Jak ušetřit náklady za teplo pro váš dům – část 2.

Následující příspěvek podrobně vysvětluje jednotlivé dílčí kroky vedoucí k tolik žádané úspoře tepla, resp. platbě za toto odebrané teplo z pohledu konečného odběratele. Článek vznikl jako reakce dlouholetého projektanta a současně i soudního znalce v oboru vytápění na změnu ceny dodávky tepla – tzv. složenou dvousložkovou cenu tepla. V závěru příspěvku pak na konkrétním případě propočítává a porovnává platbu za teplo ve variantě, kdy by nebyly za strany majitele objektu prováděny jakékoliv zásahy a dále pak po provedení zásahů popisovaných v příspěvku. Celý zrealizovaný soubor opatření pro snížení odběru tepla, ale i hlídání nepřekročení max. nasmlouvovaného výkonu vedl k dramatickému snížení platby za teplo. Celková investice do zřízení nové výměníkové stanice objektu, vč. smlouvy s dodavatelem tepla s reálnými hodnotami, je pak při době návratnosti 1,1 roku velice výhodná.

Zdeněk Číhal

V Topenářství instalace č. 2/2017 jsem se zabýval směšovacími stanicemi. V tomto pokračování se zaměřím na výměníkové stanice, kde se pomocí výměníků tepla mění teplota horké vody (do 130 °C) na teplotu vody otopné (obvykle do 90 °C).

Výměníková stanice má, oproti stanici směšovací, dvě části. Jednu pro ústřední vytápění a druhou pro ohřev vody. Oběma je pak společná primární horkovodní část stanice. Vstupní potrubí horké vody se skládá z uzávěru, teploměru, filtru, manometru, vypouštěcího kohoutu a uzávěru. Všechny armatury jsou navrženy na vyšší tlakové pásmo, než jsou prvky otopné soustavy. Obvykle na tlak PN 16 nebo PN 25. Zpátečka horkovodu se zde skládá z měřiče tepla s čidly teploty, vypouštěcího kohoutu a uzávěru. Teplotu horké vody pak vidíme na teploměru na obr. 2.

Výměníková stanice

Výměníková stanice je tlakově nezávislá předávací stanice tepla, která pomocí výměníků tepla odděluje otopnou soustavu domu nebo soustavu pro přípravu TV od horkovodu. K tlakovému oddělení se využívají nejčastěji deskové výměníky tepla.

Stejně jako tomu bylo v případech směšovacích stanic, také u těch výměníkových se používají obdobné komponenty. Výsledná ekonomie stanice závisí na tom, kdo a pro koho ji navrhoval.

Fakturace dodávky tepla

Výměníková stanice je místem, kde je měřeno a fakturováno teplo pro vytápění i přípravu TV. Děje se tak na základě smlouvy o dodávce tepla.

Jednotkou pro spotřebované množství tepla je GJ za nějaké období, většinou za rok, tedy GJ·a^–1. Někdy je stejné množství tepla vyjádřeno v MWh·a^–1, přičemž platí, že 1 MWh = 3,6 GJ·a^–1.

Jedno a dvousložková cena tepla

Původní jednosložková cena tepla (tzv. spotřební), kdy se fakturovalo jen spotřebované teplo v GJ·a^–1, byla u převážné většiny teplárenských společností nahrazena cenou dvousložkovou. Ta se člení na stálé a proměnné náklady.

Proměnné náklady vyjadřují spotřebu tepla v GJ za nějaké období, nejčastěji za měsíc nebo rok.

Stálým nákladem může být předpokládaná spotřeba tepla za rok následující nebo maximální předpokládaný výkon odběrného zařízení.

V současné době posiluje tendence přecházet ze spotřební na výkonovou dvousložkovou cenu tepla. Je tomu tak proto, že zatímco odhad spotřeby tepla na příští kalendářní rok je velmi nepřesný, výkon se dá spočítat s přesností mnohem větší.

Dodavatel tepla odhaduje výkon v kW přepočtem z roční spotřeby tepla v GJ·a^–1. Projektant počítá výkon v kW z výkonu otopné soustavy a potřebné teploty otopné vody při venkovní výpočtové teplotě pro konkrétní typ objektu.

Výhodou přepočtu od dodavatele tepla je, že se výkon ve stanici sice měří, ale už nevyhodnocuje. Pokud zvolíme přepočet u projektanta, sníží se platby za výkon. To za předpokladu, že výkon nebude v průběhu tří nejchladnějších měsíců v roce překročen. Kontrolu zajistí vlastní měřič spotřeby tepla (obr. 3) a regulátor (obr. 4).

Dalšími částmi výměníkové stanice jsou výměníky tepla s regulačními ventily.

Na obr. 5 vidíme regulační ventil pro vytápění, přes který vstupuje horká voda do výměníku tepla.

Na sekundární straně výměníku tepla je na vstupu do otopné soustav oběhové čerpadlo, na zpátečce pak vyvažovací ventil STAD pro nastavení a kontrolu jmenovitého průtoku.

Gumové kompenzátory viditelné před vyvažovacím ventilem a před uzavíracím kohoutem na přívodním potrubí slouží k zamezení přenosu hluku od oběhového čerpadla do otopné soustavy.

Jak zamezit zvyšování plateb za teplo

V následujících případech uvažujeme o objektu s již instalovanou výměníkovou stanicí.

1. Přetápění objektu

Jak bez pochyb zjistíme, že je objekt přetápěn? Samozřejmě měřením a monitorováním teploty vnitřního vzduchu při nastavení hlavic termostatických ventilů (TRV) a to minimálně na stupeň č. 3.

Pokud je průměrná naměřená teplota během 24 hodin vyšší jak 22 °C, jedná se o přetápění. Přetápění o 1 °C zvyšuje spotřebu tepla o 6,2 %.

Dále pak pohledem na fasádu domu. Pokud vidíme okna otevřená takzvaně „na větračku“, je objekt s největší pravděpodobností přetápěn a je potřeba upravit, tj. snížit topnou křivku. Vyklopené křídlo okna je určeno pro větrání mimo topnou sezonu. V topné sezoně se má větrat buď plně otevřeným oknem, nebo na mikroventilaci.

2. Noční útlum

O nočním útlumu se píšou vědecké články, které by měly prokázat, že ten a ten regulátor by mohl ušetřit teplo. Závislost mezi dobou útlumu vytápění a úsporou energie lze poměrně jednoduše prokázat měřením. Například po osmi hodinách útlumu se dá ušetřit cca 10 % tepla. Již méně nebo dokonce vůbec se nebere ohled na fakt, že se v době útlumu nesnižuje jen teplota vnitřního vzduchu, ale také teplota stavební konstrukce a její akumulace. Po zahájení vytápění a pro dosažení původní vnitřní operativní tep­loty je potřeba nejenom ohřát vzduch, ale i stavební konstrukci. A to se pak s původním výkonem nedá.

Spotřeba tepla pro obnovení původního stavu bude ve většině případů vyšší, než dosažená úspora, navíc se zvýší výkon, který bude překračovat smluvní maximum. K dosažení co nejnižších plateb za teplo je potřeba noční útlum zrušit.

3. Chybně vypočtená topná křivka

Topná křivka je závislost mezi venkovní teplotou a teplotou otopné vody, která vstupuje do otopné soustavy. Její správná hodnota je podmínkou pro úsporné vytápění.

Výpočet a nastavení topné křivky vychází z ochlazení teplonosné látky a její střední teploty podle známých, níže uvedených vztahů:

Ochlazení teplonosné látky

Střední teplota teplonosné látky

Kde je

• t_{w1, max} maximální teplota přívodní otopné vody [°C]
• t_{w2, max} maximální teplota zpětné otopné vody [°C]
• t_e venkovní teplota [° C]
• t_i vnitřní teplota [°C]
• t_{e, min} venkovní výpočtová teplota [°C]
• n koeficient převažujících otopných těles [–]

Vidíme, že rozhodující úlohu při výpočtu bude hrát maximální teplota přívodní a zpětné otopné vody. Tyto teploty se dají získat jen přepočtem známého výkonu otopné plochy pro původní parametry (například 90/70 °C) a předpokládané teploty t_{w1, max} .

