Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské ekonomiky a politiky Diplomová práce Ekonomické aspekty alternativních možností vytápění dřevostavby 2010/2011 Bc. Martin Havelka
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Ekonomické aspekty alternativních možností vytápění dřevostavby zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne:... podpis studenta: Bc. Martin Havelka..
Poděkování: Děkuji Ing. Josefu Lenochovi Ph.D., Ing. Miroslavu Divokovi, Mgr. Ladislavu Sekerkovi, Ing. Karlu Horáčkovi za jejich odbornou pomoc, poskytované rady a informace při zpracování této Diplomové práce.
Abstrakt Jméno a příjmení: Bc. Martin Havelka Název diplomové práce: Ekonomické aspekty alternativních možností vytápění dřevostavby Diplomová práce se zabývá ekonomickými aspekty alternativních možností vytápění dřevostavby. Práce popisuje různá vytápění rodinného domu dřevostavby a zjišťuje nejefektivnější a finančně nejúspornější variantu. V práci jsem se snažil analyzovat několik variant vytápění dřevostavby tak, aby bylo vytápění efektivní co se týká stále dostupného teplonosného media, i ekonomicky nejvýhodnější pro konečného spotřebitele. Klíčová slova: analýza, palivo, TV-teplá voda, TUV-teplá užitková voda, tepelná energie Abstract Name and surname: Bc. Martin Havelka Theme of Thesis work: Economic aspects of alternative heating options wooden houses. This thesis deals with economic aspects of alternative heating options of houses with wooden construction. The paper describes various types of heating a wooden houses and identifies cost effective and most economical options. In my work I tried to analyze several variants of heating wood buildings to find out an effective heating system in terms of availibility and economically advantageous for the end consumer. Key words: analysis, fuel, TV-hot water, TUV-hot water, thermal energy
OBSAH : 1 Úvod str. 1 2 Cíl a zaměření práce str. 3 3 Literární přehled str. 6 4 Materiál str. 9 4.1 Parametry dřevostavby str. 9 4.2 Popis vybraných variant domu str.10 4.3 Druh vytápění str.10 5 Metodika str.13 5.1 Postup str.13 5.2 Metoda výpočtu spotřeby tepelné energie na vytápění dřevostavby str.13 5.3 Porovnání prostupu tepla, tepelných odporů a změn ploch str.18 6 Řešení práce str.19 6.1 Dřevostavba hit - Varianta A str.19 6.2 Dřevostavba hit - Varianta B str.20 6.3 Výpočet spotřeby tepelné energie dřevostavby Var. A a Var. B str.21 6.4 Výroba tepelné energie CZT str.24 6.5 Výroba tepelné energie Vlastní str.28 7 Výsledky str.29 7.1 Náklady na životnost technologie a aktuálních srovnání cen tepelné energie str.29 8 Realizační výstup str.37 9 Diskuse str.38 10 Závěr str.40 11 Použitá literatura str.42 12 Seznam grafů, obrázků a tabulek str.44 13 Přílohy str.46
1 Úvod V této diplomové práci se budu zabývat problematikou, jak nejekonomičtěji vytápět dřevostavby. V nízkoenergetickém domě lze topit mnoha způsoby. Vhodný zdroj tepla volíme obvykle na základě tepelné ztráty budovy stanovené výpočtem. Výběr způsobu vytápění ovlivňují zejména místní podmínky a osobní preference investora, zatímco v minulosti to byla především dostupnost energetických médií. Bereme-li v úvahu ekologické důvody, je vhodné dát přednost obnovitelným zdrojům energie. Je také možná koncepce záměrného poddimenzování zdroje a pro období nejnižších teplot (těchto dnů není v roce mnoho) volit doplňkový zdroj. Otopné období v nízkoenergetických domech se zkracuje na dva až čtyři měsíce, z toho v některých dnech se vůbec netopí. K tomu stačí například správně navržená (rozměrem a parametry) okna na jižní straně domu, akumulační schopnost podlah nebo stěn, která se o topení postarají, navíc bezplatně. Předpokladem je samozřejmě výborná tepelná izolace a vysoká vzduchotěsnost domu. U malých objektů je často tepelná ztráta již tak malá, že najít vhodný zdroj tepla může být problém. Předimenzovaný, nebo málo využitý kotel bude v ekonomickém vyhodnocení asi velmi málo rentabilní. Především spalovací zařízení při provozu na nižší výkon dosahují menší účinnosti a navíc obvykle produkují více emisí (pevná paliva). Zdroje tepla Při volbě způsobu vytápění rozhoduje dostupnost zdrojů tepla, předpokládaná velikost a tepelná ztráta objektu, přijatelná výše investice a doba její návratnosti a osobní preference spolu s požadavky na komfort. Můžeme použít jeden zdroj tepla (riziko závislosti), nebo kombinovat dva a více způsobů vytápění. Zdrojem tepla může být: elektřina tepelná čerpadla plyn (propan butan, skládkový plyn, kalový plyn) biomasa - dendromasa (dřevo, dřevní štěpka, pelety) a fytomasa (sláma, traviny) fosilní paliva (pevná, plynná i kapalná) solární energie jiné (např. teplo získané rekuperací) 1
Systémy vytápění Pro nízkoenergetický dům se jako nejvhodnější jeví nízkoteplotní systémy vytápění, tedy takové, u nichž je teplota nosného média nízká, obvykle do 65 C. Nízkoteplotní systémy jsou nejčastěji teplovodní (radiátory, podlahové či stěnové vytápění) a teplovzdušné otevřené, nebo teplovzdušné uzavřené systémy, u nichž je nositelem tepla vzduch. Regulace tepelné soustavy Důležitým požadavkem návrhu systému vytápění je možnost jeho pružné regulace. U domů s malou tepelnou ztrátou již nabývá na významu vliv tepelných zisků od osob a jejich činnosti (vaření, elektrospotřebiče) a vliv pasivního využití sluneční energie. Nebude-li možné systém pružně regulovat, tj. bude-li existovat významná tepelná setrvačnost vytápění, může dojít k přehřátí interiéru. Toto bude samozřejmě tím větší, čím menší schopnost akumulace tepla mají vnitřní povrchy. Z tohoto důvodu se jeví mírně problematické například podlahové vytápění, tolik oblíbené v běžném způsobu výstavby. Podle typu konstrukce může tato soustava být nízkoteplotní s tepelnou setrvačnost 2-8 hodin. S rostoucí teplotou v místnosti sice klesá výkon podlahového systému (tzv. samoregulační efekt), ale náhlé zisky od slunce nebo většího množství osob mohou být natolik významné, že teplota přestoupí únosnou mez. Vhodnou náhradou při zachování veškerých výhod podlahového vytápění může být například vytápění stěnové. Podobný problém může nastat také s jinými zdroji, jako jsou například kachlová kamna. Akumulace tepla v konstrukcích V případě, kdy koncepce domu uvažuje s využitím pasivních solárních zisků je vhodné, aby konstrukce domu umožňovala akumulaci tepla. Teplo akumulují například dostatečně masivní obvodové stěny (bez vnitřní izolace) a stropy, dále podlahy s vhodnými nášlapnými vrstvami, ale také betonové schodiště. U dřevostaveb se často z tohoto důvodu zhotovují masivní zděné příčky, případně vnitřní nosná stěna. Při přebytku tepla je toto akumulováno a nárůst teploty interiéru není tak markantní. S časovým odstupem, například po západu slunce, je pak energie postupně uvolňována zpět a tím využita. Je samozřejmé, že musíme zabránit přehřátí interiérů od sluncev obdobích, kdy by to mohlo být na obtíž. Díky odlišnosti dráhy slunce na obloze v průběhu roku to není velký problém. 2
