Vliv přerušovaného vytápění na spotřebu energie při vytápění administrativní budovy
Článek se zabývá vlivem útlumu teploty vnitřního vzduchu při přerušovaném vytápění na spotřebu energie a kvalitu vnitřního prostředí ve stávající kancelářské budově s elektrickým přímotopným vytápěním.
Kancelářská budova společnosti Fenix trading v Jeseníku
Úvod
Roční spotřeba elektrické energie na vytápění u analyzované budovy dosahuje prakticky polovinu její celkové roční spotřeby elektrické energie. Ve spotřebě energie na vytápění je z tohoto důvodu největší potenciál úspory. Budova je standardně vytápěna po celý pracovní den na žádanou teplotu vzduchu 21 °C a není nastaven žádný režim přerušovaného vytápění. Přerušované vytápění vlivem útlumu vnitřní teploty vzduchu mimo pracovní dobu by mělo přinést úsporu energie. Otázkou je, jaká bude úspora a jaké toto opatření bude mít důsledky pro provoz budovy. Provozní nastavení budovy a předpokládané chování budovy bylo nejprve ověřeno na simulačním modelu budovy. Na základě zjištěných předpokladů byly na objektu v lednu a únoru 2018 testovány různé provozní nastavení systému vytápění, které jsou popsány a vyhodnoceny v článku.
Budovu v této případové studii představuje již publikovaná budova Office Centre Fenix v Jeseníku [1], [2]. Stavební řešení budovy konstrukčně představuje prefa-monolitický železobetonový skelet založený na vrtaných pilotách s výplňovým zdivem z vápenopískových cihel VAPIS 175 mm. Fasáda je řešena jako provětrávaná s dřevěným obkladem. Zateplení je provedeno minerální vatou o tloušťce 280 mm, pouze 3. NP je zatepleno kontaktním zateplovacím systémem s EPS o tloušťce 260 mm. Okna jsou použita dřevo hliníková s vícevrstvým rámem z lepeného hranolu z exteriérové strany osazený hliníkovým opláštěním. V rámu je izolační trojsklo s měkce pokovenou vrstvou. Tepelně technické parametry obálky budovy téměř splňují doporučené hodnoty součinitelů prostupu tepla dle ČSN 730540-2 a v některých parametrech také hodnoty pro pasivní budovy (tab. 1).
| Tepelně technické požadavky | Obvodová stěna | Podlaha | Střecha | Okna | Obálka budovy | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U [W/m2.K] | U [W/m2.K] | U [W/m2.K] | Uw [W/m2.K] | gg [–] | Uem [W/m2.K] | |
| Budova OC Fenix | 0,11 | 0,24 | 0,14 | 0,73 | 0,63 | 0,24 |
| Doporučené hodnoty podle ČSN 730540 – 2:2011 | 0,2 | 0,3 | 0,16 | 1,2 | 0,35 | |
| Hodnoty pro pasivní budovy podle ČSN 730540 – 2:2011 | 0,18–0,12 | 0,22–0,15 | 0,15–0,1 | 0,8–0,6 | 0,28 | |
Vytápění budovy zajišťuje kombinace elektrických přímotopných prvků – sálavých stropních panelů, stěnových panelů a podlahového vytápění. Otopné plochy jsou řízeny po jednotlivých místnostech s možností centrálního nastavení. Každá místnost má vlastní regulátor a nezávislé řízení na základě žádané teploty vzduchu. Elektrický příkon a kumulativní spotřeba energie otopných ploch je měřena a zaznamenávána v minutovém kroku. Dále jsou zvlášť měřeny další spotřeby elektrické energie, parametry vnitřního prostředí (teplota vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, koncentrace CO2, VOC) a parametry venkovního prostředí. Celková tepelná ztráta budovy je 10,5 kW, kterou pokrývají otopné plochy s celkovým elektrickým příkonem 11,5 kW.
