Náklady na vytápění rodinného domu tepelným čerpadlem v roce 2005 a porovnání s rokem 2004

Energetické a ekonomické zhodnocení provozu tepelného čerpadla v domě s nízkou potřebou energií bylo zpracováno v energetickém auditu jako příloha k žádosti o dotaci ze Státního fondu životního prostředí. Energetický audit hodnotil tepelně technické vlastnosti objektu, jeho předpokládanou potřebu tepla a návratnost investice do tepelného čerpadla.

Obr. 1 - Pohled na severní stranu RD

Výstavba a popis realizace byly podrobně popsány v samostatném seriálu článků s názvem Energeticky úsporný rodinný dům v praxi. Jedná se o dům s nízkou potřebou energie. Tepelná ztráta objektu dle výpočtu v energetickém auditu vycházela 4,530 kW.

Shrnutí tepelně technických parametrů stavby předpokládaných auditem:

Obvodový plášť

Skladba	Tloušťka [m]
Omítka vnější	0,01
Izolace - minerální vlna ROCKWOOL	0,14
Tvárnice LIATHERM	0,30
Omítky vnitřní	0,02
Celkový tepelný odpor konstrukce R (m2 K/W)	5,38

Podlaha - objekt není podsklepený

Skladba	Tloušťka [m]
Podlahová krytina (dle využití místností)	0,01
Beton	0,05
Tepelné izolace	0,12
Izolace proti zemní vlhkosti	0,004
Beton	0,10
Celkový tepelný odpor konstrukce R (m2 K/W)	3,16

Střecha

Skladba	Tloušťka [m]
Střešní krytina	pálená taška
Tepelné izolace - minerální vlna ROCKWOOL	0,26
Parotěsná zábrana (připevněna k dřevěnému roštu)	0,001
Sádrokarton	0,015
Celkový tepelný odpor konstrukce R (m2 K/W)	5,71

Okna, dveře
Okna dřevěná s izolačním dvojsklem, uvažovaný součinitel prostupu tepla U = 1,4 W/m²K
Vchodové dveře - prosklené s dřevěným rámem, uvažovaný součinitel prostupu tepla U = 1,8 W/m²K

Popis zdroje a otopné soustavy podle energetického auditu

V projektové dokumentaci je navrženo nízkoteplotní vytápění tepelným čerpadlem. Otopný systém je řešen jako dvoutrubkový kombinovaný s podlahovým vytápěním a nuceným přívodem větracího vzduchu. Teplotní spád na otopných tělesech je 40/35 °C, na podlahovém vytápění 32/28 °C. Otopná soustava v souladu s vyhláškami č. 151/2001 Sb. a č. 152/2001 Sb. V projektu jsou uvažována otopná tělesa DIA-NORM v provedení VK a koupelnová trubková tělesa RAVAK. Tělesa jsou navržena na teplotní spád 40/35 °C. Na každém tělese je navržen ventil s termostatickou hlavicí Heimeier.

Výpočet tepelných ztrát byl proveden dle příslušných ČSN 73 0540 (1,3,4) a 730540-2:2002 a ČSN 06 0210. V příloze energetického auditu je podrobný výpočet tepelných ztrát na základě doložené výkresové dokumentace a skutečně použitého materiálu ke stavbě.

Podmínky uvažované při výpočtech v energetickém auditu

Obytná plocha	190 m2
Průměrná výška místností	2,60 m
Obestavěný prostor (vytápěný)	494 m3
Tepelná ztráta	4530 W
Průměrná teplota interiéru	20 °C
Opravný součinitel	0,99
Venkovní výpočtová teplota	-15 °C
Měrná tepelná ztráta	9,17 W/m3
Měrná tepelná ztráta	0,26 W/m3.K

* měrná tepelné ztráta vztažená na m³ vytápěného objemu

Předpokládá se roční spotřeba elektrické energie v běžnému standardu odpovídající průměrné spotřebě v rodinném domu (jedné bytové jednotky), instalovanému elektrickému příkonu a době provozu elektrických spotřebičů.

Předpokládaná energetická potřeba objektu

Spotřeba energie na:	Množství energie [kWh]	Množství energie [GJ]
Vytápění	12250	44,8
Přípravu TUV	5722	20,6
Osvětlení	500	1,80
Ostatní	2500	9,00
CELKEM	20972	76,2

Poznámka: Spotřeba tepelné energie pro vytápění vycházela z tzv. normálu, tj. dlouhodobého průměru středních teplot venkovního vzduchu a počtu dnů v otopném období podle tab. 1 přílohy 4 v ČSN 38 3350 "Zásobování teplem. Všeobecné zásady" změna a) - 8/1991 - Kladno 364 m n. m.

Z celkové předpokládané energetické potřeby objektu tvoří 85% potřeba pro vytápění a přípravu TUV. Pro ekonomické hodnocení zdroje tepla budeme vycházet pouze z hlediska požadavků na vytápění a přípravu TUV.

Při uvažování tepelného čerpadla s průměrným topným faktorem 3,6 vycházel v energetickém auditu podíl krytí potřeby tepla tepelným čerpadlem 89,5%. Zbylých 10,5% roční potřeby tepla připadalo na elektrokotel.

Referenční varianta

Referenční varianta pro porovnání návratnosti investice do tepelného čerpadla vychází z vytápění objektu elektrickým přímotopným kotlem.

Ekonomické vstupní parametry referenčního stavu:
Ceny elektrické energie platné od 1.1.2003
Sazba pro domácnost D 45 - Dvoutarifová s operativním řízením doby platnosti nízkého tarifu po dobu 20 hodin

Cena:
VT = 3,91 Kč/kWh
NT = 1,1 Kč/kWh
stálý měsíční plat pro jistič 3x25 A = 498 Kč/měsíc

Varianta TČ - instalace tepelného čerpadla vzduch/voda a to pro krytí tepelných potřeb objektu cca z 90 % tepelným čerpadlem. Tepelné čerpadlo bude v provozu celoročně pro předehřev teplé vody. Bod bivalence je uvažován - 7 °C a jako bivalentní zdroj je elektrokotel. Příprava teplé vody je v nepřímotopném zásobníku (o objemu 200 l) vestavěném do kompletu TČ, elektrokotel 1x za 24 hod ohřívá zásobník nad teplotu 65°C (pro zamezení tvorby bakterií legionely).
V hodnocení bylo uvažováno o řízeném nuceném větrání, které poměrně výrazně přispělo ke zvýšení provozní účinnosti celého zařízení.

Ekonomické vstupní parametry hodnocení provozu TČ:
Ceny elektrické energie platné od 1.1.2003
Sazba pro vytápění domácnosti TČ D 55 - dvoutarifová s operativním řízením doby platnosti nízkého tarifu po dobu 22 hodin

Cena:
VT = 3,96 Kč/kWh
NT = 1,00 Kč/kWh
stálý měsíční plat pro jistič 3x25 A = 215 Kč/měsíc

Pro energetické výpočty je počítáno s využitím TČ také pro ohřev teplé vody.
Maximální výkon TČ při teplotě otopné vody 35 °C, teplotě vzduchu t_e = - 7 °C je 4,55 kW (dle podkladů výrobce TČ).

Celková výpočtová spotřeba energie na vytápění a přípravu teplé vody - referenční stav/vytápění TČ

		Referenční stav (elektrokotel)		Tepelné čerpadlo
	Ukazatel	GJ/rok	Kč/rok	GJ/rok	Kč/rok
1	Vstupy paliv a energie	65,8	22 690	22,5	6 434
2	Změna zásob paliv	-	-	-	-
3	Spotřeba paliv a energie	65,8	22 690	22,5	6 434
4	Prodej energie cizím	-	-	-	-
5	Konečná spotřeba paliv a energie v objektu (ř. 3 - ř. 4)	65,8	22 690	22,5	6 434
6	Ztráty ve vlastním zdroji a rozvodech (z ř. 5)	3,3	1 135	0,4	129
7	Spotřeba energie na vytápění (z ř. 5)	42,0	14 469	14,8	4 232
8	Spotřeba energie na TV (z ř. 5)	20,6	7 086	7,2	2 073

Porovnání teoretického hodnocení předpokládané energetické náročnosti objektu
v energetickém auditu se skutečnou spotřebou po realizaci vytápění tepelným čerpadlem

Skutečná spotřeba energie za období 1/2004-12/2004:

Celková spotřeba elektřiny	8817 kWh
Z toho vysoká sazba	712 kWh
Nízká sazba	8105 kWh

Sazba D 55 - dvoutarifová sazba s operativním řízením doby platnosti nízkého tarifu po dobu 22 hodin

• elektrická energie používána pro vytápění tepelným čerpadlem, ohřev vody v zásobníkovém ohřívači 200 l, vaření, ostatní spotřebu
• od 10/2004 ohřev a přitápění pomocí slunečních kolektorů o ploše 6 m²

Celkové náklady dle skutečných cen STE v roce 2004 - 13 947,- Kč.