2 Cíl a zaměření práce Hlavním cílem práce je zpracovat ekonomické posouzení variant vytápění dle použitého paliva u vybrané dřevostavby. Máme několik možností jak danou dřevostavbu vytápět. Samozřejmě ne všechny možnosti vytápění, které budu popisovat a o kterých budu psát, lze aplikovat na každou dřevostavbu nebo jakýkoliv dům. V této práci chci porovnat několik možností z jakých technologií a zdrojů lze získat teplonosné medium jako je topná voda k vytápění a teplá užitková voda. Následně porovnám tyto zdroje, která tato média vyrábí. Podle typu dřevostavby byly spočteny tepelné ztráty stěn, na základě kterých jsem vypočetl potřebný tepelný příkon objektu. Jako médium bude používána voda, bude uplatněn systém teplovodního vytápění (dále TV). Pro potřeby uživatelů je nutné vyrobit teplou užitkovou vodu (dále TUV). Náklady na TUV je nutné zahrnout do výroby tepelné energie určené pro vytápění domu. TUV se používá k hygienickým potřebám, TV se používá jako medium do topného systému k vytápění. Veškeré spotřeby TUV a TV jsou vypočteny tak, aby byla dostačující pro čtyřčlennou rodinu. Dle získaných údajů o spotřebě tepelné energie jsem navrhl několik variant dodávek TUV a TV dle použitého paliva. Z těchto údajů vypracuji analýzu, která varianta vytápění je ekonomičtější. Musí se brát v úvahu i to, jestli v dané lokalitě má odběratel na výběr z dodavatelů tepelné energie. Pokud by byl možný výběr dodavatele tepelné energie alespoň od tří nebo čtyř distributorů (což v praxi je téměř nereálné), tak zjistím, který dodavatel s jakým palivem je nejvýhodnější. Dále porovnám pořizovací náklady technologie na samotnou výrobu tepelné energie. Dle životnosti navrhovaných technologií zjistím, která technologie má nejdelší životnost pro vytápění dřevostavby. První technologií v tomto případě je uvažován samostatný kotel na spalování peletek, který je zabudován v dané dřevostavbě v technické místnosti. Druhá technologie je tepelné čerpadlo (TČ) vzduch/vzduch, u kterého bývá elektrokotel jako záložní zdroj. Třetí technologie je plynový kondenzační kotel se zásobníkem na TUV. Čtvrtou a poslední technologií jsou uvažovány deskové výměníky (DPS domovní předávací stanice), které se používají hlavně u centrálního zásobování TV a TUV. 3
K těmto deskovým výměníkům zpracuji porovnání, které centrální zásobování teplem (dále jen CZT) z následujících třech paliv je cenově nejvýhodnější. Palivo číslo jedna je obilná sláma, palivo s číslem dvě je dřevní štěpka a třetí palivo je zemní plyn, který se spaluje v kogenerační jednotce. Ta vyrábí elektrickou energii a jako odpad je tepelná energie, která se dále distribuuje konečným zákazníkům. Globální cíl je Úspora energie. V posledních letech se neustále zvyšují ceny za energii a s tím je spojen i výběr vhodného vytápění. Není to ale pouze výsledkem neustále vzrůstajících cen energií. Začínáme si také uvědomovat, jak má výroba energií neblahý dopad na životní prostředí. Energie, její zdroje, spotřeba a nezbytné úspory - to jsou otázky, kterými se naše populace v posledních desetiletích stále intenzivněji zabývá. Není podstatné, zda se jedná svým způsobem o lokální problémy, nebo zda jde o problémy celosvětového charakteru, které jsou s energetickou problematikou bezprostředně spjaty příkladem může být například globální oteplování. Je zcela jasné, že klasické zdroje energie nejsou nevyčerpatelné a jejich využívání je stále technicky komplikovanější. Použití obnovitelných zdrojů energie zatím není tak rozvinuté, aby v zásadní míře ovlivňovalo celosvětovou energetiku. Stavby a jejich provoz se na globální a energetické spotřebě podílejí téměř její jednou polovinou, proto je snaha o energetické zefektivnění výstavby a provozu budov na jednom z předních míst při řešení otázek energetických úspor. Potenciál úspor je v této oblasti nesmírně výrazný a i při percentuelně nepříliš vysokých úsporách lze získat obrovská absolutní množství ušetřené energie. Je třeba si uvědomit, že snahou o docílení energetické efektivnosti staveb, ale i obecnou snahou po energetických úsporách jako takových, neřešíme jen otázku úspory energetických zdrojů a s tím spojenou problematiku ekonomickou, ale na úspory energie se váže široká řada problémů především z oblasti environmentální. Naprostá většina v součastné době využívaných technologií pro výrobu energie stále ještě souvisí s emisemi škodlivin, ať již se jedná o CO 2, NO x, prachové částice nebo o nadměrnou produkci vodní páry. Nejběžnější důsledky výskytu těchto škodlivin jsou již dávno známy, ať již se jedná o, v nedávné době tolik aktuální, kyselé deště způsobující rozsáhlou devastaci lesních porostů i celé krajiny, obecné znečišťování ovzduší se známou řadou škodlivých důsledků nebo již zmiňované poněkud 4
diskutabilní globální oteplování. Zatím co všechny zde zmiňované vlivy lze určitým způsobem kvantifikovat a vyčíslit obecnou hodnotu škod jimi způsobenou, jejich nepříznivý dopad na zdravotní stav lidské populace kvantifikovat nelze a všechny pokusy o vyčíslení takto vzniklých škod lze označit spíš za velmi orientační odhady než seriózní odborně získané údaje. V globální energetické snaze o zajištění nezbytné míry energetických úspor je proto třeba vidět cílený proces se širokými energetickými, environmentálními, sociálními, zdravotními a dalšími důsledky. Situace, kdy by se v dlouhodobém horizontu podařilo v dostatečné míře vyřešit globální energetickou bilanci včetně jejího zajištění především environmentálně přijatelnými energetickými zdroji, by mohla mít pro lidskou populaci velmi negativní důsledky. 5
