ArchiPHYSIK – nový nástroj pro navrhování a řízení energetické

Vyrobci_1_06.qxd 2/2/06 6:42 PM Stránka 78
S
1
ArchiPHYSIK
– n o v ý n á s t r oj p r o n a v r h o vá n í a ří z e n í e n e r g e t i c k é n á r o č n o s t i b u d o v
Spotřeba energie je faktor, který stále více nabývá
na významu při celkovém hodnocení budov. Vedle
obvyklých záruk ve vztahu k užitečnosti a funkčnosti
stavebního projektu, je projektant také zodpovědný
za energetickou náročnost navrhovaného řešení.
Nástrojem, který mu při stanovení optimálního řešení může významně napomoci, je počítačový program ArchiPHYSIK.
Je samozřejmé (aspoň většinou), že projektanti
a energetičtí auditoři se snaží projektovat dokonalé
stavební a energetické řešení nových staveb. Ovšem
jsou zde i již existující budovy, kde se také spotřebovává energie, a je nutné řešit a zlepšovat jejich energetickou náročnost. Pro oba tyto případy bude projektantovi k dipozici v ČR nové softwarové řešení,
kterým je program ArchiPHYSIK. ArchiPHYSIK úzce
spolupracuje se známým CAD prostředím ArchiCAD
(verze STE, 8.1 a 9) a tímto spojením posouvá
model virtuální budovy do roviny energetické. ArchiCAD, jako skvělý nástroj pro tvorbu modelu, umožňuje spolu s ArchiPHYSIK vytvořit systém, kterým je
možné koncipovat a řídit energetickou náročnost
v rámci celého životního cyklu budovy.
ArchiPHYSIK
Vývojářem softwaru ArchiPHYSIK je rakouská společnost A-NULL EDV GmbH. ArchiPHYSIK je používán
řadu let jak v samotném Rakousku, tak i v Německu
a v dalších německy mluvících evropských zemích,viz.
http://www.archiphysik.com. Softwarová platforma
ArchiPHYSIK je podobně jako platforma ArchiCADu nezávislá, tudíž ArchiPHYSIK funguje naprosto stejně v prostředí operačního systému MS Windows i Mac OS X.
ArchiPHYSIK je navržen tak, aby jednoduchým způsobem poskytoval projektantovi představu a přehled o energetické náročnosti:
* jednotlivých stavebních konstrukcí použitých
v projektu,
* celého projektu – budovy jako celku,
a on tak mohl okamžitě reagovat a provádět změny
v projektu, které zlepší jeho tepelně energetické,
vlhkostní a akustické vlastnosti.
Kromě knihovny stavebních materiálů existuje
v ArchiPHYSIK ještě jedna materiálová knihovna,
a to knihovna okenních materiálů. Okenní materiály
mají specifické technické parametry a ovlivňují celkovou energetickou náročnost budovy jak z pohledu
tepelných ztrát, tak i solárních zisků. Další skupinou
knihoven ArchiPHYSIK jsou knihovny stavebních
konstrukcí používaných v energetických projektech.
Jedná se o knihovny: Typy elementů, Elementy, Kompozitní elementy a Okna, dveře. Knihovna Typy elementů obsahuje seznam typů stavebních konstrukcí
a k nim požadované a doporučované hodnoty součinitele prostupu tepla U. Knihovna Elementy obsahuje vlastní stavební vícevrstvé konstrukce, které jsou
tvořeny materiály z knihovny Stavebních materiálů
a které používají třídění podle knihovny Typy elementů. Knihovna Okna, dveře obsahuje seznam
všech výplní používaných v projektech. Mezi další
důležité knihovny patří knihovna Údaje o klimatu se
seznamem lokalit s výpočtovými hodnotami venkovních teplot a knihovna Tepelné mosty obsahující
seznam 2D a 3D tepelných mostů.
Analýza a hodnocení budovy
Pokud má projektant nebo energetický auditor
k dispozici v knihovnách ArchiPHYSIK požadované
stavební konstrukce, ať již standardně dodávané
nebo vytvořené vlastní, je možné přejít k vytvoření
projektu energetického hodnocení budovy. Tvorba
energetického projektu je velice snadná. Díky softwarovému propojení ArchiPHYSIK s ArchiCADem
má během okamžiku projektant naimportován
model z ArchiCADu do nově vytvářeného energetického projektu v prostředí ArchiPHYSIK. Tento krok
je znázorněn na obrázku č. 3, kde APS je exportní
soubor z ArchiCADu a LIB je speciální archicadov-
1 Knihovnu stavebních materiálů v ArchiPHYSIK
2 Detaily stavebního materiálu v ArchiPHYSIK
Analýza a hodnocení
stavební konstrukce – elementu
Pro provedení energetického hodnocení budovy
jako celku je nejdříve nutné posoudit všechny stavební konstrukce tvořící plášť budovy, jestli odpovídají jednotlivým parametrům z hlediska tepelného,
vlhkostního a akustického. V rámci databází – knihoven – obsažených v ArchiPHYSIK má projektant
nebo energetický auditor možnost tvorby a modifikace vlastních stavebních konstrukcí – elementů –
a kompozitních elementů, které jsou tvořeny stavebními materiály z rozsáhlé knihovny, jenž je
v ArchiPHYSIK k dispozici.
