SK
EN
Aktualizácia a modernizácia vybraných predmetov pozemného staviteľstva so zohľadnením súčasných požiadaviek v oblasti obnovy budov a architektúry
Basic informations
Thematic area: komisia č. 3 pre obsahovú integráciu a diverzifikáciu vysokoškolského štúdia
Project name (Slovak): Aktualizácia a modernizácia vybraných predmetov pozemného staviteľstva so zohľadnením súčasných požiadaviek v oblasti obnovy budov a architektúry
Project name (English): Updating and modernization of selected subjects of civil engineering, taking into account current requirements in the field of building renovation and architecture
Start of project: 2025
End of project: 2027
Condition of project: Financovaný/riešený
Project number: 046STU-4/2025
Project leader: doc. Ing. Rastislav Ingeli, PhD.
University: Slovenská technická univerzita v Bratislave
Department: Stavebná fakulta
Project annotation in Slovak language
Cieľom projektu bude aktualizovať vybrané predmety študijného odboru na SvF STU. Aktualizácia bude reagovať na reflektujúce požiadavky vychádzajúce z praxi. Ide hlavne o všeobecne známy plán obnovy pre našu krajinu, ktorý sa zameriava na obnovu budov s cieľom zachovať existujúce konštrukcie, minimalizovať vplyv odpadov na životné prostredie a dosiahnuť vyššiu energetickú efektívnosť budov. Dôležitými faktorom je aj cirkulujúca ekonomika a hlavne recyklácia jednotlivých zabudovaných materiálov priamo na stavbách. Projekt v sebe nesie potenciál dvoch základných tém, ktoré je potrebné pri pláne obnovy zohľadniť. Ide o tému energetická hospodárnosť budov a obnova budovy. Vieme, že tento program je zameraný hlavne na historické budovy alebo budovy zapísane ako kultúrne pamiatky. Práve preto je -dôležité skúmať a analyzovať ako citlivo možno aplikovať stavebné konštrukcie, technológie a technické zariadenia. Je potrebné mať na zreteli nielen zlepšenie energetickej hospodárnosti takýchto budov, ale predovšetkým zachovať ich kultúrno – historickú hodnotu so zohľadnením technických možností, a tak predĺžiť životnosť historickej budovy pre budúce generácie. Vzhľadom k súčasným požiadavkám a potrebám moderného sveta a technológií, spotreba energie stále rastie. V súčasnosti je to evidentné pri inflácii cien energií. Ak chceme zachovať historické objekty musíme im znížiť prevádzkové náklady a motivovať vlastníkov k obnove a k udržateľnosti. Spotreba energií je ovplyvnená zvyšovaním komfortu a aplikáciou rôznych moderných prvkov. Samotná architektúra využíva tieto prvky, aby bola prestížna na trhu. So zvyšovaním spotreby energie súvisí väčšia produkcia energie, čiže aj zvyšovanie produkcie emisií. Už od samého začiatku (teda myšlienky návrhu) si treba dobre premyslieť, ako objekt respektíve budova bude ovplyvňovať životné prostredie a to od vyprodukovania hmotnej zložky objektu (primárna energia na výrobu materiálov) až po jej samotné užívanie. Je treba preto vopred stanoviť hodnoty spotreby energií a emisií. Základnými zdrojmi produkcie energie a tým aj produkcie emisií sú ropné produkty, zemný plyn a tuhé palivá (vyčerpateľné zdroje). Vyčerpateľné zdroje sú hlavnými zdrojmi emisií kysličníka uhličitého. Európsky parlament a rada prijali 19. mája 2010 smernicu č. 2010/31/EÚ o energetickej hospodárnosti budov (Directive of Energy Performance of Buildings). Nadväzuje na požiadavku Zmluvy o založení Európskeho spoločenstva, kde sa odvoláva na racionálne využívanie prírodných (alternatívnych) zdrojov. Obsah prepracovaného znenia smernice bol predovšetkým reakciou Európskej rady na zdôraznenú potrebu zvýšiť v Európskej únii energetickú efektívnosť, ak majú byť splnené požadované ciele do roku 2020:
1. Znížiť o 20 % celkovú spotrebu energie v EÚ,
2. Znížiť emisie skleníkových plynov do roku 2020 minimálne o 20 % pod úroveň roku 1990,
3. Zvýšiť využívanie energie z obnoviteľných zdrojov o 20 %.
Pri budovách, ktoré zodpovedajú za cca 40% podiel spotreby energie a 36 % podiel skleníkových plynov v EÚ, zníženie spotreby energie a využívanie energie z obnoviteľných zdrojov v sektore budov predstavujú dôležité opatrenia potrebné na zníženie energetickej závislosti EÚ a na znižovaní emisií skleníkových plynov. Zníženie spotreby energie znamená nižšiu tvorbu emisií škodlivín z ich výroby; zníženie emisií CO2 prináša viac voľných povoleniek, ktoré je možné potom predať. Z uvedeného dôvodu je potrebné spotrebu energie posudzovať aj vo vzťahu k životnému prostrediu. Energetická hospodárnosť je množstvo energie potrebnej na splnenie všetkých energetických potrieb súvisiacich s normalizovaným užívaním budovy, najmä množstvo energie potrebnej na vykurovanie a prípravu teplej vody, na chladenie a vetranie a na osvetlenie. Energetická hospodárnosť budovy sa určuje výpočtom alebo výpočtom s použitím nameranej spotreby energie a vyjadruje sa v číselných ukazovateľoch potreby energie v budove a primárnej energie. Primárnou energiou je energia z obnoviteľných a neobnoviteľných zdrojov, ktorá neprešla procesom konverzie ani transformácie. Výpočet zohľadňuje:
1. charakteristiky stavebnej konštrukcie budovy, najmä tepelnotechnické vlastnosti obvodového a strešného plášťa a otvorových konštrukcií a tepelné straty spôsobené stavebnou konštrukciou a spôsobom jej užívania,
2. polohu a orientáciu budovy a vplyv vonkajších klimatických podmienok na vnútorné prostredie, najmä vplyv teploty vzduchu, vetra a slnečného žiarenia,
3. vnútorné prostredie vrátane projektovaných požiadaviek na vnútorné prostredie,
4. energetické vybavenie, najmä druh, typ a výkon vykurovacieho systému a systém zásobovania teplou úžitkovou vodou a ich tepelnoizolačné charakteristiky a účinnosť,
5. prirodzené vetranie, najmä vplyv tepelných strát na vnútorné prostredie,
6. zabudované osvetľovacie zariadenie, najmä jeho druh, typ, vek a fyzický stav, svetelný výkon a energetický príkon,
7. miestne pomery, najmä vplyv susedných budov,
8. pasívny solárny systém a solárna ochrana, najmä tepelný zisk pre vnútorné prostredie,
9. klimatizačný systém, najmä jeho druh, typ, výkon, vek a fyzický stav,
10. fyzický stav budovy,
11. ostatné faktory, ktoré ovplyvňujú spotrebu energie v budove, najmä vplyv tepelných ziskov.
Priebežné ciele pre dosiahnutie jednotlivých energetických úrovní výstavby sú uvažované v troch časových etapách nasledovne:
1. Nízkoenergetická úroveň výstavby pre nové aj obnovované budovy od 1. 1. 2013 daná hornou hranicou energetickej triedy B pre jednotlivé kategórie budov,
2. Ultranízkoenergetická úroveň výstavby pre všetky nové budovy od 1. 1. 2016, daná hornou hranicou triedy A, pre obnovované budovy za predpokladu splnenia podmienok potrebnej úrovne nákladovej optimálnosti,
3. Energetická úroveň budov s takmer nulovou potrebou energie pre nové budovy, ktoré užívajú a vlastnia orgány verejnej moci od 1. 1. 2019 a všetky nové budovy od 1. 1. 2021, je daná vo vyhláške hornou hranicou energetickej triedou A0 pre globálny ukazovateľ. Pri významne obnovovaných budovách sa táto hranica energetickej úrovne požaduje len vtedy, ak je to technicky, funkčne a ekonomicky uskutočniteľné.
Historické budovy alebo budovy zapísané ako NKP nemusia splniť požiadavky súčasnej legislatívy, napriek tomu je nevyhnutné, aby vlastník zabezpečil čo najnižšie náklady počas ich prevádzky. Je preto potrebné poznať ako správne navrhnúť a zrealizovať jednotlivé prvky obnovy budovy. Koncepcia TNB (Takmer s nulovou potrebou) vychádza z toho, že budova z čistého spotrebiča energie mení svoj koncept, ktorý sa zakladá na využití obnoviteľných zdrojov energie. Tvar budovy, jej orientácia, kvalitná tepelná ochrana stavebných, najmä vonkajších stavebných konštrukcii, otvorové výplne, prispôsobené technické zariadenia budov, to všetko je súčasťou konceptu nových TNB.
Pripravovaný projekt je zameraný hlavne na symbiózu sanačných opatrení a energetickej hospodárnosti budovy. Priorita projektu je analyzovať možnosti sanačných opatrení so zohľadnením požiadaviek KPÚ a nastaviť tieto možnosti podľa priorít na zníženie energetického hospodárnosti existujúcich historických budov. Projekt sa zameriava na analýzu moderných možnosti bez invazívnych zásahov do konštrukcií historických budov. Okrem analýzy je potrebné stanoviť metodiku výpočtu potrebnú pre vzdelávanie študentov, ktorí predstavujú budúcu generáciu v praxi.
Súčasťou projektu budú výstupy, tri vysokoškolské učebnice, ktoré budú prioritne slúžiť študentom ako aj našim absolventom v praxi. Učebnice budú zamerané na sanácie historických budov, ako aj systémové poruchy panelových budov pri zohľadnení požiadaviek na energetickú hospodárnosť budov . Učebnice budú doplnené príkladmi s analýzou riešenia a závermi. Tieto závery budú poskytovať návody pre študentov ako riešiť vlastné zadania počas štúdia.
Vyššie uvedené skutočnosti by mali prispieť k zvýšeniu kvalifikačnej úrovne absolventov daných vybraných predmetov študijných programov, a tým významne zvýšiť možnosť ich uplatnenia nielen doma, ale aj v európskom priestore. Taktiež orientácia projektu a chystané publikácie umožnia rýchlu adaptáciu absolventov na aktuálne potreby stavebnej praxe.
Project annotation in English language
The project objectives will be to update selected subjects of study at the Faculty of Civil Engineering STU Bratislava. The update will respond to reflective requirements based on practice. It is mainly a well-known restoration plan for our country, which focuses on the restoration of buildings with the aim of preserving existing structures, minimizing the impact of waste on the environment and achieving higher energy efficiency of buildings. An important factor is also the circular economy and mainly the recycling of individual built-in materials directly on construction sites. The project carries the potential of two basic themes, which must be taken into account in the restoration plan. This is a topic of energy efficiency of buildings and building renovation. We know that this program is mainly focused on historical buildings or buildings registered as cultural monuments. That is why it is important to research and analyze how sensitively building constructions, technologies and technical equipment can be applied. It is necessary to consider not only the improvement of the energy efficiency of such buildings, but above all to preserve their cultural-historical value, considering technical possibilities, thus extending the life of the historic building for future generations. Due to the current demands and needs of the modern world and technologies, energy consumption is still growing. Currently, this is evident in the inflation of energy prices. If we want to preserve historical buildings, we must reduce their operating costs and motivate the owners to restore and maintain them. Energy consumption is influenced by increasing comfort and the application of various modern elements. The architecture itself uses these elements to make it prestigious in the market. An increase in energy consumption is associated with greater energy production, i.e. an increase in the production of emissions. From the very beginning (i.e. the idea of the design) it is necessary to think carefully about how the object or building will influence the environment, from the production of the material component of the object (primary energy for the production of materials) to its actual use. It is therefore necessary to determine the values of energy consumption and emissions in advance. The basic sources of energy production and thus emissions production are oil products, natural gas and solid fuels (exhaustible resources). Exhaustible resources are the main sources of carbon dioxide emissions. On May 19, 2010, the European Parliament and the Council adopted Directive No. 2010/31/EU on the energy efficiency of buildings (Directive of Energy Performance of Buildings). It follows on from the requirement of the Treaty establishing the European Community, where it refers to the rational use of natural (alternative) resources. The content of the revised wording of the directive was primarily a reaction of the European Council to the emphasized need to increase energy efficiency in the European Union if the required goals are to be met by 2020:
1. Achieving a 20% reduction in total energy consumption,
2. Reducing greenhouse gas emissions by at least 20% below the 1990 level,
3. Increase the use of energy from renewable sources by 20%.
For buildings, which account for approximately 40% of energy consumption and 36% of greenhouse gas emissions in the EU, reducing energy consumption and using energy from renewable sources in the building sector represent important measures needed to reduce the EU's energy dependence and reduce greenhouse gas emissions. A reduction in energy consumption means a lower generation of pollutant emissions from their production; reducing CO2 emissions brings more free allowances, which can then be sold. For this reason, it is necessary to assess energy consumption in relation to the environment. Energy efficiency is the amount of energy needed to meet all energy needs related to the normalized use of the building, especially the amount of energy needed for heating and hot water preparation, for cooling and ventilation, and for lighting. The energy efficiency of the building is determined by calculation or calculation using measured energy consumption and is expressed in numerical indicators of energy demand in the building and primary energy. Primary energy is energy from renewable and non-renewable sources that has not undergone a conversion or transformation process. The calculation takes into account:
1. characteristics of the building constructions, especially the thermal physics properties of the building envelope, roof construction and building openings and heat loss caused by the building structure and the way it is used,
2. the location and orientation of the building and the effect of external climatic conditions on the internal environment, especially the effect of air temperature, wind and solar radiation,
3. indoor environment, including proposed indoor requirements within projected documentation,
4. energy equipment, especially the type, type and performance of the heating system and the hot water supply system and their thermal insulation characteristics and efficiency,
5. natural ventilation, especially the effect of heat loss on the indoor environment,
6. built-in lighting equipment, especially its kind, type, age and physical condition, lighting performance and energy input power,
7. local conditions, especially the influence of/on neighboring buildings,
8. passive solar system and solar protection, especially heat gains for the indoor environment, 9. air conditioning system, especially its kind, type, performance, age and physical condition, 10. physical condition of the building,
11. other factors that affect energy consumption in the building, especially the effect of thermal gains.
Interim goals for achieving individual energy levels of construction are considered in three time stages as follows:
1. Low-energy level of construction for new and renovated buildings from 1 January 2013 given by the upper limit of energy class B for individual categories of buildings,
2. The ultra-low-energy level of construction for all new buildings from 1/1/2016, given by the upper limit of class A, for renovated buildings, provided that the conditions of the necessary level of cost optimality are met,
3. The energy level of buildings with almost zero energy needs for new buildings that are used and owned by public authorities from 1/1/2019 and all new buildings from 1/1/2021 is given in the decree as the upper limit of energy class A0 for the global indicator. For significantly renovated buildings, this energy level limit is only required if it is technically, functionally and economically feasible.
Historic buildings or buildings registered as national cultural monument may not meet the requirements of current legislation, however it is essential that the owner ensures the lowest possible costs during their operation. It is therefore necessary to know how to correctly design and implement individual elements of building renovation. The TNB concept is based on the fact that the building from a clean energy consumer changes its concept, which is based on the use of renewable energy sources. The shape of the building, its orientation, high-quality thermal protection of building, especially building envelopes, building openings, adapted technical equipment of buildings, all this is part of the concept of new TNBs.
The upcoming project is mainly focused on the symbiosis of rehabilitation measures and energy efficiency of the building. The priority of the project is to analyze the possibilities of rehabilitation measures taking into account the requirements of the Monument Board and to set these possibilities according to priorities for reducing the energy efficiency of existing historic buildings. The project focuses on the analysis of modern possibilities without invasive interventions in the constructions of historical buildings. In addition to the analysis, it is necessary to determine the calculation methodology necessary for the education of students who represent the future generation in practice.
The project will include outputs, three university textbooks, which will primarily serve students as well as our graduates in practice. The textbooks will be focused on the renovation of historic buildings, as well as system failures of panel buildings, taking into account the requirements for the energy efficiency of buildings. Textbooks will be supplemented with examples with solution analysis and conclusions. The above-mentioned facts should contribute to increasing the qualification level of graduates of the given selected subjects of the study programs, and thus significantly increase the possibility of their application not only at home, but also in the European area. Also, the orientation of the project and the upcoming publications will allow graduates to quickly adapt to the current needs of construction practice.
Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA
| Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA | Capital expenditures in € | |
|---|---|---|
| Drawn in year 2025 | 9 912,00 | 0,00 |