bytových domů Zpracovatel: HANA LONDINOVÁ energetický auditor leden 2010
Obsah Obsah... 2 1 Úvod... 3 1.1 Cíl energetické rozvahy... 3 1.2 Datum vyhotovení rozvahy... 3 1.3 Zpracovatel rozvahy... 3 2 Popsání problematiky... 4 2.1 Metodika výpočtu... 4 2.2 Popis stávající situace... 4 2.3 Možnosti úspor... 4 3 Řešení... 5 3.1 BD popis... 5 3.2 BD1 původní stav... 5 3.3 BD2 stavební úpravy, izolace... 6 3.4 BD3 zefektivnění tepelné soustavy... 6 3.4.1 Snížení teplotního spádu s regulační kotlovou automatikou... 6 3.4.2 Snížení objemu otopného média a zvýšení účinnosti otopných těles... 7 4 Shrnutí... 9 4.1 Technické srovnání... 9 4.2 Ekonomické srovnání... 9 4.3 Investiční srovnání... 10 4.4 Přehled a porovnání výsledků jednotlivých variant... 11 4.5 Závěr... 11 5 Doporučení... 12 6 Použitá literatura... 12 Hana Londinová 2
1 Úvod 1.1 Cíl energetické rozvahy Cílem předkládané Energetické rozvahy (dále též Rozvahy ) je podání přehledu možností a přístupů k snížení energetické náročnosti otopné soustavy po provedení stavební revitalizace bytového domu. Rozvaha se zabývá snížením nákladů na vytápění zefektivněním přenosové tepelné soustavy po stavebních izolačních úpravách. Budou představeny možnosti energetických úspor otopných soustav, dále následuje analytická část shrnující energetickou náročnost jednotlivých řešení a v poslední části budou vyhodnoceny efekty jednotlivých možností úspor. 1.2 Datum vyhotovení rozvahy 10.ledna 2010 1.3 Zpracovatel rozvahy Hana Londinová energetický auditor Hana Londinová 3
2 Popsání problematiky 2.1 Metodika výpočtu V této Rozvaze jsou systematicky popsány kroky vedoucí k energetickým úsporám bytových domů a zároveň slouží jako metodika postupu a uvažování při procesu snižování energetické náročnosti objektů. Pro názornost jsou na konkrétním bytovém domě (dále též BD ), jehož specifikace jsou uvedeny v kapitole 3.1, demonstrovány postupné kroky pro zajištění energetických úspor. Po provedení každého kroku jsou vyčísleny potřeby tepla se spotřebou energií a na závěr výpočty sumarizovány a porovnány. 2.2 Popis stávající situace Většinu bytového fondu v České i Slovenské republice představují bytové domy, jež byly postaveny v době, kdy nebyla kladena priorita na úsporu energie, ale na rychlý nárůst bytových jednotek. Zpravidla jsou domy postaveny panelovou technologií s plochou střechou a s dřevěnými zdvojenými okny. Energetická nehospodárnost domů je snižována postupně těmito opatřeními: organizačními BD1 otopná tělesa vybavena termostatickými ventily s termohlavicemi a poměrovým měřením tepla stavebními BD2 stávající okna vyměněna za moderní okna s lepšími izolačními parametry; zateplení fasád a střech energetickými BD3 snížení nákladů na vytápění zefektivněním tepelné soustavy 2.3 Možnosti úspor Popsanými opatřeními jsou provedeny základní kroky vedoucí k úsporám. Po snížení energetické náročnosti budov následuje snížení výkonů předimenzovaných otopných soustav s výsledkem snížení spotřeby paliv a úspor energie. Snížení výkonů otopných soustav je možno zajistit: dodávkou tepla s nižším teplotním spádem regulační kotlovou /výměníkovou/ automatikou snížením objemu otopného média a zvýšením účinnosti otopných těles Hana Londinová 4
