede popsaná změna metodiky výpočtu ke zvýšení potřeby tepla na vytápění. Výjimku budou pravděpodobně tvořit pouze plošně rozsáhlé budovy halového typu, u kterých mohou být solární zisky stanovené novou metodikou citelně vyšší než dosud - a to zvláště tehdy, když bude střecha málo tepelně izolovaná.

Měrný tok větráním

Velkou změnou prošel i výpočet měrného toku větráním. Ten nově vychází typicky proměnný v průběhu roku a závisí na měsíčních hodnotách referenčního tlaku v zóně, který se musí měsíc po měsíci stanovit iteračně z hmotnostní bilance toků vzduchu do zóny a ze zóny. Zmíněná iterace viditelně zpomaluje u větších budov s více zónami výpočet, ale na druhou stranu je nový postup - definovaný v EN 16798-7 - o dost lepším modelem reality, než dosavadní metodika EN ISO 13789 (dnes již zrušená).

Referenční tlak v zóně vlastně ukazuje, jestli je v zóně podtlak (typicky např. u přirozeného větrání), nebo přetlak (např. u přetlakového větrání). Výsledná hodnota závisí na množství a teplotě vzduchu přiváděného do zóny (např. z exteriéru, z vedlejšího nevytápěného prostoru či z vedlejší zóny) a na množství a teplotě vzduchu odváděného ze zóny (do exteriéru, do sousední zóny apod.).

Pokud vyjde v zóně podtlak, dochází k přisávání venkovního vzduchu do zóny skrz netěsnosti v obálce. Pokud vyjde přetlak, je naopak vnitřní vzduch ze zóny skrze netěsnosti vytlačován ven. Množství vzduchu pronikajícího netěsnostmi je přitom přímo závislé na velikosti přetlaku či podtlaku v zóně.

Tento zásadní rozdíl (ukázkově se projeví u podtlakově a přetlakově větraných zón) se dosud ve výpočtu nijak nezohledňoval. Měrný tok netěsnostmi v obálce se uvažoval konstantní a nezávislý na způsobu větrání zóny. Podle nových EN ISO se měrný tok větráním uvažuje vždy pro toky vzduchu do zóny (tj. předpokládá se, že ohřát/ochladit se musí přiváděný vzduch), takže pokud přes netěsnosti vzduch ze zóny pouze odchází, nezpůsobuje tím žádnou další dodatečnou ztrátu. To je ovšem celkem výjimečná situace, která nastává jen u výrazně přetlakových větracích systémů.

Podívejme se pro ilustraci na rozdíly ve výsledcích výpočtu měrného toku větráním podle dosavadní EN ISO 13789 a nových EN ISO 52016-1+EN 16798-7 - a to opět pro ten samý modelový RD.

Rozdíly najdeme hned v prvním řádku ukazujícím výsledky pro přirozené větrání. V dosavadní EN ISO 13789 se totiž u přirozeného větrání nezohledňoval tok přes netěsnosti - předpokládalo se, že je již zahrnut v odhadnuté intenzitě přirozeného větrání n. V nové EN ISO 52016-1 se i pro přirozené větrání stanovuje tok netěsnostmi, který závisí mimo jiné na hodnotě intenzity výměny při tlakovém rozdílu 50 Pa. Tu budeme dále uvažovat n50=1,0/h.

Z výše uvedeného vyplývá, že pokud má měrný tok přirozeným větráním vycházet podle nové metodiky shodně jako dosud, pak je třeba intenzitu přirozeného větrání snížit (a to podle toho, jak vysoká je hodnota n50). Postupovat se ale bohužel musí zkusmo - redukci intenzity větrání nějak přímo vypočítat nelze. Bude-li intenzita přirozeného větrání v obou variantách shodná, pak nutně vyjde měrný tok větráním podle EN ISO 52016-1 vyšší, protože bude zahrnovat navíc tok netěsnostmi.

Upozornit je dále třeba na výsledky výpočtu pro přetlakové a podtlakové větrání. Zatímco u dosavadní metodiky nebyl mezi měrným tokem větráním pro obě situace žádný rozdíl, nová metodika dává zcela odlišné výsledky. Pro podtlakové větrání je měrný tok větráním zhruba 2x vyšší, což je způsobeno masivním přisáváním venkovního vzduchu skrz netěsnosti v obálce zóny. U přetlakového větrání je naopak měrný tok netěsnostmi velmi nízký až nulový.

Velmi dobře jsou tyto rozdíly vidět v novém protokolu o výpočtu. Pro podtlakové větrání vychází měsíční referenční tlaky záporné (podtlak v zóně) a dílčí měrné toky větráním přes netěsnosti Hv,lea jsou podstatně vyšší, než měrné toky nuceným větráním Hv,sup:

Měrný tok větráním pro podtlakový systém

Pokud bude stejná zóna větrána přetlakově, vychází referenční tlaky v zóně buď kladné (přetlak, po většinu roku) a nebo jen mírně záporné (podtlak) a měrný tok větráním přes netěsnostmi je díky tomu v podstatě zanedbatelný:

Měrný tok větráním pro přetlakový systém

Pokud teď pozorného čtenáře zarazilo, že při přetlaku v zóně vychází měrný tok větráním přes netěsnosti sice velmi malý, ale přesto nenulový, pak je to způsobeno tím, že podle nové EN 16798-7 se tento měrný tok nepočítá jen na základě referenčního tlaku a hodnoty n50. Při výpočtu se totiž navíc zohledňuje i smluvní distribuce netěsností po obálce zóny (závětrná, návětrná strana a střecha), výška zóny a tlakové rozdíly, které působí na jednotlivé části obálky zóny. I při přetlaku v zóně tak může působit na návětrnou stranu zóny podtlak (ve vztahu k interiéru) a skrz příslušné netěsnosti může být přisáván do zóny vnější vzduch.

Zbyněk Svoboda