Environmentální a energetické hodnocení dřevostaveb v pasivním standardu

Datum: 29.6.2009  |  Autor: Ing. Petr Morávek, CSc., prof. Ing. Jan Tywoniak, CSc.  |  Organizace: ATREA s.r.o.

Článek hodnotí stavby z hlediska dopadu na životní prostředí. Představuje exaktní metodu LCA (Life Cycle Assessment) nezávislou na deformovaných cenách energií, vyjadřující mimo souhrnné environmentální dopady výstavby také analýzu souhrnné energetické náročnosti spolu s celkovou bilancí svázaných energií a emisí CO2 pro výstavbu i provoz budov.

1. Úvod

Hodnocení staveb z hlediska dopadu jejich výstavby a provozu na životní prostředí, představuje exaktní metodu nezávislou na dnešních zcela deformovaných cenách energií a jejich neodhadnutelným vývojem.

Proto se ve vyspělých zemích postupně zavádí skutečně objektivní kriterium pro návrh a výběr nejúspornějších stavebních systémů z hlediska udržitelného rozvoje metodou LCA (Life Cycle Assessment), vyjadřující mimo souhrnné environmentální dopady výstavby i analýzu souhrnné energetické náročnosti, spolu s celkovou bilancí svázaných energií a emisí CO2 pro výstavbu i provoz budov která je zároveň objektivní metodou z celospolečenských hledisek.

Současná energetická krize vyspělého světa, kde stavebnictví a provoz budov spotřebují přes 50% všech primárních energetických zdrojů, si nutně vyžádá i zásadní změny v legislativě a povolování staveb, zároveň s povinným hodnocením i celospolečenských aspektů.

2. Metodika hodnocení

Metodika LCA zahrnuje souhrn všech energetických nároků stavby včetně těžby surovin, výroby materiálu, dopravy, montáž, provozní energie a likvidaci, po celou dobu životního cyklu.

3. Výchozí podklady hodnocení

V tab. 3.1 jsou uvedeny hodnoty svázaných energií, tj. suma všech vynaložených energií na těžbu, výrobu, dopravu, montáž základních stavebních materiálů v přepočtu na běžně používané měrné jednotky ve stavební praxi a hodnoty ekvivalentních emisí CO2 uvolněných do ovzduší při těžbě, výrobě, dopravě základních stavebních materiálů (případně vázaných do hmoty dřeva), dle lit.[1].

materiál měr. jedn. kg/m3 MJ/kg MJ/měr. jedn. CO2 (g/kg) CO2 (kg/měr. jedn.)
beton m3 2200 0,69 1518 103 227
celuloza m3 45 7,03 316 -907 -41
cihelné tvarovky m3 850 2,49 2116 1760 1496
dřevo m3 500 2,72 1360 -1409 -704,5
dřevovláknité desky m3 250 13,7 3425 -183 -46
EPS m3 15 98,5 1478 3350 50,3
minerální vlna m3 40 23,3 932 1640 66
ocel. výztuž t 7800 22,7 22700 935 935
OSB desky m3 650 9,3 6058 -1 168 -759
sádrokarton m3 900 4,44 3996 200 180

Tab. 3.1 Svázané energie a ekvivalentní emise CO2 hlavních stavebních materiálů

V tab. 3.2 jsou faktory energetické přeměny (pro přepočty konečných spotřeb na primární zdroje) a produkce emisí CO2 jednotlivých energetických medií používaných v provozu pasivních budov.

Energie faktor energ. přeměny (kWh/kWh) měrná jednotka ekv. emise CO2
elektřina 3,0 kg/MWh 680
biomasa - dřevo (krbová kamna) 0,05 kg/MWh 31
solární systém FT 0,05 - -
solární systém FV 0,2 - -
zemní plyn 1,1 kg/MWh 250

Tab. 3.2 Faktory energetické přeměny a produkce emisí energetických medií

4. Technické parametry hodnocených objektů

objekt : pasivní rodinný dům s obytným podkrovím
zastavěná plocha : 9,60 x 8,60 m

celková vnitřní podlahová plocha : 132 m2 - var. A, B; 118 m2 - var. C, D

součinitel prostupu tepla: U = 0,10 W/(m2K)
měrná potřeba tepla na vytápění: 14,8 kWh/(m2a)
spotřeba primární energie : 118 kWh/(m2a)
objemový faktor tvaru : A/V = 0,62

5. Popis hodnocených variant řešení pasivního rodinného domu

Všechny hodnocené varianty jsou uvažovány s teplovzdušnou větrací a otopnou soustavou s rekuperací tepla, centrálním zásobníkem tepla (IZT), solárními panely a teplovodními krbovými kamny.

