Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Přijetím závazku zvýšit energetickou účinnost o 20 % si EU, zdá se, ukrojila příliš velký krajíc…

Ing. Jan Blažíček, redakce

Recenzovaný

S požadavkem na zvyšování energetické účinnosti se poslední dobou setkáváme prakticky na každém kroku, a to v důsledku implementace směrnice 2012/27/EU do naší legislativy. Smyslem tohoto nařízení je vyvolat takové změny ve společnosti a v energetice, aby se do roku 2020 zvýšila energetická účinnost o 20 % a vytvořily se podmínky pro její další růst v dlouhodobějším horizontu. Mezi nejvýznamnější oblasti z hlediska spotřeby energie přitom patří vytápění staveb.

Vedou opatření preferovaná Unií a naším státem ke zvýšení energetické účinnost vytápění?

Hned úvodem musím říct, že já si to nemyslím. Přestože se v čerstvě aktualizované státní energetické koncepci (zveřejněna v prosinci 2014, schválena v květnu 2015) věnuje této otázce patřičná pozornost, mám pochybnosti o efektivitě navrhovaných kroků. V souvislosti s vytápěním staveb se hovoří o následujících bodech: výměna spotřebičů za účinnější, zateplování a renovace budov, zvyšování účinnosti přeměn energie, snižování ztrát při přenosu a distribuci energie, změna spotřebního chování, zejména pak zvyšování ekonomické a energetické gramotnosti obyvatelstva. Než se podíváme na to, jaký efekt mohou jednotlivá opatření přinést, pojďme si připomenout definici energetické účinnosti podle směrnice 2012/27/EU:

„Energetickou účinností se pro účely této směrnice rozumí poměr výstupu ve formě výkonu, služby, zboží nebo energie k množství vstupní energie. … Zvýšením energetické účinnosti se rozumí nárůst energetické účinnosti v důsledku technologických či ekonomických změn nebo v důsledku změn v lidském chování.“

Je mírně řečeno zvláštní. Představa, že účinnost lze zvýšit ekonomickým opatřením nebo změnou chování spotřebitelů svědčí o trochu jiném, než ryze fyzikálním, přístupu. Celkově to působí dojmem, že na směrnici pracovali jak technicky, tak ekonomicky a humanitně zaměření tvůrci a každá skupina si do finální verze textu prosadila něco ze svých nápadů. Podobně jako když pejsek s kočičkou pekli dort…

Nicméně nelze tvrdit, že by směrnice nenechala členským státům dostatečný prostor zvolit si vlastní cestu. Jediné, co je striktně požadováno, je splnění stanovených cílů. Naši úředníci (na MPO a na MŽP) ale soudě podle dosavadních kroků ve stanovených cílech a doporučené strategii žádný problém nenašli, a s vysokou pravděpodobností ani nehledali. Potom příliš nepřekvapí, že průběžné výsledky zatím nenaplňují očekávání. S ohledem na blížící se termín plnění je proto nejvyšší čas na přezkum zvolené strategie. Pro objektivní posouzení efektivity různých opatření je dobré si nejdříve detailněji popsat a graficky znázornit, co a v jaké míře se na energetické účinnosti vytápění podílí.

Energetická účinnost vytápění

Energetická účinnost vytápění se skládá ze tří složek – z energetické účinnosti při výrobě tepla, z energetické účinnosti při distribuci tepla (v případě je-li teplo dodáváno z centrálního zdroje) a z energetické účinnosti při předávání tepla do vytápěných prostor.

Obr. č. 1: výchozí stav (A = 100, B = 80, C = 70, D = 80, E = 20, F = 10, G = 30, D/A = 80 %)

Energetická účinnost výroby je definována jako podíl tepla užitečně uvolněného z paliva do pracovní látky (B na obrázcích) a energie obsažené ve spotřebovaném palivu (A). Ztráty při výrobě představuje hodnota (E). Výsledné hodnoty se odvíjejí od druhu paliva a technické úrovně tepelného zdroje. Zatímco u starších uhelných kotlů byla účinnost maximálně 55 %, moderní automatické kotle již mají 80 až 85% účinnost a u kotlů plynových nebo peletkových se běžně dosahuje 80 až 95 %. Zdroje dálkového tepla potom pracují s účinností mezi 85 a 95 %, přičemž ne všechny fungují jako klasické výtopny, některé vedle tepla vyrábějí rovněž elektřinu. Teplo zde tvoří pouze část celkové energetické produkce, ale to v žádném případě neznamená, že by jeho výroba byla neefektivní. Opak je pravdou. Pokud se u některých zařízení, konkrétně u tepelných čerpadel, udává účinnost větší než 100 %, je to z důvodu, že jako vstup se zde uvažuje pouze energie, za kterou platíme (elektřina, plyn), kdežto jako výstup se počítá celková tepelná energie dodávaná do místa spotřeby, tedy včetně tepla zdarma odebraného z okolního prostředí.

