Architektonické a stavebně technické řešení
Bytový dům o dvou sekcích byl realizován v roce 1977 jako jeden z objektů systémové výstavby panelových bytových domů malorozponové konstrukční soustavy Larsen & Nielsen. Bytový dům má deset nadzemních podlaží s bytovými jednotkami a jedno podzemní podlaží se společnými prostory (sklípky, prádelna, sušárna, kolárna, technická místnost), kterými vedou rozvody topného média, pitné vody a plynu. Objekt má obdélníkový půdorys o rozměrech 36,37 m x 11,6 m. Konstrukční výška podlaží je 2,80 m. Panely jsou sendvičové, v průčelí tl. 210 mm a ve štítě tl. 260 mm, vždy s 50 mm pěnového polystyrenu. Okna a vstupní dveře jsou nová plastová s izolačním dvojsklem. V roce 2007 bylo na původní střešní plášť provedeno zateplení tepelnou izolací z EPS tl. 100 mm s hydroizolační fólií. Při rekonstrukci v letech 2010 - 2011 byly obvodové stěny obytných podlaží zatepleny ETICS s EPS tl. 120 mm, venkovní stěny suterénu EPS tl. 50 mm a podhled nevytápěného suterénu byl doplněn EPS tl. 100 mm.
Dále byla vyměněna většina původních dřevěných zdvojených oken za nová plastová s dvojskly Uw=1,2 W/m2K. Vstupní dveře Ud=1,6 W/m2K.
V současném stavu při hodnocení dle vyhlášky 78/2013 Sb., je celková dodaná energie objektu 147 kWh/(m2.rok) odpovídající hodnocení C, neobnovitelná energie 164 kWh(m2.rok) odpovídající hodnocení B a průměrný součinitel prostupu tepla Uem= 0,4 W/(m2.K) odpovídající hodnocení C.
Základní údaje o energetických vstupech
Soupis základních údajů o energetických vstupech pro rok 2018:
| Vstupy paliv a energie |
Jednotka | Množství | Výhřevnost GJ/jednotku |
Přepočet na MWh |
Roční náklady v tis. Kč |
| Elektřina | MWh | 19,7 | 3,6 | 19,7 | 157,0 |
| Teplo | GJ | 1 165,0 | 1,0 | 323,6 | 708,3 |
| Celkem vstupy paliv a energie | 343,3 | 865,2 | |||
| Změna stavu zásob (inventarizace) | 0,0 | 0,0 | |||
| Celkem spotřeba paliva a energie | 343,3 | 865,2 |
Popis energetických zdrojů
Vytápění
Objekt je napojen na centrální zásobování teplem. Výměníková stanice je umístěna v blízkosti objektu. Dálkovým zdrojem tepla je hnědouhelná elektrárna Mělník. Měření spotřeby tepla na vytápění je realizováno pro obě dvě sekce objektu společně na patě objektu v technickém podlaží. Otopný systém je teplovodní s nuceným oběhem. Vnitřní horizontální rozvody jsou vedeny montážním podlažím. Rozvody jsou izolovány minerální vatou tl. cca 40 mm a obaleny kartonem a plastovou fólií. Tepelná izolace je poměrně celistvá. Stoupací a připojovací potrubí procházející byty zatepleno není. Rozvody zde prochází vytápěnou zónou, takže tepelné ztráty rozvodu přispívají k vytápění obytných prostor. O rozvodech ÚT v jednotlivých bytech a otopných tělesech nejsou známy podrobnější informace. Předpokladem je kombinace deskových a článkových těles osazených termostatickými hlavicemi, neboť dle objednatele v minulosti docházelo k výměně otopných těles ze strany nájemníků. Na otopných tělesech jsou osazeny termostatické ventily s termoregulačními hlavicemi.
Ohřev teplé vody
Objekt je napojen na centrální zásobování teplem a teplou vodou. Teplá voda je připravována ve výměníkové stanici umístěné v blízkosti objektu. Teplo potřebné na ohřev teplé vody odebrané objektem je měřeno ve výměníkové stanici.
