Vytápění (nejen) dřevostaveb po roce 2020: <small>Jaké zdroje energie budou nejvhodnější</small>

Vytápění (nejen) dřevostaveb po roce 2020: Jaké zdroje energie budou nejvhodnější

Redakce | Pondělí, 25. listopad 2019 |

Přidat na Seznam.cz

V dnešní době jsou domácnosti největším spotřebitelem primární energie v ČR. Přibližně 70 % spotřeby energie tvoří vytápění, zbytek připadá na přípravu teplé vody, spotřebiče a osvětlení. Ve velmi úsporných domech jsou tyto poměry právě naopak, minimální potřeba tepla na vytápění tvoří v celkové bilanci sotva třetinu. Při takto nízké potřebě energie je vhodné používat jednoduché, levné a účinné zdroje s maximálním využitím obnovitelné energie; například ze slunce, biomasy nebo země. Jak jsou na tom ale takzvané budovy s téměř nulovou spotřebou energie?

Co je budova s téměř nulovou spotřebou energie?

Jde o energetický standard budovy, který se stává závazným pro veškerou výstavbu. Od ledna 2020 je platný také pro rodinné domy.

Budova s téměř nulovou spotřebou energie je pojem, který by všem stavařům i investorům neměl být cizí. Realita je ale odlišná. A to se nejedná o žádné novinky. Pravidla pro výstavbu platí od roku 2013 prakticky beze změn. Navíc některé typy budov již musí tomuto standardu vyhovovat od roku 2016. Nicméně pojďme to vzít od začátku.

V rámci implementace EPBD II. (energy performance building directive) do české legislativy byl nejdříve novelizován Zákon o hospodaření s energií 406/2000 Sb. a následně jeho prováděcí vyhláška č. 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov.

Vyhláška, mimo jiné, celkem přesně definuje, co vlastně znamená budova s téměř nulovou spotřebou energie a jak ji posuzujeme. Zákon o hospodaření s energií (406/2000 Sb.) zase uvádí, od kdy je nutné tento energetický standard využívat. Jedná se o tyto ukazatele:

merna-potreba-tepla-na-vytapeni-u-vystavby-rodiinych-domu-v-cr-graf

Obr.: Měrná potřeba tepla na vytápění u výstavby rodinných domů v ČR.

Požadavky na budovu s téměř nulovou spotřebou energie

Při posuzování je třeba na budovu nahlížet komplexně. Do výpočtů vstupují všechny energie na její provoz (ohřev teplé vody, osvětlení, větrání, vytápění a jiné). I tak lze toto komplexní hodnocení rozdělit do dvou oblastí, a to obálku budovy a technické systémy v budovách.

porovnani-spotreby-energie-domu-s-ruznymi-standardy-a-technickou-vybavou-graf

Obr.: Porovnání spotřeby energie domů s různými standardy a technickou výbavou. Solárními kolektory a úspornými spotřebiči se dá ušetřit až 45 % nákladů proti běžné technologii. Další úspory poskytuje fotovoltaika, zdroje na biomasu nebo kvalitní regulace. Samozřejmostí je větrací jednotka s rekuperací tepla.

Stran požadavků na obálku budovy se jedná o 10 % zpřísnění oproti stávajícím hodnotám, které se při návrhu budov využívají. Jsou to hodnoty, které se jen drobně liší od hodnot součinitelů prostupu tepla na úrovni "doporučených" dle ČSN 73 0540-2. Nečeká nás tak žádné masivní zateplování. Není vyžadováno ani žádných speciálních technologií, využívat můžeme zavedené stavební materiály a systémy.

Z hlediska technických systémů ve stavbách je návrh budov s téměř nulovou spotřebou energie nejvíce ovlivněn ukazatelem primární neobnovitelné energie. Ta vyjadřuje, jaké množství neobnovitelných zdrojů je spotřebováno, a komplexněji vypovídá nejen o celkové energetické náročnosti objektu, ale také o provozních nákladech. Ten se odvíjí především od zdrojů energií, které využíváme a samozřejmě od množství energie, kterou v budově spotřebujeme na vytápění, ohřev teplé vody, osvětlení, úpravu vlhkosti a větrání.

Jako nejméně příznivý zdroj energie je považována elektřina, naopak k těm nejlepším patří dřevo a dřevěné pelety a energie okolního prostředí (například tepelné čerpadlo).

kamna-na-drevene-pelety-schema

Obr.: Schéma kamen na pelety.

Od toho se tak odvíjí způsob využití energie v budovách s téměř nulovou spotřebou energie. U elektřiny je faktor energetické proměny nevýhodný, neboť je známo, že elektrárny pracují s nízkou účinností kolem 30 procent. Na 1 kWh elektrické energie jsou při výrobě spotřebovány 3 kWh z neobnovitelných zdrojů, tedy se počítá s faktorem energetické proměny rovným číslu 3. Ani u obnovitelných zdrojů energie není tento koeficient nulový, vždy je tu jistý podíl energie neobnovitelného původu (pohon čerpadel, ventilátorů, doprava, řízení atd.).


