Kontroly systémů vytápění budov nad 70 kW s kvalitním řízením nejsou povinné

1. Praktický příklad automatizačního a řídicího systému budovy

Novela zákona č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií zavedla povinnou periodickou kontrolu systémů vytápění u budov. Tato kontrola musí být prováděna minimálně jednou za 5 let a týká se budov, u kterých je součet jmenovitých výkonů všech instalovaných zdrojů tepla nebo přípojných výkonů odběrného místa soustavy zásobování tepelnou energií vyšší jak 70 kW. Pro obytné budovy se uvažují pouze zdroje, které zásobují teplem více než jednu jednotku. Výjimku z povinnosti provádět kontrolu mají mimo jiné budovy, pro jejichž řízení je instalován automatizační a řídicí systém (AŘS), který je přesně definován v prováděcí vyhlášce č. 38/2022 Sb. Podle § 9 vyhlášky musí být u bytových domů AŘS vybaven:

1. funkcí průběžného elektronického monitorování, které vyhodnocuje efektivitu provozu systému a upozorňuje a poskytuje informaci v případě výrazného poklesu efektivity, o nutnosti provedení údržby, a umožňuje ukládání výstupů z měření spotřeby energie alespoň po dobu 12 měsíců,
2. řízením pro zajištění optimální výroby, distribuce, skladování a užití energie.

Poměrně velké diskuse se vedou mezi majiteli budov i energetickými specialisty o to, co to vlastně je AŘS a jaké technologie řízení a monitorování otopných soustav vyhláškou definované podmínky AŘS splňují.

Jedním z předních odborníků na vytápění bytových domů u nás je Ing. Vladimír Galád, který již v roce 2010 na TZB-info.cz popisoval sofistikovanou technologii řízení otopných soustav (SOOS). Tato technologie plní všechny současné legislativní požadavky na AŘS v oblasti systémů vytápění napojených na SZTE, ale může jít i o jednotlivý úsek napojený na kotelnu společnou pro více objektů. Systémy vytápění u budov vybavených takovou nebo podobně technicky dokonalou technologií nemusí být kontrolovány podle § 6a zákona č. 406/2000 Sb. Zeptali jsme se proto Vladimíra Galáda, jak konkrétně se technologie SOOS „vyrovnává“ s požadavky na AŘS.

2. Základem je transformace parametrů zdroje tepla na fyzikálně správné parametry budov podle PENB

Skladba technologie bývá dvojí, jelikož závisí na teplotních a tlakových parametrech ze strany zdroje tepla. Zdrojem tepla se rozumí teplonosná látka v místě předání do otopné části odběratele. Nejdříve se musí ověřit, v jakém tlakovém a teplotním pásmu pracuje samotná otopná soustava objektu. Obvykle to bývá do tlaku 600 kPa a do teploty 100 °C. Odběrné místo bývá potom řešeno jako tlakově závislé, to znamená, že otopná voda dodávaná ze zdroje tepla přímo proudí i uživatelskou částí odběratele, jeho otopnou soustavou. V tomto případě se používá k „transformaci“ parametrů v místě vstupu do odběratelské části proces směšování.

Obr. 1 Schéma zapojení pro transformaci parametrů v místě vstupu do odběratelské části směšováním

Obr. 2 Příklad, jak může reálně vypadat stanice řešící transformaci parametrů v místě vstupu do odběratelské části směšováním.

Při směšování se používá třícestný směšovací ventil, ve kterém je směšována chladnější vratná otopná voda po předání tepla uživateli s teplejší přiváděnou otopnou vodou od dodavatele (zdroje).

Pokud jde o připojení ke zdroji (například CZT, SZTE) s vyššími tlakovými a teplotními parametry oproti odběratelské části soustavy, tedy části v objektu, potom je třeba provést „transformaci“ parametrů na tlakově nezávislé provedení. To se provádí prostřednictvím deskového výměníku, který tlakově oddělí obě části soustavy.

Obr. 3 Schéma zapojení pro transformaci parametrů v místě vstupu do odběratelské části s využitím deskového výměníku

Obr. 4 Příklad, jak může reálně vypadat stanice řešící transformaci parametrů v místě vstupu do odběratelské části s využitím výměníku

U deskového výměníku se „transformace“ tepelných (teplotních a průtokových) parametrů provádí dvoucestným regulačním ventilem na straně zdroje tepla (dodávky z CZT apod.).

