Energeticky pasivní dům Rychnov u Jablonce (II)

EPD Rychnov - vliv venkovní teploty

Přibližme si pojem "pasivní" ve spojení s touto výstavbou. Objekt na změnu venkovní teploty reaguje netečně, s velkým zpožděním. Skutečně se dá říci, že je "pasivní a čeká, co se bude dít. Je lhostejné, jestli je venku v zimě v noci -5 °C nebo -25 °C. Je to poznat pouze pohledem na venkovní teploměr. Díky dokonalé tepelné obálce budovy je teplota v interiéru i bez dohřívání stálá a za noc klesá o max. 1,5°C. Rozdíly povrchových teplot vnitřních konstrukcí se liší pouze desetinami stupně - např. při teplotě vzduchu int. cca 22 °C má strop 21,8 °C, stěna (lhostejno jestli obvodová nebo vnitřní) 21,5 - 21,8 °C a podlaha 21,4 °C. Okna - rám byl použit dřevěný EURO 78 ("ortodoxní" zastánci konceptu EPD nadskakují - nedostatečné!), skla HEAT MIRROR U = 0,62. Při venkovní teplotě t_e = -25 °C byla povrchová teplota rámu v nejchoulostivější části (u parapetu) cca + 7 °C, díky tepelnému mostu přes křídlo byla povrchová teplota vnitřního skla u spodní hrany křídla cca + 10 °C (na spodní hraně skla v pásu cca 20 mm byla patrná kondenzace vzdušné vlhkosti). Ale už v odstupu 100 mm od spodní strany skla byla povrchová teplota stejná jako uprostřed tabule + 16,6 °C (t_e = -25 °C t_int.= +21 °C; rh cca 43%). V letním období díky vhodně zvolené celkové koncepci domu (a při použití cirkulační zemního výměníku tepla) byla dosažena při venkovní teplotě 35 °C interiérová cca 24 °C. Bez jakýchkoliv stínících prvků na oknech, nebo výraznými přesahy střechy.

EPD Rychnov - měření relativní vlhkosti (a dalších provozních parametrů)

Od ledna 2005 je měřena relativní vlhkost interiéru vč. interiérové teploty. Postupně bylo zahájeno měření dalších provozních parametrů a stavů (provozní parametry VZT jednotky, koncentrace CO₂, provozní parametry cirkulačního zemního výměníku - ZVT, měření venkovní teploty, připravuje se měření intenzity slunečního záření). Díky primární cirkulační větvi VZT rozvodu byla i při extrémních mrazech (v noci klesala teplota i v roce 2005 nárazově až k -25°C) vnitřní relativní vlhkost bez jakýchkoliv vnitřních řídících čidel (pouze na základě matematického modelu) udržována v rozumném rozsahu. Na grafu v obr. č. 3 je záznam z měření.

Měření stále probíhá, i v zimním období topné sezóny 2005-2006 jsou záznamy obdobné jako na obr. 3.

EPD Rychnov - měření koncentrací CO₂

V objektu EPD Rychnov je měřena i koncentrace CO₂. Výsledky jsou srovnávány s matematickým modelem, prezentovaným v odborné literatuře a časopisech. Na obr. č.4 je graf porovnání koncentrací CO₂ - výsledky teoretické modelace a skutečného měření. I tyto poznatky a výsledky v současné době mění náhled na větrání interiérů rodinných a bytových domů.

EPD Rychnov - provozní náklady za rok 2005, předpoklad pro rok 2006

Tepelné ztráty prostupem objektu EPD Rychnov (při t_evýp. = -18°C) se pohybují (dle několika prováděných výpočtů) mezi 1800 - 2100 W. Rozdílné výsledky jsou způsobeny postupem výpočtu a zaokrouhlováním parametrů. Tepelná ztráta větráním bez rekuperace by byla 1256 W (pozn. cca 70% tepelná ztráty prostupem!), díky rekuperaci s průměrnou účinností 85% jednotky DUPLEX RB použité v EPD Rychnov pak 188 W. Pro následující porovnání budeme používat variantu výpočtu s "nejhorším výsledkem", kdy celková ztráta prostupem a větráním EPD Rychnov při t_e = - 18°C je cca 2245 W. Tento údaj ale samostatně nic neříká. V následující tabulce jsou důležité parametry objektu, vztahující se k tomuto tématu:

Rozeberme v krátkosti jednotlivé položky:

Spotřeba na provoz domácnosti - obecně se udává v rozmezí od 3 000 - 4500 kWh/rok dle stupně elektrifikace domácností. Z našich realizací máme reálně naměřené hodnoty v rozsahu od 2900 - 3700 kWh/rok.

Spotřeba energie na vytápění - i v EPD je nutné částečně topit. Tabulková délka topná sezóna v Jbc je 256 dní. Díky parametrům objektu EPD Rychnov bylo v roce 2005 147 dní, kdy se "topilo". Jen pro porovnání - v panelových domech v Jbc se začalo topit 13.9.2005, v EPD Rychnov 3.11.2005 - o 51 dní později. Velmi výrazně na tento parametr mají vliv i pasivní solární zisky (tedy energie slunce, procházející okny). Ve všech výpočtech se používají data z dlouhodobých měření. Ve skutečnosti jsou roky, kdy je slunečních dní více, jindy zase méně. Pro porovnání jsou proto v teoretické části tabulky hodnoty pro oba póly - sluneční záření dle tabulek a také teoretická varianta, kdyby slunce celou topnou sezónu nesvítilo. Menší zisky mohou být způsobeny i jinými, na nás nezávislými skutečnostmi - soused postaví dům tak, že náš je částečně stíněn; před domem jsou stromy - listnaté vítáme (v létě listí příjemně stíní, po opadu větve moc nevadí), jehličnaté (kromě modřínu) stíní celý rok. Od 3.11. do 24. 12. 2005 byly v Rychnově pouze 2 slunečné dny. Velikost prosklení oken jižní fasády domu (4,3 m²) je dle našeho názoru dostatečné - ve slunečných dnech zisky nezpůsobí přehřátí interiéru (max. t_int = 23,5), v době bez slunce nezpůsobují větší tepelné ztráty. (okna na východní a západní straně pak v zimním období do bilance zisků nepřispívají - slunce je nízko na obzorem a než do těchto oken začne svítit, zapadá za les).

Pokud přepočteme spotřebu energie na podlahovou plochu (výsledek je v kWh/m²a), pak je ve výsledcích opět jasně patrný vliv pasivních slunečných zisků. Teoreticky se pohybuje od 10 - 30 kWh/m²a. Výsledná naměřená hodnota cca 16,6 kWh/m²a je z našeho pohledu vynikající - teprve jsme se učili využívat parametry domu.

Solární systém - díky realizovanému solárnímu systému je část energie kryta sluncem. Stejně jako u pasivních zisků ale platí, že jsou pouze tehdy, svítí-li slunce. V místě stavby a vzhledem ke klimatickým podmínkám roku 2005 byli tyto zisky cca 50% proti teoretickým tabulkovým hodnotám (určitou nepřesnost může být i způsob měření těchto zisků řídícím zařízením solárů).

Celková spotřeba energie - jedná se o energii potřebnou pro provoz objektu (režie domácnosti - vaření, svícení, počítače...), provoz VZT systému, ohřev TUV, temperování. U EPD Rychnov také trvalý příkon pro napájení všech měřících ústředen (cca 30 W; za rok cca 262 kWh = cca 2,7 % celkové spotřeby objektu!). Pozor proto na spotřebiče v pohotovostním (stand-by) režimu - televize, radia, počítač + monitor - v bilancích je to znát!

Náklady na provoz, platby za odebranou el. energii.

Objekt EPD Rychnov byl od 1. 1. 2005 do 1. 11. 2005 provozován v sazbě D 25 (za den 8 hod NT a 16 VT tarif). (NT = nízký tarif, povolení nabíjení akumulačního zásobníku pro ohřev UT + TUV; VT = vysoký tarif, nabíjení blokováno). Od 1. 11. 2005 pak byla sjednána sazba D 35 (za den 16 hod NT a 8 hod. VT). Pro představu byly provedeny i přepočty z kombinovaného ročního tarifu pro varianty, kdyby byl objekt provozován celý rok na tarif D25, D35, a D45 (20 hod. NT + 4 hod VT). Ve sloupci D35 - bez rekuperace je pro porovnání uvedena varianta větrání okny - pro možné porovnání úspor nákladů díky rekuperaci.
(všechny výpočty jsou prováděny na základě nákladů, paušálů a plateb Severočeské energetiky pro rok 2005; pro 2006 pak na základě tarifů ČEZu - nástupce SČE):

Z tabulky je patrné, že pro provoz takto provedeného objektu bylo lhostejné, jestli se používala sazba D 25 nebo D 35. Sazba D 45 již vhodná z ekonomického hlediska nebyla. Je vhodná pro domy s vyšší tepelnou ztrátou - u akumulace od cca 4 kW výš, u objektů s el. kotlem nebo přímotopy je nutná. Je také vidět, že v cenách roku 2005 je "ekonomický zisk" použitím rekuperace cca 2700 Kč/rok. (porovnání D35 x D35 - bez rekuperace).

Od 1. 1. 2006 došlo ke zdražení tarifů a cen platných pro jednotlivé sazby. Zvýšení cen za kWh v NT bylo poměrně drastické - např. v sazbě D 35 se jednalo o navýšení 0,47 Kč/kWh, což je zvýšení o 42%. Viz tabulka:

Pokud by zůstala spotřeba energie za rok 2006 stejná jako v roce 2005, pak by se u EPD Rychnov celkové náklady změnily následovně:

Porovnáním je vidět, že sazba D25 je nyní i pro EPD krajně nevýhodná, změna cen pravděpodobně naznačuje tlak na zrušení této sazby v blízké budoucnosti. I když je u sazby D 35 zvýšení v NT za kWh 42%, pak v celku (po započtení snížení stálé paušální sazby - pozor, je to 1020 za rok - a také díky výraznému snížení ceny u VT) se jedná o meziroční zvýšení "pouze" o 4,4%. Díky vzrůstu cen energií stojí za povšimnutí "ekonomický zisk" použitím rekuperace - nyní se jedná o částku 4564 Kč/rok. A ceny energií už nižší nebudou, spíše naopak. Sazba D45 se v porovnání s rokem 2005 jeví jako výhodná (nárůst o 0,41%), je potřeba si uvědomit absolutní hodnotu - proti sazbě D35 stále nevýhodné.

Poslední porovnání - zkusme si představit, že by se objekt EPD Rychnov realizoval konstrukcemi s parametry U dle ČSN 7305040-02 - hodnoty doporučené (o požadovaných hodnotách by se již při realizacích ani uvažovat nemělo). Pokud uděláme teoretické výpočtové porovnání se skutečně realizovanými hodnotami (podotýkáme - výpočtové), pak se dostaneme k těmto číslům:

Výsledky této poslední tabulky zaslouží podrobnější popis.

Porovnáním hodnot roku 2005 je vidět, že rozdíl provozních nákladů mezi teoreticky uvažovanými objekty shodně technicky vybavených je cca 7 000 Kč/rok. Rozdíl provozních nákladů objektu bez rekuperace s k-cí "doporučenou" a EPD s rekuperací je pak 9400 Kč/rok.

Porovnání hodnot roku 2006 je ale poněkud odlišné. U stejně technicky vybavených objektů je rozdíl provozních nákladů cca 9800 Kč/rok. A rozdíl nákladů domu k-cí doporučených bez rekuperace a EPD s rekuperací je 14 245 Kč/rok. Zvýšené finanční náklady na úpravu (zlepšení tepelně-izolačních parametrů - "U") stavební části a technické vybavení domu o nucené systémy s rekuperací se pak vrací výrazně rychleji. A ceny energií porostou - příští rok můžeme místo 14 245 Kč mít klidně 19 000 Kč.

Díky malé potřebě energie je u EPD růst provozních nákladů pomalejší než u druhého domu. Režijní spotřeba (provoz domácnosti) je u obou objektů shodná a závisí pouze na uživatelích a vybavení domu (v modelovém případě oba domy užívá stejná rodina). Díky menšímu požadavku EPD na vytápění hrají pasivní solární zisky a také zisky z provozu domácnosti významnější úlohu. V době, kdy EPD již nepotřebuje "topit", pak např. náš modelový objekt (doporučené hodnoty) potřebuje trvalý tepelný příkon 1 kW. Tento požadavek má EPD při venkovních teplotách o cca 10°C nižších. Zkracování topné sezóny na cca 50-60% tabulkových hodnot to potvrzuje.

Závěr

Snad náš příspěvek přinesl několik praktických poznatků ze skutečného provozu obydleného, energeticky pasivního domu v Rychnově u Jbc. Se sedlovou střechou se vzhledově nijak neliší od jiných objektů v okolí. I v tomto ohledu se chová jako pasivní - nenápadný. Jeho provoz je sice monitorován, ale největším "škůdcem" měření jsou sami uživatelé, kteří se chovají neukázněně - nedodržují pravidelný režim, otvírají vchodové dveře atd. Další okolnosti, významně ovlivňující veškeré naměřené hodnoty, jsou: slunce, mraky, vítr, venkovní teplota, sníh, stromy kolem domu. Přestože jsme se snažili o co možná nejdůslednější zpracování, měření a jeho výsledky mohou být zatíženy chybami, o kterých v tuto chvíli nevíme. Na základě jednoho roku není možné stanovovat zásadní směry, bude potřeba mít k dispozici srovnání z několika let provozu a také dalších objektů. Směr výstavby ke snižování provozních nákladů je ale potvrzen.

Na konec bychom si dovolili vypůjčit citát doc. Tywoniaka:
"Nezapomeňte se radovat z dobře postaveného domu - to je nad všechny kilowatthodiny"

EPD Rychnov u Jbc - pohled západní

EPD Rychnov u Jbc - pohled východní