Úspora tepelné energie v domácnostech – 1. část

Autor se v 1. části článku zabývá možnostmi úspor tepla a dává tím návod pro typické „české kutily“ jak ušetřit tepelnou energii a zároveň pomoci naší zelené planetě se snižováním škodlivin.

Recenzent: Richard Valoušek

Úvod

Vzhledem k rostoucím cenám a snahám šetřit se neustále hledají a uplatňují možnosti snížení nákladů na tepelnou energii. Je to jen dobře, protože se v konečném důsledku jedná také o službu ekologii.

V současné době je skladba spotřeby tepelné energie v průměru v domácnostech přibližně následující: 60 % energie na vytápění, 20 % na ohřev vody a 20 % na ostatní spotřebiče. Úsporami energie ve vytápění se zvyšuje podíl spotřeby na ohřev vody. Domy s nízkou spotřebou energie na vytápění mají poměr spotřeby tepla okolo 40 % na vytápění, 40 % na ohřev vody a 20 % ostatními spotřebiči.

Možnosti úspor

Možností je řada, v každé domácnosti jsou však různá omezení, která je nutno respektovat. Rozhodující vliv na míru spotřeby tepla mají zejména:

• tepelné ztráty stavebními konstrukcemi;
• využívání vysoce účinných zdrojů tepla;
• používání maloobjemových otopných těles;
• regulace jednotlivých částí otopné soustavy;
• způsob vytápění;
• ukládání nevyužitelného tepla v nádrži;
• řízené větrání a výměna vzduchu;
• překážky cirkulace vzduchu;
• správné nastavení teploty vzduchu ve vytápěných místnostech;
• činnost lidí ve vytápěných místnostech.

Tepelné ztráty

Snížení tepelných ztrát tvoří podstatnou část možnosti úspory tepla. Kvalitní tepelná izolace v kombinaci s použitím tepelněizolačních oken dokáže ušetřit již značné množství tepla. Maximum úspor se však dosáhne až v okamžiku, kdy bude celá obálka domu splňovat požadované parametry. Proto je vhodné si hned zpočátku nechat vypracovat energetický posudek nebo, v případě žádosti o dotace, energetický audit.

Podle informací Cechu pro zateplování budov bylo v roce 2016 zatepleno 18 milionů m² obvodových stěn. Nezateplených bytových jednotek však stále zůstávají přibližně 2/3. [1]

Výměnou oken se sníží tepelné ztráty, ale zároveň také omezí přirozená výměna vzduchu. Při nedostatečné výměně vzduchu dochází k mnoha nežádoucím projevům a zde je třeba činit protiopatření. Podrobnosti viz kapitola Řízené větrání.

Podle množství spotřebované tepelné energie se rozdělují domy do několika kategorií. Trendem posledních let jsou právě ty spadající do kategorie nízkoenergetických domů.

Pro snížení tepelných ztrát domu lze udělal tato opatření:

• správně orientovat stavbu domu – dům by neměl být ve stínu stromů či jiných staveb, na dům by mělo svítit slunce;
• umístění stavby orientovat do závětrného prostoru – studený vítr v zimním období může zvýšit tepelné ztráty;
• zvolit správný půdorysný tvar budovy – nejvhodnější je čtverec, protože má menší součet délek obvodových stěn než obdélník;
• vhodně orientovat neobytné místnosti v domě tak, aby byly umístěny na severní straně domu;
• použít tepelněizolační stavební materiál – dům se má stavět z tepelněizolačních cihel dostatečné šířky, nové cihly mají mezery vyplněny tepelněizolačním materiálem;
• do obvodových stěn zabudovat okna s trojitým sklem – tuto práci se však výrazně doporučuje provádět hned při stavbě domu, aby v pozdějších letech odpadla složitá manipulace při výměně za okna původní;
• kontrolovat spáry a rohy, jestli nevznikl v některých místech tepelný most – mohlo by dojít ke zvýšenému úniku tepla, a také ke vzniku plísní, zejména v rozích, kde je malý pohyb vzduchu.

Nejlépe izolující cihly mají součinitel prostupu tepla 0,11 W·m^–2·K^–1. Otvory (mezery) v cihlách jsou vyplněny polystyrenovými kuličkami nebo tepelněizolační vatou.

