Po vyjadrení mojich názorov na (ne)efektívnosť prevádzky vykurovacích systémov v bytových domoch sa prakticky vždy nájde niekto, kto sa ma snaží viac, či menej vhodným spôsobom upozorniť na chyby a nepresnosti prezentovaných myšlienok. Chápem, že prijatie nových názorov nie je vždy jednoduché. Vyžaduje si to veľkú dávku odhodlania a odvahu pripustiť možnosť, že fámy a prekrútené fakty, ktorým sme doteraz verili, nie sú pravdivé. A to napriek tomu, že je o ich správnosti presvedčená väčšina laickej i odbornej verejnosti.
Čo je najčastejšou príčinou rozdielneho vnímania problematiky energetickej efektívnosti vykurovania bytových domov?
Ja sa snažím užívateľom bytov a spotrebiteľom energie vysvetliť, aké chyby robia pri prevádzkovaní vykurovacieho systému. Väčšina užívateľov a teda prevádzkovateľov vykurovania je ale presvedčená, že robia všetko správne a chyba nie je na ich strane. Najčastejšie počúvam tieto argumenty: „Máme zateplený dom, nainštalované TRV a merače spotreby tepla, vyregulované kúrenie aj energetický certifikát. Takže u nás je všetko v poriadku.“ Na otázku akú má ich dom mernú spotrebu tepla na vykurovanie a akú by mal mať podľa energetického certifikátu, už odpovedať nedokážu. Napriek tomu tvrdia, že u nich je všetko v poriadku. Keď ich upozorním, že ich skutočná spotreba je v porovnaní s teoretickou potrebou tepla vypočítanou podľa noriem výrazne vyššia, nájdu rýchlo vinníkov. Vždy podľa rovnakej zásady: Na vine sú „oni“ nie my. Do skupiny vinníkov patria dodávatelia tepla, projektanti, tvorcovia noriem, výrobcovia TRV, ministerstvá, Brusel a tiež ja, lebo som to správne nepochopil. Ja napriek tomu stále tvrdím, že teoreticky vypočítané hodnoty potreby tepla na vykurovanie sú správne. Ak je skutočná spotreba vyššia, musí to mať svoje príčiny. Poďme sa teda pozrieť, čo môže byť dôvodom nadmernej spotreby tepla a tým aj zvýšených platieb za vykurovanie bytov.
Odpoveď na túto neľahkú otázku je pomerne jednoduchá. Príčinou vysokých platieb za vykurovanie bytov je vysoká spotreba odobraného tepla, ktorú nameral merač tepla na vstupe do objektu. V prípade vlastnej kotolne to môže byť spotreba plynu, pri zásobovaní teplom zo systému CZT je to zvyčajne množstvo tepla dodané v teplej vode. Ako zistí merací prístroj množstvo dodaného tepla? Určí ho pomocou jednoduchého vzorca:
Q = m . c . (T1 – T2)
v ktorom Q je výsledná hodnota množstva tepla, m je množstvo látky, c je tepelná kapacita tejto látky, T1 a T2 je jej počiatočná a konečná teplota. Uvedený vzorec môže mať viacero foriem. Pre pochopenie významu spôsobu prevádzkovania vykurovacieho systému na konečnú spotrebu tepla je základná forma vzorca postačujúca. Všetky údaje vo vzorci musia byť použité v správnych jednotkách. Pozrime sa teda na zníženie spotreby na vykurovanie z pohľadu merača tepla.
Z uvedeného vzťahu vyplýva, že výsledná hodnota na ľavej strane rovnice je vlastne súčinom troch údajov. Ak budeme jeden z nich, tepelnú kapacitu c, ktorá predstavuje fyzikálnu vlastnosť látky považovať za konštantu, potom výsledné množstvo tepla závisí len od množstva látky a výrazu v zátvorke, ktorý predstavuje rozdiel teploty tejto látky. V podmienkach teplovodného vykurovania bytových domov to znamená, že výsledná spotreba na vykurovanie závisí od prietoku vody dodávanej do objektu a jej ochladenia. Ak chceme dosiahnuť zníženie spotreby tepla, musíme sa teda zamerať práve na tieto dve veličiny. Platí to všeobecne pre všetky teplovodné vykurovacie systémy bez ohľadu na to, aký používajú zdroj tepla.
