Jak využít stávající dokumentaci k výpočtům PENB

1. Stávající dokumentace a CAD standard

CAD standardů ve stavebnictví existuje hned několik, ale jejich komplexnost je mnohdy velmi obsáhla a časově náročná k nastudování. Proto běžně dochází k tomu, že každý inženýr pracuje na „svém“ zjednodušeném standardu a převzetí a zorientování se v takovém projektu může působit značné problémy. V takových případech použití CAD standardu, pokud ne globálního tak minimálně vnitropodnikového, může značně zvýšit efektivitu práce. Bohužel použití standardů je ideální model. Ve skutečnosti, částečně z časových důvodů, většina používá to, na co je zvyklá a nechce se učit novým věcem. S rostoucím významem BIM modelu se situace začíná pomalu měnit, ale to se týká především nových realizací. U stávající dokumentace převládá dokumentace papírová nad 2D digitální dokumentací, velmi výjimečně standardizovanou.

Geometrie budovy a vlastnosti jednotlivých částí obálky budovy jsou nejlépe umístitelné na digitálním výkrese. IKA DATA vytvořila standard pro 2D CAD výkresy, který vychází ze standardních technologií používaných v CAFM systémech, kde se na předem zvolené hladiny umísťují uzavřené polygony a čáry kopírující tvary obálky budovy a bloky pro výplně otvorů. Obvykle jsou tyto grafické objekty používány v CAFM systému v modulech pro správu ploch a vycházíme-li ze standardního umístění těchto prvků (patří k nim také konstrukční výška) v digitální dokumentaci, je možné je z výkresu automatizovaně „přečíst“. Tím lze získat plochy a objemy jednotlivých zón. K vyčítání dat z 2D výkresů používáme VBA makra spouštěná v prostředí AutoCADu. AutoCADová makra slouží také ke kontrole shody se standardem a k usnadnění označování stěn a výplní otvorů v digitálních výkresech. Na obrázku č. 1 je zobrazeno makro pro vyčtení dat z CAD výkresu.

Převážnou většinu dat o délkových a plošných atributech a zónách lze získat ze standardizovaného výkresu ve 2D. Speciálně zadané výškové hodnoty a doplňující hodnoty aproximující podkroví umožňují získat z půdorysů ve 2D všechny údaje o zónách, jejich plochách a objemech, stejně jako základní charakteristiky tepelně technických vlastností obálky budovy lze přiřadit ke grafickým zobrazením jednotlivých konstrukcí jako atributy bloku či prostřednictvím Xdata anebo identifikátorem dle vyhledání v databázi materiálů konstrukcí, což jsou důležitá data nutná pro výpočet PENB.

Informace, které nemají grafické zastoupení v CAD výkresech, jako jsou např. typ budovy, způsob zajištění kvality vnitřního prostředí a seznam skladeb konstrukcí, jsou doplněny do formuláře Microsoft Excel, jehož použití je předpokladem správné funkce standardu.

Obr. č. 1. Makro pro vyčtení dat z CAD výkresu.

Jako podklad pro místní šetření jsou na základě znalosti adresy prověřované budovy zjištěna základní data z ČUZK, Google „street view“ a dalších otevřených zdrojů a na jejich základě jsou vedle shromážděných základních dat připraveny základní „balíčky“ možných sestav konstrukcí obálky budovy. Při místním šetření jsou, za pomoci přenosného zařízení, buď zjišťována anebo doplňována základní data o geometrii budovy, typu a vlastnostech konstrukcí na hranicích zóny. Při definování prvků obálky zóny v SW AutoCAD, jsou automaticky nabízeny systémy, které byly nadefinované v dotazníku MS Excel.

2. Doplnění údajů pro výpočet PENB do dokumentace odpovídající CAD standardu

Základní data, která jsou potřeba pro výpočet PENB, jsou data z dokumentace stavby. Přitom rozlišujeme 4 základní možnosti dokumentace určující rozsah prací.

V prvním případě nemá zadavatel o budově k dispozici žádná data a požaduje jejich kompletní zjištění. Kompletní pasport pro potřeby PENB představuje zhotovení zjednodušené digitální dokumentace v úrovni dokumentace skutečného provedení stavby. Výsledkem je zaměření se standardizovanými 2D CAD výkresy všech podlaží budovy a pasport technologií budovy opět dle dohodnutého standardu. Digitální zaměření pak obsahuje ve standardizovaných hladinách data pro plošné a prostorové členění ploch (dle ČSN EN 15221-7 či BOMA standardu) a objemů budovy vyznačené zóny výpočet PENB a v Excelu shromážděná data o technologiích nutných k výpočtu PENB.

V druhém případě zadavatel disponuje relevantními daty (dokumentací v papírové či elektronické podobě, která sice neodpovídá standardu, ale odpovídá skutečnosti) anebo disponuje alespoň jejich částmi. V tomto případě jsou jeho data (po prozkoumání jejich stavu a toho, jak odpovídají objektivní realitě) převedena do CAD standardu a doplněna o data nutná k výpočtu PENB, je vypracován pasport.

V třetím případě zadavatel disponuje BIM 3D dokumentací, která je dostatečně podrobná a obsahuje všechna data potřebná pro výpočet PENB. Vlastnosti konstrukcí jsou zjišťována z dostupných zdrojů anebo prostředky stavební diagnostiky. V tomto případě jsou všechna data potřebná k výpočtu PENB derivována z existujícího anebo vzniklého modelu.

V posledním případě zadavatel požaduje pouze výpočet PENB. Z hlediska zpracovatele se takový požadavek liší tím, že geometrie objektu je zjišťována pouze na úrovní systémové hranice zóny a pod hladiny zón v digitálním výkresu neexistuje žádný podklad (hladiny s dokumentací skutečného provedení neexistují) a zpracovatel tedy vytváří pouze hladiny s prvky na hranici zón podle skutečné geometrie objektu. Podkladem mohou být hranice stavebního pozemku, zjednodušené zaměření, fotografie, či jiné existující zdroje. Výsledkem je digitální zjednodušená dokumentaci s informacemi nezbytně nutnými pro zpracování PENB.

3. Datový standard a export údajů pro výpočetní programy PENB

Jako každý pasportizační projekt, musí i tento mít stanovena základní pravidla, metodiku a postupy a standardy. Tato pravidla určují míru detailu, typy a kategorie ploch, jejich označování v dokumentaci, hladiny, křivky a zejména detailní popis toho, jak tato data vtělit do standardizovaného výkresu.

Doplnění dat nutných k výpočtu PENB probíhá nejdříve ve formuláři Microsoft Excel, ve kterém se definuje využití budovy, rozdělení do zón, technické systémy a skladby konstrukcí a následně ve 2D CAD výkresech, které načítají informace z formuláře MS Excel. Zjednodušená dokumentace vytvořena v požadovaném standardu umožňuje následné efektivnější zpracování, minimalizaci chyby lidského faktoru a provedení v krátké době. Programové vybavení implementované v softwaru CAD a Microsoft Excel je navrženo tak, aby zajistilo formální správnost výstupů a kompletnost dat. Do stejných tabulek lze rozmístit data z 3D BIM modelu, takže databáze může tato data shromažďovat nezávisle na tom, zda vznikly z elektronických dokumentací ve 2D či 3D modelu. Nezbytné informace o energetickém systému budovy vtělené do dotazníku MS Excel se připojí ke konečnému protokolu do databáze CAFM systému ARCHIBUS. Po kontrole budou data automaticky převedeny do formátu xml (jazyk určený především pro výměnu dat mezi aplikacemi a pro publikování dokumentů). Tento soubor bude obsahovat veškeré informace potřebné pro zpracování PENB.

4. Generování PENB

Obr. č. 2. Schéma výpočetního modulu

V případě, že existuje model budovy postavený na základě BIM software, je vlastní agregace dat o plochách do podoby nutné k tepelně technickým výpočtům požadovaným pro PENB nativní funkcí nad modelem. Zejména obousměrná parametrizovatelná výměna dat mezi Extended Information Model (EIM), jak je nazývána databáze Archibusu, a REVIT BIM modelem umožňuje praktický přístup k uvedené problematice. Připravenost systému na vizualizace, reportování a snadné transformace do standardizovaných formátů prostřednictvím Archibus konektorů umožňují využít tento mechanismus pro export dat k výpočetnímu modulu. Data připravená pro výpočet PENB jsou předána výpočetnímu programu (Protech, Svoboda SW, …) a od něj jsou výsledky převzaty, uloženy zpět a je generována elektronická podoba PENB. Schéma celého výpočetního modulu je na obrázku č. 2.

Zadavateli pak poskytuje přehled a vizualizaci provedených prací a umožňuje používat zjištěná data i k jiným účelům, než je výpočet PENB, a poskytovat tím různá KPI (hybatele výkonnosti) pro posuzování portfolia budov. Při použití standardu se rozšiřuje možnost analýzy a simulace nad výpočtovým modelem ve variantách a jejich vzájemné porovnání včetně ekonomického vyhodnocení, řízení okrajových podmínek na základě země a regionu.

5. Výhody a nevýhody, stav na trhu s PENB

PENB nepředstavují v naší stavební praxi nic nového, byly totiž součástí již předešlé právní úpravy. Povinnost vydat regulatorní opatření ukládá České republice členství v EU a EPBD II – Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU. Obecně je třeba prokázat se PENB při každé změně vlastnictví s výjimkou dědictví či daru. Přes všechny pochyby, které můžeme mít o tom, jak se realizovaná stavba liší od modelu, který je obsažen v DSP, přesto PENB je schopen poskytovat údaje o očekávané jednotkové spotřebě energie v dané budově.

Pokud data o budovách jsou získávána standardizovaně, standardizovaně zpracovávána, ukládána s možnou vizualizací výsledků a odevzdáním zadavateli. Zadavatel v takovém zpracování nezíská jenom PENB, ale také zaměření a elektronickou dokumentaci v podrobnosti dokumentace skutečného provedení a pasport jednotlivých ploch podle zvoleného standardu (BOMA anebo ČSN EN 15221-7), jež mohou sloužit k dalšímu užití. Budovy je možné zařadit podle spotřeby energie do kategorií, vzájemně srovnatelných a použitelných k tvorbě ukazatelů výkonnosti budovy (tzv. KPI) a podle těchto ukazatelů (sestava KPI jistě nebude zahrnovat pouze PENB, ale jistě také faktické spotřeby, jejich vývoj v závislosti na obsazenosti a k čemu se energie v budově používá), zobrazit trendy ve výrobě energií v budově a spotřební trendy, získáme množinu ukazatelů s mnohem větší vypovídající schopností, než jediný zprůměrovaný roční ukazatel, jímž je PENB.

V souvislosti s právními úpravami vzniká mnoho softwarových nástrojů, které slouží pro podporu těchto výpočtů. Žádný z těchto produktů si však nedal za cíl podporu celého procesu, při němž data vznikají, jsou zpracovávána, výsledky publikovány, distribuovány a sdíleny.

Člověk by očekával, že když tvůrce takové právní úpravy klade na ekonomické subjekty tyto povinnosti, bude se snažit vzniklá data nějakým způsobem využívat a možná zpětně jejich zpracování nabídnout těm, kteří do systému přispěli. Bohužel nedochází k žádnému využití těchto dat. Např. sledování trendů vývoje jednotkových spotřeb v čase, nebo v závislosti na regionu, věku, porovnání hodnot spotřeb očekávaných v okamžiku zpracování DSP a vtělených do PENB se skutečností by mohlo být další zajímavou charakteristikou.

Současný trend ukazuje, že málokoho zajímá obsah PENB a možnosti využití zjištěných dat. PENB je chápan jako povinnost, zadavatel nevyžaduje kvalitní data, nevyhledává odborníky, chce dokument odpovídající legislativě za co nejnižší cenu. Nevyžadovat PENB příkazem, ale zavést motivační prostředek k vytvoření PENB, vysvětlit, k čemu se dá PENB použít, a časem se stane údaj o spotřebě energie stejně důležitý u budovy jako u ledniček či při koupi auta. Stále vzrůstající ceny energií se tak mohou stát právě tím hybatelem, který zájem o tyto oblasti zvýší.

Literatura

• ČSN EN ISO 13567: Technická dokumentace – Uspořádání a pojmenování hladin v CAD
• ČSN EN 15221-7: Facility management – Část 7: Směrnice pro benchmarking výkonnosti