I když se nejedná o exaktně přesný výpočet, zejména s ohledem na přesný odhad teploty t_{w1, max} , jde o mnohem přesnější postup, než který používají někteří dodavatelé tepla.

Pokud má odběratel tepla možnost přístupu do regulátoru, dá se výpočet zpřesnit monitorováním vnitřní teploty vzduchu ve vytápěných místnostech. Zejména pak v místnostech se dvěma nebo třemi ochlazovanými stěnami, tedy jak prostory s okny a jednou venkovní stěnou, tak i prostory s okny a jednou stěnou vedoucí do schodiště.

Tepelná ztráta neizolované stěny vedoucí do schodiště může být u nezatepleného domu 1,4× vyšší, v případě zatepleného domu až 6,9× vyšší, oproti venkovní stěně.

Jsou i další vlivy, které nejsou výpočetními vztahy postižitelné. Otopná tělesa předávají většinu tepla konvekcí, menší část sáláním. Zatímco výkon konvekční složky otopné plochy klesá s klesající teplotou přibližně lineárně (s koefi­cientem otopné plochy například n = 1,3), výkon sálavé složky klesá podstatně rychleji. V závislosti rozdílu čtvrtých mocnit absolutních teplot mezi střední teplotou otopné plochy a teplotou okolí.

Tento vliv se projevuje tím, že je na začátku a konci topné sezony ve vytápěných místnostech chladněji. Situace se dá kompenzovat navýšením topné křivky o 2 °C, maximálně 3 °C při venkovní teplotě +13 °C. Dál kopírujeme topnou křivku s vědomím, že od venkovní teploty 0,0 °C již teplotní kompenzaci neprovádíme.

Tímto způsobem se vyhneme stížnostem uživatelů bytů na nedostatečné vytápění, nucenému zvýšení topné křivky a následnému zvýšení spotřeby tepla.

4. Nevhodně nastavený smluvní výkon pro vytápění a přípravu TV

První díl tohoto článku ukázal způsoby přepočtu výkonu otopné soustavy z projektu, ze zaměření otopné plochy nebo z údajů o zateplení domu. Je vhodné připomenout, že procento snížení tepelných ztrát po zateplení domu nesouvisí s procentem úspor plateb za teplo.

Nejsou výjimečné případy, kdy dvě sekce domu mají jednu otopnou soustavu, z nichž jedna stavební sekce je zateplena a druhá ne. Je s podivem, že vyšší spotřebu tepla má zateplená sekce. Popisovat důvody překračuje rámec tohoto článku.

Obr. 7 znázorňuje schéma výměníkové stanice. Levá část představuje zařízení pro přípravu TV, pravá pak zařízení pro vytápění. Výkon zařízení pro přípravu TV rozhodujícím způsobem ovlivňuje smluvní výkon. Nejvyšší výkon je nutný při rychloohřevu, kdy není navržena akumulační nádoba, dále také v případech, kdy je nádoba nedostatečného objemu nebo když není zřízen nabíjecí okruh.

Smluvní výkon je součet 100 % potřeby tepla pro vytápění a 70 % tepla pro přípravu TV. Praktické provedení stanice je na obr. 8.

5. Hydraulické vyregulování otopné soustavy

Hydraulické vyregulování otopné soustavy, včetně kontroly nebo výpočtu nastavení ventilových spodků termostatických ventilů, bylo zmíněno v 1. díle tohoto článku.

6. Hlídání smluvního výkonu

Hlídání smluvního výkonu má smysl v případě, že nám jej spočítal projektant, obvykle současně i autor projektu stanice. Na obr. 9 je grafické znázornění hlídání výkonu. Osa X sleduje hodiny, osa Y výkon v kW.

