Stavba 1. demonštračného nízkoenergetického
inteligentného domu v Bratislave.

Výber jednotlivých technológií a ich súčinnosť s riadiacim systémom Crestron

Každý novopostavený objekt ako aj rodinný dom musí obsahovať niekoľko kľúčových technológií: vykurovanie, chladenie, svetlá a elektroinštaláciu, vzduchotechniku (najmä ak má bazén), plynové rozvody (ak má plynový kotol), zdravotechniku a riadenie (pôvodný názov MaR tj. meranie a reguláciu).

Základné úlohy integrovaného riadiaceho systému

• zabezpečiť vysoký komfort bývania
• minimalizovať prevádzkové náklady
• zabezpečiť bezpečnosť obyvateľov
• pružne reagovať na zmenu vonkajších a vnútorných podmienok
• umožniť obyvateľom naplno využívať všetky funkcie bytu a rodinného domu
• efektívne riadenie jednotlivých technológií a zariadení v dome

Pohľad investora na energetiku a riadenie domu CEZ PENIAZE

Kľúčové technológie ako vykurovanie a chladenie majú významný vplyv na rozpočet rodinného domu a úroveň ich riadenia je priamo úmerná ich komplikovanosti.

V tomto článku sa budeme venovať vplyvu energetických podsystémov na prevádzku rodinného domu s nadväznosťou na použitie netradičných zdrojov energií s nadradeným centrálnym riadením a porovnáme ich ekonomiku s klasickými zdrojmi energií.

Porovnanie nákladov na pokrytie energetickej spotreby RD pri použití klasických zdrojov energií a s použitím obnoviteľných zdrojov energií a riadiaceho systému.

Klasický spôsob (KE) počíta s využitím plynu a elektrickej energie na vykurovanie a elektrickej energie na chladenie.

Moderný spôsob s obnoviteľnými zdrojmi energií (OE) využíva tepelné čerpadlo alebo iný obnoviteľný a ekologický zdroj energie v kombinácii s výmenníkmi a zásobníkmi tepla a vďaka riadiacemu systému je schopný optimalizovať náklady vhodnou kombináciou dostupných zdrojov.

Pre zjednodušenie neuvažujeme vplyv alebo použitie:

• solárnych kolektorov (ktoré môžu významne ovplyvniť ekonomiku prevádzky napríklad bazénu)
• natáčania žalúzií v lete a v zime (inteligentným ovládaním priepúšťania slnečnej energie do objektu je možné ušetriť v zime 20% nákladov na vykurovanie a v lete 75% nákladov na chladenie)
• kozubového výmenníka (ktorý môže dodať až 10kW tepla v kritických ľadových dňoch)
• núteného vetrania s rekuperáciou
• spotreby elektrického prúdu na pohon obehových čerpadiel, ktoré sú potrebné pri oboch systémoch

K vyhodnoteniu týchto vplyvov sa vrátim v závere tejto časti článku.

Pri stanovení energetických požiadaviek uvažujeme s rodinným domom, ktorý má nasledovné parametre:

• 3 nadzemné podlažia a suterén, garáže, celkový obstavaný objem 1700 m3
• poloha v Bratislave, hlavná fasáda orientovaná na juh
• kvalitné zateplenie a použité stavebné materiály a prvky zabezpečujú splnenie požiadaviek na nízkoenergetický dom z hľadiska tepelnoizolačných vlastností obvodového plášťa (merná hodnota celkovej konečnej energie je do 120kWh/m2.a)

Použité technológie a zariadenia pre:

Klasický spôsob potrebuje spáliť 1 meter kubický plynu aby dosiahol tepelnú výhrevnosť 8,375 kWh. To znamená, že na pokrytie 53 MWh (pri uvažovaní účinnosti kondenzačného kotla 94%) bude potrebných 6 060 m3 zemného plynu čo je pri jeho dnešnej cene 11 Sk/m3 predstavuje náklady na plyn samotný 66 660 Sk za rok.

Systém s tepelným čerpadlom využíva nízkopotenciálové teplo zeme získané pomocou zemných sond z vrtov o hĺbke celkom 255 m. Transportné médium, soľanka, s teplotou 10 °C, z ktorého sa odoberajú cca 3 - 4 °C, dodáva teplo v priebehu vykurovacej sezóny. Vzhľadom na nízkoteplotný vykurovací systém (podlahové vykurovanie) je možné dosiahnuť výkonové číslo 4 (resp. 400% účinnosť). Na pokrytie 53 MWh je teda potrebných 13,25 MWh elektrickej energie (pri 100% pokrytí tepla TČ). Celkové náklady pri využití nízkej tarify el. energie 1,4 Sk/kWh predstavujú 18 550 Sk/rok.