Každému je myslím jasné, že zvyšovanie prietoku vody aj zvyšovanie rozdielu teploty vody do objektu privádzanej a ochladenej vody z objektu odvádzanej, spôsobí zvýšenie spotreby tepla. A naopak, zníženie množstva odovzdaného tepla dosiahneme znížením prietoku a/alebo znížením teplotného rozdielu. Na prvá pohľad sa zdá znižovanie spotreby tepla celkom jednoduché. Prečo sa to teda mnohým odberateľom nedarí? V čom môže byť problém a ako ho odstrániť?
Základné problémy znižovania spotreby tepla na vykurovanie sú dva
Prvým problémom je to, že v dôsledku zníženia prietoku dochádza k zvýšeniu teplotného rozdielu pretekajúcej vody. Ak sa pri určitom prietoku ochladí voda vo vykurovacom systéme napríklad o 20 °C, potom pri znížení prietoku na polovicu sa menšie množstvo vody ochladí viac. Je to spôsobené tým, že pri nižšom prietoku je menšia rýchlosť prúdenia a teplá vody strávi v systéme dlhší čas. Za dlhší čas odovzdá väčšie množstvo tepla a ochladí sa na nižšiu teplotu ako pri vyššom prietoku. Ako to ovplyvní spotrebu tepla?
Presnú odpoveď na túto otázku by bolo nutné určiť odborným výpočtom pre konkrétny bytový dom. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že zníženie spotreby tepla nie je priamoúmerné zníženiu prietoku. Ak znížime prietok vykurovacej vody napríklad na polovicu, neznamená to, že znížime na polovicu aj spotrebu tepla. Ak vo vzorci pre výpočet množstva tepla znížime hodnotu veličiny m na polovicu, automaticky tým spôsobíme zvýšenie hodnoty výrazu v zátvorke (T2 – T1). Dobrá správa je, že zvýšenie teplotného rozdielu bude určite nižšie ako dvojnásobok pôvodnej hodnoty. Teda aj výsledná spotreba tepla bude nižšia. Ale nie o polovicu, ako by sme možno predpokladali.
Ako možno zistiť zo vzorca pre výpočet množstva tepla druhý problém sa týka teploty vody. Povedali sme si, že odberatelia môžu regulovaním prietoku ovplyvniť ochladenie vody, teda výslednú teplotu T2, ale nemôžu ovplyvniť vstupnú teplotu T1. Teplotu vody vstupujúcej do vykurovacieho systému určuje dodávateľ tepla alebo prevádzkovateľ zdroja. Aj v tomto prípade pracujú fyzikálne zákony proti znižovaniu spotreby tepla. Ak dodávateľ tepla zvýši teplotu vody na vstupe do objektu, bude pre jeho vykúrenie postačovať menšie množstvo vody (menší prietok) ale súčasne bude dochádzať k vyššiemu ochladeniu. Výsledná spotreba tepla bude v takomto prípade vždy vyššia.
Ak chceme zistiť ako môže bytový dom dosiahnuť predpokladané úspory tepla na vykurovanie v reálnych podmienkach, musíme nájsť odpoveď na dve otázky. Kto a čo rozhoduje o prietoku vykurovacej vody? Kto a čo rozhoduje o teplote vody a jej ochladení?
Z hľadiska teoretického navrhuje správne prevádzkové parametre vykurovacieho systému, teda aj prietok a teploty vykurovacej vody, projektant. On musí navrhnúť a dodávateľ tepla zabezpečiť také množstvo tepla, aby bol BD správne vykurovaný na požadovanú teplotu aj v podmienkach, ktoré sú z hľadiska energetickej bilancie objektu najmenej priaznivé. Takéto podmienky predstavuje objekt s pravidelným vetraním miestností, v ktorom nepôsobia iné zdroje tepla. Pre každý BD je teda trvale, počas celého vykurovacieho obdobia k dispozícii prebytok tepla. Kedy, ako a koľko z dodávaného tepla pre vykurovanie objektu užívatelia odoberú, závisí len od ich správania a použitia TRV.