Spotřeba energie budovy
Za první rok provozu (červenec 2016 až červen 2017) činila celková roční spotřeba budovy 23,9 MWh/rok (75,7 kWh/m2.rok). Budova využívá pouze elektřinu ze sítě a sluneční energii pro výrobu elektřiny pomocí hydridní fotovoltaické elektrárny. V dílčích spotřebách energie je nejvyšší dílčí spotřeba energie na vytápění ve výši 11,5 MWh/rok (36,4 kWh/m2.rok), což představuje 48 % celkové spotřeby energie budovy. Dalšími vysokými, ale celoročně stálými spotřebami, je zásuvková spotřeba energie a energie na provoz serverů, zabezpečovacích zařízení, apod. Tato roční spotřeba dosahuje 7,9 MWh/rok (25,1 kWh/m2.rok) a podíl 32 % z celkové roční spotřeby energie [2]. Pokud se hledá úspora energie, potom systém vytápění nabízí potenciál v podobě dominantní spotřeby energie. Nabízí se tedy možnost nastavení časového provozu přerušovaného vytápění v celodenním režimu budovy. Základní nastavení regulátorů otopných ploch pro jednotlivé místnosti objektu v pracovních dnech bylo na konstantní žádanou teplotu vzduchu 21 °C bez režimu přerušovaného vytápění. O víkendu byl nastavený režim přerušovaného vytápění na útlum teploty vnitřního vzduchu o 2 °C. Tento provozní stav vykazuje prakticky konstantní odběr energie v nočních hodinách. Přes den odběr klesá v závislosti na vnitřních a vnějších tepelných ziscích díky velmi dobré odezvě otopných ploch na změnu podmínek po jednotlivých místnostech. Otázkou zůstává, jaké provozní nastavení pro systém vytápění zvolit a jaké důsledky to bude mít na provoz budovy z pohledu spotřeby energie a z pohledu dosažení žádané teploty vzduchu na začátku pracovní doby. Pro zjištění reálného přínosu přerušovaného vytápění s útlumem vnitřní teploty vzduchu mimo pracovní dobu byl zvolen následující postup:
- Provozní nastavení budovy a předpokládané chování budovy bylo nejprve ověřeno na simulačním modelu budovy.
- Na základě zjištěných předpokladů byly na objektu v lednu a únoru 2018 testovány různé provozní nastavení systému vytápění, které jsou podrobně popsány níže.
- Následně byl kalibrovaný simulační model využit pro vyjádření celoročního vlivu přerušovaného vytápění na roční spotřebu energie na vytápění.
Výpočtový předpoklad chování budovy
Obecné předpoklady chování objektu při různých režimech přerušovaného vytápění byly nejprve podpořeny výsledky dynamické simulace modelu budovy. Simulace provozu budovy s různými režimy útlumu sloužila jako předpoklad skutečného chování budovy. Model budovy byl zpracovaný v simulačním SW Designbuilder. Okrajové podmínky modelu v podobě parametrů užívání budovy, jako např. obsazenost, provoz kancelářského vybavení, nastavení venkovních žaluzií, infiltrace apod., byly kalibrovány na základě reálného chování budovy pomocí měřených parametrů (zásuvková spotřeba elektřiny, senzory přítomnosti osob, stav vytažení venkovních žaluzií, úbytek koncentrace CO2 při vypnutém VZT systému, apod.). Pro získání základního předpokladu byl simulován typický zimní týden (od 2. 2. do 9. 2.). Klimatická data vycházejí z databáze klimatických dat IWEC pro Klodzko (Klodzko 125200 (IMGW)), což je Jeseníku klimaticky nejbližší podobná lokalita. Simulovaný časový úsek zahrnuje dvakrát víkendový den a pět pracovních dnů. Výpočtově byly prověřovány stavy vytápění objektu: bez útlumu, útlum teploty vnitřního vzduchu o 1 °C (z 21 °C na 20 °C), útlum o 2 °C (z 21 °C na 19 °C) a útlum o 4 °C (z 21 °C na 17 °C). Přerušované vytápění bylo pro potřeby simulace v pracovních dnech nastaveno mezi 18:00–6:00.
