Vliv provozu tepelných čerpadel na významnou renovaci bytového domu
Partneři sekce:
Evropa v rámci energetické politiky přijala ambiciózní cíle k dosažení poklesu roční spotřeby energie o 20 % do roku 2020 a nízkouhlíkového hospodářství do roku 2050. Změny v energetické politice jsou citelné při konkrétních technologických řešeních. Dosažení těchto cílů je proveditelné také díky opatřením a přísnějším požadavkům i v rámci významné obnovy budov.
Bytový dům se nachází ve městě Gelnica, v zastavěné sídlištní části. Do užívání byl předán v roce 1986, což představuje 34 let provozu. Bytový dům je samostatně stojící 9podlažní objekt přičleněný k sousednímu bytovému domu jedním rohem na štítové stěně prostřednictvím dilatační spáry.
Půdorys bytového domu má pravidelný obdélníkový tvar o rozměrech 25,65 x 16,20 m. Vybudován byl ve stavební soustavě PS 82 PP. Prostorový opěrný systém příčných a podélných nosných stěn je v základním modulu 3 600 mm.
Obvodový plášť je původně sendvičová konstrukce o tloušťce 300 mm, složená z vnitřní betonové vrstvy, tepelněizolační vrstvy z polystyrenu a z vnější ochranné betonové membrány. Střecha je plochá jednoplášťová se dvěma
vnitřními dešťovými vpustmi.
Rozsah obnovy bytového domu
• zateplení obvodového pláště (EPS 70 F tl. 140 mm, nad výškou 22,40 m byla použita minerální vlna),
• odstranění systémových poruch panelové soustavy PS 82 PP,
• výměna otvorových konstrukcí (plastové pětikomorové izolační dvojsklo) – výměna neproběhla celoplošně,
• zateplení stropu v technickém podlaží (1. NP),
• sanace lodžií s výměnou zábradlí,
• obnova střešního pláště a navýšení tepelné izolace (EPS Roof 150 S tl. 80 mm a 70 mm),
• výměna výtahu,
• výměna rozvodů zdravotnětechnických instalací a plynu,
• obnova ostatních povrchů ve společných prostorách bytového domu,
• odpojení se od CZT a instalace vlastního zdroje tepla (tepelná čerpadla F2300-20-4 ks),
• NN přípojka elektrické energie a odběrného elektrického zařízení.
V rámci komplexní obnovy bytového domu se v roce 2015/2016 bytový dům odpojil od CZT a napojil se na vlastní nově vybudovaný zdroj tepla.
• zateplení obvodového pláště (EPS 70 F tl. 140 mm, nad výškou 22,40 m byla použita minerální vlna),
• odstranění systémových poruch panelové soustavy PS 82 PP,
• výměna otvorových konstrukcí (plastové pětikomorové izolační dvojsklo) – výměna neproběhla celoplošně,
• zateplení stropu v technickém podlaží (1. NP),
• sanace lodžií s výměnou zábradlí,
• obnova střešního pláště a navýšení tepelné izolace (EPS Roof 150 S tl. 80 mm a 70 mm),
• výměna výtahu,
• výměna rozvodů zdravotnětechnických instalací a plynu,
• obnova ostatních povrchů ve společných prostorách bytového domu,
• odpojení se od CZT a instalace vlastního zdroje tepla (tepelná čerpadla F2300-20-4 ks),
• NN přípojka elektrické energie a odběrného elektrického zařízení.
V rámci komplexní obnovy bytového domu se v roce 2015/2016 bytový dům odpojil od CZT a napojil se na vlastní nově vybudovaný zdroj tepla.
Bilance provozu tepelného čerpadla
Energetické hodnocení
Určení energetických tříd dle místa spotřeby před obnovou bytového domu a po ní na základě měření a výpočtu je patrné z tab. 1. Novým zdrojem tepla v obnoveném obytném domě jsou 4 ks tepelných čerpadel (TČ) vzduch–voda / radiátorové vytápění, které jsou umístěny na střeše bytového domu. Zdrojem nízkopotenciálního tepla je v tomto případě vzduch.
Chladivo tepelného čerpadla je R 407C. Topný systém v objektu je teplovodní s nuceným oběhem topné vody. Pro vytápění bytového domu se navrhl teplotní spád 55/45 °C (původně 90/70 °C). Doplňkovým zdrojem otopné soustavy je elektrokotel o tepelném výkonu 18 kW, který slouží jako špičkový zdroj tepla pro dohřev při nízkých teplotách venkovního vzduchu. Výrobce uvádí COPTČ 3,02 (Coefficient of Performance) a předpokládané SPFTČ 2,94 (Seasonal Perfomance Factor).
