Porovnání provozních nákladů rodinných domů s PENB

Autoři dokumentují, že používané tři přístupy k vydání PENB vykazují logicky odlišné výsledky, které se úplně neshodují, což podněcuje negativní postoj části veřejnosti k vydaným PENB. Je třeba si uvědomit, že do výpočtů vstupuje řada veličin, jejichž hodnoty však nelze s dokonalou přesností určit, a proto míru neshody 2 až 5 % lze považovat za přijatelnou. Skutečné odchylky v praxi (i větší) jsou ovlivňovány zejména odchylkami v užívání stavby od referenční budovy (intenzita větrání, četnost a délka pobytu s plným či omezeným vytápěním, svícením, atd.).

Recenzent: Vladimír Galád

Úvod

Odborná i laická veřejnost často kladou otázku, jak těsná je vazba mezi vypočtenými údaji uvedenými v Průkazu energetické náročnosti budovy, dále jen PENB, a reálnou spotřebou energie v rodinných domech. Proto byla provedena analýza spotřeb energie u tří existujících běžně provozovaných rodinných domů s cílem prověřit shodu spotřeby energie v reálném pro­vozu a vypočtenou deklarovanou v PENB. Vyhodnocení měřené energetické spotřeby domácnosti s vypočtenou energetickou spotřebou bylo podle vyhlášky č. 78/2013 Sb. Ukázán je i rozdíl v hodnotách uvedených PENB při jeho zpracování jedním ze tří popsaných způsobů.

Při významně klesající potřebě energie na vytápění RD roste zájem o využití elektřiny přímotopnou formou, neboť tato forma je investičně velmi příznivá. S elektrickými přímotopy v RD často kombinují zdroj tepla na pevná paliva a s přípravou teplé vody v elektrickém zásobníku. Proto je v článku též ukázán vztah elektrického vytápění a PENB.

Analýza provozu, měření objektů

Z důvodu velkého množství okrajových podmínek, které ovlivňují výpočet a nutnosti kalibrovat výpočetní model, bylo nezbytné provést na všech zkoumaných objektech analýzu provozu. Analýza provozu se sestávala z měření vnitřních teplot ve vybraných prostorách, měření spotřeby energie domácích spotřebičů (RD Rasošky), pravidelných odečtů elektroměru, případně vodoměru. Analýza provozu objektu, zejména z pohledu měření vnitřních teplot, následně ovlivnila zónování budovy a definování vnitřního provozu, podrobně viz měřené objekty.

Pro kalibraci výpočetního modelu byla také využita historická data ročních spotřeb zpravidla z let 2010 až 2013. Tato naměřená data byla konfrontována s výpočetním modelem vytvořeným na základě měření a analýzy provozu s tím, že do výpočetního modelu byly importovány naměřené průměrné měsíční teploty odpovídající danému roku. Úhrn solárního ozáření byl ponechán podle TNI 730331. Současně byla využita data odečtů měřených spotřeb, kdy uživatelé RD zaznamenávali spotřeby elektřiny, a případně vodoměrů, v týdenní periodicitě s odlišením víkendového provozu a provozu během pracovních dnů. Odečty vodoměru a elektroměru byly prováděny na konci pracovního týdne a na začátku pracovního týdne z důvodu odlišení víkendového režimu a pracovního dne. Pokud nebyl mezi odečty dům obýván – dovolená, pracovní cesta – uvedlo se do poznámky.

Rodinný dům Hošťálkovice: Nízkoenergetický RD postavený v roce 2009 v obci Hošťálkovice nedaleko Ostravy, ve kterém zajišťuje vytápění elektrické podlahové vytápění. Jedná se o zděný jednopatrový RD s celkovou zastavěnou plochou 77,2 m². Obytná (vytápěná) plocha obou podlaží dohromady činí 119,5 m². Příprava TV je zajištěna elektrickým zásobníkovým ohřívačem o objemu 120 l, objekt je plnohodnotně obýván od listopadu 2009.

