Közel nulla energiafelhasználású szintre felújítandó középületek (RePublic-ZEB projekt) M M K Épületenergetika i S za kosztály 2016. á prilis 5. d r. M a g ya r Zo l tá n ta n szé k vezető, e g yetemi d o c e n s 1
EU 20-20-20 2
Tartalom Szabályozási háttér Költségoptimalizált szint Közel nulla energiaigényű szint Republic_ZEB projekt bemutatása A közel nulla energiaigényű felújítás definíciója Konkrét példa egy felújítás tervezésére Számítási módszerek összehasonlítása 3
EPBD recast 2010/31/EU direktíva Az energiahatékonyságra vonatkozó minimum követelményeket költségoptimalizált szinten kell meghatározni. 2018. december 31. után épülő új középületeknek, valamint minden 2020. december 31. után épülő új épületnek közel nulla energiaigényű épületnek kell lennie. Az épületek különböző rendszereire amelyek nem részei ez Ecodesign direktívának követelményrendszereket kell kialakítani. 4
EPBD definíciók A direktíva kevés fogalmat definiál, és azokat sem pontosan. A tagállamok feladata a pontos definíció megfogalmazása a helyi adottságok figyelembe vételével. Nagy különbségek alakultak, alakulhatnak ki a tagállamok között! 5
EPBD definíció: költségoptimalizált szint Az energiahatékonyság azon szintje, amely egy épület becsült gazdasági élettartama folyamán a legalacsonyabb költséget eredményezi. A legalacsonyabb költséget a befektetési, karbantartási és üzemeltetési költségek (energiaköltségek, megtakarítások, előállított energia bevételét is ide számolva), valamint az ártalmatlanítási költségek figyelembevételével kell meghatározni. A költségoptimalizált szintnek a teljesítőképesség azon szintjei között kell elhelyezkednie, ahol a becsült gazdasági élettartamra vonatkozó költség-haszon elemzés eredménye pozitív. BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM, 6
EPBD definíció: nzeb Közel nulla energiaigényű épület: igen magas energiahatékonysággal rendelkező épület, melyben a felhasznált közel nulla vagy nagyon alacsony mennyiségű energiának igen jelentős részben megújuló forrásokból kell származnia, beleértve a helyszínen vagy a közelben előállított megújuló forrásokból származó energiát is. Az energiafogyasztást primerenergiára vonatkozóan kwh/m 2 év egységben kell meghatározni. 7
EPBD definíció: nzeb Közel nulla energiaigényű épület: igen magas energiahatékonysággal rendelkező épület, melyben a felhasznált közel nulla vagy nagyon alacsony mennyiségű energiának igen jelentős részben megújuló forrásokból kell származnia, beleértve a helyszínen vagy a közelben előállított megújuló forrásokból származó energiát is. 8
Mit jelent a magas energiahatékonyság? A számítás alapját képezheti többféle mutató is: Az épület nettó energia igénye: Valamennyi igény beszámításával: fűtés, hűtés, HMV, légtechnika, világítás Nem tartalmazza az alkalmazott gépészeti rendszerek veszteségeit Nem tartalmazza a megtermelt megújuló energiákat Az épület primer energia fogyasztása megújulókkal / nélkülük A számítás tartalmazza a beépített gépészeti rendszerek hatékonyságát, veszteségeit Tartalmazhatja a megtermelt megújuló energiákat 9
Mit jelent a jelentős részben megtermelt megújuló energia? Megállapítható a megújuló energiák aránya többféle elv alapján: Követelményérték megállapítása a primer energiafogyasztásra megújuló energiákat nem beleszámolva, és a megtermelt energiákat beleszámolva is Opció: az épület által megtermelt, de fel nem használt energia vizsgálata órás, havi vagy éves elszámolás alapján Megújuló energiák százalékos arányának megállapítása Például Magyarországon a primerenergiában kifejezett éves energiaigény legalább 25%-a kell az épületben, az ingatlanon, vagy a közelben előállított megújuló energia legyen 10
Mit jelent a helyszínen vagy a közelben előállított energia? A rendszerhatár meghúzható több helyen is: Az épület határoló szerkezeteinél: A falra, tetőre szerelt pl. hőkollektorokat még beleszámítjuk Az épület mellé telepített pl. napelemeket pl. a kerékpár tároló tetején már nem A telekhatáron belül/kívül található rendszereket választjuk szét Ha a telken belül több épület található, nehézségekbe ütközhet a megtermelt energia szétosztása: fűtött alapterület / térfogat, energia igény, funkció alapján? Az épülettel csőhálózattal összekötött rendszerek figyelembe vétele Lehetővé teszi a távfűtés, távhűtés figyelembe vételét, ha az megújuló alapon termel 11
Rendszerhatár helyben előállított energiák esetében Forrás: REHVA Report No 4. BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM, 12
Rendszerhatár telephelyen előállított energiák esetében Forrás: REHVA Report No 4. BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM, 13
nzeb követelmények megállapítása A számszerű követelmények megállapítása során számos helyi tényezőt figyelembe kell venni: A helyi klimatikus viszonyok Éves fűtési és hűtési hőfokhíd Napsugárzás intenzitása Gazdasági mutatók Energia árak GDP Pályázati lehetőségek Műszaki szempontok Meglévő épületállomány műszaki, energetikai állapota Az országban elérhető szaktudás, műszaki megoldások 14
Hazai költség optimalizált definíció: 39/2015. (IX.14.) MvM rendelet a 7/2006. TNM módosításáról Szigorított követelmények valamennyi szinten: U-értékek, pl.: Homlokzati fal: 0,24 W/m 2 K Lapostető: 0,17 W/m 2 K Műanyag ablakok: 1,15 W/m 2 K Fajlagos hőveszteség tényező Összesített energetikai jellemző, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 15
Hazai nzeb definíció: 39/2015. (IX.14.) MvM rendelet a 7/2006. TNM módosításáról Költségoptimalizált szintnek megfelelő U értékek Meglévő épületnél csak a felújítással érintett részekre vonatkozik Fajlagos hőveszteség-tényező megengedett értéke Összesített energetikai jellemző Lakóépület 100 kwh/m 2,a Iroda 90 kwh/m 2,a Oktatási épület 85 kwh/m 2,a Hűtéssel ellátott részeknél + 10 kwh/m 2,a Megújuló energia részarány: 25 % 16
RePublic_ZEB REFURBISHMENT OF THE PUBLIC BUILDING STOCK TOWARDS NZEB Fő tevékenységek: A középület állomány elemzése, referencia épületek meghatározása A meglévő állapot értékelése és a középületek közel nulla energia szintű felújítási lehetőségeinek vizsgálata A közel nulla energiaigény szintet biztosító felújításokhoz tartozó intézkedéscsomagok költség-haszon elemzése A közel nulla energiaigényű épületek kialakításának stratégiái és irányelvei Tájékoztatás, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 17
RePublic_ZEB Résztvevő országok: Olaszország (CTI - koordinátor, POLITO) Portugália (LNEG) Spanyolország (IREC) Szlovénia (ZRMK) Magyarország (BME) Románia (URBAN-INCERC) Bulgária (BRES) Horvátország (EIHP) Macedónia (MACEF) Görögország (CRES) Anglia (BRE) 18
Teljes primer energia felhasználás nzeb követelményei néhány közeli országban RESIDENTIAL BUILDINGS - primary energy consumption according to nzeb requirement Italy, A and B climatic zone Italy, C climatic zone Italy, D climatic zone Italy, F climatic zone Italy, E climatic zone Bulgaria, class A, lower limit Croatia, coastal, multiap. buildings Croatia, continental, multiap. buildings Slovenia, multifamily building Romania I climatic zone, collective residential Romania II climatic zone, collective residential Hungary Romania III climatic zone, collective residential Romania IV climatic zone, collective residential Romania V climatic zone, collective residential 37 39 42 42 45 48 50 80 90 93 100 100 111 127 135 0 50 100 150 Primary energy, [kwh/m 2 a] 19
Teljes primer energia felhasználás nzeb követelményei néhány közeli országban OFFICE BUILDINGS - primary energy consumption according to nzeb requirement Croatia, coastal Croatia, continental Romania I climatic zone Italy, C climatic zone Italy, D climatic zone Romania II climatic zone Italy, F climatic zone Italy, E climatic zone Italy, A and B climatic zone Romania III climatic zone Bulgaria, class A, lower limit Slovenia Romania IV climatic zone Romania V climatic zone Hungary Bulgaria, class A, upper limit 25 30 45 54 57 57 59 60 60 69 70 80 83 89 90 140 0 50 100 150 Primary energy, [kwh/m2a] 20
Teljes primer energia felhasználás nzeb követelményei néhány közeli országban EDUCATIONAL BUILDINGS - primary energy consumption according to nzeb requirement Bulgaria, school, classa, lower limit Bulgaria, kindergarten, classa, lower limit Croatia, coastal Bulgaria, school, classa, upper, limit Croatia, continental Bulgaria, kindergarten, classa, upper limit Hungary Romania I climatic zone Romania II climatic zone Romania III climatic zone Romania IV climatic zone Romania V climatic zone 25 33 50 50 55 65 85 92 115 136 170 185 0 50 100 150 200 Primary energy [kwh/m 2 a] 21
Teljes primer energia felhasználás nzeb követelményei néhány közeli országban HEALTH CARE BUILDINGS - primary energy consumption according to nzeb requirement Bulgaria, class A, lower limit Romania I climatic zone 70 76 Romania II climatic zone 97 Romania III climatic zone 115 Bulgaria, class A, upper limit Romania IV climatic zone 140 142 Romania V climatic zone 167 Croatia, coastal Croatia, continental 190 200 0 50 100 150 200 250 Primary energy [kwh/m 2 a] 22