Vnitřní horizontální rozvody jsou vedeny v montážním podlaží a jsou opatřeny tepelnou izolací z pěnového polyethylenu.
Vzduchotechnika
V objektu není instalováno centrální nucené větrání. Větrání všech bytů je zajišťováno infiltrací a otevíráním oken. Odvětrání bytových jader (WC, koupelna, kuchyně), je zajištěno šachtovým větráním s centrální odtahovou rotační hlavicí, která je osazena na střeše. Proudící povětří v nadstřešním prostoru a stoupající teplý vzduch hlavici roztáčí, a ta zajistí plynulý odtah z ventilační šachty umístěné pod hlavicí. Odvětrání několika bytových jader bylo doplněno lokálními ventilátory různého typu.
Osvětlení prostor
Osvětlení je zajištěno převážně žárovkovými, zářivkovými nebo úspornými svítidly nebo lokálními menšími spotřebiči pro přisvícení. Osvětlení je spínáno ručně převážně pomocí kolébkových spínačů.
Výše uvedené zdroje mají vliv na celkové chování budovy.
Výchozí roční energetická bilance
| Ukazatel | (GJ) | (MWh) | Náklady (tis. Kč) |
| Spotřeba paliv a energie | 1457,9 | 405,0 | 1009,2 |
| Ztráty ve vlastním zdroji a rozvodech energie | 359,9 | 100,0 | 221,7 |
| Spotřeba energie na vytápění | 1014,5 | 281,8 | 627,8 |
| Spotřeba energie na přípravu teplé vody | 373,9 | 103,9 | 227,4 |
| Spotřeba energie na osvětlení | 52,8 | 14,7 | 117,0 |
| Spotřeba energie na technologické a ostatní procesy | 16,7 | 4,6 | 37,0 |
PŘEHLED UVAŽOVANÝCH VARIANT
Varianty vychází z požadavku objednatele na zhodnocení možností odpojení od centrálního zásobování teplem. Návrh jednotlivých variant je zaměřen na úspory energií a finančních prostředků.
Varianta 1. - Realizace nové plynové kotelny včetně přípravy TV (Vytvoření nové kotelny v suterénu objektu a novými zdroji, realizace komínu, nový systém MaR, expanzní nádrž, instalace úpravny vody, zateplení rozvodů teplé vody a cirkulace, nové zásobníky pro přípravu TV.)
Varianta 2. - Instalace fotovoltaického systému na střechu objektu (Instalace fotovoltaických panelů s měničem, napojení na elektrizační soustavu s přebitky do zásobníků TV.)
Varianta 3. - Realizace nové kotelny včetně přípravy TV, instalace fotovoltaických panelů
Varianta 4. - Realizace nového systému vytápění a přípravy TV pomocí tepelných čerpadel v kombinaci s plynovými kotli
VARIANTA 1 – REALIZACE NOVÉ KOTELNY VČETNĚ PŘÍPRAVY TV
Tato varianta uvažuje s odpojením objektu od centrálního zásobování teplem a s vytvořením zcela nové plynové kotelny. Přípravu tepla v této variantě zajišťuje kaskáda kondenzačních kotlů s výkonem dle návrhové potřeby. Příprava teplé vody bude provedena nepřímotopným ohřevem přes 2 ks deskových výměníků o přenosovém výkonu 50 kW s akumulací do 2 zásobníků TV o objemu 600 l. Jedná se smíšený typ ohřevu, kde je průtočný ohřev doplněn zásobníkem pro krytí odběrových špiček. Orientační tepelná ztráta budovy je 85 kW. Celkový výkon zdroje pro vytápění a přípravu teplé vody je přibližně 160 kW (2x80 kW). Návrhem nové plynové kotelny se musí podrobně zabývat projektová dokumentace.
Pro formulaci zadání projektové dokumentace slouží tyto předpoklady:
• Nejprve je nutné prověřit možnost realizace komínového tělesa. Toto musí být posouzeno z hlediska statického a požární ochrany.