Podle Vyhlášky č. 324/2016 Sb. se uvažuje při TČ vzduch–voda / radiátorovém vytápění faktor transformace a distribuce energie s hodnotou 2,6. Tepelná čerpadla se dají hodnotit různými způsoby, ale jediným reálným hodnocením účinnosti (energetické účinnosti) tepelného čerpadla je experimentální měření (tab. 2).
Výkonové číslo, které reprezentuje TČ ve skutečném provozu, je SPF; takto stanovené výkonové číslo je možné konfrontovat s výrobcem udávaným výkonovým číslem COP nebo SPF. Příčiny nízké účinnosti v létě a extrémně nízké v zimě lze vysledovat až k teplotnímu rozdílu mezi zdrojem nízkopotenciálního tepla (venkovní vzduch) a výměníkem tepla.
Dalším faktorem, který negativně ovlivňuje účinnost, je spotřeba energie v řídicích jednotkách. Teplota nízkopotenciálního zdroje tepla, tedy vzduchu, je také významným ukazatelem. V topném období je teplota vzduchu nízká, v letním období jsou teploty výrazně vyšší, ale v důsledku téměř výhradní výroby TV se účinnost pohybuje v podobných intervalech. V důsledku toho jsou nejvyšší zaznamenané hodnoty SPF v přechodném období – říjen 2018 a duben 2019. Průměrné SPF za sledované období je 2,71 (obr. 1).
Ekonomické hodnocení
Největší motivací obyvatel (až 55 %) pro odpojení se od CZT a instalování vlastního zdroje tepla v řešeném bytovém domě je podle dotazníkového průzkumu, který byl proveden v období po obnově bytového domu v měsících červen–srpen 2018, šetření peněz. Z celkového počtu respondentů byli nejpočetnější skupinou obyvatelé ve věku 51 a více let, kteří obývají 3 + kk jako jednočlenná domácnost. Náklady na bytovou jednotku před obnovou a po ní jsou zobrazeny v tab. 3. Podle zjištění poklesly náklady na jednu bytovou jednotku až o 34,07 %. Na základě studie [4] se téměř čtvrtina rozpočtu průměrné české domácnosti investuje
právě do energií, což je bezkonkurenčně nejvíce ze všech členských zemí EU. Je to přibližně 1 030 eur ročně, což představuje až 23,4 % z celkových nákladů běžné domácnosti ve srovnání se Švédskem, kde za energie
platí z celkového rozpočtu domácnosti přibližně 2,8 %.
Závěr
Životnost objektů především bytových domů se vlivem konstrukčních nedostatků při jejich výstavbě, ale i jejich užíváním značně snižuje. Z toho důvodu je třeba hledat co nejlepší řešení obnovy bytového fondu, a to taková, která berou v úvahu technicko-konstrukční i ekonomické řešení a v neposlední řadě přihlížejí ke spokojenosti samotných obyvatel a vnitřnímu prostředí v bytech. Obnova uvedeného bytového domu má jasný pozitivní přínos i přes nesplnění předpokládaného COP ve sledovaném období experimentu. Správně
použitá technologie a kvalitní materiály jsou zárukou návratnosti vynaložených prostředků na komplexní obnovu bytového domu.
Tato práce byla podporována Ministerstvem školství, vědy, výzkumu a sportu Slovenské republiky prostřednictvím grantu KEGA 44STU-4/2018.
Ing. Ingrida Skalíková, Ph.D., doc. Ing. Belo Füri, Ph.D., Ing. Lukáš Skalík, Ph.D., Ing. Mária Kurčová, Ph.D. Autoři působí na Katedře technických zařízení budov na Stavební fakultě STU v Bratislav
Literatura:
[1] Zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v zneni neskorších predpisov, ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 50/1976 Zb. o územnom plánovaní a stavebnom poriadku (stavebný zákon) v znení neskorších predpisov (v znení zákona č. 300/2012 Z. z.)
[2] Vyhláška MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov z 12. novembra 2012
[3] Vyhláška MDVRR SR č. 324/2016 Z. z., ktorou sa mení a dopĺňa vyhláška MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov
[4] www.foeeurope.org
[1] Zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v zneni neskorších predpisov, ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 50/1976 Zb. o územnom plánovaní a stavebnom poriadku (stavebný zákon) v znení neskorších predpisov (v znení zákona č. 300/2012 Z. z.)
[2] Vyhláška MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov z 12. novembra 2012
[3] Vyhláška MDVRR SR č. 324/2016 Z. z., ktorou sa mení a dopĺňa vyhláška MDVRR SR č. 364/2012 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov
[4] www.foeeurope.org
Článek byl publikovaný v časopise TZB 4/2020.
