Spotřeba tepla a denostupně

Základní porovnání spotřeby tepla pro vytápění s ohledem na měnící se klimatické podmínky jednotlivých let umožňuje metoda využívající tzv. denostupně. Jak název napovídá, denostupně mají úzkou vazbu na jeden den, tedy časový interval 24 hodin. Jde o rozdíl mezi průměrnou denní venkovní teplotou a jinou teplotou, kterou si můžeme libovolně zvolit.

Zpravidla v lednu až únoru dostávají odběratelé tepla a energií k jeho výrobě výsledná vyúčtování za kalendářní rok. Mohou si tedy v absolutních číslech porovnat s jinými lety, kolik energie, například kilowatthodin elektrické energie, spotřebovali za vytápění. Pokud k tomu známe počet denostupňů v dané lokalitě, můžeme porovnání provést i s ohledem na konkrétní klimatické podmínky a porovnání pak má mnohem větší smysl a přesnost. Tento článek je určen těm, kteří se chtějí s problematikou denostupňů seznámit na nejnižší odborné úrovni. Záměrně, s cílem problematiku vysvětlit jednoduše, je v článku použito co nejméně přesných označení veličin a obecných vzorců.

Klimatické a vytápěcí denostupně

Základem jsou klimatické denostupně, které se opírají o vyhlášku Ministerstva obchodu a průmyslu, která definuje, že otopné období na území ČR začíná 1. září a končí 31. května. A dále že dodávka tepelné energie v otopném období začíná, když průměrná denní teplota venkovního vzduchu v příslušné lokalitě klesne pod +13 °C ve dvou dnech po sobě následujících a podle vývoje počasí nelze očekávat zvýšení této teploty nad +13 °C pro následující den. Proto se tzv. klimatické denostupně se vztahují k venkovní teplotě +13 °C. Základem je rozdíl průměrné denní teploty a těchto 13 °C. Zjistíte-li si, nebo si naměříte-li například ve vaší lokalitě průměrnou venkovní denní teplotu 2 °C, pak v této lokalitě danému dni odpovídá

13 - 2 = 11 klimatických denostupňů.

Pokud jste například naměřili -10 °C, pak tomuto velmi chladnému dni odpovídá

13 - (-10) = 23 klimatických denostupňů.

Jsou pro porovnání potřeb tepla klimatické denostupně vhodné? Nejsou. Proč? Protože v bytech, až na výjimky mimořádně otužilých jedinců a neplatičů za energie máme teploty rozhodně vyšší, než 13 °C uvažovaných jako limit pro zahájení vytápění.

S přiměřenou dávkou nepřesnosti lze uvažovat o průměrné teplotě v bytě kolem 20 °C. Neboť v některých částech bytu, například v obývacím pokoji, zřejmě bude více jak 20 °C, a v jiných částech bytu zase méně, například v ložnici.

Přesná kalkulace podle skutečných poměrů v jednotlivých místnostech přesahuje rámec tohoto článku a je náplní práce energetických specialistů.

Zájemci o poznání základů problematiky mohou například využít podklad zpracovaný panem Ing. Romanem Vavřičkou, Ph.D., pro výuku oboru vytápění, viz:
https://www.ib.cvut.cz/sites/default/files/Studijni_materialy/VYT/VYT_cv_2_2011_oppa.pdf

Pokud si za srovnávací základnu zvolíme například teplotu 20 °C, na kterou vytápíme byt, nehovoříme o klimatických denostupních, ale o vytápěcích denostupních. Pak průměrné denní venkovní teplotě 2 °C odpovídá

20 - 2 = 18 vytápěcích denostupňů

a teplotě -10 °C odpovídá

20 - (-10) = 30 vytápěcích denostupňů.

Tyto vytápěcí denostupně vztažené k teplotě vytápění 20 °C se označují například jako D_v20.

Pochopitelně, že stejnému dnu odpovídá více vytápěcích než klimatických denostupňů. Pokud tedy budete porovnávat otopná období, pozor na to, zda máte k dispozici klimatické denostupně nebo vytápěcí a když vytápěcí, tak k jaké konkrétní teplotě vytápění vnitřních místností jsou vztaženy.

Pokud bychom chtěli znát počet, ať již klimatických, nebo vytápěcích, denostupňů za delší období, tak nasčítáme denostupně vypočítané pro konkrétní dny tvořící dané období. Lze tak nasčítat počet denostupňů za konkrétní týden, dekádu, měsíc, rok, otopnou sezónu, cokoliv podle potřeby.