A: Dřevoskeletová konstrukce založená na betonových mikropilotách, staveništní integrované prefabrikované vazníky podkroví, bezvaznicový systém, obvodový plášť palubky, izolační výplň stěn, stropů, střech zafoukávaná celulóza, okna s trojskly.

B: Dřevoskeletová konstrukce založená na monolitických betonových pasech, staveništní prefa vazníky, bezvaznicový systém, obvodový plášť s tenkovrstvou omítkou, izolační výplň stěn, stropů, střech minerální vlna.

C: Zděná konstrukce založená na monolitických betonových pasech, z lehčených cihelných tvarovek 300 mm s vnějším zateplením EPS, tenkovrstvá omítka, strop přízemí železobetonová deska, krov dřevěný vaznicový, zateplení minerální vlna.

D: Monolitická betonová konstrukce založená na monolitických betonových pasech, do ztraceného bednění ze štěpkových desek s vnějším zateplením EPS, tenkovrstvá omítka, strop přízemí železobetonová deska, krov dřevěný vaznicový, zateplení minerální vlna.

6. Souhrnné bilance svázaných energií a emisí CO2

V tab. 6.1 a 6.2 jsou uvedeny hodnoty svázaných energií ekvivalentních emisí CO2 všech hodnocených alternativ podle podrobných propočtů [2].

Varianta Stavební část celkem (GJ) TZB část (GJ) Doprava (GJ) Celkem (GJ) Celkem (MWh) Celková hmotnost stavby (t)
A 256 30,8 4,6 291,4 80,9 65,6
B 388 30,8 7,4 426,2 118,4 106
C 465,8 30,8 29,8 526,4 146,2 212,1
D 413,5 30,8 31,1 475,4 132 221,3

Tab. 6.1 Souhrnné svázané energie pro varianty A-D

varianta CO2 stavební část celkem (t) CO2 TZB část (t) CO2 doprava celkem (t) CO2 CELKEM (t)
A -14,1 1,4 0,5 -12,2
B 12,8 1,4 0,8 15
C 117,2 1,4 3,4 122
D 43,6 1,4 3,5 48,5

Tab. 6.2 Souhrnné ekvivalentní emise CO2 pro varianty A-D

7. Rekapitulace souhrnných hodnot konstrukčních alternativ A/ ÷ D/


Tab. 7.1 Souhrnná spotřeba svázaných energií konstrukčních alternativ A/ ÷ D/,včetně dopravy


Tab. 7.2 Souhrnná hmotnost stavebních konstrukcí
 
Tab. 7.3 Ekvivalentní emise CO2


Tab. 7.4 Podíl hlavních konstrukcí na souhrnné spotřebě vázaných energií pro jednotlivé konstrukční alternativy


Tab. 7.5 Podíl hlavních konstrukcí na ekvivalentních emisí CO2 pro jednotlivé konstrukční alternativy

8. Potřeby provozních energií - alternativy A/ ÷ D/

a) vytápění 1966 kWh/r (24,1%)
b) příprava teplé vody - 4 osoby x 550 kWh/os/rok 2200 kWh/r (26,9%)
c) provozní energie TZB 800 kWh/r (9,8%)
d) režijní energie (spotřebiče) - 4 os x 800 kWh/os/rok 3200 kWh/r (39,2%)
Potřeba provozních energií - celkem 8166 kWh/r

9. Spotřeby provozních energií - alternativy A/ ÷ D/

a) vytápění krbová kamna s výměníkem (n = 0,6) s 60% krytím celoroční spotřeby Er = (1966 x 0,60): 0,6 x 10-3 1,97 MWh/r
elektroakumulační (n = 0,88) s 40% krytím celoroční spotřeby Er = (1966 x 0,40): 0,88 x 10-3 0,89 MWh/r
b) příprava TV krbová kamna s 20% krytím spotřeby Er = (2200 x 0,2): 0,6 x 10-3 0,73 MWh/r
elektroakumulační s 20% krytím Er = (2200 x 0,2): 0,88 x 10-3 0,50 MWh/r
fototermální ohřev s 60% krytím Er = (2200 x 0,6): 1,0 x 10-3 1,32 MWh/r
c) provozní energie 0,8 MWh/r
d) režijní energie 3,2 MWh/r
Spotřeba provozních energií - celkem 9,41 MWh/r

10. Přepočet spotřeb provozních energií na primární energie - alternativy A/ ÷ D/

a) vytápění: krbová kamna 1,97 x 0,05 0,10 MWh/r
elektroakumulační 0,89 x 3,0 2,67 MWh/r
b) příprava TV: krbová kamna 0,73 x 0,05 0,04 MWh/r
elektroakumulační 0,50 x 3,0 1,5 MWh/r
fototermální 1,32 x 0,05 0,07 MWh/r
c) provozní energie 0,80 x 3,0 2,4 MWh/r
d) režijní energie 3,20 x 3,0 9,6 MWh/r
Souhrnná spotřeba primárních energií - celkem 16,38 MWh/r

11. Přepočet spotřeb provozních energií na emise CO2

a) vytápění: krbová kamna 1,97 MWh x 0,031 0,06 t/r
elektro 0,89 x 0,680 2,67 t/r
b) příprava TV: elektro 0,2 x 0,68 0,34 t/r
solár 1,32 x 0 0 t/r
krbová kamna 0,73 x 0,031 0,02 t/r
c) provozní energie 0,8 x 0,68 0,54 t/r
d) režijní energie 3,2 x 0,68 2,18 t/r
Celkem emise CO2 5,81 t /rok

12. Rekapitulace souhrnných hodnot energií a emisí CO2


Tab. 12.1 Souhrnné bilance svázaných a primárních energií konstrukčních alternativ v průběhu životnosti stavby 50 roků


Tab. 12.2 Souhrnné bilance ekvivalentních emisí CO2 z výstavby a provozu konstrukčních alternativ v průběhu životnosti stavby 50 roků


Tab. 12.3 Porovnání souhrnných bilancí svázaných a primárních energií standardního rodinného domu s pasivním domem v průběhu životnosti


Tab. 12.4 Porovnání ekvivalentních emisí CO2 standardního rodinného domu s pasivním domem v průběhu životnosti

13. Závěr

Zpracované hodnocení konstrukčních variant zahrnující spotřeby svázaných energií a emisí CO2 na komplexní realizaci rodinného domu (bez spotřeb na likvidaci stavby), jednoznačně prokazuje environmentální efektivnost úsporných dřevostaveb, zvlášť v kombinaci s izolanty na bázi celulózy. Na rozdíl od všech ostatních konstrukčních soustav zde dochází k vázání CO2 do hmoty budovy (pro běžný dům až 20 t CO2). U běžné cihelné budovy dochází naopak k ekologické zátěži při výstavbě a provozu až 122 t CO2.

Porovnáme-li, budovu v pasivním standardu odpovídající variantě A s běžnou zděnou budovou vybavenou navíc elektrickým vytápěním, můžeme konstatovat: Souhrnné emise CO2 pro běžnou výstavbu s elektrickým vytápěním činí až 1534 t, tedy až o 500 % více než pro obdobný dům v pasivním standardu.

Ještě zásadnější rozdíly jsou však při srovnání náročnosti vlastního vytápění, kdy svázané energie běžné výstavby jsou až o 700 % vyšší vůči pasivnímu standardu a emise CO2 dokonce o 800 % vyšší. Při řešení konkrétních projektů rodinných domů se mohou tyto údaje pochopitelně lišit, tendence budou ale shodné.

Literatura:

(1) Waltjen, T.: Ökologischer Bauteilkatalog. Bewertete gängige Konstruktionen, Springer-Verlag/Wien
(2) Souhrnné bilance svázaných energií a ekvivalentních emisí CO2 jednotlivých stavebních dodávek a prací variant A/÷D/. Nepublikované podklady k výpočtům. ATREA, s.r.o.
(3) Gemis CZ: Environmentální hodnocení nákladní dopravy

 

Hodnotit:  

Datum: 29.6.2009
Autor: Ing. Petr Morávek, CSc.prof. Ing. Jan Tywoniak, CSc.   všechny články autora Organizace: ATREA s.r.o.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


 
 

Aktuální články na ESTAV.czZastupitelé schválili možnost větší zástavby na StrahověSkončila rekonstrukce historického objektu sklářské chalupy v Jizerských horáchDotace Dešťovka: Příjem žádostí bude spuštěn v pondělí 29. květnaPraha koupí za 1,4 milionu Kč pozemky pro stavbu cyklostezky