• Vzhledem k odpojení objektu od CZT bude nutné zajistit Energetický posudek podle z 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší - §16(7).
• Umístění kotelny v prostoru stávajícího měření ÚT V samostatném prostoru 1.PP. Bude se jednat o plynovou kotelny III. kategorie dle ČSN 07 0703.
• Vybavení kotelny musí odpovídat požadavkům dle ČSN 07 0703 na kotelny III. kategorie.
• Celkový návrhový výkon kotelny a výkon zdrojů vychází z tepelných ztrát na základě [5] a výkonu pro přípravu teplé vody dle ČSN 06 0320 (není předmětem této studie). Předpokládá se návrh kaskády 2 plynových kondenzačních kotlů.
• Provedení nové spalinové cesty musí odpovídat ČSN 73 4201 a podkladům výrobce zdrojů.
• Dle typu a výkonu plynových spotřebičů (kotlů) se musí zajistit odpovídající přívod spalovacího vzduchu.
• Rozvody topné vody se předpokládají v maximálním možné míře zachovat a upravit pouze část pro připojení nových zdrojů. Rozsah změn rozvodů je závislý na hydraulickém schéma.
• Nově budou provedeny rozvody zemního plynu k jednotlivým kotlům. Kapacity je nutné ověřit ve spolupráci s dodavatelem zemního plynu.• V prostoru kotelny se předpokládá umístění expanzního automatu.
• S ohledem na objem vody a ochranu nových zdrojů je předpokladem instalace úpravny topné vody s automatickým provozem.
• Pro odvedení kondenzátu z plynových kotlů je nutné zajistit napojení na vnitřní kanalizaci. S ohledem na výkon kotelny se očekává instalace neutralizačního zařízení kondenzátu.
• Vybavení MaR (měření a regulace) pro optimální a hospodárný provoz kotlů. Předpokládá se řízení zdrojů dle ekvitermní křivky (teplotní spád proměnný podle venkovní teploty). Zároveň má regulace umožnit upřednostnění ohřevu TV a regulaci teploty topné vody v jednotlivých větvích.
• Dle celkového návrhového výkonu zdrojů musí být otopná soustava vybavena zabezpečovacími zařízeními dle platných norem ČSN 12 828.
• V systému přípravy teplé vody se předpokládá realizace nového zásobníku pro přípravu TV, společně s instalací nových deskových výměníků. V souvislosti s touto změnou je spojena i modernizace regulace systému TV např. řízená cirkulace teplé vody.
| Ukazatel | (GJ) | (MWh) | (GJ) | (MWh) |
| Spotřeba paliv a energie | 1457,9 | 405,0 | 1493,6 | 414,9 |
| Ztráty ve vlastním zdroji a rozvodech energie | 359,9 | 100,0 | 395,7 | 109,9 |
| Spotřeba energie na vytápění | 1014,5 | 281,8 | 1035,0 | 287,5 |
| Spotřeba energie na přípravu teplé vody | 373,9 | 103,9 | 389,1 | 108,1 |
| Spotřeba energie na osvětlení | 52,8 | 14,7 | 52,8 | 14,7 |
| Spotřeba energie na technologické a ostatní procesy | 16,7 | 4,6 | 16,7 | 4,6 |
VARIANTA 2 – INSTALACE FOTOVOLTAICKÝCH PANELŮ
V této variantě je použit obnovitelný zdroj pro krytí části potřeby elektrické energie pomocí fotovoltaického sytému. Předpokládá se fotovoltaický systém (FVE) na střeše objektu s elektrickým výkonem 9kW. Do 10 kW není pro provoz FVE potřebná licence. Z hlediska proveditelnosti je varianty je třeba ověřit zejména únosnost střešní konstrukce, možnosti vedení nových tras rozvodů objektem a možnost realizace z požárního hlediska. Ve společných prostorech objektu dochází ke spotřebě elektrické energie především na svícení a provoz výtahu. Energetický model uvažuje se spotřebou na osvětlení celého objetu a spotřebou výtahu, tuto spotřebu bylo možné na základě dostupných informací přibližně stanovit. Ve výpočtu není zavedena