Úloha klimatických dat v energetickém hodnocení

V našich geografických podmínkách budovy spotřebují energii primárně na vytápění. K spotřebě přispívají čím dál tím větší mírou i systémy chlazení a úpravy vlhkosti – jejich účelem je nás aktivně chránit před venkovními podmínkami vytvářením teplotně a vlhkostně stabilního vnitřního prostředí. V budovách přibývají i systémy pro výrobu elektrické energie z energie venkovního prostředí, jakými jsou například fotovoltaiky.

Klimatická data představují záznam podmínek venkovního prostředí, a proto hrají klíčovou roli ve výpočtu energetické náročnosti budovy. Klimadaty pro výpočet PENBu (průkazu energetické náročnosti budovy) se rozumí: digitální soubor hodinových hodnot meteorologických parametrů popisujících dlouhodobé klima. Jde o tzv. referenční klimatický rok (RKR), který musí obsahovat minimálně tyto meteorologické parametry:

·    Teplota vzduchu – data venkovních teplot umožňují vyhodnotit spotřebu energie na vytápění a chlazení z důvodu tepelných ztrát a zisků přes obálku budovy, i spotřebu energie na vytápění a chlazení venkovního vzduchu přiváděného do budovy větracím systémem.

·      Sluneční záření – data slunečního záření umožňují určit množství solárních zisků, které v otopné sezóně snižují spotřebu energie na vytápění, a v létě zvyšují spotřebu energie na chlazení. Umožňují určit i množství elektrické energie vyprodukované fotovoltaikou.

·    Relativní vlhkost vzduchu – data vlhkosti vzduchu umožňují stanovit spotřebu energie na vlhkostní úpravu vzduchu přiváděného do budovy větracím systémem.

·     Rychlost větru – data rychlosti větru pomáhají vyhodnotit spotřebu energie na vytápění a chlazení z důvodu tepelných ztrát a zisků způsobených infiltrací přes obálku budovy.

Pro výpočet PENBu jsou důležitá i data o užívaní budovy a její technických parametrech. V tomto článku se jimi nebudeme zabývat.

Zdroje klimatických dat pro výpočet PENBu

Vyhláška o energetické náročnosti budov č. 264/2020 Sb. paragraf 4 odstavec 1 stanoví: „V budovách nebo zónách s chlazením, úpravou vlhkosti nebo s výrobou elektrické energie se výpočet provede s intervalem nejvýše jedné hodiny.“ Pro naplnění této povinnosti nechal stát vytvořit jednotný soubor hodinových klimadat, avšak zatím neukládá za povinnost jej použít, ale umožňuje využít i klimadata z jiných zdrojů.

Pro výpočet PENBu jsou tak k dispozici dva zdroje hodinových klimadat:

1.       Stát – poskytuje jednotná klimatická data pro celou republiku zdarma. Jde o data dlouhodobého průměru z meteorologické stanice Dukovany pro období 2004–2018 (Dukovany RKR 2004-2018).

Obrázek 1: Jednotná klimatická data pro celou republiku vychází z data meteorologické stanice Dukovany pro období 2004-2018.

2.       Komerční subjekty – poskytují klimatická data dlouhodobého průměru pro lokalitu posuzované budovy za poplatek. Takovými subjekty jsou:

§  Služba MeteoInsight – umožňuje objednat klimadata pro adresu posuzované budovy přes online formulář nebo emailem. Cena dat se pohybuje v stovkách Kč. Při objednávce přes formulář je dodáni dat v řádu několika minut, při objednávce emailem do několika hodin.

§  Národní meteorologické ústavy – umožňují objednat klimadata z nejbližší meteorologické stanice výměnou emailů. Cena dat se pohybuje v tisících Kč. Dodáni dat je v řádu týdnů.

Jednotná hodinová klimadata pro celou republiku – výhody a nevýhody

Výhody:

·         Klimatická data jsou zdarma

·        Jejich použitím nic nezkazíte – neboť se jedná o státem vytvořený soubor dat.

Nevýhody:

Jednotná klimatická data v mnoha okresech:

·     Nadhodnocují potřebu energie na topení – tím, že podhodnocují solární zisky a venkovní teplotu vzduchu v otopné sezóně.

·       Celoročně podhodnocují množství elektrické energie vyrobené fotovoltaikou – tím, že podhodnocují množství slunečního záření.

