Využití tepelných čerpadel vzduch-voda v panelovém domě – Barrandov

Autor článku popisuje cestu jednoho panelového domu k využití dotace Státního fondu životního prostředí ČR a zároveň použití moderního zdroje tepla pro velký bytový objekt. Příspěvek zazněl na konferenci Alternativní zdroje energie 2018 v Kroměříži.

Recenzent: Richard Valoušek

Úvod

V Praze na Barrandově stojí panelový dům s 8 nadzemními a jedním podzemním podlažím. V domě je 32 bytových jednotek a v suterénu ateliér. Dům byl, stejně jako celé sídliště, vytápěn přes předávací stanici z blokové plynové kotelny. Teplá voda se připravovala elektrickými bojlery v každém bytě. V roce 2010 nechalo SVJ vyměnit okna, vstupní dveře a balkonové dveře. V roce 2015 začala příprava na zateplení objektu, a to jak podzemní, tak i nadzemní části včetně střechy. Zároveň se zahájila příprava na odpojení od CZT a jeho nahrazení tepelnými čerpadly vzduch-voda od společnosti Stiebel Eltron. Jejich použití bylo navrženo jak na vytápění, tak na přípravu teplé vody. Na zateplení objektu získalo SVJ dotaci od SFŽP. Provoz tepelných čerpadel (TČ) byl spuštěn na jaře roku 2017. Obytný panelový dům ze 70. let minulého století, postaven systémem OP1-11, na kterém se prováděly popisované stavební a technické práce, stojí na pozemku č. 1020/60, katastrální území Hlubočepy, obec Praha. Je ve vlastnictví Společenství vlastníku jednotek, Renoirova 622 – viz obr. 1.

Stav před zateplením a výměnou zdroje

V roce 2010 byla vyměněna okna a vstupní dveře za plastová okna a dveře s hodnotou součinitele prostupu tepla U = 1,2 W·m^–2·K^–1. Stávající zdroj tepla zásobuje objekt otopnou vodou se jmenovitými parametry 90/70 °C, která je kvalitativně regulována podle venkovní teploty a přiváděna topným kanálem do technického prostoru v suterénu. Otopné plochy v jednotlivých vytápěných prostorech tvoří litinová otopná tělesa typu KALOR opatřena regulačními ventily s termostatickými hlavicemi. Tělesa mají součtový instalovaný výkon cca 188 kW – pro původní stav objektu bez zateplení. Z důvodů zateplení byla snížena otopová křivka se jmenovitou teplotou vody na 60/50 °C při zachování přípravy teplé vody v jednotlivých bytech pomocí elektrických bojlerů.

Obvodová stěna nadzemní je v původním stavu v konstrukčním systému OP1-11 ze železobetonu s 70 mm polystyrenu o celkové tloušťce. 300 mm – U = 0,532 W·m^–2·K^–1, u stěny suterénní je tloušťka 250 mm s polystyrenem 50 mm – U = 0,705 W·m^–2·K^–1, stávající střecha má U = 0,346 W·m^–2·K^–1. Vypočtené tepelné ztráty jsou 110,6 kW. Pro výpočty byl použit program PROTECH a stávající projektová dokumentace na základě vyhlášky č. 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov.

Energetická náročnost budovy – původní stav:

• Plocha obálky budovy – 3 255,54 m²,
• Celkový objem – 9 772,3 m³,
• Objemový faktor A/V-0,33 1/m,
• Celková energeticky vztažná plocha – 3 490,2 m²

Souhrn podmínek úspory

V celé republice a Evropské unii postupně dochází ke snižování energetické náročnosti objektů. V souvislosti s touto činností jsou upravovány některé normy a nařízení. V roce 2000 vyšel v ČR nový zákon o hospodaření energií pod číslem 406/2000 Sb. Do dnešní doby prošel řadou novel. V roce 2007 vyšla první vyhláška, která certifikovala budovy a určovala jejich energetickou náročnost (č. 148/2007 Sb.). Následně po úpravě zákona č. 406/ 2000 Sb. ve znění pozdějších předpisů byla vydána nová vyhláška č. 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov (jak zpracovat Průkaz energetické náročnosti budov – dále PENB). V rámci dotačních programů na úspory energie vznikl při Zelené úsporám i v roce 2015 dotační program na Snižování energetické náročnosti stávajících bytových domů v Praze. U panelových domů v Praze se jedná především o jejich zateplení. U výměny tepelných zdrojů jsou dána jasná pravidla na snižování emisí, a tudíž navržený záměr v době podání žádosti o dotace nebylo možné využít (z CZT na TČ).

