Elektronická regulace pomáhá šetřit

Úbytek přírodních zdrojů, rostoucí ceny energie a klimatické změny zapříčiněné emisemi CO₂, vyžadují dlouhodobá drastická opatření ke snížení spotřeby energie a značné zvýšení účinnosti při jejím využívání. V SRN připadá z celkové spotřeby energie přibližně třetina na vytápění, zejména v budovách postavených v době, kdy byla energie z fosilních paliv bezkonkurenčně levná. Vysokých úspor je však možno dosahovat i v objektech dobře tepelně izolovaných - a to pomocí promyšlených technických řešení.

Po celá desetiletí se tepelné ztráty budov počítaly podle uznávaných postupů - z fyzikálního hlediska značně zjednodušených - pouze s využitím několika málo konstant týkajících se stavebních dílů a dvou známých teplot. Podstatně obtížnější jsou pro odborný svět výpočty, potřebné pro návrh otopné soustavy dnes. Nehledě na to však specialisté z oboru regulační techniky v rámci vědeckého výzkumu zjistili, že i v obytných budovách s rozdílnými energetickými vlastnostmi je možné pomocí termostatických regulátorů s elektronickým ovládáním - při porovnání se současnými termostatickými regulátory nastavovanými ručně - dosáhnout snížení spotřeby tepla až o 14%¹⁾. Této úspory lze dosáhnout mimo rámec časového programu, vytčeného pro zavádění nových "normativních" podmínek pro budovy.

Praktické využívání budov samozřejmě nikdy neodpovídá nějaké "normě", nýbrž řídí se vždy místními životními podmínkami. Tak například: jestliže norma předpokládá v budově plynulý provoz, je možné dosahovat úspor energie i jeho omezováním, tj. snížením teploty v místnostech po dobu nepřítomnosti osob.

Jaký vliv má způsob využívání místností?

I v případě, že technické zařízení dokáže rozlišovat časový průběh (profil) využívání jednotlivých místností, závisí úspory tepla nejen na tomto průběhu samotném, nýbrž ještě na mnoha dalších okolnostech. Pouhý výpočet či modelová simulace jsou bez experimentálního potvrzení ovšem vždy napadnutelné. Proto firma Honeywell ve spolupráci s městskými podniky ve Wuppertalu připravila experiment za provozních podmínek.

V městských podnicích proběhla propagační a dotazníková akce, zaměřená na "bezdrátovou regulaci", při níž bylo pro účast v experimentu vybráno deset zájemců tak, aby okrajové podmínky a způsob využívání místností byly u nich odlišné. Těžištěm zkoušek byl výzkum, jaký vliv má chování uživatele na spotřebu energie: mělo se totiž prokázat, zda toto chování - ať již snaha po dosahování úspor či lhostejnost - má vliv podstatný.

Obr. 1 - Regulační řídicí jednotka CM Zone a bezdrátové
regulátory pro otopná tělesa HR80

V období od září 2005 do května 2006 bylo deset vybraných domácností s tímto záměrem vybaveno elektronickou regulací teploty v místnostech typ "CM Zone" (obr. 1). Mohlo tak dojít k přímému porovnání nového řešení s dosavadní regulací pomocí termostatických regulátorů (hlavic) nastavovaných ručně. Aby byla vypovídací schopnost výsledků co nejširší, byly vybrány domácnosti s nejrůznějšími okrajovými podmínkami - s ohledem na odlišné stavební řešení objektu, druh vytápění, velikost domácnosti, provozní režim a spotřebu tepla (obr. 2 až obr. 5).

Obr. 2 - Struktura uživatelů		Obr. 3 - Způsob využívání
Obr. 4 - Ruční ovládání termostatických regulátorů 2)		Obr. 5 - Uvědomělé používání energie pro vytápění 2)

"CM Zone"

Modulární bezdrátová regulační soustava "CM Zone" je použitelná podle potřeby pro regulaci dvou až deseti okruhů, každý s libovolným počtem otopných těles. Bezdrátové regulátory (hlavice HR80) napájené bateriemi s dlouhou životností, umístěné na všech otopných tělesech, jsou ovládány jedinou centrální regulační jednotkou. Pro každý okruh na ní může být nastaveno až 6 provozních "bodů" (sepnutí). Regulátory na tělesech používají tzv. "fuzzy-logiku" - tj. jsou schopné se samy "učit" a v případě potřeby mohou dokonce i požadovat dodávku tepla ze zdroje. Lze například přestavit i noční útlum. Dosahování úspor tepla podporuje také funkce "větrání", kdy při otevření okna v místnosti regulátory uzavřou přívod teplonosné látky do otopných těles.

Účastníci experimentu

Z hlediska druhu se u zvolených objektů vyskytoval poměr mezi rodinnými domky a byty v obytných budovách s více uživateli 50 %, s průměrným počtem místností 5. Polovina domácností měla ústřední nebo etážové vytápění. Objekty byly v průměru přibližně 50 let staré a 50 % z nich bylo v průběhu posledních 25 let rekonstruováno. Mezi těmi, jež rekonstruovány nebyly, se nacházel dokonce jeden byt pocházející z roku 1900. Dosavadní náklady na spotřebu tepla pro vytápění se u účastníků zkoušek pohybovaly průměrně kolem 810 Euro.

