Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Kalkulátor spotřeby paliva a produkovaných emisí z vytápění domácností

Ing. Zdeněk Lyčka, Ing. Miloslav Modlík

Odborný

Na základě známé potřeby tepla na vytápění a přípravu teplé vody Kalkulátor vypočte spotřebu paliva (elektrické energie) a vyprodukované emise včetně uhlíkové stopy pro konkrétní zdroj tepla pro vytápění domácností.

Pokud znáte potřebu tepla pro vytápění vaší domácnosti, lze pomocí naší nové pomůcky zjistit, kolik paliva (u spalovacích zdrojů) či elektrické energie (tepelná čerpadla) váš zdroj spotřebuje na jeho výrobu. Na základě známých emisních faktorů a ekvivalentů CO₂ pro jednotlivé zdroje tepla vám Kalkulátor také ukáže, kolik emisí váš zdroj „vyprodukuje“, včetně jeho uhlíkové stopy.

Kalkulátor vznikl v rámci informační kampaně „Čisté vytápění domácností s Norskými fondy“, z tohoto důvodu je primárně koncipován jako výpočetní pomůcka pro nejrozšířenější zdroje tepla instalované v rámci dotačních programů Nová zelená úsporám 21+ a Kotlíkové dotace z OPŽP 2021–2027. Jsou to kotle a lokální topidla na biomasu a tepelná čerpadla. Pro porovnání jsou uvedeny navíc plynový kondenzační kotel a nejrozšířenější typy starých ručně přikládaných kotlů. Cílem bylo vytvořit jednoduchý a přehledný nástroj pro běžnou veřejnost. Z tohoto důvodu byla zvolena metodika využívající typických hodnot pro jednotlivé technologie získávání energie (účinnosti, topné faktory).

Použitá metodika výpočtu emisí se v maximální možné míře blíží metodikám, které jsou využívány Ministerstvem průmyslu a obchodu a Českým hydrometalurgickým ústavem při inventarizaci celkové dodané energie a emisí ze spalování paliv v domácnostech [1]. Pro jednotlivé zdroje tepla jsou tedy brány typické hodnoty účinností a pro jednotlivé druhy paliv (energií) jejich typické výhřevnosti.

Zdroje tepla

Kotle s ručním přikládáním. U kotlů s ručním přikládáním se předpokládá, že jsou instalovány v souladu s platnou legislativou a dotačními podmínkami výše zmíněných programů (u neregulovatelných kotlů povinná akumulace), sezónní účinnost těchto zdrojů tepla se pohybuje v rozmezí 80–85 %, pro výpočet je brána reálná průměrná sezónní účinnost 82 %. V těchto kotlích lze spalovat kusové dřevo a dřevní brikety. U kusového dřeva jsou brány v úvahu lehké dřevo jehličnatých stromů, těžké dřevo listnatých stromů a mix těchto dřev v poměru 50/50.

Peletové kotle. Klasické peletové kotle s průměrnou sezónní účinností 87 %.

Peletová lokální topidla, sezónní účinnost 85 %.

Tepelné čerpadlo vzduch/voda, napojené na nízkoteplotní otopnou soustavu, v Kalkulátoru označeno jako TČ pro podlahové vytápění. U těchto zdrojů tepla se předpokládá vysoký sezónní otopný faktor SCOP 4,5 a minimální využití bivalentního zdroje tepla.

Tepelné čerpadlo vzduch/voda, napojené na starou otopnou soustavu s radiátory, jako typický představitel výměny starých kotlů na pevná paliva za tepelné čerpadlo bez rekonstrukce budovy a otopné soustavy. Typická tepelná ztráta těchto objektů je 14–16 kW a požadovaná teplota otopné vody při nižších venkovních teplotách nad 55 °C. SCOP je uvažováno 3,5 a navíc je započítáváno využití bivalentního elektrického zdroje tepla o účinnosti 95 %, a to 20 % na celkové dodané energii do budovy.

Tepelné čerpadlo plynové. Je uvažováno s SCOP 1,5.

Plynový kondenzační kotel s předpokládanou průměrnou sezónní účinností 98 %. Údaj 98 % je počítán vzhledem k výhřevnosti. Ke spalnému teplu, které spotřebitelé platí, jde o 88 %. Údaj odpovídá průměrnému stavu provozovaných otopných soustav, z nichž stále převažující množství dosud není schopné po celou sezónu trvale pracovat v nízkoteplotním režimu s plnou kondenzací, tzn. při velmi kvalitním řízení spalovacího procesu s teplotou spalin pod cca 55 °C.

