Jak překonat "úklady" při měření tepla

Začněme zmíněným diskusním příspěvkem, který byl podnětem k tomuto článku:

Babylonské zmatení jazyků, aneb „hodiny = měřák“ lze překonat

Naše "zateplené" BD Rubensova 2178 může posloužit jako referenční k tomu jak překonat "úklady" při měření tepla. Měli jsme léta levné, ale zavádějící odparné měřáky a měření tepla s krajními výslednými hodnotami, např. v roce 2012 pro 3+1 cca 4000 Kč až 17500 Kč/rok, průměr cca 7500 Kč, tj. rozpětí od -120% do +280%.

V roce 2013 jsme přešli na měřáky VIPA dané na "zpátečku", měřící jedinečným způsobem s pomoci "fyzikálního" software teplotu v místnosti se zohledněním denní venkovní teploty: krajní výsledky za 3+1 jsou blíže průměru 8291 Kč, tj. cca 7400 Kč a 10500 Kč/rok, jsou v rozpětí od -20% do +14%, čili v ± 20% rozpětí, deklarovaném VIPA při zavádění jako fyzikálně přípustnou maximální míru motivace k úspoře za teplo.

"Babylon" jsme tedy překonali. Co však nepřekonáme jen tak snadno, je Pražská teplárenská - její GJ se už blíží 600 Kč. Připravujeme však řešení: krátkodobé - za cca 7500 Kč/byt chemicky vyčistit a termohydraulicky přeregulovat topnou soustavu domu družstva (návratnost cca 5 let). Nebo přeregulaci nedělat (nutná jen pro dálkové topení) a rovnou jít na dlouhodobé řešení? Tj. odpojit se od PT, uvěřit firmě nabízející teplo + TV za cca 350 Kč/GJ vybudováním tepelného čerpadla voda/vzduch za cca 65000 Kč/byt.

Co mi/nám poradí pan Ing. Galád?

Redakce TZB-info požádala Ing. Vladimíra Galáda o komentář:

Dotazy jsou to zajímavé, ale znamenalo by to zde publikovat nějakou analýzu zmiňované otopné soustavy a věřte, to nelze na malém prostoru a bez podrobnější znalosti objektu. Vzhledem k tomu, že měření spotřeby tepla bylo základním článkem, tak se ještě chvíli k tomu vrátím. Na ostatní mohu reagovat spíše orientačně.

K měření spotřeby tepla

1. Nevím, zda by uvedený příspěvek neměl autor zaplatit, jelikož vysloveně slouží jako reklamní šot ve prospěch jednoho výrobce.

2. Tvrzení pana Bílka, že „měřáky“ na „zpátečce“ tělesa jedinečným způsobem podle fyzikálního software měří teplotu v místnosti, musím naprosto odmítnout:

Teplota trubky na zpátečce z tělesa absolutně nekoreluje s teplotou vzduchu v místnosti, prostě „nekopíruje“ s nějakou standardní odchylkou teplotu vzduchu v místnosti. Mohu prokázat měřením na tělesech, že prakticky žádná výhradní souvislost mezi teplotou zpátečky a teplotou v místnosti není, s výjimkou náhodné shody. Rovněž lze měřením snadno prokázat, že je teplota vzduchu těsně nad podlahou místnosti poblíž vratné trubky přípojky tělesa dosti nižší, než je teplota vzduchu v místnosti měřená podle doporučení normy (rozdíl může být různý, není neobvyklý až 3°C).

Těleso nemůže vychladnout na nižší teplotu, než je teplota vzduchu, který obtéká těleso. Teplota vratné trubky tělesa má tedy časově proměnlivou teplotu, podle toho, zda trubkou protéká jmenovité množství vody, anebo žádné.

Při provozu těles proto musíme rozlišovat stavy, kdy tělesem nic neproudí až po jmenovitý průtok, či zvýšený průtok.

I při jmenovitém průtoku není teplota vratné trubky stálá, závisí na vstupní teplotě a na okamžitém výkonu tělesa. Při nadměrném průtoku se blíží teplotě na vstupu a může se pohybovat jenom směrem dolů. Při hodně malém průtoku teplota klesá až k hodnotě teploty vzduchu v místě trubky, tedy i níže, než je teplota vzduchu v místnosti ve výšce 1 m.

Při stagnaci vody se začne uplatňovat vedení tepla v trubce směrem od teplejší stoupačky ke šroubení a vratná trubka se ohřeje a indikátor i bez dodávky tepla zaznamenává zvýšenou teplotu, jakoby tělesem proudila voda. Čím déle to trvá, tím se více indikuje dodávka tepla, přestože je již průtok tělesem dávno uzavřen. Toto je faktor zavádějící do měření značnou chybu, zejména tam, kde uživatelé na dlouhou dobu zavírají tělesa.

