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

Redakce | Pondělí, 25. listopad 2019 |

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:

• průměrný součinitel prostupu tepla
• celková dodaná energie za rok
• primární neobnovitelná energie za rok

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.

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).

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.

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?

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

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

Výhody a nevýhody hlavních zdrojů tepla

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

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

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

Další články na téma vytápění dřevostaveb