Energeticky pasivní dům Rychnov u Jablonce (II)

EPD Rychnov - vliv venkovní teploty

Přibližme si pojem "pasivní" ve spojení s touto výstavbou. Objekt na změnu venkovní teploty reaguje netečně, s velkým zpožděním. Skutečně se dá říci, že je "pasivní a čeká, co se bude dít. Je lhostejné, jestli je venku v zimě v noci -5 °C nebo -25 °C. Je to poznat pouze pohledem na venkovní teploměr. Díky dokonalé tepelné obálce budovy je teplota v interiéru i bez dohřívání stálá a za noc klesá o max. 1,5°C. Rozdíly povrchových teplot vnitřních konstrukcí se liší pouze desetinami stupně - např. při teplotě vzduchu int. cca 22 °C má strop 21,8 °C, stěna (lhostejno jestli obvodová nebo vnitřní) 21,5 - 21,8 °C a podlaha 21,4 °C. Okna - rám byl použit dřevěný EURO 78 ("ortodoxní" zastánci konceptu EPD nadskakují - nedostatečné!), skla HEAT MIRROR U = 0,62. Při venkovní teplotě t_e = -25 °C byla povrchová teplota rámu v nejchoulostivější části (u parapetu) cca + 7 °C, díky tepelnému mostu přes křídlo byla povrchová teplota vnitřního skla u spodní hrany křídla cca + 10 °C (na spodní hraně skla v pásu cca 20 mm byla patrná kondenzace vzdušné vlhkosti). Ale už v odstupu 100 mm od spodní strany skla byla povrchová teplota stejná jako uprostřed tabule + 16,6 °C (t_e = -25 °C t_int.= +21 °C; rh cca 43%). V letním období díky vhodně zvolené celkové koncepci domu (a při použití cirkulační zemního výměníku tepla) byla dosažena při venkovní teplotě 35 °C interiérová cca 24 °C. Bez jakýchkoliv stínících prvků na oknech, nebo výraznými přesahy střechy.

EPD Rychnov - měření relativní vlhkosti (a dalších provozních parametrů)

Od ledna 2005 je měřena relativní vlhkost interiéru vč. interiérové teploty. Postupně bylo zahájeno měření dalších provozních parametrů a stavů (provozní parametry VZT jednotky, koncentrace CO₂, provozní parametry cirkulačního zemního výměníku - ZVT, měření venkovní teploty, připravuje se měření intenzity slunečního záření). Díky primární cirkulační větvi VZT rozvodu byla i při extrémních mrazech (v noci klesala teplota i v roce 2005 nárazově až k -25°C) vnitřní relativní vlhkost bez jakýchkoliv vnitřních řídících čidel (pouze na základě matematického modelu) udržována v rozumném rozsahu. Na grafu v obr. č. 3 je záznam z měření.

Měření stále probíhá, i v zimním období topné sezóny 2005-2006 jsou záznamy obdobné jako na obr. 3.

EPD Rychnov - měření koncentrací CO₂

V objektu EPD Rychnov je měřena i koncentrace CO₂. Výsledky jsou srovnávány s matematickým modelem, prezentovaným v odborné literatuře a časopisech. Na obr. č.4 je graf porovnání koncentrací CO₂ - výsledky teoretické modelace a skutečného měření. I tyto poznatky a výsledky v současné době mění náhled na větrání interiérů rodinných a bytových domů.

EPD Rychnov - provozní náklady za rok 2005, předpoklad pro rok 2006

Tepelné ztráty prostupem objektu EPD Rychnov (při t_evýp. = -18°C) se pohybují (dle několika prováděných výpočtů) mezi 1800 - 2100 W. Rozdílné výsledky jsou způsobeny postupem výpočtu a zaokrouhlováním parametrů. Tepelná ztráta větráním bez rekuperace by byla 1256 W (pozn. cca 70% tepelná ztráty prostupem!), díky rekuperaci s průměrnou účinností 85% jednotky DUPLEX RB použité v EPD Rychnov pak 188 W. Pro následující porovnání budeme používat variantu výpočtu s "nejhorším výsledkem", kdy celková ztráta prostupem a větráním EPD Rychnov při t_e = - 18°C je cca 2245 W. Tento údaj ale samostatně nic neříká. V následující tabulce jsou důležité parametry objektu, vztahující se k tomuto tématu:

