Ekologický topný systém pro rekonstruovaný hotel

Systém tvoří převážně podlahové vytápění, doplněné o několik otopných těles. Jako zdroj tepla byl zvolen automatický kotel na dřevní pelety. Pro větrání kuchyně a přilehlých společných prostor byla navržena rekuperační jednotka. Jde o výsledek studentské práce, která se zabývala návrhem přestavby hotelu Chata Teplárna v Ostravici. Cílem bylo najít i vhodný způsob dalšího využití morálně zastaralého objektu, který momentálně slouží k rekreaci v nižší cenové skupině.

VÝCHOZÍ BOD

Objekt je samostatně stojící s přístupem ke všem obvodovým stěnám. Hotel nedozná žádných výrazných tvarových úprav. Všechny stěny budou zatepleny kontaktním zateplovacím systémem v příslušných vrstvách, aby objekt vyhovoval tepelně technickým požadavkům. Na průčelí objektu bude proveden systém bezbariérových ramp pro přístup k hlavnímu vchodu do hotelu a ke vstupu do restaurace.

Střecha objektu také nedozná tvarových změn, pouze přibude nové zastřešení vstupu do kuchyně, dojde k jejímu zateplení a k částečné výměně krovové soustavy, pokud to bude nutné. Uvnitř objektu se počítá s celkovými úpravami, s vybouráním příček mezi pokoji, z nichž každý má mít vlastní sociální zařízení. Nové dělicí stěny mezi místnostmi budou vyzděny z protihlukových tvárnic SILKA.

Dále budou vyměněny veškeré povrchové vrstvy, podlahy budou zvýšeny o tepelnou izolaci a systém podlahového topení, bude zde provedena keramická dlažba nebo vlysy. Stěny budou opatřeny vápenocementovou omítkou s finálním barevným nátěrem nebo keramickým obkladem. Stropy tvoří SDK podhledy. Sklep dozná jen nejnutnějších změn: otlučení omítek, zbavení podlah povrchových vrstev a jejich nové provedení, nové omítnutí vápenocementovou omítkou nebo instalování keramického obkladu, začištění nových prostupů a případné statické vyspravení zdí a stropů. V kotelně budou do otvorů, nových i stávajících, osazeny protipožární ocelové dveře.

Osvětlení a elektroinstalace budou provedeny nově včetně rozvodů. Nová světla budou většinou umístěna do SDK podhledu nebo na zeď. Kromě nových zásuvek dojde také k rozvodu počítačové sítě do zásuvek LAN. Splašková kanalizace bude provedena nově a to včetně napojení do vyhnívací nádrže, která bude obnovena v místě stávající. Dešťová kanalizace bude taktéž nová a má být svedena do svodného potrubí.

Z důvodu tepelného zaizolování spodní stavby budovy dojde k odstranění zeminy v okolí stavby, k vytvoření drenáží, počítá se s tepelnou izolací základů a suterénních stěn s nopovou fólií, zásypem štěrkem a vyspravením ploch. Do restaurace se zvětší okenní otvor a budou zde osazeny vstupní dveře. Do hotelu i restaurace budou vybudovány bezbariérové rampy a terasa.

TEPELNÉ ZTRÁTY

Z tepelně technického hlediska je objekt v současném stavu velmi neúsporný. Konstrukce jsou v podstatě od své výstavby v nezměněné podobě a bez řádné údržby. Původní dřevěná okna jsou již netěsná a nesplňují dnešní požadavky. Obvodové a nosné stěny jsou zachovalé a nejsou navlhlé, ale je zde mnoho tepelných mostů a vazeb po celém obvodu objektu. Jde například o nezaizolovaný věnec a železobetonové překlady nad otvory. Střešní plášť je v dobrém stavu a strop pod nevytápěnou půdou byl před 10 lety zateplen nafoukaným climatizerem. Ten je v půdním prostoru zčásti sedlý a zčásti je přesunutý do jiných polí stropu, takže strop nevykazuje žádné použitelné tepelně izolační vlastnosti.

Dle výpočtu obálkovou metodou v programu Ztráty 2009 vykazuje nyní objekt celkovou ztrátu přes 150 kW. Klasifikační třída prostupu tepla obálky budovy je F - velmi nehospodárná. Třída energetické náročnosti hodnocené budovy je v původním stavu G - mimořádně nehospodárná.

Po provedení kontaktního zateplení obvodových stěn a soklu, tepelném zaizolování stropu pod nevytápěnou půdou, částečném zateplení podlahy a návrhu rekuperační jednotky se celková ztráta objektu snížila na 43,368 kW a klasifikační třída prostupu tepla obálky budovy je u tohoto objektu po rekonstrukci C1 - vyhovující doporučené úrovni. Třída energetické náročnosti hodnocené budovy je nově B - úsporná.

EKOLOGIE A EKONOMIKA PROVOZU

V současné době se v objektu hotelu používá k vytápění kotel na černé uhlí. Spalování černého uhlí produkuje emise SO2, CO2, CO, NO2, THC (organicky vázaný uhlík), prach a popeloviny. Vzhledem ke spotřebě uhlí a omezenému objemu skladu, který nepostačuje na celou topnou sezónu, jsou v tomto objektu zvýšené finanční náklady jak na dovoz paliva, tak i cenu uhlí v topném období.

Při nahrazení stávajícího kotle kotlem na dřevní pelety dojde k razantnímu snížení produkce CO2, CO, THC a prachových složek a k úplné eliminaci SO2. Výhodou nového topného systému je také spotřeba paliva, kterou je možné pokrýt nově upraveným zásobníkem na pelety. Dá se palivo nakoupit v letním období při nižších cenách a před topnou sezónou pouze doplnit sklad do plné kapacity.