3 Literární přehled Vytápění dřevostaveb Zejména v posledních letech se neustále zvyšují ceny za energii a s tím je spojen i výběr vhodného vytápění. V neposlední době je i aktuální slovní spojení úspora energie. Není to pouze výsledkem neustále vzrůstajících cen energií. Začínáme si také uvědomovat, jak má výroba energií neblahý dopad na životní prostředí jako nebezpečí požárů, změna krajiny, negativní vliv vysokého napětí na lidské zdraví způsobené elektromagnetickým zářením. U nízkoenergetických staveb je účelem snížit spotřebu energie při výrobě stavebních materiálů, jakožto i při samé likvidaci těchto materiálů. Směřování bytové i jiné výstavby k nízkoenergetickým budovám není českým specifikem, je to celosvětový trend. Je to přirozené. S rostoucí cenou energie, s blížícím se vyčerpáním světových zdrojů tradičních paliv, s rostoucím důrazem na snižování emisí a s prosazováním politiky trvale udržitelného rozvoje nutně roste tlak na snižování energetické náročnosti budov, zejména na nejvýznamnější součást celkové energetické bilance budovy, kterou je spotřeba energie na vytápění. Tento trend se odráží v zásadních dokumentech mezinárodních i evropských organizací. Základní legislativní podmínky Rostoucí důraz na tuto oblast potvrdil zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, který zdůraznil a sankcemi podpořil povinnost tepelně technického a energetického hodnocení budov (která již dříve platila z vyhlášek MMR č. 137/1998 Sb., a č. 132/1998 Sb., avšak bezzubě, bez sankcí). Zároveň uvedený zákon č. 406/2000 Sb. a jeho prováděcí vyhlášky vytvořily novou situaci pro stavební úřady, kterým umožňují pro hodnocení projektové dokumentace (PD) budov z hlediska jejich energetické náročnosti účinně využívat spolupráci se Státní energetickou inspekcí (SEI). Nastolená struktura naznačuje možnost obdobného zprostředkovaného systému kontroly plnění tepelně technických a energetických požadavků v PD prostřednictvím specializované organizace státní správy (SEI), jaký se uplatňuje při kontrole plnění požadavků požární ochrany budov a plnění hygienických požadavků. Zpřísňováním požadavků na energetickou náročnost stavebního řešení budovy je zřejmé z vyhlášky MPO č. 291/2001 Sb., která platí od ledna roku 2002. 6
Od počátku prosince 2002 platí nově revidovaná ČSN 73 0540-2:2002 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky, ve které je uvedený trend postupného zpřísňování požadavků, a odráží se i v požadavcích na jednotlivé konstrukce. Kromě zpřísnění požadavků norma významně směřuje k navrhování budov s nízkou a velmi nízkou potřebou energie nově koncipovanou přílohou A. Zaměření na snadnou kontrolovatelnost požadovaných údajů podporuje příloha B normy. V příloze C je nově zařazen energetický štítek budovy, který využívá vyjádření měrné potřeby tepla prostřednictvím stupně energetické náročnosti SEN - obdobný "labelling" budov je v současné době oficiálně zaváděn v Dánsku, v jednodušší formě se využívá v Rakousku. V rámci EU byla v listopadu 2002 přijata Směrnice evropského parlamentu k energetické náročnosti budov, ve které se mimo jiné zdůrazňuje potřeba zpřísňování požadavků na stavebně energetické vlastnosti budov a jejich částí a na rozšiřování záběru hodnocení. Zejména je deklarována nutnost změn vedoucích k výraznější ochraně klimatu před emisemi C02, snižování rizikového dovozu paliv a energií, zvyšování motivace k úsporám zdůrazněním jejich příznivého multiplikačního efektu a v neposlední řadě naplňování zásad udržitelné výstavby (provozní energie uvolňovaná v místě zdroje a energie svázaná s existencí budovy). Je zřejmé, že všechny tyto trendy se nutně projeví v novelách našich vyhlášek, popř. zákonů. zdroj. - http://www.drevostavby-cz.cz/news/vytapeni-drevostaveb/ Vytápění dřevostaveb Náklady na vytápění rodinných domků a ostatních staveb z moderních konstrukcí na bázi dřeva s dostatečnou tloušťkou tepelné izolace jsou podle zkušeností uživatelů až o několik tisíc korun měsíčně nižší než u domků z klasických silikátových materiálů. Někteří mladší stavebníci tomuto faktu ještě vždy nevěnují velkou pozornost, i když to všeobecně začíná být v centru zájmu a na ekonomické vytápění se kladou stále vyšší nároky. Úspory nákladů na provoz staveb na bázi dřeva přijdou velmi vhod novopečenému majiteli rodinného domu. Co ušetřil na stavbě domu díky vyspělé technologii, to může použít na lepší vybavení interiéru nebo má možnost rychleji splácet hypotéku. 7
Dá se říci, že každý z nás v podstatě zaplatí za 30 let jeden rodinný dům. Buď formou nájemného majiteli bytu, nebo formou hypotéky sám sobě. Je zbytečné, aby po zaplacení hypotéky platil za drahou energii promrhanou na topení v levné stavbě. Nižší tepelně akumulační schopnosti lehkých dřevěných konstrukcí lze při použití pružného otopného systému využít ve prospěch těchto staveb. Okamžité tepelné ztráty jsou velmi nízké a nízká je i potřeba energie pro temperování stavby. V dřevostavbách se velmi výrazně zkracuje doba na dosažení tepelné pohody bydlení. Zatopeno je takříkajíc hned, pustíme topení a nemusíme dlouho čekat, až se zahřejeme. Pro úsporu energie na vytápění lze využít skleníkového efektu při slunných zimních dnech. To je velmi příjemné - i když je venku za oknem hluboko pod nulou (ale alespoň trochu svítí slunce), máme doma příjemnou slunnou pohodu, i když skoro netopíme. V neposlední řadě se tak vytvářejí podmínky pro využití netradičních zdrojů energie, zejména pak využitím odváděného tepla při nutné výměně vnitřního vzduchu využitím rekuperace. U staveb s malou okamžitou potřebou na vytápění se pozitivně projeví i zapojení solárních kolektorů pro ohřev teplé užitkové vody. zdroj. - http://www.drevostavby-harabis.cz/vytapeni-a-drevostavba/ 8