EPD Rychnov - tabulka parametrů objektu
výp. zimní te= -18°C; Ø tabulková teplota topného období = 3,6 °C; tabulková délka topného období 256 dní, instalovaný solární systém - aktivní plocha 5,4 m2; místo stavby - Rychnov u Jablonce nad Nisou; 133,5 m2 podl. plochy
	hodnoty teoreticky vypočtené a tabulkové		Hodnoty reálně měřené
Spotřeba energie na provoz domácnosti (kWh/rok)	3500		4392 (vč. provozu VZT systému) (do této spotřeby je také zahrnuta energie na provoz měřících ústředen: celkově 262 kWh/rok).
Spotřeba energie na provoz VZT systému (kWh/rok)	770
Spotřeba energie na vytápění (kWh/rok)	*	1335	2216
	**	4005
Spotřeba energie na ohřev TUV (kWh/rok)	3984		2920
Solární systém - přínos (kWh/rok)	2104		1125
Spotřeba energie na vytápění v kWh/m2a	*	10	16,6
	**	30
Celková spotřeba energie EPD Rychnov (kWh/rok)	* +zisky akt.solárů	7485	10114
	* + bez zisků aktiv. solárů	9589
	***	12259
* - při započítání teoretických pasivních solárních zisků okny	** - bez započítání pasivních solárních zisků okny		*** - bez započítání aktivních solárních zisků solárním systémem a pasivních solárních zisků okny

Rozeberme v krátkosti jednotlivé položky:

Spotřeba na provoz domácnosti - obecně se udává v rozmezí od 3 000 - 4500 kWh/rok dle stupně elektrifikace domácností. Z našich realizací máme reálně naměřené hodnoty v rozsahu od 2900 - 3700 kWh/rok.

Spotřeba energie na vytápění - i v EPD je nutné částečně topit. Tabulková délka topná sezóna v Jbc je 256 dní. Díky parametrům objektu EPD Rychnov bylo v roce 2005 147 dní, kdy se "topilo". Jen pro porovnání - v panelových domech v Jbc se začalo topit 13.9.2005, v EPD Rychnov 3.11.2005 - o 51 dní později. Velmi výrazně na tento parametr mají vliv i pasivní solární zisky (tedy energie slunce, procházející okny). Ve všech výpočtech se používají data z dlouhodobých měření. Ve skutečnosti jsou roky, kdy je slunečních dní více, jindy zase méně. Pro porovnání jsou proto v teoretické části tabulky hodnoty pro oba póly - sluneční záření dle tabulek a také teoretická varianta, kdyby slunce celou topnou sezónu nesvítilo. Menší zisky mohou být způsobeny i jinými, na nás nezávislými skutečnostmi - soused postaví dům tak, že náš je částečně stíněn; před domem jsou stromy - listnaté vítáme (v létě listí příjemně stíní, po opadu větve moc nevadí), jehličnaté (kromě modřínu) stíní celý rok. Od 3.11. do 24. 12. 2005 byly v Rychnově pouze 2 slunečné dny. Velikost prosklení oken jižní fasády domu (4,3 m²) je dle našeho názoru dostatečné - ve slunečných dnech zisky nezpůsobí přehřátí interiéru (max. t_int = 23,5), v době bez slunce nezpůsobují větší tepelné ztráty. (okna na východní a západní straně pak v zimním období do bilance zisků nepřispívají - slunce je nízko na obzorem a než do těchto oken začne svítit, zapadá za les).

Pokud přepočteme spotřebu energie na podlahovou plochu (výsledek je v kWh/m²a), pak je ve výsledcích opět jasně patrný vliv pasivních slunečných zisků. Teoreticky se pohybuje od 10 - 30 kWh/m²a. Výsledná naměřená hodnota cca 16,6 kWh/m²a je z našeho pohledu vynikající - teprve jsme se učili využívat parametry domu.

Solární systém - díky realizovanému solárnímu systému je část energie kryta sluncem. Stejně jako u pasivních zisků ale platí, že jsou pouze tehdy, svítí-li slunce. V místě stavby a vzhledem ke klimatickým podmínkám roku 2005 byli tyto zisky cca 50% proti teoretickým tabulkovým hodnotám (určitou nepřesnost může být i způsob měření těchto zisků řídícím zařízením solárů).

Celková spotřeba energie - jedná se o energii potřebnou pro provoz objektu (režie domácnosti - vaření, svícení, počítače...), provoz VZT systému, ohřev TUV, temperování. U EPD Rychnov také trvalý příkon pro napájení všech měřících ústředen (cca 30 W; za rok cca 262 kWh = cca 2,7 % celkové spotřeby objektu!). Pozor proto na spotřebiče v pohotovostním (stand-by) režimu - televize, radia, počítač + monitor - v bilancích je to znát!

Náklady na provoz, platby za odebranou el. energii.

Objekt EPD Rychnov byl od 1. 1. 2005 do 1. 11. 2005 provozován v sazbě D 25 (za den 8 hod NT a 16 VT tarif). (NT = nízký tarif, povolení nabíjení akumulačního zásobníku pro ohřev UT + TUV; VT = vysoký tarif, nabíjení blokováno). Od 1. 11. 2005 pak byla sjednána sazba D 35 (za den 16 hod NT a 8 hod. VT). Pro představu byly provedeny i přepočty z kombinovaného ročního tarifu pro varianty, kdyby byl objekt provozován celý rok na tarif D25, D35, a D45 (20 hod. NT + 4 hod VT). Ve sloupci D35 - bez rekuperace je pro porovnání uvedena varianta větrání okny - pro možné porovnání úspor nákladů díky rekuperaci.
(všechny výpočty jsou prováděny na základě nákladů, paušálů a plateb Severočeské energetiky pro rok 2005; pro 2006 pak na základě tarifů ČEZu - nástupce SČE):

Náklady na provoz 2005 - Kč/rok		D25+D35	D25	D35	D35-bez rekup.	D45
Teoretický výpočet	Bez solárního systému	-	-	18025	20 759	18127
	Se solárním systémem	-	-	16207	18 942	16247
Skutečné náklady (9528 kWh/rok) + výkon solárního systému		18 214	18 128	18 063	-	19 569

Z tabulky je patrné, že pro provoz takto provedeného objektu bylo lhostejné, jestli se používala sazba D 25 nebo D 35. Sazba D 45 již vhodná z ekonomického hlediska nebyla. Je vhodná pro domy s vyšší tepelnou ztrátou - u akumulace od cca 4 kW výš, u objektů s el. kotlem nebo přímotopy je nutná. Je také vidět, že v cenách roku 2005 je "ekonomický zisk" použitím rekuperace cca 2700 Kč/rok. (porovnání D35 x D35 - bez rekuperace).

Od 1. 1. 2006 došlo ke zdražení tarifů a cen platných pro jednotlivé sazby. Zvýšení cen za kWh v NT bylo poměrně drastické - např. v sazbě D 35 se jednalo o navýšení 0,47 Kč/kWh, což je zvýšení o 42%. Viz tabulka:

Změna el. sazeb	D25		D35
Rok	2005	2006	2005	2006
Paušální platba za jistič (Kč/měs)	195	156	358	273
VT (Kč/kWh)	3,49	4	3,44	1,86
NT (Kč/kWh)	1,02	1,28	1,13	1,6

Pokud by zůstala spotřeba energie za rok 2006 stejná jako v roce 2005, pak by se u EPD Rychnov celkové náklady změnily následovně:

Náklady na provoz 2006- Kč/rok		D25+D35	D25	D35	D35-bez rekup.	D45
Teoretický výpočet	Bez solárního systému	-	-	18571	23135	19040
	Se solárním systémem	-	-	15771	20335	16114
Teoretické náklady dle spotřeby roku 2005 (9528 kWh/rok)		20 695	20 748	18 858	-	19 648
Zvýšení proti roku 2005 (provoz EPD)		13,62%	14,45%	4,40%		0,41%

Porovnáním je vidět, že sazba D25 je nyní i pro EPD krajně nevýhodná, změna cen pravděpodobně naznačuje tlak na zrušení této sazby v blízké budoucnosti. I když je u sazby D 35 zvýšení v NT za kWh 42%, pak v celku (po započtení snížení stálé paušální sazby - pozor, je to 1020 za rok - a také díky výraznému snížení ceny u VT) se jedná o meziroční zvýšení "pouze" o 4,4%. Díky vzrůstu cen energií stojí za povšimnutí "ekonomický zisk" použitím rekuperace - nyní se jedná o částku 4564 Kč/rok. A ceny energií už nižší nebudou, spíše naopak. Sazba D45 se v porovnání s rokem 2005 jeví jako výhodná (nárůst o 0,41%), je potřeba si uvědomit absolutní hodnotu - proti sazbě D35 stále nevýhodné.

Poslední porovnání - zkusme si představit, že by se objekt EPD Rychnov realizoval konstrukcemi s parametry U dle ČSN 7305040-02 - hodnoty doporučené (o požadovaných hodnotách by se již při realizacích ani uvažovat nemělo). Pokud uděláme teoretické výpočtové porovnání se skutečně realizovanými hodnotami (podotýkáme - výpočtové), pak se dostaneme k těmto číslům:

EPD Rychnov - porovnání konstrukcí (stejná dispozice)	Spotřeba energie na vytápění kWh/m2a.	Výpočtová tepelná ztráta (kW)	D35		D35 - bez rekup.		D45
			2005	2006	2005	2006	2005	2006
k-ce dle ČSN - doporučené	54	3,96	24877	28356	27420	32816	25097	29186
k-ce realizované v EPD Rychnov	11	2,24	18025	18571	20759	23135	18127	19040

Výsledky této poslední tabulky zaslouží podrobnější popis.

Porovnáním hodnot roku 2005 je vidět, že rozdíl provozních nákladů mezi teoreticky uvažovanými objekty shodně technicky vybavených je cca 7 000 Kč/rok. Rozdíl provozních nákladů objektu bez rekuperace s k-cí "doporučenou" a EPD s rekuperací je pak 9400 Kč/rok.

Porovnání hodnot roku 2006 je ale poněkud odlišné. U stejně technicky vybavených objektů je rozdíl provozních nákladů cca 9800 Kč/rok. A rozdíl nákladů domu k-cí doporučených bez rekuperace a EPD s rekuperací je 14 245 Kč/rok. Zvýšené finanční náklady na úpravu (zlepšení tepelně-izolačních parametrů - "U") stavební části a technické vybavení domu o nucené systémy s rekuperací se pak vrací výrazně rychleji. A ceny energií porostou - příští rok můžeme místo 14 245 Kč mít klidně 19 000 Kč.

Díky malé potřebě energie je u EPD růst provozních nákladů pomalejší než u druhého domu. Režijní spotřeba (provoz domácnosti) je u obou objektů shodná a závisí pouze na uživatelích a vybavení domu (v modelovém případě oba domy užívá stejná rodina). Díky menšímu požadavku EPD na vytápění hrají pasivní solární zisky a také zisky z provozu domácnosti významnější úlohu. V době, kdy EPD již nepotřebuje "topit", pak např. náš modelový objekt (doporučené hodnoty) potřebuje trvalý tepelný příkon 1 kW. Tento požadavek má EPD při venkovních teplotách o cca 10°C nižších. Zkracování topné sezóny na cca 50-60% tabulkových hodnot to potvrzuje.

Závěr

Snad náš příspěvek přinesl několik praktických poznatků ze skutečného provozu obydleného, energeticky pasivního domu v Rychnově u Jbc. Se sedlovou střechou se vzhledově nijak neliší od jiných objektů v okolí. I v tomto ohledu se chová jako pasivní - nenápadný. Jeho provoz je sice monitorován, ale největším "škůdcem" měření jsou sami uživatelé, kteří se chovají neukázněně - nedodržují pravidelný režim, otvírají vchodové dveře atd. Další okolnosti, významně ovlivňující veškeré naměřené hodnoty, jsou: slunce, mraky, vítr, venkovní teplota, sníh, stromy kolem domu. Přestože jsme se snažili o co možná nejdůslednější zpracování, měření a jeho výsledky mohou být zatíženy chybami, o kterých v tuto chvíli nevíme. Na základě jednoho roku není možné stanovovat zásadní směry, bude potřeba mít k dispozici srovnání z několika let provozu a také dalších objektů. Směr výstavby ke snižování provozních nákladů je ale potvrzen.

Na konec bychom si dovolili vypůjčit citát doc. Tywoniaka:
"Nezapomeňte se radovat z dobře postaveného domu - to je nad všechny kilowatthodiny"

EPD Rychnov u Jbc - pohled západní

EPD Rychnov u Jbc - pohled východní