Extranet

+420 517 302 810Havárie plynu: +420 517 333 800quantumas@quantumas.cz

Trendy ve výstavbě rodinných domů

Trendy ve výstavbě rodinných domů

V oboru plynárenství dlouhodobě působíme jako multifunkční společnost. Jako obchodník dodáváme plyn i elektřinu a současně prodáváme i plynová zařízení – kondenzační kotle, zásobníkové ohřívače vody a ohřívače vzduchu. Jako distributor ve čtyřech krajích České republiky vlastníme a provozujeme rozsáhlou plynárenskou síť. V rámci oboru jako projektant připravujeme projekty, jako stavebník provádíme realizace. Pro tuto komplexní činnost sledujeme trendy, které probíhají napříč oborem a které ovlivňují úspěšnost našich činností. Mezi ně patří trendy ve výstavbě rodinných domů, protože domácnosti jsou v oboru plynárenství naším nejpočetnější zákazníkem.

Z tohoto důvodu jsme se rozhodli v původním a neupraveném znění převzít odborný článek pana Ing. Romana Vavřičky, Ph.D., který dlouhodobě působí na ČVUT v Praze, na Fakultě strojní, Ústav techniky prostředí, s odborným zaměřením na problematiku vytápění a zdravotně technických instalací. S panem Vavřičkou dlouhodobě spolupracujeme při realizaci školení pro projektanty a servisní techniky a při přípravě odborných publikací.

Níže uvedený článek v první části porovnává roční potřebu tepla pro tři konkrétní rodinné domy ve variantách s ohledem na typ zasklení, izolaci obvodových stěn a systém větrání. Ve druhé části následuje ekonomické zhodnocení podle volby zdroje tepla (tepelné čerpadlo, kondenzační kotel, centrální zásobování teplem) s ohledem na vývoj cen energií. Článek může být vhodnou pomůckou stavebníkům plánujícím či realizujícím výstavbu rodinného domu, případně těm, kteří připravují zateplení rodinného domu nebo rekonstrukci systému vytápění.

Vaše QUANTUM, a.s.
 

Bilance energetických potřeb rodinného domu

Současný trend snižování provozních nákladů u rodinných domů je velmi často spojován s tepelnou izolací obvodových konstrukcí, výměnou oken, výměnou zdroje tepla, změnou přípravy teplé vody, apod. V poslední době se z pohledu energetických úspor do popředí zájmu dostávají nejen případy nových rodinných domů, ale i rodinných domů, jejichž stáří je okolo 10 až 20 let. Velká část majitelů těchto relativně nových staveb většinou stavbu financovala pomocí úvěrů, hypoték atp., a na případné investice do vyšší technické úrovně domu nezbývalo příliš prostředků. Z důvodů nízkých investičních nákladů a samozřejmě i s ohledem na lokalitu objektu (převážně příměstská zástavba, tj. obce v těsné blízkosti větších měst), byl v té době navrhován nejlevnější a nejjednodušší způsob vytápění tj. přímotopy, elektrokotle, apod.. Toto řešení sebou v současnosti s rostoucí cenou energií přináší otázku, zda by tedy nebylo vhodné investovat do jiného zdroje tepla, jenž je po více jak 15 letech provozu v podstatě na hranici životnosti, nebo případně zda je lepší řešit otázku zlepšení tepelně-technických vlastností stavebních konstrukcí a tím se pokusit snížit tepelné ztráty domu.

Na první pohled jednoznačné řešení je spojit obojí, tj. zateplit dům minimálně na současně nyní platné legislativní požadavky a zároveň vyměnit zdroj tepla. Na druhou stranu toto řešení je samozřejmě investičně nejdražší. V dalším textu bude ukázána bilance potřeby tepla u tří různých projektů rodinných domů v různých fázích provedení tepelně-technických vlastností stavebních konstrukcí a použití moderních technologií větrání. V další části pak bude ukázána vazba stavebních vlastností projektu na možnosti použití zdrojů tepla pro potřeby pokrytí energie na vytápění a přípravu teplé vody ve vazbě na ekonomické hodnocení.

 

Projekty rodinných domů

Při výběru rodinných domů byl kladen důraz na rozmanitost typů staveb. Konkrétně na počet pater, tvar domu, typ střechy a v neposlední řadě také na velikost a druh oken. Pro výpočty byla do všech tří domů uvažována čtyřčlenná rodina v obvyklém obsazení – dva dospělí a dvě děti.

Rodinný dům č. 1

Jako první dům byl zvolen přízemní rodinný dům střední velikostní kategorie. S dispozicí 4+1 a svou celkovou užitkovou plochou 151,2 m2 bez problémů uspokojí nároky čtyřčlenné rodiny. Stěna obývacího pokoje směřující na prostornou krytou terasu je tvořena francouzskými okny. Kromě těchto oken slouží k vchodu na terasu zadní vchod vedoucí z hlavní chodby domu a prosklené dveře z jedné ze tří ložnic. Hlavní vchod je orientován na západ, dům se svým řešením hodí i pro osoby se sníženou schopností pohybu (obr. 1).

 

Obr. 1 Vizualizace projektu rodinného domu č. 1

 

Rodinný dům č. 2

Jako druhý typ stavby byl vybrán dvoupodlažní dům s přilehlou garáží. Se svou dispozicí 5+1 a užitkovou plochou 176,9 m2 nabízí více prostoru než dům č.1. Pro přístup na nekrytou terasu, která je situována na jih, slouží francouzská okna v obývacím pokoji (obr. 2).

 

Obr. 2 Vizualizace projektu rodinného domu č. 2

 

Rodinný dům č. 3

Jako třetí stavba byl vybrán taktéž dvoupodlažní dům střední kategorie s celkovou užitkovou plochou 163,3 m2 a dispozicí 4+1. Dům je řešený stavebně svou geometrií odlišně ve srovnání s domy č. 1 a č. 2 (obr. 3).

 

Obr. 3 Vizualizace projektu rodinného domu č. 3

 

Návrh provedení stavby s ohledem na tepelně-technické vlastnosti – technické provedení stavby

Na základě návrhu stavebních konstrukcí byly provedeny výpočty tepelných ztrát, tepelných zisků a ročních potřeb tepla pro všechny tři vybrané rodinné domy. Návrhy a výpočty jsou navrženy pro dva energetické standardy, konkrétně pro nízkoenergetický a pasivní standard v souladu s normou ČSN 73 05040-2. Cílem porovnání je zjištění, za jakých podmínek se vyplatí investice do kvalitnější konstrukce domu, například větší tepelně-izolační vrstvy, do kvalitnějších oken či do řízeného větrání domu se zpětným získáváním tepla. Princip těchto jednotlivých opatření je názorně vidět v tabulce č. 1.

 

Základní členění je provedeno jako:

  1. Typ oken – první = jednoduché dvojsklo U = 1,3 W/m2·K, druhý = standardní dvojsklo U = 1,2 W/m2·K, třetí = trojsklo U = 0,7 W/m2·K.
  2. Obvodové konstrukce – varianta bez přidané tepelné izolace = vyhovují doporučeným hodnotám součinitelů prostupu tepla, varianta s přidanou tepelnou izolací = vyhovují doporučeným hodnotám součinitelů prostupu tepla pro pasivní domy. Parametry jsou v souladu s ČSN 73 0540-2.
  3. Způsob větrání – přirozené větrání bez zpětného získávání tepla, nebo se zpětným získáváním tepla (nucené rovnotlaké větrání s rekuperací tepla).

 

Tabulka č. 1 Přehled jednotlivých variant provedení stavby

 

Tabulka č. 2 Roční potřeba tepla pro dům č. 1

 

Tabulka č. 3 Roční potřeba tepla pro dům č. 2


 

Tabulka č. 4 Roční potřeba tepla pro dům č. 3

 

Obr. 4 Srovnání investičních a provozních nákladů u domu č. 1

Jako nejvýhodnější z pohledu počátečních investic a provozních nákladů na vytápění, přípravu teplé vody a elektřinu pro provoz domácnosti se jevila varianta 1c a 2a. U varianty 1c do energetické bilance domu vstupuje pouze investice do nuceného sytému větrání se zpětným získáváním tepla. Skladba stavebních konstrukcí odpovídala základním požadavkům doporučených hodnot ČSN 73 05040-2 a průhledné konstrukce měly osazeny základní typ plastových oken a dveří. To samozřejmě také znamená, že varianta 1c má ze všech variant nejnižší investiční náklady. Varianta 2a byla variantou tzv. pasivního domu. Tzn. že byla ke standardním požadavkům na tepelně-technické konstrukce použita dodatečná tepelná izolace tak, aby výsledné hodnoty součinitelů prostupu tepla konstrukcí odpovídali přísnějším limitům dle ČSN 730540-2, nicméně okenní výplně byly osazeny standardním dvojsklem (U = 1,2 W/m2·K). Varianta 2a měla (stejně jako u varianty 1c) navrženou rekuperační jednotku pro zajištění nuceného větrání se zpětným získáváním tepla.

U rodinného domu č. 1 grafické znázornění průběhů investičních a provozních nákladů ukazuje (obr. 4), že varianta 1c byla má návratnost investic za cca 4 roky, což je velice krátká doba, s ohledem na celkovou životnost domu. I varianta 2a byla dalším zajímavým příkladem. Návratnost investičních nákladů zde činila necelých 8 let a rozdíl nákladů na vytápění za 30 let provozu domu oproti nulté variantě je více než 900 000 Kč. Pro ostatní řešené domy č. 2 a č. 3 byly dosažené výsledky těchto variant velmi obdobné.

 

Volba zdroje tepla vs. ceny energií – ekonomické zhodnocení

Pro skutečné vyjádření provozních nákladů a stanovení reálné doby návratnosti jednotlivých investic je nutné znát ceny energií. Jako vhodné zdroje tepla pro posuzované rodinné domy byly vybrány – tepelné čerpadlo vzduch-voda – zdrojem energie elektřina, plynový kondenzační kotel – zemní plyn a předávací stanice tepla – využití centrálního zásobování teplem. Dále prezentované výsledky zahrnují všechny tři řešené domy stavebně provedené v úpravě dle vybraných variant 1c a 2a. K potřebě energie na vytápění a přípravu teplé vody byla přidána také roční potřeba elektrické energie na ostatní spotřebiče, která pro čtyřčlennou domácnost je cca 5 800 kWh. Cena otopné soustavy není v ekonomickém vyhodnocení uvažována, protože je pro všechny tři varianty zdrojů tepla stejná.

Nejprve byla provedena rešerše vývoje cen vybraných energetických komodit za posledních 10 let. Pro ekonomické vyhodnocení pak byl uvažován odhad cen energií na následujících 20 let za předpokladu, že se vývoj cen dramaticky nezmění a bude pokračovat v podobném tempu růstu. Uvažované ceny ukazuje tabulka č. 5.

  1. Elektřina

Při využití tepelného čerpadla vzduch-voda je výhodou, že lze využít výhodnější sazbu elektřiny pro celý provoz rodinného domu. Konkrétně se jedná o dvoutarifovou sazbu D 56d, při které je využíván 22 hodin denně nízký tarif a pouze 2 hodiny denně vysoký tarif. Průběh ceny v období od roku 2007 do 2018 ukazuje obrázek 5. Tepelné čerpadlo vzduch-voda navržené pro systém vytápění a přípravu teplé vody vč. zásobníku atd. je uvažováno s počáteční investicí cca 200 000 Kč.

