Panelové domy 3 – Využívejme tepelné zisky automatickou regulací
Relativně stejných úspor tepla lze dosáhnout při tepelné pohodě regulací nebo bez tepelné pohody, vypínáním otopných těles. Záleží na tom, jakým způsobem je vytápění provozováno a jak jsou v objektu využívány tepelné zisky. Článek obsahuje zjednodušený příklad, který vztahy mezi skutečnými a domnělými úsporami tepla objasňuje.
Vstupní data
Zateplený objekt VVÚ-ETA, tepelná ztráta včetně větrání 100 kW, při průměrné vnitřní teplotě objektu tis = 19 °C a při vnější výpočtové teplotě te = −12 °C. Cena tepla u spotřebitele 550 Kč/GJ.
Tepelné zisky působící do vnitřního prostoru objektu:
solární = 248,69 GJ/rok
elektrospotřebiče = 66,32 GJ/rok
pobyt lidí = 58,03 GJ/rok
plynové spotřebiče = 24,87 GJ/rok
koupání (TV) = 16,58 GJ/rok
Tepelné zisky CELKEM = 414,49 GJ/rok = 50 % ze správné spotřeby pro obydlený objekt vytápěný na 19 °C a 77,37 % pro obydlený objekt vytápěný na 11,985 °C
Tepelné zisky CELKEM = 248,69 GJ/rok = 30 % ze správné spotřeby tepla pro neobydlený objekt vytápěný na 19 °C a 46,42 % pro neobydlený objekt vytápěný na 11,985 °C.
| Roční období 2010–2011 objekt obydlený | Roční období 2010–2011 objekt neobydlený |
|---|---|
| Vážený průměr vnějších teplot tes = 4,97 °C | Vážený průměr vnějších teplot tes = 4,97 °C |
| Tepelné zisky z celoroční spotřeby = 50 % | Tepelné zisky z celoroční spotřeby = 30 % |
| Počet dnů vytápění d = 212 | Počet dnů vytápění d = 212 |
Výstupní data při tepelné pohodě (průměrná vnitřní teplota objektu tis = 19 °C), s úsporami regulací
| Roční období 2010–2011 objekt obydlený Při vnitřní teplotě 19 °C tepelné zisky 50 % | Roční období 2010–2011 objekt neobydlený Při vnitřní teplotě 19 °C tepelné zisky 30 % |
|---|---|
| Spotřeba tepla bez působení tepelných zisků Qdsp = 828,98 GJ/rok při tis = 19 °C soustavou Pozn.: Teploty všech místností jsou nesníženy | Spotřeba tepla bez působení tepelných zisků Qdsp = 828,98 GJ/rok při tis = 19 °C soustavou Pozn.: Teploty všech místností jsou nesníženy |
| Spotřeba tepla s působením tepelných zisků Qdsp = 414,49 GJ/rok při tis = 11,985 °C soustavou Pozn.: Včetně tep.zisků je tis = 19 °C a teploty všech vytápěných místností jsou nesníženy | Spotřeba tepla s působením tepelných zisků Qdsp = 580,288 GJ/rok při tis = 14,79 °C soustavou Pozn.: Včetně tep.zisků je tis = 19 °C a teploty všech vytápěných místností jsou nesníženy |
| Úspory tepla = 828,98 − 414,49 = 414,49 GJ/rok | Úspory tepla = 828,98 − 580,288 = 248,69 GJ/rok |
Výstupní data bez tepelné pohody, s úsporami vypínáním těles (prům.vnitřní teplota tis = 11,985 °C)
| Roční období 2010–2011 objekt obydlený Při vnitřní teplotě 11,985 °C tepelné zisky 77,37 % | Roční období 2010–2011 objekt neobydlený Při vnitřní teplotě 11,985 °C tepelné zisky 46,42 % |
|---|---|
| Spotřeba tepla bez působení tepelných zisků Qdsp = 535,72 GJ/rok při tis = 11,985 °C soustavou Pozn.: Teploty všech místností jsou sníženy o 7,015 °C | Spotřeba tepla bez působení tepelných zisků Qdsp = 535,72 GJ/rok při tis = 11,985 °C soustavou Pozn.: Teploty všech místností jsou sníženy o 7,015 °C |
| Spotřeba tepla s působením tepelných zisků Qdsp = 121,23 GJ/rok při tis = 6,557 °C soustavou Pozn.: Včetně tep.zisků je tis = 11,985 °C a teploty všech vytápěných místností jsou sníženy o 7,015 °C | Spotřeba tepla s působením tepelných zisků Qdsp = 287,03 GJ/rok při tis = 8,729 °C soustavou Pozn.: Včetně tep.zisků je tis = 11,985 °C a teploty všech vytápěných místností jsou sníženy o 7,015 °C |
| Úspory tepla = 535,72 − 121,23 = 414,49 GJ/rok | Úspory tepla = 535,72 − 287,03 = 248,69 GJ/rok |
Úspory tepla z tepelných zisků jsou rozdílem spotřeby tepla bez působení zisků a s působením zisků. Tento rozdíl je při zvolené vnitřní teplotě v obydlených i neobydlených objektech stejný. V obydleném objektu se automatickou reakcí regulační techniky na působení tepelných zisků v hodnotě 414,49 GJ/rok sníží odběr tepla ze zdroje úměrně relativnímu poklesu průměrné vnitřní teploty objektu z 19 °C na 11,985 °C. Ke skutečnému poklesu teploty místností, ani objektu přitom však nedojde, protože snížený odběr tepla ze zdroje je vždy dotován tepelnými zisky a při úsporách tepla je tis = 19 °C zachována. V obydleném objektu šetříme tedy stejných 414,49 GJ/rok a nemusíme v bytech mrznout.
