Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Ústav technicko-technologický Katedra stavebnictví Základní škola pro 1. stupeň Autor bakalářské práce: Vedoucí bakalářské práce: Oponent bakalářské práce: České Budějovice, červen 2022 Petr Bálek Ing. Michal Kraus, Ph.D. Ing. Tomáš Miller Seznámení s objektem ● Budova základní školy s tělocvičnou, družinou a jídelnou ● V současné době jsou ve městě Netolice 3 budovy základní školy ● Budova v Tržní ulici bude nahrazena za novou a spojí celý 1. stupeň Budova v ulici Tržní Budova v Bavorské ulici Budova na Starém městě (Zdroj vlastní) Situace objektu ● Umístění: Jihočeský kraj, okres Prachatice, obec Netolice ● Vjezd na pozemek umístěný z jihozápadní strany ● 2 budovy vytvářející půdorysný tvar T ● Budova školy o rozměrech 40,74 x 18,81 m ● Budova tělocvičny o rozměrech 30,08 x 13,13 m ● ● Na pozemku školy 5 parkovacích stání pro personál školy + 1 pro ZTP Na východní straně pozemku vybudované dětské hřiště (Zdroj vlastní) Dispoziční řešení objektu – 1.NP (Zdroj vlastní) Dispoziční řešení objektu – 2.NP (Zdroj vlastní) Dispoziční řešení objektu – 3.NP (Zdroj vlastní) Stavebně konstrukční řešení objektu ● Skeletový nosný systém složený ze základových patek, sloupů, průvlaků, ztužidel a panelů ● 2 od sebe od-dilatované budovy ● Dozdívka a příčky z cihelných tvárnic Porotherm ● Objekt zateplen kontaktním tepelnou izolací Příležitostně pochozí ploché střechy s nášlapnou vrstvou tvořenou betonovou dlažbou na terčících Technika prostředí staveb ● Novostavba bude napojena na stávající vodovodní řád ● Splaškové odpadní vody napojeny na veřejnou kanalizaci ● Dešťové vody napojeny na retenční nádrž s přepadem do veřejné kanalizace ● Vytápění objektu a ohřev TV za pomoc 2 plynových kotlů v kaskádovitém zapojení ● Pozemek školy je napojen na distibuční síť el. energie společnosti EO.N Distribuce, a.s. ● Na ploché střeše školy umístěna VZT jednotka s rekuperací Výzkumná otázka č. 1 „Posouzení možností využití plochých střech pro instalaci TZB.“ Výzkumná otázka č. 1 ● TZB zařízení umisťované na plochých střechách: ➔ VZT jednotky ➔ Tepelná čerpadla (vzduch-voda, vzduch-vzduch) ➔ Sluneční zařízení (fotovoltaické panely, solární kolektory) Výzkumná otázka č. 1 Množství měsíčního ozáření v roce 2016 ve městě Netolice (kWh/m2) 200 180 Měsíční ozáření [kWh/m2] 160 140 120 100 80 60 40 (Zdroj vlastní na základě web. aplikace PVGIS) 20 0 Leden Únor Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec Výzkumná otázka č. 2 „Energetické a ekonomické posouzení návrhu systémů OZE včetně optimalizace“ Výzkumná otázka č. 2 ● Návrh solárních kolektorů: ➔ Akumulace tepelné energie v nepřímo-topném zásobníku tepla ➔ Návrh vychází z klimatických podmínek pro měsíc září ➔ Snaha pokrýt stanovenou potřebu tepelné energie 2 419,32 kWh/měsíc. ➔ Navržené ploché solární kolektory SUNTIME 2.1 s plochou absorbéru 1,842 m2 ➔ Účinnosti kolektoru pro klimatické podmínky v září v městě Netolice: 73,55 % ➔ Množství měsíčního ozáření za měsíc září 151,67 kWh/m2·měsíc ➔ Při účinnosti 73,55 %: 111,55 kWh/m2·měsíc ➔ Potřebná plocha absorbéru kolektoru: 2419,32/111,55 = 21,688 m2 ➔ Potřebný počet kolektorů: 21,688/1,842 = 11,77 kolektorů => zvoleno 11 kolektorů Výzkumná otázka č. 2 (Zdroj vlastní) Výzkumná otázka č. 2 ● Návrh fotovoltaických panelů: ➔ Potřebná energie na osvětlení 45 300 kWh/rok ➔ Navrženo 40 FV panelů JUST 450 Wp/24V IP68 ➔ Navrženy 2 akumulátory s kapacitou 2 · 22,1 kWh = 44,2 kWh ➔ Max. Výstupní výkon jednoho panel 450 Wp => 40 · 450 = 18 000 Wp = 18 kWp ➔ Předpokládané množství energie z fotovoltaických systémů navržen za pomoci webové aplikace PVGIS (pro oblast Netolice při sklonu panelů 37° natočení na Jih) Výzkumná otázka č. 2 Předpokládané množství energie z FV systému při výkonu 17,1 kWp Množství energie z FV systému [kWh] 2500 2000 1500 1000 500 0 ● Leden Únor Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec (Zdroj vlastní na základě web. aplikace PVGIS) Celková předpokládaná roční produkce elektrické energie 18 653,51 kWh Energetické zhodnocení ● Klasifikační třída energetické náročnosti budovy před instalací TZB systémů B (Úsporná) ● Primární energie z neobnovitelných zdrojů o velikosti 117 kWh/m2·rok ● Spotřeba zemního plynu v objektu 165,11 MWh/rok ● Spotřeba elektrické energie v objektu 53,24 MWh/rok ● ● Změna tepelné izolace v obvodové zdi ve všech variantách slunečních zařízení (Součinitel prostupu tepla změněn z 0,24 na 0,191 W/m2·K) Po změně snížena potřeba energie na vytápění o 7,6 MWh/rok Energetické zhodnocení ● Varianta č. 1: ➔ Po aplikaci solárních kolektorů ➔ Klasifikační třída energetické náročnosti budovy A (Úsporná) ➔ Primární energie z neobnovitelných zdrojů o velikosti 105 kWh/m2·rok ➔ Spotřeba zemního plynu v objektu 134,48 MWh/rok ➔ Spotřeba elektrické energie v objektu 53,59 MWh/rok ➔ Snížení potřeby energie ze zemního plynu 18,1 MWh/rok ➔ Zvýšení potřeby elektrické energie ze sítě 0,35 MWh/rok Energetické zhodnocení ● Varianta č. 2: ➔ Po aplikaci solárních kolektorů ➔ Klasifikační třída energetické náročnosti budovy A (Úsporná) ➔ Primární energie z neobnovitelných zdrojů o velikosti 94 kWh/m2·rok ➔ Spotřeba zemního plynu v objektu 154,59 MWh/rok ➔ Spotřeba elektrické energie v objektu 34,58 MWh/rok ➔ Snížení potřeby el. energie ze sítě 18,65 MWh/rok Energetické zhodnocení ● Varianta č. 3: ➔ Po aplikaci solárních kolektorů ➔ Klasifikační třída energetické náročnosti budovy A (Úsporná) ➔ Primární energie z neobnovitelných zdrojů o velikosti 87 kWh/m2·rok ➔ Spotřeba zemního plynu v objektu 134,48 MWh/rok ➔ Spotřeba elektrické energie v objektu 34,93 MWh/rok ➔ Snížení potřeby energie ze zemního plynu 18,1 MWh/rok ➔ Snížení potřeby elektrické energie ze sítě 18,3 MWh/rok ➔ Snížení emisí objektu CO2 o 18,8% Ekonomické posouzení ● Solární kolektory: ➔ Cena zemního plynu 2 899 Kč/MWh ➔ Celková cena navrženého systému solárních kolektorů 251 326 Kč ➔ Výše úspor za 1 rok = 48 387 Kč ➔ Výše úspor za 25 let = 1 209 675 Kč ➔ Předpokládaná návratnost investice: 251 326 / 48 387 = 5,19 let ➔ Předpokládaný zisk systému za 25 let = 1 209 675 – 251 326 = 958 349 Kč Ekonomické posouzení FV panely: ➔ Cena elektrické energie 4 490 Kč/MWh ➔ Celková cena navrženého FV systému 1 154 171 Kč ➔ Snížení množství zachycené energie v důsledku degradace FV panelů 0,112 MWh/rok Degradace výkonu FV panelů 19 Množství zachycené sluneční energie [MWh/rok] ● 18,5 18 17,5 17 16,5 16 15,5 15 14,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Doba provozu FV systému [let] (Zdroj vlastní) Ekonomické posouzení Finanční zisky FV systémů (Zdroj vlastní) Závěrečné shrnutí ● ● ● ● Navržená slunečná zařízení mají poměrně vysokou pořizovací cenu Oba systémy mají finanční návratnost v řadě let Zařízení, které nemají žádné emise Jedna z nejlepších možností jak snižovat potřebu energií z NZE (Zdroj vlastní) Otázky vedoucího BP ● ● ● Jak se změnily požadavky na nZEB (nZEb II) od roku 2022? Jaké jsou rozdíly v zakreslování a kótování obložkových a ocelových zárubní? Na straně 42 autor uvádí: „Vnitřní dveře jsou navrženy jako dřevěné, rám tvoří buď obložková nebo ocelová zárubeň.“ Jak se dle autora bude vyvíjet energetické hospodářství v následujících letech v kontextu ruské invaze na Ukrajině? Otázky vedoucího BP ● Jak se změnily požadavky na nZEB (nZEb II) od roku 2022? ➔ Snížením hodnoty primární energie z neobnovitelných zdrojů energie stanovené pro referenční budovu budovy s téměř nulovou spotřebou energie dle vyhlášky č.264/2020 Sb.) (Zdroj: Stašek, 2021) Otázky vedoucího BP ● Jaké jsou rozdíly v zakreslování a kótování obložkových a ocelových zárubní? Na straně 42 autor uvádí: „Vnitřní dveře jsou navrženy jako dřevěné, rám tvoří buď obložková nebo ocelová zárubeň.“ (Zdroj: Novotný, 2007) Otázky vedoucího BP ● Jak se dle autora bude vyvíjet energetické hospodářství v následujících letech v kontextu ruské invaze na Ukrajině? ➔ Česká Republika společně s ostatními členskými státy EU odsoudilo Ruskou invazi na Ukrajinu ➔ Členské státy zavedli embargo na dovoz ruského plynu do EU ➔ V důsledku toho dojde k vysokému nárůstu cen plynu (hrozí i nedostatek) ➔ ČR pociťuje v důsledku reakce EU na ruskou agresi inflaci oproti roku 2021 o necelých 15% ➔ EU bude mít větší snahu hledat alternativní zdroje energie a bude více podporovat OZE Doplňující otázky oponenta BP ● Nejsou. Děkuji za pozornost!