Zpět

Energetická náročnost a vytápění budov

Otázka energetické náročnosti v podstatě hýbe dnešním světem. Výrobky s vyšší energetickou náročností přestávají být na trhu konkurenceschopné a zákazníci si za vyšší energetický standard a menší negativní vliv na životní prostředí často rádi připlatí. I když v menší míře, začíná se stejný trend prosazovat i v oblasti stavebnictví. Budovy jsou z energetického hlediska velmi náročné, a to jednak ve fázi realizace včetně energetické náročnosti materiálů, tak i ve fázi provozu. O ekonomickém výsledku obou fází je přitom z velké části rozhodnuto již ve fázi návrhu a projekce.

Publikováno: 29.07.2009
Rubrika:
Autor: (red)

ENERGETICKÁ NÁROČNOST BUDOV
Zajištění provozu budovy, tak aby odpovídal dnešnímu standardu je z hlediska spotřeby energií velmi náročné. V každém objektu nalezneme řadu spotřebičů od tepelných kotlů, přes ledničky až po rádia, bez nichž bychom si náš život již těžko dovedli představit (viz. následující tabulka). Stačí si vzpomenout na jakýkoliv výpadek dodávky energie a z toho vyplývající omezený okruh možných činností. Ti šťastnější budou schopni si připravit teplé jídlo a někdo si nebude moci ani přečíst knížku.

Procentní podíl
elektrospotřebičů na
obydlený byt
el.otopná tělesa chladnička mraznička elektrický sporák vařič, dvouvařič mikrovlnná trouba myčka nádobí automatická pračka neautomatická pračka
9,93 99,22 69,97 35,92 5,09 71,46 13,15 88,39 10,85

 

Procentní podíl
elektrospotřebičů na
obydlený byt
sušička prádla boiler, průtok.
ohřívač
barevný televizor černobílý televizor klimatizace počítač
1,89 34,76 97,25 2,96 0,28 34,41

Tab. 1 Vybavenost domácností elektrospotřebiči. Zdroj: ČSÚ – Energo 2004 a vlastní výpočty

Dle údajů Teplárenského sdružení České republiky zaujímá největší podíl na spotřebovaných energií s více než 50% jednoznačně vytápění, následované zajištěním teplé vody (24,2%).


 Obr. 1 Rozdělení spotřeby energie domácnosti v bytě. Zdroj: Teplárenské sdružení ČR

Z hlediska ekonomiky stavebnictví a zvyšování energetické účinnosti budov jde tedy o oblasti s nejvyšším potenciálem úspor, na které je třeba se zaměřit. U zbývajících spotřeb energie jde spíše o inovaci spotřebičů, případně změnu chování spotřebitelů vlivem lepší informovanosti a zodpovědnosti.

SNIŽOVÁNÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV
Základním předpokladem energeticky a tedy ekonomicky nenáročné budovy je snížení potřeby na vytápění a úniku tepla z objektu. Procentní podíl úniku tepla z objektu je přehledně zobrazen v následujícím schématu a tabulce.


Obr. 2 Schéma úniku tepla obvodovými konstrukcemi budovy

okna a vnější dveře 30 – 35 %
obvodové stěny 25 – 35 % (i více)
stropy a střechy 10 – 15 %
podlahy 5 – 15 %

Tab. 2 Procentní rozdělení úniku tepla obvodovými konstrukcemi budovy

Snížení potřeby a úniku tepla lze dosáhnout řadou opatření. Mezi základní stavebně-technické založené zejména na zateplení patří:

  1. Zateplení obvodového pláště
  2. Zateplení střechy
  3. Zateplení podlah
  4. Zateplení vnitřních stěn přilehlých k nevytápěným místnostem
  5. Výměna výplně okenních a dveřních otvorů
  6. Vybavení otopné soustavy termostatickými ventily

Se zateplením objektů je spojena otázka tloušťky tepelné izolace. Z hlediska snížení potřeby tepla na výtápění by tloušťka izolace měla být co nejsilnější (středně tmavá křivka v následujícím grafu). Z hlediska investičních nákladů je směr opačný (nejtmavší křivka v následujícím grafu).


