Faktory ovplyvňujúce spotrebu energie na vykurovanie

Článok sa zaoberá vplyvom vstupných parametrov na energetické hodnotenie budovy z hľadiska vykurovania. To je v rámci certifikátu energetickej hospodárnosti jedným zo siedmich čiastkových hodnotených parametrov. Pri riešenej budove sú stanovené referenčné parametre, ktoré sa následne menia, pričom sa sleduje vplyv týchto zmien jednak na spotrebu energie na vykurovanie, jednak na celkové zatriedenie budovy z hľadiska celkovej dodanej energie a neobnoviteľnej primárnej energie.

Celkovú energetickú náročnosť budovy ovplyvňuje celý rad faktorov. Tento príspevok sa zaoberá parametrami, ktoré ovplyvňujú vykurovanie budovy. Patria sem vlastnosti obálky budovy (súčiniteľ prechodu tepla, percento zasklenia), účinnosť zdroja, distribúcia a „zdieľanie“ tepla a energonosič tepla. Ďalšie parametre nad rámec tohto príspevku predstavujú parametre vetrania, prípravy teplej vody (TV) a osvetlenia budovy.

Riešená budova

Predmetom posúdenia je administratívna budova, ktorá je súčasťou komplexu univerzitných budov. Je to výšková budova s 15 nadzemnými podlažiami a jedným podzemným podlažím, konštrukčný systém je železobetónový, kombinovaný. Objekt má päť traktov, v jednotlivých traktoch sa nachádzajú kancelárie, chodby, skladové a hygienické priestory, chodby a učebne či laboratóriá. V čelách budovy sa nachádzajú schodiská.

Obálka budovy pozostáva prevažne z ľahkého obvodového plášťa, ktorý je na čelných stranách doplnený stenami s kontaktným zatepľovacím systémom. Strecha je plochá, s prevetrávanou vzduchovou medzerou. Rekonštrukcia obálky budovy prebehla v roku 2013. Vetranie je prirodzené.

Prípadová štúdia a vstupné parametre

Aby bolo možné vyhodnotiť zmeny vstupných parametrov budovy na jej energetické hodnotenie, je najskôr nevyhnutné definovať prípad s referenčnými vlastnosťami (ďalej ako prípad 0). Prípad 0 predstavuje budovu s parametrami po rekonštrukcii realizovanej v roku 2013.

V prípadoch 1 až 10 sa menia jednotlivé parametre budovy:
Prípady 1 a 2 sa zaoberajú účinnosťou distribúcie (rozvodov tepla), prípad 3 rieši zmenu energonosiča na výrobu tepla s ohľadom na podiel obnoviteľných zdrojov energie (OZE). Tento prípad sa budovy priamo netýka, ide o teoretický výpočet simulujúci prechod na obnoviteľné zdroje zmenou dodávateľa tepla.

Prípad 4 už rieši zmenu zdroja tepla – v rámci neho by budovu obsluhovala vlastná plynová kotolňa s klasickými kotlami. V prípade 5 sa počíta s inštaláciou kondenzačného kotla, v prípade 6 aj s lepšou účinnosťou distribúcie tepla v budove. Prípad 7 rieši situáciu, keď by sa budova vykurovala elektrickými vykurovacími telesami.

Prípady 8, 9 a 10 riešia len zmenu zdroja tepla (peletky, kusové drevo, hnedé uhlie). Prípad 11 je špecifický, zaoberá sa stavom budovy pred jej rekonštrukciou. Preto sa v tomto prípade menia aj parametre obálky (v tab. 1 ide o znázornenie v rámci priemerného súčiniteľa prechodu tepla Uem) a takisto účinnosť distribúcie a „zdieľania“ tepla.

Vyhodnotenie

Vyhodnotenie vplyvu vstupných parametrov z hľadiska celkovej dodanej energie s rozdelením na jednotlivé časti (vykurovanie, osvetlenie, príprava teplej vody) vrátane zatriedenia budovy je znázornené v diagrame na obr. 1. Treba podotknúť, že energia na ohriatie vetracieho vzduchu je zahrnutá v energii na vykurovanie.

Z grafu na obr. 1 je zrejmé, že pri súčasnom stave obálky budovy je pri zmene vstupných parametrov budova zatriedená do kategórií B či C. Z hľadiska celkovej dodanej energie je najvýhodnejší zdroj tepla CZT a kondenzačný plynový kotol, prípadne sú to aj elektrické vykurovacie telesá.

Obr. 1 Celková dodaná energia

Ostatné zdroje tepla je nevyhnutné „dohnať“ lepším systémom distribúcie a „zdieľania“ tepla. Pred rekonštrukciou padla budova vďaka zlým tepelnotechnickým vlastnostiam obálky do kategórie D. Vlastnosti obálky boli prevzaté z bežných hodnôt vyskytujúcich sa pri konštrukciách zhotovených v 70. rokoch 20. storočia.

Z hľadiska neobnoviteľnej primárnej energie je rozptyl výsledkov zaujímavejší (obr. 2). V prvom rade vidieť, že obnoviteľné zdroje energie posúvajú budovu do zatriedenia A vďaka nízkemu konverznému faktoru. Na druhej strane leží elektrická energia, ktorá má ako zdroj veľmi dobrú účinnosť (96 %), ale vzhľadom na vysoký konverzný faktor posúva budovu do zatriedenia E. Ostatné prípady zodpovedajú v zásade zatriedeniam okolo hranice medzi triedami B a C.

Obr. 2 Neobnoviteľná primárna energia

Záver

V súčasnosti je budova zatriedená do kategórie B (prípad 0). Ak sa zmení energonosič zdroja tepla, účinnosť zdroja, distribúcia a „zdieľanie“ tepla, budove sa vlastnosti z hľadiska celkovej dodanej energie nijako významne nezmenia (maximálne dôjde k posunu do kategórie C).

Z hľadiska neobnoviteľnej primárnej energie záleží veľmi na energonosiči – na jednej strane stoja obnoviteľné zdroje energie, na druhej strane potom elektrická energia zo siete (pri súčasnom energetickom mixe v Českej republike). Do hodnotenia sa pritom môže pozitívne premietnuť aj inštalácia núteného vetrania.

Práca bola podporená programom Competence Centres programme of the Technology Agency of the Czech Republic, projekt No. TE02000077 „Smart Regions – Buildings and Settlements Information Modelling, Technology and Infrastructure for Sustainable Development“ a interným grantom SGS ČVUT v Prahe.

Ing. Ondřej Horák, prof. Ing. Karel Kabele, CSc.
Autori pôsobia na Katedre TZB Stavebnej fakulty ČVUT v Prahe. Karel Kabele je vedúci tejto katedry.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 1/2018.