Roční spotřeba tepla a zateplení: Hloubková analýza panelových domů

Tento článek se zabývá souvislostmi energetické náročnosti vytápění v typickém panelovém objektu. Po podrobných počítačových simulacích byly formulovány závěry k aplikaci klasických úsporných opatření, jako je zateplení, výměna oken, ale také k instalaci technologického systému nuceného větrání. Cílem simulací také bylo zohlednit rozdíly energetické náročnosti jednotlivých bytů v závislosti na jejich pozici v objektu, na provedených úsporných opatřeních a na různé vytápěcí teplotě jednotlivých bytů.

Faktory ovlivňující spotřebu tepla

Spotřeba tepla v bytě je ovlivněna několika faktory, jako je velikost a izolace bytu, typ vytápění a nastavení termostatu. Byty s větší rozlohou a nedostatečnou izolací vyžadují více energie na vytápění. Optimální nastavení teploty může výrazně ovlivnit spotřebu energie. Tepelné ztráty jsou klíčovým faktorem ovlivňujícím spotřebu tepla. Když teplo uniká z bytu skrz stěny, střechu, podlahu a okna, dochází k energetickým ztrátám.

Výpočet tepelných ztrát

Představme si případovou studii pro lepší ilustraci:

• rozloha bytu: 80 m²
• výška stropu: 2,5 m
• tepelný odpor stěn: 0,3 W/m²K
• tepelný odpor oken: 1,5 W/m²K
• vnitřní teplota: 20°C
• venkovní teplota: 0°C

Vložme hodnoty do vzorce:

tepelné ztráty stěn = (20 - 0) / 0,3 × 200

Čtěte také: Budoucí vyhlídky pro polystyren v ČR

tepelné ztráty stěn = 20 / 0,3 × 200

tepelné ztráty stěn = 66,67 × 200

tepelné ztráty stěn = 13 333 W

Tepelné ztráty stěn tedy činí 13 333 W. Podobně lze spočítat ztráty přes okna a další části bytu.

Dynamické simulace a model panelového objektu

Za účelem podrobné analýzy chování panelového objektu, ale též jednotlivých bytů z pohledu energetické náročnosti, byl vystavěn podrobný 3D počítačový model. Dynamickými simulacemi se rozumí výpočet chování budovy po krátkých časových úsecích. Z mnoha vstupních parametrů definovaných uživatelem a sběrných statistických dat se provádí výpočet, který slouží jako podklad k analýze jevů, vazeb a k následné optimalizaci budovy z hlediska zamýšlených úsporných opatření.

Čtěte také: Porovnání nástřiku a nátěru

Energetické chování a vnitřní prostředí budov je velice složitý komplexní problém, do kterého vstupuje mnoho parametrů a okrajových podmínek simulace. Základní odlišností dynamických simulací oproti klasickým výpočtům v ustáleném stavu je dynamika výpočtu. Oproti stávajícím výpočtům umožňují dynamické simulace zejména lépe analyzovat vazby a průběhy parametrů v rámci budovy jako celku.

Parametry simulovaného objektu

Pro simulační výpočty bylo z hlediska tepelně-technické kvality uvažováno s provedením panelového objektu v soustavě VVÚ-ETA po normativní tepelně-technické změně v roce 1979. Objekt má 8 nadzemních podlaží a nevytápěný suterén umístěný nad terénem. Obvodové stěny mají sendvičovou konstrukci s 80 mm původního pěnového polystyrenu. Střešní skladba počítá se 100 mm + spádové vrstvy kašírovaného polystyrenu. Z hlediska vytápění zón je počítáno pouze s vytápěním bytů na pokojovou teplotu 22°C. Schodišťové a společné prostory v suterénu jsou uvažované jako nevytápěné. Veškeré výsledky předpovídají kvalitní regulaci otopné soustavy tak, že je náležitě využito proměnných vnitřních tepelných zisků ke snížení potřeby energie na vytápění.

Vliv úsporných opatření

Celý objekt byl po simulaci původního stavu panelového objektu podroben analýze základních dvou standardních stavebních opatření. Navíc byl objekt podrobně analyzován s a bez dostatečného přísunu čerstvého vzduchu do vnitřního prostředí (pro zajištění limitu CO2 1200 ppm v jednotlivých místnostech bytů).

Výměna oken

Pokud analyzujeme výměnu starých, netěsných a nekvalitních oken za nová těsná a kvalitní plastová okna, výsledkem je výrazné snížení energetické náročnosti vytápění objektu. Objekt se po výměně oken dostává na 27-62 kWh/m2.rok (70-35% úspora) v závislosti na uvažované výměně vzduchu. Spodní hranice rozmezí uvažuje nehygienickou dnešní praxi s manuálním způsobem otevírání oken.

Zateplení obálky budovy

Pokud po provedení výměny oken taktéž provedeme zateplení obálky budovy (tedy střechy, obvodových stěn a dělící stropní konstrukce do suterénu) na doporučené hodnoty z hlediska prostupu tepla, pak můžeme očekávat u panelového domu skutečně velmi nízké energetické náročnosti vytápění, které se v simulovaném příkladu pohybují na hodnotách 10-40 kWh/m2.rok (89-57% úspora). Vysoká poměrná úspora je však na analyzovaném objektu způsobena netradičně "kvalitní" původní fasádou objektu s 80 mm polystyrenu. Z širokého rozmezí hodnot u analyzovaných variant lze také udělat závěr, že energetická náročnost vytápění závisí u panelových domů velmi výrazně na intenzitě větrání.

Čtěte také: Vlastnosti a použití HASIT 160 Fein - Kalkputz

Rozdíly mezi byty

Model byl podrobněji analyzován na úrovni jednotlivých bytů. Objekt se zpravidla hodnotí jako celek. Mezi jednotlivými byty jsou však zásadní rozdíly. Jak dokazuje analytické porovnání, mezi pozicemi bytů v budově je zásadní rozdíl ve výpočtové energetické náročnosti vytápění. Možná překvapivě vykazuje nejvyšší výpočtovou potřebu rohový byt avšak nikoli pod střechou, ale nad nevytápěným suterénem.

Překvapujícím závěrem je náročnost bytů nad suterénem. Vzhledem k předpokladu, že v dělící podlahové konstrukci mezi vytápěnými byty a nevytápěným podlažím není ve skladbě téměř žádná izolace, může docházet k výraznému nárůstu celkové energetické náročnosti během roku. V suterénních prostorách sice nejsou extrémní venkovní chladné teploty, avšak mohou se zde po celé otopné období držet teploty kolem 5-15 °C (v případě alespoň částečně provětrávaného prostoru). Výrazné ztráty tepelně-izolačně nekvalitní konstrukcí zde tedy probíhají nejen v chladných zimních venkovních dnech, ale též v přechodných ročních obdobích.

Zasklení lodžií

Z porovnání vnitřních bytů je patrná závislost energetické náročnosti vytápění na existenci/neexistenci lodžií a případném zasklení lodžií. Z výsledků lze konstatovat závěr, že byt v původním stavu se zasklenou lodžií po jižní i severní straně (s uzavřeným zasklením během tří hlavních otopných měsíců) je z hlediska spotřeby tepla na vytápění cca o 30 % šetrnější nežli ostatní byty. Úsporný efekt je jak ve ztrátě prostupem, tak zejména ve ztrátě větráním.

Hodnocení a optimalizace spotřeby tepla

Dělící konstrukce v panelovém domě nemají téměř žádné tepelně-izolační vlastnosti. Teplo tak v rámci budovy může téměř bez odporu proudit vždy podle teplotního spádu z více vytápěných bytů do méně vytápěných bytů. Díky tzv. "radiátorové" metodě rozúčtování tak vzniká potenciál vnitřních bytů značně finančně ušetřit na úkor jiných okolních bytů a to bez významného poklesu vnitřního komfortu v bytu. Teplota v bytech se zcela vypnutým vytápěním totiž klesá dle simulace v extrémních dnech na minimálně 17°C.