Pokud bychom brali údaje získané pomocí tohoto výpočtu za směrodatné, zjistíme, že po provedených úpravách dojde k celkové úspoře provozních nákladů na vytápění a ohřevu teplé vody o 447 651 Kč/rok při dnešních cenách. Vzhledem k vývoji cen energií v posledních letech se dá předpokládat, že jejich růst bude pokračovat a podíl mezi cenami uhlí a dřevěných pelet se výrazně nezmění.

VYTÁPĚNÍ

Objekt se nachází v lokalitě Ostravice s vnější návrhovou teplotou -15 °C. Stavba je navržena pro 20 až 30 osob a splňuje podmínky pro rekreační ubytování. Pro tuto lokalitu je uvažováno s 269 otopnými dny s průměrnou venkovní teplotou v otopném období 5,1 °C - Frýdek-Místek.

Celková denní potřeba tepla pro ohřev teplé vody je 189,830 kWh, s čímž je zčásti počítáno v návrhu zdroje tepla. Ten by měl zvládnout pokrytí potřeby tepla po většinu roku. Pro případ extrémních mrazů jsou zásobníky TV vybaveny vlastními elektrickými topnými tyčemi, každou o výkonu 4,5 kW. Tepelné ztráty budovy byly spočítány po místnostech. Celková ztráta prostupem a větráním objektu dosahuje 43,368 kW. Roční potřeba tepla je 73 890 kWh/rok.

Vzhledem k tepelným ztrátám objektu a požadovanému výkonu zdroje pro ohřev teplé vody by bylo ideální zvolit zdroj, který pokrývá celkový potřebný výkon, a to 51,28 kW. Vezmeme-li však v úvahu otázku pořizovacích i provozních nákladů, zjistíme, že je výhodnější osadit objekt kotlem o výkonu do 50 kW s tím, že zásobníkové ohřívače budou osazeny elektrickými topnými tyčemi pro zajištění ohřevu teplé vody v období nejnižších výpočtových teplot. Proto byl zvolen kotel o jmenovitém výkonu 48 kW a do zásobníkových ohřívačů teplé vody se navrhuje osazení 4,5 kW elektrických topných tyčí.

V 1. PP a 2. NP je vytápění řešeno otopnými tělesy se spodním středovým přívodem a je vybavené termostatickými hlavicemi s teplotním spádem 75/65 °C. Ohřev teplé vody je realizován v kotelně v zásobníkových ohřívačích Regulus RBC750, které jsou napojeny na třetí větev topného systému s teplotním spádem 80/70°C, jež slouží zároveň jako bypass rozdělovače topné vody. Rozdělovač byl navržen od firmy ETL Ekotherm. Ke kotli byla navržena expanzní nádoba REFLEX N 50 s objemem 50 l.

Topný systém se tedy dělí na tři samostatné okruhy o různých teplotních spádech. První okruh je určen pro vytápění ubytovací části hotelu, převážně pomocí podlahového vytápění. V tomto okruhu je navržen teplotní spád 50/40 °C, který je zajištěn směšovacím ventilem za rozdělovačem topných okruhů. Třícestný směšovací ventil je řízen ekvitermní regulací a upravuje teplotu topné vody v okruhu v závislosti na venkovní teplotě. Okruh je vybaven vlastním oběhovým čerpadlem WILO STRATOS 32/1-12 PN6/10. Druhý okruh je určen pro vytápění podpůrných částí hotelu a bytu správce. V tomto okruhu je navržen teplotní spád 75/65 °C, zajištěný směšovacím ventilem za rozdělovačem topných okruhů.

Tento třícestný ventil je rovněž řízen ekvitermní regulací. Okruh je vybaven vlastním oběhovým čerpadlem WILO STRATOS 25/1-6 PN10. Třetí okruh je určen pro ohřev teplé vody v zásobníkových ohřívačích Regulus RBC750, umístěných v kotelně. Tento okruh pracuje s teplotním spádem dle kotle 80/70 °C a není vybaven směšovacím ventilem ani oběhovým čerpadlem. Disponuje dvěma třícestnými přepínacími ventily, které řídí natápění zásobníků a v případě plného nahřátí přepínají na bypass rozdělovače. Soustava pracuje na principu beztlakého rozdělovače.

ŘEŠENÍ S OCENĚNÍM

Výsledkem této práce je projekt rekonstrukce hotelu, který splnil dle klasifikace třídy prostupu tepla obálkou budovy třídu C 1 - vyhovující doporučené úrovni. Cílem bylo především vyřešit přestavbu objektu tak, aby odpovídal potřebám dnešních tělesně postižených uživatelů a přitom byl dodržen optimální poměr mezi investiční náročností rekonstrukce a provozními náklady v průběhu životnosti stavby. Proti původnímu stavu se zde podařilo docílit moderního, automatického, pohodlného a přitom investičně únosného systému vytápění.

Navíc díky snížení energetické náročnosti objektu došlo i ke snížení výkonu zdroje a výsledná kotelna výkonově spadá pod 50 kW, což znamená nižší požadavky na konstrukce i školenou obsluhu. Topný systém umožňuje regulaci jednotlivých místností i funkčních celků tak, aby se minimalizovaly tepelné úniky a docílily co možná největší úspory. Celý topný systém je navíc navržen tím způsobem, aby byl co nejjednodušší jak na provedení, tak údržbu a obsluhu.

Práce již získala Čestné uznání ČKAIT, ocenění děkanky FAST VŠB-TUO a rovněž byla úspěšně obhájena při vysokoškolské odborné činnosti - SVOČ: 3. místo na SVOČ stavebních fakult České a Slovenské republiky v Košicích a 1. místo ve fakultním kole SVOČ.

Bc. Lubomír Martiník
Fakulta stavební, VŠB - Technická univerzita Ostrava