spotřeba elektrické energie domácnostmi mimo osvětlení. Jednalo by se o sumu spotřeb elektrické energie z vyúčtování všech bytů s odečteným osvětlením. Toto úzce souvisí s výhodností instalace fotovoltaického systému. Pokud by se majitelé všech bytových jednotek dohodly, že budou elektrickou energii odebírat od jediného dodavatele přes společný elektroměr (plus si zajistí dílčí elektroměry pro doúčtování), bylo by možné využít energii vyrobenou na střeše objektu domácnostmi. Cena za výkup elektřiny není v modelu uvažována. Vzhledem k počtu bytových jednotek v objektu je výše uvedená dohoda málo pravděpodobná a spotřeba elektřiny je s jistotou výhodnější, než její prodej. Z těchto důvodu jsme nastavili výpočetní model na další nejvýhodnější možnost a to využití elektrické energie z fotovoltaických panelů pro přípravu teplé vody. Instalace FVE je ideální na ploché střeše, kde u mít panely nejvyšší účinnost a nejsou na překážku provozu. V souvislosti s tím je na místě se zaměřit na stav ploché střechy. FVE lze doporučit realizovat pouze na střechu, která bude po dobu životnosti panelů spolehlivě plnit své funkce (především hydroizoalční a tepelněizolační). Podle dostupných informací stávající střecha neodpovídá dnešním standardním tepelně technickým požadavkům. Revitalizací ploché střechy by došlo k snížení spotřeby energie na vytápění. Revitalizace střešní konstrukce logickou součástí. Případné náklady na revitalizaci střešního pláště nejsou v této variantě započítány. Aktuální stav konstrukce vrstev konstrukce nám není znám a z toho důvodu je uvažována v modelu příznivější varianta, kdy by tyto náklady nebyly nutné. Návratnost fotovoltaického systému je závislá na míře využití sluneční energie, zejména pak na skutečné spotřebě elektřiny v letních měsících. Skutečná spotřeba elektřiny v jednotlivých měsících je závislá na chování uživatelů. Údaje o měsíční spotřebě elektřiny objektu nejsou známy, z tohoto důvodu se vypočtená návratnost instalace fotovoltaického systému může od skutečnosti lišit.
• Příprava skladby střechy pro realizaci fotovoltaické aparatury. Zajištění spolehlivých funkcí střešního pláště po dobu životnosti FVE.
• Realizace nosné konstrukce a fotovoltaických panelů.
• Elektrické rozvody
• Instalace zásobníků na TV v místnosti předávací stanice. Příprava teplé vody bude provedena nepřímotopným ohřevem přes 2 ks deskových výměníků o přenosovém výkonu 50 kW s akumulací do 2 ks zásobníků TV o objemu 600 l. Jedná se smíšený typ ohřevu, kde je průtočný ohřev doplněn zásobníkem pro krytí odběrových špiček. Primárním zdrojem bude elektřina z FVE a sekundárním CZT.
| Ukazatel | (GJ) | (MWh) | (GJ) | (MWh) |
| Spotřeba paliv a energie | 1457,9 | 405,0 | 1465,3 | 407,0 |
| Ztráty ve vlastním zdroji a rozvodech energie | 359,9 | 100,0 | 367,3 | 102,0 |
| Spotřeba energie na vytápění | 1014,5 | 281,8 | 1014,5 | 281,8 |
| Spotřeba energie na přípravu teplé vody | 373,9 | 103,9 | 352,8 | 98,0 |
| Spotřeba energie na osvětlení | 52,8 | 14,7 | 52,8 | 14,7 |
| Spotřeba energie na technologické a ostatní procesy | 16,7 | 4,6 | 16,7 | 4,6 |
VARIANTA 3 – REALIZACE NOVÉ KOTELNY VČETNĚ PŘÍPRAVY TV, INSTALACE FOTOVOLTAICKÝCH PANELŮ
Tato varianta kombinuje opatření z varianty 1 a 2. Popisy jsou uvedeny výše. V tomto případě by zásobníky na teplou vody byly napojeny na dodávku elektrické energie z fotovotlaických panelů a na kaskády kotlů na zemní plyn.