Preto najskôr vysvetlím princíp správnej funkcie TRV, aj dôsledky ich nesprávneho používania, teda nadmerného otváranie hlavíc TRV a tiež vypínania vykurovacích telies počas vykurovacej sezóny. Ak chce BD dosiahnuť predpokladané úspory nákladov na vykurovanie objektu, je správne nastavenie hlavíc TRV pomerne jednoduché. Hlavica má byť nastavená na takú teplotu s akou uvažoval projektant pri navrhovaní vykurovacieho systému a oprávnená osoba pri vypracovaní energetického certifikátu. Pre obývané miestnosti sa zvyčajne jedná o teplotu 20 °C. Funkciu TRV pri správnom nastavení hlavice objasním na konkrétnom príklade. Predstavme si vykurovacie teleso, pre ktoré je podľa projektu určený prietok vykurovacej vody 100 l/h. Aký má byť správny prietok vody cez toto teleso? To je na prvý pohľad ľahká otázka. Odpoveď je predsa jasná – 100 l/h.
Je táto odpoveď správna?
Aká by bola spotreba tepla miestnosti vykurovanej týmto telesom, ak by bol prietok cez vykurovacie teleso trvalo, počas celého vykurovacieho obdobia udržiavaný na hodnote 100 l/h? To záleží od viacerých okolností. Ale v zateplenom BD by bola spotreba tepla približne dvojnásobná ako predpokladaná potreba určená odborným výpočtom. Ako je to možné, že pri správnom prietoku nedosiahneme očakávanú spotrebu? Vysvetlenie je celkom jednoduché. Spomínal som, že projektant musí navrhnúť a dodávateľ tepla zabezpečiť také množstvo tepla, ktoré bolo určené pre najmenej priaznivé podmienky. Také podmienky, teda pravidelné vetranie bez iných zdrojov tepla sú v BD skôr výnimkou ako pravidlom. Neobývané byty, ale ani obývané byty počas neprítomnosti užívateľov nie sú zvyčajne vetrané. A vo všetkých bytoch viac či menej pôsobia iné zdroje tepla. Ak bol prietok 100 l/h vypočítaný pre najhoršie podmienky, teda vetranú miestnosť, aký by mal byť prietok vykurovacej vody pri nevetranej miestnosti? To záleží od pomeru tepelných strát prestupom a vetraním. V zateplených BD je tento pomer približne polovičný. To znamená, že v nevetranej miestnosti treba znížiť tepelný výkon vykurovacieho telesa na polovicu. Pre zníženie tepelného výkonu na polovicu pri existujúcom vykurovacom telese a nezmenenej teplote vykurovacej vody, je potrebné znížiť prietok cez vykurovacie teleso približne na štvrtinu. V takomto prípade bude správny prietok 25 l/h. Ak budú v nevetranej miestnosti pôsobiť iné zdroje tepla, musí byť prietok ešte nižší. V prípade, že tieto zdroje tepla spôsobia zvýšenie vnútornej teploty na 22 °C pri nastavenej hlavici TRV na hodnotu 20 °C, bude prietok cez vykurovacie teleso nulový.
Ak túto úvahu vyjadrím v percentách, tak správny prietok vody cez každé vykurovacie teleso závisí od spôsobu vetrania a vplyvu tepelných ziskov. Prevažnú časť vykurovacieho obdobia (nevetrané miestnosti, pôsobenie tepelných ziskov) je správny prietok vody v rozsahu 0 až 25 % projektovaného prietoku. Maximálnu hodnotu dosiahne prietok vody cez vykurovacie teleso len v prípade, keď nepôsobia žiadne tepelné zisky a vykurovaná miestnosť je vetraná predpokladaným spôsobom. To je základný princíp využitia TRV pre dosiahnutie úspory tepla na vykurovanie. Správne nastavené TRV znižujú prietok vykurovacej vody tak, aby nebolo do miestnosti dodávané nadmerné množstvo tepla a veľmi výrazne a tým obmedzujú konečnú spotrebu.
Aké dôsledky má otváranie TRV?