Pokud se nejprve zaměříme na navýšení energetické náročnosti okolních bytů v případě zcela vypnutého vytápění vnitřního bytu, jedná se o cca 10-25 % (tedy zhruba 500-1500 kWh/r) u každého okolního bytu pro případ původního stavu objektu. Pokles teploty vzduchu v bytě s vypnutou otopnou soustavou je také o poznání menší u rekonstruované varianty (2-3°C max) nežli u původního stavu objektu (4-5°C max).

Měrná potřeba tepla na vytápění

Měrná potřeba tepla na vytápění vám pomůže odhadnout, kolik energie bude váš dům ročně vyžadovat k topení. Jedná se o veličinu, která slouží k hodnocení energetické náročnosti budovy a také výpočtu potřebného množství paliva. Potřeba tepla na vytápění se v různých částech České republiky poměrně liší. Lokalita je stěžejním vstupem výpočtu, který může přinést odlišné výsledky.

Dříve se udávalo hodnocení v celkové tepelné charakteristice budovy, v současné době se uvádí jako měrná potřeba tepla na vytápění a označuje se eV [kWh/m3,a]. Tato jednotka tedy udává, kolik je ročně potřeba tepla na vytápění 1m3 obestavěného prostoru. Tato měrná potřeba tepla se totiž počítá na smluvní parametry, kterými jsou: vnější průměrná teplota za topné období +3,8°C, počet dnů vytápění 242 a počet hodin vytápění 24 denně. Tímto výpočtem se sice dostane hodnota obvykle o 30 až 50% vyšší, než je skutečná potřeba tepla na vytápění, ale toho si byli autoři vyhlášky vědomi, a tak v ní nastavili velmi měkká kritéria.

Potřeba tepla na vytápění pasivního domu se v praxi může setkat s rozmezím od 5 do 15 kWh/m2. Potřeba tepla na vytápění nízkoenergetického domu se pohybuje od 15 do 50 kWh/m2. Abyste takových hodnot dosáhli, je důležité mít především kvalitní návrh.

Rozdíl mezi potřebou a spotřebou tepla

Hodnota potřeby tepla nám říká, kolik tepla je potřeba do objektu v průběhu topné sezóny dodat, aby byly splněny normové požadavky na úroveň vnitřní teplotní pohody. Hodnota spotřeby tepla pro změnu uvádí, kolik tepla se ve skutečnosti za otopnou sezónu spotřebovalo. Porovnáním obou veličin získáme výsledek, který leccos napovídá o správné funkci vytápění objektu.

Výslednou tepelnou ztrátu objektu tvoří tři složky - prostup tepla obvodovými konstrukcemi, infiltrace spárami výplní otvorů a větrání. Zatímco první dvě můžeme pro konkrétní objekt rovněž považovat za pevně dané, tepelná ztráta větráním je odvislá od uživatelského chování obyvatel domu. Zvýšení intenzity větrání nad výpočtovou úroveň, tedy nadměrné větrání, bývá důsledkem přetápění objektu.

Zvýšená spotřeba tepla je vyvolána buďto nadměrným větráním v důsledku přetápění, anebo prostým přetápěním, které je způsobeno nefunkční regulací vytápění. Další variantou je spotřeba menší než potřeba. To může být dobrým signálem naznačujícím, že regulace funguje správně a zapojuje do celkové tepelné bilance i tepelné zisky, nicméně může to také znamenat, že objekt je buďto nedostatečně větrán nebo v něm není zajištěna dostatečná úroveň vnitřní teploty.

Nedostatečné větrání a snížení teploty pod legislativní nebo hygienická minima je porušením pravidel pro provoz vytápění v obytných budovách, a nelze je proto v žádném případě považovat za úspory. Ohrožuje jak zdraví obyvatel domu, tak dům samotný, protože výsledkem podobného přístupu bývá tvorba nebezpečných plísní a kondenzace vody v místech, kde může dojít k narušení statické funkce nosných konstrukcí v důsledku koroze výztuže.

Tepelné zisky

Tepelné zisky na rozdíl od tepla z otopné soustavy představují tu složku tepelné bilance, kterou nemusíme draze kupovat od dodavatele tepla. Mají několik původců: sluneční záření pronikající do objektu prosklenými částmi obálky, metabolické procesy lidského organismu, odpadní teplo vznikající při provozu elektrických a plynových domácích spotřebičů a teplo uvolnění z teplé vody v průběhu koupání či mytí nádobí.

Přesný výpočet objemu tepelných zisků za dané období je prakticky nemožný, protože se skládá z množství proměnných, jejichž aktuální hodnoty není snadné určit laboratorně, natož pak v reálném provozu. V energetických auditech se však běžně uvažuje s tepelnými zisky 10 %.

Efektivita vytápění

Efektivitu vytápění vyjadřuje míra zapojení v objektu vzniklých tepelných zisků do celkové tepelné bilance objektu. Čím více je výsledek podílu menší než jedna, tím více tepla je do objektu dodáváno zbytečně, tedy neefektivně. Hlavní smysl tohoto výpočtu spočívá v možnosti objektivně posoudit potenciál zvyšování energetické účinnosti a rovněž vyhodnotit reálný přínos provedených úsporných opatření, například zateplení.

Jestliže se výsledek po zateplení více přiblíží jedné, lze opatření považovat za účelné, prospívající zvýšení efektivity vytápění. V opačném případě dostaneme důkaz, že investice do provedeného opatření žádný efekt nepřinesla a k adekvátnímu snížení odběru tepla z otopné soustavy nedošlo. Lze uspořit 48,38 + 35 = 83,38 % tepla proti nezateplenému stavu, což není snadné, ale je to reálné. Lze toho dosáhnout termohydraulickým projektem, který zabrání nechtěnému přetápění a zajistí předepsané průměrné vnitřní teploty objektů (nikoliv místností, ve kterých může být teplota vyšší) 19 °C při plném využití působících tepelných zisků z oslunění, vaření, koupání, elektrospotřebičů a pobytu lidí, což klasicky projektovaná otopná soustava neumí.

Pro ilustraci vlivu zateplení uvádíme příklad:

Z tabulky je patrné, že i při poloviční tepelné ztrátě po zateplení dojde k výraznějšímu snížení spotřeby tepla než o pouhých 50 %, a to díky využití tepelných zisků.

Doporučení pro úspory energie

Pro dosažení úspor energie a optimalizaci spotřeby tepla doporučujeme následující tipy:

• Pravidelná údržba: Udržujte topný systém v dobrém stavu.
• Správné nastavení termostatu: Nastavte teplotu tak, aby odpovídala vašim potřebám během dne a noci.
• Dobrá izolace bytu: Kvalitní izolace sníží tepelné ztráty a tím i spotřebu energie.
• Termohydraulický projekt: Investujte do projektu, který zajistí optimální využití tepelných zisků a zabrání přetápění.
• Oddělené měření tepla: Pro přesné vyhodnocení spotřeby tepla na vytápění a ohřev teplé vody je nezbytné mít v objektu kalorimetry na obou rozvodných větvích.

Oblastí, kterých se týká úspora energie, je hned několik, těmi nejpodstatnějšími ale jsou: doprava, spotřeba elektrické energie a spotřeba tepla využívaného k vytápění. Z hlediska elektrické energie a tepla je důležité nejenom dosáhnout prostých úspor energie jejím nevyužíváním, ale zejména racionalizovat spotřebu elektrické energie a tepla. Odstranění přetápění spadá nikoliv do sféry prostých úspor energie jejím nevyužíváním, ale do racionalizace spotřeby tepelné energie, jinými slovy zvyšování energetické účinnosti.

tags: #rocni #spotreba #tepla #zateplení #44 #polystyren

Oblíbené příspěvky:

• spolehlivá hydroizolace plochých střech
• Průvodce tekutými bitumenovými hydroizolacemi
• WPC terasy Profi Terasy: Recenze
• Vše o tmavých nátěrech
• jak správně zdít a spárovat lícové zdivo