Kromě cihel ovlivňují velkou mírou tepelnou ztrátu domů také použitá okna. Pro stavbu nízkoenergetických domů jsou dnes již běžná okna se třemi skleněnými výplněmi. Tato okna mají součinitel prostupu tepla v rozmezí 0,7–0,8 W·m^–2·K^–1.

Okna se 4 skly dříve sériově vyráběla jedna česká firma, avšak pro nezájem výrobu ukončila. Tato okna mají 3 nevýhody. Jsou těžká (náročná manipulace a osazení), přes 4 skla se dostane do místností málo světla, všechna 4 skla odrážejí sluneční záření (tepelný zisk přes okna je zanedbatelný).

Míra tepelné ztráty domu je ovlivněna také jeho velikostí a umístěním (samostatný nebo v zástavbě) – viz tab. 2

*Tabulka platí pro domy se stejnou kvalitou izolace.

Tepelná izolace potrubí

Potrubí umístěné v nevytápěných místnostech se tepelně izoluje. Význam tepelných izolací z hlediska hospodárnosti vytápění podrobně uvádí rozsáhlý článek „Tepelné izolace potrubí v nevytápěných místnostech“ otištěný v časopise Topin v číslech 6 a 7/2016.

Dodatečná tepelná izolace starších domů

Pro výpočet tepelných ztrát stavebními konstrukcemi se používá vzorec, ve kterém je obsažen součinitel prostupu tepla. Postupem času se číselná hodnota tohoto součinitele neustále snižuje. Jeho velikost je dána normou ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov. [2]

Před cca 40 lety byla hodnota součinitele pro obvodovou stěnu 1,25 W·m^–2·K^–1, postupně se snižovala, dnes se běžně setkáváme u zdiva s hodnotami 0,3–0,4 W·m^–2·K^–1. Tato hodnota je podle normy doporučená. Číselné doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla uvádí norma samostatně pro stěny, střechu, strop či podlahu. Z toho vyplývá, že dříve postavené domy podle tehdy platné normy mají větší tepelnou ztrátu než domy stavěné v pozdějších letech.

Starší domy se dodatečně tepelně izolují (zateplují). Zateplování obvodových stěn se má provádět, pokud tomu nebrání okolnosti, z venkovní strany.

Obr. 3 znázorňuje, že při izolaci z vnitřní strany se křivky protnou a ve stěně může docházet ke kondenzaci (srážení) vlhkosti. Křivka č. 1 představuje teplotu zdiva, křivka č. 2 ukazuje teplotu rosného bodu. Rosný bod je teplota, při které se začíná vlhkost srážet, čímž vznikají vodní kapky. V místě, kde se křivky protnou, se v zimním období začne srážet vlhkost a cihly mohou být uprostřed stěny vlhké. [3]

Vzduch v místnosti má vlastnosti podle prvního řádku tab. 3, venkovní vzduch podle druhého řádku. Nesoudržnost molekul vody v plynném stavu (vlhkost) vede k tomu, že dochází k pronikání vlhkého vzduchu z místnosti stěnou ven. Řešení tohoto problému spočívá v přidání parozábrany na vnitřní stěnu. Lepším řešením je však provedení tepelné izolace z vnější strany budovy. Vhodným materiálem jsou paropropustné materiály, které nezadržují vlhkost v místnosti, případně ve stěně (např. vláknité nebo porézní polystyren – tzv. airpolystyren apod.). Stěnový klasický polystyren je vhodný jen na betonové objekty (panelové domy).

Zateplení domu z venkovní strany má řadu výhod a samozřejmě i některé nevýhody.

Mezi hlavní výhody patří:

• výrazné snížení tepelné ztráty;
• podstatné zamezení vnikání vlhkosti z místnosti do stěny;
• zlepšení akumulační schopnosti domu;
• nezmenší se vnitřní prostor místnosti;
• venkovní prací se nenarušuje provoz v domě;
• kvalitně provedená fasáda sníží náklady na její údržbu.

Nevýhody provádění tepelné izolace z vnějšku jsou:

• potřeba dostatečně velkého prostoru pro manipulaci s materiálem;
• nutnost přivézt a postavit lešení.