3 Řešení V této kapitole popíšeme výpočet energetické úspory získané při rekonstrukcí bytového domu, přičemž nejprve popíšeme charakteristiky uvažovaného BD. 3.1 BD - popis V této Rozvaze se popisuje běžný BD rozšířený v bytovém fondu ČR a SR, jenž má následující charakteristiky: postaven v roce 1970 panelovou technologií, nezateplený, dřevěná zdvojená okna 32 bytových jednotek, 2 vchody, lokalita Brno, ČR zdrojem vytápění je kotelna na zemní plyn výkon zdroje 250 kw otopná soustava je osazena litinovými otopnými tělesy s termostatickými ventily o teplotním spádu 90/70 o C Postupné kroky při získávání úspor u bytového domu BD mají v této Rozvaze následující označení: BD1 - původní stav s regulací otopných těles BD2 stavební úpravy, izolace BD3 snížení energetického zdroje a zefektivnění přenosové tepelné soustavy 3.2 BD1 - původní stav BD1 je stav nejvíce běžný, dům není zateplen, má původní tělesa a je provedeno pouze základní opatření - otopná tělesa (dále OT ) jsou vybavena termoventily a poměrovým měřením tepla. Následující tabulka ukazuje tepelnou náročnost BD1: Teplotní ztráta budovy [W] Počet OT [ks] Velikost OT[články] Počet článků 500/110 Výkon celkem [W] Vodní objem[dm 3 ] 35 16 560 43 917 448 210 12 2 520 197 629 2 016 1 8 8 627 6,6 1 4 4 314 3,4 234 306 247 3 092 242 487 2 474 Tabulka 1: BD1 litina, teplotní spád 90/70 C Hana Londinová 5
V následující tabulce je shrnuta energetická náročnost varianty BD1: Typ objektu nezateplený Celková tepelná ztráta [kw] 234 Výkon zdroje [kw] 242 1 Teplotní spád 90/70 o C Počet OT 500/110 [ks] 247 Vodní objem OT[dm 3 ] 2 474 Tabulka 2: BD1 souhrn litina 90/70 C Výpočet roční potřeby tepla na vytápění za otopné období vychází z tepelné ztráty objektu zohledňuje klimatické podmínky, provoz vytápění, druh otopné soustavy a její dosavadní řízení termohlavicemi. Potřeba tepla pro stávající litinové radiátory při tepelné ztrátě 234 kw je E vyt. = 2 033 GJ/ rok, se spotřebou paliva B vyt = 70 220 m 3 zemního plynu. 3.3 BD2 - stavební úpravy, izolace Stavebními izolačními úpravami výměna oken, zateplení fasády a střechy - se tepelná ztráta objektu sníží na 155 kw. Po provedení stavebních úprav zateplením má dosavadní zdroj tepla zbytečně vyšší výkon, než vytápěný objekt potřebuje, což vede k nehospodárnému přetápění objektu a zbytečným provozním ztrátám. 3.4 BD3 - zefektivnění tepelné soustavy Pro snížení spotřeby energie je nutno po předchozích krocích snížit zdroj tepla, přizpůsobit jej nižším teplotním ztrátám. Přetápění lze odstranit tím, že: dodávka tepla bude realizována s nižším teplotním spádem 70/55 C do objektu bude instalováno směšovací zařízení, které bude zajišťovat provoz s nižšími topnými křivkami, kvalitní systém měření a regulace bude snížen objem otopného média a zvýšena účinnost otopných těles 3.4.1 Snížení teplotního spádu regulační kotlovou automatikou První a druhý bod - nižší teplotní spád a instalace směšovacího zařízení - se zpravidla provádí současně a to hned po stavebních úpravách. Po provedení stavebních úprav zůstává často otopná soustava v původním stavu s litinovými radiátory a termostatickými ventily. Nadbytečný výkon zdroje tepla je třeba snížit regulační kotlovou automatikou snížením výstupní teploty z kotle. Dodávka tepla bude reagovat na snížení energetické náročnosti objektu snížením tepelného spádu soustavy na 70/55 o C. 1 zemní plyn Hana Londinová 6