Abychom uspořili stejné množství tepla (414,49 GJ/rok) vypínáním těles, museli bychom otopnou soustavou vytápět objekt pouze na průměrnou teplotu 6,557 °C (nikoliv na 11,985 °C) a s působením tepelných zisků by průměrná vnitřní teplota objektu činila pouze 11,985 °C a nikoliv 19 °C. Úspory tepla z tepelných zisků 414,49 GJ/rok by tedy byly stejné, ale při porušení tepelné pohody nedotápěním objektu o 7,015 °C.
Odběr tepla ze zdroje bez tepelných zisků by byl o 828,98 − 535,72 = 293,26 GJ/rok relativně nižší, ale při nedotápění objektu o 7,015 °C a navíc by se o tuto plnou hodnotu nesnížil, protože by se zvýšily tepelné ztráty vytápěných místností do místností dočasně nevytápěných.
Vypínáním otopných těles proto nikdy nemůžeme ušetřit více tepla, dokonce nemůžeme ušetřit ani stejné množství tepla jako automatickou regulací a naopak zbytečně mrzneme, ničíme si bytový fond rizikem vzniku plísní a otopnou soustavu dilatačními šoky, takže navíc ještě bydlíme v hlučném prostředí. Nápad na ruční manipulace s bytovou regulační technikou, způsobující všechny negativní jevy v otopných soustavách a znemožňující plné využití tepelných zisků k úsporám tepla, byl proto zcela chybný.
Komplexní automatická regulace odstraní všechny negativní jevy, plně využije tepelných zisků a při úsporách 414,49 GJ/rok ušetříme v objektu se ztrátou 100 kW ročně 227 97 Kč za vytápění v období 2010–2011. Jedná-li se o pouhé seřízení již instalované regulační techniky podle zákona č. 406/2000 Sb., činí náklady na dosažení těchto úspor cca 31 000 Kč a návratnost investice do úspor činí přibližně dva měsíce.
Zateplené panelové domy s automatickou regulací jsou nízkoenergetické, protože při vyhodnocení reálně naměřené spotřeby tepla Qr (GJ/rok) běžně splňují limit Qr ≤ 50 kWh/m2/N.rok.
Princip automatické regulace byl popsán v článcích o termickém vyvážení a je jednoduchý. Všechny armatury v otopné soustavě jsou seřízeny na korigované průtoky garantující požadovaný přenos tepla ke každému spotřebiči a komplet regulačního prvku spotřebiče je seřízen tak, aby na změnu řídicí teploty vzduchu v místnosti reagoval jako na poruchovou veličinu svého výchozího nastavení. Vnitřní teplota všech místností, i průměrná vnitřní teplota objektu, jsou udržovány na správné úrovni a plných úspor tepla z tepelných zisků je dosahováno automatickým snížením odběru tepla z tepelného zdroje.
Graf 1
Vliv automatické regulace na investice do zateplení objektu
Zajistit konstantní průměrnou vnitřní teplotu objektu tis = 19 °C náhodným nastavením regulačních prvků, nebo korekcemi parametrů na počátku soustavy nelze. K dosažení této průměrné teploty je nutné, aby k omezení odběru tepla ze zdroje docházelo v místě působení lokálních tepelných zisků, a aby přitom byla současně respektována jejich energetická hodnota, i variabilita časového působení. Již instalovaná regulační technika tyto podmínky většinou splní, ale musí být nově seřízena. Novým seřízením se eliminuje nechtěné přetápění objektu a současně se tepelné zisky plně využijí k úsporám tepla.
