Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch je spolehlivým zdrojem vytápění pro nízkoenergetické domy
Nízká tepelná ztráta rodinných domů umožňuje komfortní teplovzdušné vytápění tepelnými čerpadly vzduch-vzduch. Autoři uvádí příklad podmínek pro získání dotace z programu Nová zelená úsporám. Reálné je i dosažení nejvyšší kategorie dotačního titulu NZÚ v kategorii novostaveb.
Úvod
Případová studie ukazuje možnosti vytápění rodinného domu tepelným čerpadlem vzduch-vzduch (dále jen TČ). Porovnává různé konstrukční možnosti rodinného domu se zřetelem na splnění požadavků programu NZÚ (Nová zelená úsporám) a zároveň porovnává provozní náklady na vytápění TČ a zemním plynem (dále jen ZP).
Cílem je poukázat na skutečnost, že TČ vzduch-vzduch mají potenciál být, za určitých podmínek, plnohodnotným zdrojem vytápění, a dokonce i přípravy TV. Tato TČ jsou v nejjednodušší formě prosté klimatizace. Řada architektů pasivních domů je zcela intuitivně začala již v minulosti používat pro vytápění domů navržených v pasivním standardu. Je to ostatně logické u domů, jejichž tepelná ztráta je 2 nebo 3 kW.
Samotné TČ vzduch-vzduch je vhodné doplnit zařízením na přípravu TV. Na trhu se před několika lety objevila nová zařízení, která integrují TČ a zásobník na vodu. Tato zařízení buď využívají venkovní vzduch jako běžná TČ, nebo je lze umístit do místností, ve kterých chceme primárně udržovat nižší teplotu nebo které mají jistý potenciál přebytečného tepla. Typicky se může jednat o sklepy nebo technické místnosti, kde mohou být umístěny třeba pračky, sušičky, lednice apod. V těchto místnostech, které se primárně vytápí přebytečným teplem, nižší teplota na vytápění nevadí. Tato zařízení navíc chlazený vzduch odvlhčují, což může být v řadě případů výhodou. Může se jednat třeba o sušárnu prádla nebo právě již zmiňovaný sklep.
Některé modely TČ v provedení multisplit umožňují jednu pozici využít pro přípravu TV. Pokročilejší zařízení umožňují přípravu TV odpadním teplem v módu chlazení.
Ačkoliv se TČ vzduch-vzduch jeví jako velmi užitečná zařízení, dosud nemají mezi všemi tepelnými čerpadly stejný status jako například TČ voda-voda nebo TČ vzduch-voda. Zejména pro jejich použití při návrhu budov. Přitom mohou díky svým vysokým sezónním faktorům emisně konkurovat zemnímu plynu, dokonce i při současném energetickém mixu, jak ukazuje Tabulka 5. Vyšší sezónní topný faktor těchto TČ pomáhá snáze splnit legislativní požadavky standardu nZEB z hlediska potřeby primární neobnovitelné energie.
V kombinaci s odběrem certifikované zelené elektřiny by zásadně konkurovaly i přímému využití biomasy. Proto jsou tato TČ jednoznačným adeptem pro snižování emisní zátěže z vytápění. A to znamená, že pomáhají splnit požadavky Zelené dohody pro Evropu (European Green Deal). Jak dalece to umí, je uvedeno v provedené studii.
Předpoklady: Typový rodinný dům Star 123
Studie byla provedena na typovém dvoupodlažním rodinném domě zastřešeném sedlovou střechou, který má obdélníkový půdorys se zastavěnou plochou 77,38 m2, celkovou užitnou plochu 134,26 m2 a obestavěný prostorem 431,42 m3.
Obálka budovy je zateplená tepelně-izolačními otvorovými výplněmi. U francouzského okna obývacího pokoje je zastřešená terasa. Předpokládá se, že přirážka na vliv tepelných vazeb má maximální hodnotu 0,02, čemuž odpovídá i požadavek pro novostavby dle vyhlášky č. 264/2020 Sb.
Orientace objektu se uvažuje se štíty umístěnými v severojižním směru. Průčelí se uvažuje s orientací na východ a na západ. Hlavní vstup je orientován na sever. Předpokládané umístění řešeného objektu je v městské zástavbě s podobně tvarově řešenými objekty.
Předpokládaná délka rozvodů pro teplou vodu (TV) je 15 m bez cirkulace. Předpokládaný objem zásobníku TV je 260 l. Průvzdušnost obálky budovy (blowerdoor test) se uvažuje na maximální úrovni s hodnotou 0,6 h−1.
Objekt je vytápěn na 20 °C. Jedná se o teplovzdušné vytápění s průměrnou teplotou přiváděného vzduchu 40 °C. Účinnost distribuce tepla se uvažuje na úrovni 91 % (průtok vzduchu 150 m3/h) a účinnost sdílení tepla pracuje s hodnotou 92 % (systém s centrální regulací podle referenční místnosti s vyústkou u vnější stěny). Účinnost rekuperace je 80 %. Vzduchotechnická jednotka (VZT) má elektrický dohřev.
Osvětlení se uvažuje pro novostavbu rodinného domu standardní. Systémy TZB jsou řešeny v uvažovaných variantách.
Řešené varianty
Varianty stavební: Obalové konstrukce jsou navrženy na
- V1: doporučené hodnoty součinitele prostu prostupu tepla Urec,20 (W/m2.K)
- V2: tzv. horší hodnoty součinitele prostu prostupu tepla Upas,20 (W/m2.K) pro pasivní budovy
- V3: tzv. lepší hodnoty součinitele prostu prostupu tepla Upas,20 (W/m2.K) pro pasivní budovy
Varianty technických zařízení budov (TZB):
- Va: vytápění TČ vzduch-vzduch, příprava TV elektrickým zásobníkem, přirozené větrání
- Vb: vytápění TČ vzduch-vzduch, příprava TV elektrickým zásobníkem, systém VZT s rekuperací
- Vc: vytápění TČ vzduch-vzduch, příprava TV TČ vzduch-voda, přirozené větrání
- Vd: vytápění TČ vzduch-vzduch, příprava TV TČ vzduch-voda, systém VZT s rekuperací
- Ve: vytápění TČ vzduch-voda, příprava TV TČ vzduch-voda, systém VZT s rekuperací
Daikin Altherma EKHH2E tepelné čerpadlo pro přípravu teplé vody
Pro nucené větrání se uvažuje vzduchotechnická jednotka VAM – FC9 se zpětným získáváním tepla (ZZT) se sezónní účinností s minimální hodnotou 80 % a s elektrickým dohřevem.
Varianty Va až Vd
– využívají TČ vzduch-vzduch (tzv. reverzibilní klimatizace) pro vytápění. Ve výpočtech je uvažován model Daikin typ FDXM25-35F3V1B9 s SCOP = 4,6. Pro přípravu TV je uvažováno TČ vzduch-voda Daikin typ EKHH2E – AV3 s COP = 3,10.
Varianta Ve
– se uvažuje s TČ vzduch-voda s venkovní jednotkou ERGA04DV a vnitřní jednotkou EHVH04S23DV s integrovaným zásobníkem TV o objemu 230 l. Pro vytápění bylo do výpočtu použito COPH,gen = SCOP = 4,47. Pro přípravu TV byly do výpočtu použito COPW,gen = SCOP = 3,10. Objekt je v tomto případě vytápěn podlahovým vytápěním s maximální teplotou topné vody 35 °C. Podíl roční potřeby tepla na vytápění zajištěný TČ je 90 %, k tomu 6 % záložní el. dohřev a 4 % el. žebřík v koupelně. Podíl roční potřeby tepla na přípravu TV zajištěný TČ je 94 % a k tomu 6 % záložní el. dohřev.
© Copyright Daikin Europe
Daikin FDXM-F kompaktní klimatizační jednotka do podhledu, výška pouze 200 mm
Daikin Altherma 3 RF tepelné čerpadlo vzduch-voda pro vytápění a přípravu teplé vody – vnitřní a venkovní jednotka
Parametry TČ vzduch-vzduch
Parametry TČ vzduch-vzduch jsou vypočteny dle ČSN 73 0331-1 kap. A.1.1.5 Tepelná čerpadla, následujícím způsobem: V případě tepelných čerpadel se sezónní účinnost zdroje tepla ve výpočtu energetické náročnosti budov nahrazuje ročním provozním topným faktorem COPH,gen pro vytápění a COPW,gen pro soustavy přípravy teplé vody, které se stanoví podle vztahu:
COPW,gen = fW,COP ∙ COPn
kde je
- COPn
- jmenovitý (nominální) topný faktor tepelného čerpadla při jmenovitých podmínkách stanovený podle ČSN EN 14511-2; nebo typické hodnoty dle tabulky A.11.
- fH,COP
- součinitel ročního provozu tepelného čerpadla pro vytápění (–), který se stanoví podle tabulky A.12 pro vytápění.
- fW,COP
- součinitel ročního provozu tepelného čerpadla pro přípravu teplé vody (–), který se stanoví podle tabulky A.13 pro soustavy přípravy teplé vody.
Pro vytápění byly ve výpočtu použity hodnoty COPH,gen = SCOP = 4,6. Pro přípravu TV byly ve výpočtu použity hodnoty COPW,gen = COP = 3,10. Podíl roční potřeby tepla na vytápění a přípravu TV je uvažován dle kap. A.1.1 Zdroje tepla:
- TČ vzduch-vzduch na vytápění: 90 % TČ a 10 % el. dohřev VZT a el. žebřík v koupelně
- TČ vzduch-voda na přípravu TV: 94 % TČ a 6 % záložní el. dohřev
Tento způsob výpočtu se využívá ve výpočtech pro dotační program Nová zelená úsporám.
Model obálky budovy
Pro definování plochy vytápěné obálky budovy a pro odečtení jednotlivých ploch obalových konstrukcí byl vytvořen model řešeného objektu. Byla definována energeticky vztažná plocha a vnitřní a vnější objem objektu. Část nevytápěné půdy a terasa není zahrnuta do obálky budovy, jedná se o nevytápěný prostor a exteriér.
Obrázek 1: Ekonomické vyhodnocení, odborný odhad provozních nákladů na elektřinu a ZP
Popis stavebních konstrukcí
Varianta V1
Varianta V1 uvažuje okna s tepelněizolačním dvojsklem. Okna v obvodových stěnách jsou na úrovni Uw = 1,20 W/m2.K a g = 0,6. Pro střešní okna se uvažuje Uw = 1,10 W/m2.K a g = 0,50. Vstupní dveře jsou s tepelněizolační výplní s celkovým Ud = 1,20 W/m2.K.
Obvodový plášť (OP panel 296) U = 0,20 W/m2.K: Obvodové stěny jsou z obvodových panelů tl. 296 mm s dřevěnou konstrukcí s vloženou minerální vatou (MV) 140 a 60 mm. Opláštění je ze sádrovláknitých a dřevovláknitých desek s parozábranou, k exteriéru je provětrávaná vzduchová mezera.
Střešní konstrukce (STR šikmá) U = 0,16 W/m2.K: Šikmá střecha s dřevěnými krokvemi s vloženou MV 200 a 2 × 60 mm se sádrokartonovým podhledem, parozábranou, difúzní folií, laťováním a betonovou střešní krytinou.
Střešní konstrukce k půdě (STR k půdě) U = 0,20 W/m2.K: Strop k nevytápěné části půdy s dřevěnou konstrukcí s vloženou MV tl. 220, 60 a 40 mm, sádrokartonovým podhledem a parozábranou.
Podlahy (PDL na ter) U = 0,30 W/m2.K: Podlaha na terénu s podlahovou krytinou, betonovým potěrem, zateplením z EPS tl. 130 mm, hydroizolací a podkladním betonem.
Okna (OK): Okna v obvodových stěnách s tepelněizolačním zasklením. Střešní okna (OKs) v šikmé střeše s tepelněizolačním zasklením.
Dveře (DV vstupní): Vstupní tepelněizolační dveře bez zasklení.
Varianta V2
Varianta V2 uvažuje okna s tepelněizolačním trojsklem. Okna v obvodových jsou na úrovni Uw = 0,80 W/m2.K a g = 0,48. Pro střešní okna se uvažuje Uw = 0,90 W/m2.K a g = 0,48. Vstupní dveře jsou s tepelněizolační výplní s celkovým Ud = 0,90 W/m2.K. Obvodový plášť (OP panel 296) má U = 0,18 W/m2.K, střešní konstrukce má U = 0,15 W/m2.K a podlahy na terénu mají U = 0,22 W/m2.K.
Varianta V3
Varianta V3 uvažuje okna s tepelněizolačním trojsklem. Okna v obvodových jsou na úrovni Uw = 0,80 W/m2.K a g = 0,48. Pro střešní okna se uvažuje Uw = 0,90 W/m2.K a g = 0,48. Vstupní dveře jsou s tepelněizolační výplní s celkovým Ud = 0,90 W/m2.K. Obvodový plášť (OP panel 296) má U = 0,12 W/m2.K, střešní konstrukce má U = 0,10 W/m2.K a podlahy na terénu mají U = 0,15 W/m2.K.
Vyhodnocení stavebních konstrukcí
Vyhodnocení stavebních konstrukcí variant V1, V2 a V3 dle ČSN 73 0540 – 2:2011 ukazuje tabulka.
| Název konstrukce | Plocha [m2] | Varianta V1 doporučené Urec,20 [W/m2.K] | Varianta V2 tzv. horší Upas,20 [W/m2.K] | Varianta V3 tzv. lepší Upas,20 [W/m2.K] | Vyhodnocení |
|---|---|---|---|---|---|
| PDL na ter. | 77,38 | 0,30 | 0,22 | 0,15 | Vyhovuje |
| OP-J panel 296 (jih) | 36,08 | 0,20 | 0,18 | 0,12 | Vyhovuje |
| OP-S panel 296 (sever) | 36,16 | 0,20 | 0,18 | 0,12 | Vyhovuje |
| OP-V panel 296 (východ) | 35,91 | 0,20 | 0,18 | 0,12 | Vyhovuje |
| OP-V panel 296 (ke kryté terase) | 2,23 | 0,20 | 0,18 | 0,12 | Vyhovuje |
| OP-Z panel 296 (západní) | 43,04 | 0,20 | 0,18 | 0,12 | Vyhovuje |
| STR k půdě | 32,41 | 0,20 | 0,15 | 0,10 | Vyhovuje |
| STR-V šikmá (východ) | 26,68 | 0,16 | 0,15 | 0,10 | Vyhovuje |
| STR-Z šikmá (západ) | 27,61 | 0,16 | 0,15 | 0,10 | Vyhovuje |
| OK-J 2np_1100x2100 | 4,62 | 1,20 | 0,80 | 0,60 | Vyhovuje* |
| OK-S 2np_1100x2100 | 2,31 | 1,20 | 0,80 | 0,60 | Vyhovuje* |
| OK-V 1np_1100x1400 | 1,54 | 1,20 | 0,80 | 0,60 | Vyhovuje* |
| OK-V 1np_3300x2100 | 6,93 | 1,20 | 0,80 | 0,60 | Vyhovuje* |
| OK-Z 1np_1000x590 | 0,59 | 1,20 | 0,80 | 0,60 | Vyhovuje* |
| OK-Z 1np_2000x590 | 1,18 | 1,20 | 0,80 | 0,60 | Vyhovuje* |
| OK-Z 2np schodiště_2000x900 | 1,8 | 1,20 | 0,80 | 0,60 | Vyhovuje* |
| OKs-V střešní_780x1200 | 1,87 | 1,10 | 0,90 | 0,90 | Vyhovuje* |
| OKs-Z střešní_780x1200 | 0,94 | 1,10 | 0,90 | 0,90 | Vyhovuje* |
| DV-S vstupní_1060x2100 | 2,23 | 1,20 | 0,90 | 0,90 | Vyhovuje* |
| Poznámka: Okna, střešní okna a vstupní dveře varianty V1 s tepelněizolačním dvojsklem nesplňují požadavek referenční budovy v PENB dle vyhlášky 264/2020 Sb. | |||||
Vyhodnocení funkčních variant z hlediska programu NZÚ oblast B
Výši podpory na rodinný dům oblasti B – Výstavba rodinných domů s velmi nízkou energetickou náročností NZÚ 3 ukazuje následující tabulka:
| Podoblast podpory | Popis | Výše podpory [Kč/dům] |
|---|---|---|
| B.O | dům s nízkou energetickou náročností | 150 000 |
| B.1 | dům s velmi nízkou energetickou náročností | 300 000 |
| B2 | dům s velmi nízkou energetickou náročností s důrazem na použití obnovitelných zdrojů energie | 450 000 |
Podvarianty Va, Vb a Vc pro TZB se v dalším hodnocení neobjevují, protože nesplňují nutné podmínky programu podpor.
Výsledky vyhodnocení podmínek programu NZÚ oblasti B – Výstavba rodinných domů s velmi nízkou energetickou náročností NZÚ, 3. výzva, ukazují následující tabulky.
| Sledované parametry | Označení [Jednotka] | Požadavky NZÚ | Výpočet | Vyhodnocení B.0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Podoblast podpory | B.0 | B.1 | B.2 | |||
| Měrná roční potřeba tepla na vytápění | EA [kWh/(m2.r)] | – | ≤ 20 | ≤ 15 | 43 | – |
| Měrná neobnovitelná primární energie | EpN,A [kWh/(m2.r)] | ≤ 120 | ≤ 90 | ≤ 60 | 77 | Vyhovuje |
| Součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici | U [W/(m2.K)] | ≤ Urec,20 | ≤ Upas,20 | Viz Tab. kap. 4.2 | Vyhovuje | |
| Průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy | Uem [W/(m2.K)] | ≤ 0,7* Uem,N | ≤ 0,22 | 0,29 ≤ 0,273 | Nevyhovuje** | |
| Průvzdušnost obálky budovy po dokončení stavby | n50 [h−1] | ≤ 1,0 | ≤ 0,6 | projektový předpoklad 0,6 | Vyhovuje | |
| Nejvyšší teplota vzduchu v místnosti v letním období | θai,max [°C] | ≤ 27 | 27* | Vyhovuje | ||
| Povinná instalace systému řízeného větrání se zpětným získáváním tepla | [–] | ano | ano | Vyhovuje | ||
| Účinnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu | η [%] | ≥ 75 | 80 | Vyhovuje | ||
| Dílčí shrnutí: Pro variantu V1 + Vd bez uvedených navrhovaných zlepšení nejsou splněny podmínky dotace NZÚ. Objekt vychází ve třídě energetické náročnosti B. | ||||||
| Poznámky: * Předpokládá se, že všechna okna na J, JV a JZ jsou opatřena aktivními stínícími prvky (vnější žaluzie s inteligentním řízením). ** Pro splnění požadavku na průměrný součinitel prostupu tepla, je třeba některé konstrukce zateplit na lepší hodnotu než doporučené U nebo je třeba použít tepelné izolace s lepším (nižším) parametrem deklarované lambdy (λd – udává výrobce). Případně lze použít okna nebo dveře s lepším Uw nebo Ud s parametry pro trojsklo. Další variantou splnění této podmínky pro NZÚ je uvažování přirážky na vliv tepelných vazeb z původní hodnoty 0,02 na hodnotu 0. V tomto případě je pro NZÚ nutné posouzení předepsaných detailů. | ||||||
| Sledované parametry | Označení [Jednotka] | Požadavky NZÚ | Výpočet | Vyhodnocení B.0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Podoblast podpory | B.0 | B.1 | B.2 | |||
| Měrná roční potřeba tepla na vytápění | EA [kWh/(m2.r)] | – | ≤ 20 | ≤ 15 | 34 | – |
| Měrná neobnovitelná primární energie | EpN,A [kWh/(m2.r)] | ≤ 120 | ≤ 90 | ≤ 60 | 68 | Vyhovuje |
| Součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici | U [W/(m2.K)] | ≤ Urec,20 | ≤ Upas,20 | Viz Tab. kap. 4.2 | Vyhovuje | |
| Průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy | Uem [W/(m2.K)] | ≤ 0,7* Uem,N | ≤ 0,22 | 0,24 ≤ 0,273 | Vyhovuje | |
| Průvzdušnost obálky budovy po dokončení stavby | n50 [h−1] | ≤ 1,0 | ≤ 0,6 | projektový předpoklad 0,6 | Vyhovuje | |
| Nejvyšší teplota vzduchu v místnosti v letním období | θai,max [°C] | ≤ 27 | 27* | Vyhovuje | ||
| Povinná instalace systému řízeného větrání se zpětným získáváním tepla | [–] | ano | ano | Vyhovuje | ||
| Účinnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu | η [%] | ≥ 75 | 80 | Vyhovuje | ||
| Dílčí shrnutí: Pro variantu V2 + Vd jsou splněny podmínky pro dosažení dotace NZÚ podoblast B.0. Objekt vychází ve třídě energetické náročnosti B. | ||||||
| Sledované parametry | Označení [Jednotka] | Požadavky NZÚ | Výpočet | Vyhodnocení B.0 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Podoblast podpory | B.0 | B.1 | B.2 | |||
| Měrná roční potřeba tepla na vytápění | EA [kWh/(m2.r)] | – | ≤ 20 | ≤ 15 | 22 | – |
| Měrná neobnovitelná primární energie | EpN,A [kWh/(m2.r)] | ≤ 120 | ≤ 90 | ≤ 60 | 55 | Vyhovuje |
| Součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici | U [W/(m2.K)] | ≤ Urec,20 | ≤ Upas,20 | Viz Tab. kap. 4.2 | Vyhovuje | |
| Průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy | Uem [W/(m2.K)] | ≤ 0,7* Uem,N | ≤ 0,22 | 0,17 ≤ 0,273 | Vyhovuje | |
| Průvzdušnost obálky budovy po dokončení stavby | n50 [h−1] | ≤ 1,0 | ≤ 0,6 | projektový předpoklad 0,6 | Vyhovuje | |
| Nejvyšší teplota vzduchu v místnosti v letním období | θai,max [°C] | ≤ 27 | 27* | Vyhovuje | ||
| Povinná instalace systému řízeného větrání se zpětným získáváním tepla | [–] | ano | ano | Vyhovuje | ||
| Účinnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu | η [%] | ≥ 75 | 80 | Vyhovuje | ||
| Dílčí shrnutí: Pro variantu V3 + Vd jsou splněny podmínky pro dosažení dotace NZÚ podoblast B.0. Objekt vychází ve třídě energetické náročnosti A. Dosažení vyšší kategorie, podoblasti B.1, je možné při uvažování účinnosti rekuperace VZT jednotky na úrovni min. 87 %. Po této úpravě vychází měrná potřeba tepla na vytápění EA 20 kWh/m2.r a měrná neobnovitelná primární energie EpN,A 54 kWh/m2.r. Dosažení nejvyšší kategorie, podoblasti B.2, je možné po zlepšení parametru měrné potřeby tepla na vytápění EA s uvažováním přirážky na tepelné vazby s hodnotou 0 (nutné posouzení detailů). Možné je přidat také další systém OZE (například FVE, FTE) případně krb nebo sprchový výměník se zpětným získáváním tepla z vypouštěné vody. | ||||||
| Posouzení varianty V2 + Ve (TČ vzduch – voda) na vytápění a přípravu TV | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sledované parametry | Označení [Jednotka] | Požadavky NZÚ | Výpočet | Vyhodnocení B.0 | ||
| Podoblast podpory | B.0 | B.1 | B.2 | |||
| Měrná roční potřeba tepla na vytápění | EA [kWh/(m2.r)] | – | ≤ 20 | ≤ 15 | 34 | – |
| Měrná neobnovitelná primární energie | EpN,A [kWh/(m2.r)] | ≤ 120 | ≤ 90 | ≤ 60 | 70 | Vyhovuje |
| Součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici | U [W/(m2.K)] | ≤ Urec,20 | ≤ Upas,20 | Viz Tab. kap. 4.2 | Vyhovuje | |
| Průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy | Uem [W/(m2.K)] | ≤ 0,7* Uem,N | ≤ 0,22 | 0,24 ≤ 0,273 | Vyhovuje | |
| Průvzdušnost obálky budovy po dokončení stavby | n50 [h−1] | ≤ 1,0 | ≤ 0,6 | projektový předpoklad 0,6 | Vyhovuje | |
| Nejvyšší teplota vzduchu v místnosti v letním období | θai,max [°C] | ≤ 27 | 27* | Vyhovuje | ||
| Povinná instalace systému řízeného větrání se zpětným získáváním tepla | [–] | ano | ano | Vyhovuje | ||
| Účinnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu | η [%] | ≥ 75 | 80 | Vyhovuje | ||
| Dílčí shrnutí: Pro variantu V2 + TČ vzduch-voda jsou splněny podmínky pro dosažení dotace NZÚ podoblast B.0. Objekt vychází ve třídě energetické náročnosti B. | ||||||
Shrnutí
| Označení varianty | Požadavky NZÚ | ||
|---|---|---|---|
| B.0 | B.1 | B.2 | |
| V1 + Vd | ✗ | ✗ | ✗ |
| V2 + Vd | ✓ (třída ENB = B) | ✗ | ✗ |
| V3 + Vd | ✓ (třída ENB = A) | ✓ (VZT se ZZT min. 87 %, potom EA = 20 kWh/m2.r a EpN,A = 54 kWh/m2.r.) | ✓ (za předpokladu nižší měrné potřeby tepla na vytápění EA, EpN,A je splněno) |
| V2 + Ve | ✓ (třída ENB = B) | ✗ | ✗ |
Vyhodnocení funkčních variant z hlediska spotřeby energie, provozních nákladů a emisí CO2
Tabulka 8 ukazuje vyhodnocení spotřeby energie, která je zpracována podle požadavků vyhlášky č. 264/2020 Sb. o energetické náročnosti budov:
| Energetické posouzení, souhrn | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| označení varianty | energonositel | Q,fuel dodaná energie | vytápění | příprava TV | osvětlení | nucené větrání | Celkem |
| V1 + Vd | elektřina | (MWh/rok) | 2,34 | 1,19 | 0,69 | 0,35 | 4,57 |
| energie okolního prostředí | (MWh/rok) | 5,55 | 2,09 | – | – | 7,64 | |
| V2 + Vd | elektřina | (MWh/rok) | 1,85 | 1,19 | 0,69 | 0,28 | 4,01 |
| energie okolního prostředí | (MWh/rok) | 4,4 | 2,09 | – | – | 6,49 | |
| V3 + Vd | elektřina | (MWh/rok) | 1,19 | 1,19 | 0,69 | 0,21 | 3,28 |
| energie okolního prostředí | (MWh/rok) | 2,82 | 2,09 | – | – | 4,91 | |
| V2 + Ve | elektřina | (MWh/rok) | 2,14 | 1,16 | 0,69 | 0,17 | 4,16 |
| energie okolního prostředí | (MWh/rok) | 4,94 | 2,04 | – | – | 6,98 | |
Poznámka: Okrajové podmínky jsou: návrhová venkovní teplota v zimním období: -13 °C, zeměpisná šířka lokality budovy: 50 stupňů severní šířky, průměrná rychlost větru v 10 m nad terénem: 3,3 m/s, typické okolí hodnocené budovy: městská zástavba, krytí hodnocené budovy proti větru: střední, průměrný rozdíl mezi teplotou oblohy a teplotou vzduchu: 11 °C
Tabulka 9 ukazuje vyhodnocení emisí CO2 v souladu s vyhláškou č. 480/2012 Sb. o energetickém auditu a posudku.
| Posouzení z hlediska emisí CO2 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Sledované parametry | Označení [Jednotka] | Výpočetní varianty | |||
| V1 + Vd | V2 + Vd | V3 + Vd | V2 + Ve | ||
| Emise CO2 za rok (bez vlivu případného nedopalu) | [t] | 4,628 | 4,071 | 3,324 | 4,220 |
| Měrné emise CO2 za rok (na 1 m3) | [kg/(m3.r)] | 10,7 | 9,40 | 7,7 | 9,8 |
| Měrné emise CO2 za rok (na 1 m2) | [kg/(m2.r)] | 30 | 26 | 21 | 27 |
| Dílčí shrnutí: Z hlediska emisí CO2 vychází lépe varianty s použitím TČ vzduch-vzduch se zateplením alespoň na doporučenou hodnotu U jednotlivých konstrukcí. Měrné emise CO2 v tomto případě vychází 21–26 kg/m2.rok. Při použití TČ vzduch-voda na vytápění a přípravu TV vychází hodnota 27 kg/m2.rok. | |||||
Tabulka 10 ukazuje alternativní způsob vyhodnocení emisí, který srovnává emise ze spotřeby elektřiny pro navrhovaná řešení pomocí TČ s emisemi z fiktivní spotřeby zemního plynu (ZP) pro srovnatelnou spotřebu energií. Pro vyhodnocení jsou použity emisní koeficienty používané pro program NZÚ.
| Alternativní odborný odhad emisí CO2 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| označení varianty | energonositel | emise | vytápění | příprava TV | osvětlení | nucené větrání | Celkem |
| V1 + Vd | elektřina | (t/rok) | 1,144 | 0,582 | 0,337 | 0,171 | 2,235 |
| ZP | (t/rok) | 1,574 | 0,654 | 0,337 | 0,171 | 2,736 | |
| V2 + Vd | elektřina | (t/rok) | 0,905 | 0,582 | 0,337 | 0,137 | 1,961 |
| ZP | (t/rok) | 1,247 | 0,654 | 0,337 | 0,137 | 2,375 | |
| V3 + Vd | elektřina | (t/rok) | 0,582 | 0,582 | 0,337 | 0,103 | 1,604 |
| ZP | (t/rok) | 0,800 | 0,654 | 0,337 | 0,103 | 1,894 | |
| V2 + Ve | elektřina | (t/rok) | 1,046 | 0,567 | 0,337 | 0,083 | 2,034 |
| ZP | (t/rok) | 1,412 | 0,638 | 0,337 | 0,083 | 2,471 | |
| Ve výpočtech jsou uvažovány následující emisní koeficienty:1 Elektřina: 0,489 (t/MWh) ZP: 0,19944 (t/MWh) | |||||||
| 1 Bc. Kurt Dědič, ředitel odboru ochrany ovzduší (Praha, 3. září 2015) Sdělení odboru ochrany ovzduší ke způsobu výpočtu očekávaných efektů při náhradě stávajících kotlů v rodinných domech moderními zdroji vytápění pro účely zpracování analýzy proveditelnosti k žádostem krajů v rámci Specifického cíle 2.1 Prioritní osy 2 Operačního programu Životní prostředí 2014–2020. | |||||||
Tabulka 11 ukazuje ekonomické vyhodnocení formou provozních nákladů. Hodnocení vychází z předpokladu, že investiční náklady (IN) na pořízení soustavy s TČ jsou srovnatelné s IN do alternativního řešení soustavy pomocí kotle na ZP.
| označení varianty | energonositel | provozní náklady | vytápění | příprava TV | osvětlení | nucené větrání | Celkem |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| V1 + Vd | elektřina | (Kč/rok) | 7 020 Kč | 3 570 Kč | 2 070 Kč | 1 050 Kč | 13 710 Kč |
| ZP | (Kč/rok) | 11 835 Kč | 4 920 Kč | 3 450 Kč | 1 750 Kč | 21 955 Kč | |
| V2 + Vd | elektřina | (Kč/rok) | 5 550 Kč | 3 570 Kč | 2 070 Kč | 840 Kč | 12 030 Kč |
| ZP | (Kč/rok) | 9 375 Kč | 4 920 Kč | 3 450 Kč | 1 400 Kč | 19 145 Kč | |
| V3 + Vd | elektřina | (Kč/rok) | 3 570 Kč | 3 570 Kč | 2 070 Kč | 630 Kč | 9 840 Kč |
| ZP | (Kč/rok) | 6 015 Kč | 4 920 Kč | 3 450 Kč | 1 050 Kč | 15 435 Kč | |
| V2 + Ve | elektřina | (Kč/rok) | 6 420 Kč | 3 480 Kč | 2 070 Kč | 510 Kč | 12 480 Kč |
| ZP | (Kč/rok) | 10 620 Kč | 4 800 Kč | 3 450 Kč | 850 Kč | 19 720 Kč | |
| Ve výpočtech jsou uvažovány následující ceny: Elektřina: NT 3 000 (Kč/MWh) a VT 5 000 (Kč/MWh) ZP: 1 500 (Kč/MWh) | |||||||
Tabulka 12 ukazuje orientační investiční náklady na pořízení dvou řešených variant.
| TČ vzduch-voda | TČ vzduch-vzduch | ||
|---|---|---|---|
| TČ vzduch-voda + TV | 275 000 Kč | TČ vzduch-vzduch | 250 000 Kč |
| Podlahové vytápění | 125 000 Kč | TČ pro přípravu TV | 75 000 Kč |
| Celkem | 400 000 Kč | Elektrické vytápění | 50 000 Kč |
| Fancoil na chlazení | 135 000 Kč | ||
| Celkem s chlazením | 535 000 Kč | Celkem s chlazením | 375 000 Kč |
Shrnutí výsledků pro funkční varianty V1 + Vd, V2 + Vd, V3 + Vd a V2 + Ve
Pro variantu V1 + Vd bez uvedených navrhovaných zlepšení nejsou splněny podmínky dotace NZÚ. Objekt vychází ve třídě B energetické náročnosti.
Pro variantu V2 + Vd jsou splněny podmínky pro dosažení dotace NZÚ podoblast B.0. Objekt vychází ve třídě B energetické náročnosti.
Pro variantu V3 + Vd jsou splněny podmínky pro dosažení dotace NZÚ podoblast B.0. Objekt vychází ve třídě A energetické náročnosti.
Dosažení vyšší kategorie, podoblasti B.1, je možné při uvažování účinnosti rekuperace VZT jednotky na úrovni min. 87 %. Po této úpravě vychází měrná potřeba tepla na vytápění EA 20 kWh/m2.r a měrná neobnovitelná primární energie EpN,A 54 kWh/m2.r.
Dosažení nejvyšší kategorie, podoblasti B.2, je možné po zlepšení parametru měrné potřeby tepla na vytápění EA s uvažováním přirážky na tepelné vazby s hodnotou 0 (nutné posouzení detailů). Možné je přidat také další systém OZE (například FVE, FTE) případně krb nebo sprchový výměník.
Pro variantu V2 + Ve (TČ vzduch-voda) jsou splněny podmínky pro dosažení dotace NZÚ podoblast B.0. Objekt vychází ve třídě B energetické náročnosti.
Z hlediska emisí CO2 vychází lépe varianty s použitím TČ vzduch–vzduch se zateplením alespoň na doporučenou hodnotu U jednotlivých konstrukcí. Měrné emise CO2 v tomto případě vychází 21–26 kg/m2.rok. Při použití TČ vzduch-voda na vytápění a přípravu TV vychází hodnota 27 kg/m2.rok.
Závěry
Případová studie ukazuje, že TČ vzduch-vzduch v kombinaci s TČ vzduch-voda pro přípravu TV jsou vhodným způsobem řešení vytápění a přípravy TV v úsporných domech. TČ obecně pomáhají novostavbám i rekonstrukcím splnit aktuální požadavky na energetickou náročnost budov.
Je možné dosáhnout i na dotační tituly NZÚ minimálně na úrovni B.0 a třídy B energetické náročnosti. Podmínkou je provedení stavebních konstrukcí alespoň na úrovni tzv. horší hodnoty součinitele prostupu tepla Upas,20 (W/m2.K) pro pasivní budovy a využití systému VZT se systémem ZZT.
Dosažení vyšší kategorie dotačního titulu NZÚ
Dosažení vyšší kategorie dotačního titulu NZÚ, podoblasti B.1, je možné za dvou předpokladů. Podmínkou je provedení stavebních konstrukcí alespoň na úrovni tzv. lepší hodnoty součinitele prostu prostupu tepla Upas,20 (W/m2.K) pro pasivní budovy a využití systému VZT se systémem ZZT s minimální účinností na úrovni 87 %.
Dosažení nejvyšší kategorie dotačního titulu NZÚ
Dosažení nejvyšší kategorie dotačního titulu NZÚ, podoblasti B.2, je možné po zlepšení parametru měrné potřeby tepla na vytápění EA s uvažováním přirážky na tepelné vazby s hodnotou 0, které implikuje posouzení detailů. Zároveň je možné přidat další systémy OZE, které zlepší parametry pro neobnovitelné energie.
Z hlediska emisí CO2 vychází varianty s použitím TČ lépe než ZP. Varianta s vytápěním pomocí TČ vzduch-vzduch a s TČ vzduch-voda pro přípravu TV vychází dokonce lépe než TČ vzduch-voda na vytápění a přípravu TV. Důvodem je vyšší topný faktor.
Literatura
- Ing. HABEL Tomáš, Environment Readiness Officer (2020) Podklady Daikin. M: +420 778 783 028 | E: habel.t@daikin.cz | W: www.daikin.cz. Daikin Airconditioning Central Europe – Czech Republic spol. s r.o.
- MACHÁČEK Vladimír, Residential Sales Supervisor (2020) Podklady Daikin. M: +420 603 145 030 | E: machacek.v@daikin.cz | W: www.daikin.cz
- Ing. Zbyněk Svoboda (2020) Stavební fyzika. Software. K-CAD, spol. s r.o., Praha, E: kcad@kcad.cz, W: www.kcad.cz
- Vyhláška 264/2020 Sb., o energetické náročnosti budov,
- Bc. Kurt Dědič, ředitel odboru ochrany ovzduší (Praha, 3. září 2015) Sdělení odboru ochrany ovzduší ke způsobu výpočtu očekávaných efektů při náhradě stávajících kotlů v rodinných domech moderními zdroji vytápění pro účely zpracování analýzy proveditelnosti k žádostem krajů v rámci Specifického cíle 2.1 Prioritní osy 2 Operačního programu Životní prostředí 2014–2020.
- ČSN 730540 Tepelná ochrana budov, ČNI 2002–2011
- ČSN 730542 Způsob stanovení energetické bilance zasklených ploch obvodového pláště budov, ČNI Praha 1995
- ČSN EN ISO 6949 Stavební prvky a stavební konstrukce – Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla – Výpočtová metoda, ČNI Praha 1998
- ČSN EN ISO 13370 Tepelné chování budov – Přenos tepla zeminou – Výpočtové metody, ČNI Praha 1999
- ČSN EN ISO 13789 Tepelné chování budov – Měrná tepelná ztráta – Výpočetní metoda, ČNI 2000
- ČSN EN ISO 13790 Tepelné chování budov – Výpočet potřeby energie na vytápění, ČNI Praha 2005
- ČSN EN 832 Tepelné chování budov – Výpočet potřeby tepla na vytápění – Obytné budovy, ČNI 2000
- ČSN EN ISO 14683 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích – Lineární činitel prostupu tepla – Zjednodušená metoda a orientační hodnoty, ČNI Praha 2000
- ČSN 060320 Ohřívání užitkové vody – Navrhování a projektování
The low heat loss in family houses enables comfortable hot air heating with air-to-air heat pumps. The authors give an example of the conditions for obtaining a subsidy from the „Nová Zelená úsporám“ (Green to Savings) program. Achieving the highest category of the NZÚ subsidy is also realistic in the „new buildings“ category.