Starý kotel na hnědé uhlí. Zde je míněn odhořívací kotel s průměrnou sezónní účinností 75 %, které byly primárně určeny na spalování hnědého uhlí, palivové dřevo je v nich využíváno především na zátop, případně na krátké „přitopení“ mimo otopnou sezónu.

Starý kotel na palivové dřevo. Zde je brán jako typický představitel litinový prohořívací kotel se sezónní účinností 70 %. Tyto kotle byly uvedeny na trh na spalování černého uhlí, koksu a palivového dřeva. Spalování hnědého uhlí v těchto kotlích je nelegální, černé uhlí a koks se již prakticky nevyužívají, v drtivé většině jsou používány především pro spalování palivového dřeva.

Zdroje primární energie

Palivové dřevo. Předpokládá se spalování palivového dřeva o průměrné energetické vlhkosti 20 % (vlhkost 25 % měřená hrotovým vlhkoměrem). Byly použity typické výhřevnosti pro dřevo listnatých stromů a dřevo jehličnatých stromů, které byly vyjádřeny jako hustota energie (vztaženo k plnometru), čímže se eliminují značné nepřesnosti vyplývající z velice orientačních přepočtů na prostorový a sypaný metr. Pod tabulkou je v Kalkulátoru uveden jednoduchý algoritmus, podle kterého si může uživatel přepočíst vypočtenou hodnotu roční spotřeby v plnometrech na jím zvolenou jednotku.

Pelety, brikety. Z tvarových paliv jsou uvažována pouze paliva vyrobená z dřevní hmoty, pro které jsou uvedeny výhřevnosti vyjádřené v GJ/tunu.

Elektrická energie. Primární energie potřebná k pohonu tepelných čerpadel.

Zemní plyn. Z výhřevnosti 0,034 GJ/m³ jsou počítány emise i spotřeba plynu v m³.

Spotřeba paliva (el. energie) za rok

Hodnoty spotřeby paliva či elektrické energie jsou udávány v jednotkách typických pro daný zdroj tepla, tedy plnometry pro palivové dřevo, tuny pro pelety a brikety, m³ pro plyn a MWh pro elektrickou energii u TČ.

Chcete znát orientační aktuální cenu spočteného množství elektřiny nebo zemního plynu? Využijte KALKULÁTOR CEN ENERGIÍ

Výpočet vybraných vyprodukovaných emisí

Pro výpočet emisí ze spotřeby paliva (elektřiny) byly použity emisní faktory (EF), které využívá ČHMÚ pro inventarizaci celkových emisí ze spalování paliv v domácnostech [1]. U biomasy a plynu byl brán vážený průměr z emisí při jmenovitém výkonu a při sníženém výkonu v poměru 50/50. Výpočet je zaměřen na emise, které jsou citovány v zásadních strategických dokumentech týkajících se emisí z lokálního vytápění domácností, tedy NO_x, TZL jako celkový prach a Benzo(a)pyren. U těchto druhů emisí neexistují relevantní emisní faktory pro elektrickou energii (resp. jsou zanedbatelné), z tohoto důvodu jsou emise u tepelných čerpadel rovny nule.

Emise jsou důležitým parametrem pro vyjádření lokální imisní zátěže daného regionu (České republiky). Ovšem pro vyjádření globálního enviromentálního dopadu daného zdroje energie jsou důležité také emise CO₂. Pevná paliva z biomasy jsou v ČR získávána jako odpad z těžby a zpracování dřeva, je na ně tedy v bilancích CO₂ pohlíženo jako na palivo tzv. CO₂ neutrální. Nicméně u těchto paliv je nutné zohlednit podíl primární neobnovitelné energie (elektřina, nafta, …) využité při jejich výrobě a distribuci. Pro větší objektivitu byly pro Kalkulátor převzaty emisní faktory, které od listopadu 2021 využívá v sousedním Německu Spolkový úřad pro hospodářství a kontrolu provádění (BAFA) [2]. Pro bilanci CO₂ u uhlí a plynu byly brány EF stanovené v metodice ČHMÚ, u elektrické energie byl prán EF stanovený MPO pro rok 2021 na 382 kg/MWh (106,7 kg/GJ), u paliv z biomasy byl převzat CO₂ ekvivalent opět z BAFA.