Zásobovanie teplom a umelá inteligencia

1. Budovy s takmer nulovou potrebou energie

Budovy s takmer nulovou potrebou energie predstavujú úplne nový fenomén pri návrhu, realizácii a prevádzke budov v zmysle akčného plánu EÚ 20/20/20, s časovým horizontom práve roku 2020. Jedná sa nielen o samotné budovy s takmer nulovou potrebou energie, ale najmä o filozofiu trvalej udržateľnosti architektúry a výstavby s celkovým zámerom v budúcnosti navrhovať, realizovať a prevádzkovať budovy, ktoré budú energeticky aktívne, ekologicky bezpečné a ekonomicky efektívne. Súčasne tieto budovy budú poskytovať pohodu a zdravie v ich vnútornom prostredí.

Budova s takmer nulovou potrebou energie musí spĺňať viaceré požiadavky, tak na tepelnú ochranu ako i na technické systémy. Potreba energie na vykurovanie takéhoto domu je až o 90 % nižšia v porovnaní so štandardným budovami a predstavuje približne 1,5 m³ zemného plynu (resp. 1,5 kg oleja) na štvorcový meter obytnej plochy za rok.

Základné kritériá kladené sú:

• Potreba energie na vykurovania za rok je maximálne 5 kWh/m²
• Kompaktnosť budovy – konštrukcia bez, resp. s minimálnymi tepelnými mostmi
• Vzduchotesnosť a ochrana proti vlhkosti.

2. Energetická náročnosť pri prevádzke budov

Energetický audit je komplexným technicko-ekonomickým posúdením budovy, ktorý zahŕňa jej inšpekciu, analýzu a vyhodnotenie existujúceho stavu a návrh rôznych opatrení, ktorých realizáciou môže dôjsť k zníženiu spotreby energie a k zlepšeniu vnútornej klímy budovy. Výsledky sa prezentujú v správe z energetického auditu, ktorá opisuje odporúčané opatrenia s príslušnými potrebnými investíciami, vyčíslením úspor ako i zisku.

Pri energetickom audite, ktorý je interdisciplinárny, sa musia vyhodnotiť všetky faktory ovplyvňujúce spotrebu energie a vnútornú klímu budov. Ide o:

1. obvodový plášť budovy,
2. vykurovací systém,
3. systém vetrania, klimatizácie a chladenia,
4. systém prípravy teplej vody,
5. osvetľovací systém,
6. automatická regulácia,
7. iné zariadenia.

Do úvahy treba brať i to, ako sa budova v skutočnosti prevádzkuje a používa, a takisto jej energetické systémy a zariadenia.

Každá budova je jedinečná, preto sa musí každý projekt energetického auditu budov spracovať osobitne s cieľom nájsť individuálne energeticky úsporné možnosti. Vlastník budovy môže mať rozličné plány na obnovu budovy a rôzne požiadavky na zisk z energeticky úsporných opatrení (maximálnu návratnosť). Preto je potrebné nájsť nielen možnosti, ale aj zvážiť ekonomické dôsledky projektu skôr, ako sa bude venovať čas podrobnejšiemu prieskumu. Projekt by sa mal spracovávať krok za krokom. Výsledky každého kroku by sa mali vyhodnotiť a následne urobiť rozhodnutie, či je alebo nie je výhodné pokračovať v procese ďalej.

Celkový proces prípravy projektu možno rozdeliť, do 6 hlavných krokov, a to:

1. identifikácia,
2. prehliadka,
3. energetický audit,
4. podnikateľský plán,
5. realizácia,
6. prevádzka.

Jeden z dôležitých výstupov energetického auditu je potenciál energeticky úsporných opatrení. Jednotlivé energeticky úsporné opatrenia sú zoradené podľa ich ziskovosti. Kým energetický audit nám dáva na základe opisu existujúceho stavu objektu/procesu reálny pohľad na ich energetickú náročnosť, potom energetický manažment vychádzajúc z realizácie energeticky úsporných opatrení je nástrojom zabezpečenia energeticky efektívnej prevádzky.

3. Vnútorné prostredie budov

V tejto časti sa uvádzajú kritériá, použité pri hodnotení vnútorného prostredia predmetnej budovy podľa európskej normy EN 15251:2007.

Krátky opis jednotlivých kategórií vnútorného prostredia budov, ktoré sú dané pre odporúčané vstupné hodnoty, podľa STN EN 15251, je uvedený v tabuľke 2.

Poznámka: V normách ako EN 13779 a EN ISO 7730 sa takisto používajú kategórie, ich označenia však môžu byť odlišné (A, B, C alebo 1, 2, 3 atď.).

