V honbe za energetickými úsporami, znižovaním nákladov na výrobu a zabezpečenie tepla do objektov sa snažíme nájsť nové vhodné riešenia. Zámer je podporený aj požiadavkami na energetickú hospodárnosť budov. Požiadavky sú definované hodnotou globálneho ukazovateľa – PRIMÁRNEJ ENERGIE. V článku sa zameriame na kategóriu objektov bytových. Od 1. januára 2016 majú budovy rekonštruované spĺňať kategóriu A1. V prípadoch zdôvodnených vysokou investičnou náročnosťou bez návratnosti je možné rekonštruovanú budovu akceptovať so zatriedením do kategórie B.
Úvod
Opatrenia sa obvykle realizujú na stavebných konštrukciách, ktoré majú spravidla najväčší vplyv na zníženie potreby tepla. Teplo sa ale „vyrába” v rôznych zdrojoch, do ktorých sa dodáva energia na jeho výrobu. Do celkovej dodanej energie pre globálne hodnotenie vstupuje účinnosť výroby, a veličina „faktoru primárnej energie,” ktorá je rozdielna pri rôznych druhoch
energie. Práve faktor primárnej energie zásadne ovplyvňuje to, do akej kategórie sa dostane posudzovaná budova. V článku urobíme porovnanie na reálnom certifikovanom objekte, s dopadom rôznych zdrojov primárnej energie na celkové zatriedenie objektu.
Posudzovaný objekt
Na porovnanie sme použili energetický certifikát existujúceho bytového domu s celkovou plochou 2 608 m2. Porovnanie spočíva v kategorizácii objektu v pôvodnom stave (A) a po
úpravách zateplením (B). V oboch prípadoch sme použili pre porovnanie rôzne druhy zdrojov tepla na vykurovanie a ohrev teplej vody.
Úpravy boli realizované v miestach spotreby
Stavebné konštrukcie = (výstupom je POTREBA TEPLA NA VYKUROVANIE)
- Obvodové steny sa zateplili izoláciou na báze minerálnej vlny na hodnoty požadované normou
- Strešná konštrukcia zateplená na normou požadované hodnoty
- Zateplenie stropu nad suterénom
- Výmena starých otvorových konštrukcií, ktoré ešte boli pôvodné
Vykurovanie = (výstupom je POTREBA ENERGIE NA VYKUROVANIE = potreba tepla na vykurovanie + energetické straty systému vykurovania + pohon zariadení)
Príprava teplej vody = (výstupom je POTREBA ENERGIE NA OHREV TEPLEJ VODY = energia na ohrev vody + energetické straty v systéme + pohon zariadení)
Na rozvode vykurovania a teplej vody sa nerealizovali žiadne úpravy.
V reálnom stave je dodávka energie na vykurovanie a ohrev teplej vody z plynovej domovej kotolne. Elektrická energia pre bilanciu systému je zanedbateľná = neuvažujeme ju.
Simulácie na objekte
Určenie energetických tried podľa miesta spotreby
- Vykurovanie
- Príprava teplej vody
- Celková potreba energie v budove = (pot. – ->a energie na vykurovanie + energie na prípravu tep ,dy)
- Potreba primárnej energie = (celková po’ energie» faktor transformácie * faktor primárnejf ?)
Pre oba prípady „A” a prípad „B” sme porovnávame zdroje tepla pre určenie globálneho ukazovateľa pri energie, podľa ktorého sa budova zaraďuje do kategórie G.
Tabuľka č. 1 Prehľad potrieb tepla a energií podľa mieste ;reby pre variant A = bez zateplenia a variant B-so zateplení-‘ lOjektu
| A BEZ ZATEPLENIA [kWh/m2] | B P& ZATEPLENÍ [kWh/nYl | ||
| POTREBATEPLANAUK | | 124,39 | 50,81 | |
| | trieda | trieda | ||
| ENERGIA NA UK | | 141,68 ; F | ‘ 58,43 | C |
| ENERGIA TEPLÁ VODA | |i 25,66 || B | 25,66 | B |
| ENERGIA CELKOVÁ | U” 167,34 |P E | | 84,09 | C |
Hlavný parameter, ktorý ovplyvňuje globálny ukazovateľ, je faktor primárnej energie. Je udaný vo vyhláške č. 324/2016 Z. z. Pre porovnanie drevo = 0,1, elektrina = 2,2.
Elektrická energia má faktor 22-násobne horší. V dôsledku toho pri dodávke energie z dreva budova spĺňa kategóriu najlepšiu A0 aj bez zateplenia, t. j. VYHOVUJÚCA.
Pri použití elektrickej energie s priamym ohrevom, budova sa paradoxne dostáva do kategórie F, t. j. NEVYHOVUJÚCA.
Tepelné čerpadlá ako zdroj tepla vďaka vykurovaciemu faktoru (faktor transformácie = 3,4) aj použitím nevýhodnej elektrickej energie dostáva budovu do kategórie B, t. j. PODMIENEČNE
VYHOVUJÚCA.
Zateplením objektu sa výrazne znížila celková energia na hod- notu 84 kWh/m2. Táto hodnota bude východzia pre určenie globálneho ukazovateľa.
Tabulka č. 2 Určenie globálneho ukazovateľa primárnej energie BEZ ZATEPLENIA a zaradenie do energetických tried podľa zdroja energie
| LIMIT kWh/(m2.a) PRE JEDNOTLIVÉ TRIEDY | |||||||||||
| ENERGIA CELKOVÁ | 167 | | kWh/(m2.a) | globálny | X násobne | A0 | Al | B | C | D | E | F |
| faktor (v.324/2016) | ukazovatel | navyšuje | * 1 | <a 1 | 126 | 1 189 1 | IÍFI | | 378 | |||
| transformácie | primar.energie | kWh/m2 | dodanú Ener. | X násobne prekračuj. | ■ limit | ||||||
| zemný plyn | 1.00 | 1.10 | 184 | L 1.10 | 5.7 | 2.9 | 1.5 | 1 i.o 1 | 0.7 | 0.6 | 0.5 |
| zemný plyn TČ | 1.60 | 1.10 | 115 | [ 0.69 | 3.6 | L8 l | 09 | J 0.6 | 0.5 | 0.4 | 0.3 |
| LPG | 1.00 | 1.35 | 225 | | ■” 1-35 | 7.0 | 3.6 | 1.8 | 1.2 | 0.9 | 0.7 | 0.6 |
| koks | 0.73 | 1.10 | 252 | ■ 1.51 | 7.9 | 4.0 | 2.0 | 1.3 | 1.0 | 0.8 | 0.7 |
| čierne uhlie | 0.74 | 1.10 | 248 | ■ 1.49 | 7.8 | 3.9 | 2.0 | 1.3 | 1.0 | 0.8 | 0.7 |
| hnede uhlie | 0.70 | 1.10 | 262 | H 1.57 | 8.2 | 4.2 | 2.1 | 1.4 | 1.0 | 0.8 | | 0.7 |
| olej | 0.90 | 1.10 | 204 | K 1 22 | 6.4 | 3.2 | 1.6 | 1.1 | I 0.8 | 0.6 | 0.5 |
| drevo pelety | 0.86 | 0.20 | 39 | 0.23 | 1.2 | 0.6 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.1 |
| drevo štiepka | 0.78 | 0.15 | 32 | i 0.19 | 1.0 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| drevo kusové | 0.70 | 0.10 | 24 | [ 0.14 | 0.7 | 0.4 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| drevo splynovanie | 0.83 | 0.10 | 20 | [ 0.12 | 0.6 | 0,3 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| elektrina | 0.99 | 2.20 | 371 | «T 2.22 | 11.6 | 5.9 | 2.9 | 2.0 | 1.5 | 1.2 | 1 AP |
| elektro TČ | 3.40 | 2.20 | 108 | r 0.65 | 3.4 | 1.7 | | 0.9 | ~l 0.6 | 0.4 | 0.3 | 0.3 |
| CZT uhlie+plyn | 0.76 | 0.70 | 154 | k o-k. | 4.8 | 2.4 | 1.2 | | 0.8 | ] 0.6 | 0.5 | 0.4 |
A – VARIANT BEZ ZATEPLENIA
Kategóriu B je možné dosiahnuť kotlom na plyn, kotlom na uhlie alebo z centralizovaného zdroja
tepla CZT. V bilancii sme ohrev teplej vody predpokladali celoročne. V praxi sa letný ohrev deje
elektricky, a v tom prípade vo všetkých prípadoch ohrev uhlím sa dostane do kategórie C.
Priame vykurovanie a príprava teplej vody elektrickou energiou umožňuje v našom prípade do-
siahnuť len kategóriu C.
Záver
| A BEZ ZATEPLENIA | GLOBÁLNY UKAZOVA- = TEĽ | CELKOVÁ ENERGIA | 1 / | FAKTOR TRANSFOR- * 1 MÁCIE | FAKTOR PRIMÁRNEJ ENERGIE | ENERGETICKÁ TRIEDA | |
| ZDROJ PRIMÁRNEJ ENERGIE | |||||||
| | Drevo splynovanie | | in | r 167 n | Pi | | 0,83 | E | , 0,1 | ( A° ’ “I |
| Elektro tepelné čerpadlo | 108 | 167 | / | 3,40 | 2,2 | B | |
| | Elektrina | | I 167 IM | | 0,99 | ľl | I 2‘2 | I F i |
Tabulka č. 3 Príklad výpočtu, porovnanie A variant
Bilancia bola prevedená pre typický obytný dom. Výsledky je však možné zovšeobecniť a môžu pomôcť aj pri rozhodovaní sa o energetickej koncepcii pri projektovaní novostavieb.
Drevo je najvýhodnejšie z pohľadu primárnej energie, treba však
zvážiť jeho potenciál ados’-p-
| LIMIT kWh/(m2.a | i) PRE JEDNOTLIVÉ TRIEDY | ||||||||||||
| ENERGIA CELKOVÁ = | 84 | 1 kWh/(m2.a) | globálny | x násobne | A0 | Al | B | C | D | E | F | ||
| faktor (v.324/2016) | ukazovatel | navyšuje | 32 | 1 63 | | 1 126 | | 189 | | 252i | 315 1 | 378 | ||||
| transformácie | primar.energie | kWh/m2 | dodanú Ener. | x násobne prekračuje limit | |||||||||
| zemný plyn | 1.00 | 1.10 | 92 | Ľľ | 1.10 | 2.9 | 1.5 | 0.7 | | | 0.5 | 0.4 | 0.3 | 0.2 | B |
| zemný plyn TČ | 1.60 | 1.10 | 58 | L | 0.69 | 1.8 | | 0.9 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | Al |
| LPG | 1.00 | 1.35 | 113 | r | 1.35 | 3.5 | 1.8 | 0.9 | 0.6 | 0.5 | 0.4 | 0.3 | B |
| koks | 0.73 | 1.10 | 127 | E | 1.51 | 4.0 | 2.0 | 1.0 | 0.7 | | 0.5 | 0.4 | 0.3 | C |
| čierne uhlie | 0.74 | 1.10 | 125 | C | 1.49 | 3.9 | 2.0 | | 1 10 | 0.7 | 0.5 | 0.4 | 0.3 | B |
| hnede uhlie | 0.70 | 1.10 | 132 | L | 1.57 | 4.1 | 2.1 | 1.0 | 0.7 | | 0.5 | 0.4 | 0.3 | C |
| olej | 0.90 | 1.10 | 103 | 1.22 | 3.2 | 1.6 | | | 0.8 | 0.5 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | B | |
| drevo pelety | 0.86 | 0.20 | 20 | 0.23 | 0.6 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | A0 | |
| drevo štiepka | 0.78 | 0.15 | 16 | 0.19 | 0.5 | 0.3 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.0 | A0 | |
| drevo kusové | 0.70 | 0.10 | 12 | 0.14 | 0.4 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | A0 | |
| drevo splynovanie | 0-83 | 0.10 | 10 | 0.12 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | A0 | |
| elektrina | 0.99 | 2.20 | 187 | 2.22 | 5.8 | 3,0 | -LF-| | ľlJ | 0.7 | 0.6 | 0.5 | C | |
| elektro TČ | 3.40 | 2.20 | 54 | 0.65 | 1.7 | | 1 0^9 | | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | Al | |
| CZT uhlie+plyn | 0.76 | 0.70 | 22 | – | 0.92 | 2.4 | 1.2 | | 0.6 | | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | B |
Tabulka č.4 Určenie globálneho ukazovateľa primárnej energie PO ZATEPLENÍ a zaradenie do energetických tried podľa zdroja energie
B – VARIANT PO ZATEPLENÍ
| B PO ZATEPLENÍ | CELKOVÁ – ENERGIA | / 1 | FAKTOR TRANS- FORMÁCIE 1 | * | FAKTOR PRIMÁRNEJ ENERGIE | ENERGETICKÁ TRIEDA |
| ZDROJ PRIMÁRNEJ ENERGIE | ||||||
| Drevo splynovanie | 84 | / | 0,83 | * i | 10 | AO |
| Elektro tepelné čerpadlo | 84 | / | 3,40 | 54 | Al | |
| Elektrina | | s II | / | | 0,99 || | * 1 | 187 II | C |
Tabulka č. 5 Príklad výpočtu, porovnanie B variant
Z výpočtov vyplýva, že v danom prípade dosiahnutie kategórie AO je možné len použitím zdrojov na báze dreva (pelety, drevoštiepka alebo kusové drevo).
Dosiahnutie kategórie A1 umožňuje použi tie tepelných čerpadiel buď elektrických alebo plynových.
nosť do budúcnosti. Prevádzka
zdrojov na drevo vyžaduje pre užívateľa aj určitú prácnosť pod ľa druhu použitého dreva (pelety,
drevoštiepka, kusové drevo).
Výhodnosť tepelných čerpadiel v danej bilancii je podporená aj
splnením kritéria A1. Zámena pôvodného nevyhovujúceho zdroja tepla na tepelné čerpadlo
je možná aj preto, že po zateplení sa výrazne zníži potreba tepla. Ak systém vykurovania zostáva pôvodný, zníženú potrebu výkonu vieme dosiahnuť nižšou teplotou vykurovacej vody, čo priaznivo vplýva na prevádzkovú účinnosť tepelného čerpadla.
- prípadoch, ak je obtiažne do- siahnuť kategóriu Al, resp. B je možná montáž obnoviteľných
zdrojov – solárnych systémov. - prípade teplovodných s vyššou účinnosťou na predohrev teplej vody a podporu vykurovania. Pri použití fotovoltických systémov je možné získanú elektrickú energiu znásobiť pri výrobe tepla práve použitím tepelných čerpadiel.
PLYNÁR * VODÁR • KÚRENÁR + KLIMATIZÁCIA 4/2019