RePublic definíció Meglévő épületek felújítása közel nulla energiaigényű épületté: Az épületszerkezetek és épületgépészeti rendszerek felújítása olyan anyagokkal és technológiákkal, amelyekkel elérhető: Az előírt megújuló energia részarány A költségoptimumnál alacsonyabb energia felhasználás Mindez olyan módon, hogy a beruházás megtérülő legyen Vizsgálni kell a beruházás előtti és utáni költségeket: Beruházási költségek (beleértve az egyes elemek szükséges cseréjének költségeit is!) Energia költségek Üzemeltetési, karbantartási költségek, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 23
RePublic definíció, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 24
Vizsgált számítási módszerek: TNM rendelet Választható egyszerűsített és részletes számítási módszer Általunk vizsgált módszerek: 1. 2. Hőhidak: egyszerűsített egyszerűsített Szoláris nyereség: egyszerűsített részletes Fűtési hőfokhíd: egyszerűsített részletes, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 25
Vizsgált számítási módszerek: EN szabványok EN 15603: Épületek energetikai teljesítőképessége. A teljes energiaigény és az energetikai minőség meghatározása EN ISO 13790: Épületek hőtechnikai viselkedése. A fűtési energiaigény számítása EN 15316: Épületek fűtési rendszerei. A rendszer energiakövetelményeinek és hatékonyságának számítási módszere EN 15243: Épületek szellőztetése. Klimatizált épületek helyiséghőmérsékletének, terhelésének és energiafelhasználásának számítása EN 15193: Épületek energetikai jellemzői. A világítás energetikai követelményei EN 15459: Épületek energetikai teljesítőképessége. Épületek energetikai rendszereinek gazdaságossági értékelési eljárása, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 26
Vizsgált számítási módszerek: Dinamikus szimuláció Dinamikus épületenergetikai szimuláció TRNsys szoftben futtatva 1 év fűtési hőigényét számítva 1 órás bontásban Elmúlt 30 év átlagos meteorológiai adatai alapján, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 27
Konkrét példa: kollégium Fűtött térfogat V g 22509 m 3 Szintek száma n 6 - Össz. Szintterület A f,n 8311 m 2 Termikus burok felülete A env 6494 m 2 A env /V g 0,289, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 28
Vizsgált felújítási intézkedések Szerkezet Nr. Érték 1 0,23 Homlokzati U wl 2 0,21 fal [W/m 2 K] 3 0,19 1 1,1 Nyílászárók Lapostető U w [W/m 2 K] g [-] U r [W/m 2 K] 2 1,0 1 0,61 2 0,33 1 0,17 2 0,16 3 0,15 Intézkedéscsomag Fal Tető Nyílászáró száma 1 meglévő meglévő meglévő 2 1 meglévő meglévő 3 2 existing meglévő 4 3 existing meglévő 5 meglévő 1 meglévő 6 meglévő 2 meglévő 7 meglévő 3 meglévő 8 meglévő meglévő 1 9 meglévő meglévő 2 10 1 1 1 11 3 3 2 12 3 3 1, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 29
[kwh/m 2 a] Fűtési hőigény számítása 90.0 80.0 70.0 60.0 Fűtési hőigény 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intézkedéscsomag száma Winwatt egyszerűsített Winwatt részletes Dinamikus szimuláció EN szabványok szerint, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 30
Az eredmények közötti különbségek 80.0% Az eredmények közötti különbségek 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% -20.0% -40.0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intézkedéscsomag száma Szimuláció - Winwatt egyszerűsített Szimuláció - Winwatt részletes Szimuláció - EN szabványok, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 31
Becsült megtakarítás számítása 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% Becsült megtakarítás 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intézkedéscsomag száma Winwatt egyszerűsített Winwatt részletes Dinamikus szimuláció EN szabványok szerint, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 32
Az eredmények közötti különbségek 200.00% 175.00% 150.00% 125.00% 100.00% 75.00% 50.00% 25.00% 0.00% -25.00% Az eredmények közötti különbségek -50.00% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Intézkedéscsomag száma Szimuláció - EN szabványok Szimuláció - Winwatt egyszerűsített Szimuláció - Winwatt részletes, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 33
Következtetések Alacsony energiafelhasználású épületek tervezése esetén egyre nagyobb fontossággal bír a minél részletesebb számítási módszer: Pontos meteorológiai adatok Használati szokások minél pontosabb leírása Szoláris nyereség részletes számítása Üvegezés g-értékének tervezése, ÉPÜLETENERGETIKAI ÉS ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK 34
Köszönöm megtisztelő figyelmüket! dr. Magyar Zoltán magyar@egt.bme.hu 35