Energetická účinnost budov. Studentská příručka

Energetická účinnost budov Studentská příručka

Edice EN 0.1 - září 2009 Aktualizované verze ke stažení na webu projektu IUSES www.iuses.eu .

Prohlášení Tento projekt je financován s podporou Evropského společenství. Tato publikace vyjadřuje pouze názory svých autorů a Evropské společenství nenese žádnou zodpovědnost za použití informací zde obsažených.

Autoři: Sergio García Beltrán (CIRCE), Lucie Kochova (Enviros s.r.o.), Giuseppe Pugliese (CIRCE), Petr Sopoliga (Enviros s.r.o.) Překlad a úpravy: Dana Tondlová, Lucie Kochová, Vlasta Švejnohová (Enviros s.r.o.) Layout Fabio Tomasi (AREA Science Park)

O této příručce a projektu IUSES Tato příručka byla vytvořena v rámci projektu IUSES –Intelligent Use of Energy at School, financovaného Evropským společenstvím pod Programem - Intelligent Energy Europe. Partnery projektu jsou: AREA Science Park (Italy) CERTH (Řecko), CIRCE (Španělsko), Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology (Irsko), Enviros s.r.o. (Česká republika), IVAM UvA (Nizozemí), Jelgava Adult Education Centre (Lotyšsko), Prioriterre (Francie), Science Centre Immaginario Scientifico (Itálie), Slovenski E-forum (Slovinsko), Stenum GmbH (Rakousko), University “Politehnica” of Bucharest (Rumunsko), University of Leoben (Rakousko), University of Ruse (Bulharsko). Poznámka k autorským právům Tato kniha může být volně kopírována a distribuována za podmínky, že budou vždy zmíněni její autoři, a to i v případě využití pouze její části. Učitelé, školitelé a jakýkoliv další uživatel nebo distributor musí vždy citovat autory, projekt IUSES a Program Intelligent Energy Europe. Kniha může být také svobodně přeložena do dalších jazyků. Překlad musí obsahovat citaci autorských práv a přeložený text musí být zaslán koordinátorovi projektu ([email protected]), který ho opublikuje na webové stránce projektu IUSES, kde bude umístěn volně k distribuci.

I

Klíč k symbolům

Definice: označuje definici s vysvětlením co znamená

termínu

Pamatuj: označuje něco důležitého, podnět nebo zásadní informaci. Tyto piktogramy sledujte pozorně! Učební látka: toto je vždy na začátku každé kapitoly a vysvětluje, co se v dané kapitole naučíte. Pokus, cvičení nebo činnost: Tento piktogram označuje něco, co máte udělat na základě prostudované látky Webový odkaz: Ukazuje internetovou adresu, kde můžete získat více informací Odkaz: Označuje, odkud informace pochází Případová studie: když uvádíme konkrétní příklad nebo reálnou situaci Klíčové body: toto je souhrn (většinou s odrážkami) toho, co jste se naučili, většinou na konci kapitoly Otázka: označuje náš dotaz, vyžadující vaši odpověď, nachází se zejména na konci kapitoly Úroveň 2: označuje detailnější oblast

II

IUSES — Příručka k budovám

OBSAH 1. ÚVOD........................................................................................................................3 1.1. KONCEPCE BUDOV ............................................................................................3 1.2. TYPOLOGIE BUDOV...........................................................................................4 2. STRUKTURA BUDOV ...........................................................................................7 2.1. KONCEPT: A BUDOVA JAKO DÝCHAJÍCÍ KRABICE..........................................7 2.2. OBÁLKA BUDOVY ..............................................................................................9 2.2.1. Izolace a stavební materiály .....................................................................10 2.2.1.1. Použití tepelných izolací: Obecné příklady.....................................12 2.2.2. Okna, prosklené plochy a dveře...............................................................12 2.2.2.1. Klasifikace oken.................................................................................13 2.3. NÁVRH BIOKLIMATICKÉ BUDOVY .................................................................14 2.3.1. Pasivní solární prvky.................................................................................16 2.4. TYPY A NÁPADY PRO LEPŠÍ UŽÍVÁNÍ BUDOVY ..............................................18 2.5. CVIČENÍ/OTÁZKY ...........................................................................................19 3. KLIMATIZACE ....................................................................................................24 3.1. VYTÁPĚNÍ ........................................................................................................24 3.1.1. Vnitřní mikroklima a pohoda ..................................................................24 3.1.2. Systémy vytápění .......................................................................................25 3.1.3. Typy teplonosné látky ...............................................................................26 3.1.3.1 Horká voda............................................................................................26 3.1.3.2 Horký vzduch........................................................................................26 3.1.4. Energetické zdroje.....................................................................................26 3.1.4.1 Fosilní paliva .........................................................................................26 3.1.4.2 Elektrická energie.................................................................................27 3.1.5. Obnovitelné zdroje ....................................................................................27 3.1.5.1. Biomasa ..............................................................................................27 3.1.5.2. Tepelná čerpadla ...............................................................................28 3.1.5.3. Solární energie ...................................................................................30 3.1.6. Solární energie ...........................................................................................30 3.1.7. Otopné prvky .............................................................................................32 3.2. CHLAZENÍ - KLIMATIZACE.............................................................................34 3.2.1. Úvod............................................................................................................34 3.2.2. Jak pracuje klimatizační zařízení? ..........................................................36 3.2.3. Energetický štítek ......................................................................................37 3.2.4. Různé varianty klimatizačních soustav...................................................38 3.2.5. Tipy a nápady, jak používat klimatizační zařízení ...............................39 3.3. CVIČENÍ / OTÁZKY..........................................................................................40 4. PŘÍPRAVA TEPLÉ (UŽITKOVÉ) VODY.........................................................42 4.1. DRUHY SPOTŘEBIČŮ NA OHŘEV VODY ..........................................................42 1

IUSES — Příručka k budovám 4.1.1. Elektrické akumulační ohřívače .............................................................. 43 4.1.2. Elektrické průtokové ohřívače................................................................. 43 4.1.3. Plynové (přímo ohřívané) průtokové ohřívače....................................... 43 4.1.4. Plynové (přímo ohřívané) akumulační ohřívače .................................... 43 4.1.5. Plynové (nepřímo ohřívané) akumulační ohřívače ................................ 43 4.1.6. Další možnosti............................................................................................ 43 4.2. TIPY A RADY, JAK UŠETŘIT VODU A ENERGII ............................................... 44 4.3. SOLÁRNÍ OHŘÍVAČE VODY............................................................................. 45 4.4. CVIČENÍ / OTÁZKY ......................................................................................... 45 5. OSVĚTLENÍ .......................................................................................................... 47 5.1. DENNÍ SVĚTLO ................................................................................................ 48 5.2. UMĚLÉ OSVĚTLENÍ......................................................................................... 48 5.2.1. Světelné zdroje .......................................................................................... 49 5.2.2. Svítidla ....................................................................................................... 50 5.2.3. Spotřeba energie........................................................................................ 50 5.3. CVIČENÍ / OTÁZKY ......................................................................................... 51 6. ELEKTRICKÉ A ELEKTRONICKÉ PŘÍSTROJE A ZAŘÍZENÍ (A SOLÁRNÍ PV systémy) ................................................................................................................................. 53 6.1. PŘEHLED ......................................................................................................... 53 6.1.1. Hlavní tipy, jak ušetřit energii ................................................................. 57 6.2. ELEKTRICKÉ SPOTŘEBIČE ............................................................................. 57 6.2.1. Ledničky: ................................................................................................... 57 6.2.2. Pračky: ....................................................................................................... 58 6.2.3. Myčky nádobí ............................................................................................ 59 6.2.4. Domácí elektronická zařízení - přístroje pro zábavu a domácí kancelář60 6.3. CVIČENÍ / OTÁZKY ......................................................................................... 62 6.4. FOTOVOLTAICKÁ ENERGIE............................................................................ 65 6.4.1. Proces přeměny slunečního světla na elektřinu ¨ ................................... 65 6.4.1. Použitelnost fotovoltaických technologií................................................. 67 6.4.2. Kolik elektřiny může PV systém vyrobit? .............................................. 68 6.5. CVIČENÍ / OTÁZKY ......................................................................................... 72 7. CVIČENÍ – MONITOROVÁNÍ SPOTŘEBY ENERGIE – ENERGETICKÝ AUDIT domácnosti/školního zařízení................................................................................ 75

2


1. Úvod Učební látka: V této kapitole se naučíte: • Co je to budova • Jaké typy budov rozlišujeme

1.1 Koncepce budov Definice: Budova je člověkem vytvořená konstrukce sloužící k ochraně nebo zastřešení pro jakékoliv využití nebo k trvalému obývání. Je plně uzavřena vnější obálkou (to znamená vnější zdi, střecha, podlaha), která vytváří její vnitřní mikroklima. Budovy se vyskytují v široké škále tvarů a funkcí a během svého vývoje se přizpůsobovaly množství různých faktorů – jako jsou dostupné stavební materiály, podnební podmínky, ceny pozemků, vlastnosti podloží, specifické využití a estetické důvody. Budovy slouží řadě společenských potřeb – primárně jako ochrana před vnějšími vlivy a jako hlavní životní prostor zajišťující soukromí, k uskladnění osobních věcí a k pohodlnému žití a práci. Budova jako přístřeší představuje fyzické oddělení lidského obydlí na uvnitř (místo, kde je pohodlí a bezpečí) a venku (místo, které může být nevlídné a nebezpečné). První obydlí na Zemi postavené relativně blízkým předchůdcem člověka bylo vybudováno pravděpodobně před 500 000 roky naším předchůdcem, Homo erectus. Vytvořit požadované vnitřní mikroklima je velice energeticky náročné. To znamená, že výstavba a provoz budov má obrovský přímý i nepřímý dopad na životní prostředí. Budovy nejen spotřebovávají zdroje jako je energie a suroviny, ale také vytvářejí odpad a potenciálně nebezpečné atmosférické emise. Tím jak postupně narůstá ekonomika a populace, designéři a návrháři budov čelí zásadní výzvě - uspokojit potřeby u nových a renovovaných objektů tak, aby byly dostupné, bezpečné, zdravé a produktivní při minimálním dopadu na životní prostředí. Moderní odpověď na tuto výzvu volá po integrovaném, synergickém přístupu, který zahrnuje všechny fáze životního cyklu budovy. Tento "udržitelný" přístup podporuje zvýšený závazek vůči ekologickému hospodaření a ochraně přírody a má za výsledek optimální vyvážení přínosů nákladových, environmentálních, společenských a lidských, při naplnění poslání a fungování konkrétního objektu nebo infrastruktury. Hlavní cíle udržitelného návrhu jsou předejít vyčerpání zdrojů energie, vody a surovin; prevence ekologického znehodnocení způsobeného budovami a infrastrukturou prostřednictvím jejich životního cyklu; a vytvořit prostředí, které je obyvatelné, pohodlné, bezpečné a produktivní.

1.2 Typologie budov Abychom v této knize oddělili obytné budovy od ostatních budov a jiných staveb, které nejsou určeny pro nepřetržitý pobyt osob, nazýváme tyto dále jako neobytné stavby nebo jednoduše stavby. Budovy můžeme rozdělit podle účelu, k němuž byly vybudovány: 1) Obytné budovy – dům s bytovými jednotkami, dvoudomek, řadová zástavba, chata, zámek, 3

IUSES — Příručka k budovám jurta, iglú, statek, družstevní dům, kolej.

Vyfotil Michael Gardner

2) Vzdělávací a kulturní budovy – škola, gymnázium, univerzita, střední škola, knihovna, muzeum, galerie, divadlo, koncertní hala, opera.

3) Komerční stavby – banka, kancelářská budova, hotel, restaurace, tržiště, obchod, nákupní centrum, sklad.

4) Správní budovy – radnice, konzulát, soud, parlament, policejní stanice, pošta, požární zbrojnice.

5) Průmyslové budovy – pivovar, továrna, slévárna, těžební zařízení, elektrárna, pila 4


6) Zdravotnická zřízení – nemocnice, poliklinika, ordinace 7) Zemědělské budovy – např.: stodola, kurník, skleník, silo, mláto, stáje, chlévy, mlýny

Vyfotil Lars Lentz

8) Vojenské budovy – kasárna, kryt, pevnost, tvrz, opevnění 9) Parkování a sklady – garáže, skladiště, hangár 10) Náboženské budovy – kostel, katedrála, kaple, mešita, klášter, synagoga, chrám

11) Sportovní objekty – stadion, bazén, tělocvična, hřiště

Existuje mnoho druhů budov a také existuje mnoho variant požadavků na tyto budovy. Všechny typy těchto budov mají vytvořit vhodné vnitřní mikroklima pro účely, ke kterým byly vybudovány. Pro všechny typy budov jsou požadavky různé, např. ve skladišti potřebujete nižší vnitřní teplotu a podstatně nižší vlhkost než uvnitř plaveckého bazénu. 5

IUSES — Příručka k budovám Webové odkazy http://en.wikipedia.org/wiki/Building http://www.learn.londonmet.ac.uk/packages/clear/thermal/buildings/configuration/ building_orientation.html http://lonicera.cz/awadukt_thermo/ http://www.vsekolembydleni.cz/clanek.php?id=166 http://www.passivehouse.co.uk/

6


2.