O tom, že otváranie TRV má vplyv na zvýšenie prietoku a tým aj na zvýšenie spotreby tepla asi nikto nepochybuje. Medzi pôvodnými uzatváracími radiátorovými ventilmi a TRV používanými v súčasnosti sú dva zásadné rozdiely. Prvý rozdiel je v tom, že TRV má v sebe zabudovaný termostat, pomocou ktorého ovláda prietok cez ventil. To je hlavná výhoda TRV, ktorá pri správnom nastavení zabezpečí maximálne využitie tepla z iných zdrojov a zníženie spotreby tepla na vykurovanie. Druhý rozdiel je v tom, že TRV je možné otvoriť viac ako na projektovanú hodnotu. To je hlavná nevýhoda TRV o ktorej sa veľa nehovorí. Ak bol pôvodný radiátorový ventil navrhnutý na prietok 100 l/h, nebolo možné zmenou nastavenia ventila dosiahnuť vyšší prietok. Pri nových TRV je to ale veľmi jednoduché. Ak projektant pri návrhu vykurovacieho systému predpokladá, že miestnosť je vykurovaná na teplotu 20 °C, logicky musí pri výpočte uvažovať s tým, že TRV je nastavený tiež na 20 °C. Ale TRV je možné nastaviť na hodnoty zodpovedajúce vyšším teplotám, bežne je to 28 až 30 °C. Lenže pri inom nastavení má TRV iné prevádzkové parametre a iný prietok. Otvorením TRV možno zvýšiť prietok vody cez vykurovacie teleso asi 3- až 6-násobne. Lenže takéto výrazné zvýšenie prietoku cez niektoré vykurovacie telesá bude mať za následok zníženie prietoku u ostatných telies. Čím viac TRV vo vykurovacej sústave bude otvorených na vyššiu ako predpísanú hodnotu, tým väčší nedostatok prietoku bude u ostatných vykurovacích telies. To sa prejaví znížením tepelného výkonu a nedostatkami vo vykurovaní. Ak sa neodstráni príčina problému, teda nadmerný prietok cez niektoré vykurovacie telesá, ostáva jediná možnosť pre zabezpečenie požadovaného množstva tepla v miestnostiach s nedostatočným prietokom vody cez vykurovacie telesá. Tým je zvýšenie teploty vody. Zvýšenie teploty vody bude mať preto výrazný vplyv na zvýšení spotreby tepla každej miestnosti aj celého objektu. Ak do vzorca pre výpočet spotreby tepla premietneme zvýšenie prietoku vody aj zvýšenie vstupnej teploty, výsledkom bude nadmerná spotreba.
Ako je to v prípade zatvárania TRV?
Medzi užívateľmi bytov v BD prevláda názor, že zatváranie TRV počas vykurovacieho obdobia v niektorých miestnostiach zabezpečí zníženie spotreby tepla na vykurovanie. Táto predstava žiaľ nie je celkom pravdivá. Zatváraním TRV je možné dosiahnuť zníženie množstva odoberaného tepla ale len pre jednotlivé miestnosti prípadne byty. Celkový efekt na zníženie spotreby tepla celého BD nie je taký výrazný ani jednoznačný. Prečo? V prípade zatvárania niektorých spotrebičov počas vykurovacieho obdobia dochádza k nepriaznivému efektu, ktorý som spomínal v úvode článku. Zníženie prietoku a tým aj rýchlosti prúdenia vody v potrubí má za následok výraznejšie ochladenie vody a zvýšenie teplotného rozdielu (T1 – T2). Obmedzenie prietoku síce bude mať za následok zníženie výslednej hodnoty spotreby tepla, ale zvýšenie teplotného rozdielu bude zasa predstavovať jej zvýšenie.
Nepriaznivý vplyv zatvárania TRV na prevádzkové pomery vykurovacej sústavy vysvetlím na príklade znázornenom na obrázku č. 1.
Obr. 1 Prevádzkové pomery ÚK pri zatváraní TRV
Na obrázku je schéma jednej stúpačky BD s vykurovacím telesom v suteréne aj ôsmich nadzemných podlažiach. Celkovo je na stúpačku pripojených 9 vykurovacích telies s celkovým projektovaným prietokom 500 l/h. V základnom, teda projektovanom výpočtovom stave (označený ako A) predpokladáme, že do každého VT je privádzaný nominálny prietok. Čas potrebný na prekonanie úseku potrubia medzi odbočkou z ležatého rozvodu a vykurovacím telesom v 1. NP je v takomto prípade 0:36 min. Voda s teplotu 70 °C sa za ten čas ochladí na teplotu 68,7 °C a vykurovacie teleso v 1. NP bude mať tepelný výkon 96 % predpokladaného výkonu. Pri prietoku 50 l/h sa voda vo vykurovacom telese vymení za 7:27 min. V základnom prevádzkovom stave je na prekonanie všetkých úsekov potrubia k najvzdialenejšiemu VT v 8. NP potrebný čas 3:31 min. To je skoro polovica času, ktorý strávi voda vo vykurovacom telese. Kým sa voda o teplote 70 °C dostane k VT v 8. NP, ochladí sa na teplotu 63,3 °C a pri tejto teplote bude výkon VT len 78 % predpokladaného výkonu. Z uvedených údajov je možné dospieť k záveru že takto projektovaný vykurovací systém nebude pracovať optimálne. Ako sa zmenia prevádzkové pomery v prípade zatváranie TRV a odstavení niektorých VT z prevádzky?
Na obrázku 1 sú znázornené ďalšie dva prevádzkové stavy označené ako B a C. Pri prevádzkovom stave B, je v prevádzke len VT v 1. NP a TRV na všetkých ostatných VT sú zatvorené. V takomto prípade sa doba potrená na prekonanie úsekov potrubia k VT v 1. NP predĺži na 3:40 min. a do VT bude prúdiť voda o teplote 64,2 °C. Výkon VT bude 81 % predpokladaného výkonu. Podmienky vykurovania miestnosti v 1. NP sa v porovnaní s predchádzajúcim stavom zhoršia a režim vykurovacieho telesa bude podobný ako bol v základnom stave pri VT v 8. NP. Ako sa zmenia prevádzkové podmienky v prípade, keď bude v prevádzke len VT v 8. NP? Takýto prevádzkový stav je na obrázku 1 označený ako C. Rovnako ako v prevádzkovom stave B je voda privádzaná len do jedného VT a prietok vody je rovnaký, teda 50 l/h. Ale doba na prekonanie všetkých úsekov potrubia až k VT v 8. NP je v tomto prípade 13:29 min. To znamená, že voda „strávi“ v prívodnom potrubí približne dvojnásobne dlhší čas ako vo vykurovacom telese. Do VT je v tomto prípade privádzaná voda o teplote len 51,9 °C. To je o viac ako 3 °C nižšia teplota, ako by mala mať ochladená voda na výstupe z VT podľa projektovaného výpočtového stavu. Tepelný výkon VT bude len 47 % predpokladaného výkonu a vykurovanie miestnosti bude nedostatočné. Pre odstránenie nedostatkov s vykurovaním miestností pri takýchto nepriaznivých prietokových pomeroch je jediným možným riešením zvýšenie teploty vykurovacej vody asi o 20 °C. To však bude mať za následok výrazné zvýšenie spotreby tepla celého BD.
Ak zhrniem uvedené poznatky o správnej funkcii TRV a neodborných zásahoch užívateľov pri ich používaní počas vykurovacieho obdobia, dopracujem sa k jednoznačnému záveru, že otváranie hlavíc TRV výrazne zvyšuje spotrebu tepla na vykurovanie BD. Stačí pritom, aby v BD bolo niekoľko nedisciplinovaných vlastníkov, ktorí otváraním TRV vytvoria optimálne podmienky pre nadmernú spotrebu tepla. Podobne aj zatváranie TRV a odstavovanie vykurovacích telies z prevádzky vo vykurovacom období môže mať za následok nadmernú spotrebu tepla na vykurovanie BD. V tomto prípade ale nie je posúdenie dôsledkom také jednoznačné. Výsledný vplyv vypínania radiátorov závisí vo výrazne miere od toho aký je podiel zatvorených TVR v celom dome, na ktorých miestach sú vykurovacie telesá odstavené a ako sú kompenzované prípadné nedostatky (zvyšovanie teploty vody, nadmerný prietok).
Ak sa vrátim k dileme o tom, kto je zodpovedný za nadmernú spotrebu tepla na vykurovanie BD, ktorú som spomenul v úvode článku, mohol by som vyriecť nasledovný názor. Za nadmernú spotrebu tepla na vykurovanie BD sú zodpovední v prvom rade užívatelia bytov. Tvrdenie, že v ich BD je všetko v poriadku, lebo majú zateplený dom, nainštalované TRV, vyregulovaný vykurovací systém aj platný energetický certifikát, je pravdivé len v jednom prípade. Vtedy, ak všetci užívatelia vo všetkých miestnostiach majú počas celého vykurovacieho obdobia nastavené hlavice TRV na predpísanú teplotu. Teda vo väčšine prípadov na 20 °C. Ak užívatelia svojvoľne manipulujú s TRV a menia ich nastavenie, neplatí tvrdenie, že majú vyregulovaný vykurovací systém. Každá zmena nastavenia hlavice TRV spôsobí zmenu prietoku vykurovacej vody, a tým aj deformáciu hydraulického vyregulovania. Tvrdenie, že majú nainštalované TRV možno síce pokladať za správne. Ale TRV so zatvorenými alebo otvorenými hlavicami, nepracujú správne a nemožno ich teda považovať za automatické zariadenie na reguláciu teploty v miestnosti. Preto TRV s nesprávne nastavenými hlavicami slúžia len ako drahá dekorácia, ktorá je v konečnom dôsledku príčinou nadmernej spotreby tepla.
Prečo sú za nadmernú spotrebu zodpovední vlastníci? Lebo sú to vlastníci a užívatelia bytov, kto si objednal a zaplatil projekty, odborné posudky aj realizáciu obnovy BD. Všetky potrebné dokumenty vlastníci predložili na úrady pre schválenie stavby a vydanie stavebného povolenia, prípadne získanie úveru. Vo všetkých dokumentoch sa vychádza z požiadaviek noriem, uvažuje sa s vnútornou teplotou 20 °C a maximálnym využitím ostatných tepelných ziskov. Pri splnení týchto podmienok je stavba (zateplenie objektu) posudzovaná ako vyhovujúca, podľa predpisov a kritérií energetickej efektívnosti. Ak v reálnej prevádzke užívatelia vykurujú objekt na vyššie teploty pri vyššej spotrebe tepla, sú práve oni hlavným vinníkom porušovania predpokladaných podmienok. Dá sa povedať, že sú páchateľmi aj obeťami svojich činov súčasne. Treba si uvedomiť, že keby sa v projektoch a posudkoch vychádzalo z predpokladanej vnútornej teploty zvolenej užívateľmi bytov, napríklad 24 °C, kritérium požadovanej potreby tepla pre obnovené BD by nebolo splnené a stavba by nemohla byť povolená. Môže sa teda zdať, že vlastníci bytov pre získanie potrebných povolení, a prípadne aj finančných prostriedkov, poskytli nepravdivé údaje. Skôr ako obviním všetkých vlastníkov bytov z klamstva by som mal spomenúť, že prevažná väčšina z nich o tom vôbec netuší. Som presvedčený o tom, že je oveľa viac vlastníkov bytov, ktorí si vypočuli ľúbivú ilúziu podľa ktorej stačí „kúriť rovnako“ ako doteraz a úspory prídu samé, ako tých ktorým niekto oznámil, že predpokladané úspory v platbe za vykurovanie je možné dosiahnuť len vtedy, ak budú všetci v dome trvale vykurovať miestnosti na predpísanú teplotu 20 °C.
Ak chceme dosiahnuť určitý cieľ a robíme pre to konkrétne opatrenia, je dôležité výsledky týchto opatrení vyhodnotiť. Napríklad posúdiť, či skutočná spotreba tepla po zateplení objektu zodpovedá očakávanej hodnote. Bez kontroly a spätnej väzby nie je možné správne riadiť ani organizovať ďalšie kroky, lebo nie je jasné, či sa situácia zlepšuje, alebo zhoršuje. Vyúčtovanie nákladov na bývanie by nemalo byť len informáciou o výške platieb, ale malo by zároveň slúžiť aj ako doklad, vizitka či vysvedčenie realizovaných opatrení a energetickej spotreby užívateľov domu.