Obr. 5 Vývoj ceny za 1 kWh elektřiny dle tarifu D 56d od roku 2007

 

  1. Zemní plyn

Cena za zemní plyn se liší v závislosti na roční spotřebě – odběru komodity. V grafu na obrázku č. 4 je vidět vývoj ceny plynu za 1 kWh od roku 2007. Z grafu na obr. 6 také vyplývá, že změny v ceně zemního plynu v čase jsou ve srovnání se změnami v ceně elektřiny nižší. Při vytápění s využitím plynového kotle, ať nízkoteplotním nebo kondenzačním, se dosahuje poměrně vysoké účinnosti a nachází se zde možnost připojení k různým druhům otopných soustav, jako například podlahové vytápění, otopná tělesa a podobně. Kromě přípravy tepla na vytápění nám plynový kotel bez problémů pokryje i potřebu tepla na přípravu teplé vody. Investice do kondenzačního kotle a zásobníku teplé vody byla uvažována cca 60 000 Kč.

Obr. 6 Vývoj ceny za 1 kWh plynu od roku 2007

 

  1. Centrální zásobování teplem

Pro doplnění představy o ceně tepla je také uvedena průměrná cena tepla ze systémů centrálního zásobování teplem na základě výročních zpráv Energetického regulačního úřadu. V grafu na obr. 7 je vidět vývoj ceny za 1 kWh tepelné energie v centrálním zásobování tepla za posledních 10 let pro konečného odběratele. Centrální zásobování teplem (CZT) je systém, který zahrnuje výrobu, rozvod a dodávku tepla tepelnými sítěmi do odběrných míst. Počáteční investice do CZT je uvažována ve výši cca 70 000 Kč.

Obr. 7 Vývoj ceny 1GJ tepelné energie od roku 2007 dle ERU
 

Tabulka č. 5 Ceny a uvažovaný růst cen energií

Výše uvedené ceny jsou poplatné roku 2018. Aktuální trendy ukazují snižování ceny plynu a zvyšující ceny elektrické energie. Z toho vyplývá zvyšující se rozdíl v nákladovosti jednotlivých variant. Aktuální vývoj cen naleznete ZDE.

 

Z grafického průběhu doby návratnosti pro rodinný dům č. 1 (obr. 8) je patrné, že nejnižší počáteční investice pro dům v nízkoenergetickém standardu s rekuperační jednotkou (tj. varianta 1c) jsou u plynového kondenzačního kotle, poté do CZT a nakonec u tepelného čerpadla vzduch-voda. Investice do tepelného čerpadla vzduch-voda oproti CZT se po 15 letech vrátí a dále se spoří. Otázkou však zůstává, jestli se tato možnost opravdu vyplatí, jelikož 15 let je na hranici životnosti všech uvažovaných zařízení. Počáteční investice do CZT a plynového kotle jsou takřka stejné, avšak provozní náklady po 20 letech provozu domu jsou u plynového kondenzačního kotle o 80 000 Kč nižší. Oproti tomu s ohledem na nižší cenu zemního plynu a nízké provozní náklady domu se ani po 20 letech nevrátí investice do tepelného čerpadlo ve srovnání s plynovým kondenzačním kotlem.

Obr. 8 Závislost investičních a provozních nákladů rodinného domu č. 1 pro variantu 1c

Obr. 9 Závislost investičních a provozních nákladů rodinného domu č. 1 pro variantu 2a
 

Pro variantu rodinného domu č. 1 ve variantě 2a vychází výsledky podobně. Investice do tepelného čerpadla vzduch-voda místo do CZT se vrátí za 16 let pro CZT. A cca po 20 letech v porovnání s plynovým kotlem, který má nejnižší počáteční investici. Z grafů celkového srovnání variant 1c a 2a se tedy ukazuje, že investice do pasivního domu s tepelným čerpadlem vzduch-voda ve variantě 2a se díky nízkým tepelným ztrátám domu a tudíž ve výsledku nízkým provozním nákladům domu vrátí cca až po 16 letech až 20 letech provozu. Což je přesně hranice životnosti všech uvažovaných zdrojů. Z grafu je také patrné, že investice do pasivní varianty 2a (tj. do stavby domu) a tepelného čerpadla vzduch-voda jsou o 250 000 Kč vyšší, než do varianty 1c tj. nízkoenergetického domu s plynovým kotlem, a navíc provozní náklady po 20 letech jsou nižší pouze o necelých 45 000 Kč ve prospěch tepelného čerpadla.

Podobné závěry lze učinit i pro zbylé dva posuzované rodinné domy. U rodinného domu č. 3, s tvarově odlišnou geometrií než předchozí dva domy se ukázalo, že do 8 let se vrátí počáteční investice do pasivního domu s plynovým kotlem oproti investici do nízkoenergetického domu s tepelným čerpadlem vzduch-voda.

 

Závěr

Jak analýza ukázala, v celkové bilanci rodinného domu je nutné zohlednit nejen náklady na vytápění, ale i způsob přípravy TV a v neposlední řadě také náklady spojené s provozem ostatních elektrických spotřebičů. Nižší sazba za odběr elektrické energie v případě tepelného čerpadla je značnou výhodou oproti ostatním zdrojům tepla. Podobné je to i u variant s přímotopy a elektrickým ohřevem TV. Na druhou stranu je nutné také zohlednit i možnosti stavby. Pokud totiž snížíme tepelné ztráty, snížíme také rozdíl mezi potenciálními úsporami jednotlivých variant zdrojů tepla. Ukazuje se, že v případě návrhu stavby není vždy nejdůležitější dosáhnout na nejnižší hodnoty součinitelů prostupu tepla, ale je lépe se zaměřit na největší míru úspory energie ve vztahu k nákladům na takové opatření.

Při používání nejrůznějších softwarových kalkulaček a srovnávačů nákladů za energie je velmi důležité vědět, jakou váhu přikládají každému kritériu, protože výsledek může být částečně ovlivněn i zadáním sponzora srovnávače.

 

Bilance energetických potřeb rodinného domu

Ing. Roman Vavřička, Ph.D., Ing. Lukáš Zych

ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí

Literatura:
[1] VAVŘIČKA, R.: Otopné soustavy nízkoenergetických a pasivních domů. In: II. Sympozium integrovaného navrhování a hodnocení budov 2011, s. 112 – 117. Praha 2011. ISBN 978-80-02-02345-6.

[2] ZYCH, L.: Náklady na vytápění u rodinných domů. Praha, 2018. Bakalářská práce. ČVUT, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí.

[3] ČSN 73 0540-2: Tepelná ochrana budov. Část 2: Požadavky. 2. vyd. Praha: ÚNMZ,         2011.

[4] ČSN EN ISO 52016-1. Energetická náročnost budov – Potřeba energie na vytápění a chlazení, vnitřní teploty a citelné a latentní tepelné výkony – Část 1: Výpočtové postupy. 2. vyd. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2019.

[5] ČSN EN 12831-1. Energetická náročnost budov – Výpočet tepelného výkonu – Část 1: Tepelný výkon pro vytápění, Modul M3-3. 2. vyd. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2018.

 

 


Zpět na výpis novinek

Máte dotaz nebo chcete pomoci s výběrem?

Napište nám a do 24 hodin se vám ozveme.

Zajímám se o:
Položky označené (*) je nutné vyplnit.

Kontakt

QUANTUM, a.s.
Brněnská 122/212
682 01 Vyškov

+420 517 302 810
quantumas@quantumas.cz

Všechny kontakty

MenuX

InformaceX

Položky označené (*) je nutné vyplnit.
Mám zájem o: