Anketa: Vytápění ve výhledu nulových domů

Spotřeba energie na vytápění budov během posledních let výrazně poklesla – přísné požadavky na tepelný odpor stavebních konstrukcí, ne vždy vyvolané vyšší cenou energie, se tak začínají projevovat v našem každodenním životě.

V nových nízkoenergetických budovách již často tradiční teplovodní systém vytápění s kotlem a otopnými tělesy pod okny nenajdeme. Ve velké míře jej nahrazují tepelná čerpadla, elektrické vytápění a solární systémy. Kancelářské budovy s velkým množstvím vnitřních zisků někdy vyžadují chlazení i během zimního období. Teplovzdušné větrání s rekuperací v některých pasivních domech zcela nahrazuje tradiční otopnou soustavu. Jaké bude vytápění v budoucnosti v kontextu s platnou evropskou legislativou směřující k nulovým domům? Odborníků zabývajících se touto problematikou jsme se zeptali na jejich názor:

V současnosti vše nasvědčuje tomu, že budoucnost patří domům s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění, nebo dokonce energeticky aktivním (tzv. nulovým) domům. Jaké systémy vytápění v nich najdou uplatnění? Bude budoucí generace znát pojem radiátor?

Ing. Jan Vidim
Domat Control System, s. r. o.

U nových, nízkoenergetických staveb budou hrát roli při volbě způsobu vytápění dva faktory: využívání nízkopotenciálního tepla a kombinace vytápění s větráním. Nízkopotenciální energie často není v komerčních stavbách využívána tak, jak by si zasloužila. Odpadním teplem z komerčního chlazení, IT systémů, výrobních a dalších technologií se netopí převážně proto, že vhodný otopný systém je dnes vzhledem k požadované době návratnosti příliš drahý. S rostoucími cenami energie se tento přístup pravděpodobně postupně změní, větší uplatnění nejspíše najdou krátkodobé i sezónní akumulátory tepla. Řízení vytápění podle předpovědi počasí například používáme již nyní. Takto komplikované instalace vyžadují výjimečný přístup projektanta, dodavatele i realizační firmy. Nové technologie se objevují doslova každou sezónu a je jisté, že klíčovým předpokladem pro úspěch všech zúčastněných na trhu bude ochota učit se nové věci.

U rekonstrukcí budov ze 70. let se používané otopné soustavy obvykle příliš nemění. Důvodem je konstrukce budovy a omezené investiční náklady. Pak hraje důležitou roli regulace, která spolu s dalšími opatřeními pomůže snížit energetickou náročnost budovy až o tři třídy (např. z G na D).

Rezidenční budovy jsou v tomto směru myslím o kus dále, snad i proto, že investor je zároveň uživatelem a uvažuje v horizontu alespoň třiceti let. Stále častěji se setkáváme s nuceným větráním s rekuperací, velkoplošnými otopnými a chladicími systémy, což jsou přesně technologie, které umějí efektivně využívat alternativní (a tedy většinou nízkopotenciální) zdroje. Již dnes umíme zkonstruovat budovu, která má neutrální energetickou bilanci. Problém je v tom, že energii v budově potřebujeme většinou v době, kdy ji zdroje nejsou schopny dodávat. Těžiště zítřejších řešení proto bude v účinné akumulaci tepla a elektřiny na úrovni budovy i centrálních zdrojů. To s sebou může přinášet zajímavé změny v chování nás, obyvatelů těchto budov: stejně jako bylo před třiceti lety normální vyvážet odpad na skládku do rokle za ves, což by dnes snad již nikoho běžně nenapadlo, možná nám pračky v budoucnu budou samy plánovat praní prádla na hodiny, kdy svítí slunce – a nikomu to nepřijde zvláštní. Velký vliv budou mít politické tlaky a marketing. Řada realizací určitě bude trpět nedostatky kvůli šetření investic za každou cenu. Snažme se je identifikovat a vyhýbat se jim.
Svou roli sehrají také architekti. Přestože moderní otopná tělesa jsou někdy i krásnými designovými předměty, mohou stále představovat nežádoucí rušivé vlivy v architektonickém konceptu budovy. Mám nicméně za to, že budoucí generace se s radiátory ještě nějakou dobu nerozloučí, vždyť fyzická životnost hydronických systémů se počítá na desítky let a stavby, v nichž jsou instalovány, tu s námi a našimi potomky budou doufám ještě hodně dlouho.
–>–>
Ing. Pavel Vlach
KKH Brno, s. r. o.

V domech s velmi nízkou spotřebou energie pro vytápění nachází uplatnění především stěnové systémy, ať už v mokré, nebo suché variantě. Požadované výkony domu jsou velmi malé, takže pro vytápění stačí doslova pár metrů čtverečních otopné plochy umístěné například na obvodovou zeď kolem oken. Investiční náklady na takové vytápění jsou (zejména u mokré varianty) mnohem nižší než při použití podlahového vytápění. Výhodou je i malá setrvačnost systému ve srovnání s podlahovým vytápěním – některé systémy pracují s dimenzí potrubí o průměru 8 mm a krycí vrstvou omítky pouhých cca 20 mm. Další výhodou je sálavá složka vytápění, která přináší ve vytápěném prostoru vyšší tepelnou pohodu přítomným osobám než například teplovzdušné systémy, které ohřívají pouze vzduch a ne okolní stěny.

Nízkoenergetické a pasivní domy sice mají takřka nulovou potřebu energie na vytápění, ale někdy je nutné navrhnout pro zajištění požadované tepelné pohody v letních měsících chlazení. Pro takový případ je vhodnější univerzální systém stropního vytápění a chlazení, kdy se preferuje velká plocha stropu s ohledem na požadovaný velký chladicí výkon. Systém tak využívá plošného sálání teplé nebo studené plochy stropu a bez průvanu lze docílit vysokého tepelného komfortu nejen v zimě, ale i v létě.

Dr. Ing. Jakub Kolařík
Centrum pro vnitřní prostředí a energii,
Dánská technická univerzita, Lyngby, Dánsko

Podle mého názoru v budoucnosti opravdu radiátor, tedy podle odborné terminologie otopné těleso, v nízkoenergetických budovách nenajdeme. Velmi nízké tepelné ztráty těchto objektů společně s faktem, že my, jejich obyvatelé, a také zařízení, která běžně používáme, generujeme dostatečné množství tepla na pokrytí těchto ztrát, pravděpodobně předznamenávají konec éry radiátorů. O tom, zda se to stane za 5, 10 nebo 50 let, můžeme vést dlouhé diskuse, ale zmíněný trend je zřejmě neodvratitelný. Je třeba si však uvědomit jednu velmi důležitou věc. Vnitřní zdroje tepla v budově, jako jsou lidé, jejich aktivity, chování anebo i zařízení, která používají, nejsou jen zdroji tepla, ale také zdroji vlhkosti. V souvislosti s tím závratně rostou nároky na kvalitní, efektivní, energeticky úsporné a hlavně zdravé větrání.

Jsem toho názoru, že právě větrání je klíčem ke komfortním a zdravotně nezávadným nízkoenergetickým budovám budoucnosti. Mnoho lidí si myslí, že problém větrání nízkoenergetických staveb je už vyřešen. Že stačí, když nainstalujeme vzduchotechnickou jednotku s rekuperací a „zakážeme“ obyvatelům budovy otevírat okna. Studie v již provozovaných budovách bohužel ukazují, že tomu tak není. Větrání totiž není pouhým mechanickým přivedením vzduchu z venkovního prostředí do budovy. Jde o daleko složitější problém zahrnující mnoho aspektů, jako například druh použité technologie, vnímaná kvalita vzduchu, psychologie interakce člověka s budovou, vliv prostředí na zdraví člověka atd. Tyto faktory se navíc vzájemně ovlivňují. Spíše než vytápění nulových domů bychom podle mého názoru měli řešit „zajištění kvalitního vnitřního prostředí ve výhledu nulových domů“. Jsem si plně vědom toho, že toto zaměření je tématem spíše velké mezinárodní konference než krátké ankety v odborném časopise. Zároveň jsem však přesvědčen o zásadní důležitosti komplexního pohledu na problematiku vnitřního prostředí v nízkoenergetických budovách a pevně doufám, že na tato témata budeme v odborných časopisech, na konferencích, ale i v médiích diskutovat stále častěji.

Ing. Ondřej Šikula, Ph.D.
Ústav technických zařízení budov,
Fakulta stavební VUT v Brně

Domnívám se, že v těchto typech staveb s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění se v zimním období uplatní systémy teplovzdušného vytápění případně v kombinaci se sálavými systémy. Co se týče zdrojů tepla, významnou roli bude hrát schopnost akumulace energie, a to jak dlouhodobé, tak krátkodobé. Pojem radiátor podle mého názoru zcela nevymizí, tak jako zcela nevymizely pojmy pec, kamna apod., se kterými se stále můžeme setkat například v chatách a chalupách.

Marek Bezouška
Viessmann, spol. s r. o.

Projektů tzv. nulových domů, kde se začínají používat kombinace nejnovějších technologií v oblasti vytápění, chlazení včetně nutnosti větrání a také zajištění soběstačnosti (např. i ve spotřebě elektrické energie), bude určitě v nejbližší době přibývat. Vidina vlastního domu, kde majitel už nebude závislý na energiích zvenčí, je podle mého názoru nejsilnějším hnacím motorem. Zde se opírám o zaručenou jistotu stálého zvyšování cen energií a paliv.

Velkou budoucnost mají určitě všechny obnovitelné zdroje energie, jako jsou tepelná čerpadla, solární systémy, biomasa a bioplyn. Stejně tak je třeba zmínit i palivové články – spalování vodíku a také kombinovanou výrobu elektrické energie a tepla mikrokogeneračními jednotkami, které v současné době uvádíme na trh v Německu a v příštím roce také na náš trh. Většinou z těchto systémů firma Viessmann již disponuje (palivový článek je již v posledních fázích vývoje) a další jsou v přípravě. Ačkoliv je v poslední době zřejmá nechuť k fotovoltaickým systémům, cíleně rozmístěné malé systémy mohou podle mého názoru velmi efektivně fungovat bez neustále zmiňovaného přetěžování elektrických sítí. Z toho vyplývá stále se rozvíjející nutnost inteligentního řízení zdrojů a spotřebičů elektrické energie – tzv. systémy Smart Home. Tyto technologie jsou ale s ohledem na investici často největší brzdou celého systému domu. Proto si myslím, že pro běžného českého stavitele budou v nejbližších letech i s ohledem na zatížení hypotékami rozhodující pořizovací náklady. Takže výraz radiátor budeme znát určitě ještě pár generací – i když může mít jinou podobu a velikost, která umožní nižší provozní teploty při použití s alternativními zdroji energie nebo i designové provedení jako součást interiérů.

Ing. Jiří Vrba
Schiedel, s. r. o.

Současný trend ukazuje, že stavebnictví v posledních letech ovládl zájem o energeticky šetrné stavební technologie. Sekundární zdroj vytápění v podobě krbových kamen je pro majitele rodinných domů nejen příjemnou alternativou ke klasickému otopnému systému, ale vzhledem k cenovým skokům na trhu s energií a palivy i důmyslným hospodárným řešením pro případ, že se majitelé později rozhodnou pro změnu zdroje tepla. Významným argumentem pro instalaci komínu a krbových kamen je kromě estetických důvodů také možnost kombinovat více otopných systémů najednou, které jsou pak schopné se navzájem zastoupit v případě výpadku nebo poruchy.

Nízkoenergetické a pasivní domy mají o desítky procent nižší spotřebu energie a tomu je také nutno podřídit i provedení obvodového pláště, který je vzduchotěsný od základů až po střechu. Proto jsme se v naší společnosti začali zabývat myšlenkou vytvoření vhodného otopného systému právě do těchto domů, kde se jako jeden z potenciálních zdrojů úniku tepla ukázal i komínový systém. Díky dokonale izolované obálce domu nedochází v pasivních a nízkoenergetických domech k přirozené výměně vzduchu – přitom naprostá většina moderních komínů je závislá na tzv. zadním provětrávání. To přivádí spalovací vzduch do spotřebiče, slouží k odvodu vlhkosti z izolace komínového průduchu a k odvodu případného nežádoucího úniku spalin. Přívod studeného vzduchu však představuje významné energetické ztráty, a proto je tento typ komínu v nízkoenergetických nebo pasivních domech reálně nepoužitelný. Po několika letech vývoje jsme se dokázali vypořádat s energeticky nejslabšími místy komínu a zajistit jejich kompatibilitu s vysokou úrovní energetických úspor u nízkoenergetických i pasivních domů. Komínový systém Schiedel Absolut má na rozdíl od třísložkových komínů tepelnou izolaci integrovanou do konstrukce komínové tvárnice. Celý systém pracuje v protiproudém provozu: keramická vložka odvádí spaliny a volným prostorem mezi vložkou a tepelně izolovanou tvárnicí Absolut je přiváděn spalovací vzduch. Ten je navíc cestou předehříván teplem odváděných spalin. Součástí komínových tvárnic je navíc integrovaná tepelná izolace, která eliminuje tepelné mosty a tepelné ztráty domu. Tento nový komínový systém tak definitivně boří mýtus, že komíny do nízkoenergetických nebo pasivních domů nepatří.

Ing. Petr Chmel
Ing. Miroslav Honzík, Ph.D.
Středisko pro efektivní využívání energie, SEVEn, o. p. s.

Tato otázka má minimálně dvě roviny. Jednou rovinou je stávající situace ve výstavbě a její vývoj spolu s možnými zdroji energie pro vytápění, druhou rovinou jsou možnosti sdílení tepla do vytápěného prostoru. Minimálně v horizontu dalších 20 let bude teplovodní systém vytápění s kotlem a otopnými tělesy běžným systémem vytápění, a to vzhledem k současné struktuře bytových a rodinných domů v ČR. Podle statistiky Ministerstva pro místní rozvoj a Českého statistického úřadu z roku 2001 je celkový počet bytů v České republice 4 369 239. Celkové množství bytových domů je 195 000, z toho 62 000 je na bázi panelové technologie. Pokud uvážíme strukturu stávajícího bytového fondu, implementaci směrnice o energetické náročnosti budov 2010/31/EU, která počítá s povinnou realizací nízkoenergetického či pasivního standardu v nových budovách od roku 2020, a množství zahájení výstavby nových bytových domů v posledních letech (maximálně 40 tisíc bytů před ekonomickým poklesem v roce 2009), nemůžeme v horizontu následujících 20 až 30 let očekávat odklon od teplovodního systému vytápění. Dalším důležitým faktorem je budoucí vývoj ekonomiky v ČR a cena energie. Například v rámci programu Zelená úsporám, realizovaného v současné době, patří podpora výstavby domů v pasivním standardu mezi minoritní podporovaná opatření. Dalším důležitým faktorem bude aktualizace Státní energetické koncepce, která se v současnosti připravuje. A to především s ohledem na prolomení limitů těžby fosilních paliv, dostavbu jaderné elektrárny Temelín a navýšení spotřeby zemního plynu v energetickém mixu ČR. S výše uvedeným souvisí i budoucí vývoj systémů centrálního zásobování teplem, který v současné době zajišťuje vytápění 0,8 až 1 milionu bytů.

Snížení potřeby tepla na vytápění u nově definovaných standardů výstavby (např. nulových domů) umožňuje rozvoj otopných soustav, jejichž výkon na měrnou jednotku (délku, počet článků, plochu…) je relativně menší (např. 100 W/m² pro podlahové vytápění) než u otopných těles, pro která zlidověl název radiátor. Většina lidí si pod pojmem radiátor představuje otopné článkové či deskové těleso, kde jako teplonosná látka slouží voda, přitom podíl radiace je u těchto těles malý. Nicméně například proti vodnímu podlahovému vytápění, které je v současné době velmi populární, mají radiátory své výhody – zejména rychlejší odezvu. Mohou tak pružně reagovat například na pasivní solární zisky, na které podlahové akumulační vytápění z důvodu velké setrvačnosti reagovat nemůže.

Co se týče otopných soustav pro budovy s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění, nebo dokonce energeticky aktivní domy, je škála vhodných zdrojů tepla široká. Některé zdroje jsou podporovány i programem Zelená úsporám: například tepelná čerpadla (absorpční), solární termické systémy a nízkoemisní kotle na biomasu, tedy vesměs zdroje pro nízkoteplotní otopné soustavy. Ty mohou následně předat svoji energii v nízkoteplotních radiátorech (případně konvektorech) nebo v sálavých plošných systémech, kam patří i zmiňované podlahové vytápění. Přestože již dnes jsou standardem okna s hodnotou součinitele prostupu tepla menší než 1 W/(m² . K), jedná se stále o chladnou plochu se studenými padajícími konvekčními proudy, které je vhodné kompenzovat vhodnou otopnou plochou.

V budoucnu pravděpodobně radiátory více ustoupí například teplovzdušnému vytápění se zpětným získáním tepla, zajišťujícímu kromě vytápění i větrání s možností chlazení během letního období. Pojem radiátor v interiérech budov však zůstane (minimálně pro dvě) budoucí generace zachován.

Foto: Bausparkasse Schwäbisch Hall, Bisque, Fenix Group,
Stiebel Eltron, The Radiator Company, Viadrus

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.