Simulace útlumových režimů ukazuje předpokládanou spotřebu energie za danou periodu, ze které lze stanovit předpokládanou relativní provozní úsporu energie v pracovních dnech a také průběh předpokládaného elektrického příkonu otopných ploch. Jak lze předpokládat a jak je patrné z tab. 2, tak režim bez útlumu má nejvyšší spotřebu elektřiny na vytápění, ale jeho příkon je po celou periodu rovnoměrný bez výrazných příkonových špiček. Naopak útlumové režimy mají nižší spotřebu energie díky minimální spotřebě energie mimo pracovní dobu, ale při náběhu systému dochází k vysokým ranním odběrovým špičkám, které dosahují maxima instalovaného příkonu systému vytápění 11,5 kW, viz obr. 1.
| Bez útlumu | Útlum o 1 °C | Útlum o 2 °C | Útlum o 4 °C | |
|---|---|---|---|---|
| Spotřeba energie na vytápění za týden [kWh] | 485 | 490 | 453 | 439 |
| Úspora energie vhledem k režimu bez útlumu [%] | 0 % | −1 % | 6 % | 9 % |
| Spotřeba energie na vytápění za tři pracovní dny (ÚT, ST, ČT) [kWh] | 213 | 167 | 172 | 195 |
| Úspora energie vhledem k režimu bez útlumu [%] | 0 % | 22 % | 19 % | 9 % |
Obr. 1 Průběh vypočteného příkonu systému vytápění pro různé útlumové režimy v průběhu pracovního týdne
Skutečné chování budovy
Aby bylo možné potvrdit výše uvedené předpoklady, byly během ledna a února 2018 na objektu testovány čtyři různé provozní režimy. Testovací režim byl nastaven v rozsahu jednoho týdne tak, aby zasahoval do dvou víkendů ohraničujících pracovní týden, tzn. pro periodu neděle až sobota. Délka experimentu byla ohraničena vždy jedním víkendovým dnem (začátek experimentu – neděle, konec experimentu – sobota). Tyto víkendové dny ohraničují pracovní týden. V rámci reálného provozu byly testovány následující režimy přerušovaného vytápění budovy:
- 14. 1. 2018 – 20. 1. 2018, provoz bez útlumu, víkend útlum o 2 °C,
- 21. 1. 2018 – 27. 1. 2018, útlum o 2 °C, víkend útlum o 2 °C,
- 28. 1. 2018 – 3. 2. 2018, útlum o 3 °C, víkend útlum o 3 °C,
- 4. 2. 2018 – 10. 2. 2018, útlum o 4 °C, víkend o 4 °C.
Regulátory otopných ploch v jednotlivých místnostech pak měly časové nastavení přerušovaného vytápění podle tab. 3. Ranní náběh systému vytápění byl zvolen na základě empirické zkušenosti s ročním provozem objektu tak, aby nejpozději v 7:00 bylo dosaženo žádané teploty 21 °C. Útlum mimo pracovní dobu pak představuje časový úsek 17:00 až 3:00 (konec útlumu pro kanceláře), resp. 4:00 (konec útlumu pro zbytek budovy).
| Kanceláře, zasedací místnost (PO–PÁ) | Od 0:00 do 2:59 | Od 3:00 do 16:59 | Od 17:00 do 23:59 |
| útlum | 21 °C | útlum | |
| Chodba, WC, kuchyňky (PO–PÁ) | 0:00 | Od 4:00 do 16:59 | Od 17:00 do 23:59 |
| útlum | 21 °C | útlum | |
| Vstupní hala (PO–PÁ) | 0:00 | Od 4:00 do 16:59 | Od 17:00 do 23:59 |
| útlum | 21 °C | útlum | |
| Celý objekt (SO–NE) | od 0:00 do 23:59 | ||
| útlum | |||
Největší odchylku v průměrných venkovních teplotách představuje týden, kde byl měřený útlum o 4 °C, kdy venkovní teploty vzduchu dosahovaly výrazně podnulových hodnot. Porovnání teplotních podmínek pro jednotlivá měřená období ukazuje graf na obr. 2, kde je současně uvedeno porovnání průměrné venkovní teploty vzduchu pro celé měřené období, všechny pracovní dny a pouze pro tři pracovní dny (úterý, středa, čtvrtek – tedy dny, které nejsou ovlivněny víkendovým útlumem).