Splnění těchto podmínek je pro zhodnocení investice do zateplení objektu naprosto klíčové, protože nedostatečná reakce regulační techniky na tepelné zisky znamená přetápění objektu, kterým se význam zateplení budovy degraduje. Například při správné základní spotřebě tepla 828,98 GJ/rok, se nevyužitím tepelných zisků v úrovni 50 % průměrná vnitřní teplota objektu zvýší na tis = 26,015 °C a objekt bude přetápěn o 7,015 °C. Přetápění o 1 °C přitom stojí uživatele objektu 34 337 Kč/N.rok a přetápění objektu o 7,015 °C stojí 240 874 Kč v teplotně Normálovém roce. Pokud zateplení objektu stálo například 3 500 000 Kč, tak se nadměrným odběrem tepla ze zdroje za 10 let tato investice znehodnotí o 2 408 741 Kč. Téměř 70 % nákladů na zateplení budovy je tím promarněno. Investujeme opravdu racionálně?
Automatická regulace je proto nejdůležitější podmínkou zhodnocení investice do zateplení objektu. Není přitom podstatné, zda je automatická regulace termostatická (TRV s dilatačně řízeným zdvihem kuželky) nebo termodynamická (s motoricky řízeným zdvihem kuželky), přestože je přesnější. Jde totiž pouze o oscilace kolem nastavené vnitřní teploty a ty jsou buď méně časté a větší, nebo menší, ale četnější. Integrovaná plocha oscilací kolem nastavené hodnoty je přitom v delším časovém úseku prakticky stejná.
Návratnost investice do zateplení budov je proto v praxi podmíněna co nejpřesnější funkcí automatické regulace, jejíž prvky už podle zákona 406/2000 Sb. instalovány jsou a chybí jen jejich správné seřízení.
Za správně seřízenou nelze považovat žádnou otopnou soustavu, která po snížení tepelných ztrát objektu na polovinu nevykazuje úspory tepla alespoň 50 % s nulovými tepelnými zisky a alespoň 70 % až 80 % s tepelnými zisky, proti původnímu nezateplenému stavu. Protože tepelné zisky působí na stavební objekty vždy (i v neobydleném stavu), jsou například v praxi vykazované úspory tepla v hodnotách kolem 45 % až 50 % důkazem nesprávné funkce otopné soustavy, která teplo z tepelných zisků správně nevyužívá.
Racionální investice v ČR a ve světě
Pomineme-li různé nedůstojné kauzy, je jednou z nejčastějších výtek na adresu ČR „účelnost investic“. Účelnost investic je úzce spjata s návratností vynaložených prostředků a její hodnocení vyžaduje odbornost. Investice do bezpečnosti (například výtah) je absolutní prioritou, ale její návratnost může být nulová. Zkrášlení prostředí může mít návratnost nulovou a někdy i nulový význam, protože nedefinovaná „krása“ je individuálně chápaný pojem. Existují tedy kategorie investic, určující jejich prioritu a společenský význam. Ve světě se tyto kategorie rozlišují o něco lépe.
Lidé potřebují vodu, jídlo a energii, proto je velká pozornost věnována energetice. Stojí-li výtah například 1 000 000 Kč, tak nám jej úsporně seřízená otopná soustava může zaplatit za 4,15 roku a výtah máme zadarmo. Úsporami za tepelnou energii se podobným způsobem zaplatí i vlastní zateplení objektu za 14,5 roku a máme jej opět zadarmo. V obou případech můžeme investice promarnit, pokud otopná soustava úsporná nebude. Nadřadíme-li prioritu výtahu nad prioritu úspornosti vytápění, tak proděláme, zvláště když zajištění úspornosti vytápění stojí pouhých 31 000/1 000 000 ‧ 100 = 3,1 % ceny výtahu. Uspořit 31 000 a promarnit 1 000 000, je iracionální a ve světě se tomu právem diví.
Nezáviděníhodná situace zástupců SVJ
SBD bylo zastoupeno technikem, který většinou novinky v oborech TZB sledoval a byl na dobré technické i informační úrovni, protože to bylo jeho hlavní zaměstnání.