Žádost o dotaci na zateplení byla podána v září 2015 a byla na základě doplňků několikrát upravována. V roce 2016 došlo k zateplení objektu, následně pak i k výměně tepelného zdroje. Dotace byla po realizaci zateplení SFŽP uskutečněna.

Pro dotaci bylo nutné předložit PENB stávajícího stavu, nového stavu a krycí listy, které zpracoval energetický specialista s pomocí programu PROTECH na základě stávající a nové projektové dokumentace.

Výpočty byly prováděny pro vstupní podmínky Praha (Karlov) pro venkovní teplotu –13 °C, 225 otopných dnů, v n. v. 200 m, průměrné roční teplotě 4,2 °C v době vytápění.

Revitalizace panelového domu

Obvodová stěna nadzemní je v novém stavu v systému OP1-11 ze železobetonu s 70 mm polystyrenu o celkové tloušťce 428 mm + zateplení 120 mm + silikonová omítka EPS 70F – U = 0,205 W·m^–2·K^–1, u stěny suterénní je tloušťka 378 mm s polystyrenem 50 mm + zateplení 120 mm polystyren + silikonová omítka – U = 0,206 W·m^–2·K^–1, stávající střecha + zateplení EPS 100S U = 0,117 W·m^–2·K^–1. Vypočtené tepelné ztráty klesly na 88,253 kW při využití stejných výpočtových nástrojů (program PROTECH).

Energetická náročnost budovy – nový stav:

• Plocha obálky budovy – 3 263,44 m²,
• Celkový objem – 10 396,6 m³,
• Objemový faktor A/V-0,31 1/m,
• Celková energeticky vztažná plocha – 3 755,5 m²

Výměna zdroje vytápění a přípravy teplé vody probíhala následovně. Po návrhu a výpočtech bylo v samostatné místnosti v suterénu (původní nepoužívané prádelně) osazeno 6 ks TČ vzduch-voda Stiebel Eltron, typ WPL 23E – vnitřní provedení, se jmenovitým výkonem 15,73 kW. Celkem bylo tedy instalováno 94,38 kW jmenovitého tepelného výkonu. Výrobce zařízení poskytuje záruku na TČ 5 let, s příplatkem 10 let.

V sousední místnosti, stávající nepožívané žehlírně, byly osazeny 4 ks akumulačních nádob na teplou vodu každá o objemu 1000 l, typ SBB 1000WP SOL. Výfuky od jednotlivých TČ byly zaústěny do nově proražených otvorů v jižní fasádě.

TČ vzduch-voda typu WPL 23 E jsou opatřena mezivstřikováním chladiva, díky němuž je za nízkých teplot dosahováno vysokého otopného výkonu – i při teplotě –20 °C je výstupní teplota otopné vody až 60 °C. Chladicí okruh je hermeticky uzavřen, kontrola těsnosti je prováděna ve výrobě. Chladicí okruh TČ je naplněn hygienicky nezávadným chladivem R407C. Dvojité tlumení vibrací kompresoru snižuje hladinu akustického hluku. Zařízení je vybaveno integrovaným elektrickým nouzovým vytápěním pro monovalentní topný režim. Ten však není zapojen a používán.

Bylo dohodnuto, že bivalentním zdrojem bude teplo z CZT. Vypočtené tepelné ztráty po zateplení, jak bylo uvedeno, jsou cca 88 kW, instalovaný jmenovitý výkon TČ je cca 94 kW. Lze předpokládat, že k využití CZT nedojde. Na základě dlouhodobého sledování viz tab. 1 je vidět, že spíše dochází ke zvyšování teploty i v zimním období, a tím ke snižování požadavků na teplo pro vytápění.

K dohodě mezi SVJ a Veolia Energie (dodavatel tepla na levém břehu Vltavy) však nedošlo. Dodavatel tepla trval na plném výkonu v původní ceně, což bylo po rekonstrukci pro odběratele SVJ nevýhodné. Veolia odstoupila od smlouvy bez jakýchkoliv finančních nároků z jejich strany. Výpověď byla přijata a SVJ se rozhodlo bivalenci zajistit pomocí elektrokotle a v případě potřeby dotápět elektrickou energií. Jedná se o několik málo dní v průběhu zimy (v roce 2017, kdy byla zima průměrná, objekt na dotápění spotřeboval 8,5 GJ). Výpočty ukazují, že dotápění elektrickou energií vyjde ještě levněji než teplo z CZT od Veolie.