Obr. 2 Porovnání průměrných teplot vzduchu venkovního prostředí za dané období
Výpočtový předpoklad zpracovaný dynamickou simulací potvrdil reálné chování objektu. Souhrnnou nejvyšší spotřebu energie na vytápění bude vykazovat režim bez útlumu a díky nižším teplotám vzduchu v měřeném období také režim s nejvyšším útlumem o 4 °C. Nutno podotknout, že v případě útlumu o 4 °C, teplota vzduchu v objektu prakticky tohoto útlumu nedosáhla (obr. 4). Porovnání jednotlivých režimů systému vytápění reprezentuje tabulka 4.
| Bez útlumu | Útlum o 2 °C | Útlum o 3 °C | Útlum o 4 °C | |
|---|---|---|---|---|
| Spotřeba energie za měřený úsek [kWh] | 604 | 537 | 392 | 504 |
| Průměrná venkovní teplota za měřený úsek [°C] | −1,6 | 0,1 | 2,3 | −3,9 |
| Spotřeba energie za tři pracovní dny (ÚT, ST, ČT) [kWh] | 310 | 252 | 199 | 283 |
| Průměrná teplota za tři pracovní dny (ÚT, ST, ČT) [°C] | −0,5 | 1,7 | 1,6 | −4,6 |
Průběh elektrického příkonu pro jednotlivé měřené období pak reprezentuje následující graf s vyznačením pracovní doby 7:00–17:00 (obr. 3). Z grafu je tak dobře čitelný náběh vytápění v pondělí pro všechny režimy po víkendovém útlumu. Tento trend je pro všechny režimy útlumu velmi podobný. Mezi jednotlivými pracovními dny je již patrný rozdíl mezi režimem bez útlumu a jednotlivými útlumovými režimy. Průběhy křivky elektrického příkonu kopíruje předpoklad chování objektu z dynamické simulace (obr. 1). Režim bez útlumu má rovnoměrné rozložení příkonu v měřeném časovém úseku, vyjma pondělního náběhu po víkendovém útlumu, naopak útlumové režimy mají vždy příkonovou špičku při konci útlumu ve 3:00, resp. 4:00 ráno. Příkonová špička od 4:00 pak využívá celého instalovaného příkonu všech otopných ploch tj. 11,5 kW v závislosti na regulátorech jednotlivých místností.
Obr. 3 Průběh měřeného elektrického příkonu systému vytápění pro jednotlivé provozní režimy
Obr. 4 Průběh teploty vnitřního vzduchu pro jednotlivé provozní režimy
Pokud se měřené hodnoty, zaznamenané v minutovém kroku, agregují za měřený úsek po jednotlivých hodinách, potom je zřejmý souhrnný profil spotřeby energie pro jednotlivé hodiny pouze v pracovních dnech (obr. 5). V případě útlumových režimů je zřejmá maximální spotřeba energie vždy mezi 3:00 až 5:00, díky provoznímu nastavení zahájení vytápění na žádanou teplotu vzduchu 21 °C. Současně je pro útlumové režimy patrná souhrnně zvýšená spotřeba energie po celý den, stejně jako předpokládá simulační model.
Obr. 5 Hodinový souhrn spotřeby energie systému vytápění za dané období pro jednotlivé provozní režimy
Z grafu na obr. 5 je zřejmé, že v případě útlumových režimů se největší část energie potřebná na vytápění spotřebuje mezi 3:00 až 7:00. Pokud se pracovní dny rozdělí na specifické časové úseky, je možné vyjádřit porovnání spotřeb v těchto dílčích časových úsecích: ranní náběh od 3:00 do 7:00, pracovní doba od 7:00 do 16:00 a noční útlum od 16:00 do 3:00. Spotřebu energie v těchto časových úsecích ukazuje tab. 5.