| Ukazatel | (GJ) | (MWh) | (GJ) | (MWh) |
| Spotřeba paliv a energie | 1457,9 | 405,0 | 76,1 | 21,2 |
| Ztráty ve vlastním zdroji a rozvodech energie | 359,9 | 100,0 | 395,7 | 109,9 |
| Spotřeba energie na vytápění | 1014,5 | 281,8 | 1035,0 | 287,5 |
| Spotřeba energie na přípravu teplé vody | 373,9 | 103,9 | 360,6 | 100,2 |
| Spotřeba energie na osvětlení | 52,8 | 14,7 | 52,8 | 14,7 |
| Spotřeba energie na technologické a ostatní procesy | 16,7 | 4,6 | 16,7 | 4,6 |
Varianta 4 – Realizace nového systému vytápění a přípravy TV pomocí tepelných čerpadel v kombinaci s plynovými kotly
Při tomto řešení by došlo v nákladech spojeným s vytvořením kotelny na zemní plyn k malému poklesu nákladů oproti opatření 1. Pokles nákladů by spočíval vlastně jen v snížení výkonu kotlů a tudíž jejich ceny. Naopak výrazné navýšení ceny by znamenalo doplnění tepelných čerpadel. Z tohoto důvodu nebude dále podrobněji hodnoceno, protože je méně výhodné, než výše uvedené možnosti.
VYHODNOCENÍ
V následujících tabulkách jsou shrnuty investiční náklady na energie zhodnocených variant a další ekonomické ukazatele pro hodnocení. Uvažovaná doba hodnocení je 20 let, růst cen energií 3 % a diskontní sazba 4 %.
| Parametr | Jednotka | Výchozí stav | Varianta 1 | Varianta 2 | Varianta 3 |
| Přínosy projektu celkem | (Kč) | 335 995 | 12 856 | 330 658 | |
| náklady na přípravu projektu | (Kč) | 100 000 | 50 000 | 150 000 | |
| náklady na technologická zařízení a stavbu | (Kč) | 2 565 000 | 350 000 | 2 915 000 | |
| náklady na přípojky | (Kč) | 100 000 | 50 000 | 150 000 | |
| Investiční výdaje projektu | (Kč) | 2 765 000 | 450 000 | 3 215 000 | |
| náklady na energii | (Kč) | 1 009 165 | 593 869 | 982 309 | 585 207 |
| náklady na opravu a údržbu | (Kč) | 55 300 | 8 000 | 63 300 | |
| osobní náklady (mzdy, pojistné) | (Kč) | 24 000 | 6 000 | 30 000 | |
| Provozní náklady celkem | (Kč) | 1 009 165 | 673 169 | 996 309 | 678 507 |
| Doba hodnocení | (rok) | 20 | 20 | 20 | |
| Roční růst cen energie | (%) | 3 | 3 | 3 | |
| Diskont | (%) | 4 | 4 | 4 | |
| prostá doba návratnosti | (rok) | 9 | - | 10 | |
| reálná doba návratnosti | (rok) | 9 | 60 | 11 | |
| čistá současná hodnota | (tis. Kč) | 983 | -860 | 46 | |
| vnitřní výnosové procento | (%) | -203 | -203 | -203 |
Varianta 1 - Realizace nové kotelny včetně přípravy TV
| Investiční výdaje | Kč | 2 765 000 |
| Úspora paliv a energie | MWh/rok | -9,9 |
| Přínosy varianty celkem | Kč/rok | 335 995 |
Varianta 2 - Instalace fotovoltaických panelů
| Investiční výdaje | Kč | 450 000 |
| Úspora paliv a energie | MWh/rok | -2,1 |
| Přínosy varianty celkem | Kč/rok | 12 856 |
Varianta 3 - Realizace nové kotelny včetně přípravy TV, instalace fotovoltaických panelů
| Investiční výdaje | Kč | 3 215 000 |
| Úspora paliv a energie | MWh/rok | 368 |
| Přínosy varianty celkem | Kč/rok | 330 658 |
ZÁVĚR
Hodnocení bylo provedeno především z energetického a ekonomického hlediska. Kromě těchto hledisek je vhodné také zohlednit kvalitu vnitřního prostředí a morální i funkční zastaralost částí technické soustavy v jednotlivých bytech (rozvody, otopná tělesa). Stávající rozvody otopné soustavy budou zachovány. Případná kompletní nebo částečná výměna ostatních prvků ovšem nemá na bilanci návratnosti jednotlivých variant vliv, neboť dle skutečného stavu soustavy bude nebo nebude součástí realizace všech variant s totožnými náklady.
