Výběr optimální výplně okenního otv.
v závislosti na investičních a provozních nákladech

Rekonstrukce bytového domu

(energetická sanace)

Telečská 28, číslo parcely 3532
Jihlava



Vypracoval :

Vedoucí DP :

Studijní obor :

Modul (zaměření) :

Datum zakončení :

Část DP - číslo přílohy :

LUKÁŠ STANĚK

ING. V.ŽĎÁRA, CSc.

C – POZEMNÍ STAVBY A KONSTRUKCE

STAVEBNÍ FYZIKA

12/2003

S-05
Úvod
Jedním z hlavních kritérií pro úspěšnou budoucí ekologickou a ekonomickou situaci světa je, za určitých pravidel (zásady teorie udržitelného rozvoje a rozumného investování), snižovat celkovou potřebu a spotřebu energií, které jsou vydávány.

Za účelem snížit potřebu energie na vytápění objektu byla provedena studie výběru optimální výplně okenního otvoru (jako náhrada za současný stav) v závislosti na investičních a provozních nákladech.
Obecně
Na tepelně technické vlastnosti obalových konstrukcí jsou v první řadě kladeny požadavky příslušné normy [ ČSN 73 0540-2:2002 ],
   Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla UN
   pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou qim = 20°C
Popis konstrukce Typ
konstrukce
Požadované
hodnoty UN
(W/m2.K)
Doporučené
hodnoty UN
(W/m2.K)
Součinitel
typu
konstrukce e2 (-)
Činitel
teplotní
redukce b1 (-)
Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45° včetně lehká 0,24 0,16 0,80 1,25
Podlaha nad venkovním prostorem
Strop pod nevyt. půdou se střechou bez tep. izolace těžká 0,30 0,20 0,80 1,00
Podlaha a stěna s vytápěním
Stěna venkovní

Střecha strmá se sklonem nad 45°
lehká 0,30 0,20 1,00 1,25
těžká 0,38 0,25 1,00 1,00
Podlaha a stěna přilehlá k zemině (s vyj. dle pozn.2) 0,60 0,40 0,80 0,49
Strop a stěna vnitřní z vyt. k nevytápěnému prostoru
Strop a stěna vnitřní z vyt. k částečně vyt. prostoru 0,75 0,50 0,80 0,40
Stěna mezi sousedními budovami 1,05 0,70 0,80 0,29
Strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10 °C včetně
Stěna mezi prostory s rozdílem teplot do 10 °C včetně 1,30 0,90 1,00 0,29
Strop vnitřní mezi prost. s rozdílem teplot do 5 °C vč. 2,20 1,45 0,80 0,14
Stěna vnitřní mezi prost. s rozdílem teplot do 5 °C vč. 2,70 1,80 1,00 0,14
Okno a jiná výplň otvoru podle 4.6 z vyt. prostoru
(včetně rámu, který má nejvýše 2,0 W/m2.K)
nová 1,80 1,20 5,50 1,15
upravená 2,00 1,35 6,00 1,15
Dveře, vrata a jiná výplň otvoru podle 4.6, z částečně vytápěného nebo nevytápěného prostoru vytápěné budovy (včetně rámu) 3,50 2,30 6,00 0,66

které musí být splněny a které jsou jedním z limitujících faktorů (omezení dolní).
Jako další kritérium může být zmíněna technická a technologická proveditelnost opatření za rozumných nákladů (omezení horní).

Mezi těmito limity se snažíme najít optimum pomocí ekonomických nástrojů zahrnujících v sobě nejen aktuální cenu materiálů a energií, ale i jejich možnou cenu v budoucnu a v neposlední řadě cenu investice, kterou by bylo možné využít jiným způsobem.

Vstupní informace

Materiály a skladby:

Cílem je optimální řešení pro výměnu či zlepšení tepelně technických vlastností stávající výplně.

Opět jsou stanoveny požadavky normy, které kladou omezení pro využití stávajícího okna při rekonstrukci objektu, nehledě na to, že jde o sanaci energetickou a od okenní výplně očekáváme mnohem více.

Porovnal jsem 5 možných variant řešení.

1 - Pro stávající špaletová případně zdvojená okna, která jsou v přiměřeném stavu nabízí firma ECOTHERM (a jiné) zateplení pomocí výměny vnějšího zasklení za izolační dvojsklo. To se upevní pomocí speciálních lišt do rámu, opatří ještě krycí lištou, případně okapničkou. Spolu s výměnou zasklení se zpravidla provádí utěsnění vnitřního okna pomocí silikonového těsnění do vyfrézované drážky.
Celkový součinitel prostupu okna uW byl přesně spočítán (viz.příloha uW=1,5 W/m2.K).

Ecotherm


2 - Dřevěné Eurookno, které se vyrábí v různých modifikacích a stavebních hloubkách. Poptal jsem firmu AQ okna a.s., která dodala nabídku na okna dnes standardního profilu z dřevěných lepených lamel - IV68 (nepodařilo se mi získat cenu oken s větší stavební hloubkou).
Celkový součinitel prostupu okna uW (W/m2.K) byl stanoven odhadem na 1,2 (W/m2.K).

Dřevené okno AQ


3 – Plastové okno, také vyráběné mnoha firmami v různých modifikacích, počtem komor a samozřejmě kvalitě. Poptal jsem firmu Otherm s.r.o., která dodala nabídku na okna GAMA s pětikomorovým vyztuženým rámem s p.t.m. o součiniteli prostupu tepla rámu 1,3 (W/m2.K) o stavební hloubce 76 mm a trojitým těsněním.
Celkový součinitel prostupu okna uW (W/m2.K) byl stanoven odhadem na 1,2 (W/m2.K).

Plastové okno Otherm


4 - Dřevo-hliníkové okno s vyplněním vnější části rámu polyuretanovou pěnou, tak jak ho dodává jeden z nejvýznamnějších evropských výrobců oken – firma Internorm, zastoupená pobočkou v Čechách. Jako podvarianta bylo posouzeno okno se zasklením 1,1 (W/m2.K) pro srovnání s ostatními typy (místo plastového distančního rámečku dodává firma k tomuto oknu nerezový).
Celkový součinitel prostupu okna uW (W/m2.K) byl uveden 1,1 (W/m2.K).

Dřevohliníkové okno Internorm


5 - Podvarianta dřevo-hliníkového okna Internorm se zasklením ug=0,5 (W/m2.K).
Celkový součinitel prostupu okna uW (W/m2.K) byl uveden 0,71 (W/m2.K).

Ceny oken
Viz. příloha výpočtu

Stanovení ceny energie:
viz. příloha S-01
Postup výpočtu:
Součinitel prostupu tepla u (W/m2.K) byl uvažován dle hodnot uváděných v ceníku.

Při odhadu u (W/m2.K) dřevěného a plastového okna jsem vycházel ze součinitele prostupu zasklení ug=1,1 (W/m2.K) a v případě plastového okna Otherm z hodnoty součinitele prostupu rámu uf=1,3 (W/m2.K). Vzhledem k použití plastového případně nerezového distančního rámečku u všech variant bude zhoršení celkového součinitele prostupu okna uW (W/m2.K) vlivem lineárního činitele prostupu tepla y minimální. Dále bylo bráno v úvahu členění okna.

Množství prošlé energie 1m2 bylo spočítáno zjednodušeným vzorcem:

Prošlá energie

Pomocí rozdílu teplot požadované teploty interiéru a průměrné teploty v exteriéru za otopné období, vypočteného součinitele prostupu a počtu dní v otopném období.

Ve výpočtu předpokládám meziroční nárůst ceny energie o 2% každoročně po celou dobu životnosti. Předpokládaná životnost byla stanovena na 25 let.

Provozní náklady na vytápění v jednotlivých letech vyjadřují cenu energie v příslušném roce, která projde posuzovanou plochou při daném opatření na snížení spotřeby.

Jako hodnotící (nákladové) kritérium byla uvažována čistá současná hodnota celé investice (NVP) jako součet NPV investičních a provozních nákladů. Její minimum reprezentuje pro dané podmínky nejvýhodnější variantu s nejnižšími náklady za dobu životnosti.