Energetická účinnost distribuce tepla představuje podíl tepla, které z teplovodu vychází (C) a tepla, které do teplovodu vstupuje (B). Tepelné ztráty v rozvodu vyjadřuje ztrátový faktor (F), který závisí na měrné ploše povrchu rozvodného potrubí, na celkovém součiniteli prostupu tepla, na počtu hodinostupňů pro rozvodnou tepelnou síť a na měrném příkonu tepla dodávaného do sítě. Ztrátový faktor tak může dosahovat výrazně odlišných hodnot (5 až 30 %). Efektivní rozvod tepla by však neměl překročit hranici 10 %, v takovém případě je účinnost distribuce vyšší než 90 %.

Energetická účinnost při předávání tepla do vytápěných prostor vyjadřuje efektivitu využití tepla dodaného k zajištění normových parametrů vnitřního prostředí a lze ji popsat jako podíl energie potřebné k pokrytí tepelných ztrát (D) a souhrn energií do objektu vstupujících (C + G), do kterého zahrnujeme jak teplo z otopné soustavy (C), tak všudypřítomné tepelné zisky (G), jejichž zdrojem je metabolické teplo přítomných osob, odpadní teplo vznikající při provozu elektrických a plynových domácích spotřebičů, teplo uvolňující se z ohřáté teplé vody a solární tepelné zisky. Cílem je zapojit do tepelné bilance prioritně všechny tepelné zisky, a z otopné soustavy odebírat pouze tolik tepla, kolik právě schází na plné pokrytí tepelných ztrát, ani o trochu víc. Podíl tepelných zisků v tepelné bilanci přitom tvoří 30 až 60 % celkové potřeby tepla na vytápění, v závislosti na klimatických podmínkách dané lokality, na způsobu užívání budovy a zejména tepelně technických parametrech obvodového pláště objektu. Čím je plášť kvalitnější, tím je podíl tepelných zisků na tepelné bilanci významnější. V současné době se zatím nedaří plně zapojovat tepelné zisky do tepelné bilance na úkor nakupovaného tepla, a to navzdory technickým možnostem, které máme. V důsledku toho bývá součet tepelných zisků a tepla z otopné soustavy vyšší než tepelné ztráty, čímž dochází k přetápění interiéru, tedy k neefektivnímu provozu. Na obrázcích to dokumentuje překryv obou toků označený tmavě červenou barvou.

Podíváme-li se na energetickou účinnost vytápění komplexně, se zohledněním všech jejích složek, můžeme ji definovat jako podíl tepla potřebného k zajištění normových parametrů vnitřního prostředí (D) a energie obsažené v palivu spotřebovaném při výrobě dodávaného tepla (A). V modelovém příkladu na obrázku č. 1 bude tedy výsledná účinnost 80 %.

A nyní si můžeme postupně projít jednotlivá navrhovaná opatření z hlediska jejich reálného potenciálu úspor a ekonomické náročnosti. Změnu účinnosti vytápění příslušným opatřením lze vyjádřit následujícím vzorcem (1):

kde jednotlivé symboly znamenají:

η_Cx: účinnost vytápění po provedeném opatření x [1]
A: podíl objektů s ústředním vytápěním [1]
η_Ai: účinnosti vytápění u objektů s ústředním vytápěním, výchozí stav [1]
η_Aj: účinnosti vytápění u objektů s ústředním vytápěním, cílový stav [1]
B: podíl objektů s individuálním vytápěním [1]
η_Bi: účinnosti vytápění u objektů s individuálním vytápěním, výchozí stav [1]
η_Bj: účinnosti vytápění u objektů s individuálním vytápěním, cílový stav [1]

Ve vzorci jsou úmyslně odděleny objekty s ústředním a individuálním vytápěním, aby se dal vyčíslit dopad opatření provedeného pouze v rámci jedné z uvedených skupin objektů na celkovou účinnost vytápění v rámci republiky.

1. Výměna spotřebičů za účinnější

V oblasti vytápění se jedná o výměnu zdrojů tepla s nízkou účinností za nové účinnější. Toto opatření míří na konečné spotřebitele, nikoliv na producenty dálkového tepla, a jeho prostředkem je především restrikce. Stále přísnější normy brání výrobě a prodeji zdrojů s nadlimitními emisemi a podlimitní účinností a nutí tak zákazníky nahrazovat dosluhující zařízení, která již normám nevyhovují, technicky pokročilejšími. Graficky je efekt tohoto opatření znázorněn na obr. č. 2. Náhradou původního zdroje zdrojem účinnějším zde došlo ke zvýšení energetické účinnosti vytápění z 80 na 89 % (obr. č. 1 vs. obr. č. 2).