Tabulka porovnání předpokládané energetické náročnosti se skutečnou spotřebou v roce 2004

Sazba D 55	Předpoklad dle energetického auditu (rok 2003) [kWh]	Skutečná spotřeba za rok 2004 [kWh]
vytápění	4169*	8817
ohřev teplé vody	2081**
osvětlení	500
ostatní	2500
Celkem	9250	8817 z toho VT 712, NT 8105

Poznámka:
* Potřeba tepla pro vytápění vychází z normálních podmínek pro lokalitu Kladno
** Skutečná spotřeba tepla v sobě zahrnuje otopné období 2003/2004 a otopné období 2004/2005.
Měřena byla pouze celková spotřeba elektrické energie, proto nelze určit samostatně spotřebu pro vytápění, ohřev vody a ostatní spotřebu.

Rozdíl mezi výpočtem stanovenou spotřebou a skutečnou spotřebou v roce 2004 je pouze necelých 5 %. Vzhledem ke skutečnosti, že není samostatně měřena spotřeba zdroje (doba provozu zdroje), ani osvětlení s ostatní spotřebou (vaření, praní, žehlení), musíme posuzovat objekt pouze jako celek. Do rozdílu zasahuje skutečná délka otopného období v daném roce, podle klimatologického hodnocení denostupňovou metodou roku 2003/2004 bylo otopné období pro lokalitu Praha 97% v porovnání s normálním rokem, na základě kterého byla stanovena spotřeba tepla objektu. I tento údaj může být ukazatelem pro analýzu rozdílu. Další nepřesnosti mohou být na straně skutečné spotřeby energie pro provoz domácnosti.

Ekonomická návratnost investice do zdroje TČ vycházela 17 let a to při posouzení pouze z pohledu provozních úspor na straně vytápění a ohřevu teplé vody. Při možné dotaci ze Státního fondu životního prostředí ve výši 100 000 Kč byla návratnost 12 let. Při zohlednění celkové spotřeby elektrické energie by byla návratnost v hodnoceném roce 2003 výrazně příznivější.

Porovnání cenového vývoje sazby pro tepelná čerpadla v roce 2004 a 2005.

Od 1.1.2005 došlo ke změně cen v základní sazbě pro tepelná čerpadla D 55. Současně je vytvořena nová sazba D 56, která je platná pro tepelná čerpadla uvedená do provozu po 1.4.2005.

Cena za kWh a stálé platby jsou stanoveny jako průměr distribučních společností. Porovnání je provedeno pro objekt hodnocený auditem, tedy skutečný rodinný dům s nízkou spotřebou energie.

Provozovatel tepelného čerpadla v sazbě D 55 v roce 2005 zaplatí za elektrickou energii v průměru o 10,9 % více bez ohledu na velikost hlavního jističe. Pro čerpadla uvedená do provozu po 1.4.2005 se sazbou D 56 bude cena v porovnání s rokem 2004 vyšší minimálně o 36 %, což je dáno především výrazným navýšením stálých plateb podle velikosti hlavního jističe. Pro srovnání byly vybrány dvě nejběžnější velikosti hlavních jističů pro domácnosti.

Pro názornost změn cenových podmínek pro vytápění tepelnými čerpadly pro rok 2005 je dále uveden modelový příklad pro rodinný dům s celkovou spotřebou elektrické energie 10 000 kWh. Výpočet byl proveden pro nejběžnější sazby za hlavní jističe pro domácnosti.

celkové náklady v Kč při spotřebě 10 000 kWh/rok	D 55/2004	D 55/2005	D 56/2005
jistič nad 3x20 A do 3x25 A včetně	14 562	16 145	19 515
jistič nad 3x25 A do 3x32 A včetně	15 254	16 913	21 113

Porovnání cenových podmínek roku 2005 pro vytápění TČ s podmínkami roku 2004
(příklad RD se spotřebou 10 000 kWh)