"Elektrický systém vytápění musí být doplněný o další obnovitelné zdroje."


Zjednodušeně – čím vyšší je koeficient podílu primární energie zdroje, tím vyšší jsou i emise CO2 a dalších škodlivin do ovzduší a většinou i provozní cena. V případě využití elektrického vytápění bude třeba tento systém doplnit o další obnovitelné zdroje. Jejich podíl je vždy závislý na konkrétní stavbě a lze je jen těžko paušalizovat. Budova s téměř nulovou spotřebou energie je tak jen mezikrokem k opravdu úsporným budovám, které mají jednak kvalitně navrženou obálku, správně zvolené technologie a vyřešené komfortní větrání.

To již v současné době splňují pasivní domy. Které svým majitelů poskytují jednak:

  • maximální komfort,
  • minimální provozní náklady,
  • zdravé prostředí.
Druh paliva (výhřevnost) Cena paliva (Kč/jedn.) Spalovací zařízení (průměrná účinnost v %) Cena tepla (Kč/kWh) Roční spotřeba paliva Náklady (Kč/rok)
Obnovitelné zdroje
Dřevo (14,6 MJ/kg) 3,00 Kč/kg kotel na zplyňování dřeva (75 %) 0,99 1352 kg 4 055
Dřevěné brikety (17,5 MJ/kg) 4,80 Kč/kg kotel na zplyňování dřeva (75 %) 1,36 1161 kg 5 572
Dřevěné pelety (18,5 MJ/kg) 5,20 Kč/kg automatické kotel na pelety (90 %) 1,30 1024 kg 5 326
Štěpka (12,5 MJ/kg) 2,50 Kč/kg kotel na štěpku (80 %) 0,90 1480 kg 3 700
Rostlinné pelety (16,5 MJ/kg) 3,65 Kč/kg kotel na rostlinné pelety (90 %) 0,91 1028 kg 3 751
Neobnovitelné zdroje
Hnědé uhlí (18 MJ/kg) 3,55 Kč/kg automatický kotel na uhlí (80 %) 0,89 1028 kg 3 649
Zemní plyn (37,8 MJ/m3) 1,639 Kč/kWh kondenzační kotel (102 %) 2,23 426 m3 9 161
Elektřina akumulace 2,08 Kč/kWh s akumulační nádrží (93 %) 3,45* 4421 kWh 14 189
Elektřina přímotop 2,60 Kč/kWh přímotopné panely (98 %) 3,89* 4195 kWh 15 975
Tepelné čerpadlo 2,60 Kč/kWh průměrný roční topný faktor 3,0 1,89* 1370 kWh 7 750
Centrální zásobování teplem 400,00 Kč/GJ účinnost (98 %) 1,47 15 GJ 6 041

Tabulka.: Porovnání nákladů na vytápění a ohřev teplé vody podle druhu paliva. Ceny paliv jsou uvedeny k 1. 1. 2012. *) do ceny je započtena i cena jističe. Zdroj: Internetový portál TZB-info

Teplovzdušný systém vytápění

Rozvod vzduchu lze současně využít k distribuci tepla a nahradit tím klasickou otopnou soustavu. Teplo dodávané vzduchu slouží nejen pro samotné dohřátí vzduchu, ale hlavně k pokrytí tepelných ztrát místností. Teplovzdušné vytápění lze realizovat jen u objektů s velmi nízkou tepelnou ztrátou. Omezení vyplývá z faktu, že vzduch jako teplonosná látka má nízkou schopnost vést teplo a současně je maximální teplota vzduchu z hygienických důvodů omezena na 50 °C. Při vyšší teplotě již dochází k rozkladu částic prachu, což zhoršuje kvalitu vzduchu.

Kombinace řízeného větrání a klasického vytápění

Kombinace běžného, ale výrazně zmenšeného systému vytápění, a samostatného systému větrání se dnes v pasivních domech používá nejčastěji. Distribuce tepla se realizuje klasickým způsobem – radiátory, stěnovým nebo podlahovým topením. V koupelně se standardně navrhuje topný žebřík nebo podlahové topení.

Výhodou je, že u pasivních domů nemusí být umístěny zdroje tepla u oken, protože povrchové teploty skla jsou vyšší a nedochází zde ke kondenzaci vlhkosti. Je ovšem nutno zabezpečit kvalitní regulaci a přiměřený výkon těchto zdrojů.

Letní chlazení interiéru

Noční větrání ve spojení s vyváženým návrhem oken a jejich stínění je nejjednodušším způsobem, jak zabezpečit letní komfort. Běžné pasivní domy v našich klimatických podmínkách nepotřebují žádné doplňkové chladící zařízení, jako je klimatizace a podobně. Systém řízeného větrání spolehlivě funguje i v době, kdy by přirozené větrání okny v důsledku malého pohybu vzduchu nefungovalo. Větrací jednotky obyčejně mají i letní režim, kdy odpadní vzduch prochází kolem výměníku tepla přes by-pass a neohřívá nasávaný chladný vzduch.


Četli jste?

Rekuperace- vše, na co jste se chtěli zeptat ohledně řízeného větrání s rekuperací tepla
 

Předehřev a předchlazení zemním výměníkem

Zemní výměník tepla (ZVT) zabezpečuje, kromě funkce protimrazové ochrany rekuperačního výměníku v zimě, účinné předchlazení nasávaného vzduchu v létě. Z ekonomických důvodů se však již tyto systémy pomalu opouštějí. Rozlišujeme dva druhy zemních výměníků dle druhu teplonosného média:

  • vzduchový nebo
  • kapalinový (solankový).

Princip je stejný u obou. Využíváno je teplo země, které má v hloubce asi 1,5–2 metry přibližně konstantní teplotu v zimě 4–8 °C a v létě 10–14 °C. Teplonosné médium, které prochází potrubím zakopaným v zemi, se na přiměřené délce ohřívá nebo ochlazuje. V zimě je možné pomocí zemního výměníku tepla předehřát nasávaný vzduch na teplotu 0–5 °C, v létě zase předchladit na teplotu 18–22 °C.

Doporučené využívání úsporných zdrojů energie a technologií

V první řadě bychom u každého domu měli zajistit co nejmenší potřebu tepla na vytápění. A na tuto malou potřebu následně navrhovat malý, jednoduchý, nepřekombinovaný, uživatelsky komfortní způsob vytápění.

  • vytápění spojené s ohřevem teplé vody například akumulační zásobník tepla umožňující průtočný ohřev teplé vody s možností připojení více zdrojů nejlépe z obnovitelných zdrojů (fotovoltaické panely, solární kolektory, krbová teplovodní vložka, kotel na biomasu, ...)
  • tepelné čerpadlo jen nízko výkonové například ve spojení s větracími jednotkami, případně pro větší objekty geotermální
  • použití solárních kolektorů pro ohřev teplé vody; pro čtyřčlennou rodinu s průměrnou spotřebou teplé vody je dostačující plocha asi 5–8 m²
  • krátké kvalitně izolované rozvody tepla využívání šetrných spotřebičů třídy A, A+
  • šetrné chování uživatelů domu

zdroje-energie-2020-zasobnik

Obr.: Teplovodní kotle a kamna na pelety mají jednoduchou obsluhu, vysoký komfort, nízké provozní náklady a malou zátěž životního prostředí. Volně stojící kamna s výhledem na oheň mohou sloužit jako příjemný doplněk interiéru. Foto: Centrum pasivního domu

zdroje-energie-2020-kamna pelety

Výhody a nevýhody hlavních zdrojů tepla

Zdroj Výhody Nevýhody Doporučení
Dřevo* cena, lokální, nezávislé na elektřině, pořizovací náklady, obnovitelný zdroj energie regulace, automatizace, skladovací prostory, dodávka, možnost jiného využití, nutnost komínu volit zdroje o menších výkonech, spojovat s teplovodním ohřevem a akumulací
Pelety* cena, regulace, využívání odpadních surovin skladovací prostory, pořizovací náklady, dodávka, dostupnost vhodné pro jednotlivou výstavbu
Štěpka* cena, využívání odpadních surovin výhřevnost (kvůli vlhkosti), skladovací prostory vhodné pro větší objekty, možnost kogenerace
Elektřina dodávka, regulace, pořizovací náklady, možnost fotovoltaiky, dostupnost cena, účinnost při výrobě, dopad na ŽP vhodné pro menší pasivní domy s co nejjednodušší koncepcí
Zemní plyn dodávka, regulace, cena, malé investice dostupnost (plynová přípojka), revize, vysoké výkony kotlů na trhu používat kondenzační kotle, možnost kogenerace
Tepelné čerpadlo automatická obsluha, nízké provozní náklady pořizovací náklady pro pasivní objekty používat nízkovýkonová tepelná čerpadla
Uhlí cena účinnost, skladovací prostory, regulovatelnost, emise, dopad na ŽP volit automatické kotle s účinností 80 %, použitelné i pro spalování biomasy

Tabulka.: Shrnutí výhod a nevýhod nejvýznamnějších zdrojů tepla. *) obnovitelné zdroje energie

Autor článku: Ing. Tomáš Hrdlička, Ing. Libor Hrubý

ing-libor-hruby-odborny-poradce-centra-pasivniho-domu

Ing. Libor Hrubý
odborný poradce Centra pasivního domu (www.pasivnidomy.cz)

Další články na téma vytápění dřevostaveb

DaS 5-2019

Nejoblíbenější projekty dřevostaveb

Zobrazit celý katalog »

  • Banner

Akce / DřevoStavby

Zobrazit kalendář »

gotop