V ranním náběhu systému, tj. od 3:00 do 7:00, se v případě útlumových režimů jedná o spotřebu v rozsahu od 36 do 46 % z celkové spotřeby energie v pracovní dny. Režim bez útlumu za tyto čtyři hodiny spotřebuje pouze 23 % spotřeby energie. Porovnání podílu spotřeby energie v pracovní době (tj. mezi 7:00 až 16:00) je opět u útlumových režimů vyšší, než v režimu bez útlumu. Naopak tomu pak je mimo pracovní dobu tedy v době mezi 16:00 až 3:00, kdy režim bez útlumu v této době spotřebuje 52 % z celkové denní spotřeby energie.
Útlumové režimy dosahují podílu spotřeby energie 29 % pro režim útlumu o 2 °C, 6 % pro režim útlumu o 3 °C a pouze 3 % z celkové spotřeby energie pro režim útlumu o 4 °C. Tato skutečnost ukazuje, že vliv útlumového režimu není možné vnímat pouze z pohledu celkové spotřeby energie, ale také z pohledu jejího časového průběhu s ohledem na možné využívání elektřiny ve vysokém a nízkém tarifu [7]. Popsaný objekt je napojen lokální distribuční síť výrobního závodu a nevyužívá žádný z distribučních tarifů.
| Bez útlumu | Útlum o 2 °C | Útlum o 3 °C | Útlum o 4 °C | |
|---|---|---|---|---|
| Spotřeba energie 3–7 h [kWh] | 139 | 192 | 182 | 220 |
| Podíl z celkové spotřeby [%] | 23 % | 36 % | 46 % | 44 % |
| Spotřeba energie mezi 7–16 h [kWh] | 154 | 192 | 186,6 | 267 |
| Podíl z celkové spotřeby [%] | 25 % | 36 % | 48 % | 53 % |
| Spotřeba energie mezi 16–3 h [kWh] | 312 | 154 | 23 | 17 |
| Podíl z celkové spotřeby [%] | 52 % | 29 % | 6 % | 3 % |
| Celková spotřeba energie [kWh] | 604 | 537 | 392 | 504 |
Vliv na vnitřní teplotu vzduchu
Při testování jednotlivých útlumových režimů bylo také provedeno posouzení hodnocení teploty vzduchu z pohledu zařazení do kategorie vnitřního prostředí podle normy ČSN EN 15251 [5]. Ideálním a žádaným stavem je dosažení po celou pracovní dobu kategorie I [6]. Kategorie jsou dále odlišeny pomocí znaménka plus a minus (+ a −), tzn. vyšší, resp. nižší teploty vzduchu ve vztahu ke kategorii I, např. kategorie II znamená rozsah teploty vnitřního vzduchu od 19 °C do 20 °C. Pracovní dobou je pro hodnocení kategorií teploty vnitřního vzduchu dle normy uvažována perioda 7:00–17:00.
| Kategorie/třída | Teplota vnitřního vzduchu pro otopné období |
|---|---|
| I | 20−22 °C |
| II | 19−23 °C |
| III | 18−24 °C |
| IV | ostatní |
Pro porovnání dosažení tepelného komfortu v souladu s normou ČSN EN 15251 bylo v kanceláři 103 (velkoplošná kancelář s více pracovními místy) a kanceláři 202 (kancelář s jedním pracovním místem) provedeno hodnocení teploty vzduchu pro pracovní dny v daném období provozního režimu systému vytápění. Z obr. 6 je patrné, že po pracovní dobu je u bezútlumového provozu a provozu s útlumem o 2 °C dosažena po celou pracovní dobu žádaná nejlepší kategorie teploty vzduchu I. V případě útlumu o 3 °C a 4 °C je v dopoledních hodinách od 9:00 do 10:00 h dosažena v 5 % času kategorie II, případně do 8:00 také III (obr. 7). Pro útlum o 2 °C je náběh systému ve 3:00 dostatečný a v 7:00 je dosaženo žádané kategorie I po celou pracovní dobu, viz obr. 7. Útlum vytápění o 3 °C a zejména o 4 °C nedosáhne v místnosti 103 žádané teploty vzduchu v 7:00. ale kategorie I bude dosažena mezi 9:00 až 10:00. Posunutí začátku náběhu vytápění v tomto případě nedává příliš smysl.
Obr. 6 Kategorie teploty vzduchu pro kancelář 103 při útlumu o 2 °C za měřené období po jednotlivých hodinách na základě agregovaných hodnot teploty vnitřního vzduchu
Obr. 7 Kategorie teploty vzduchu pro kancelář 103 při útlumu o 4 °C za měřené období po jednotlivých hodinách na základě agregovaných hodnot teploty vnitřního vzduchu
Zhodnocení
Uvedené zhodnocení se týká vlivu útlumového režimu vždy na jeden relativně krátký časový úsek – týden. Aby bylo možné vyjádřit celoroční přínos útlumových provozních režimů na celkovou roční spotřebu energie, je možné využít kalibrovaný simulační model budovy s vloženými reálnými změřenými klimatickými podmínkami v místě budovy. S těmito modifikovanými klimatickými daty model dosahuje totožných průběhů spotřeby energie jako jednotlivé měřené útlumové režimy. Ukázku pro útlum o 2 °C ukazuje obr. 8. Na základě takto kalibrovaného modelu lze pomocí celoroční simulace výpočtově vyjádřit celoroční přínos provozního nastavení systému. V tab. 7 jsou uvedeny hodnoty spotřeby energie pro jednotlivé režimy přerušovaného vytápění podle režimu útlumu.
Z výsledků je patrné, že:
přerušované vytápění s největším útlumem teploty vnitřního vzduchu dosahuje až 15% úsporu roční spotřeby energie na vytápění.
Noční útlum v pracovních dnech o 4 °C ovšem v ranních hodinách způsobí nedostatečný tepelný komfort.
Útlum o 2 °C přináší předpokládanou celoroční úsporu přibližně 13 % z celkové roční spotřeby energie na vytápění a současně také dodržení podmínek pro požadovaný komfort v ranních hodinách.
Obr. 8 Porovnání spotřeby energie na vytápění podle kalibrovaného modelu a naměřených dat s útlumem 2 °C za období 21. 1. až 27. 1. 2018
| Vypočtená roční spotřeba [kWh] | Celková předpokládaná roční úspora | |
|---|---|---|
| Bez útlumu | 12 101 | 0 % |
| Útlum o 1 °C | 11 080 | 8 % |
| Útlum o 2 °C | 10 583 | 13 % |
| Útlum o 3 °C | 10 238 | 15 % |
| Útlum o 4 °C | 10 057 | 17 % |
Z výsledků simulace je tedy zřejmé, že snížením žádané teploty vzduchu v režimu útlumu lze výpočtově dosáhnout roční úspory energie na vytápění v rozsahu od 8 % do 17 % v závislosti na režimu útlumu. Optimálním řešením se jeví útlum o 2 °C, který přináší předpokládanou celoroční úsporu cca 13 % i s ohledem na požadovaný tepelný komfort v ranních hodinách, který nelze dosáhnout u režimů vyšším útlumem teploty vzduchu mimo pracovní dobu.
Provozní režim útlumu o 2 °C byl po výše uvedených zjištěních nastaven pro třetí otopné období v provozu objektu (2018/2019). Pro porovnání uplynulých třech otopných období je nezbytné nejprve shrnout hlavní klimatické parametry ovlivňující spotřebu energie v budově, zejména venkovní teplotu vzduchu, případně intenzitu solárního záření. Z měřených hodnot lze pak uvést, že nejchladnějším otopným obdobím, a to jak z pohledu průměrné teploty venkovního vzduchu za říjen až únor, tak z pohledu solárního záření, bylo otopné období 2016/2017 s průměrnou teplotou 1,1 °C. Následující dvě otopné období (říjen až únor) mají průměrnou teplotu 2,1 °C (2017/2018), resp. 2,8 °C (2018/2019).
Vzhledem k tomu, že okrajový měsíc říjen vnáší do porovnání vliv poměrně výrazného výkyvu teplot (chladný říjen 2016 v porovnání s naopak velmi teplým říjnem 2018 s výrazně vyšším podílem solárního záření), je vhodné porovnat průměrné teploty za měsíce listopad až únor a z tohoto důvodu také spotřebu energie na vytápění v tomto období. Potom platí, že nejchladnějším otopným obdobím je otopné období 2016/2017 s průměrnou teplotou za listopad až únor −0,3 °C a nejteplejším otopným obdobím 2018/2019 s průměrnou teplotou venkovního vzduchu za listopad až únor +0,9 °C.
Z pohledu průměrné venkovní teploty vzduchu jsou si pak velmi podobné měsíc prosinec pro všechna tři otopná období a měsíc leden pro období 2016/2017 a 2018/2019 a měsíc únor v období 2017/2018. Nicméně měsíc únor se výrazně odlišuje ve smyslu solárního záření (více slunečný měsíc než leden).
| listopad | prosinec | leden | únor | průměr (listopad–únor) | |
|---|---|---|---|---|---|
| Průměrná venkovní teplota 2016/2017 [°C] | 2,7 | −0,6 | −5,2 | 1,8 | −0,3 |
| Průměrná venkovní teplota 2017/2018 [°C] | 3,6 | 0,7 | 1,1 | −4,3 | 0,3 |
| Průměrná venkovní teplota 2018/2019 [°C] | 4,4 | 0,0 | −2,8 | 1,9 | 0,9 |
Pro celkovou spotřebu energie na vytápění jednotlivých období z naměřených hodnot vyplývá že, spotřeba energie na vytápění je v otopném období 2018/2019 nižší než v předchozích obdobích. Rozdíl oproti první sezóně je pro měsíc říjen až únor 34 %, pro měsíce listopad až únor 28 %. Je třeba zmínit, že otopné období 2016/2017 a 2017/2018 mají velmi podobnou spotřebu energie s tím, že provozní nastavení objektu, vyjma měsíce únor 2017/2018 bylo prakticky identické.
| listopad | prosinec | leden | únor | celkem | rozdíl | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Spotřeba energie na vytápění 2016/2017 [kWh] | 1877 | 1802 | 2587 | 1905 | 8171 | 0% |
| Spotřeba energie na vytápění 2017/2018 [kWh] | 1302 | 2061 | 2394 | 2374 | 8131 | 0% |
| Spotřeba energie na vytápění 2018/2019 [kWh] | 767 | 1509 | 2347 | 1256 | 5879 | −28% |
Závěr
Pro spotřebu energie na vytápění je útlumový režim mimo pracovní dobu v pracovních dnech na jednu stranu výhodný a vede k celkově nižší spotřebě energie na vytápění za den. Na druhou stranu je tato úspora vykoupena ranním náběhem systému, který způsobuje poměrně značné odběrové špičky pro odběr elektřiny na vytápění. Tato odběrová špička se navíc potkává také se špičkami odběru souvisejícími se začátkem pracovní doby (osvětlení, výtah, zásuvkové spotřebiče).
Obecně lze říci, že útlumový režim o 2 °C přinese úsporu v celoročním rozsahu cca 13 %, nicméně za cenu ranních odběrových špiček, které v tomto případě balancuje bateriové úložiště. Útlumový režim přináší zvýšenou spotřebu energie v ranních hodinách po ukončení útlumového režimu, kdy v ranních hodinách po ukončení útlumového režimu ve 3:00, resp. ve 4:00 nabíhá maximální příkon systému vytápění pro dosažení žádané teploty. V tento časový úsek, tj. mezi 3:00 až 7:00, dochází ke spotřebě cca 30 až 40 % celkové denní spotřeby energie na vytápění v závislosti na výši nočního útlumu.
Režim bez nočního útlumu v pracovních dnech naopak zajistí plynulé rozložení spotřeby energie na vytápění v průběhu celého dne bez ranních odběrových špiček. V případě tohoto objektu byl jako optimální provozní režim zvolen útlum v pracovních dnech mimo pracovní dobu o 2 °C z důvodu celoroční úspory energie. Tento provozní režim vytápění byl nastaven na otopné období 2018/2019 a úspora energie na vytápění v otopném období listopad až únor činila 28 %. Je třeba uvést, že průměrná teplota vzduchu byla oproti předešlým otopným obdobím o 1 až 1,5 °C vyšší. Je patrné, že úspora energie ve výši 28 % na vytápění objektu převyšuje vypočtený předpoklad 13 %. O přesných důvodech lze spekulovat, nicméně zcela objektivními důvody jsou otopné období s vyšší venkovní teplotou, zvýšení provozní zásuvkové elektřiny a nárůst vnitřních tepelných zisků z vybavení a zvýšení počtu zaměstnanců.
Poděkování
Tento článek vznikl za podpory MŠMT v rámci programu NPU I č. LO1605 – Univerzitní centrum energeticky efektivních budov – Fáze udržitelnosti.
Použité zdroje
- Urban, M.; Bejček, M.; Wolf, P.; Vodička, A. Koncept administrativní budovy jako budovy s téměř nulovou spotřebou energie. Vytápění, větrání, instalace. 2017, 26(1), 30-36. ISSN 1210-1389.
- Urban, M.; Bejček, M.; Maška, M.; Wolf, P. OC Fenix – přehled spotřeby energie prvního roku provozu budovy za 07-2016/06-2017. [online]. Topinfo s.r.o. Poslední aktualizace 15. 10. 2018 [cit. 2019-21-01]. Dostupné z: https://vytapeni.tzb-info.cz/elektricke-vytapeni/18057-oc-fenix-prehled-spotreby-energie-prvniho-roku-provozu-budovy
- Stavba budovy pilotního projektu v Jeseníku pokračuje [online]. Topinfo s.r.o. Poslední aktualizace 3. 4. 2016 [cit. 2019-21-01]. Dostupné z: https://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika/13991-stavba-budovy-pilotniho-projektu-v-jeseniku-pokracuje
- Monitoring budovy OC Fenix [online]. Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT. [cit. 2019-21-01]. Dostupné z: https://data.fenixgroup.cz/
- ČSN EN 15251. Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, tepelného prostředí, osvětlení a akustiky. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011, 44 s. Třídicí znak 127028.
- Kabele, K.; Veverková, Z.; Urban, M. Hodnocení kvality vnitřního prostředí budov s nízkou spotřebou energie. Praha: Společnost pro techniku prostředí, 2018. 76 s. ISBN 978-80-02-02811-6
- Stav HDO | PREdistribuce, a. s. [online]. Copyright © 2018 PREdistribuce, a. s. [cit. 28.01.2019]. Dostupné z: https://www.predistribuce.cz/cs/potrebuji-zaridit/zakaznici/stav-hdo/
Pozn. redaktora:
Skutečnosti uvedené v článku potvrzují nutnost věnovat maximální pozornost nejen zjištění potřeby tepla na vytápění, ale i jejímu průběhu. Důležitá je následná optimalizace úsporného režimu útlumu tak, aby neznamenal snížení kvality vnitřního prostředí. Toto platí obecně, nejen v případě vytápění elektrickou energií, ale i ostatními zdroji tepla včetně soustav zásobování tepelnou energií SZTE. A pokud nejsou některé zdroje tepla schopné úsporný potenciál kancelářské budovy využít, nereagují na zásadní cíl zvyšovat účinnost využití energií, je otázka, zda by měly být používány.
The article deals with the effect of the indoor air temperature attenuation during intermittent heating on the energy consumption and the quality of the indoor environment in an existing office building with electric direct heating system.