Obr. č. 2: změna účinnosti výroby (A = 90, B = 80, C = 70, D = 80, E = 10, F = 10, G = 30, D/A = 89 %)

Tento postup se zdá být na první pohled logický a nekonfliktní, ale při bližším zkoumání již narážíme na několik otazníků. Například u plynových kotlů, jejichž minimální sezónní energetická účinnost v nejrozšířenější výkonové škále 10–70 kW musí od nynějška být alespoň 86 %, což je natolik drakonický limit, že výrobci postupně končí s výrobou klasických plynových kotlů s atmosférickým hořákem (účinnost kolem 80 %) a zákazník si bude moci pořídit již jen kotel kondenzační. Ten nejenže je výrazně dražší, ale aby bylo možné dosáhnout deklarované účinnosti, je nutné ho provozovat v jiném teplotním rozsahu než původní kotel, což obnáší buďto rekonstrukci celé otopné soustavy nebo zateplení objektu. Anebo se dá provozovat ve stejném rozsahu jako před výměnou a dosáhneme pak i zhruba stejné účinnosti jako s původním kotlem… Dalším příkladem jsou automatické kotle na pevná paliva. Ty slibují velice vysoké účinnosti, ale pouze tehdy, bude-li se v nich spalovat kvalitní (a taky dražší) palivo a uživatelé budou striktně dodržovat provozní manuál. V opačném případě bude účinnost velice drahého zařízení jen o málo lepší než u předchozího levného a neekologického provedení… Takže vše evidentně nebude tak růžové, jak by se mohlo zdát.

Jestliže v objektech vytápěných lokálními zdroji tepla žije více než 60 % naší populace a průměrná energetická účinnost instalovaných zdrojů leží někde mezi 75 a 80 %, dá se mluvit o slušném potenciálu. Pokud by se vyměnily všechny kotle v republice a průměrná účinnost se zvýšila o 10 %, mohl by si stát připsat úspěch ve výši šesti procentních bodů (viz výpočet 2) z požadovaných dvaceti. Na druhou stranu je nutné přiznat, že pořizovací ceny špičkových zdrojů jsou vysoké, a to všeobecně bez ohledu na využívané palivo, nelze proto sázet na přílišnou ochotu spotřebitelů k výměně přistupovat dříve, než je okolnosti donutí. To si uvědomuje i stát a snaží se zákazníky k výměně zdrojů motivovat tzv. kotlíkovou dotací.

Verdikt: Pokud se bavíme o náhradě zdrojů s účinností nižší než 75 %, nelze než souhlasit. V jejich případě by mělo dojít k výraznému zvýšení účinnosti produkce tepla a lze očekávat, že investice bude mít i rychlou návratnost. Naproti tomu výměna zdrojů s účinností vyšší než 75 % se jeví jako diskutabilní krok. Moc totiž nepomůže ani zákazníkům ani státu, který si od finanční podpory slibuje příliš mnoho. Do roku 2020 k výměně kotle přistoupí pouze zlomek spotřebitelů, celkový efekt tohoto opatření bude proto zanedbatelný. Současně je třeba mít na paměti, že reálná účinnost se odvíjí od uživatelského chování, takže k jejímu navýšení v důsledku „problému“ s kondenzačními kotli nebo kvůli „problému“ s palivem pro automatické kotle také nemusí dojít.

Navíc je státní podpora lokálních zdrojů zcela nesystémová. Pokud má stát něco podporovat, tak je to přechod na centrální zdroje tepla.

2. Zvyšování účinnosti přeměn energie

Toto opatření řeší stejnou oblast jako předchozí případ (obr. č. 2), pro změnu se ale týká producentů dálkového tepla, kterým je v Česku zásobeno podle údajů Teplárenského sdružení přes 1,5 milionu domácností, tedy více jak třetina obyvatel republiky. Efektivita výroby tepla v centrálních zdrojích je vesměs již nyní vysoká a splňuje i přísné emisní požadavky. Další zvyšování účinnosti proto nastane jen u části výrobců. Rozhodně by mělo být povinné, protože účinnost výroby je jedním z nejdůležitějších parametrů určujících konečnou cenu tepla. Dohlédnout by na to měl „strážce trhu“ ERÚ, jehož úkolem je chránit v silně monopolizovaném sektoru spotřebitele. Celkový potenciál je vyčíslen výpočtem 3.

Verdikt: Tlak na zvyšování energetické účinnosti výroby tepla v centrálních zdrojích je naprosto oprávněný. Centrální zdroje by podle státní energetické koncepce měly hrát klíčovou roli při zásobování teplem, a to především z důvodu nižší produkce emisí, což je hlavní benefit oproti decentralizované výrobě. Nicméně aby tento způsob vytápění byl atraktivní i pro konečné spotřebitele, je třeba dbát i na ekonomickou stránku, a tomu může zmíněný tlak ze strany státu pomoci. Na druhou stranu je třeba objektivně přiznat, že jestliže se v centrálních zdrojích vyrábí cca 40 % tepla, přičemž ve většině z nich s vysokou účinností, nelze od modernizace zbývajících dosud neefektivních zdrojů očekávat nějaký zásadní přínos pro závazek plynoucí ze směrnice 2012/27/EU.

