Kancelářská budova Fenix Trading ve standardu nZEB ověřuje spolupráci fotovoltaiky, elektrického sálavého vytápění a bateriového úložiště

V červnu 2016 byla v Jeseníku dokončena výstavba nové kancelářské budovy firmy FENIX Trading, realizované jako objekt s téměř nulovou spotřebou energie ve standardech roku 2020. Objekt tak už třetím rokem slouží nejen jako nové administrativní zázemí firmy, ale zejména jako pilotní projekt pro ověření spolupráce střešní fotovoltaické elektrárny s domovními bateriemi a „smart grid“.

Čím je tato administrativní budova zajímavá a proč do ni vedení FENIX Group investovalo? Ing. Cyril Svozil, majitel a zakladatel holdingu FENIX, vysvětluje: „Celý projekt chápeme jako koncept pro blízkou budoucnost – v podstatě jsme se už od začátku připravovali na podmínky, které budou platit v roce 2020. Vizí je i vytvoření podmínek pro vznik nového tarifu (objekty s domovními bateriemi), kdy v dobách nadbytku energie budou baterie dobíjeny za zvýhodněných podmínek ze sítě a v době špiček potom naopak zajistí úplný, čí částečně autonomní provoz objektu. Naším cílem není budovat ostrovní systémy, ale naopak propojit rodinné, bytové domy a další objekty s chytrými sítěmi za podmínek, které budou atraktivní jak pro majitele nemovitosti, tak i pro provozovatele naší energetické soustavy. Současné technologie to umožňují a jsem přesvědčen, že u domů s téměř nulovou spotřebou energie je spojení fotovoltaiky, elektrického vytápění, domovní baterie a chytré sítě ­reálným a ekonomicky výhodným řešením.“

Technické řešení využívá i přesné lokální předpovědi počasí a podle stavu baterie a výhledu počasí zapojuje „chytrou“ fotovoltaiku a „chytrou síť“. Pokud předpověď signalizuje slunečno a baterie je nabitá, bude vyrobená elektrická energie využívaná pro provoz objektu, pokud je baterie vybitá, bude ji v době ­slunečního svitu střešní fotovol­taická elektrárna nabíjet a přebytky budou použity pro provoz budovy, případně pouštěny do veřejné „chytré“ sítě.

Pro použitý elektrický sálavý topný systém mluví hned několik důvodů. Tyto systémy jsou velmi flexibilní, rychle automaticky reagují na dodatečné tepelné zisky v jednotlivých prostorách domu. Rozšířené teplovodní systémy (s jakýmkoliv zdrojem včetně tepelných čerpadel) tuto flexibilitu a přesnost dodávek malého množství potřebného tepla do různých prostor objektu nejsou schopny zajistit, snaha o dokonalejší regulaci vyvolává neúměrné náklady. Sálavé elektrické systémy poskytují teplo zejména sáláním, což je nejefektivnější způsob přenosu. Tady získávají tyto systémy i podstatnou výhodu nad dalším konkurentem v podobě teplovzdušných topných systémů, u kterých je naopak nulová sálavá složka a organizmem tedy nejsou vnímány tak pozitivně a plnohodnotně.

Výstavba domů s téměř nulovou spotřebou bude vyžadovat i výrobu podílu energie z vlastních obnovitelných zdrojů. Současná novela Energetického zákona umožní střešní instalaci FVE až do výkonu 10 kWp, což by mělo být dostatečné pro pokrytí převážné části energetických potřeb domu vybaveného elektrickými topnými systémy. Pokrok v ukládání energie pomocí domovních baterií a jejich rostoucí cenová dostupnost přinášejí základní zvrat v pohledu na elektrické vytápění objektů. Použití sálavých elektrických topných systémů s dokonalou regulací je z hlediska pořizovacích nákladů, nákladů na údržbu i životnosti sy­stému ekonomicky velmi zajímavé, neboť pořizovací náklady klesají úměrně instalovanému příkonu, přičemž náklady na údržbu se blíží nule, životnost systémů dosahuje 40 let a to vše při naprosté bezobslužnosti, možnosti vzdálené kontroly apod.

O výhodnosti svědčí i investiční náklady do topného systému v nové administrativní budově a srovnání použitého elektrického systému a možné varianty s dnes běžně používaným tepelným čerpadlem. Elektrický přímotopný systém stál investora budovy 174 000 Kč, decentralizovaný ohřev TV a chlazení pomocí multisplitových jednotek dalších 193 000 Kč. Celková investice tedy vyšla na 367 000 Kč. Varianta s tepelným čerpadlem, která by poskytovala srovnatelné technické řešení, tj. teplovodní podlahové vytápění s centrální regulací a možností vzdálené správy ovládající individuálně každý pro­stor samostatně byla spočítána na 661 000 Kč.

Roční spotřeba elektrické energie na vytápění, TV a chlazení je 8 000 kWh·a^–1, maximální možná úspora při použití tepelného čerpadla by činila 4 700 kWh·a^–1. To znamená, že návratnost investice do systému s TČ při současné ceně elektrické energie by byla 28 let. I když jsou, zejména v případě velkých spotřeb energie, TČ vynikající technologie, v daném konceptu jsou hodnoty návratnosti vysoce nad hranicí životnosti a instalace TČ do podobných, velmi úsporných staveb tak nedává ekonomický smysl.