U jednotlivých variant bylo provedeno ekonomické vyhodnocení dle vyhlášky 480/2012 Sb. o energetickém auditu a posudku. Dle této metodiky je hlavním kritériem pro posouzení NPV (čistá současná hodnota), která představuje finanční úsporu za dobu životnosti opatření v současných cenách, tedy čím vyšší, tím lépe. Doplňujícími kritérii je IRR (vnitřní výnosové procento) a TSD (reálná doba návratnosti). Vnitřní výnosové procento lze přirovnat k úroku na bankovním účtu, tedy čím vyšší tím lépe.
Reálná doba návratnosti značí dobu, za kterou se náklady vyrovnají výnosy a investice začne vydělávat, tedy čím nižší tím lépe.
Výše uvedené výsledky byly vypočteny na základě podkladů a výpočtových vstupů dodaných objednatelem. Model nemusí přesně vystihovat stávající provoz, především s ohledem na skutečnost, že provoz v objektu je proměnlivý podle aktuálních potřeb provozovatele. Výsledky modelu je nutné procentuálně aplikovat na skutečné spotřeby energií.
Pro stanovení nákladů na energeticky úsporná opatření byly použity jednotkové rámcové ceny na jednotlivá opatření zahrnující běžné náklady na instalaci a montáž. Výše uvedené ceny nezahrnují žádné zvláštní náklady. Závěrečné rozhodnutí doporučujeme realizovat na základě skutečných nabídek firem, které budou zpracované na základě rozpočtu z projektové dokumentace, aby byly porovnatelné.
Jako výhodnou lze vzhledem k výše uvedenému doporučit pouze variantu č.1. Tato varianta sice není podporována žádným dotačním programem, ale je ekonomicky nejnávratnější. V případě dotace na fotovoltaické panely, lze uvažovat i nad variantami č.2 a 3, jejich vhodnost bude v tu chvíli navázána na náklady spojené s aktuálním stavem ploché střechy.
Pro další zlepšení vnitřního prostředí lze doporučit instalaci čidel vlhkosti nebo CO2 do bytových jednotek, jako indikátor pro otevírání oken.
Jako další nekvantifikovatelné opatření ke snížení nákladů na vytápění a potřebu TV lze doporučit oslovení více dodavatelů energií a porovnání jejich nabídek.
Při návrhu zateplovaných konstrukcí bylo uvažováno s plněním legislativních požadavků zákona 406/2000 Sb., o hospodaření energií a prováděcí vyhlášky 78/2013 Sb.
Výpočet ekonomické návratnosti je přímo úměrný uvažovaným cenám energií dodávaných z posuzovaných tepelných zdrojů, které byly stanoveny na základě podkladů objednatele. Předpokládaný meziroční růst ceny energií v hodnoceném období je uvažován 3%.
Dílčí spotřeby energií se mohou odlišovat podle způsobu užívání objektu. Úspora vychází z výpočetního předpokladu, který lze porovnávat ve stávajícím a návrhovém stavu.