V procesu transformace parametrů je jak při směšování, tak i při použití deskového výměníku důležitá funkce oběhového čerpadla v otopné části odběratele.

Obě technická řešení mají potom úplně stejný základ vybavení z hlediska MaR (měření a regulace), respektive legislativou tolik zdůrazněného AŘS. Stěžejním komponentem je samotný a volně programovatelný regulátor na úrovni PC, do kterého vstupují jak zadávané nezbytné hodnoty veličin, tak měřené hodnoty, které regulátor průběžně zpracovává podle speciálních algoritmů. Pomocí servopohonu jak na směšovacím, tak i regulačním ventilu upravuje průtoky otopné vody k dosažení požadovaných hodnot.

Sestava technologie obsahuje uzavírací armatury (ventily nebo klapky), ruční seřizovací ventil pro výchozí nastavení, ukazovací teploměry a tlakoměry pro rychlou orientaci na místě, teploměry a tlakoměry pro snímání veličin pro MaR, pojistné a expanzní prvky, tepelné izolace a další potřebné „drobnosti“.

Dále jsou nezbytné i prvky bezpečnosti provozu. To je hlášení alarmů k operátorovi například přes GSM bránu, ale také komunikační prvky pro dálkovou správu přes internet, případně jiné formy po vodičích či bezdrátově.

Nejdůležitějším prvkem každé technologie jsou aplikované algoritmy řízení. V případě technologie SOOS jsou algoritmy navrženy na bázi detailně provedené analýzy otopné soustavy. Hodnoty veličin použitých v algoritmech musí vycházet z analýzy konkrétní otopné soustavy, neboť otopné soustavy a jejich provozní stavy se od sebe mohou velmi výrazně lišit. K tomu je třeba zpracovat podklady na základě statistiky spotřeb tepla, detailní znalosti technických vlastností otopné soustavy, stavu budovy podle PENB a také znalosti otopové křivky zdroje (dodavatele) tepla. Instalovaná technologie, nejen SOOS, musí být připravena i na snadné přizpůsobení ke změnám na straně zdroje tepla vyvolaných například dodavatelskými regulačními stupni.

3. Funkce průběžného elektronického monitorování

Vyhláška podmínku zbavení povinnosti kontrol podmiňuje monitoringem, který je součástí AŘS. Například technologie SOOS je bezobslužná a nepřetržitě, tj. 24 hodin denně a celý rok (i mimo otopovou sezonu) v krátkých intervalech vyhodnocuje nejen klimatické okrajové podmínky, ale i optimalizovanou spotřebu tepla tak, aby byly trvale udržovány takové parametry otopné vody, které umožní udržování potřebných podmínek tepelné pohody v souladu s přepisy.

Toto je aktuálně velmi důležité! Neboť dochází k náhlým klimatických odchylkám trvajícím i jen několik dnů, kdy je nutné přestat vytápět nebo naopak vytápění nastavit doslova na maximum. A při náhlých změnách je nutné dbát na to, aby nebylo překročeno tzv. čtvrthodinové maximum příkonu, pokud je s dodavatelem smluvně sjednáno, neboť jeho překročení je citelně penalizováno.

4. Vyhodnocování efektivity provozu systémů

Efektivita provozu je podmíněna sofistikovanou optimalizací otopné soustavy na základě analýzy a přepočtu otopné soustavy na stav podle PENB. Tím jsou připraveny proměnné a správné fyzikální parametry otopné vody nejen podle teploty venkovního vzduchu, vnitřních tepelných zisků, ale i s přihlédnutím k vnějším tepelným ziskům. Vyhodnocovány jsou i parametry, které řeší úsporu z otopné soustavy, ale také potřeby uživatelů.

Efektivitu, respektive konkrétní provozní parametry musí být možné snadno a rychle změnit podle situace, například při vyhlášení regulačních stupňů, kdy je třeba snížit teploty ve vytápěných místnostech. Rozhodně se však nejedná jen o ruční zásah obsluhy, která by například přestavila pevně daný směšovací

5. Varovná hlášení v případě výrazného poklesu efektivity a nutnosti provedení údržby

Technologie musí být vybavena hlídáním limitů pro efektivní provoz. Toto hlídání zabrání výraznému poklesu efektivity, například na základě neodborného zásahu, nebo i volby individuálního režimu vytápění, který by však zhoršil celkovou efektivitu. Limity regulace jsou nastaveny jak pro horní, tak dolní meze, a to nejen u čerpadel, ale i u teplot otopových křivek. Technicky pak není možné, aby kdokoliv výrazně ovlivnil optimalizovanou a při uvádění soustavy do provozu otestovanou efektivitu. V případě uživatelských mechanických či dodavatelských poruch je zajištěno zasílání alarmů určeným osobám.

