Energetická úspora snížením teploty v bytě na 18 °C resp. 19 °C?

4.6.18

Energetická úspora snížením teploty v bytě na 18 °C resp. 19 °C?

Ing. Jiří Skuhra, CSc.

Z diskusí ve veřejných sdělovacích prostředcích je zřejmé, že o energetických úsporách rozhodují místo odborníků političtí ideologové. Je proto vhodné upozornit na základní faktory, které doprovázejí komplexní společenský problém. Za podstatné je zejména nutno uvést, že o stavu vnitřního prostředí v ústředně vytápěném bytě nemáme zpravidla – kromě údajů z teploměru, zakoupeném v drogerii – objektivní podklad o interiérové teplotě. Kromě denostupňové metody žádná z používaných technik neposkytuje údaje o úrovni užití tepla prostřednictvím instalovaných technických pomůcek. Dokonce ani měření tepla na vstupu do bytu kalorimetrem nevypovídá o tepelné bilanci v bytě, který je neizolovanou tepelnou soustavou. Panelové diskuse přizvaných "odborníků", které by podle mínění MMR měly přispět k úpravě právního předpisu o rozúčtování nákladů za teplo k vytápění, jsou zástupným problémem.

 NahoruVšeobecně k vytápění

Tepelný stav vnitřního prostředí místnosti je dán teplotou vzduchu, teplotou vnitřních ploch v místnosti, rychlostí proudění vzduchu a relativní vlhkostí vzduchu. Vytápěním místnosti (bytu) kryjeme tepelnou ztrátu z prostupu tepla ochlazovanou konstrukcí místnosti (bytu) při zachování interiérové teploty. Z hlediska pohody zajišťuje vytápěcí systém místnosti teplotu vzduchu a teplotu povrchu místnosti tak, aby metabolické teplo člověka bylo odevzdáno v odpovídajícím množství. Z hlediska ochrany stavební konstrukce se má vytápěním zajistit, aby teplota nejchladnějšího povrchu místnosti neklesla pod teplotu rosného bodu vzduchu v místnosti.

Prouděním vzduchu v místnosti dochází ke sdílení tepla konvekcí, při přenosu tepla z plochy povrchu otopného tělesa do prostoru místnosti jde o sdílení tepla sáláním z povrchu otopného tělesa a třetím případem je sdílení tepla vedením z povrchu stěny o vyšší teplotě na stěnu s nižší teplotou. Tyto tří způsoby šíření tepla komplikují kvantitativní vyjádření "spotřeby tepla" v bytě.

 NahoruNáklady na vytápění

Náklady na teplo k vytápění jsou prakticky rovny změřenému množství dodaného tepla určeného k vytápění zúčtovací jednotky (bytovému domu) za zúčtovací období násobenému cenou tepla. Množství tepla dodaného do zúčtovací jednotky se zajišťuje (měří) na vstupu do odběrného tepelného zařízení. Vstup tepla do odběrného tepelného zařízení je měřen buď v místě jeho připojení na rozvodné zařízení externího dodavatele tepla, nebo v předávací stanici, popř. v regulačním zařízení nebo ve zdroji tepla umístěném v zúčtovací jednotce.

Ve vztahu k vlastníkovi vytápěného bytu nebo nebytového prostoru je náhradním způsobem, zpravidla mimo fyzikální podstatu měření tepla (které ostatně je obtížné specifikovat v neizolované tepelné soustavě bytu), zajištěno obecnou právní úpravou, způsobem, jak se úměrně individuální "spotřebě" na celkových nákladech na vytápění bytového domu jednotliví koneční spotřebitelé tepla podílejí.

 NahoruTeplota jako míra účinku tepla

Stav tepelné soustavy bytu charakterizuje zjednodušeně teplota. Teplota je intenzivní fyzikální veličinou. Teplota je mírou kinetické energie pohybujících se molekul (částic). Podle kinetické teorie je teplota tím vyšší, čím rychlejší jsou neuspořádané pohyby molekul. Teplota je univerzální funkcí ostatních parametrů stavu soustavy (tlaku, objemu, měrné hmotnosti, vodivosti, hustoty apod.) a vnitřní energie soustavy. Při nejrozšířenějším způsobu stanovení individuálního podílu na celkové spotřebě tepla v bytovém domě nemáme prostřednictvím použitých pomůcek k dispozici jednorázové ani kumulativní údaje o teplotě při individuálním užití tepla. To vede jen k laickým úvahám o možnostech úspory tepla. Úvaha, že snížením provozní teploty o jeden stupeň uspoříme šest procent nákladů, se vztahuje k celkovému hospodaření teplem v domě, nikoli v bytě, Odhadujeme-li, že průměrně interiérová teplota v obytných prostorách domu je 22 °C (na rozdíl od výpočtové teploty, která je o dva stupně nižší), pak tento údaj je dán do vztahu k průměrné teplotě vnějšího prostředí během zúčtovacího období (např. 6 °C), a tedy rozdíl 16 °C představuje 100 % vynaloženého tepla. Tato extrapolace však platí obecně jen pro celkovou spotřebu tepla v domě, nikoli pro individuální způsob posouzení hospodaření teplem. Důvodem je relativní způsob posuzovaní prostřednictvím dostupných technických pomůcek, které máme k dispozici (např. indikací na otopných tělesech). Snížíme-li teplotu v bytě o 1 až 3 °C, jak je doporučováno, neznamená to, že tato individuální snaha se projeví šesti- až osmnáctiprocentním snížením individuální platby za teplo.

 NahoruVlhkost

Pocit tepelné pohody uživatele bytu ovlivňuje vedle teploty i míra vlhkosti v bytě, ovlivněná chováním uživatele bytu. Nadměrná vlhkost, obsažená ve vzduchu v místnosti ve formě páry, nekorigovaná přiměřeným větráním (hygienicky přípustná výměna vzduchu v obytné místnosti je přibližně půl objemu místnosti za hodinu) se pak sráží na stavební konstrukci (stěně nebo okně), která má teplotu nižší, než je teplota rosného bodu, což je teplota, při které vzdušná vlhkost kondenzuje do kapiček vody. Nejstudenější obvykle bývá okenní sklo, takže ke srážení vlhkosti dochází nejdříve na tomto stavebním prvku nebo se vzdušná vlhkost sráží na chladné stěně a tam pak dochází ke vzniku plísní.

 NahoruGraf kontrolního měření vlhkosti, teploty a rosného bodu v bytě

 NahoruVětrání

Výkon P_V, odváděný vzduchem z obytného prostoru větráním, vyjadřuje vztah

kde

ρ – hustota vzduchu [kg/m³]

V – objem vzduchu [m³]

T_int – vnitřní teplota [°C]

T_ext – venkovní teplota [°C]

c_p – specifické teplo vzduchu [J/kg · °C]

n – počet výměn vzduchu za hodinu [-].

Příklad: Standardní dvoupokojový byt o ploše 60 m² má objem vzduchu V = 150 m³ a pro požadovanou intenzitu výměnu vzduchu z hygienických důvodů n = 0,5/hod. Ekvivalentní tepelný odpor R_V = 0,048 °C/W získáme po dosazení do výrazu R_V = ∆T/P_V za P_V.

Obvyklé tepelné ztráty takovéhoto bytu vyjadřuje výkon P_stř = 1754 W, který je potřebný pro udržení vnitřní teploty T_int = 20 °C při střední venkovní teplotě T_ext = 5 °C.

Izolační odpor bytu R_bytu = (T_int − T_ext)/P_stř = 15/1754 = 0,0085 °C/W. Poměr odporů R_V/R_bytu = 0,048/0,0085 = 5,6 pak vyjadřuje podíl výkonů pro udržení teplotního spádu na izolaci stěn k výkonu odváděném větráním.

Větráním se spoluvytvářejí přípustné mikroklimatické podmínky pro obytné prostředí. Základem mikroklimatu je zabezpečit optimalizaci alespoň tří složek prostředí – tepelně-vlhkostní, odérové a elektroiontové:

- tepelně-vlhkostní pohodu prostředí vytvářejí tepelné a vlhkostní toky (teplo a vodní pára);

- odérová složka je tvořena toky plynných látek v ovzduší, vnímanými jako pachy (zápachy a vůně);

- elektroinotová složka prostředí je vytvářena negativními a pozitivními ionty v ovzduší.

