Charakteristika projektu

Studenti zpracují zjednodušený energetický audit školní budovy se zaměřením na tepelné ztráty a navrhnou optimalizaci tepelné izolace. Projekt kombinuje teoretické znalosti stavební fyziky s praktickou aplikací na reálnou budovu, ekonomickým hodnocením a environmentálními aspekty.

Cíle projektu

Hlavní cíl

Analyzovat tepelně-technické vlastnosti školní budovy, identifikovat kritická místa tepelných ztrát a navrhnout ekonomicky optimální řešení zateplení.

Dílčí cíle

1. Osvojit si principy přenosu tepla ve stavebních konstrukcích
2. Naučit se pracovat s normami ČSN v oblasti stavební fyziky
3. Pochopit metodiku energetického auditu
4. Rozvíjet schopnost systémového přístupu k řešení problémů
5. Získat praktické zkušenosti s hodnocením investic

Zadání projektu

1. Mapování současného stavu (25% hodnocení)

1.1 Dokumentace budovy

Získání podkladů

• Půdorysy všech podlaží (1:100)
• Řezy budovou (1:100)
• Situační plán
• Rok výstavby a rekonstrukcí
• Technická dokumentace (pokud existuje)

Vlastní měření a dokumentace

• Ověření rozměrů
• Fotodokumentace fasád
• Identifikace konstrukčního systému
• Orientace ke světovým stranám

1.2 Stavební konstrukce

Obvodové stěny

• Materiál a tloušťka
• Součinitel prostupu tepla U [W/m²·K]
• Plocha stěn podle orientace [m²]
• Tepelné mosty

Střecha/strop pod půdou

• Typ konstrukce
• Skladba vrstev
• Současné zateplení
• Součinitel U [W/m²·K]

Výplně otvorů

• Typy oken (jednoduché, dvojité, trojité)
• Materiál rámů
• Součinitel Uw [W/m²·K]
• Celková plocha oken [m²]

Podlaha/strop nad suterénem

• Konstrukce
• Zateplení (pokud existuje)
• Součinitel U [W/m²·K]

1.3 Vytápěcí systém

• Zdroj tepla (typ, výkon, účinnost)
• Roční spotřeba energie [GJ/rok]
• Náklady na vytápění [Kč/rok]
• Otopná soustava (radiátory, podlahové)

2. Výpočet tepelných ztrát (35% hodnocení)

2.1 Tepelné ztráty prostupem

Metodika výpočtu dle ČSN 73 0540

Pro každou konstrukci vypočítejte:

H_T,i = A_i × U_i × b_i [W/K]

kde:

• A_i = plocha konstrukce [m²]
• U_i = součinitel prostupu tepla [W/m²·K]
• b_i = teplotní redukční činitel [-]

Výpočty pro:

• Obvodové stěny (S, J, V, Z)
• Střecha/strop pod půdou
• Podlaha/strop nad suterénem
• Okna a dveře

Celková měrná ztráta prostupem:

H_T = ΣH_T,i + ΔH_T,tb [W/K]

kde ΔH_T,tb jsou tepelné mosty (10-15% z H_T)

2.2 Tepelné ztráty větráním

Přirozené větrání

H_V = 0,34 × n × V [W/K]

kde:

• n = intenzita výměny vzduchu [h⁻¹]
• V = objem vytápěného prostoru [m³]

Nucené větrání (pokud existuje)

• Průtok vzduchu [m³/h]
• Účinnost rekuperace [%]

2.3 Celková tepelná ztráta

Q = (H_T + H_V) × (t_i - t_e) [W]

kde:

• t_i = vnitřní teplota (20°C)
• t_e = venkovní výpočtová teplota (-15°C)

2.4 Roční potřeba tepla

Denostupňová metoda

E = 24 × ε × (H_T + H_V) × D / 1000 [GJ/rok]

kde:

• ε = opravný součinitel (0,8-0,9)
• D = počet denostupňů [K·den]

3. Návrh úsporných opatření (30% hodnocení)

3.1 Katalog opatření

Pro každé opatření určete:

• Technické řešení
• Zlepšení součinitele U
• Investiční náklady [Kč]
• Úspora energie [GJ/rok]
• Prostá návratnost [roky]

Opatření 1: Zateplení fasády

• ETICS 160 mm EPS/MW
• U před: 1,2 W/m²·K → U po: 0,20 W/m²·K
• Cena: 1 800 Kč/m² včetně montáže

Opatření 2: Zateplení střechy/stropu

• 300 mm minerální vaty
• U před: 0,8 W/m²·K → U po: 0,12 W/m²·K
• Cena: 800 Kč/m²

Opatření 3: Výměna oken

• Trojsklo s teplým rámem
• Uw před: 2,8 W/m²·K → Uw po: 0,8 W/m²·K
• Cena: 12 000 Kč/m²

Opatření 4: Zateplení soklu

• XPS 120 mm
• U před: 1,5 W/m²·K → U po: 0,25 W/m²·K
• Cena: 2 200 Kč/m²

Opatření 5: Instalace rekuperace

• Účinnost 85%
• Investice: 500 000 Kč
• Úspora větrání: 70%

3.2 Výpočet úspor

Pro každé opatření:

ΔE = 24 × ε × ΔH × D / 1000 [GJ/rok]

kde ΔH = snížení tepelné ztráty [W/K]

Finanční úspora:

ΔN = ΔE × cena_tepla [Kč/rok]

3.3 Kombinace opatření

Varianta A: Minimální

• Pouze nejnutnější opravy
• Investice do 1 mil. Kč

Varianta B: Optimální

• Nejlepší poměr cena/výkon
• Návratnost do 10 let

Varianta C: Komplexní

• Pasivní standard
• Maximální úspory

4. Ekonomické vyhodnocení (10% hodnocení)

4.1 Investiční náklady

4.2 Hodnocení variant

Pro každou variantu vypočítejte:

• Celkové investiční náklady [Kč]
• Roční úspora energie [GJ]
• Roční úspora nákladů [Kč]
• Prostá návratnost [roky]
• NPV (20 let, i = 4%)
• IRR [%]

4.3 Prioritizace opatření

Seřaďte opatření podle:

1. Návratnosti (nejkratší první)
2. Absolutní úspory (největší první)
3. Technické naléhavosti

4.4 Dotační možnosti

• Nová zelená úsporám
• OPŽP
• Vlastní zdroje

Výstupy projektu

1. Energetický audit (15-20 stran)

Struktura dokumentu:

1. Identifikační údaje
   • Název budovy
   • Adresa
   • Vlastník/provozovatel
   • Zpracovatel auditu
2. Executive summary (1 strana)
   • Hlavní zjištění
   • Doporučení
   • Ekonomické ukazatele
3. Popis budovy
   • Stavebně-technické řešení
   • Vytápěcí systém
   • Současná spotřeba
4. Výpočet tepelných ztrát
   • Metodika
   • Detailní výpočty
   • Souhrnné tabulky
5. Návrh opatření
   • Technická řešení
   • Výpočet úspor
   • Investiční náklady
6. Ekonomické vyhodnocení
   • Varianty řešení
   • Finanční analýza
   • Doporučení
7. Environmentální přínosy
   • Snížení emisí CO₂
   • Úspora primární energie
8. Závěr a doporučení
9. Přílohy
   • Výpočtové tabulky
   • Půdorysy s vyznačením opatření
   • Fotodokumentace
   • Cenové nabídky

2. Prezentace pro vedení školy

PowerPoint (15 minut)

• Současný stav (fotky, termovize)
• Tepelné ztráty (graf rozdělení)
• Navrhovaná opatření (vizualizace)
• Investice vs. úspory (graf návratnosti)
• Varianty řešení (srovnávací tabulka)
• Dotační možnosti
• Doporučený postup

3. Informační leták

A4 oboustranně

• Pro studenty a rodiče
• Jednoduché vysvětlení problému
• Navrhovaná řešení
• Přínosy (úspory, komfort, ekologie)

4. 3D vizualizace (bonus)

• Model budovy před/po zateplení
• Tepelné toky
• Kritická místa

Hodnotící kritéria

Bodové hodnocení (100 bodů)

Bonusové body (max. 10)

• Termovizní snímky: +3 body
• Konzultace s energetickým auditorem: +2 body
• 3D model/vizualizace: +3 body
• Měření infiltrace (blower door): +2 body

Časový harmonogram

Doporučené zdroje

Normy a předpisy

1. ČSN 73 0540 - Tepelná ochrana budov
2. ČSN EN ISO 13790 - Energetická náročnost budov
3. Vyhláška 78/2013 Sb. - Energetická náročnost budov
4. TNI 73 0329 - Zjednodušené výpočtové hodnocení

Literatura

1. VAVERKA, J. a kol.: Stavební tepelná technika a energetika budov. Brno: VUTIUM, 2006
2. ŘEHÁNEK, J.: Tepelná akumulace budov. Praha: ČKAIT, 2002
3. HÁJEK, P.: Pozemní stavitelství III. Praha: ČVUT, 2004

Online nástroje

• www.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/58-prostup-tepla-vicevrstvou-konstrukci
• www.isover.cz/aplikace/tep-technika
• www.knaufinsulation.cz/kalkulacka-uspor
• www.nkn.cz - Národní kalkulační nástroj

Software (volitelné)

• Teplo (Svoboda Software)
• Area (Svoboda Software)
• Energy+ (pokročilí)

Katalogy materiálů

• ISOVER, ROCKWOOL - tepelné izolace
• BAUMIT, STO - ETICS systémy
• VEKRA, INTERNORM - okna a dveře

Praktické pokyny

Získávání dat

1. Kontaktujte správce budovy - technická dokumentace
2. Změřte si sami - laser, pásmo
3. Využijte katastr - půdorys budovy
4. Fotodokumentace - všechny fasády
5. Ptejte se - rok rekonstrukcí, problémy

Určení součinitelů U

Pokud neznáte skladbu:

• Použijte tabulkové hodnoty dle roku výstavby

Orientační hodnoty:

• Nezateplená zeď 45 cm: U = 1,2 W/m²·K
• Okna dvojitá stará: U = 2,8 W/m²·K
• Střecha nezateplená: U = 0,8-1,0 W/m²·K

Časté chyby

• Zapomenutí na tepelné mosty (+10-15%)
• Špatné jednotky (W vs. kW, GJ vs. kWh)
• Nereálné ceny (ověřte u firem)
• Zanedbání údržby a životnosti
• Podcenění přípravných prací

Tipy pro úspěch

1. Začněte včas - získání dat trvá
2. Rozdělte si práci - každý člen něco
3. Kontrolujte výpočty - řády veličin
4. Používejte Excel - snadné přepočty
5. Konzultujte - využijte všech možností

Rozšíření projektu

Pokročilé analýzy

• Dynamická simulace (hodinový krok)
• Tepelné zisky (sluneční, vnitřní)
• Letní přehřívání
• Denní světlo

Další opatření

• Fotovoltaika
• Tepelné čerpadlo
• Zelená střecha
• Stínění

Konzultace

Konzultace

• Online konzultace: MS Teams (po domluvě)
• Email: kilkovsky.s@seznam.cz

Speciální (po domluvě)

• Energetický auditor
• Projektant pozemních staveb
• Zástupce dodavatele izolací

Kontrolní body

• Týden 4: Dokumentace budovy
• Týden 8: Kontrola výpočtů
• Týden 12: Návrh opatření

Poznámky

Bezpečnost

• Při dokumentaci dodržujte bezpečnost
• Nevstupujte na střechu bez povolení
• Při měření používejte OOPP

Etika

• Respektujte soukromí
• Nefotografujte osoby
• Data používejte pouze pro projekt