Zástupci SVJ jsou dobrými odborníky v oborech technickému zařízení budov často velmi vzdálených, na sledování novinek v oborech TZB nemají čas a na porady proto mají své známé. „Známý topenář“ pak novinku zavrhne a má k tomu hned dva důvody. Prvním je, že klasickými metodami se mu nikdy nepodařilo uspořit ve vytápění víc než 10–15 %, a proto novinkám nevěří. Druhým důvodem je strach ze ztráty prestiže v případě, že by novinka byla úspěšná. „Poradci“ bývají lidé, kteří kdysi vytápění zastaralými metodami projektovali nebo montovali a ustrnuli v zajetí svých neefektivních zkušeností.
Zástupci SVJ jsou tak odkázáni na dávno neplatné názory, na zcela překonané metody a od novinek v jednotlivých oborech jsou prakticky izolováni. V případě ústředního vytápění je to fatální chyba, protože tento obor odčerpává zdaleka největší podíl nákladů na bydlení a takový „poradce“ jim pak mnohem víc škodí, než pomáhá. Úspory jsou výsledkem technického řešení, které nemá s „vírou“ nic společného.
„Známý topenář“ má však v něčem pravdu. Klasickými metodami se opravdu nikdy nepodařilo uspořit více tepelné energie. Proto vznikly metody nové, kterými to možné je. Existují panelové domy s téměř nulovými úsporami tepla po zateplení a panelové domy s úsporami tepla většími, než vyžaduje nízkoenergetický limit a tyto domy se liší právě aplikací nového seřízení regulační techniky.
Existují panelové domy, ve kterých se po komplexním zateplení snížila tepelná ztráta o 50 %, tepelné zisky v nich mají hodnotu 35 %, ale měřením doložené úspory tepla činí jen 40 % proti původnímu nezateplenému stavu, takže 45 % úspor proti nezateplenému stavu chybí. Jsou to právě ty „vrcholné“ a jako „vzor“ předkládané výsledky klasických metod, zastávaných různými „poradci“, na jejichž doporučení je novinka odmítnuta a na tyto „poradce“ si SVJ musejí dávat opravdu velký pozor. Skromně připomeňme, že chybějících 45 % úspor tepla a nákladů na vytápění představuje v takovém případě velkou škodu způsobenou „poradcem“, kterého si SVJ občas dokonce i platí.
Zástupci SVJ potřebují místo neplodných „dávných zkušeností“ s neefektivními metodami objektivní informace, výsledky podložené měřením místo pouhých subjektivních názorů a trpělivou osvětu, jinak jim názory „poradců“ budou vyhánět peníze z kapsy právě v době, kdy je všichni nejvíce potřebují. Tento článek byl proto věnován využívání tepelných zisků k úsporám tepla.
Nezáviděníhodná situace lidí, za které zástupci SVJ jednají
Lidé v bytových jednotkách SVJ mají veliké štěstí, když jejich zástupci chápou alespoň minimum technických parametrů, vedoucích k úsporám. Chybná rozhodnutí jejich zástupců začínají být mezi lidmi i techniky pomalu hitem a nevídaně se množí rozpory mezi zástupci a zastupovanými. Je to logický důsledek falešných představ o oboru vytápění, proto je potřebné lidem i jejich zástupcům poskytovat technicky správné informace, formou článků a seminářů.
Výsledky měření spotřeby tepla konkrétního objektu, vztažené k roku 2007 (provedeno zateplení)
Graf 2
Automatická regulace již instalovanou regulační technikou při plných úsporách tepla z tepelných zisků je realitou vytápění současnosti a umožňuje racionální hospodaření s finančními prostředky při výrazném zhodnocení zateplených budov. Provedená kontrolní měření spotřeb tepelné energie jsou plně v souladu s výpočtovými hodnotami a potvrzují možnost plošného dosažení nízkoenergetického standardu ve všech zateplených panelových domech. Ke GRAFU 2 je potřebné ještě poznamenat, že průměrná vnější teplota v roce 2007 činila 6,17 °C a v roce 2009 činila 4,74 °C, takže rok 2009 byl dokonce chladnější.
Závěr
Snahy o úspory tepla vedou často k nadměrným investicím a přitom jsou úspory tepla dosažitelné poměrně snadno a s překvapivě nízkými náklady. Ekonomika vytápění panelových domů se dnešními prostředky seřizování regulační techniky posunula na zcela novou úroveň. Stále rostoucí zájem o úspory tepla z tepelných zisků je proto pochopitelný a je motorem úspěšně se rozvíjející spolupráce.
Rozšiřujeme partnerství s dalšími subjekty, které chtějí při vytápěné panelových domů nové poznatky aplikovat.
Relatively same heat savings can be achieved with thermal comfort by regulation, or without thermal comfort by switching off the radiators. It depends on how the heating is operated and how heat gains are used in the building. The article contains a simplified example that relations between real and purported savings of heat explains.