Hodinová klimadata pro lokalitu posuzované budovy – výhody a nevýhody

Výhody:

·         Klimadata pro lokalitu budovy umožňují v mnoha okresech vypočítat:

§  Nižší a zároveň reálnější potřebu energie na topení

§  Vyšší a zároveň reálnější množství elektrické energie vyrobené fotovoltaikou.

·         Data pocházejí ze zdrojů vysoké kvality:

§  Služba MeteoInsight – poskytuje meteorologická data založená na měření družic Evropské kosmické Agentury a americké NASA.

§  Národní meteorologické ústavy – poskytují data z profesionálních meteorologických stanic.

·         Data lze jednoduše získat a nahrát do výpočetního programu:

§  Služba MeteoInsight – umožňuje objednat klimadata pro adresu posuzované budovy vyplněním online formuláře, na základě kterého jsou data do několika minut automaticky připravena a zaslaná na email uživatele ve formátu do výpočetního programu. Video ukázku objednaní dat naleznete zde, a jejich nahrání do programu Energetika zde.

Nevýhody:

Lokální klimadata jsou zpoplatněna. Ceny se pohybují v rozsahu stovek až tisíců korun:

·         Služba MeteoInsight – uvádí cenu 900 Kč za hodinová data dlouhodobého průměru.

·         Národní meteorologické ústavy – neuvádějí na svých stránkách konkrétní cenu dat. Sdělili, že cena se odvíjí od časové náročnosti zpracovaní dat a může se pohybovat v rozmezí 2500 – 4500 Kč.

Výpočet PENBu – s klimadaty pro konkrétní lokalitu a s jednotnými klimadaty

Na příkladu rodinného domu si ukážeme rozdíly ve výsledcích výpočtu PENBu při využití klimatických dat pro konkrétní lokalitu a jednotných klimadat pro celou republiku. Data konkrétní lokality jsme získali pro lokalitu Nemocnice Břeclav. Tuto lokalitu jsme zvolili kvůli její blízkosti k Dukovanům, odkud pocházejí jednotná data.

Ve výpočtu jsme neměnili technické parametry ani uživatelské profily budovy, pouze klimatická data.

Výsledek:

1.       Snížení měrné potřeby tepla na vytápění pod 20 kWh/m² – podmínka NZÚ (Nová Zelené Úsporám)

Měrná potřeba tepla na vytápění v rodinném domě je:

§  14,2 kWh/m² – výpočet s klimadaty pro konkrétní lokalitu (Nemocnice Břeclav).

§  23,0 kWh/m² – výpočet s jednotnými klimadaty pro celou republiku.

2.       Vyšší úspora primární energie díky vyšší produkci fotovoltaiky a vyšším solárním ziskům

Primární energie z neobnovitelných zdrojů v rodinném domě je:

§  28,5 kWh/(m²*rok) – výpočtem s klimadaty pro konkrétní lokalitu (Nemocnice Břeclav) byla dosažena výroba FVE: 2010 kWh/rok a solární zisky v otopné sezóně: 5380 kWh/rok.

§  43,5 kWh/(m²*rok) – výpočtem s jednotnými klimadaty pro celou republiku byla dosažena výroba FVE: 1666 kWh/rok a solární zisky v otopné sezóně: 3994 kWh/rok.

3.  Zlepšení energetické třidy na přikladu rodinného domu bez rekuperace

Klasifikační energetická třida v rodinném domě je:

A: 42,4 kWh/(m²*rok) – výpočet s klimadaty pro konkrétní lokalitu (Nemocnice Břeclav).

B: 60,8 kWh/(m2*rok) – výpočet s jednotnými klimadaty pro celou republiku.

Orázek 6 (vlevo): Klasifikační energetická třída vypočtena s klimadaty pro konkrétní lokalitu (Nemocnice Břeclav RKR 2009-2023).
Obrázek 7 (vpravo): Klasifikační energetická třída vypočtena s jednotnými klimadaty pro celou republiku (Dukovany RKR 2004-2018).

Ve kterých lokalitách má smysl využít lokální klimadata?

Porovnali jsme klimadata od MeteoInsight pro okresní města s jednotlivými klimatickými daty pro celou republiku. Výsledkem je mapa okresů, ve kterých lokální klimadata umožňují vypočítat nižší spotřebu energie na topení a vyšší produkci solárních systémů v otopné sezóně. Jde o tyto okresy: