Rozumieme zemnému plynu.

Vykurovanie rodinného domu v energetickej triede A1

 

Zemný plyn sa javí ako vhodné palivo na vykurovanie a prípravu teplej vody v budovách s takmer nulovou potrebou energie, spĺňajúcich triedy energetickej hospodárnosti budov A1. Je to najmä z dôvodu výhodného pomeru ceny kondenzačného kotla (vrátane inštalácie), vysokej účinnosti, nízkych prevádzkových nákladov, jednoduchosti, skutočného komfortu a dostupnosti, nehovoriac o takmer zanedbateľnom dopade na ekológiu.

 

Voľba vhodného vykurovacieho systému v rodinnom dome ovplyvní jednak tepelnú pohodu a komfort v dome, ako aj celkové finančné náklady, ktoré musí užívateľ domu vynaložiť na inštaláciu a prevádzku vykurovacieho systému. Porovnanie hlavných vykurovacích zdrojov (systémov) z pohľadu investičných nákladov a prevádzkových nákladov po dobu životnosti zariadenia si môžete prečítať v článku o Porovnaní základných zdrojov vykurovania.

 

 

Budova s takmer nulovou potrebou energie

 

 

V zmysle akčného plánu EÚ 20/20/20 sa budú po roku 2020 stavať len budovy s takmer nulovou potrebou energie, čo bude predstavovať úplne nový fenomén z pohľadu projektovania, samotnej realizácie stavby a v neposlednom rade pri prevádzke budov. Ide nielen o samotné budovy s takmer nulovou potrebou energie, ale predovšetkým o filozofiu trvalej udržateľnosti architektúry a výstavby s celkovým zámerom v budúcnosti navrhovať, realizovať a prevádzkovať budovy, ktoré budú energeticky aktívne, ekologicky bezpečné a ekonomicky efektívne.

 

Budova s takmer nulovou potrebou energie sa v EPBD definuje ako „budova, ktorá má veľmi vysokú energetickú hospodárnosť“ v súlade s prílohou I. smernice. Takmer nulové množstvo energie alebo veľmi nízke množstvo energie má byť zabezpečené vo vý­znamnej miere z obnoviteľných zdrojov, získaných priamo na mieste alebo v blízkosti spotreby.

 

 

Budova s takmer nulovou potrebou energie musí spĺňať viaceré požiadavky, tak na tepelnú ochranu ako i na technické systémy. Potreba energie na vykurovanie takéhoto domu je až o 90% nižšia v porovnaní so štandardným rodinným domami a  predstavuje približne 1,5 m3 zemného plynu (resp. 1,5 kg oleja) na štvorcový meter obytnej plochy za rok!

 

Základné kladené kritériá sú:

 

  • Potreba energie na vykurovania za rok je maximálne 15 kWh/m2
  • Kompaktnosť budovy – konštrukcia bez, resp. s minimálnymi tepelnými mostmi
  • Vzduchotesnosť a ochrana proti vlhkosti.

 

Potreba energie na vykurovanie

 

 

Aby bola docielená minimálna požadovaná potreba tepla na vykurovanie je potrebné splniť niekoľko základných pravidiel:

 

1. Minimalizácia súčiniteľa prechodu tepla U

 

Pri návrhu stavebných konštrukcií a budov je potrebné splniť minimálne tepelno-izolačné vlastnosti stavebnej konštrukcie. Skladba obvodového plášťa pasívneho domu musí byť taká, aby súčiniteľ prechodu tepla U (tepelná izolácia) bol blízky k hodnote 0,1 W/(m2.K) [9].

 

2. Vhodný tvar budovy

 

Budova musí byť vhodne riešená, musí splniť optimálny faktor tvaru budovy (t. j. plocha teplovýmenného obalu budovy „A“ k jeho objemu „V“ musí byť čo najmenšia. Pre rodinné domy je optimálny faktor A/V= 0,7) a budova musí byť kompaktná, aby bolo minimalizované množstvo nepriaznivých tepelných mostov.

 

3. Vhodná orientácia budovy – získanie nízko-potenciálnej energie zo slnka

 

Orientácia budovy musí byť taká, aby dopad priameho slnečného žiarenia bol využitý v čo najväčšej miere, t.j. aby orientácia budovy zabezpečovala maximalizáciu slnečných ziskov. Vhodnou veľkosťou a umiestnením presklených plôch (otvorových konštrukcií)v obvodovom plášti budovy (poprípade v streche) je možné získať dodatočne energiu zo slnka, ktorá prispeje vo významnej miere ku krytiu tepelných strát budovy.