3. Snižování ztrát při přenosu a distribuci energie

Jak již bylo zmíněno, rozptyl tepelných ztrát v rozvodech tepla může být obrovský. To znamená, že v některých případech je potenciál úspor velký, v jiných téměř nulový. Reálně se zde skrývá zhruba 2,5% úspora (viz výpočet 4). Uspořit se dá dvěma způsoby – zlepšením izolační schopnosti potrubí, nebo snížením teploty topného média. První varianta je poměrně snadno proveditelné u nadzemních vedení, naproti tomu u podzemních vedení bývá finančně dost náročná, proto se k ní přistupuje především až při rekonstrukci dosluhujících rozvodů. Snižování teploty topného média naráží na jiný problém. Z centrálního zdroje byly původně zásobeny objekty z tepelně technického hlediska prakticky totožné. Po několika vlnách zateplování je dnes na společný rozvod napojena celá škála objektů s velice odlišnými požadavky na teplotní spád, což se řeší místní úpravou teploty v domovních předávacích stanicích. Ty však umí teplotu pouze snižovat, takže aby bylo možné dodat do všech objektů požadované množství tepla, je třeba volit teplotní spád podle nejslabšího článku řetězu, kterým je objekt s nejhoršími parametry. V teplovodní síti tak proudí voda o teplotě, která je pro většinu odběratelů zbytečně vysoká, ale snížit ji z prostého důvodu nelze. Řešením by bylo snížení tepelných ztrát u problémových objektů, ale k tomu jejich majitele nemůže nikdo nutit, ledaže by teplárny přistoupily na dvousložkové ceny, ve kterých by se výrazněji promítly požadované parametry dodávané topné vody. Pokud by neúsporný dům platil za GJ o desítky procent více než dům úsporný, možná by netrvalo dlouho a požadované parametry by se opět téměř sjednotily. Majitelé neúsporných domů by buďto dům zateplili, nebo by se z centrálního rozvodu odpojili. Obrázek k tomuto opatření je celkem zbytečný, jde o identický účinek jako v předcházejících dvou případech s tím rozdílem, že ke změně nedochází u hodnoty E, ale F.

Verdikt: Zvyšování energetické účinnosti distribuce tepla je běh na dlouhou trať. Určitý potenciál zde je, ale nelze očekávat, že do roku 2020 dojde k nějakým zásadním změnám. Brání jim jak finanční, tak technické bariéry. Přínos pro naplnění cílů směrnice 2012/27/EU bude s největší pravděpodobností zanedbatelný.

4. Zateplování a renovace budov

Na tuto kartu evidentně vsadil náš stát. Zateplování objektů nebo výměna oken jsou jednak štědře podporovány z různých dotačních programů, celá problematika je rovněž dostatečně a kvalitně zpracována a medializována. Většina konečných spotřebitelů navíc bez problému chápe nepřímou úměru – čím více izolace, tím méně tepla. Proces renovace budov proto uspokojivě probíhá, realizují se obrovské investice v objemu desítek miliard korun a bezesporu dochází i ke snižování produkce tepla pro vytápění. Jaký je ale efekt z hlediska energetické účinnosti? Většinou bohužel nulový! Toto tvrzení může mnohým znít neskutečně, ale pro ověření jeho platnosti se stačí vrátit zpátky k definici energetické účinnosti vytápění uvedené v úvodu tohoto článku. Jestliže snížíme tepelné ztráty objektu a z toho plynoucí potřebu tepla, a následně úměrně tomu se sníží výroba tepla, podíl potřeby tepla a energie obsažené ve spotřebovaném palivu bude pořád stejný. Graficky je to znázorněno na obr. č. 3, ze kterého je patrné, že ačkoliv se oproti předchozímu stavu (obr. č. 2) snížily tepelné ztráty o celých 30 %, celková účinnost vytápění zůstala beze změny na hodnotě 89 %.

Obr. č. 3: změna tepelných ztrát (A = 63, B = 56, C = 49, D = 56, E = 7, F = 7, G = 30, D/A = 89 %)

A ještě číselné vyjádření:

Verdikt: Nemám nic proti zlepšování tepelně technických vlastností objektů, naopak plně je podporuji. Pouze upozorňuji na to, že snížit výrobu tepla v důsledku nižší potřeby neznamená automatické navýšení energetické účinnosti. Co je potřeba spolu se zateplením provést, aby došlo k navýšení energetické účinnosti, je popsáno v kapitole 6.

5. Změna spotřebního chování, zejména pak zvyšování ekonomické a energetické gramotnosti obyvatelstva

Cíl změnit chování obyvatelstva, aby se zvýšila energetická účinnost, je velice ambiciózní. Prostředkem má být tzv. inteligentní měření spotřeby tepla, které by podle jeho zastánců mělo dávat spotřebitelům zpětnou vazbu o spotřebě tepla na vytápění, a ti by pak svým úsporným chováním měli přispět ke zvýšení energetické účinnosti. Pokud by smyslem bylo prosté zamezení přetápění, nabízí se logicky otázka, proč tíhu tohoto nelehkého úkolu klást na bedra obyvatel, když to daleko lépe a efektivněji zvládne regulační technika instalovaná jako součást otopné soustavy? Ta přece automaticky reguluje dodávky tepla tak, aby k přetápění nedocházelo, a přítomnost člověka k tomu vůbec nepotřebuje. Ale příznivcům měření nejde pouze o přetápění, oni chtějí snižovat produkci tepla tím, že se vytápěné prostory v době nepřítomnosti člověka vytápět buďto nebudou, anebo budou, ale na nižší než normovou teplotu. Jejich vize se nápadně shoduje s regulací umělého osvětlení. Když doma nikdo není, tak se tam nesvítí, při příchodu se stiskne vypínač, a máme požadovanou světelnou pohodu… Tak to ale u vytápění nechodí a chodit ani nemůže! Při vytápění hraje nezanedbatelnou úlohu teplotní setrvačnost, díky které nelze tento obor vnímat dvoustavově – zapnuto/vypnuto. Omezení spotřeby tepla při „zodpovědném“ snižování vnitřní teploty pod normové hodnoty navíc žádnou úsporou není, protože tento postup odporuje podmínkám, kterými jsou tepelné úspory fyzikálně definovány.

Nadbytečná redukce vnitřní teploty je s výhradami akceptovatelná ještě tak u rodinných domků, kde je věcí každého jedince, jak se svým majetkem a svojí vnitřní pohodou nakládá. Jinak je tomu ale u bytových domů, kde by se obyvatelé měli řídit vyhláškou určující pravidla pro provozování otopné soustavy ústředního vytápění. Proč? Protože výsledkem vypínání radiátorů v době nepřítomnosti je snížení teplotní pohody pod normovou úroveň, což u objektů hromadného bydlení způsobuje nežádoucí migraci tepla mezi jednotlivými bytovými jednotkami, následné řetězení uživatelských zásahů do regulace a v konečném důsledku úplné vyřazení regulační techniky z procesů, pro které byla instalována. Současně je degradována přenosová i regulační schopnost celé soustavy. Nepřirozeným snižováním odběru tepla z distribučních sítí se automaticky snižuje teplota vody na prahu všech ostatních spotřebičů tepla na stoupačce, takže vnitřní teplota vzduchu poklesne i u spotřebitelů, kteří o omezování své vnitřní tepelné pohody rozhodně nestojí.

Při ruční regulaci mohou nastat dvě mezní situace. První z nich je nedotápění (obr. č. 4). Podíl D/A zde vychází úžasně, ale na první pohled je zřejmé, že v objektu nemohou být za daného stavu dodrženy požadované vnitřní teploty, protože nejsou zdaleka pokryty tepelné ztráty. Tento případ je tedy zásadním porušením platné legislativy a nemá se zvyšováním energetické účinnosti nic co do činění!

Obr. č. 4: nedotápění (A = 34, B = 30, C = 26, D = 80, E = 4, F = 4, G = 30, D/A = 235 %???)

Námitky technicky vzdělané menšiny, že měření teploty nemůže mít vliv na spotřebu tepla, protože jde o dvě různé fyzikální veličiny, naráží na všeobecně rozšířený argument, že o úspěch se zde postará psychologický efekt, jehož účinkem mají být spotřebitelé zodpovědnější. No nevím. Placebo sice funguje, ale známe případy, kdy zafungovalo úplně jinak, než se původně předpokládalo. Vyprávět by mohli v Norsku, kde prakticky kompletní výměna klasických žárovek za úsporné světelné zdroje nepřinesla očekávanou 80% úsporu, ale spotřeba elektřiny naopak vzrostla. Jednoduše si místní řekli, proč si nepřisvítit, když je to nyní výhodnější, že? Při sázení na psychologický efekt bych byl proto obezřetnější. Odstrašující případ, který může snadno nastat u vytápění, ukazuje obr. č. 5. Soustava rozladěná kvůli nepřesné ruční regulaci není schopna využívat tepelných zisků na úkor tepla ze zdroje a energetická účinnost vytápění se oproti výchozímu stavu (obr. č. 1) zhoršila z 80 na 70 %. Z pohledu našeho evropského závazku je v tomto případě celkový „přínos“ minus 5 %!

Obr. č. 5: negativní placebo efekt (A = 100, B = 80, C = 70, D = 70, E = 20, F = 10, G = 30, D/A = 70 %)

Verdikt: Jakákoliv investice do zvyšování ekonomické a energetické gramotnosti by se měla v budoucnosti vrátit. Důležité ale je, aby vzdělávání veřejnosti mělo odpovídající kvalitu a nesklouzlo na úroveň nekoncepční podpory vybraných opatření, za kterými stojí více lobbing zájmových skupin než skutečný ekonomický či ekologický přínos. Očekávat od změny spotřebního chování obyvatelstva zvýšení energetické účinnosti je naprosto bláhové. Nijak spolu nesouvisí. Daleko pravděpodobnější je zopakování Norského efektu a možné zhoršení dosavadní situace.

Mezisoučet

Výměna spotřebičů za účinnější – potenciál zhruba 6 %, realita v roce 2020 snad 2 %. Zvyšování účinnosti přeměn energie – potenciál kolem 4 %, realita v roce 2020 maximálně 1 %. Snižování ztrát při přenosu a distribuci energie – potenciál cca 2,5 %, realita v roce 2020 nejspíš 0 %. Prosté zateplování a renovace budov – potenciál 0 %, realita v roce 2020 0 %. Změna spotřebního chování spočívající v zavedení ruční regulace otopných soustav na úkor automatické regulace – potenciál −0,5 %, realita v roce 2020 klidně −1 %.

Celkový potenciál opatření vyjmenovaných v aktualizované státní energetické koncepci, kterými se má docílit zvýšení energetické účinnosti vytápění o 20 % odhaduji na 7,2 % (viz výpočet 7). Reálný výsledek bude pochopitelně nižší, protože v některých případech existují bariéry bránící okamžitému využití celého potenciálu, anebo dokonce hrozí zhoršení kvůli špatně zvolené strategii. Mě osobně by nepřekvapil výsledek kolem 2 %, tedy desetina závazku.

kde jednotlivé symboly znamenají:

η_CC: účinnost vytápění po provedených opatřeních [1]
η_C1: účinnost vytápění po výměně spotřebičů za účinnější [1]
η_C2: účinnost vytápění po zvýšení účinnosti přeměn energie [1]
η_C3: účinnost vytápění po snížení ztrát při přenosu a distribuci energie [1]
η_C4: účinnost vytápění po prostém zateplení a renovaci budov [1]
η_C5: účinnost vytápění po zavedení ruční regulace na úkor automatické regulace [1]

Ale není třeba propadat skepsi. Pořád je ještě dost času zaměřit se na opatření, jehož celkový potenciál je dokonce vyšší, než evropský požadavek.

6. Seřízení a regulace otopných soustav bytových domů

O několik odstavců výše jsem popsal princip energetické účinnosti při předávání tepla do vytápěných prostor. Z obrázku znázorňujícího jednotlivé tepelné toky je patrné, že možnosti jejího růstu jsou zde zdaleka nejvyšší a dosahují u původních panelových domů z druhé poloviny minulého století hodnoty zhruba 30 % a u objektů dodatečně zateplených nebo postavených již podle nových tepelně technických standardů dokonce kolem 60 % (porovnejte si obrázky č. 6 a 8). K tomu, aby mohlo být těchto výsledků dosaženo, není třeba závratných investic, stačí otopné soustavy objektů hromadného bydlení seřídit tak, aby se plně využilo schopností instalované kombinované regulace. K tomu slouží termohydraulická metoda výpočtu (TH). Otopné soustavy navržené a seřízené s využitím TH dokonale reagují na aktuální výši působících tepelných zisků a minimalizují tak dodávky tepla z tepelného zdroje, a to při trvalém zajištění normových parametrů vnitřního prostředí, tedy bez nároků na omezování uzákoněného teplotního standardu. Využívají k tomu na trhu běžně dostupné regulační techniky, jejíž instalace je navíc již řadu let povinná. Jedná se o termostatické ventily s regulačními hlavicemi (TRV) instalované na otopných tělesech a o ekvitermní regulaci parametrů topného média. Zatímco ekviterm umí regulovat množství dodávaného tepla v závislosti na aktuálních tepelných ztrátách, TRV jsou řízeny vnitřní teplotou ve vytápěných prostorách a regulují výkon otopných těles podle aktuální výše tepelných zisků. Vzhledem k tomu, že hodnoty tepelných ztrát i zisků se v čase neustále mění, je zřejmé, že dosáhnout stavu, aby otopná soustava dodávala do každé části objektu právě tolik tepla, kolik je nezbytně nutné, ani o trochu více, ani o trochu méně, vyžaduje precizní návrh nastavení každého jednoho ventilu a hlavice.

Na následujících třech obrázcích vidíme výsledky při seřízení otopné soustavy bez dalšího opatření (obr. č. 6, výpočet 8), při kombinaci seřízení otopné soustavy a výměny zdroje tepla za účinnější (obr. č. 7, výpočet 9) a konečně při ideální kombinaci zahrnující seřízení otopné soustavy, výměnu zdroje za účinnější a zlepšení tepelně technických parametrů obálky (obr. č. 8, výpočet 10). Poslední příklad dokládá, že jedině s TH seřízením otopné soustavy můžeme po zateplení objektu dosáhnout nejen úspory tepla, ale i zvýšení energetické účinnosti vytápění. Pro základní pochopení přínosu TH stačí porovnat výsledky na obrázcích 3 a 8.

Výslednou účinnost vyšší než 100 % vysvětluje zapojení tepelných zisků do celkové tepelné bilance. Je to stejné jako u tepelných čerpadel, jen místo tepla zdarma odebraného z okolního prostředí využíváme solárních zisků a tepla, které uvnitř vytápěných prostor vzniká buďto jako důsledek naší přítomnosti, nebo jako vedlejší produkt při provozu domácích spotřebičů.

Obr. č. 6: cílový stav – var. 1 (A = 71, B = 57, C = 50, D = 80, E = 14, F = 7, G = 30, D/A = 113 %)

Obr. č. 7: cílový stav – var. 2 (A = 64, B = 57, C = 50, D = 80, E = 7, F = 7, G = 30, D/A = 125 %)

Obr. č. 8: cílový stav – var. 3 (A = 34, B = 30, C = 26, D = 56, E = 4, F = 4, G = 30, D/A = 165 %)

Proč se tedy doposud nedařilo uvedený potenciál využít? Příčiny jsou dvě. První je ve výpočtu. Metoda TH je řádově náročnější a přesnější než dosud používané výpočetní postupy, které při nejlepší vůli nedokážou zajistit optimální nastavení regulační techniky. Většina projektantů ale metodu TH neovládá a navrhuje otopné soustavy stále tak, jako v půlce minulého století… Druhou příčinou je uživatelské chování spotřebitelů tepla. Ti byli a jsou mystifikováni ve věci účelu TRV. Jak státní správa, tak výrobci regulační techniky a bohužel i část odborníků šíří mezi laickou veřejností naprosto scestnou informaci, že smyslem TRV je nastavovat individuální úroveň teplotního standardu ve vytápěné místnosti. K tomu TRV nikdy sloužit neměl a dokonce ani sloužit nemůže, protože jediné, co TRV umí a na co byl konstruován, je měnit průtok vody podle vnitřní teploty v místnosti. Co ale rozhodně neumí, je zajistit při správných teplotách vody významnější zvýšení výkonu tělesa zvýšeným průtokem. Snaha o dosažení nižší vnitřní teploty proto ohrožuje tepelnou pohodu v sousedních bytech a je proto v rozporu s legislativou, která tepelnou pohodu uživatelům garantuje!

Pokud si tedy někdo myslí, že se pomocí TRV dá nastavit libovolná hodnota vnitřní teploty, žije v naprostém bludu. Jedná se o učebnicový příklad záměny příčiny a následku. Vlivem uvedeného omylu jsme v oblasti energetické účinnosti při předávání tepla do vytápěných prostor, a to navzdory exitujícím technickým možnostem, pořád na samém začátku.

Verdikt: Jestliže 40 % domácností bydlí v bytových domech a budeme po seřízení všech otopných soustav ústředního vytápění uvažovat průměrné 40% zvýšení energetické účinnosti (113/80 = 1,413 – viz obr. č. 1 vs. obr. č. 6), dosáhne celá republika výsledku ve výši 16,5 % (výpočet 8). To jsou zhruba čtyři pětiny našeho celkového závazku k roku 2020, a to pouhým správným seřízením soustav! Vzhledem k tomu, že značná část objektů je již zateplena a u dalších se zateplování plánuje, mohlo by průměrné zvýšení účinnosti být i výrazně vyšší. Naprosto reálně proto můžeme při kombinaci seřízení soustav a zateplení počítat s hodnotou vyšší než 50 % (125/80 = 1,563 – viz obr. č. 1 vs. obr. č. 7), což by v celorepublikovém měřítku znamenalo nárůst energetické účinnosti o více než 20 % (výpočet 9). Tedy minimálně o tolik, kolik je náš závazek, jehož plnění se nám zatím podle průběžných výsledků příliš nedaří. A pokud bychom dokázali nejen seřídit všechny otopné soustavy, ale i zateplit všechny dosud nehospodárné domy, přiblížili bychom se metě 110 % (165/80 = 2,063 – obr. č. 1 vs. obr. č. 8), která by znamenala pro zvýšení naší energetické účinnosti přínos 42,5 procentního bodu (výpočet 10), tedy dvojnásobek našeho závazku k roku 2020 plus malý bonus navíc.

A v ideálním scénáři by ovšem nemělo chybět ani modifikované opatření č. 1 spočívající v náhradě lokálních zdrojů nově budovanými připojeními na centrální zdroje tepla. Jeho přínosem je kombinace zvýšené účinnosti výroby tepla a redukce lokálních zdrojů znečištění. Spolu s TH seřízením otopných soustav ústředního vytápění se celkový potenciál zvýšení energetické účinnosti vytápění dostává nad 50 %, jak je patrné z tohoto výpočtu:

kde jednotlivé symboly znamenají:

η_CC: účinnost vytápění po provedených opatřeních [1]
η_C8: účinnost vytápění po TH seřízení otopných soustav [1]
η_C9: účinnost vytápění po výměně lokálních zdrojů za připojení na CZT [1]

Závěr

Z informací o průběžném plnění závazků evropské energetické směrnice, pro kterou se vžilo označení 20-20-20 lze vyvodit, že v roce 2020 pravděpodobně splníme kritérium omezení emisí CO₂ a možná i kritérium zvýšení podílu energie z obnovitelných zdrojů na celkové spotřebě energie. Pesimisticky je ale zatím nahlíženo na plnění třetího kritéria – zvýšení energetické účinnosti za účelem dosažení cíle snížení spotřeby energie.

Důvodem může být například to, že naši úředníci zvolili naprosto špatnou strategii. Když otevřeme Aktualizovanou státní energetickou koncepci, tak se zde dočteme: „Hlavní stimulací, kterou ČR plánuje do roku 2020 využívat, bude poskytování veřejné podpory na energeticky úsporná opatření, což v kombinaci s legislativou, vytváří vhodné prostředí pro zvyšování energetické účinnosti.“ Stát místo toho, aby podporoval zvýšení energetické účinnosti za účelem dosažení cíle snížení spotřeby energie, podporuje především redukci spotřeby energie a doufá, že zvýšení energetické účinnosti se dostaví následně, jaksi samo od sebe. Není vám to povědomé? Ano, záměna příčiny a důsledku…

Tím, jak se v médiích stále častěji míchá snižování spotřeby energie se zvyšováním energetické účinnosti, ztrácí veřejnost postupně přehled o tom, co je vlastně cílem. Potom se snadno může stát, že začneme vydávat za úspěch i snižování spotřeby energie způsobené vlivem globálního oteplování nebo snižování spotřeby v důsledku porušování pravidel pro vytápění. Spotřeba tepla sice klesne, ale s energetickou účinností to nebude mít nic společného.

Co s tím dělat? V první řadě si je třeba vyjasnit, co vlastně chceme. Je to pouhé snížení produkce energie, nebo je to efektivnější výroba, distribuce a využívání energie? Pokud se shodneme, že B je správně, potom je potřeba vyhodnotit, která opatření mohou přinést úspěch, a která jsou jen slepou uličkou. Jde o to, abychom v duchu Paretova principu dosáhli maximálního účinku s vynaložením minimálního úsilí. Až teprve poté by se měly rozjíždět miliardové dotační programy, budou-li vůbec nutné.

V tomto článku jsem se pokusil o objektivní porovnání cest, které nám nabízejí naši úředníci a jedné cesty, o které se úředníci nezmiňují. Výsledky jsou snad dostatečně průkazné. Úprava otopných soustav pomocí metody TH přispěje zásadní měrou k až desetinásobně vyššímu efektu, než přinášejí všechna v předchozím textu vyjmenovaná opatření, a to za zlomek peněz. Jestliže některá účinná řešení bývají buďto technicky, finančně nebo časově náročná, vězte, že toto není ten případ. Jedinou překážkou tak je pouze přezíravý přístup zainteresovaných stran k tomuto řešení plynoucí částečně z nepochopení podstaty problému, částečně z neschopnosti identifikovat skutečně vlivné proměnné.

A závěrem jedna aktuální poznámka. K čemu také může vést úporná snaha dostat za každou cenu účinnost výrobků až na samou mez fyzikálních možností, nám dnes ukazuje aféra dieselgate. Nedělejme si iluze, že v sektoru topenářství netiká podobná časovaná bomba…

English Synopsis

The commitment to increase energy efficiency by 20% seems that the EU has bitten off more than he can chew

The last time we meet with the requirement to improve energy efficiency practically every step, as a result of the implementation of Directive 2012/27/EU into our legislation. The purpose of this regulation is to cause such changes in society and in the energy sector to increase energy efficiency in 2020 by 20% and created the conditions for its further growth in the longer term. The most important area in terms of energy consumption includes heating of buildings.