Vliv provozu tepelných čerpadel na významnou renovaci bytového domu

Zdroj: Shutterstock

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.

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.

Obr. 1 SPF tepelného čerpadla za sledované období jednoho roku a rozlišení vyrobeného tepla pro ÚT a TV 

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).

T

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 %.

Tab 3

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.

Od partnerů ASB

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

Článek byl publikovaný v časopise TZB 4/2020.

RubrikyEnergieŠtítky