V období 2014/15 se změřený výkon přepočítával podle venkovní teploty zjištěné v 7.00 hodin ráno – ta je znázorněna zelenou barvou a platí po dalších 24 hodin. Červená barva představuje přepočtený výkon, modrá křivka je výkon okamžitý, který by neměl překročit hranici červené čáry. Od roku 2016 pražský dodavatel tepla smluvní výkon stále měří, ale nepřepočítává.

Pokud vám smluvní výkon navrhne dodavatel tepla, nemusíte se o jeho hlídání starat. Dodavatel jej nevyhodnocuje, protože hodnotu nastavil tak, aby ji nebylo možné překročit.

Až do tohoto místa byly uvedeny prakticky všechny nutné předpoklady pro minimalizaci plateb za teplo pro váš dům. Za připomenutí stojí, že většinu potřebných údajů bude schopen poskytnout jen kvalifikovaný projektant, nikoliv topenářská firma bez projektu, nebo dodavatel tepla.

Poslední část příspěvku je věnována konkrétnímu případu jednoho bytového domu v Praze. Porovnáme platby za teplo odebrané ze čtyřtrubkového rozvodu a z vlastní výměníkové stanice.

Ekonomie výměníkové stanice

Ekonomie výměníkové stanice zahrnuje investiční a provozní náklady na vytápění a přípravu TV panelového domu s 62 byty. Dům pochází z období, kdy v obvodových konstrukcích nebyly 4 ale 8 cm polystyrenu.

Porovnáváme platby za teplo u původní stanice provozované dodavatelem tepla se stanicí vyprojektovanou a realizovanou ve vlastní režii.

Ceny a sazby jsou z ceníku PTAS 2015 včetně DPH. Vypočtený smluvní výkon byl cca poloviční oproti předpokladu dodavatele tepla. Díky práci s topnou křivkou za provozu stanice, sníženému větrání vyklopenými okny, zrušení nočního útlumu a dalších opatření se ušetřilo cca 23 % tepla.

V tab. 1 je předpokládaná platba u stanice PTAS. Spotřeba tepla odpovídá předchozím obdobím při zásobování teplem čtyřtrubkovým rozvodem, přepočteným podle denostupňů. V tab. 2 jsou údaje podle dosažené skutečnosti.

Rozdíl v platbách je 522 041 Kč·a^–1! Investiční náklad na dodávku a montáž stanice byl 417 tis. vč. DPH, vč. přívodu SV, elektroinstalace a MaR. Protože byl původní přívod tepla na protilehlé straně domu, muselo se potrubí z výměníkové stanice přivést na počátek otopné soustavy, to představovalo další náklady ve výši 155 tis. Kč s DPH. Celková investice tedy dosáhla částky 572 tis. Kč s DPH.

Prostá doba návratnosti vložené investice byla jen 1,1 roku!

Pokud bychom se rozhodli objekt zateplit, zaplatili bychom (bez dotace) přes 11 mil. Kč s dobou návratnosti 80 let. S dotací možná s polo­vinou doby návratnosti, ale stále 15 let po době životnosti zateplení.

Pokud náš stát vkládal dotace do zateplení domů bez toho, aby byly současně modernizovány předávací stanice tepla a otopné soustavy, pak mnohým z nás může unikat smysl takových předpisů. O úsporu tepla se buďto nejednalo, nebo šlo o úsporu draze zaplacenou.

Investice se do zařízení všude na světě vkládají s cílem vytvářet zisk, nikoliv ztrátu. Když už důvodem není přímo zisk, je jím alespoň cíl zaplatit investici za dobu životnosti zařízení. U nás však často tato logika neplatí. Příkladem mohou být indikátory topných nákladů.

---

How to reduce your home heating costs – part 2

The article as follows explains in detail various sub-steps leading to highly desired heat savings.

Using the specific case, the author calculates and compares payment for heat in two different situations.

The whole set of precautions implemented in order to reduce heat consumption led to a dramatic drop in heating costs.

Total value of investments in the new heat exchanger station including contract with heat supplier and real values is then at 1.1 year backflow very advantageous.

Keywords: heating costs, heat exchanger station, two-part heat price, variable and fixed costs, contract delivery monitoring