Hodnotenie vnútorného prostredia zahŕňa 1. kritériá tepelného stavu prostredia v zime, 2. kvalitu vzduchu a kritériá na vetranie, 3. akustické kritériá, 4. kritériá na osvetlenie. Klasifikácia vnútorného prostredia môže byť založená na návrhových kritériách jednotlivých parametrov, na výpočtoch alebo meraniach podstatných parametrov – ako sú operatívna teplota miestnosti, intenzita vetrania, vlhkosť a koncentrácia CO₂ za časovú jednotku (týždeň, mesiac, rok).

4. Obnoviteľné zdroje energie

Čo sa týka obnoviteľných zdrojov energie (slnečná, geotermálna, energia prostredia využívaná prostredníctvom tepelných čerpadiel, biomasa...), máme na Slovensku významný potenciál, kvalitné technické riešenia, dostatok erudovaných odborníkov, ale i mnoho nadšených potenciálnych investorov, avšak chýba koncepčný stimul či už finančný, alebo daňovým, ktorý by dostal ekonomickú návratnosť týchto riešení na akceptovateľnú úroveň. Otázka ich masívnej aplikácie pri výrobe tepla/chladu a elektrickej energie musí byť postavená na plošnej dostupnosti pre každého užívateľa a podporovaná systémovo a nie kampaňovito. V EÚ sa práve pri aplikácií OZE začínajú čím ďalej tým viac uplatňovať technické riešenia, keď OZE sa umiestňujú nie lokálne na/do budovy alebo v ich blízkosti, ale práve naopak, mimo. Jedná sa teda i novú kvalitu riešenia, kedy zdroje tepla/chladu sú veľké energetické jednotky ako základ pre centralizované zásobovanie teplom.

Akumulácia tepla predstavuje úplne nový fenomén pri zásobovaní budov teplom. Súvisí bezprostredne s výstavbou nových budov, tzv. „s takmer nulovou potrebou energie“, ktoré majú minimálne energetické nároky na prevádzku vykurovania, v dôsledku enormného zníženia tepelných strát vďaka masívnej tepelnej ochrane stavebnej časti budov. To je nový poznatok, ktorý by mohol napomôcť k racionálnemu využívaniu tepelnej energie vtedy, kedy ju potrebujeme. Týka sa to hlavne slnečnej energie, ktorú máme dostupnú v letných mesiacoch a to len cez deň, pričom jej uskladnenie, či už krátkodobé alebo dlhodobé, je jedným zo základných princípov efektívneho využívania energetických zdrojov.

Problematika akumulácie energie, a to nielen tepelnej, v súčasnosti aj elektrickej, sa stáva novou výzvou pre celú energetiku štátu, či budeme hovoriť o budovách, priemysle alebo doprave. V súčasnosti sa stala aj súčasťou inovovanej Smernice EÚ o energetickej náročnosti budov. Práve pre tieto nízkoteplotné systémy, je ideálna kombinácia zásobovania teplom s obnoviteľnými zdrojmi tepla, ktoré prezentujú tzv. nízkopotenciálnu energiu s efektívnym využitím práve pri nižších teplotách ako 50 stupňov.

5. Umelá inteligencia

Problematika umelej inteligencie momentálne rezonuje svetom, tak v odbornej ako i laickej verejnosti. V súvislosti so zásobovaním teplom má určitý význam, ktorý bezprostredne súvisí s uplatňovaním automatizačnej techniky. Dnes už považujeme za samozrejmosť, ak hovoríme o meraní a reguláci a následnom rozpočítavaní tepla. Rovnako to súvisí s aplikáciou riadiacich systémov postavených na určitých predpokladov súvisiacich hlavne s ich schopnosťou predikcie riadenia zásobovania teplom. V neposlednom rade sa jedná o tzv. smart-metering, zabezpečujúci aktuálne informácie o spotrebe tepla. Takže UI nie je riešením, ale nástrojom ako optimalizovať zásobovanie teplom.

Záver

Aby potenciál energeticky úsporných opatrení v dnešnej dobe okolo 50 % bol po ich implementácií aj dosiahnutý sa nedá zabezpečiť inak, ako len permanentným sledovaním energetickej spotreby – monitoringom, následným vyhodnocovaním – analýzou, a na záver prijatím akčných opatrení – manažmentom. Iba touto cestou vieme dosiahnúť, aby sa teoreticky vypočítané úspory stali aj reálnymi.

Poďakovanie

Táto práca bola podporená MŠVVŠ SR prostredníctvom grantu VEGA 1/0304/24 a prvýkrát predstavená na konferencii Vykurovanie 2025. Pre portál TZB-info upravená podľa pokynov recenzenta.

Literatúra

1. ISO 19011: Smernica pre audit riadiacich systémov
2. ISO 17021: Posudzovanie zhody – Požiadavky na orgány vykonávajúce audit a certifikáciu systémov riadenia
3. ISO 50001: 2011 : Systémy energetického manažmentu
4. DAHLSVEEN, T., PETRÁŠ, D. a kol.: Energetický audit a certifikácia budov. JAGA, Bratislava 2008
5. EUREM: Študijné materiály