Jak zjistit průměrnou denní teplotu

Můžete na to jít jako klimatologové v dobách, kde neexistovaly samočinně pracující elektronické měřicí přístroje. Musíte jít každý den třikrát ke svému venkovnímu, vhodně přesnému a vhodně umístěnému, teploměru a odečíst z něj teplotu v 7:00, 14:00 a 21:00 hodin našeho zimního času. Následně si spočítat průměr ze čtyř hodnot, když teplotu zjištěnou v 21:00 hodin dáte do výpočtu dvakrát. Je to velká pomoc, neboť nemusíte k teploměru chodit někdy v noci. Po přechodu na letní čas je nutné posunout i dobu měření na 8:00, 15:00 a 22:00 hodin.

Pohodlný způsob, jak se dostat ke spolehlivým průměrným teplotám, nabízí Český hydrometeorologický ústav ČHMÚ. Údaje o průměrných venkovních teplotách naměřených meteostanicemi ČHMÚ za každou hodinu a za každý den jsou dostupné za úhradu. Zdarma jsou k dispozici údaje o průměrné teplotě během každého měsíce. Je zřejmé, že průměr za celý měsíc bohužel zneviditelní krátkodobé změny teploty, které mohou být z pohledu vytápění významné. Pro základní odpověď, kterou chce znát většina majitelů RD, zda jejich spotřeba za teplo v daném roce odpovídá klimatickým poměrům v daném roce, mohou měsíční údaje postačit.

Průměrné teploty za jednotlivé měsíce roku 2016 lze nalézt na adrese:
http://portal.chmi.cz/historicka-data/pocasi/mesicni-data
konkrétně je nutné po zobrazení předchozího odkazu kliknout na slovo „zde“ ve větě:
Tabulka s operativními údaji za aktuální rok je zde.

V tabulce za rok 2016 na webu ČHMÚ jsou uvedeny průměrné měsíční teploty zjištěné v síti 31 meteorologických stanic. Na interaktivní mapě České republiky je vidět umístění těchto stanic. Pokud si na název konkrétní stanici kliknete, zobrazí se vám bližší údaje o stanici, například i její nadmořská výška. To je dosti důležitý údaj, neboť počet dosažených denostupňů může být odlišný pro místa, která jsou relativně blízko, ale liší se nadmořskou výškou.

Pro budoucí dlouhodobou práci doporučuji si daná data spolehlivě uložit.

Pro přesný výpočet bychom museli vyřadit dny, kdy se nevytápělo, neboť průměrná denní teplota venkovního vzduchu v příslušné lokalitě neklesla pod +13 °C ve dvou dnech po sobě následujících. V rodinném domě se toto pravidlo pro zahájení a ukončení vytápění málokdy používá, většinou je využita ekvitermní regulace a zdroj tepla pro vytápění se natvrdo vypne třeba koncem května a zapne 1. září. Zjednodušeně tedy nemusíme počítat například denostupně za měsíce červen až srpen.

Pak lze s využitím údajů od ČHMÚ, například pro lokalitu Mošnov, s použitím vzorce

D_v20 = (20 - t_ae) * N

kde:
D_v20 je počet vytápěcích denostupňů vztažených k interiérové teplotě 20 °C za měsíc
t_ae je průměrná venkovní teplota v daném měsíci
N je počet dnů v daném měsíci,

spočíst, že za leden 2016 bylo 663 vytápěcích denostupňů:

D_v20 = (20 - (-1,4)) * 31 = 663

Podobně to provedeme za další měsíce mimo dohodnutého období v červnu až srpnu, kdy se určitě nevytápělo. Nezapomenout, že rok 2016 byl přestupný a měl 29 dnů. Po sečtení dostaneme celkem 3598 D_v20 za rok 2016.

leden		únor		březen		duben		květen		září
-1,4	663	4,7	444	4,7	474	9,1	327	14,7	164	16,7	99

Pak je možné z ročního vyúčtování, například za odběr plynu zjistit, kolik zemního plynu, respektive energie v něm obsažené, bylo za rok 2016 spotřebováno pro vytápění. Vydělením toho množství energie spočteným počtem denostupňů zjistíme, jak náročný je daný dům na jeden denostupeň.