4 Materiál 4.1 Parametry dřevostavby Základní informace o dřevostavbě firmy BezvaStav, o které se v této práci pojednává, viz obr.1.. Konstrukce domů vychází z osvědčených způsobů stavění a tvoří ji hranolová sendvičová konstrukce viz obr. 8, 9, 10, 11.. Jako vnější plášť jsou použity sádrovláknité desky (fermacell), odvětrávací rošt a na něm palubky opatřené trojím nátěrem dle přání zákazníka nebo dnes více používaná kontaktní termofasáda. Z vnitřní strany je konstrukce vyplněna minerální vlnou, která dodává domu charakteristické tepelně-izolační vlastnosti. Vnitřní prostor je vybaven parozábranou a sádrokartonem. Stručně se dá říct, že provedení je luxusnější varianta našich staveb. Základní výhody tohoto provedení spočívají v použití modernějších materiálů s lepšími fyzikálními vlastnostmi. Několik výhod stavby: polystyrenové bednicí bloky základové konstrukce větší tloušťka fasádního polystyrenu parotěsná folie, která má zároveň reflexní a tepelné účinky (nahradí 3-5 cm tepelné izolace) minerální izolace, která má při stejné tloušťce větší tepelný odpor, tím i lepší tepelné vlastnosti kročejová minerální izolace místo podlahového polystyrenu sedmi-komorová plastová okna s izolačním trojsklem luxusnější vodovodní baterie dýhované vnitřní dveře luxusnější střešní okna pálená střešní krytina Tondach (engoba) luxusnější podlahové krytiny Hit je velikostí menší dům viz obr. 1.: vhodný do dvoupodlažní okolní zástavby a pro rovinatý popř. mírně svahovitý pozemek noční klidová část domu je osazena do podkroví z boční strany je navrženo suché stání pro vozidlo dům je možno podsklepit dům je možno projektovat v zrcadlovém obraze 9
Obr. 1- rodinný dům Hit 4.2 Popis vybraných variant domů Varianta A Tuto dřevostavbu označíme jako konstrukci 20+5 což vyznačuje, že uvnitř obvodových stěn je 20 cm izolace, kterou tvoří minerální vata. Dále je na vnější straně fasádní izolace, kterou tvoří fasádní polystyren tloušťky 5 cm. Další materiály jsou standardně používány na opláštění. Varianta B Tuto dřevostavbu označíme jako konstrukci 14+5 což vyznačuje, že uvnitř obvodových stěn je 14 cm izolace, kterou tvoří minerální vata. Dále je na vnější straně fasádní izolace, kterou tvoří fasádní polystyren tloušťky 5 cm. Další materiály jsou standardně používány na opláštění. 4.3 Druhy vytápění 4.3.1 Centrální zdroj tepla (CZT) palivo biomasa dřevní štěpka Výhoda vytápění z centrálního zdroje spočívá především v tom, že majitelé rodinného domu nemusí investovat do finančně nákladného zařízení na výrobu TV a TUV (kotel). K vytápění poslouží malá výměníková stanice, která je instalována v každém domě. Do této stanice je přivedeno teplonosné médium (voda) z CZT, které je v tomto případě ohříváno v biomasovém kotli, kde je použito palivo dřevní štěpka. V této době je to cenově zajímavější druh paliva něž-li plyn. Aby vytápění tímto palivem bylo cenově výhodnější, je nutné, aby bylo v blízkém dosahu a nemuselo se 10
dovážet k centrálnímu zdroji stovky kilometrů vzdáleného. V tomto případě stačí taktéž otočit knoflíkem a za pár minut si můžeme vychutnat vytopený dům. Při výstavbě tohoto energetického centra se dbá taktéž na životní prostředí, tudíž je šetrné k ovzduší. 4.3.2 Centrální zdroj tepla (CZT) palivo biomasa obilná sláma Výhoda vytápění z centrálního zdroje opět spočívá především v nízkých pořizovacích nákladech na potřebné zařízení na výrobu TV a TUV (kotel), neboť i v tomto případě k vytápění poslouží malá výměníková stanice, která je instalována v každém domě. Do této stanice je přivedeno teplonosné médium (voda) z CZT, které je v tomto případě ohříváno v biomasovém kotli, kde je použito palivo obilná sláma. V této době je to cenově zajímavější druh paliva něž-li plyn. Aby vytápění tímto palivem bylo cenově výhodnější, je nutné, aby bylo v blízkém dosahu a nemuselo se dovážet k centrálnímu zdroji stovky kilometrů vzdáleného. V tomto případě stačí taktéž otočit knoflíkem a za pár minut si můžeme vychutnat vytopený dům. Při výstavbě tohoto energetického centra se dbá taktéž na životní prostředí a je šetrné k ovzduší. 4.3.3 Centrální zdroj tepla (CZT) palivo zemní plyn kogenerační jednotka Výhoda vytápění z centrálního zdroje spočívá především v tom, že i v tomto případě majitelé rodinného domu nemusí pořizovat finančně nákladné zařízení na výrobu TV a TUV (kotel). K vytápění poslouží malá výměníková stanice, která je instalována v každém domě. Do této stanice je přivedeno teplonosné médium (voda) z CZT, které je v tomto případě ohříváno zemním plynem. Při ohřevu teplonosného media zemním plynem se jedná o soustrojí (technologii), které se nazývá kogenerační jednotka. Tato technologie pracuje na bázi spalování zemního plynu ve spalovacím motoru, ze kterého se přes generátor vyrobí elektrická energie. Při chlazení spalovacího motoru vzniká odpadové teplo, které se následně používá jako teplonosné medium. Jelikož se vyrobená elektrická energie prodává do sítě rozvodných závodů, cena odpadového tepla je v nižší hodnotě, než u předešlých možností vytápění. Aby vytápění tímto palivem bylo cenově výhodnější, je nutné, aby bylo možné v místě vyvést elektrickou energii do sítě. Při výstavbě tohoto energetického centra se dbá taktéž na životní prostředí, tudíž je šetrné k ovzduší. 11
4.3.4 Vlastní vytápění kotlem na zemní plyn Výhoda vytápění plynem ve vlastním plynovém kondenzačním kotli spočívá především ve vysokém uživatelském komfortu. Velká část majitelů rodinných domů využívá v současnosti k vytápění plyn. Toto médium vděčí za masové rozšíření především státem mohutně podporované plynofikaci i malých obcí v druhé polovině devadesátých let minulého století. Stačí otočit knoflíkem a za pár minut si můžeme vychutnat vytopený dům. Navíc je plyn šetrnější k ovzduší než například tuhá paliva. 4.3.5 Vlastní vytápění kotlem na peletky Vytápění peletkami v kotli na spalování peletek, spočívá již v této době taktéž k vysokému uživatelskému komfortu. Část majitelů rodinných domů, která využívá v současnosti k vytápění peletky, mohli zažádat o dotaci na kotel stát v akci Zelená úsporám. U tohoto kotle na spalování peletek, patří ke komfortnímu vytápění, má pouze několik negativ, které k tomuto vytápění patří. Tato negativa jsou taková, že dům musí mít zásobník na peletky, které se musí např. jednou za čtrnáct dní doplnit. Komfort vytápění je stejný jak u ostatních variant vytápění. 4.3.6 Vlastní vytápění tepelným čerpadlem Vytápění tepelným čerpadlem spočívá taktéž ve vysokém uživatelském komfortu. Část majitelů rodinných domů, kteří využívají v současnosti k vytápění tepelné čerpadlo, mohli při realizaci domu zažádat o dotaci na tepelné čerpadlo stát v akci Zelená úsporám. Nevýhoda tepelného čerpadla je jeho účinnost a to do -10 C. Při nižších teplotách musí být špičkovací kotel, který je většinou na elektrickou energii. Vytápění touto alternativou je většinou zapříčiněno tím, že místo není plynofikováno. I při této variantě vytápění stačí taktéž otočit knoflíkem a za pár minut si můžeme vychutnat pohodu vytopeného domu, přičemž toto vytápění je ohleduplné k životnímu prostředí. 12