6. Ukládání výstupů z měření spotřeby energie alespoň po dobu 12 měsíců

Podle vyhlášky č. 38/2022 Sb. má být AŘS vybaven ukládáním všech provozních dat trvale po dobu minimálně 12 měsíců. V případě SOOS je denně zaznamenáno 1400 hodnot ze 13 veličin, a to po celou dobu životnosti. Jde o veličiny nejen žádané (pro efektivní provoz), ale i o veličiny naměřené. Za 365 dní/rok to činí celkem přes 500 tis. hodnot, ale vzhledem k dnes běžně dostupné kapacitě pamětí nejde o extrém. Výhodné je, když uložená data lze co nejjednodušeji následně využít. Například pro jakékoliv vyhodnocení v běžně dostupném tabulkovém procesu Excel (vč. grafů).

Aktuální zpracování dat musí poskytovat uživateli jemu srozumitelná data, aby měl kontrolu základních provozních funkcí, jako jsou teploty otopné vody, okamžitý výkon, okamžitá kumulativní hodnota spotřeby tepla v GJ (nebo kWh) a okamžitý výkon v kW. Všechny ostatní veličiny a jejich hodnoty jsou přístupné přímo na displeji regulátoru v kompaktním rozvaděči MaR, kde je umístěno všechno ostatní elektrické vybavení včetně komunikačního.

7. Řízení pro zajištění optimální výroby, distribuce, skladování a užití energie

Předpokladem, aby AŘS plnil nejen kontrolní funkci vyžadovanou legislativou, ale i aktivně ovlivňoval výslednou spotřebu tepla, je snímání dat. Technologie SOOS data snímá a vyhodnocuje v sekundových intervalech. Byla odladěna na provozu v bytových objektech i školách. Po první stanici z roku 2009 bylo instalováno dalších přes 40 stanic, které plní svou funkci, aniž by do automatického řízení kdokoliv zasahoval.

Pro každého uživatele jsou zásadní nejen údaje o spotřebách tepla za zvolená období, ale i měrná spotřeba tepla s ohledem na konkrétní klimatické podmínky v posuzovaném období. Tedy například v GJ/D21 s ohledem na skutečný počet denostupňů. Tím se odstraňují různé klimatické nerovnosti mezi roky a uživatel tak v očištěné formě vidí, zda se jeho technologie vytápění chová úsporně, nebo dochází k poklesu parametrů. Měrná spotřeba v sobě zahrnuje nejen vliv vnějších i vnitřních tepelných zisků a také „chování“ uživatelů.

Součástí otopných systémů bývá běžně i systém pro přípravu teplé vody. A i tu by měl systém AŘS kontrolovat a energeticky efektivně řídit.

8. Když kontrolu, tak podrobnou

Aktuálně se po zavedení povinnosti kontrol otopných systémů objevili „kontroloři“, kteří mají kvalifikační posvěcení od MPO kontroly provádět. Výsledkem jejich práce však může být v podstatě i jen administrativní záznam, který bychom zjednodušeně mohli nazvat dotazníkem se zaškrtanými políčky. Mnozí z takových kontrolorů si přitom neváhají za svou práci říci i o desítky tisíc korun.

Pokud stojíte před nutností kontroly, položte si otázku, co je pro vás výhodnější? Zda víceméně jen administrativní a vizuální kontrola, anebo odborným projektantem provedená detailní analýza a návrh úprav otopného systému k jeho zefektivnění tak, abyste se povinnosti kontrolovat vyhnuli. Hlavní cílem ale nemá být možnost se vyhnout povinné kontrole, ale automatické a kvalitní hospodaření teplem. Například při kontrole viditelně zjištěnou chybějící nebo nekvalitní tepelnou izolaci lze doplnit, ale ostatní kontrolorem uvedené jen obecné závěry problémy nevyřeší. Komplexní a úsporné řešení možné je, jak dokazují zkušenosti. Ale je pravdou, že dodavatelé tepla takové řešení na straně odběratele rádi nevidí. Protože jim někdy i dost výrazně snižuje příjmy.