Použitím kvalitních materiálů a dobře odvedenou prací, je možné předpokládat délku životnosti zateplené fasády 50 let, a to bez nákladů na údržbu. I přes vyšší počáteční investici se vyplatí provádět tepelné izolace větší tloušťky, např. 100 mm. Cena montáže je stejná, zvyšuje se jen cena materiálu. Je vhodné předem spočítat tzv. hospodárnou tloušťku přidané tepelné izolace.

Pokud jsou použity stavební materiály různých vlastností, musí být tepelná izolace provedena podle obr. 4 vlevo. Při zateplování je nutné pamatovat na možnost vzniku tepelných mostů!

Tepelné izolace pro snížení tepelné ztráty se provádějí materiály, které mají malý součinitel prostupu tepla. Nejčastěji jsou to izolační pěna, polystyrenové desky a izolační vata.

Standardní polystyrenové desky se nedoporučuje ukládat hned nad zeminu či chodník nebo vozovku. K tomu slouží jiným materiál – styrodur, dodávaný ve stejných rozměrech jako polystyrenové desky. Styrodur představuje izolační desky s mřížkovaným povrchem a rovnými hranami. Vzhledem k vynikající přídržnosti desek k betonu nejsou nutné hmoždinky. Materiál je vhodný pro izolaci v oblasti soklu, izolace tepelných mostů apod. Kvalitní materiály nesou označení kvality vytištěné na svém obalu písmenem Q. Zateplování domů se má provádět podle normy ČSN 73 2901 Provádění vnějších tepelněizolačních kompozitních systémů. [4]

Zdroje tepla

Nejpoužívanějšími zdroji tepla jsou kotle, kdy hospodárnost provozu přímo souvisí s jejich účinností. Konkrétní účinnost závisí na několika faktorech (řízení provozu, kvalita paliva, způsob přikládání atp.). Přibližnou účinnost ukazuje tab. 4., přičemž tato je pouze informativní a uváděné hodnoty se mohou lišit v závislosti na dokonalosti spalování, konstrukci kotle apod.

Staré kotle nevyhovují svojí účinností a také požadavky na ekologický provoz. V současné době mají nejvyšší účinnost elektrokotle, a to 98–99 %. Provozní náklady těchto kotlů však nejsou zanedbatelné, a proto se zatím používají v menší míře. Nejčastěji instalované kotle jsou dnes kondenzační na zemní plyn. Jejich účinnost je cca 96–98 %. Využívají kondenzační teplo obsažené ve spalinách, nevyžadují přikládání paliva, tak jako kotle na tuhá paliva a jejich provoz je tím komfortnější.

Kotle mají vysoce ekologický provoz a jsou vhodné pro zásobování teplem zejména novostaveb a nízko­energetických domů. Samozřejmostí je u moderních kotlů používání energeticky úsporného oběhového čerpadla, které zajišťuje úsporu elektrické energie až o 50 % oproti starším typům čerpadel a regulace výkonu kotle je plynulá v širokém rozsahu (až v rozsahu 17–100 %).

K dalším zdrojům tepla, které jsou hospodárné z hlediska úspor, patří tepelná čerpadla a solární panely. Oba tyto zdroje mají levný provoz a navíc patří k obnovitelným zdrojům tepla, tedy ekologickým.

V mrazivých zimních dnech samotné tepelné čerpadlo ani solární panely neohřejí otopnou vodu do otopných těles nad 55 °C. Proto se musí při dimenzování otopných těles s těmito podmínkami počítat. Využití ohřáté vody může být nejen do radiátorů, ale také pro podlahové vytápění nebo ohřev vody do bazénu přes víceúčelovou akumulační nádrž. Vzhledem k poměrně složitému systému (viz obr. 8) je velmi žádoucí svěřit jeho návrh skupině odborných projektantů („topenář a regulovčík!“).

Použitá a doporučená literatura

1. Komplexní řešení pro bytový dům. Speciál úspory energií. Praha: Media Advice, 2016/2017.
2. ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov.
3. DUFKA, J.: Hospodárné vytápění domů a bytů. Praha: Grada 2007.
4. ČSN 73 2901 Provádění vnějších tepelněizolačních kompozitních systémů.

---

Energy Savings in Households – Part 1.

In the first part of the article, the author discusses the possibilities of heat savings and gives instructions for typical "Czech handymen" to save both heat and energy while helping our green planet to reduce pollutants.

Keywords: thermal energy, heating, heat losses, energy saving, ecology

POKRAČOVÁNÍ PŘÍŠTĚ