Rodinný dům Rasošky: RD z nabídky společnosti EKORD, typ 122 s mírně upravenou dispozicí. Jedná se o přízemní objekt bez podsklepení a bez využití podstřešního prostoru. Dům je užíván tříčlennou rodinou. Objekt je v plném provozu od roku 2006. Příprava TV je zajištěna elektricky malým zásobníkem pro přípravu TV pro kuchyňskou linku a druhý větším pro koupelnu.

Rodinný dům Jeseník – montovaná dřevostavba společnosti RD Rýmařov. Objekt je v provozu od podzimu 2007, je nepodsklepený, se dvěma nadzemními podlažími o celkové zastavěné ploše 122,84 m². Zajímavostí je, že tento objekt disponuje podružným měřením elektřiny pro vytápění a ostatní spotřeby^.

Vypočtená spotřeba energie a naměřená spotřeba energie

Uvedené tři RD se nachází v odlišných klimatických podmínkách. Pro tyto RD bylo provedeno porovnání celoročního výpočtu celkové dodané energie do budovy s použitím okrajových podmínek pro danou lokalitu a daný provoz RD s fakturovanými spotřebami. Na vybraném vzorku rodinných domů je při detailní analýze provozu mezi výpočetním modelem a reálnou skutečností dosahován rozdíl mezi 1 % až 12 % v celkové spotřebě elektřiny v objektu. Pokud je tento problém vnímán z pohledu průměru všech měřených spotřeb a s využitím kalibrovaného výpočetního modelu, obsahujícím průměrná klimatická data uvedená v TNI 730331, potom se odchylky pohybují mezi 2 až 4 % ve prospěch vypočtené spotřeby elektřiny, tzn. vypočtené množství elektřiny je menší.

Porovnání přístupu ke zpracování PENB

Při zpracování PENB lze v principu použít tři různé přístupy ke tvorbě modelu a výpočtu celkové dodané energie do budovy. V rámci porovnání přístupů zpracování PENB je ukázán rozdíl mezi třemi možnými přístupy:

• Přístup 1 – vícezónový kalibrovaný model s klimatickými daty podle TNI 730331 a typickým profilem užívání odpovídajícímu reálnému provozu se započtením elektřiny pro domácí spotřebiče do celkové dodané energie do budovy
• Přístup 2 – jednozónový model s klimatickými daty a typickým profilem užívání „Rodinné domy – obytné prostory“ podle TNI 730331 se započtením elektřiny pro domácí spotřebiče do celkové dodané energie do budovy
• Přístup 3 – jednozónový model s klimatickými daty a typickým profilem užívání „Rodinné domy – obytné prostory“ podle TNI 730331 bez započtení elektřiny pro domácí spotřebiče do celkové dodané energie do budovy

¹⁾ pro období použita klimatická data podle TNI 730331
²⁾ pro porovnání s výpočtem s klimatickými daty podle TNI 730331 použita průměrná hodnota naměřené spotřeby elektrické energie z let 2010 až 2013

Výpočet podle přístupu 3 je používán v naprosté většině zpracovaných PENB. Vlivem nezahrnutí elektrické spotřeby ostatních spotřebičů však nemusí postihovat reálnou spotřebu objektu, respektive jeho výsledek může být více odlišný od skutečné spotřeby.

V rámci studie bylo řešeno porovnání koncepce jednozónového modelu a vícezónového modelu, se kterým byly porovnávány naměřené spotřeby. Následující tabulka shodně ukazuje, že použití koncepce jednozónového modelu se standardními hodnotami okrajových podmínek podle TNI 730331 vede celkově k nižší vypočtené spotřebě energie, resp. celkové dodané energii. Rozdíl mezi jednotlivými objekty se pohybuje mezi 1,8 až 4,7 % na celkové dodané energii. Rozdíl ve prospěch jednozónového modelu je způsoben několika faktory:

• nezapočtením spotřeby elektřiny pro domácí spotřebiče, která se pohybuje výši cca 300 až 800 kWh·a^–1,
• vzhledem k jednozónovému modelu jsou tepelné zisky z osvětlení, osob, spotřebičů (stanovují se z měrných hodnot vztažených na m² ve W·m^–2) započteny i pro prostory, ve kterých se fakticky neuplatňují (chodby, schodiště technické zázemí) a působí tak kladně při výpočtu energetické bilance,
• pro obytné plochy je uvažována nižší vnitřní teplota 20 °C podle profilu typického užívání, než tomu bylo u vícezónového kalibrovaného modelu, zpravidla 22 °C.

