V prevádzke budov tvoria najvyššiu položku platby za energie na vykurovanie a ohrev teplej vody. Snaha znížiť finančnú náročnosť prevádzky nás núti realizovať opatrenia formou zníženia energetickej náročnosti objektu, alebo zmenou spôsobu zabezpečenia dodávky tepla do objektu. Napriek technickým obmedzeniam sú stále k dispozícii riešenia, ktoré nám umožnia zabezpečiť prijateľnú ekonomickú návratnosť realizovaných opatrení. Každé riešenie pre konkrétnu aplikáciu je svojím spôsobom špecifické.
Článok bude zameraný najčastejšiu kategóriu objektov panelové bytové domy. Zníženie energetickej náročnosti sa bude posudzovať na bytovom dome s jednou sekciou a s 8 podlažiami. Počet obyvateľov domu je 65 pre potreby prípravy teplej vody.
Spotreby tepla na vykurovanie pred zateplením (namerane údaje počas 6 rokov, zreálnene na charakteristicky rok prepočítaním pomocou dennostupňov) a po zateplení (2 roky meranej prevádzky, prepočítane pomocou dennostupňov). Snahou bude použitím dostupných systémov výroby, resp. dodavky energie nájsť najvhodnejší spôsob pre prevádzku daného objektu z ekonomického hľadiska. Náklady na realizáciu navrhovaných zdrojov tepla sú odvodene z dlhoročných skúsenosti z podobných realizácii. Do prevádzky sú zahrnuté aj náklady na údržbu, pravidelne kontroly a revízie.
Zateplenie objektu
Zateplenie objektu ma vyznam z viacerych hľadisk:
- zníženie spotreby tepla na vykurovanie a tým aj nákladov na vykurovanie,
- odstránenie systémových porúch obvodového plášťa,
- výrazne zníženie rozdielov medzi nepriaznivými miestnosťami (výrazne podchladenými) a miestnosťami ktoré majú vhodnú polohu (uprostred dispozície objektu,…),
- v prípade realizácie alternatívneho zdroja tepla na vykurovanie je možne použiť výkonovo výrazne menši zdroj, čiže aj lacnejší,
- pri zachovaní pôvodného systému vykurovania možnosť použiť zdroje obnoviteľne, nakoľko teplota vykurovacej vody sa môže znížiť vplyvom zateplenia. Zníženie teploty vykurovacej vody znamená aj zvýšenie účinnosti výroby tepla z obnoviteľného zdroja tepla.
Pri zohľadnení všetkých vstupných parametrov je návratnosť zateplenia „V1“ na úrovni 32 rokov. Dlhu nepriaznivú návratnosť spôsobuje že objekt P1.15 postavený v roku 1997 mal stavebne konštrukcie podľa vtedy platných noriem s dobrými vlastnosťami. Zateplenie prinieslo úsporu na spotrebe tepla na vykurovanie na úrovni 19%. V posudzovanom objekte realizácia zateplenia pozostávala z výmeny okien, zateplenia obvodového plášťa a strešnej konštrukcie. V príspevku sa detailmi zateplenia nezaoberáme, nakoľko náklady na zateplenie a spotreby tepla na vykurovanie pred a po zateplení sú z reálnych hodnôt.
Výmena zdroja tepla
Výpočet spotreby tepla bol zrealizovaný pre alternativy:
- V0 = pôvodná východzia alternatíva bez zateplenia so zdrojom tepla OST.
- V1 = objekt zateplený -zdroj pôvodný ( OST )
- V2 = objekt zateplený – zdroj pôvodný ( OST + SOLAR na ohrev TV )
- V3 = objekt zateplený – zdroj novy ( PLYNOVÁ KOTOLŇA )
- V4 = objekt zateplený – zdroj novy ( PLYNOVÁ KOTOLŇA + SOLAR )
- V5 = objekt zateplený – zdroj novy ( TEP. ČERP. elektrické vzduch/voda )
- V6 = objekt zateplený – zdroj novy (TEP. ČERP. elektrické voda/voda)
- V7 = objekt zateplený – zdroj novy (TEP. ČERP. plyn. vzduch/voda + PLYN KOTOL)
Zámena zdroja ma význam len v tom prípade, ak sa zároveň zabezpečuje aj ohrev teplej vody. V bilanciách sa preto uvažuje aj s prínosom na ohrev teplej vody. Náklady na realizáciu zdroja boli určené podľa podobných zrealizovaných zdrojov. Do investícii boli zahrnuté všetky súvisiace výdavky (projekčná fáza, stavebne úpravy, povolenia, prípojky médií, pripojenie na jestvujúci rozvod a jeho úprava, dodávka a montáž zariadení,…). Do prevádzkových nákladov sú zahrnuté náklady na palivo, a poplatky za údržbu, revízie,… Rozvod vykurovania ostáva v pôvodnom stave, zmeny je možne zrealizovať len na zmene prednastavenia hydraulických prvkov (regulačných armatúr, pripadne ekvitermickej regulation) za celom prispôsobenia sa parametrom po zateplení objektu. Významným faktorom pre výšku investičných nákladov sú technické podmienky a možnosti realizácie daného zdroja pre konkrétny objekt. Tieto faktory boli odhadnuté a zakomponovane do investičných nákladov. Pri konkrétnych realizáciách ale je nutne tieto fakty spresniť a zohľadniť v celkovej bilancii, čo môže nami deklarované závery mierne ovplyvniť.
Podiel z celkového dodaného tepla je v pomere 39 % ku 61 % ( tepla voda = 58,6 MWh/rok vykurovanie = 90,9 MWh/rok). Celkom dodane teplo do sústavy činí 149,5 MWh/rok
Podiel z celkového dodaného tepla je v pomere 44% ku 56% ( tepla voda = 58,6 MWh/rok vykurovanie = 73,5MWh/rok). Celkom dodane teplo do sústavy činí 132,1MWh/rok energia dodaná v plyne je 151,9 MWh
Podiel z celkového dodaného tepla je v pomere 44% ku 56% ( tepla voda = 58,6 MWh/rok vykurovanie = 73,5MWh/rok). Celkom dodane teplo do sústavy činí 132,1MWh/rok energia dodaná v elektrine na pohon tepelného čerpadla je 54,6MWh.
Zohľadnením všetkých skôr spomínaných predpokladov a parametrov sa návratnosti zmenou zdroja výrazne skrátia. V bilanciách je porovnaných 7 variant úprav objektu a zdrojov tepla. Pre posudzovaný objekt sme vybrali na ukážku výpočtu len 2 varianty ( V3 plynový kotol) a variant (V5 tepelne čerpadlo elektrické vzduch/voda) ktoré sú technicky realizovateľné a javia sa ako najvhodnejšie bez predbežných bilancii. Po zrealizovaní bilancii vychádza poradie nasledovne:
- V0 = porovnávací variant PÔVODNÝ OBJEKT BEZ ZATEPLENIA
- V1 = návratnosť 32 rokov LEN SAMOTNE ZATEPLENIE OBJEKTU
- V2 = návratnosť 24 rokov
- V3 = návratnosť 24 rokov
- V4 = návratnosť 22 rokov
- V5 = návratnosť 24 rokov
- V6 = návratnosť 21 rokov
- V7 = návratnosť 13 rokov
Návratnosť zateplenia + výmeny zdroja tepla
Samotná návratnosť zateplenia objektu je 32 rokov. Po zateplení a výmene zdroja za plynovú kotolňu (V3) je vypočítaná návratnosť 24 rokov. Po zateplení (V1) a výmene zdroja za tepelne čerpadlo vzduch/voda (V5) je vypočítaná návratnosť 21 rokov. Najvýhodnejšie vychádza alternatíva V7 kde je kombinácia zdrojov plynové tepelne čerpadlo vzduch/voda doplnene kotlom na plyn. Výkon tepelného čerpadla tvorí 50 % potreby maximálneho výkonu zdroja. Návratnosť zdroja tepla vrátane zateplenia objektu je 13 rokov. Z výpočtov jasne vyplýva že návratnosť zateplenia vzhľadom k jeho vysokej ekonomickej náročnosti je veľmi dlhá. Skrátenie je možne kombináciou s výmenou zdroja tepla. To však so sebou prináša ďalšie investície, ktoré sa spravidla riešia ďalším úverom.
Návratnosť samotnej výmeny zdroja tepla
Pokiaľ sa riešia návratnosti len samotného zdroja tepla tak v prípade: V2 = len zmena zdroja z OST na plynovú kotolňu je návratnosť cca 5 rokov V3 = len zmena zdroja z OST na elektrické tepelne čerpadlo vzduch/voda cca 7 rokov. Pri týchto návratnostiach môže byť vysoká miera nepresnosti vzhľadom k špecifikám, ktoré môžu ovplyvňovať bilancie pri iných, aj keď podobných objektoch. Do budúcnosti sa presadzuje trend, ktorý zohľadni pri tvorbe ceny aj množstvo vyprodukovaných emisii skleníkových plynov. Meradlom bude zrejme množstvo emisii CO2. Pri našich výpočtoch sme vychádzali z emisných faktorov pri výrobe a distribúcii daného druhu energie. Pri variante „V0“ je primárnym zdrojom tepláreň ktorá spaľuje uhlie a plyn množstvo CO2 = 50,2 tony/rok. Variant „V3“ priame spaľovanie plynu v objektovej kotolni CO2 = 42,1 tony /rok. Variant „V5“elektrická energia ako primárne palivo na pohon tepelného čerpadla CO2 = 16,0 tony/rok.
Vyhodnotenie
Zateplenie objektu je spôsob s najväčším vplyvom na zníženie energetickej náročnosti. Kvalita konštrukcii pred zateplením vo výraznej miere určuje efekt zníženia spotreby tepla. Zateplením konštrukcie s kvalitnými tepelnoizolačnými vlastnosťami dosiahneme návratnosti v našom prípade na úrovni 32 rokov. Pri objektoch starších s výrazne horšími súčiniteľmi prechodu tepla konštrukcii, sú možne návratnosti aj výrazne kratšie. Z pohľadu ekonomického sa ponuka možnosť zvážiť výmenu zdroja vykurovania a prípravy teplej vody. Zateplenie zníži požiadavku na výkon zdroja, čo znamená nižšie náklady na jeho realizáciu. Pre správny vyber je nutne zhodnotiť technické podmienky daného objektu a možnosti na pripojenie sa k inému zdroju energie. V našom prípade boli porovnane viaceré zdroje. V kombinácii so zateplením sa návratnosti pohybujú od 13 rokov(V7 plynové tepelne čerpadlo vzduch/voda + plynový kotol), na druhom mieste 21 rokov (V6 tepelne čerpadlo elektrické voda/voda). Ak posudzujeme len samotne zdroje tepla, sú návratnosti na úrovni 6–7 rokov a vyššie v porovnaní s centralizovaným zásobovaním tepla cez OST (odovzdávacia stanicu tepla). Pre iné objekty je nutne zhodnotiť technické a legislatívne možnosti ktoré môžu nami deklarovane návratnosti mierne zmeniť. Bilanciu výrazne ovplyvňuje aj náklad na 1 kW inštalovaného výkonu príslušného zdroja tepla. Nakoľko v našom prípade sa celkový výkon zdroja po zateplení pohybuje na úrovni 60 kW, pri väčších zdrojoch tento fakt môže skresliť bilancie. V ekonomických bilanciách sme uvažovali medziročný nárast ceny tepla na úrovni 2,5 %. Keďže bilancie siahajú do obdobia až 30 rokov, tempo rastu ceny tepla je na takéto obdobie ťažko predpovedateľne. V úvahách sme porovnávali centralizovane zásobovanie, paliva plyn a elektrickú energiu. V dnešnej turbulentnej dobe je energetická bezpečnosť dodavok energii plynu a elektriny veľmi významným avšak labilným faktorom energetických a ekonomických úvah, ktoré ovplyvňujú vývoj trhu s energiami. V budúcnosti je predpoklad zavadzania poplatkov za vyprodukovane emisie CO2 ktoré ovplyvnia cenu tepla podľa primárneho paliva, z ktorého budú vyrábane. Je predpoklad že nizkoemisné technológie výroby a distribúcie tepla budú ekonomicky zvýhodňovane.
zdroj: ALTERNATÍVNE ZDROJE TEPLA PRE BUDOVY PO ZATEPLENÍ – Ing. František Vranay, PhD.