Například spotřeba plynu na vytápění za rok 2016 byla 14500 kWh. Na 1 denostupeň Dv20 tedy připadá 4,03 kWh energie:

14500 : 3598 = 4,03 kWh/D_v20

Tento poměrný údaj by měl být přibližně stejný pro každý rok, bez ohledu na vývoj klimatu. Tedy pokud se neměnily podmínky užívání domu, dům nebyl například zateplen, nebyl vybaven účinnějším zdrojem tepla atp. Proto ten, kdo se o ekonomiku provozu svého obydlí zajímá, kdo si sleduje hospodárnost vytápění svého domu, by si měl poměrný údaj dopočítat i co nejvíce do minulosti, aby měl porovnání.

A jak porovnat spotřebu energií na vytápění mezi různými roky? Pokud máme k dispozici jen dvouletou historii dat, například za leta 2014 a 2016, a to denostupňů v uvažovaných letech a jim přináležející spotřeby energií, máme dvě možnosti. Buď spočíst výše uvedený poměrný údaj o spotřebě energie na jeden vytápěcí denostupeň v roce 2014 a pak jej vynásobit počtem denostupňů v roce 2016. Výsledek by se měl blížit ke spotřebě tepla zjištěné za rok 2016. Druhou možností je obrácený postup, a to vydělit spotřebu energie z roku 2016 počtem denostupňů v roce 2016. A pak tento poměrný údaj vynásobit počtem denostupňů v roce 2014 s tím, že by se měl přiblížit spotřebované energii v roce 2014.

Výše byl uveden příklad pro rok 2016, tedy spotřeba energie 14500 kWh, počet vytápěcích denostupňů 3598, z čehož vyšel poměrný údaj 4,03 kWh/D_v20. Rok 2014 byl v lokalitě Mošnov teplejší, pro příklad vyjdeme z hodnoty 2557 denostupňů. Pak měla být v roce 2014 spotřeba tepla na vytápění přibližně 4,03 x 2557 = 10305 kWh.

S výpočtem denostupňů může pomoci pomůcka na portále TZB-info:
https://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/103-vypocet-denostupnu

V pomůcce lze volit interiérovou, vnitřní, vytápěcí teplotu, která výsledný počet denostupňů ovlivňuje, a tak si výpočet přizpůsobit svým konkrétním podmínkám.

Závěr

V praxi rodinných domů lze očekávat nepřesnosti. Obvykle není odděleno měření spotřeby energie pouze pro vytápění od ostatních spotřeb, zejména spotřeby pro přípravu teplé vody, takže se odhaduje. Často dochází ke změnám užívání místností, kterým se mění vnitřní teplotní poměry, tedy rozdíl teplot, který počet denostupňů ovlivňuje.

Přesto může být sledování poměrného údaje spotřeby energie na jeden vytápěcí denostupeň užitečné. Nejen pro porovnávání spotřeb energií mezi jednotlivými roky, ale i z pohledu motivace ke snížení spotřeby a také osobního uspokojení, že modernizační opatření měla pozitivní efekt. Zvyšování poměrného údaje spotřeby energie na jeden vytápěcí denostupeň může signalizovat pokles efektivity použitého zdroje tepla a růst potřeby jej modernizovat nebo zaměnit za nový, úspornější. Tento negativní a nežádoucí trend nemusí být dostatečně rozpoznatelný jen z celkové částky, kterou majitel domu za energii pro vytápění zaplatí. Právě proto, že v ní nejsou zohledněny klimatické rozdíly mezi roky.

U velkých objektů, bytových domů, patří využití denostupňové metody k běžné praxi porovnávání nákladů a odhadu potřeb tepla do budoucnosti. U těchto objektů je také dosahováno větší přesnosti a meziroční shody poměrného údaje počtu kWh na jeden denostupeň.

Literatura:

1) Výpočet denostupňů, výpočtová pomůcka TZB-info, https://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/103-vypocet-denostupnu

2) Měsíční data, ČHMÚ, http://portal.chmi.cz/historicka-data/pocasi/mesicni-data

3) VYTÁPĚNÍ - cvičení č.2, Výpočet potřeby tepla a paliva, Denostupňová metoda, Ing. Roman Vavřička, Ph.D., https://www.ib.cvut.cz/sites/default/files/Studijni_materialy/VYT/VYT_cv_2_2011_oppa.pdf