5 Metodika 5.1 Prvním krokem této práce je navržení dvou konstrukcí z různých materiálů. Materiály jsou různé v tloušťkách jednotlivých konstrukcích, ale nikoli v jejich vlastnostech. Tyto konstrukce budou mít vliv na veškeré rozměry navržených domů. Na základě informací z vybraného projektu rodinného domu HIT, aplikuji navržení konstrukce na tento dům a provedu výpočet všech rozměrů u navržených konstrukcí domů, které jsou důležité pro následující postup. Všechny tyto rozměry následně využiji při dalších výpočtech. Stavební výplně vyberu dle parametrů výrobce domů. Nástrojem, kterým vypočtu energetickou náročnost domu je ČSN, kde se vychází z tepelných ztrát dřevostavby. Tepelné ztráty se vypočítají podle propustnosti obvodových zdí, podlah, stropu či střechy a v neposlední řadě výplní stavebních otvorů jako jsou okna a dveře. Díky tomuto nástroji vypočtu energetickou spotřebu domu. Následně vypočítám ekonomické náklady na tepelnou energii využívanou v domě. Veškeré výpočty konfrontuji s dodavateli energií a vlastní výrobou tepelné energie. Celkovou spotřeba energie dřevostavby, následně vložím do tabulky, jak výrobců tepla CZT, tak do navrhnutého vlastního vytápění. Na základě všech výpočtů nakonec provedu komplexní posouzení výhod a nevýhod variant vytápění a úvahu nad tím, jaký vliv by mohl mít vypočtené ekonomické faktory na rozhodování zákazníků. 5.2 Metoda výpočtu spotřeby tepelné energie na vytápění dřevostavby VÝPOČET TEPELNÝCH ZTRÁT (dle ČSN 06 0210) PŘESNÝ VÝPOČET 5.2.1 Celková tepelná ztráta Q c = Q p + Q v Q z [W] kde : Q c je celková tepelná ztráta budovy [W] Q p Q v Q z tepelná ztráta prostupem tepla [W] tepelná ztráta větráním [W] trvalý tepelný zisk [W] 13
5.2.2 Tepelná ztráta prostupem tepla Q p = Q o. (1 + p 1 + p 2 + p 3 ) [W] kde p 1 p 2 p 3 Qo je základní tepelná ztráta prostupem tepla [W] přirážka na vyrovnání vlivu chladných konstrukcí přirážka na urychlení zátopu přirážka na světovou stranu Základní tepelná ztráta prostupem tepla Q o = k 1. S 1. (t i t e1 ) + k 2. S 2. (t i t e2 ) + + k n. S n. (t i t en ) = kde S 1, S 2...S n, S j je ochlazovaná část stavební konstrukce [m 2 ] k 1, k 2...k n, k j součinitel prostupu tepla [W. m -2.K -1 ] t i výpočtová vnitřní teplota [ C] t e1, t e2...t en, t ej výpočtová teplota v prostředí na vnější straně konstrukce [ C] (výpočtová teplota v sousedních místnostech nebo výpočtová venkovní teplota) Pokud je t i < t e má tepelný tok zápornou hodnotu, jedná se o tepelný zisk. Přirážka na vyrovnání vlivu chladných konstrukcí p 1 závisí na průměrném součiniteli prostupu tepla všech konstrukcí k c, který se stanoví ze vztahu kde S je plocha všech konstrukcí ohraničujících vytápěnou místnost [m 2 ] Přirážka na vyrovnání vlivu chladných konstrukcí p 1 se potom stanoví ze vztahu p 1 = 0,15. k c 14
Přirážka na urychlení zátopu p 2 se v bytové výstavbě, nemocnicích apod. uvažuje jen v případech, kde ani při nejnižších venkovních teplotách nelze zajistit nepřerušovaný provoz vytápění - 0,10 při denní době vytápění delší nebo rovné 16 hodin - 0,20 při vytápění méně než 16 hodin U budov se samostatnou kotelnou na tuhá paliva o jmenovitém výkonu menším než 150 kw se počítá s provozem přerušovaným. O výši přirážky na světovou stranu p 3 rozhoduje poloha nejvíce ochlazované stavební konstrukce místnosti. Při více ochlazovaných konstrukcích, poloha jejich společného rohu. U místností se třemi nebo více se počítá s přirážkou největší (tzn. sever). Tab. 1 - přirážky na světovou stranu 5.2.3 Tepelná ztráta větráním kde Q v = 1300. V v. (t i t e ) [W] V v je objemový tok větracího vzduchu [m 3.s -1 ], dosadí se větší z hodnot V vh a V vp c v objemová tepelná kapacita vzduchu při teplotě 0 C [J.m -3.K -1 ], tj. přibližně při střední teplotě t m = 0,5. (t i + t e ), c v = 1300 J.m -3.K -1 Objemový tok větracího vzduchu V v musí vycházet z hygienických nebo technologických požadavků, které jsou dány potřebnou intenzitou výměny vzduchu n h [h -1 ]. Pokud není dáno jinak, lze použít hodnoty: n h = 0,50 h -1 pro obytné místnosti obytných budov 0,35 pro občanské budovy a ostatní místnosti obytných budov 0,25 pro ostatní budovy 15
Potřebný průtok V vh se stanoví ze vztahu kde V m je vnitřní objem prostoru (místnosti) [m 3 ] Při přirozeném větrání infiltrací se objemový tok stanoví ze vztahu V vp = Σ (i LV. L). B M [m 3.s -1 ] kde i LV je součinitel spárové průvzdušnosti oken a venkovních dveří [m 3.s -1 /m.pa 0,67 ] L délka spár otvíravých křídel oken a venkovních dveří [m] B charakteristické číslo budovy [Pa 0,67 ] M charakteristické číslo místnosti [-] Intenzita výměny vzduchu infiltrací n je potom Do hodnoty n = 1 až 1,5 se předpokládá krytí tepelné ztráty otopným tělesem. Při n > 1,5 se doporučuje použít klimatizační jednotku. Součinitel spárové průvzdušnosti oken a venkovních dveří i LV je uveden v normě 73 0540, nebo ho udává výrobce. Celková délka spar L se stanoví ze skladebných rozměrů otvorů umístěných na návětrné straně. U místností s jednou venkovní konstrukcí se za návětrnou stranu považuje ta, kde jsou venkovní otvory. U rohových místností s okny ve dvou konstrukcích se počítá dohromady s otvory obou konstrukcí. U protilehlých konstrukcí se za návětrnou považuje ta, kde je hodnota (i LV. L) větší, za závětrnou protilehlá. 16
Charakteristické číslo místnosti je v tomto případě M = 1, stejně jako u místnosti bez vnitřních konstrukcí. Charakteristické číslo budovy B závisí na rychlosti větru volené podle polohy budovy vzhledem ke krajině a na druhu budovy. Charakteristické číslo místnosti M závisí na poměru mezi průvzdušností oken a vnitřních dveří, na počtu a těsnosti vnitřních dveří (s prahem nebo bez). Tepelné zisky Zisky od osob Lidé neustále produkují teplo, tzv. metabolické. Výkon závisí například na činnosti. Dospělý člověk produkuje ve spánku cca 50 W, při sezení a nenamáhavé činnosti 80 až 100 W, při špičkovém fyzickém výkonu až 1000 W. Zisky od spotřebičů Většina energie, kterou domácí spotřebiče odeberou ze sítě, se přemění na teplo, toto teplo vesměs přispívá k vytápění domu. Výjimkou je zejména pračka, kde teplo odchází s vodou do kanalizace. Dále pak sporáky a trouby, kdy je v době provozu potřeba intenzivněji větrat (kvůli páře, odérům a případně zplodinám ze spalování zemního plynu), takže velká část tepla odchází nevyužita. Pasivní solární zisky Množství slunečního záření, které dopadne na okno závisí na orientaci okna a jeho zastínění. Při výpočtu je dále třeba zohlednit plochu rámu okna (na výkresech se uvádí rozměry okenního otvoru, plocha zasklení je o 15 až 40% menší). Velkou roli hraje i zastínění záclonami, žaluziemi a podobně. 17