Vzhledem k tomu, že v ateliéru byl již dříve instalován elektrický třífázový jistič 25 A, ten byl převeden na společenství a jako případný bivalentní zdroj byl doplněn o výměník a 28 kW elektrický kotel Protherm Ray 28 K – viz obr. 7. Z výsledků dosavadního provozu je vidět, že k jeho použití pravděpodobně nedojde nebo jen minimálně.

Výsledky

Teoreticky vypočtené úspory (viz tabulky):

• Byl proveden odhad spotřeby pro 32 bytových jednotek (v bytech 160l bojlery).
• Spotřeba tepla na přípravu TV na 1 b. j. je 5,67 MWh·a^–1.
• Cena v nízkém tarifu: 1910 Kč/MWh PRE 3 x 25 A je 250 Kč·měsíc^–1

Celková spotřeba energie na přípravu TV – 654 GJ–432 550 Kč

Celková rekapitulace údajů:

• Celkové investiční náklady na TČ 1 800 000,– Kč
• Celkové investiční náklady na zateplení 2 000 000,– Kč
• Dotace od SFŽP 754 188,– Kč
• Předpokládaná návratnost 8 let

Harmonogram prací:

• Práce na PD – podkladech pro dotaci a získání stavebního povolení 2015
• Realizace zateplení jaro 2016–9/2016
• Instalace tepelných čerpadel a přípravy teplé vody 5/2016
• Kontrola SFŽP 9/2016
• Instalace elektrokotle a připojení do systému 10/2017

Náklady na vytápění a ohřev vody jsou mnohem nižší, ale do ekonomického zhodnocení je rovněž třeba započítat původní investici. Náklady činily 2 500 000 Kč, návratnost je spočítána na cca 8 let.

Závěr

Zkušenosti z provozu – byty se nepřetápí, vytápí se méně a především dle požadavku zákazníka. Teplá voda v podstatě teče nepřetržitě, díky odpojení od blokové kotelny se snížily emise v okolí obytného domu a vzhledem k odběru energie ze vzduchu nedochází ke značnému navýšení emisí ani u dodavatele elektrické energie. Hlučnost z TČ není majiteli bytů vůbec vnímána.

Úspora se v prvním roce provozu pohybuje v technických jednotkách mezi 53,4 až 64,8 % úspor energie, což je způsobeno jednak zateplením objektu a jednak změnou tepelného zdroje.

Přesnější výpočty lze provést až po alespoň dvou letech provozu. Je však vidět, že došlo ke zhodnocení bytů – zateplení a výměna tepelného zdroje snížily v jednotlivých bytech roční náklady na vytápění a přípravu teplé vody. Bude možné snížit i příspěvek do fondu oprav a tím snížit celkové náklady na bydlení.

Navržené opatření zateplení objektu s dotací od SFŽP a výměna tepelného zdroje v panelovém domě je efektivní.

Literatura

1. FRÜHAUF, Alois: Projektová dokumentace – stávající a nový stav – Revitalizace panelového domu. 2015.
2. KOPPOVÁ, Andrea. Referát pro družstvo Pokrok – tepelná čerpadla. 01/2018.
3. FRÜHAUF, Alois. Radost z proměny paneláku. Pěkné bydlení.03/2017.
4. FÁRKA, Josef. Zpracované podklady pro NZÚ. 2015–2017.
5. Vyhláška č. 78/2013 Sb. ze dne 22. března 2013 o energetické náročnosti budov. In: Sbírka zákonů České republiky. 2013. částka 36. Dostupné také z http://aplikace.mvcr.cz/sbirka- zakonu
6. Podklady k NZÚ 2015 – bytový dům.
7. Podklady z ČMHÚ – vlastní pravidelné zpracování.

---

The use of air-water heat pumps in a block of flats – Barrandov

The author of the article describes the journey of one apartment building to use the state environmental fund and at the same time the use of a modern heat source for a large apartment object. The paper was presented at the Alternative Energy Sources 2018 conference in Kroměříž.

Keywords: heat pump, Green Savings Programme, energy performance of the building, Energy Performance Certificate (EPC), Act No. 406/2000 Coll., State Environmental Fund, central heating system