NVP přepočítává hodnotu investice provedené v budoucnosti na současný stav pomocí tzv. odúročitele:

odúročitel : (1+r)-T

  kde : T je časový úsek, od současnosti k době, ve které je provedena daná investice
  kde : r je tzv. diskont, který může představovat např. výnos jinak investovaných peněz
(uvažuji r=4%, což může reprezentovat např. zhodnocení dlouhodobé investice podílovým fondem apod.)

Pro investiční náklady to znamená daný přepočet například pro náklady na údržbu a obnovu, která může být buď pravidelná nebo nárazová dle stavu předmětu investice. Pro provozní náklady přepočet ceny energie vynaložené každým rokem na provoz předmětu investice.
Výpočet
Viz. samostatná příloha výpočtu
Výsledek a závěr
Provést závěr z dané studie je problematické a za daných podmínek není objektivní. Podobné porovnání by mělo být řešeno jako multikriteriální problém s přihlédnutím k různým vlastnostem jednotlivých oken a opatření i jiným okolnostem.

Na prvním místě je třeba zmínit životnost, kterou je pro možné porovnaní nutno stanovit pro všechna opatření stejnou, případně nalézt společný násobek. Daný problém lze řešit stanovením tzv. zbytkové hodnoty po uplynutí doby životnosti a tu do celého výpočtu zahrnout (to však přesahuje rámec této úlohy). Další kritéria mohou tvořit nároky a požadavky lépe či hůře převeditelné na peníze jako jsou estetika, množství primární energie na výrobu apod.

Jako výsledek defacto vyšlo nejvýhodnější řešení nedělat žádnou výměnu a nechat stávající okna. To vyplývá z poměrně dobrého součinitele prostupu tepla stávajícího špaletového okna, který byl přesným výpočtem stanoven na uW=2,5 W/m2.K a také nákladnosti jednotlivých opatření. V neposlední řadě hraje významnou úlohu cena spotřebované energie, jejíž vývoj je těžko odhadnutelný.

Pro řešení ECOTHERM, které z pěti navrhovaných variant vychází nejlépe, jsem se nerozhodl z důvodu poměrně ještě stále vysokého součinitele prostupu (uW=1,5 W/m2.K) a také důvodu stáří stávajících oken, které by po dobu předpokládané životnosti nemusely být v požadovaném stavu.

Varianta oken Internorm je znevýhodněna jejich vysokými pořizovacími náklady.Jde sice o špičková okna s vynikající zaručenou kvalitou, ale cena více než dvojnásobná než například plastového okna z mého pohledu toto řešení vylučuje.

Rozhodl jsem se preferovat dřevěná okna před plastovými i za cenu, v tomto případě, mírně vyšších nákladů z několika důvodů :
- Psychologický je ten, že dům je na dřevěná okna „zvyklý“ a nevidím důvod na tom něco měnit.
- Dále se mi jeví dřevo jako materiál více příjemný z hlediska estetiky a je nutno brát také v potaz, že dřevo je ekologický materiál, při jehož zpracování se spotřebuje až 6 x méně energie než pro stavební díly z plastu a až 20 x méně, než pro srovnatelné množství hliníku. Z hlediska životního prostředí je nepochybné, že dřevo je ekologičtější jak z hlediska znečištění (zplodiny při výrobě, recyklaci, ...), tak z hlediska nižší energetické náročnosti výroby a následné likvidace (energie spotřebovaná na výrobu a recyklaci).

12.11. 2003, Lukáš Staněk


POUŽITÁ LITERATURA:
norma : ČSN 73 0540-2:2002
příloha č.7 k vyhlášce č.213/2001 Sb.
podklady firem AQ a.s.,Otherm s.r.o.,ECOTHERM s.r.o

POZNÁMKA :
Úloha byla provedena v rámci školní práce v předmětu diplomová práce.






© 2004-2007 www.stanek-lukas.cz, Všechna práva vyhrazena. Chcete-li použít zde prezentované materiály napište mi mail.
Kontakty:
   

laky.stanek@email.cz
 
Úvodní stránka