 

4. Vzduchotesná a vetruodolná konštrukcia

 

Vzduchotesná konštrukcia zabraňuje úniku vzduchu z budovy. Vzduchotesnú zábranu je potrebné inštalovať na „teplú“ stranu konštrukcie. Vetruodolná konštrukcia zabraňuje prieniku vonkajšieho vzduchu do budovy. Tá sa, na rozdiel od vzduchotesnej konštrukcie, inštaluje na vonkajšiu stranu konštrukcie a chráni dom pred chladom a vlhkosťou.

 

5. Hodnota súčiniteľa prechodu tepla vonkajšími otvorovými konštrukciami U

 

Táto hodnota by sa mala pohybovať na hodnote 0,6 W/(m2.K) [9]. Z dôvodu nutnosti využitia tepelných ziskov zo slnečného žiarenia sa odporúča, aby hodnota celkovej priepustnosti slnečného žiarenia bola čo najvyššia g>0,5. Je potrebné zvoliť kompromis medzi vyšším solárnym ziskom a vyššou tepelnou stratou otvorovej konštrukcie. Škárová prievzdušnosť moderných otvorových konštrukcií musí mať nulový súčiniteľ. V letných mesiacoch je potrebné inštalovať tieniace prvky okenných plôch, z dôvodu zabezpečenia minimalizácie tepelných ziskov.

 

6. Riadené vetranie s  rekuperáciou

 

Na integráciu centrálneho vetracieho systému s rekuperáciou je potrebné myslieť už pri samotnom návrhu projektu domu. Systém zabezpečí optimálnu výmenu vzduchu pri dodržaní hygienických požiadaviek a potrieb a vysokoúčinné rekuperačné výmenníky minimalizujú tepelné straty vetraním. Účinnosť rekuperácie je minimálne 75% a jej zvýšenie je možné zabezpečiť inštaláciou zemného registra.

 

7. Straty vykurovacieho systému 

 

Pri určovaní tepelných strát vykurovacieho systému je potrebné uvažovať aj s jeho stratami, najmä tepelnou stratou systému odovzdávania tepla, stratou v rozvodoch vykurovacieho systému (ak sú), vlastnou spotrebou rekuperačného systému (pohon ventilátorov), vlastnou spotrebou systému rozvodov tepla (obehové čerpadlá) a podobne.

 

Potreba energie na prípravu teplej vody

 

 

Potreba energie na prípravu teplej vody sa určí výpočtom podľa STN EN 15316-3-1 a pripočítaním strát prípravy teplej vody. Aby bola splnená požiadavka energetickej triedy pre potrebu energie na prípravu teplej vody je potrebné dodržať základné pravidlá:

 

1.Voľba zdroja tepla

 

Realizácia prípravy teplej vody vyžaduje zabezpečenie jej teploty na viac ako 55°C (z hygienických dôvodov až na teplotu 60°C (termická dezinfekcie)), čo je vyššia hodnota ako býva teplota teplonosnej látky v systémoch vykurovania/teplovzdušného vetrania.

 

2. Lokalizácia zdroja tepla

 

Z dôvodu minimalizácie tepelnej straty potrubia a tepelnej stagnácie vody v potrubí, ktorým je vedená teplá voda od zdroja k miestu spotreby je nutné lokalizovať zdroj tepla tak, aby boli minimalizované dĺžky potrubia. Voľba vhodnej izolácie teplovodného potrubia a jeho dimenzie.

 

3. Tepelné straty v zimnom období

 

Tepelnú stratu teplovodného potrubia v zimnom období je možné považovať za vnútorný tepelný zisk.

 

V minulosti sa rozdelenie potrieb energie na vykurovanie a prípravu teplej vody pohybovalo približne na úrovni 80% energie na vykurovanie a 20% energie na prípravu teplej vody. V súčasnej dobe sa, podľa veľkosti domu, tento pomer výrazne zmenil a je približne 50% energie na vykurovanie a 50% na prípravu teplej vody, pričom príprava teplej vody je rovnomerne rozložená počas celého roka. Tento pomer sa môže v krajných prípadoch zmeniť na hodnoty blížiace sa k pomeru 40:60, t. j. potreba tepla na vykurovanie je nižšia ako potreba tepla na prípravu teplej vody.

 

 

Využitie zemného plynu v rodinných domoch pri zásobovaní teplom po roku 2016 a 2020

 

 

V zmysle vykonávacej vyhlášky č. 364/2012 Z. z. v znení neskorších predpisov /4//8/ sa celková potreba energie budov určí ako súčet potrieb energie pre jednotlivé miesta spotreby. Pri rodinných domoch je to súčet potreby energie na vykurovanie a potreby energie na prípravu teplej vody. Potreba energie na vetranie a chladenie sa pri rodinných domoch nehodnotí.