Očekávané úspory se potvrdily

Regulace "CM Zone" byla nasazena výhradně do obytných místností, v žádné domácnosti však nebyly využity další potenciálně výhodné místnosti jakými jsou kuchyň a koupelna. Z vyhodnocení vyplynulo: možnost dosahování úspor se projevila u všech domácností, bez ohledu na druh objektu a způsob využívání. Při porovnání s termostatickými regulátory s ručním ovládáním vykazuje elektronická regulace v jednotlivých místnostech opravdu vysoký potenciál úspor. Po přepočtu na stejné denostupně docházelo k úsporám až 30 %, v závislosti na zaměstnánecké činnosti bydlících (tab. 1).

Tab. 1 - Úspory u různých skupin uživatelů

Největších úspor je možné dosáhnout tam, kde jsou časové programy regulace co nejtěsněji přizpůsobeny činnosti uživatelů. Jsou-li nastavené meze příliš velké, nelze všechny možnosti úspor plně využít. Pro projektanty a instalatéry to znamená: má-li být využit celý rozsah funkční nabídky regulace "CM Zone", musí být její instalace doprovázena rovněž poradenskou činností.

Provozní zkoušky měly kromě úspor energie přinést také informace o trvalé funkční způsobilosti a ovladatelnosti regulace a o zvýšení pohody prostředí. Účastníci zkoušek v dotazníkové akci potvrdili očekávanou úroveň, přesnost regulace i snadnou ovladatelnost "CM Zone". Současně přiznávali citelné zlepšení tepelné pohody. Vzhledem k těmto okolnostem pokládali i vynaložené náklady 400 Euro za opodstatněné.

Obr. 6. Použití je možné i při stěhování - elektronický bezdrátový regulátor pro otopná tělesa HR80 lze pomocí adaptéru použít pro všechny současné typy termostatických ventilů a jeho montáž je proveditelná bez zásahu do hydrauliky soustavy.

Poznatky vyplývající z experimentu

Na základě výsledků experimentu bylo možné odvodit některé důležité poznatky a vyhlídky pro praxi a poradenskou činnost:

• Ze skutečnosti, že v průběhu experimentu byla celodenní nepřítomnost účastníků v objektu poměrně vysoká (obr. 3) lze usoudit, že u zaměstnaných skupin uživatelů je možné dosahovat opravdu vysokých úspor. Průměrná doba amortizace přesto vychází asi 4,5 let, při vyšší nepřítomnosti v objektu pak jen 2 až 3 roky. Stoupající ceny energie dobu amortizace úměrně zkracují.
• Zájem na dosahování úspor byl u vlastníků i nájemníků bytů stejný a proto je místní automatická regulace teploty v jednotlivých místnostech vhodným úsporným opatřením pro obě tyto cílové skupiny. Vlastník ji může volit jako účinnou alternativu k nákladné stavební modernizaci a následně díky jejím vlastnostem i vydělat. Vynaložené náklady se mu v krátké době vrátí.
• V případě že vlastník byty s touto regulací přinášející prokazatelné úspory pronajímá, přizpůsobuje se rostoucím nárokům nájemníků na pohodu prostředí a může svoji nemovitost z hlediska bydlení výrazně zhodnotit: nájemníci očekávají moderní standard vytápění a vedlejší poplatky je zajímají stále více.
• Vzhledem k poměrně nízkým pořizovacím nákladům na bezdrátovou regulaci se mohou nájemníci sami rozhodnout a bez ohledu na souhlas pronajímatele i sami postarat o snížení nákladů na vytápění a tím i snížení vedlejších poplatků účtovaných za služby. Nízké pořizovací náklady této regulace a její nezávislost na místě použití je opravňují k jejímu pořízení i v postavení nájemníků. Při stěhování ji mohou jednoduše demontovat a vzít s sebou.
• Všeobecně lze říci, že účastníci experimentu prokázali v nadprůměrné míře uvědomělý přístup k využívání energie pro vytápění. Úspory dosažené u všech domácností ale napovídají, že jsou zde ještě další možnosti, a to zejména v přesnějším nastavení časového režimu regulace.

Z výsledků provozních zkoušek ve Wuppertalu lze rovněž odvodit požadavek, aby projektanti, energetičtí poradci a instalátéři doporučovali soustavy se samostatnou regulací teploty v jednotlivých místnostech jako účinný způsob vedoucí ke snižování nákladů na vytápění. Tím mohou upevnit i své postavení vůči výrazně nákladnějším metodám spočívajícím ve stavebních úpravách objektů. Zvláště příjemné je i zjištění, že výhrady uživatelů k obsluze regulace se vyskytovaly daleko v menší míře, než tomu často bývá.

Převzato z Fachplaner 2/2006

¹⁾ Hirschberg, Rainer a kol.: Energieeffizienz regelungstechnischer Einrichtungen von Pumpen-warmwasserheizungen (Energetická účinnost regulace teplovodního vytápění s nuceným oběhem). Duesseldorf: Springer VDI Verlag, HLH 11-2003
²⁾ Podle vlastního odhadu uživatelů