Graf 1 Stanovení optimální tloušťky vrstvy (konstrukce). Zdroj: Literatura [1]

Zateplení objektu (obvodových stěn i střechy) přináší vedle snížení nákladů na vytápění i řadu dalších pozitivních efektů:

  • na objekt přestane působit tepelná roztažnost, protože všechny konstrukce budou téměř ve stálé teplotě mezi 20 a 30 °C
  • do objektu přestane zatékat srážková voda
  • komplexním zateplením dojde k vyřešení tepelných mostů, čímž nejen že odpadne riziko tvorby plísní, zejména za skříněmi, v místech překladů, kovových částí balkonů apod., ale u dřevěných konstrukcí se odstraní riziko kondenzace vodní páry v konstrukci a tím i riziko napadení stavby hnilobou. Že nejde o bezvýznamný problém mohou dosvědčit tisíce lidí, kterým začalo uhnívat zhlaví dřevěných trámů v osmdesátých letech minulého století. Masivní rozvoj tohoto problému byl dán přechodem z lokálního vytápění pevnými palivy na etážové a nebo elektrické akumulační vytápění a v souvislosti s tím i utěsňování oken
  • zlepší se vzhled domu
  • zvýší se pohoda v domě – obyvatelé budou mít lepší pocit z teplých stěn domu v zimě a naopak nižší teplota v letních horkých měsících
  • odstraní se případné i skryté plísně

Přesto je důležité uvědomit si, že přes veškeré přínosy není zateplení objektu spásonosné. Od určité tloušťky izolace investiční náklady stále narůstají pouze s minimálním vlivem na snížení potřeby tepla. Okna jsou, jak je patrné z předcházející tabulky, nejslabším článkem stavby a uniká jimi největší množství tepelné energie. Tento fakt lze jen velmi těžko změnit. Možností je zabudování tří i vícevrstvých izolačních skel. Investice jsou ale vysoké a životnost takovýchto opatření nebývá příliš dlouhá. Za zvážení dále stojí instalace předokenních i
interiérových rolet a žaluzií, nejlépe s reflexní vrstvou.

Od vstoupení v platnost zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií je dle §6, odst. 7 povinnost opatřit radiátory regulační technikou. Termostatické ventily patří mezi opatření takzvaně na vstupu. Nezabraňují úniku tepla, ale tím že ve spojení s termostatickou hlavicí udržují automaticky požadovanou teplotu v místnosti s přesností na 1°C přímo snižují potřebu tepla na vytápění. Teploty je možné nastavovat v rozsahu od 15°C do 30°C. Přičemž platí, že snížení teploty v bytě o 1°C představuje snížení nákladů na tepelnou energii o 6%.

ZAJIŠTĚNÍ TEPLA PRO VYTÁPĚNÍ BUDOV
Dalším krokem při zajišťování tepla pro budovu je výběr nejvhodnějšího paliva. Pro zajištění tepla je k dispozici řada paliv. Nejčastěji to jsou následující:

  • hnědé uhlí
  • černé uhlí
  • koks
  • dřevo
  • dřevěné brikety
  • dřevěné pelety
  • zemní plyn
  • propan-butan
  • lehký topný olej
  • elektrická energie

Na trhu či u dodavatelů lze zjistit aktuální ceny paliv v korunách na měrnou jednotku (Kč/mj). Skutečné náklady na zajištění tepla jsou však závislé na více faktorech, kterými jsou dále:

a) investiční náklady zdroje tepla
b) výhřevnost paliva, nebo-li cena tepla v palivu
c) účinnost zdroje tepla, nebo-li účinnost využití tepla v palivu

Faktory a) až c) pro jednotlivá paliva a konkrétní případ jsou sestaveny přehledně v následující tabulce.

 

 

 

Palivo

 

Měrná jednotka Náklady na
instalaci zdroje
Výhřevnost
MJ/mj
Průměrná
účinnost
Hnědé uhlí kg 18 000 Kč 18,0 55 %
Černé uhlí kg 18 000 Kč 23,1 55 %
Koks kg 27 000 Kč 34,6 62 %
Dřevo kg 25 000 Kč 14,6 75 %
Dřevěné brikety kg 25 000 Kč 17,5 75%
Dřevěné pelety kg 80 000 Kč 18,5 85 %
Zemní plyn m3 60 000 Kč 33,1 89 %
Propan kg 130 000 Kč 46,6 89 %
Lehký topný olej kg 130 000 Kč 42,0 89 %
Elektřina – akumulace kWh 100 000 Kč 3,6 93 %
Elektřina – přímotop kWh 20 000 Kč 3,6 95 %
Elektřina – tepelné čerpadlo kWh 340 000 Kč 3,6 300 %*

* Účinnost tepelného čerpadla 300% vyjadřuje jeho provoz s průměrným ročním topným faktorem 3,0.
Tab. 3 Investiční náklady, výhřevnost a účinnost zdroje tepla různých paliv. Zdroj: Literatura [2]

Vedle výše zmíněných faktorů má však na výši nákladů na zajištění tepla po celou dobu životnosti objektu významný vliv také změna ceny paliva v průběhu celé doby. Porovnání současných nákladů na vytápění mi jistě poskytne zajímavou informaci o současném ekonomicky nejvýhodnějším zdroji tepla a palivu. Pro komplexní a zkušené rozhodnutí je však třeba zohlednit vývoj cen paliv a energií.

V mezinárodních i národních zdrojích lze nalézt řadu krátkodobých i dlouhodobých předpovědí vývoje cen paliv a energií, které mají jedno společné, a sice předpoklad ať už většího či menšího nárůstu cen veškerých paliv a energií. Dle studie World Energy Council (WEC) lze mimo jiné očekávat, že v průběhu následujících let bude stále silná poptávka po všech energetických komoditách, výrobní náklady se budou měnit v důsledku řady okolností a celkově se budou zvyšovat a environmentální regulace a náklady na zmírnění vlivů budou ovlivňovat výběr paliva a měnit chování spotřeby.

Jinak se budeme rozhodovat vezmeme-li v úvahu současnou cenu například zemního plynu a jinak zohledníme-li v propočtech předpokládaný vývoj cen. Dle propočtů Prof. Dr.-Ing. Lothara Petry z university aplikovaných věd v Darmstadtu by vývoj cen zemního plynu mohl být jak ukazuje následující graf.


Graf 2 Scénáře předikovaného vývoje cen zemního plynu

ZÁVĚR
Na volbě paliva závisí nejen investiční náklady na zdroj, ale i veškeré provozní náklady na vytápění po celou dobu životnosti objektu, jde tedy o desítky následujících let. Proto je nezbytné do kalkulací, na základě nichž se budeme rozhodovat, zahrnout dostupné predikce vývoje cen paliv a energií a nespoléhat je na statické porovnání současného stavu. A to i v případě rozhodujeme-li se mezi zdroji tepla typu teplené čerpadlo, protože i v těchto případech je třeba počítat s „klasickým“ doplňkovým zdrojem.

Tato publikace vznikla jako součást výzkumného záměru „Management udržitelného rozvoje životního cyklu staveb, stavebních podniků a území“ (MSM 6840770006) financovaného Ministerstvem školství mládeže a tělovýchovy na Českém vysokém učení technickém v Praze, na Fakultě stavební.

Literatura
[1] ŘEHÁNEK, Jaroslav, JANOUŠ, Antonín, KUČERA, Petr, KUČERA Vlastimil, ŠAFRÁNEK, Jaroslav, VÁCLAVÍK, Vladimír. 4xE o tepelné izolaci budov, Energetika, Environment, Ekonomika, Efektivnost. Praha: Informační centrum ČKAIT, s.r.o.. 2004. 252 stran. ISBN 80-86769-25-9.
[2] MACHOLDA, František. Tepelné čerpadlo – ekonomický pohled. Praha: Stavební tabulky. 5 stran. [cit. 2008- 11-21]. Dostupný z: http://www.stavebnitabulky.cz/PDF/k051str474%20Ekonomickypohled.pdf
[3] Studie World Energy Council [online]. Praha : Deciding the Future: Energy Policy Scenarios to 2050 (překlad NK WEC ČR), 2007 [cit. 2008-11-21]. Dostupný z: http://www.wec.cz/cz/dokumenty/studie/Studie%20WEC%20-%20Energeticke%20scenare.pdf
[4] http://rotaflex.cz/uspora-energie.htm

Recenzoval
Eduard Hromada, Ing., Ph.D., ČVUT, fakulta ekonomiky a řízení ve stavebnictví, odborný asistent/zástupce vedoucího katedry, Thákurova 7, Praha 6 – Dejvice, 166 29, tel.: (+420) 22435 3720, email: eduard.hromada@fsv.cvut.cz. Recenzi si můžete přečíst ZDE.

Tento článek byl publikován také na JUNIORSTAVU 2009.