Promyšlená koncepce tepelných zdrojů

U většiny panelových domů slouží jako zdroj tepla pro vytápění a přípravu teplé vody systém centrálního zásobování. Alternativ k centrálnímu zásobování teplem je řada, ale vždy je důležité provést ekonomickou analýzu pro konkrétní objekt. Návratnost tepelných čerpadel se pohybuje v lokalitách s cenou tepla kolem 500 Kč/GJ v rozmezí 4 až 13 let, v lokalitách s vyšší cenou tepla je v řádu několika let. Cena tepla z CZT se v rámci České republiky pohybuje v rozmezí 250 - 1000 Kč/GJ (0,9 - 3,6 Kč/kWh). V krajích s nízkou cenou tepla nemusí být některá řešení výměny zdroje efektivní natolik, aby se investice vrátila v podobně úspory nákladů.

Kalkulovaná návratnost však nezahrnuje poplatek za odpojení CZT, který ji může posunout až do záporných čísel. Je tedy vhodné pomocí CZT hradit alespoň výkonové špičky a tím zajistit bivalenci k lokálnímu zdroji.

V případě instalace lokálního zdroje tepla musí stavební úřad dle energetického zákona č. 458/2000 Sb. vyhodnotit a schválit tuto alternativu k CZT (odpojení od centralizovaného zásobování teplem je administrativně náročnou akcí).

Jestli zvolit elektrické, plynové tepelné čerpadlo či kondenzační kotle, které jsou z těchto alternativních zdrojů nejlevnější, záleží na místních podmínkách a také na tom, zda distributor elektřiny či plynu navýší dodávané množství pro lokální zdroj. V případě, že např. pro elektrická tepelná čerpadla neumožní navýšit příkon, nabízí se možnost výroby elektřiny pomocí kogenerační jednotky. Ta však přináší komplikace se zajištěním odtahu spalin, přívodu spalovacího vzduchu a eliminaci vibrací a hluku v kotelně. Technickou komplikací je i nárazové proudové napětí při startu jednotky, na které nejsou tepelná čerpadla konstruována. Z pohledu legislativy tato varianta pravděpodobně také nesplní požadavky zákona č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší.

VÝMĚNA ZDROJE TEPLA

Lokálními zdroji může být plynová kotelna, plynové tepelné čerpadlo vzduch -voda v kombinaci s kotli na zemní plyn nebo elektrické tepelné čerpadlo vzduch -voda v kombinaci s elektrokotli. Také je možná kombinace elektrické tepelné čerpadlo + kogenerační jednotka, která dodává čerpadlům elektrickou energii. Tyto zdroje jsou umístěné přímo v objektu (či na střeše) a liší se účinností, ve spojení s otopnou soustavou pak ztrátami v rozvodech a účinností systému regulace.

Často bývá promyšlená ekonomika provozu zdroje, již méně investiční náročnost a zejména závislost investice na tepelné ztrátě domu. V každém případě se doporučuje nejdříve co nejvíce snížit tepelnou ztrátu objektu zateplením fasády a poté přesně nadimenzovat zdroj tepla. Předimenzování zdroje s sebou nese vyšší náklady na jeho pořízení a provoz. Snížení tepelných ztrát zpravidla umožňuje instalovat nízkoteplotní systém vytápění, kde je ovšem třeba při zachování stávající topné soustavy klást důraz na regulaci topné soustavy.

ELEKTRICKÁ TEPELNÁ ČERPADLA

Elektrická tepelná čerpadla vzduch-voda se instalují v bivalenci s elektrokotlem, který pokrývá špičky při nejnižších venkovních teplotách. Čerpadla se mohou umístit na střechu na konstrukci, přizpůsobenou rozponu nosných prvků objektu (mělo by se ale počítat s tím, že kompresorové jednotky vyvolávají hluk). Další možností je umístění na předzahrádku do opláštění, které je zhotoveno především z důvodu prevence poškození čerpadel a také kvůli omezení hluku. Pokud je v domě dostatečně velká technická místnost, pro kterou se jednoduše vyřeší přívod vzduchu a odvod kondenzátu, je možno tepelná čerpadla umístit sem.

Při instalaci kaskády tepelných čerpadel se obvykle musí navýšit příkon elektrické přípojky, což může hrát hlavní roli v rozhodování, zda tuto alternativu použít. Elektrická tepelná čerpadla se zapojují do kaskády, kdy jsou postupně zapínána podle potřeby. Při kaskádovém zapojení odpadá časté startování zařízení a systém běží s větší účinností. Elektrická tepelná čerpadla mají poměrně velký topný faktor kolem průměrné roční hodnoty 2,7.

PLYNOVÁ TEPELNÁ ČERPADLA

Pokud nelze dostatečně navýšit výkon elektrické přípojky, je možno zvolit plynová absorpční tepelná čerpadla vzduch -voda instalovaná samostatně nebo v zapojení s kondenzačními plynovými kotli. Nutná je dostatečná přípojka zemního plynu. Mají nižší topný faktor, a to 1,2 až 1,4, garantují ho však po převážnou většinu roku. Při mrazech se jejich účinnost blíží účinnosti kondenzačních kotlů, proto bývají navrhovány soustavy tepelných čerpadel s kondenzačními kotli. Zapojují se do kaskády a postupně podle potřeby tepla spínají. Tím je zaručen poměrně efektivní provoz a rovnoměrné opotřebení.

POROVNÁNÍ ROZDÍLŮ

Elektrická tepelná čerpadla mají vyšší topný faktor než čerpadla plynová, tento rozdíl je ale dorovnán rozdílem ceny plynu a elektrické energie. Při volbě obou typů čerpadel se v horizontu čtyřiceti let dosahuje podobné finanční úspory, a to 1200 až 2700 Kč na m2 podlahové plochy bytů, pro zateplený objekt v oblastech s nižší cenou tepla (450 Kč/GJ). Řádově třikrát vyšší úspory se docílí v oblastech s cenou tepla kolem 1000 Kč/GJ.

KOTELNA NA ZEMNÍ PLYN

Pokud je možné do panelového domu přivést přípojku zemního plynu, zdrojem tepla může být kotelna s kaskádou kondenzačních kotlů na zemní plyn. V porovnání s tepelnými čerpadly je levnějším řešením, ovšem přinese menší úsporu financí, přibližně do 800 Kč/m2 při nižší ceně tepla (v některých domech nemusí být v oblastech s nižší cenou tepla dosaženo žádné úspory nákladů).

Plynové kondenzační kotle jsou zapojeny v kaskádě a zapínají se pomocí automatické řídicí jednotky tak, aby pracovaly v optimálním režimu.

Článek je součástí informační kampaně projektu výzkumu a vývoje Komplexní rekonstrukce panelových domů v nízkoenergetickém standardu VAV-SP-3g5-221-07, podpořeného Ministerstvem pro životní prostředí České republiky.

Petr Kotek, Miroslav Purkert, Lucie Šancová, Petr Vogel
EkoWATT, Centrum pro obnovitelné zdroje a úspory energie