Teplotní ztráta budovy [W] Počet OT [ks] Velikost OT[články] Počet článků 500/110 Výkon celkem [W] Vodní objem [dm 3 ] 35 16 560 32 379 448 210 12 2 520 145 708 2 016 1 8 8 463 6,6 1 4 4 231 3,4 154 647 247 3 092 178 781 2 474 Shrnutí - původní litinová tělesa po snížení teploty: Typ objektu Tabulka 3: BD3 litina, teplotní spád 70/55 C zateplený Celková tepelná ztráta [kw] 155 Výkon zdroje [kw] 179 2 Teplotní spád 70/55 o C Počet OT 500/110 [ks] 247 Vodní objem OT [dm 3 ] 2 474 Tabulka 4: BD3 souhrn litina 70/55 C Výpočet roční potřeby tepla na vytápění za otopné období vychází z tepelné ztráty objektu zohledňující klimatické podmínky, provoz vytápění, stávající druh otopné soustavy s původními litinovými radiátory s termostatickými hlavicemi a snížení teplotního spádu pomocí regulační kotlové automatiky. Potřeba tepla při stávajících litinových radiátorech a nižší tepelné ztrátě 155 kw je E vyt. = 1 345 GJ/ 3 rok, se spotřebou paliva BBvyt = 46 472 m zemního plynu. 3.4.2 Snížení objemu otopného média a zvýšení účinnosti otopných těles Po provedení kroků popsaných v kapitolách 3.2 a 3.3 je možno snížením objemu otopného média a zvýšením účinnosti OT dosáhnout dalších úspor, k nimž se přistupuje při rekonstrukci OT. Při rekonstrukci je možné uvažovat o následujících typech OT: litinová článková nejstarší typ radiátorů využívaných dosud v bytových domech ocelová desková nejlevnější typ otopných těles s kratší životností hliníková článková moderní typ otopných těles s dlouhou životností a efektivním předáváním požadovaného výkonu vyrobený technologií vysokotlakého lití 2 zemní plyn Hana Londinová 7
V tabulce je uvedena energetická náročnost srovnatelných typů otopných těles OT (rozteč 500 mm): Počet OT [ks] Velikost OT [čl.] LITINA OCEL HLINÍK Počet článků [ks] Výkon celkem [W] Vodní objem [dm 3 ] Typ desky Výkon celkem [W] Vodní objem [dm 3 ] Velikost OT [čl.] Počet článků [ks] Výkon celkem [W] Vodní objem [dm 3 ] 35 16 560 32 379 448 21 5100 R 33 810 192,5 8 280 32 480 112 210 12 2 520 145 708 2 016 21 5070 R 145 530 808,5 6 1 260 146 160 504 1 8 8 463 6,6 20 5060 R 400 3,48 4 4 464 1,6 1 4 4 231 3,4 20 5040 R 293 1,55 2 2 232 0,8 247 3 092 178 781 2 474 180 033 1 006 1 546 179 336 619 Tabulka 5: Srovnání energetické náročnosti dle materiálů OT Srovnáním energetické náročnosti na ohřev objemu vody používané v OT, lze dospět k závěru, že pro ohřátí množství vody 2,5 m 3 v litinových radiátorech je spotřebováno daleko více energie než pro ohřátí 0,62 m 3 v hliníkových radiátorech, jež obsahují nejmenší objem vody. Pro zjištění nejúspornějšího ohřevu bude dále počítána energie pro nejefektivnější variantu. Tedy pro co nejmenší množství vody 0,62 m 3 dosahované použitím hliníkových radiátorů. Pro přesný výpočet by bylo nutné zahrnout průběh chladnutí a vnitřní povrchovou teplotu, dále čas ohřátí na vnitřní teplotu místností 20 C, který je odlišný pro různé stavby (lehká stavba, střední stavba, těžká stavba). V následující tabulce je shrnuta energetická náročnost varianty BD3 pro nejmenší ohřev vody: Typ objektu zateplený Celková tepelná ztráta [kw] 155 Výkon zdroje [kw] 179 3 Teplotní spád 70/55 o C Počet otopných těles [ks] 247 Vodní objem OT [dm 3 ] 619 Tabulka 6: BD3 souhrn hliník 70/55 C Výpočet roční potřeby tepla na vytápění za otopné období, vychází z tepelné ztráty objektu, zohledňující klimatické podmínky, provoz vytápění, druh otopné soustavy a její vybavení kotlovou regulací. Roční potřeba tepla na vytápění za otopné období - pro tepelnou ztrátu 155 kw je E vyt. = 0,0864.155.(0,85.0,95.1,07. 0,95 ).104 = 1 140 GJ/r Potřeba tepla při použití hliníkových radiátorů a tepelné ztrátě 155 kw je E vyt. = 1 140 GJ/ rok, se spotřebou paliva B vyt = 36 790 m 3 ZP 3 zemní plyn Hana Londinová 8
4 Shrnutí Na závěr jsou vyhodnoceny provedené výpočty pro jednotlivé typy OT a seřazeny do přehledů. 4.1 Technické srovnání V následující tabulce je porovnán původní stav BD1 se stavem BD3 pro jednotlivé typy OT: Parametr srovnání BD1 BD3 litina litina ocel hliník Tabulka 7: Technické srovnání Vyhodnocení žádaných vlastností 1 Obsah vody [l] 2 474 2 474 1006 619 hliník 2 Obsah vody ve vztahu k BD1[%] 100 % 100 % 41 % 25 % hliník 3 Provozní tlak [bar] 7 7 10 16 hliník 4 Potřeba tepla za rok [GJ] 2 081 1 345 1 180 1 140 hliník 5 Potřeba paliva ZP za rok [m 3 ] 70 220 46 472 40 770 36 795 hliník Technicky se jeví nejvhodnější hliníková otopná tělesa z těchto důvodů: obsahují nejméně vody mají nejvyšší účinnost lze je použít i ve vysokotlakových otopných soustavách dosahují nejnižší spotřeby tepla 4.2 Ekonomické srovnání V následující tabulce je provedeno ekonomické srovnání varianty BD3 pro jednotlivé typy OT: Vyhodnocení Parametr srovnání Litina Ocel Hliník zadaných vlastností 1 Pořizovací investiční náklady [Kč] 769 598 521 700 690 680 ocel 2 Pořizovací investiční náklady [%] 100 % 67,7 % 89,7 % ocel 3 Původní náklady na energii ZP* [Kč] 777 335 4 Náklady na spotřebu energie ZP* [Kč] 514 445 451 323 407 320 hliník 5 úspora energie ZP * [Kč] 262 890 326 012 370 015 hliník 6 návratnost investice** [roky] 3 1,6 1,85 ocel 7 Životnost OT [roky] >40 <40 >40 litina/hliník 8 Životnost OT ve vztahu k BD1 [v %] 100 % 50 % 150 % hliník 9 Záruka [roky] 10 10 12 hliník Tabulka 8: Ekonomické srovnání Hana Londinová 9
* náklady na energii ZP zemní plyn kalkulovány pro cenu 11,07 Kč/m3 ; ** celkové investiční náklady/úspoře energie V tabulce je provedeno ekonomické shrnutí vzhledem ke spotřebě zemního plynu: materiál OT Cena investice celkem [Kč] Náklady na spotřebu ZP [Kč] Úspora [Kč] Objem vody [dm 3 ] BD1: LITINA původní 777 335 2 474 BD3: LITINA 769 598, 514 445, 262 890, 2 474 OCEL 521 700, 451 323, 326 012, 1 006 HLINÍK 690 680, 407 320, 370 015, 619 Tabulka 9: Ekonomické shrnutí spotřeba Při srovnání otopných těles ocel hliník je úspora za rok.. 44 000,- Kč/ročně Při srovnání otopných těles litina hliník je úspora za rok... 107 125,- Kč/ročně Ekonomicky se jeví nejvhodnější hliníková otopná tělesa z těchto důvodů: dosahují největších provozních úspor energie 4.3 Investiční srovnání Při investičním posuzování je třeba přihlédnout ke skutečnosti, že kvalitní, efektivní a dlouhodobě trvalé výrobky jsou ekonomicky nejvýhodnější. Budoucí výměny technologií budou investičně náročnější z důvodu růstu cen materiálů a služeb. Hlediskem budiž odklon investorů od nejlevnějších výrobků a přechod k výrobkům s vyššími užitnými vlastnostmi, které z dlouhodobého hlediska vykážou nejúspornější provozní náklady bez nutnosti brzké obměny. Z hlediska investic se jeví nejvhodnější hliníková otopná tělesa z těchto důvodů: nejdelší životnost - z dlouhodobého hlediska nevyžadují hliníkové radiátory novou investici na obnovu OT - životnost převyšuje čtyřicet let krátká investiční návratnost Hana Londinová 10
4.4 Přehled a porovnání výsledků jednotlivých variant Materiál otopných těles Litina Litina Ocel Hliník Typ objektu Okna Celková tepelná ztráta [kw] BD 1 nezateplený dřevěná zdvojená BD 3 zateplený plastová U w =1,2 W/m 2 K BD 3 zateplený plastová U w =1,2 W/m 2 K BD 3 zateplený plastová U w =1,2 W/m 2 K 234 155 155 155 Výkon zdroje [kw] 242 179 180 179 Teplotní spád 90/70 o C 70/55 o C 70/55 o C 70/55 o C Počet otopných těles [ks] 247 247 247 247 Vodní objem OT [dm 3 ] 2 474 2 474 1006 619 Potřeba tepla [GJ/rok] 2 033 1 345 1 180 1 140 Spotřeba paliva [m 3 ZP] 70 220 46 472 40 780 36 791 Úspora energie [%] žádná 34 % 42 % 48 % Tabulka 10: Závěrečná srovnání 4.5 Závěr Se závěrečného přehledu tohoto Rozboru vyplývá, že základním a nezbytným úsporným opatřením je provedení tepelně-izolačních stavebních úprav se současným snížením výkonu tepelného zdroje. Další významné úspory přináší optimalizace a zvýšení účinnosti tepelného zdroje. Za nejdůležitější lze považovat ohřev menšího objemu vody a efektivnější přenos tepla. Získané energetické úspory budou v budoucnosti významnou položkou ekonomického zhodnocení bytových domů a jejich hospodárného provozu. Hana Londinová 11
5 Doporučení Pro konkrétní objekt je vhodné zpracovat vlastní Energetickou studii nebo Energetický audit, který pomáhá investorovi v rozhodování nejefektivnější investice. V Energetických studiích a auditech jsou podobně a podrobnějším způsobem dle auditorské metodiky předloženy investorovi varianty vedoucí k okamžitým i dlouhodobým budoucím úsporám. Energetické studie nebo audity se vyžadují vždy při žádostech o dotační podporu vyhlašovanou státem nebo Evropskou unií. 6 Použitá literatura Výpočet roční spotřeby tepla byl proveden dle následujících zdrojů: Metodiky ČEA Podklady pro hodnocení projektů - klimatologické údaje 1999 Ptáková D. ČSN 060210 ČSN 73 0540 Metodika pro výpočet roční spotřeby paliv a energie pro vytápění objektů bytové výstavby a vybrané občanské výstavby, STŘ 1522-1986 Výpočet tepelných ztrát budov při ústředním vytápění Tepelná ochrana budov Tisk 5 /2010 Hana Londinová 12