Klasický spôsob na výrobu 9,2 MWh chladiaceho média spotrebuje 12,2 MWh elektrickej energie pri 75% účinnosti chladiaceho stroja. To predstavuje náklady na elektrickú energiu vrátane pohonu čerpadiel 22 000 Sk/rok.

Systém s tepelným čerpadlom (TČ) využíva nízkopotenciálové teplo zeme – v tomto prípade chlad získaný zo soľanky s teplotou 10 °C, ktorý zmiešaním v zásobníku dodáva chladiace médium s teplotou 15 °C v priebehu letnej sezóny. Naviac sa odovzdávaním tepla do zemných vrtov tieto dobíjajú na zimu. Spotreba energií je veľmi malá nakoľko sa pokrýva iba pohon čerpadiel soľanky a obehového systému. Celkom to predstavuje 300 kWh/rok čo je vo finančnom vyjadrení 510 Sk/rok!

Z porovnania je zrejmý obrovský rozdiel medzi prevádzkovými nákladmi moderného a klasického spôsobu zabezpečenie energií pre RD na najbližších 10 rokov. Tento rozdiel sa naviac ďalej bude zvyšovať vzhľadom na predpokladaný vývoj cien plynu (odhad 10% nárast medziročne). Vývoj nákladov na prevádzku a ich porovnanie je zrejmé z grafov 1. až 3.

Na dokreslenie celkovej ekonomicke bilancie je však potrebné doplniť aj vstupné investičné náklady aby bolo možné vyhodnotiť návratnosť vloženej investície.

Celkové náklady na realizáciu klasického a moderného spôsobu zabezpečenia energií analyzuje tabulka č. 1.

Na celkové porovnanie je potrebné doplniť v oboch prípadoch cca 600 000 Sk na pokrytie nákladov na kompletný systém vykurovania a chladenia, ktorý zahŕňa: zásobníky, čerpadlá, rozvody, vykurovacie a chladiace telesá a montážne práce.

Pri realizácii kvalitného moderného systému vstupuje do hry aj riadiaci systém, ktorý síce mierne zvýši cenu vstupnej investície ale vďaka nemu je možné optimalizovať spotrebu energií a má množstvo ďalších výhod ak je riešený komplexne a manažuje všetky súvisiace technológie.

Z porovnania prevádzkových nákladov a vstupných investícií vyplýva, že návratnosť investícií do moderného spôsobu je 5-7 rokov. Ak vezmeme do úvahy kumulatívny vývoj nákladov na najbližších 10 rokov vrátane úprav cien palív dospejeme k prekvapivým výsledkom viď. graf č.4.

Z grafu je zrejmé, že vyššie vstupné náklady na moderný systém vrátane riadenia sú pokryté z rozdielu prevádzkových nákladov po zhruba 5 rokoch a ďaľšie roky sa výrazne šetrí na energiách. Po dovŕšení 10 roku prevádzky je úspora 700 000 Sk.

Usporené prostriedky môže investor použiť na zvýšenie úrovne komfortu bývania napríklad investíciou do interiéru alebo do audiovizuálnej techniky.

Nasadenie moderného systému získavania a manažmentu energií má ďaľšie významné výhody:

• riadiaci systém sa stará aj o monitoring celého systému a zabezpečuje koordináciu činností technológií s cieľom minimalizovať náklady
• vďaka jednoduchému užívateľskému rozhraniu môže obyvateľ efektívne riadiť prevádzku celého domu
• rozšírenie riadiaceho systému je možné modulárnym spôsobom – jednoducho sa do projektovej dokumentácie doplnia potrebné senzory, ovládacie a akčné prvky
• k takému systému je možné doplniť ďaľšie zaujímavé podsystémy ako sú solárne panely, bazénová technológia, vzduchotechnika s rekuperáciou, svetelná ochrana – žalúzie a podobne s tým, že je naďalej zabezpečená maximálna úspora energií
• budúca predajná cena bude vo významnej miere závisieť aj od úspornosti a modernosti celého energetického systému objektu ako aj jeho ekologického riešenia
• dom neprodukuje spaliny, neznečisťuje životné prostredie a nie je hlučný keďže nepoužíva vonkajšie klimatizačné kompresorové jednotky
• dom má vyššiu mieru bezpečnosti keďže neobsahuje plynový rozvod a horiace hmoty

Je teda zrejmé, že ak dnes rozumne zainvestujeme viac tak sa nám to mnohonásobne neskôr vráti čo je ostatne obecne známa pravda.