 

Primárna energia

 

Globálnym, alebo hlavným hodnotiacim ukazovateľom energetickej hospodárnosti budovy je primárna energia, ktorá sa určí vynásobením potreby energie (vykurovania a prípravy teplej vody) faktormi primárnej energie, ktoré sú určené pre jednotlivé energetické nosiče.[4]

 

V novele vykonávacej vyhlášky č. 324/2016 Z.z. [8] došlo, okrem iného, k zmene hodnôt faktorov primárnej energie pre jednotlivé energetické nosiče vrátane zemného plynu (tab. č. 1).

 

Pôvodná hodnota faktora primárnej energie pre zemný plyn, ktorá má „hodnotiť“ energetickú náročnosti dopravy zemného plynu nezodpovedala jej reálnej hodnote. Hodnota fp= 1,36 bola stanovená vyššie než je jej reálna hodnota. Nový faktor primárnej energie bol určený na hodnotu fp= 1,10. Legislatívno-technická energetická náročnosť dopravy plynu ku konečnému miestu spotreby predstavuje max. hodnotu 2,60% zo skutočného množstva dopraveného plynu[1]. Prevádzkovatelia plynárenskej dopravnej infraštruktúry z tohto dôvodu vynakladajú maximálne úsilie na to, aby energetická náročnosť dopravy zemného plynu bola čo najnižšia. Reálna hodnota faktora, ktorá by zohľadňovala technickú realitu, príslušné právne predpisy a tiež rozhodnutia ÚRSO, by mala byť znížená minimálne na úroveň fp= 1,026.

 

Zmena faktora primárnej energie umožňuje použiť ako zdroj tepelnej energie plynový kondenzačný kotol s účinnosťou >97%, s využitím energie až na úrovni 105% a splniť tak, pri dodržaní kritérií pre projektovanie, výstavbu a prevádzku pasívneho rodinného domu, globálny ukazovateľ pre primárnu energiu pre triedu A1, ktorý je v platnosti od roku 2016. Pri triede A0, ktorá vstúpi do platnosti po roku 2020, je potrebné prehodnotiť hodnotu faktoru primárnej energie zemného plynu a stanoviť ju na hodnotu zohľadňujúcu technickú realitu tak ako je uvedené vyššie.

 

 

Porovnanie faktorov primárnej energie pred a po novelizácii vyhlášky

 

 

Ekológia

 

 

Vyhláška č. 364/2012 Z.z. v znení neskorších predpisov hodnotí jednotlivé palivá iba podľa produkcie emisií CO2. Problém produkcie tuhých znečisťujúcich látok (ďalej len „TZL“) do ovzdušia, ktoré vznikajú pri spaľovaní, vyhláška neohodnotí. Produkcia TZL, či už v porovnaní s inými fosílnymi, alebo s palivami na báze dreva, robí zemný plyn jedným z najekologickejších palív vôbec.

 

Množstvo vyprodukovaných TZL je pri spaľovaní zemného plynu niekoľkonásobne nižšie, ako pri spaľovaní iných palív. Negatívny dopad práve TZL na zdravie obyvateľstva je alarmujúci /7/. Zvýšená koncentrácia TZL (PM2.5) zvyšuje výskyt autizmu, poruchy kognitívnych funkcií u detí, depresie, demencie, parkinsonovej choroby, ovplyvňuje koncentráciu proteínu BDNF, respiračné choroby…/7/.

 

Plynový zdroj tepla

 

Výhody plynového zdroja tepla:

 

  • Jednoduchá a overená konštrukcia kotla
  • Inštalácia bez nutnosti budovania kotolne
  • Spoľahlivá, plne automatizovaná prevádzka (žiadne rotačné prvky, okrem čerpadla)
  • Stabilná účinnosť ( >90%) v celom rozsahu vonkajších teplôt
  • Jednoduchá a okamžitá regulácia teploty
  • Ekologický zdroj s minimálnymi až takmer žiadnymi emisiami
  • Jednoduchá a rýchla príprava teplej vody. Prietokový ohrev teplej vody, bez nutnosti inštalácie zásobníka
  • Výrazne nižšia obstarávacia cena kotla v porovnaní s ostatnými druhmi zdrojov, vrátane inštalácie a údržby

 

Nevýhody plynového zdroja tepla:

 

  • Neumožňuje chladenie interiéru (+cca 3000 € na klimatizačné jednotky)
  • Neobnoviteľný zdroj energie (v prípade, ak sa nespaľuje biometán)
  • Aj v prípade spaľovania biometánu (obnoviteľný zdroj energie) chýba podpora zo strany štátu.