ArchiPHYSIK obsahuje celkem 11 knihoven. Základní knihovnou je knihovna stavebních materiálů.
Tato knihovna obsahuje desítky stavebních materiálů v současnosti používaných na českém stavebním trhu. Knihovna byla vytvořena a je stále aktualizována údaji získávanými a poskytovanými od
výrobců a distributorů stavebních materiálů působících na českém trhu.
v˘robci
78
informují
Vyrobci_1_06.qxd 2/2/06 6:42 PM Stránka 79
S
1
E k o l o g i c k á z p rá v a R o c k w o o l 2 0 0 5
Budovy mají největší podíl na spotřebě energie a na
emisích oxidu uhličitého. Přitom by se každý rok
dalo ušetřit až 102 miliard eur na energii a zhruba
400 milionů tun emisí oxidu uhličitého. Navíc by
jen v Evropě mohlo vzniknout 300 tisíc nových pracovních míst. Je tedy nejvyšší čas, začít pro to něco
dělat!
3 Princip propojení ArchiPHYSIK s ArchiCADem
Zdroje energie – bezpečné a levné?
Kontrola nad zdroji energie a nad cenovou politikou je v několika málo rukách, z toho v některých
případech v politicky nestabilních oblastech. Ze 64
zemí s největší těžbou ropy na světě jich 80 procent
čelí klesající produkci. Vysoké ceny energie, které
navíc výrazně kolísají, tak živí obavy, že poptávka
po energii nakonec začne výrazně převyšovat kapacitu těžby „černého zlata“.
Většina světových zásob ropy se nachází v pouhých
čtyřech zemích. Bezpečný a levný zdroj energie, na
který se všichni spoléháme, je tak velmi citlivý na
sebemenší technické potíže a politické spory.
Je lepší šetřit než spalovat víc
Bez elektřiny se život naší společnosti zastaví. Výpady v dodávce přitom už nejsou problémem pouze
chudých zemí. Mohou paralyzovat i rozvinuté země.
Hlavní důraz na úsporu energie se jeví nejen ekonomičtější, ale i dlouhodoběji udržitelný. Vždyť podle
Evropské komise stojí zvýšení výroby o jeden další
kW elektřiny o 50 až 400 procent víc než úspora
stejného množství elektřiny.
Šesté palivo
Největším „zdrojem energie“, dokonce větším, než
jsou zásoby ropy, se tak stává její efektivní využívání. S energií získanou z větrných, solárních a vodních
elektráren a ze spalování biomasy se potenciál
úspor vůbec nedá srovnat. Aby tyto obnovitelné
zdroje energie mohly nahradit fosilní paliva, musela
by se jejich kapacita zvýšit o více než sedminásobek.
A to dnes není technicky, natož pak ekonomicky realizovatelné. Naopak efektivnější využívání energie
díky kvalitnější izolaci v budovách představuje levný,
prakticky nevyčerpatelný zdroj „šestého paliva“.
Kolik energie spotřebujeme v budovách?
Budovy spotřebují přes 40 procent energie využívané
v Evropě a Severní Americe. V emisích oxidu uhličitého předčí dokonce i dopravu a průmysl. Většina energie se v budovách spotřebovává na vytápění a klimatizaci. Zvětšující se plocha budov a intenzivnější
používání klimatizace v mnoha zemích vede k tomu,
že je stále nutnější zamezit plýtvání energií.
Budovy v sobě ukrývají největší potenciál pro úspory energie jak pro jejich vlastníky, tak pro společnost jako celek. Díky dostupné a osvědčené technologii lze energetickou ztrátu budov omezit až o 90
procent. Zato efektivním využíváním energie
v budovách svůj životní standard ještě zvýšíme.
Navíc tím vzniknou i nová pracovní místa.
Budovy pro minulost, nebo pro budoucnost?
Životnost budovy bývá 100 i více let. Jaké ale budou
ceny energie a ekologické daně za tak dlouhou
dobu? Prakticky žádná budova není postavena tak,
aby brala v úvahu riziko rostoucích cen energie.
Jak neplatit horentní účty za klimatizaci
V zemích s chladným klimatem, kde jsou vysoké
náklady na vytápění, se o efektivním využívání
energie na politické úrovni diskutuje už řadu deseti-
ská knihovna ArchiPHYSIK.lib používaná pro automatický přepočet energetických výsledků.
Toto propojení ArchiPHYSIKu s ArchiCADem je
navíc možné nastavit tak, že ArchiPHYSIK monitoruje exportní soubor z ArchiCADu a automaticky provede přepočet energetického hodnocení. Tato vlastnost ArchiPHYSIKu má veliký význam při vlastním
navrhování, kdy model – stavební projekt v ArchiCADu – prochází změnami a je často modifikován
např. i kvůli předchozím špatným energetickým řešením, které byly díky ArchiPHYSIK včas odhaleny. Při
exportu projektu z ArchiCADu je možné zvolit, jaké
konstrukční prvky se budou exportovat, jak ukazuje
dialog na obr. č. 4.
Dále se provede namapování neboli přiřazení stavebních konstrukcí – elementů – mezi ArchiCADem
a ArchiPHYSIK a poté se již může přejít k výpočetním postupům a energetickému hodnocení.
Rekapitulace
V současnosti, kdy v ČR probíhá implementace
evropské směrnice 2002/91/EC o energetické
náročnosti budov – EPBD, umožňuje ArchiPHYSIK
výpočet energetického certifikátu budovy podle
rakouských norem OIB http://www.oib.or.at/. Po
dokončení implementace evropské směrnice 2002
/91/EC v České republice bude ArchiPHYSIK doplněn o formulář s tiskem energetického certifikátu
budovy podle norem platných v ČR.
ArchiPHYSIK jistě posune navrhování a hodnocení
energetické náročnosti nových i rekonstruovaných
budov do vyšší kvalitativní úrovně.
A na úplný závěr nezbývá než uvést, že celé softwarové řešení bude dokončeno a připraveno k distribuci během dubna 2006.
JIŘÍ ČESKÝ
4 Dialog exportu projektu z ArchiCADu do ArchiPHYSIK
v
79
i
letí. Země s teplým klimatem si však v mnoha případech teprve začínají uvědomovat obrovskou zátěž,
která plyne z klimatizace špatně izolovaných budov.
Přitom používání klimatizace roste velmi rychle, což
neúměrně zatěžuje rozvodnou síť, ale i peněženky
soukromých vlastníků budov a státu. Jihoevropské
země mají ze všech evropských zemí nejméně přísné normy na izolace. V rozvojových zemích, kde ekonomický růst s sebou přináší intenzivnější používání
klimatizace, je tento problém ještě závažnější.
Například v Malajsii stát výrazně dotuje cenu energie, a tak intenzivní používání klimatizace může
enormně zatížit státní rozpočet. Místní stavební
předpisy však zatím neobsahují žádné požadavky
na tepelnou izolaci budov. V horkém letním období
přitom teplota střechy kolem 70 °C není žádnou
výjimkou. V budově bez izolace může horko prostupovat střechou do celé budovy, z níž se pak stává
skleník, ve kterém lidé nemohou pracovat, žít ani
spát. Roční spotřeba energie v běžné nové kancelářské budově v Malajsii a dalších asijských zemích
dosahuje zpravidla 200 až 300 kWh na čtvereční
metr. To je mnohem víc, než se spotřebuje v chladnější severní Evropě.
Toto plýtvání lze přitom snížit téměř o 50 procent
jen pomocí tenké vrstvy izolace na střeše a fasádě
budovy v kombinaci s ochranou před slunečním
zářením. Místo nákladné klimatizace tak může být
použito jednodušší a především levnější řešení.
Investice se obvykle vrátí za méně než dva roky.
Topení – podceňovaný žrout energie
74 procent respondentů v Německu vůbec netušilo,
že největším žroutem energie je topení. Téměř 30
procent z nich neví, kolik platí měsíčně za topení.
„Trvale udržitelná architektura znamená, že budova nejen vypadá hezky, ale lidé se v ní opravdu cítí
příjemně a v příštích 50 letech platí rozumné účty
za energie.“ Roman Delugan, architekt, Vídeň
Kolik energie dokážeme v budovách ušetřit?
Ušetřit dokážeme 70 až 90 procent nákladů na
vytápění a zlepšit tak vnitřní klima v budově. Tzv.
pasivní dům je ověřeným typem domu pro budoucnost. Kvalitní izolace o tloušťce až 50 cm
a energeticky efektivní systém ventilace může
zabránit bezesným nocím nad rostoucími účty za
energii. Při minimálních energetických ztrátách
nám k ohřátí stačí bezplatná pasivní energie ze
slunečního záření, tělesné teplo a teplo z elektrických přístrojů.
Úspora energie přitom více než vynahrazuje vstupní
investice, které jsou zhruba o 5 až 15 procent vyšší.
Ve srovnání se standardním novým domem
v Německu může pasivní dům o podlahové ploše
120 metrů čtverečních ušetřit za 100 let přibližně
660 tisíc kWh jenom na vytápění.
Postaveno bylo už přes pět tisíc pasivních domů.
Pasivní dům spotřebovává maximálně 15 kWh na
čtvereční metr vytápěné podlahové plochy ročně.
Celková roční spotřeba energie v budově (včetně
elektrických přístrojů) nesmí překročit 120 kWh na
metr čtvereční.
Z moderního domu uniká tepelná energie třemi cestami – pláštěm (zdmi, střechou a základy), okny
a větráním. Omezení celkové spotřeby tepla (správná izolace, kvalitní okna a utěsnění spár) způsobí,
že pokud využíváme rekuperaci tepla při větrání