Z konference Vykurovanie 2018 – část 5, závěr

16. února pokračovala 26. mezinárodní vědecko-odborná konference VYKUROVANIE 2018 pořádaná Slovenskou společností pro techniku prostředí pátým, posledním dnem. Hlavními tématy závěru konference byly energetický management a progresívní vytápěcí soustavy. Dále jsou uvedeny některé vybrané informace z přednášek s cílem zachytit trendy, nejde o komplexní přehled.

Energetický management

Energetický management, energetická efektivnost, garantované energetické služby, to jsou možnosti, které vedou ke snižování spotřeby energií.

Garantované energetické služby jsou financovány z úspor, které po zavedení úsporných opatření vzniknou. Úvodní rozhodnutí se týká rozdělení zisku mezi společnost, která službu poskytuje, vlastníka objektu a nájemce prostorů - bytů, komerčních prostorů aj. Dosažení shody je zásadní pro úspěšný průběh. Počet účastníků smlouvy může být omezen na společnost poskytující službu a majitele. Ovšem i nájemník by v tomto případě měl být nějakou formou zainteresován, neboť dochází ke zvýšení hodnoty budovy při snížení provozních nákladů nájemníka. U nových nájemníků si majitel objektu řeší své náklady na úspory energií novou smlouvou. U stávajících nájemníků je to mnohem těžší. Je nutné specifikovat, jaká zlepšení nájemníkovi budou přinesena a promítnout toto zlepšení do změn stávajících smluv.

Nabízí se i možnost, že energetickou službu využije pouze nájemník. To lze se souhlasem majitele, ale je nutné mít záruku za platnost nájmu po dobu energetické služby, aby se nájemníkovi tato akce vyplatila. Případně je nutné dohodnout s majitelem, jak se vypořádají finanční podmínky, pokud nájem skončí dříve. Bez souhlasu majitele lze provádět zpravidla jen energetický management, při kterém se nemění instalovaná technika, ale například provozní režim.

Na určení potřeby tepla pro vytápění má zásadní význam stanovení délky topné sezóny. Pozor na legislativu a podmínky, podle kterých se toto určuje, jak upozornila přednáška „Software I+X6 : Výpočet dĺžky sezóny vykurovania a chladenia je rozhodujúci pre stanovenie energetickej hospodárnosti budov a technických zariadení, Ing. Ingrida Skalíková, Ing. Igor Niko, Ing. Igor Niko jr.“ Na Slovensku je v tomto směru více možností a vznikající rozdíly jsou velké a ovlivňují energetické audity, podklady o dotace, energetické služby aj.

Obr. Příklad rozdílů výpočtů počtu dnů s vytápěním, potřeby tepla a potřeby energie při využití různých způsobů a legislativy (Zdroj: Sborník konference Vykurovaie 2018)

Doc. Ing. Ondřej Šikula, PhD. v přednášce Útlum vytápění v energetickém managementu budov analyzoval potenciál úspor a podmínky, při jakých lze dosáhnout maximum. Zohledněno bylo zpoždění, které od okamžiku zahájení útlumu vzniká vlivem skutečnosti, že otopná tělesa jsou při zahájení útlumu natopena a jejich výkon okamžitě neklesne na nulu, průtok není uzavřen okamžitě, armatury i termostatické ventily mají zpoždění, a zahájení útlumu je tedy pozvolné. Rozdíl mezi teoretickým výpočtem za ideálních podmínek a skutečností s reálnými vlastnostmi budov a prvků otopných soustav je velký. „Příspěvek ukázal vliv útlumu vytápění v konkrétním bytovém domě na snížení spotřeby tepla na vytápění, dále jeho vliv na snížení teploty v místnostech v době útlumu a také posoudil vliv na potřebu zátopového výkonu a délku otopného období, a to pro budovu ve stávajícím stavu a budovu zateplenou přibližně na úroveň nízkoenergetického standardu. Z hlediska energetického managementu budovy lze pro aplikaci doporučit vždy regulovaný útlum. Pomineme-li extrémně dlouhé doby útlumu, lze tímto opatřením realizovat úsporu tepla na vytápění do 10 %.“

V navazující přednášce Pasivní využití solárních zisků při dynamickém vytápění budov se zaměřil na dynamické vlastnost otopných těles a jejich schopnost reagovat na vnitřní tepelné zisky. „Z dosažených výsledků vyplývá, že vytápění zvolené místnosti dynamičtějším otopným tělesem (konvektorem) vykazuje v daném případě menší průměrné přetápění místnosti o přibližně 0,2 K a větší pasivní využití solární tepelných zisků o přibližně 3 %.“

Dlouhodobý vývoj klimatu směřuje k oteplování. S tím souvisí nárůst potřeby chladu. Již v současnosti se zvyšování teploty klimatu projevuje zvyšováním nákladů na chlazení. Měrné náklady na jednotku energie při chlazení jsou násobně vyšší oproti vytápění, a tudíž celkové náklady i při rovnosti poklesu spotřeby tepla vůči nárůstu potřeby chladu rostou. Toto se projeví v nákladové struktuře nejen výroby, ale celé ekonomické struktury. Růst teploty je globální problém a znamená růst nákladů.

Úniky tepla lze identifikovat pomocí termovizní kamery. Současné možnosti dronů usnadňují provést detailní inspekci i velkých budov, hal, polí solárních panelů, výškových komínů, dálkových teplovodů včetně návazného mapování detailů. Metoda je velmi rychlá, nákladově příznivá bez rizikové práce pro diagnostiku provádějící osoby, která by vyplynula například z prací ve výškách, v dopravním provozu atp. Lze mapovat zateplené fasády domů včetně detailů okolo oken, ověřovat kvalitu práce. Drony lze využít pro vytváření map nejen geodety, ale např. i pro zpracování výkresů výrobních areálů aj.

Správné vyhodnocení získaných podkladů vyžaduje nejen teoretické znalosti, ale i zkušenosti. Ze získaných podkladů například lze na základě ploch se zvýšenou teplotou usuzovat na velikost tepelných ztrát.

Progresívne vykurovacie sústavy

Zkušenosti rozúčtovatelů tepla, že mnohé místnosti jsou vytápěny jen rozvody, aniž by byla v činnosti otopná tělesa (jsou plně uzavřeny termostatické ventily a indikátory neregistrují teplotě v místnosti odpovídající množství tepla) potvrzují nutnost při návrh potrubních sítí s poklesem teploty otopné vody v potrubí počítat. Nikoliv tedy jen v otopných tělesech. Rozdíl teploty na začátku rozvodu a ve zvoleném místě ovlivní délka potrubí k danému místu, vlastnosti tepelné izolace a okolního prostředí, protékající množství otopné vody.

Z analýzy například vyplývá, že „při stejné tepelné ztrátě úseku dojde k většímu poklesu teploty nepřímo úměrně se snižujícím se hmotnostním průtokem.“ Při výpočtu parametrů soustavy s uvažováním vlivu ochlazování vychází, že stejně velká otopná tělesa nemají stejný hmotnostní průtok. Tělesa jsou v jiné vzdálenosti od zdroje tepla, s rostoucí vzdáleností se voda cestou více ochladí, a to znamená menší teplotní spád. Proto je nutné u vzdálenějšího tělesa počítat s vyšším průtokem pro dosažení stejného tepelného výkonu.

Přesný návrh otopné soustavy se zahrnutím vlivu ochlazování vyžaduje postupné matematické iterační kroky. Toto není s moderní výpočetní technikou problém: „Z výsledků jsou patrné rozdílné hodnoty pro jednotlivé varianty a ty mají důsledek na návrh a seřízení vyvažovacích a regulačních armatur a návrh oběhových čerpadel. Proto je vhodné zejména u rozsáhlých soustav pracovat s vlivem TZR a ochlazováním otopné vody a s vlivem zaizolování rozvodů,“ doporučují Ing. Jakub Spurný, doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D., Stavební fakulta ČVUT v Praze, Katedra technických zařízení budov.

Přirozené vytápění historických objektů, Ing. arch. Michala Lysczas, prof. Ing. Karel Kabele, CSc., Fakulta Stavební, ČVUT v Praze, Katedra technických zařízení budov, je možností, jak zlepšit vnitřní klima s minimem energie v době, kdy objekt, jeho část, není využíván a cíleně vytápěn. Pro chování konkrétního objektu byl vytvořen matematický model a na něm aplikován algoritmus pro přívod venkovního vzduchu sledující teploty vzduchu, povrchové teploty a teploty rosného bodu a tím tak stanovení vlivu na zvýšení teploty vzduchu v interiéru. V objektu s masivní konstrukcí stěn byl odhalen potenciál zvýšení teploty o cca 5 K při vhodně řešeném větrání. Dlouhodobých měřením teplot a vlhkosti v objektu byla ověřena shoda matematického modelu a reality.

Obr. Analyzována byla pravá část historické chalupy s masivní stavební konstrukcí s velkou tepelnou akumulací (Zdroj: Sborník ke konferenci Vykurovanie 2018)

Podlahové vytápění je velmi oblíbeným způsobem vytváření tepelné pohody vnitřního prostředí, neboť umožňuje efektivně využívat nízkoteplotní zdroje tepla, jako jsou tepelná čerpadla, případně i tepelné solární soustavy, případně kondenzační kotle, u kterých zvyšuje účinnost využití plynu. Problémem podlahového vytápění může být pokrytí plochy podlahy nábytkem. Ing. Peter Buday, PhD., Stavebná fakulta STU Bratislava, Katedra KPS, tuto problematiku analyzoval počítačovou simulací. Plošně významnými kusy nábytku s výraznou dotykovou plochou s podlahou byly ve zkoumaném prostoru gauč a křeslo, kuchyňská linka a televizní stolek. Vůči nim měly ostatní předměty styčnou plochu s podlahou zanedbatelnou. Simulace byla provedena pro nábytek bez nožiček a s nožičkami výškově odstupňovanými po 20 mm do 100 mm. Potřeba tepla na vytápění při infiltraci 0,15 byla cca 35,0 W/m². Již pouhé zvýšení nábytku na nožičkách o výšce 20 mm znamenalo významné zrovnoměrnění teploty po ploše podlahy a poklesu její povrchové teploty.

Zajímavým poznatkem je, že nožičky nábytku jsou příčinou větších diferencí teploty vzduchu v prostoru, s 80 mm nožičkami až 4,6 K oproti rozdílu 3,2 K, který vznikl v prostoru zcela bez nábytku. Tento teplotní rozdíl mezi variantami s nábytkem se pohybují na úrovni 1 K. „Na základe predloženej analýzy ôsmych alternatív výškového polohovania nábytku v miestnosti možno konštatovať, že tento naozaj do určitej miery ovplyvňuje distribúciu tepla z podlahového vykurovania do vzduchu. To sa najvýraznejšie prejavuje už v najmenšej výškovej vzdialenosti 20 mm od podlahy, kedy priemerná teplota vzduchu v monitorovacích bodoch stúpne o cca 0,5 K. Pri ďalšom zväčšovaní tejto výšky už ale táto teplota ďalej nestúpa, je stabilizovaná na hodnote + 20,45°C. Minimalizuje sa účinok akumulovania určitej časti tepla v niektorých častiach nábytku a teplo z podlahového vykurovania je tak dodávané najmä do vzduchu, kam sa principiálne aj má distribuovať.“

Mnoho kancelářských budov se staví s velmi prosklenou fasádou. Zkoumány byly varianty vytápění podlahovým vytápěním, stropním vytápěním a tepelnou aktivací betonového jádra budovy.

Obr. Průběhy teplot během tří zkoumaných variant vytápění jsou velmi podobné s výjimkou tepelné aktivace betonového jádra, která vykazuje menší pokles teploty během nočního útlumu vlivem velké tepelné akumulace (Zdroj: Sborník ke konferenci Vykurovanie 2018)

Teplotní průběhy byly relativně podobné, ale potřeba tepla nikoliv. „Počas simulovaných 10 dní bola energie dodaná do miestnosti aktiváciou betónového jadra o 31 % vyššia ako pri podlahovom vykurovaní. Akumulačný potenciál tepelne aktivovaných betónových stropov sa však pravdepodobne prejaví až po časovej perióde dlhšej ako 10 dní.“

Nové trendy v zásobovaní budov teplom – výroba, akumulácia, distribúcia a odovzdávanie tepla představil prof. Ing. Dušan Petráš, PhD., Katedra technických zariadení budov, Stavebná fakulta STU. „V EÚ sa práve pri aplikácií OZE začínajú čím ďalej tým viac uplatňovať technické riešenia, keď OZE sa umiestňujú nie lokálne na/do budovy alebo v ich blízkosti, ale práve naopak, mimo. Jedná sa teda i novú kvalitu riešenia, kedy zdroje tepla/chladu sú veľké energetické jednotky ako základ pre centralizované zásobovanie teplom.“

„Tak jako koniec koncov celá EÚ, Slovensko je jasným prípadom absolútnej závislosti na importe primárnych palivovo-energetických zdrojov, akými sú hlavne zemný plyn a ropa, pričom ich odber predstavuje okolo 90% v energetickej bilancii národného hospodárstva SR. Stále ešte rezonuje dopad tzv. plynovej krízy, súčasne vychádzajúc z objektívneho poznania že 40-45% primárnych zdrojov energie sa v krajinách EÚ spotrebuje pri prevádzke budov, v neposledním rade že v tomto teritóriu existuje nebývalá disproporcia medzi spotrebou primárnych energetických zdrojov a ich zásobami. Jednoducho povedané, Európa je odkázaná na nové alternatívne zdroje energie a Slovensko obzvlášť!“

Obr. Počasí pozornému sledování konference Vykurovanie 2018 přálo, neboť bylo většinou zamračeno, případně mírně sněžilo. Až na pár hodin ve čtvrtek odpoledne, kdy skrz mraky zasvítilo Slunce a v plné kráse se objevila silueta Kriváně.

Závěr

Složení přednášejících ukazuje na výrazný nástup nové generace, která nemá zkušenosti z minulosti společného Československa, tedy nejen z politicky jiného režimu, ale i odlišného způsobu řízení podniků a tvorby státních koncepcí a jejich prosazování. Nová generace ve větší míře preferuje decentralizaci, netradiční řešení a velké podniky s územním monopolem považuje spíše za brzdu technického pokroku. Na druhou stranu i velké slovenské podniky působící v oblasti CZT modernizují a zvyšují efektivitu.

Konference Vykurovanie 2018 v hotelu Permon v Podbánském skončila úspěchem.

(Všechna foto: Josef Hodboď)