FENIX Jeseník spolupracoval od počátku výstavby s výzkumným týmem pro kvalitu vnitřního prostředí prof. Ing. Karla Kabeleho, CSc. z Univerzitního centra energeticky efektivních budov (UCEEB) ČVUT Praha, patronaci převzalo Ministerstvo životního prostředí, Ministerstvo průmyslu a obchodu a Energetický regulační úřad. Ve zkušebním dvouletém období, které skončilo na podzim loňského roku, byly v budově ­testovány různé zkušební režimy, kontinuálně byla přitom sledována spotřeba jednotlivých technologických celků, vlastní výroba energie i její ukládání do ­bateriového uložiště. Detailně byly vyhodnocovány i mikroklimatické podmínky v budově.

Základní popis budovy

Novostavba je obdélníkového půdorysu o rozměrech zastavěné plochy 10,3 x  4,3 m a výšky cca 12 m. Jde o administrativní budovu, trojpodlažní s důrazem na strohost, ovšem funkčnost. Členění fasády je řešeno horizontálními dřevěnými rastry, které svou dominancí akcentují význam stavby. ­Zastřešení budovy je zajištěno plochou střechou, ve 3. NP je krytá ­terasa se zahradou přístupná ze zasedací místnosti. Navenek budova působí velmi uklidněným dojmem, kde strom vyrůstající ze střechy ujišťuje, že tato cesta je ekologická.

Užitná plocha budovy je 270 m² (bez terasy ve 3 NP). Nosné konstrukce lze charakterizovat jako převážně třípodlažní prefa-monolitický skelet s příčnými rámy (vazbami). Tyto rámy vynášejí podélně pnuté stropní desky a stropní ztužidla vynášejí zatížení jednotlivých podlaží. Sloupy jsou dělené, stykované vždy v úrovni stropní konstrukce pomocí tzv. Čapkova styku. Sloupy prvního podlaží jsou vetknuty do kalichů pilotového založení. Prostor mezi obvodovými sloupy je vyzděn pomocí vyzdívek z vápenopískových cihel. Nenosné interiérové dělící konstrukce jsou tvořeny sádrokartonovými příčkami se zvukovou izolací a prosklenými příčkami.

Pro výplně otvorů v obvodových konstrukcích jsou použity dřevohliníková okna, dveře a skleněné stěny. Dřevěné profily oken dveří a skleněných stěn jsou z exteriérové strany opatřeny hliníkovými krycími profily. Proti slunečnímu záření jsou okna na jižní a západní fasádě opatřena venkovními žaluziemi. Ze strany interiéru jsou vyzdívky obloženy sádrokartonovým obkladem. Povrchy stropů je u většiny místností tvořen pohledovým betonem. V některých místnostech nebo v jejich částech jsou použity sádrokartonové podhledy.

Vytápění budovy zajišťují elektrické přímotopné sálavé systémy fy Fenix, otopné plochy jsou umístěny přímo v obsluhovaných pros­torech. Jedná se stropní panely ECOSUN G, nástěnné panely GR a podlahového vytápění ECOFLOOR v různých kombinacích. Chlazení budovy zajišťuje v kombinaci se vzduchotechnickým systémem kompresorová chladící jednotka, umístěná na střeše objektu. Větrání objektu je zajištěno pomocí centrální VZT jednotky se zpětným získáváním tepla. Hygienické množství čerstvého vzduchu představuje 386 m³·h^–1, maximální průtok větracího přiváděného vzduchu je 1364 m³·h^–1 (vč. cirkulačního vzduchu). Příprava teplé vody je zajištěna přímo v místě spotřeby pomocí elektrických zásobníkových ohřívačů.

• Tepelná ztráta objektu:
  10,6 kW (6 kW prostupem; 4,6 kW větrání)
• Vypočítané max. tepelné zisky v letním období:
  12,8 kW (4,5 kW oslunění; 1,1 kW přítomné osoby; 3,2 kW osvětlení; 4 kW technologie). Výpočty byly provedeny v UCEEB na programu Protech.
• Výkon instalované FVE: 7,2 kWp
• Předpokládaná roční výroba FVE dle dodavatele:
  6 773 kWh
• Nominální kapacita (energie) bateriového úložiště:
  486 Ah (27,2 kWh) ve 3 bateriích, využitelná kapacita 20 kWh, nominální napětí 55,5 V
• Předpokládaná roční spotřeba energie v objektu dle UCEEB:
  27 000 kWh
• Pokrytí roční spotřeby z vlastní výroby FVE:
  26 %
• Předpokládaná možná doba autonomního provozu budovy z bateriového úložiště:
  3–7 h/24 h
• PENB dle Vyhl. č. 78/2013 Sb. – hodnoceno v režimu „Budovy s téměř nulovou spotřebou energií“ (kritéria platná od 1. 1. 2019):
  – Průměrný součinitel prostupu tepla U_em – klasifikační třída B
  – Celková dodaná energie Q_fuel – klasifikační třída A
  – Neobnovitelná primární energie Q_nPE – klasifikační třída A