5.3 Porovnání prostupu tepla, tepelných odporů a změn ploch Tab. 2 - srovnání tepelných odporů jednotlivých konstrukcí dřevostavby tepelný odpor R T Obvodové stěny a štíty Vnitřní nosné stěny Nosné příčky Střecha nosný strop podlaha 1.NP strop 1.NP strop 2.NP R T (m 2 K/W) 14 + 5 4,45 3,33 2,04 4,99 2,71 4,97 5,06 R T (m 2 K/W) 20 + 5 5,70 3,33 2,04 4,99 2,71 4,97 5,06 Je viditelné, že obvodové stěny a střecha jsou lépe izolovány kvůli prostupnosti tepla. Tab. 3 - srovnání součinitelů prostupu tepla jednotlivých konstrukcí dřevostavby součinitel prostupu tepla U Obvodové stěny a štíty Vnitřní nosné stěny Nosné příčky Střecha nosný strop podlaha 1.NP strop 1.NP strop 2.NP U (W/m 2 K) 14 + 5 U (W/m2 K) 20 + 5 0,22 0,30 0,49 0,20 0,37 0,20 0,20 0,17 0,30 0,49 0,20 0,37 0,20 0,20 Je viditelné, že obvodové stěny jsou lépe izolovány kvůli prostupnosti tepla. Tyto součinitele prostupu tepla jsem získal z podkladů, které nabízí výrobce dřevostavby. Z tabulky 2 a 3, ve které je vyjádřen tepelný odpor a součinitel prostupu tepla lze vyčíst, která konstrukce dřevostavby má lepší tepelné vlastnosti. 18
6 Řešení práce 6.1 DŘEVOSTAVBA HIT - Varianta A Celková tepelná ztráta Q c = Q p + Q v - Q z [W] Tepelná ztráta prostupem tepla Q p = Q o. (1 + p 1 + p 2 + p 3 ) [W] Základní tepelná ztráta prostupem tepla Q o = k 1. S 1. (t i t e1 ) + k 2. S 2. (t i t e2 ) + + k n. S n. (t i t en ) = 0,19. 22,4. (20+12) + 0,19. 54. (20+12) + 0,19. 22,4. (20+12) + 0,19. 54. (20+12) = 928 [W] Přirážka na vyrovnání vlivu chladných konstrukcí p 1 k c = Q 928 o = S ( t i t ) 22,4 (20 + 12) + 54 (20 + 12) + 22,4 (20 + 12) + 54 (20 + 12) e = 0,645 p 1 = 0,15. kc = 0,15. 0,64 = 0,096 Q p = 928. (1 + 0,096 + 0,2 + 0,1) = 1295,4 [W] Tepelná ztráta prostoru (místnosti) větráním Q v = 1300. V v. (t i t e ) [W] V V vh vp nh V 3600 = m = ( i LV = 0,5 3600 410 = 0,0057 L) B M = 0,04 10 4 20 1 1 = 0,0008 Q v = 1300. 0,0057. (20+12) = 237,1 [W] 19
Celková tepelná ztráta tedy: Q c = 1295,4 + 237,1 0 = 1532 W = 1,532 kw 6.2 DŘEVOSTAVBA HIT - Varianta B Celková tepelná ztráta Q c = Q p + Q v - Q z [W] Tepelná ztráta prostupem tepla Q p = Q o. (1 + p 1 + p 2 + p 3 ) [W] Základní tepelná ztráta prostupem tepla Q o = k 1. S 1. (t i t e1 ) + k 2. S 2. (t i t e2 ) + + k n. S n. (t i t en ) = 0,25. 22,4. (20+12) + 0,25. 54. (20+12) + 0,25. 22,4. (20+12) + 0,25. 54. (20+12) = 1222,4 [W] Přirážka na vyrovnání vlivu chladných konstrukcí p 1 k c = Q 1222,4 o = S ( t i t ) 22,4 (20 + 12) + 54 (20 + 12) + 22,4 (20 + 12) + 54 (20 + 12) e = 0,85 p 1 = 0,15. kc = 0,15. 0,85 = 0,1275 Q p = 1222,4. (1 + 0,85 + 0,2 + 0,1) = 2628,1[W] Tepelná ztráta prostoru (místnosti) větráním Qv = 1300. Vv. (ti te) [W] V V vh vp nh V 3600 = m = ( i LV = 0,5 3600 410 = 0,0057 L) B M = 0,04 10 4 20 1 1 = 0,0008 20
Qv = 1300. 0,0057. (20+12) = 237,1 [W] Celková tepelná ztráta tedy: Qc = 2628,1 + 237,1 0 = 2865 W = 2,865 kw Celková tepelná ztráta: Dřevostavba Hit - varianta A Dřevostavba Hit - varianta B 1532 W = 1,532 kw 2865 W = 2,865 kw Tyto označené výsledky jsem následně zadal do tabulky na stránkách www.tzb.cz, která vypočítala spotřeby energií dřevostavby v obou variantách. Tyto výsledky mi následně pomohly vypočítat spotřeby domů. 6.3 Výpočet spotřeby tepelné energie dřevostavby Var. A a Var. B Klimatické podmínky Dřevostavba se nachází v oblasti Brna nejnižší venkovní teplota v zimě - 15 C střední teplota za topné období + 4,1 C počet dní v topném období 222 dní/rok střední teplota v objektu + 20 C Vytápěné prostory Projekt řeší vytápění místností rodinného domu. 21
6.3.1 Topný systém - Var. A Topný systém (TV) v objektu má následující technické parametry: topná soustava teplovodní tepelný příkon vytápění 5 298 W jmenovitá teplota topné vody výstup/vstup 50/40 C jmenovitý konstrukční tlak PN6 roční potřeba tepla pro vytápění 3,4 MWh/r = 12,3 GJ/r Tepelný příkon byl určen výpočtem tepelných ztrát objektu na základě tepelně technických vlastností stavebných konstrukcí pláště. Potřeba teplé užitkové vody Teplá užitková voda (TUV) je navrhovaná pro následující technické parametry: teplota přívodu 45 C počet spotřebitelů 4 denní spotřeba TUV 260 l/d roční spotřeba TUV 95 m 3 roční potřeba tepla pro přípravu TUV 8,2 MWh/r = 29,4 GJ/r jmenovitý konstrukční tlak PN10 typ ohřevu TUV akumulační Celková potřeba tepla a energií celková spotřeba 11,6 MWh/r = 41,6 GJ/r 6.3.2 Topný systém - Var. B Topný systém (TV) v objektu má následující technické parametry: topná soustava teplovodní tepelný příkon vytápění 5 544 W jmenovitá teplota topné vody výstup/vstup 50/40 C jmenovitý konstrukční tlak PN6 roční potřeba tepla pro vytápění 6,4 MWh/r = 22,9 GJ/r Tepelný příkon byl určen výpočtem tepelných ztrát objektu na základě tepelnětechnických vlastností stavebných konstrukcí pláště. 22
Potřeba teplé užitkové vody Teplá užitková voda (TUV) je navrhovaná pro následující technické parametry: teplota přívodu 45 C počet spotřebitelů 4 denní spotřeba TUV 260 l/d roční spotřeba TUV 95 m 3 roční potřeba tepla pro přípravu TUV 8,2 MWh/r = 29,4 GJ/r jmenovitý konstrukční tlak PN10 typ ohřevu TUV akumulační Celková potřeba tepla a energií celková spotřeba 14,5 MWh/r = 52,3 GJ/r Opis navrhovaného řešení Vytápění v objektu je navrhované ústřední teplovodní. Hlavní zdroj tepla může být 1. plynový kotel do výkonu 16 kw 2. externí zdroj tepla Vytápěcí systém je navrhovaný kombinací podlahového vytápění a vytápění vytápěcími tělesy. Příprava TUV Při variantě vlastního vytápění dřevostavby plynovým kotlem navrhujeme ohřev TUV zásobníkem v ohřívači o objemu minimálně 70 l. Topná tělesa Topná tělesa jsou navrhnutá panelová na poschodí. Na tělesech jsou navrhnuté radiátorové ventily s termostatickými hlavicemi s vestavěným teplotním čidlem, které umožní nastavení vnitřní teploty podle potřeb provozu. Potrubní rozvod Potrubní rozvod je navrhnutý dvoutrubkový symetrický. Vytápěcí systém objektu bude mít jeden okruh. Potrubní rozvody k vytápěcím tělesům budou z plastohliníkového potrubí. Potrubí bude uložené v podlaze. Svislé potrubí bude z měděných trubek. Tlak v potrubním systému bude udržovaný tlakovou nádobou s membránou. Doplňovaní systému bude ruční z řádového vodovodu. 23
6.4 Výroba tepelné energie CZT Níže v tabulkách jsou zohledněny fixní i variabilní náklady, se kterými se musí počítat při výrobě tepelné energie v CZT a cena je konečná za GJ. Tab. 4 - vytápění dřevostavby CZT Dřevní štěpka Rozsah a struktura oprávněných nákladů ceny tepla pro rok 2011 - CZT dřevní štěpka Instalovaný výkon kotlů na zemní plyn : Instalovaný výkon kotle na biomasu - dřevní štěpku : Instalovaný výkon kotlů dohromady : 1,80 MW 2,00 MW 3,80 MW Objednané množství tepla na vytápění a na přípravu teplé vody : Podíl zemního plynu na výrobě tepla : 47 % Podíl biomasy - dřevní štěpky na výrobě tepla : 53 % Daň - spotrební daň na zemní plyn pro nedomácnosti DPH 20 % Por. č. Název nákladů Náklady Cena tepla s daní bez daně s daní (tis. Kč) (tis. Kč) (Kč/GJ) 1. 3 449,00 3 449,00 322,82 Variabilní náklady na primáru 1.1 Zemní plyn 576,00 576,00 53,91 1.7 Biomasa - dřevní štěpka 2 873,00 2 873,00 268,91 2. Ostatní variabilní náklady 307,5 307,5 28,78 2.2 Elektřina 276 276 25,83 2.3 Technologická voda 8,5 8,5 0,80 2.4 Technologické hmoty 23 23 2,15 I. Variabilní složka ceny tepla bez DPH 351,60 3. Fixní náklady 2 212,00 2 212,00 207,04 3.1.8 Odpisy HIM 955,00 955,00 89,39 3.1.9 Opravy a udržování dohromady 79,00 79,00 7,39 3.1.10 Úroky z úvěru 264 264 24,71 3.1.1 až 6 Ostatní fixní náklady 55,00 55,00 5,15 3.3 Vlastní režijní náklady 859,00 859,00 80,40 4. Přiměřený zisk 0 0,00 0,00 II. Fixní složka ceny tepla bez DPH III. CENA TEPLA BEZ DPH IV. CENA TEPLA S DPH 207,04 558,64 670,37 V tabulce jsou ukázané veškeré náklady, se kterými se musí počítat při tvorbě ceny z CZT. 24
Tab. 5 - vytápění dřevostavby CZT Obilná sláma Rozsah a struktura oprávněných nákladů ceny tepla pro rok 2011 - CZT obilná sláma Instalovaný výkon kotlů na zemní plyn : Instalovaný výkon kotle na biomasu - obilnou slámu : Instalovaný výkon kotlů dohromady : 2,00 MW 4,65 MW 6,65 MW Objednané množství tepla na vytápění a na přípravu teplé vody : Podíl zemního plynu na výrobě tepla : 30 % Podíl biomasy - obilné slámy na výrobě tepla : 70 % Daň - spotrební daň na zemní plyn pro nedomácnosti DPH 20 % Por. č. Název nákladů Náklady Cena tepla s daní bez daně s daní (tis. Kč) (tis. Kč) (Kč/GJ) 1. Variabilní náklady na primáru 6 856,50 6 739,10 230,63 1.1 Zemní plyn 3 943,00 3 825,50 132,63 1.7 Biomasa - obilná sláma 2 913,50 2 913,60 98,00 2. Ostatní variabilní náklady 1341 1341,1 45,11 2.2 Elektřina 681,5 681,6 22,92 2.3 Technologická voda 40,5 40,5 1,36 2.4 Technologické hmoty 619 619 20,82 I. Variabilní složka ceny tepla bez DPH 275,74 3. Fixní náklady 6 764,50 6 764,50 227,54 3.1.8 Odpisy HIM 2 935,00 2 935,00 98,73 3.1.9 Opravy a udržování dohromady 1 176,00 1 176,00 39,56 3.1.10 Úroky z úvěru 530 530 17,83 3.1.1 až 6 Ostatní fixní náklady 379,00 379,00 12,75 3.3 Vlastní režijní náklady 1 744,50 1 744,50 58,68 4. Přiměřený zisk 794 794,00 26,71 II. Fixní složka ceny tepla bez DPH III. CENA TEPLA BEZ DPH IV. CENA TEPLA S DPH 254,25 529,99 635,99 V tabulce jsou ukázané veškeré náklady, se kterými se musí počítat při tvorbě ceny z CZT. 25
Tab. 6 - vytápění dřevostavby CZT Kogenerační jednotka Rozsah a struktura oprávněných nákladů ceny tepla pro rok 2011 - CZT kogenerační jednotka Instalovaný výkon kotlů na zemní plyn : Instalovaný výkon kogenerační jednotky - zemní plyn : Instalovaný výkon kotlů a KJ dohromady : 20,00 MW 2,00 MW 22,00 MW Objednané množství tepla na vytápění a na přípravu teplé vody : Podíl zemního plynu na výrobě tepla : 100 % Daň - spotrební daň na zemní plyn pro nedomácnosti DPH 20 % Por. č. Název nákladů Náklady Cena tepla s daní bez daně s daní (tis. Kč) (tis. Kč) (Kč/GJ) 1. Variabilní náklady na primáru 55 264,80 55 264,80 372,78 1.1 Zemní plyn 55 264,80 55 264,80 372,78 1.7 Biomasa 0,00 0,00 0,00 2. Ostatní variabilní náklady -7753,9-7753,9-52,30 2.2 Elektřina -8471,5-8471,5-57,14 2.3 Technologická voda 144 144 0,97 2.4 Technologické hmoty 573,6 573,6 3,87 I. Variabilní složka ceny tepla bez DPH 320,48 3. Fixní náklady 26 208,20 26 208,20 176,78 3.1.8 Odpisy HIM 4 376,00 4 376,00 29,52 3.1.9 Opravy a udržování dohromady 9 120,00 9 120,00 61,52 3.1.10 Úroky z úvěru 1320 1320 8,90 3.1.1 až 6 Ostatní fixní náklady 3853,70 3853,70 25,99 3.3 Vlastní režijní náklady 7 538,50 7 538,50 50,85 4. Přiměřený zisk 3422,4 3 422,40 23,09 II. Fixní složka ceny tepla bez DPH III. CENA TEPLA BEZ DPH IV. CENA TEPLA S DPH 199,87 520,35 624,42 V tabulce jsou ukázané veškeré náklady, se kterými se musí počítat při tvorbě ceny z CZT. 26
Tab. 7 cenová kalkulace vytápění dřevostavby CZT Dřevní štěpka Cena za GJ tepla s DPH - CZT Dřevní štěpka 670,37 Kč Roční spotřeba tep. energie v GJ dřevostavby - var. A a var.b 41,6 52,3 III. CENA TEPLA BEZ DPH 23 239 Kč 29 217 Kč IV. CENA TEPLA S DPH 27 887 Kč 35 060 Kč Výpočet ceny tepla z vybraného CZT - roční náklady za vyrobenou tepelnou energii dřevostavby Tab. 8 - cenová kalkulace vytápění dřevostavby CZT Obilná sláma Cena za GJ tepla s DPH - CZT Obilná sláma 635,99 Kč Roční spotřeba tep. energie v GJ dřevostavby - var. A a var.b 41,6 52,3 III. CENA TEPLA BEZ DPH 22 047 Kč 27 718 Kč IV. CENA TEPLA S DPH 26 457 Kč 33 014 Kč Výpočet ceny tepla z vybraného CZT - roční náklady za vyrobenou tepelnou energii dřevostavby Tab. 9 - vytápění dřevostavby CZT Kogenerační jednotka Cena za GJ tepla s DPH - CZT Kogenerační jednotka 624,42 Kč Roční spotřeba tep. energie v GJ dřevostavby - var. A a var.b 41,6 52,3 III. CENA TEPLA BEZ DPH 21 646 Kč 27 214 Kč IV. CENA TEPLA S DPH 25 976 Kč 32 657 Kč Výpočet ceny tepla z vybraného CZT - roční náklady za vyrobenou tepelnou energii dřevostavby 27
6.5 Výroba tepelné energie Vlastní Tab. 10 - vytápění dřevostavby var. A a var. B s vlastní technologií Druh vytápění Kondenzační kotel na zemní plyn spotřeba energie dřevostevby Var.A GJ/Rok spotřeba energie dřevostevby Var.B GJ/Rok cena tepla Kč / GJ roční náklady na vytápění dřevostevby Var.A roční náklady na vytápění dřevostevby Var.B 41,60 52,30 370,10 Kč 15 396 Kč 19 356 Kč Kotel na peletky 41,60 52,30 321,50 Kč 13 374 Kč 16 814 Kč Tepelné čerpadlo 41,60 52,30 316,10 Kč 13 150 Kč 16 532 Kč V této tabulce jsou ceny za GJ pouze při použití vlastní technologe a následně roční náklady za vyrobenou tepelnou energii dřevostavby 28
7 Výsledky 7.1 Náklady na životnost technologie a aktuálních srovnání cen vytápění Tab. 11 - vytápění dřevostavby var.a a var.b s CZT a vlastní technologií (dohromady) Druh vytápění spotřeba energie dřevostevby Var.A GJ/Rok spotřeba energie dřevostevby Var.B GJ/Rok cena tepla Kč / GJ roční náklady na vytápění dřevostevby Var.A roční náklady na vytápění dřevostevby Var.B CZT (Výměník) - Sláma 41,60 52,30 636,00 Kč 26 458 Kč 33 263 Kč CZT (výměník) - Dřevní štěpka CZT (výměník) - Kogenerační jednotka Kondenzační kotel na zemní plyn 41,60 52,30 670,50 Kč 27 893 Kč 35 067 Kč 41,60 52,30 624,50 Kč 25 979 Kč 32 661 Kč 41,60 52,30 370,10 Kč 15 396 Kč 19 356 Kč Kotel na peletky 41,60 52,30 321,50 Kč 13 374 Kč 16 814 Kč Tepelné čerpadlo 41,60 52,30 316,10 Kč 13 150 Kč 16 532 Kč V této tabulce jsou veškeré ceny za GJ za použití všech technologií dohromady a následně roční náklady za vyrobenou tepelnou energii dřevostavby Tab. 12 náklady na výrobu tepelné energie dřevostavby var.a a var.b uvažovaná životnost u technologie na 20 let Druh vytápění pořizovací cena technologie roční náklady technologie při životnosti kotle 20 let náklady na vytápění Var.A náklady na vytápění Var.B celkové roční náklady na vytápění Var.A celkové roční náklady na vytápění Var.B CZT (Výměník) - Sláma 60 000 Kč 3000,00 26 458 Kč 33 263 Kč 29 458 Kč 36 263 Kč CZT (výměník) - Dřevní štěpka CZT (výměník) - Kogenerační jednotka Kondenzační kotel na zemní plyn 60 000 Kč 3000,00 27 893 Kč 35 067 Kč 30 893 Kč 38 067 Kč 60 000 Kč 3000,00 25 979 Kč 32 661 Kč 28 979 Kč 35 661 Kč 50 000 Kč 2500,00 15 396 Kč 19 356 Kč 17 896 Kč 21 856 Kč Kotel na peletky 260 000 Kč 13000,00 13 374 Kč 16 814 Kč 26 374 Kč 29 814 Kč Tepelné čerpadlo 350 000 Kč 17500,00 13 150 Kč 16 532 Kč 30 650 Kč 34 032 Kč V této tabulce jsou veškeré pořizovací náklady za vybrané technologie na tepelnou energii, rozpočítané náklady jsou na 20 let a jsou započítány do ceny za GJ na rok. 29
Graf. 1 pořizovací cena technologie (bez dotací) V tomto grafu je znázorněná cenová různorodost použité technologie na výrobu tepelné energie Tab. 13 náklady na tepelnou energii za 1rok a za 20let dřevostavby var.a a var.b Druh vytápění celkové roční celkové roční náklady na vytápění náklady na vytápění Var.A Var.B celkové náklady na vytápění za 20 let Var.A celkové náklady na vytápění za 20 let Var.B celkové náklady na vytápění za 20 let Var.A celkové náklady na vytápění za 20 let Var.B CZT (Výměník) - Sláma 29 458 Kč 36 263 Kč 589 152 Kč 725 256 Kč 1 060 474 Kč 1 305 461 Kč CZT (výměník) - Dřevní štěpka CZT (výměník) - Kogenerační jednotka Kondenzační kotel na zemní plyn 30 893 Kč 38 067 Kč 617 856 Kč 761 343 Kč 1 112 141 Kč 1 370 417 Kč 28 979 Kč 35 661 Kč 579 584 Kč 713 227 Kč 1 043 251 Kč 1 283 809 Kč 17 896 Kč 21 856 Kč 357 923 Kč 437 125 Kč 644 262 Kč 786 824 Kč Kotel na peletky 26 374 Kč 29 814 Kč 527 488 Kč 596 289 Kč 949 478 Kč 1 073 320 Kč Tepelné čerpadlo 30 650 Kč 34 032 Kč 612 995 Kč 680 641 Kč 1 103 391 Kč 1 225 153 Kč V této tabulce jsou vyčísleny náklady na tepelnou energii za 1 rok, za 20 let a barevně je vyčíslena cena tepelné energie za 20 let s 4% inflací každý rok, což je životnost technologie 30
Graf. 2 roční náklady na tepelnou energii dřevostavby dle její konstrukce V tomto grafu jsou znázorněny cenové rozdíly za tepelnou energii mezi dvěma konstrukcemi dřevostavby varianty A a B Tab. 14 - výhřevnosti použitých paliv Druh paliva vlhkost - % množství výhřevnost - GJ Obilná sláma do 15 1 kg 0,014-0,016 Dřevní štěpka do 40 1 kg 0,010-0,016 Peletky 10 1 kg 0,018-0,019 Plyn 0 1 m 3 0,034 Tato tabulka nám ukazuje, jaké výhřevnosti paliva lze dosáhnout při dané vlhkosti a množství 31
Tab. 15 porovnání ceny dřevostaveb var.a a var.b Název Pořizovací cena bez DPH Pořizovací cena vč. DPH Dřevostavba var.a 20+5 2 413 000,- Kč 2 654 300,- Kč Dřevostavba var.b 14+5 2 215 000,- Kč 2 436 500,- Kč Tato tabulka porovnává pořizovací ceny mezi dřevostavbami, porovnání je mezi lepším zateplením dřevostavby a horším zateplením Tab. 16 porovnání cen energie za 20 let a jejich úspora, návratnost mezi var.a a var.b Druh vytápění celkové náklady na vytápění za 20 let Var.A celkové náklady na vytápění za 20 let Var.B rozdíl spotřeby energií mezi zateplením dřevostavby po 20letech rozdíl mezi cenami dřevostaveb Var.A a Var.B orientační návratnost investice do lépe zatepleného domu CZT (Výměník) - Sláma 589 152 Kč 725 256 Kč 136 104 Kč 32 let CZT (výměník) - Dřevní štěpka CZT (výměník) - Kogenerační jednotka Kondenzační kotel na zemní plyn 617856 Kč 761343 Kč 143487 Kč 30 let 579584 Kč 713227 Kč 133643 Kč 33 let 217800 Kč 357923 Kč 437125 Kč 79201 Kč 55 let Kotel na peletky 527 488 Kč 596 289 Kč 68 801 Kč 63 let Tepelné čerpadlo 612 995 Kč 680 641 Kč 67 645 Kč 64 let Tabulka ukazuje jaký je finanční rozdíl mezi zateplenou dřevostavbou a nezateplenou dřevostavbou, následně je spočtena návratnost investice do lepšího zateplení budovy 32
Tab. 17 ceny energie za 1rok mezi var.a a var.b Druh vytápění celkové náklady na vytápění za 1 rok Var.A celkové náklady na vytápění za 1 rok Var.B celkové náklady na technologii za 1 rok Var.A a B rozdíl mezi náklady na dřevostavbu u vytápění při lepší izolaci celkové náklady na vytápění za rok Var.A celkové náklady na vytápění za rok Var.B CZT (Výměník) - Sláma 26 458 Kč 33 263 Kč 3 000 Kč 29 458 Kč 36 263 Kč CZT (výměník) - Dřevní štěpka CZT (výměník) - Kogenerační jednotka Kondenzační kotel na zemní plyn 27893 Kč 35067 Kč 3000 Kč 30893 Kč 38067 Kč 25979 Kč 32661 Kč 3000 Kč 28979 Kč 35661 Kč 217800 Kč 15396 Kč 19356 Kč 2500 Kč 17896 Kč 21856 Kč Kotel na peletky 13 374 Kč 16 814 Kč 13 000 Kč 26 374 Kč 29 814 Kč Tepelné čerpadlo 13 150 Kč 16 532 Kč 17 500 Kč 30 650 Kč 34 032 Kč Tabulka ukazuje jaký je roční finanční rozdíl mezi spotřebou energie u zateplené dřevostavby a nezateplené dřevostavby, následně je připočtena cena za technologii za rok Graf. 3 celkové náklady na výrobu tepelné energie za 1 rok u var.a a var.b Grafické znázornění celkových nákladů na tepelnou energii za rok 33