Elektrické vytápění a PENB

V případě přímého elektrického vytápění (přímotopného nebo akumulačního) se uvažují pouze ztráty systému na sdílení tepla do prostoru, které závisí na typu použitého regulátoru a jeho schopnosti reagovat na nastavený požadavek. Při výpočtu se pro tyto systémy uvažuje účinnost distribuce h_H,dis = 100 % a účinnost výroby také h_H,gen = 100 %, účinnost sdílení pak ovlivňuje typ použitého systému a jeho případné zabudování do konstrukce v případě plošných systémů vytápění. V níže uvedených tabulkách je přehled systémů využívajících elektřinu jako hlavní energonositel pro vytápění s doporučenými hodnotami dílčích účinností použitelných pro výpočet hodnocení ENB. Současně tyto hodnoty vychází a jsou stanoveny ve vztahu k TNI 7303331.

Seznam označení:

• h_H,gen účinnost výroby energie pro vytápění [%]
• h_H,dis účinnost distribuce energie pro vytápění [%]
• h_H,em účinnost sdílení energie pro vytápění [%]

Elektrické plošné systémy dosahují lepší účinnosti technického sy­stému vytápění než standardní teplovodní systém cca o 20 až 25 %. Referenční hodnoty slouží pouze pro vymezení spodní kvalitativní hranice, které budovy příliš nedosahují. V této souvislosti ovšem nelze říci, že celková dodaná energie elektricky vytápěných domů bude o 20 až 25 % nižší. Podíl dílčí dodané energie na vytápění se liší podle typu objektu – pasivní dům s řízeným větráním má podíl energie na vytápění cca 30 až 40 %. Tři prezentované objekty mají výpočetně podíl cca 55 až 65 %, a proto celková dodaná energie, pokud je dům vytápěn elektricky, bude o cca 10 až 15 % nižší, než u srovnatelného objektu s teplovodním systémem.

Závěr

Provedená analýza v daném případě RD s velmi dobrým tepelně technickým standardem obálky domu ukazuje na technicky velmi přijatelnou shodu mezi reálnou spotřebou energie v RD a potřebou vypočtenou postupem stanoveným pro PENB, pokud je použit vícezónový kalibrovaný model se započtením elektrické energie pro spotřebiče nebo jednozónový standardní model se započtením elektrické energie pro spotřebiče. Rozdíl mezi skutečností a teoretickou hodnotou v PENB se zvětší, pokud elektrická energie pro spotřebiče není započtena. Bohužel tento zjednodušený postup výpočtu PENB je nejčastější a podporuje u veřejnosti názor, že PENB má jen ryze administrativní význam.

Literatura

1. Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů
2. Vyhláška č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov
3. TNI 730331 – Energetická náročnost budov – Typické hodnoty pro výpočet
4. URBAN, M. – KABELE, K., Národní kalkulační nástroj NKN II [počítačová aplikace]. Ver. 3.051 Praha, 2014. Dostupné z <http://nkn.fsv.cvut.cz>. Výpočetní nástroj pro stanovení energetické náročnosti budov, 30 MB.

Tento příspěvek vznikl za podpory Evropské unie, projektu OP VaVpI č. CZ.1.05/2.1.00/03.009 Univerzitní centrum energeticky efektivních budov.

---

Operational costs in family houses compared with calculated energy use in energy certificate

The paper describes comparison of three family houses operational costs with calculated energy use in energy certificate (PENB). How much energy does an energy certificate actually save? What are the real operational costs in comparison with energy certificate? An approximation for the operational costs of three family house were systematically documented and compared.

Key words: EPBD, energy performance, operational costs, energy certificate