 

 

Príklad výpočtu rodiného domu s takmer nulovou potrebou tepla

 

 

Príklad predbežného návrhu domu s takmer nulovou potrebou energie o rozlohe 120 m2, zdroj tepla – kondenzačný plynový kotol.

 

Rodinný dom postavený súčasnými modernými technológiami: U- strop 0,10 W/(m2.K); U – obvodovej steny 0,11 W/(m2.K); U – podlaha nad terénom (tzv. termodoska) 0,12 W/(m2.K); U – okná 0,67 W/(m2.K.) Južná stena – veľká presklená plocha – optimalizovaná (najväčší zisk slnečnej energie pri najmenšej tepelnej strate, rekuperácia vzduchu s účinnosťou 75%. Zdroj tepla umiestnený tak, aby boli minimalizované straty v rozvodoch tepla a teplej vody.

 

Kombináciou využitia slnečného žiarenia, spätného získavania tepla v systéme riadeného vetrania, využitia vnútorných tepelných ziskov a vhodného centrálneho zdroja tepla – kondenzačný plynový kotol – je možné zabezpečiť požiadavky určené vyhláškou o energetickej  hospodárnosti budov. 

 

 

Potreba energie na vykurovanie

Potreba energie na prípravu teplej vody

 

 

Globálny ukazovateľ – primárna energia, kategória rodinné domy v triede energetickej hospodárnosti budovy A1je < 108 kWh/(m2.a) a A0 je < 54kWh/(m2.a).

Navrhnutý rodinný dom spĺňa kritérium pre energetickú triedu A1 57,59 kWh/(m2.a) <108 kWh/(m2.a) ale nespĺňa energetickú triedu A0 57,59 kWh/(m2.a) > 54 kWh/(m2.a) (Tab. č. 2 a č. 3)

 

 

Potreba energie na vykurovanie

Potreba energie na prípravu teplej vody

 

 

Globálny ukazovateľ – primárna energia, kategória rodinné domy v triede energetickej hospodárnosti budovy A1< 108 kWh/(m2.a) a pre A0 je < 54  kWh/(m2.a)

 

Navrhnutý rodinný dom spĺňa kritérium pre energetickú triedu A1 46,43 kWh/(m2.a) < 108 kWh/(m2.a). a pravdepodobne spĺňa aj energetickú triedu A0 46,43 kWh/(m2.a) > 54 kWh/(m2.a). (Tab. č. 4 a č. 5).

 

 

Záver

 

 

Za presne stanovených okrajových podmienok sa zemný plyn javí ako vhodné palivo na vykurovanie a prípravu teplej vody v budovách s takmer nulovou potrebou energie, spĺňajúci triedy energetickej hospodárnosti budov A1. Je to najmä z dôvodu výhodného pomeru ceny kondenzačného kotla (vrátane inštalácie), vysokej účinnosti, nízkych prevádzkových nákladov, jednoduchosti, skutočného komfortu a dostupnosti, nehovoriac o takmer zanedbateľnom dopade na ekológiu. Pri triede A0, ktorá vstúpi do platnosti po roku 2020, je potrebné prehodnotiť hodnotu faktora primárnej energie zemného plynu a stanoviť ju na hodnotu zohľadňujúcu technickú realitu, t. j. maximálne na úroveň fp = 1,026.

 

 

 

 

 

Literatúra:

[1] Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Councilof 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast).

[2] Zákon č. 555 z 8. novembra 2005 o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov

[3] Zákon č. 300 z 18. septembra 2012, ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov a ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 50/1976 Zb. o územnom plánovaní a stavebnom poriadku (stavebný zákon) v znení neskorších predpisov

[4] Vyhláška č. 364 z 12. novembra 2012, ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov

[5] DAHLSVEEN T.- PETRÁŠ D. a kol. Energetický audit a certifikácia budov. Bratislava: JAGA GROUP, 2008. ISBN 978-80-8076-063-2.

[6] KRAJČÍK M. – PETRÁŠ D. Energetické hodnotenie budov. Bratislava: Nakladateľstvo STU, Bratislava, 2015. ISBN 978-80-227-4462-1

[7] Radim J. Šram: Zemní plyn a zdraví.  Jesenná konferencia SPNZ, Horný Smokovec, 6. 10. 2016, http://www.spnz.sk/uploads/2016/JK_prednasky/Sram_Radim_JK_2016.pdf

[8] Vyhláška č. 324 z 7. decembra 2016, ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov

[9] STN 73 0540-2: Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky

 

 

Autori: Ing. Radovan Illith, PhD,  SPP- distribúcia, a.s., Sekcia prevádzky siete a riadenia aktív, Bratislava

Prof. Ing. Dušan Petráš, PhD, Slovenská technická univerzita v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra technických zariadení budov, Bratislava

Zdieľajte obsah: