Aký typ podlahového vykurovania zvoliť?

Vzhľadom na to, že primárne zdroje energie sú vyčerpateľné, je nevyhnutné zaoberať sa ich efektívnym a hospodárnym využívaním. Predmetom príspevku je energetická, ekonomická a environmentálna analýza energetických systémov teplovodného podlahového vykurovania a vykurovania priamovýhrevnými odporovými káblami, ktorá sa realizovala v konkrétnom rodinnom dome.

Tepelnotechnické parametre
Pri riešenom rodinnom dome a oblasti, v ktorej sa nachádza, sa počítalo s týmito charakteristikami:

• priemerná teplota vonkajšieho vzduchu θm,e = 9,9 °C,
• vonkajšia výpočtová teplota θe = –11°C,
• počet vykurovacích dní: 202,
• projektovaný tepelný príkon: 16 kW,
• ročná potreba tepla na vykurovanie: 30 MWh
• ročná potreba tepla na prípravu teplej vody: 3,8 MWh,
• ročná potreba paliva: 3 022 m³.

Príprava teplej vody solárnym systémom
Investičné náklady na solárny systém sú zobrazené v tab. 1.

Typy podlahového vykurovania
Cieľom článku je porovnať teplovodné po­dlahové vykurovanie a vykurovanie priamo-výhrevnými elektrickými odporovými káblami.

Ak sa v skladbe podlahy interiéru nachádza vykurovací register, ide o nízkoteplotné podlahové vykurovanie. V súčasnosti vykazuje aplikácia tohto druhu podlahového vykurovania výrazný rozmach najmä v rodinných domoch. Aplikácia však závisí od samotného objektu, ktorý musí spĺňať také tepelnotechnické parametre, aby bola priemerná tepelná strata menšia ako 20 W/m³. Je jednoznačné, že minimálnu energetickú náročnosť vyžaduje samotný objekt a až následne prevádzkový režim s možnosťou akumulácie tepla v podlahe, kde je tepelná zotrvačnosť približne 4 až 8 hod. s vysokým stupňom samoregulácie. Aplikovaním teplovodného podlahového vykurovania sa zabezpečí takmer optimálny tepelný stav interiérov s takmer ideálnym vertikálnym a horizontálnym teplotným gradientom.

Pri elektrickom podlahovom vykurovaní sa elektrická energia premieňa na teplo v jednej kompaktnej jednotke priamo vo vykurovanej miestnosti, preto tento typ podlahového vykurovania patrí medzi lokálne vykurovacie systémy. Účinnosť premeny elektrickej energie je takmer 100 %. Vykurovanie je ekologické, uskutočňuje sa v mieste spotreby, pričom sa v danej lokalite neznečisťuje ovzdušie. Nevyžadujú sa komín, sklad paliva ani priestory na kotolňu či kotol. Rozvod elektrickej energie je v porovnaní s inými teplonosnými látkami podstatne jednoduchší a lacnejší, vyžaduje s menšie zásahy do stavebných konštrukcií a má menšie nároky na priestor. Ďalšou výhodou je jednoduché riadenie výkonu vykurovacieho systému prerušovaním prívodu elektrickej energie priestorovými termostatmi alebo priestorovými termostatmi s možnosťou týždenného či mesačného programovania. Na jednej strane je tento systém vďaka uvedeným prednostiam veľmi atraktívny, na druhej strane sa celkový komfort premieta do vyšších nákladov na prevádzku [1].

Energetická analýza
Na zistenie prevádzkových nákladov treba vypočítať potrebu energie pri oboch alternatívach vykurovacej sústavy. Metodika výpočtu je podľa denno-stupňovej metódy [2].

Q_r,vyk = 24 . 3600 . ε . Q_max,(elek). (θ_i – θ_pr) / (θ_i – θ_e) . d
    (J/rok)  (1)

kde    ε    je    opravný súčiniteľ súčasnosti (0,765) (–),
    Q_max    –    maximálny projektovaný tepelný príkon (budovy) (W),
    θ_i    –    požadovaná výpočtová vnútorná teplota (°C),
    θ_pr    –    priemerná teplota, teplota vonkajšieho vzduchu vo vykurovacom období (°C),
    θ_e    –    výpočtová (najnižšia) teplota vonkajšieho vzduchu (°C),
    d    –    dĺžka vykurovacieho obdobia (dni).
 
Potreba tepla na vykurovanie pri nízkoteplotnom podlahovom vykurovaní
Q_r,vyk  = 24 . 3 600 . 0,765 . 15 800 . (20 – 4,3)/(20 – (–11)) . 202 = 106 836 977 400 J/rok
Q_r,vyk = 106 837 MJ/r = 29 677 kWh/r = 30 MWh/rok

Po dosadení príslušných hodnôt do vzorca predstavuje potreba tepla na vykurovanie hodnotu 30 MWh/rok.

Potreba paliva na nízkoteplotné podlahové vykurovanie
Metodika výpočtu sa zvolila v súlade s STN EN 832-3 [2].

B_vyk = E_vyk . 1000/H . ηc  (m³/rok)    (2)

kde    Evyk    je    ročná spotreba na vykurovanie (GJ/rok),
    H    –    výhrevnosť paliva (zemný plyn) (MJ/m³),
    η_c    –    účinnosť kotla (–).

B_vyk = 106,8 . 1000/35 . 1,01 = 3 022 m³/rok
Potreba tepla na vykurovanie priamovýhrevnými elektrickými odporovými káblami
ε – opravný súčiniteľ súčasnosti (0,4) (–),
Q_elek – výkon elektrických odporových káblov (kW),

Q_r,vyk = 24 . 3600 . 0,4. 15 800 . (20 – 4,3)/31 . 202 = 55 862 471 850 J/rok
Q_r,vyk = 55 862,5 MJ/rok = 15 517,36 kWh/rok = 15,52 MWh/rok

Dĺžka vykurovania pri priamovýhrevnom podlahovom elektrickom vykurovaní je 4 až 6 hod. [2].

Konštrukčné typy podlahového vykurovania Nízkoteplotné podlahové vykurovanie tarifa na plyn D3: 1 kWh = 0,0461 € + fixná sadzba 7,75 €/mes. klasická tarifa DD2: 1 kWh = 0,1379472 € treba robiť revíziu kotla a čistiť komín vyžadujú sa expanzná nádoba, poistný ventil, komín, kotol, rozdeľovače, zberače, armatúry, plynová prípojka vykurovací systém dlhšie nabieha je nevyhnutné vyregulovať systém vyžadujú sa vyššie investičné náklady v mieste spotreby sa znečisťuje ovzdušie (CO2) Vykurovanie elektrickými priamovýhrevnými odporovými káblami zvýhodnená tarifa DD5: 1 kWh = 0,1123872 € variant je ekologickejší – vykurovanie v mieste spotreby užívateľ má komfort netreba čistiť komín, keďže sa žiadny nevyžaduje systém má rýchly nábeh vykurovania jednoducho sa reguluje stačia nižšie investičné náklady systém pomáha v konečnom dôsledku šetriť prevádzkové náklady podlaha sa rýchlo zohrieva

Potreba energie pri ostatných spotrebičoch v rodinnom dome
Pri podlahovom nízkoteplotnom vykurovaní sa spotreba plynu kotlom prepočítava podľa dodávateľa plynu SPP podľa tarify D3: 1 kWh = 0,0461 € + v každom mesiaci platí fixná sadzba 7,75 € a spotreba elektrickej energie podľa tarify DD2 : 1 kWh = 0,1395984 €. Pri vykurovaní priamovýhrevnými elektrickými odporovými káblami sa nevyžaduje plynová prípojka a pri elektrickom sporáku možno získať po dohode s elektrárňami zvýhodnenú dvojtarifnú sadzbu DD5. Vysoká tarifa je od 7.30 do 8.30 hod., od 9.30 do 10.30 hod., od 20.30 do 21.30 hod., od 22.30 do 23.30 hod., a to vo výške 0,3179472 € za 1 kWh. Ostatných 20 hodín je v nízkej tarife, ktorá predstavuje 0,1123872 € za 1 kWh. Tarify týkajúce sa spotreby elektrickej energie sa získali od Západoslovenských elektrární (ZSE).

Ekonomická analýza
Na ekonomické zhodnotenie alternatív vykurovacích sústav treba stanoviť investičné náklady pri každom type podlahového vykurovania.

Investičné náklady pri nízkoteplotnom podlahovom vykurovaní
Ceny jednotlivých komponentov v tab. 3 boli stanovené podľa cenníkov jednotlivých firiem. Cena za bežný meter rúrky na podlahové vykurovanie je 1,96 €.

Investičné náklady pri systéme s priamovýhrevnými elektrickými odporovými káblami
Ceny jednotlivých komponentov v tab. 4 sa stanovili podľa firemných cenníkov.

Zhodnotenie ekonomickej výhodnosti
Zhodnotenie ekonomickej výhodnosti vybraných typov podlahového vykurovania je zrejmé z obr. 2 a 3.
Celkové investičné a prevádzkové náklady sú pri danom konkrétnom objekte vyššie pri teplovodnom podlahovom vykurovaní ako pri elektrickom podlahovom vykurovaní.

Záver
Na základe ekonomickej a energetickej analýzy vyšli investičné náklady pri elektrickom podlahovom vykurovaní o 46,8 % a prevádzkové náklady o 6,6 % výhodnejšie v porovnaní s teplovodným podlahovým vykurovaním. Aj keď samotné prevádzkové náklady na vykurovanie sú nižšie pri teplovodnom podlahovom vykurovaní, po využití zvýhodnenej tarify na spotrebu elektrickej energie pri ostatných spotrebičoch vyšli celkové prevádzkové náklady pri elektrickom podlahovom vykurovaní nižšie. Na základe týchto skutočností by bolo v tomto rodinnom dome výhodnejšie realizovať typ podlahového vykurovania priamovýhrevnými elektrickými odporovými káblami.

Príspevok vznikol v rámci projektu VEGA 1/1052/11.

Ing. Martin Šimko, doc. Ing. Daniel Kalús, PhD.
Obrázky: archív autorov

Autori pôsobia na Katedre technických zariadení budov Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Literatúra
1.    Petráš, D. – Koudelková, D.: Teplovodné a elektrické podlahové vykurovanie. Bratislava: JAGA Group, 2004.
2.    Petráš, D. – Lulkovičová, O. – Takács, J. – Bašta, J. – Kabele, K.: Vykurovanie rodinných a bytových domov. Bratislava: JAGA Group, 2005.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.