Všechny tři složky působí na člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav. Odérová složka determinuje výměnu vzduchu v interiéru obytného prostředí. Není to ani potřeba kyslíku pro dýchání, která je ve srovnání s požadavky na odstranění odérů minimální (potřebné množství vzduchu je pouze cca 1 m³/hod · os), ani potřeba odstranění toxických plynů, které se běžně v těchto interiérech nevyskytují. Člověk vnímá v obytném prostoru jako pach odér alifatických a aromatických ketonů, formaldehydů a vyšších aldehydů a terpenů. Dodržením limitních hodnot pro CO₂ je zároveň zajištěno dodržení limitů páchnoucích kyslíkatých sloučenin, jejichž měření – na rozdíl od CO₂ – je obtížné. Pro předepsanou koncentraci CO₂ v průběhu 24 hodin, která se předepisuje hodnotou 1800 mg CO₂/m³, je nutný přívod čistého vzduchu 30 m³/hod ·. os, ve městech s výskytem znečištěného vzduchu až 34 m³/hod os. Nemá-li se současně překročit nárazová hodnota koncentrace +20 %, musí minimální hodnota čistého přiváděného vzduchu být nejméně 23 m³/hod ·. os, znečištěného vzduchu 25 m³/hod os.

Uvedené množství venkovního vzduchu, vzhledem k obvyklé kvalitě současných staveb (plastová okna, eurookna) nutno zajistit

1. okny s regulovatelnými větracími otvory,
2. speciálními přívody vzduchu pod okny (pokud možno za otopnými tělesy),
3. vnuceným větráním, kdy množství vzduchu by mělo být regulovatelné v závislosti na počtu osob v interiéru.

Poznámka: Utěsněné objekty bez větrání by brzy podlehly plísním a houbám. Časté větrání naopak ohrožuje efektivnost tepelných úspor. Řešením přiměřeného větrání je rekuperace, vzduchotechnické zařízení, které odsává vydýchaný vzduch a vhání vzduch čistý, cestou ohřátý znečištěným teplým vzduchem. Tepelnou ztrátu při výměně jednotka "dohřeje" a odfiltruje alergeny. Rekuperace tepla z odváděného teplého vzduchu není dosud v bytových domech běžná, a je tedy třeba takto vzniklou ztrátu tepla nahradit. Aby se lidé v bytě cítili příjemně, je třeba pro každou osobu vyměnit za hodinu cca 50 m³ vzduchu.

 NahoruMožnosti kvantifikace a analýza

Zjištěné průměrné teploty v bytech v dané lokalitě můžeme podrobit rozboru, který by měl předcházet nepodloženým legislativním úvahám na možnosti úspory tepla v bytech prostřednictvím teplot. Celostátně ani regionálně či podle klimatických pásem tyto údaje v ČR nejsou k dispozici, jako podklad pro legislativní úpravy nebo pro vyřčené soudy bohužel neslouží!

Příkladem řešení může být aritmetický průměr jako obvyklá charakteristika polohy souboru zjištěných teplot, která stanoví, v daném případě z výše uvedeného grafu šetření teplot firmou VIPA Liberec, hodnotou 20,27 °C a směrodatnou odchylkou 2,46 °C. Pro poznání odlišnosti tepelné pohody je vhodné obecně stanovit kvantily, procentní body rozložení, kdy zvoleným hodnotám α odpovídají hodnoty t_α, pro které hodnota kumulativní četnosti je rovna α.

Z analýzy vyplývá, že 30,5 % místností má průměrnou teplotu za zúčtovací období nižší nebo rovno 19 °C, 50,1 % místností je vytápěno na teplotu nižší nebo rovno 20,5 °C, se stoprocentní jistotou lze říci, že teplota místností nepřesahuje 25 °C atp.

Kvantily dobře poslouží při zkoumání diferenciace v souboru získaných hodnot teplot v místnostech kdy potřebujeme znát polohu a rozložení teplot jinak, než ukazují souhrnné…