Z uvedených důvodů měření na vratném potrubí nelze považovat za měření spotřeby tepla.

Dalším zkreslujícím faktorem je skutečnost, že do bližších těles k patě objektu se do těles dostává teplejší voda, než ve vzdálenějších místech (tělesech). Již tím, že mají tělesa vzdálenější tělesa nižší teplotu na vstupu, nemůže být teplota vratné vody v obou případech stejná, což zavádí další zkreslení stavu. Byly zaznamenány případy, že na vstupu do různě vzdálených těles byl rozdíl teplot 3-5°C, tedy střední teplota i u stejných těles je rozdílná i výkon těles jiný.

Je-li rozdílná a navíc neměřená teplota na vstupu do těles, není vůbec možné ani vypočítat střední teplotu topné vody a tudíž ani okamžitý, či integrální výkon tělesa za otopovou sezonu!!! Dle příslušné normy o použití indikátorů se má měřit střední teplota topné vody, která se nachází někde na ploše tělesa a nikoliv na vratné trubce. A bez měření další veličiny, kterou je teplota vzduchu v místnosti, není ani matematicky možné vypočítat výkon instalovaného tělesa (viz normu ČSN EN 834). Možná že neznám algoritmus či rovnici pro výpočet výkonu tělesa pouze z teploty vratné vody.

Měření na vratné trubce má jediný klad, že se v případě uzavřeného tělesa v určitých intervalech naměří alespoň přibližně nejnižší teplota vzduchu v dané místnosti, která je výsledkem rovnováhy teplot, která vzniká i působením samovolného šíření tepla ze sousedních místností. Přepočet této teploty z indikátorů na jiném principu to nedokáže a není výjimkou, že takovým výpočtem vyjde teplota v místnosti třeba 12°C, což je ve složité tepelné soustavě samovolného šíření tepla mezi místnostmi nereálné, pokud není místnost intenzivně větrána otevřením oken při uzavřeném přívodu tepla.

Je dobré, že se vám podařilo jakousi metodou zúžit interval plateb za teplo, ale „úklady“ při měření skutečné spotřeby tepla jste nepřekonali, i když jste si splnili cíl, jak „bezbolestně“ vtěsnat platby za teplo mezi uživatele tak, aby mezi nimi byly minimální rozdíly. Kdybyste usilovali o rozdělení s nulovými rozdíly, mohli byste náklady rozdělit stejným dílem na všechny byty, to by asi protestovali ti, kteří mají menší byty. Tedy z psychologického hlediska jste se s rozúčtováním tepla vyrovnali, ale z hlediska měření spotřeby tepla nikoliv.

Co by poradil pan Galád?

1. Chemické čištění otopné soustavy za 7.500.-Kč na byt? Mám k této problematice připraven obsáhlejší materiál, který byl předmětem topenářského školení v květnu t.r. Bohužel je určen pro jiné tištěné topenářské odborné periodikum…

Závěry poměrně podrobného rozboru vlivu nánosů na předávání tepla a hydraulické podmínky v otopné soustavě jsou skeptické k chemickému čištění, protože v zateplených a předimenzovaných objektech nemůže čištění přinést úspory tepla a ani ekonomické efekty. Proč? Odstraněním nepatrných nánosů v trubkách snížíte tepelný odpor (nános, trubka, izolace) a částečně zvýšíte tepelné ztráty do okolí. Nános uvnitř těles sice zhoršuje prostup tepla do vzduchu, ale po zateplení je těleso natolik předimenzované, že Vás tento problém nemusí trápit. Teplotu vody stejně musíte snížit podle stupně zateplení, a jestli vám vyjde, že kvůli nánosům musíte zvýšit teplotu topné vody o 2°C, pak na to není třeba brát zřetel. Pro zateplený objekt stejně musíte snížit teplotu topné vody i o 20-40°C, Takže ji nesnížíte o třeba 20°C, ale o 18°C z projektované hodnoty.

Chcete-li, aby fungovalo fakturační měření tepla (i jakékoliv jiné – třeba provozní), musíte dodržet na jaře a na podzim minimální teplotní spád na teploměrech kalorimetru nejméně asi 2°C a tomuto stavu musíte přizpůsobit celkový průtok otopnou soustavou. Na mnoha projektech jsem si ověřil, že dojde k poklesu průtočného množství. Z toho plyne, že je nepatrné zvýšení hydraulického odporu vlivem nánosů mnohanásobně kompenzováno snížení hydraulických odporů oproti stavu před zateplením. Jako dobrý hospodář bych na takovou investici nevsadil ani korunu.

2. Regulace, předregulace, odpojení.

Nevím, kdo vám bude dělat termohydraulický přepočet otopné soustavy. Možná jsem neznalý, ale takový přepočet, pokud vím, dělá dobře pouze jedna osoba v ČR, o které to vím pozitivně. Omlouvám se, ale nemohu zde činit reklamní šoty.

Pokud vám to nabízí někdo jiný, mám obavy o správnost takového výpočtu.

Pokud jste si ještě neudělali analýzu vaší otopné soustavy, která by měla zahrnout jak posouzení měrných spotřeb za několik posledních let podle intenzity zimy, tak funkční analýzu otopné soustavy a stanovení nových fyzikálně správných parametrů na skutečný stupeň zateplení, neměli byste vybírat jakékoliv varianty (zdroje lze bez analýzy nevhodně předimenzovat, volit nesprávnou techniku měření a regulace, a dopustit se mnoha dalších chyb při volbě a použití seřizovacích armatur a jejich nastavení). Tomuto procesu jsem přiřadil zkratku SOOS (Sofistikovaná Optimalizace Otopné Soustav).

Analýzy a nové fyzikálně správné parametry topné vody určují vhodnost zdroje. Pokud vám vyjde, že potřebujete střední teplotu topné vody více než 50°C, asi budete těžko používat tepelné čerpadlo, které má výstupní teplotu 55°C.

Rozhodně bych neslučoval úspory do společného pytle s chemickým čištěním, aby se ve výsledku schovaly nešpory s úsporami.

Řešil jsem zdroj tepla, kdy zadavatel chtěl odpojení od dálkového zdroje tepla a vybudovat kotelnu. Použil jsem výše zmíněnou analýzu (SOOS). Vyhodnotili jsme reálný pokles spotřeby tepla po zateplení objektu, provedli jsme podrobný rozbor úspor u plynové kotelny (vč. připojení) a také jsme navrhli směšovací zařízení pro zajištění a udržení fyzikálně správných parametrů topné vody po celou otopovou sezonu (otopové křivky). Došlo k úpravě dodavatelských parametrů na uživatelské a po osazení této technologie vznikla další úspora již na zatepleném objektu. Porovnáním byl výsledek takový, že do zateplení bylo třeba vložit cca 17 Kč na 1% úspor, v případě realizace kotelny na plyn by to bylo 22 Kč na 1% úspor a po instalaci směšování s regulací byly vloženy náklady ve výši 1,55 Kč na 1% úspor. Směšování nebo deskový výměník s dobrou regulací nevyžaduje pouze cca po 5 letech elektro revizi a nějaký velmi občasný a vzdálený dohled přes web, což výrazně šetří náklady na obsluhu, plynové a komínové revize, a větrání, navíc kotelna má mnoho komponentů k pravidelné a časté údržbě. Nakonec tedy zadavatel zůstal o dálkové dodávky tepla. Navíc má patu domu a otopnou soustavu vybavenou a seřízenou tak, že může kdykoliv bez rekonstrukce systému m+r přejít na jakýkoliv zdroj tepla, stačí změnit pouze nějaké relevantní konstanty pro regulaci.

Doporučuji, abyste bez podrobné analýzy nedělali ukvapená rozhodnutí. Realizací vlastní plynové kotelny s kondenzačními kotli můžete ušetřit rozdíl mezi účinností klasických a kondenzačních kotlů (ne teoterických 7-11%, ale podle celoročního režimu kondenzace). Ostatní úspory nedocílíte, dokud nebudete řešit správné hospodaření teplem a pokud nebudete mít regulaci, která reaguje nejen na venkovní teploty – ekviterm, ale i na tepelné zisky a za všech okolností udržování správných fyzikálních parametrů po celou otopovou sezonu a také kvalitní regulaci ohřevu vody. V domech s vlastní kotelnou je odměřená účinnost ohřevu jen kolem 30-40%. Zbytek do 100% jsou ztráty v cirkulaci a vlastní kotelně (komínová ztráta, ztráta do okolí, studené starty, atd.).

K cenám jen tolik, že nelze uvažovat pouze třeba silovou elektřinu, i když ji zlevnili, tak při započítání všech dalších poplatků mne stojí domácnost 5,93 Kč/kWh včetně DPH. Nebudu dělat další rozbory, ten je třeba udělat pro dané místní podmínky a předpokládanou skladbu vybraného řešení.