Struktura budov Učební látka: V této kapitole se naučíte: Důležitá role obálky budovy a jak může být energií plýtváno (včetně “principů přenosu tepla”) Přehled nejběžnějších stavebních a izolačních materiálů Základní pojetí bioklimatického designu budov

2.1 Koncept: A budova jako dýchající krabice Na budovu může být pohlíženo jako na krabici, která chrání svůj obsah před klimatickými vlivy jako jsou venkovní teplota, vítr, déšť, atd. Vnitřní pohodlí, nemluvě o subjektivním pojetí, závisí převážně na dvou faktorech: vnitřní teplotě a vlhkosti. Je patrné, že horšího pohodlí se dosahuje, když vysoká teplota s vysokou vlhkostí působí společně. Povrch budovy, obálka, pracuje jako výměník s vnějšími klimatickými změnami, čerpající teplo ze slunečních paprsků a uvolňující teplo do prostoru (větrání a nedostatečně izolovaná obálka). Obálka, mimo svého úkolu obalit a chránit budovu, by měla dovolit budově dýchat, aby se předešlo zvýšení vnitřní vlhkosti a dosáhlo správného vyvážení mezi teplotními zisky a ztrátami*.

Obr.1 Energetická rovnováha budovy

Tato speciální fotografie (infračervený snímek pořízený termovizní kamerou*) ukazuje teplotní podmínky budovy, s jasnějšími oblastmi (žlutá), které jsou teplejší, zatímco tmavší místa (červená/modrá) jsou oblasti chladnější. Nejjasnější body ukazují, kudy nejvíce uniká teplo. Na tomto obrázku například má povrch stěn teplotní rozdíl (teplotu) 6,1 ºC v tepelném mostě u podlahy (Sp2 = 6.2ºC). Na zdi je to 1,1ºC (Sp1).

7


Obr.2 Termovizní snímek budovy

Jak je vidět na obrázku, teplo uniká okny a teplotními mosty způsobenými napojením stropů na stěnu.

Obr.3 Termovizní snímek budovy

Proč se to objevuje? Definice: Výše je popsán fyzikální fenomén známý jako “Přenos tepla”. V souladu s tímto, “Teplo vždy plyne od teplejšího do studenějšího prostoru”. To znamená, že v zimě se teplo uniká přímo z vytápěných obytných prostor do vnějšího prostředí a do přilehlých nevytápěných podkroví, garáží a sklepů – všude kde je rozdíl v teplotě. Během léta se teplo proniká zvenku dovnitř do domu. K udržení pohodlí musí být ztráta tepla v zimě nahrazena otopným systémem a naopak teplo získané v létě musí být odejmuto klimatizací. To znamená ztrátu obrovského množství energie ve většině budov. V Evropě připadá 70% průměrné energetické spotřeby domácností na udrObr.4 Rozdíl teploty a přenos tepla žování domova na příjemné teplotě. Obvykle se pro otopné systémy používá elektřina a zemní plyn, a elektřina pro téměř veškeré chladící systémy. Vytápění budovy představuje největší spotřebu energie v zimním období. Je-li spotřeba tepla redukována izolacemi, rekuperací tepla, speciálními okny, pasivními solárními systémy a dalšími 8

IUSES — Příručka k budovám prostředky, může být systém vytápění postupně zjednodušen a energetické požadavky na vytápění se zmenší, čímž se zároveň zmenší účet za energie a sníží se emise CO2. Koncept BOX Principy přenosu tepla Pamatuj: Teplo je vždy přenášeno z teplejší do studenější oblasti prostřednictvím tří mechanizmů:

Obr.5 Přenos tepla •

•

•

Přenos tepla vedením (kondukcí) se objevuje v pevné hmotě, když mají její molekuly rozdílnou teplotu. Teplejší molekuly přenášejí energii (teplo) na chladnou stranu materiálu. Například, lžička ponořená do šálku horké kávy vede teplo skrze své držátko až k ruce, která ji drží. V budovách se přenos tepla vedením uskutečňuje především skrze zdi a okna. Konvekce je přenos energie prouděním tekutin a plynů. Teplý vzduch stoupá a je nahrazován studeným vzduchem načerpaným zvenčí. Ve vícepodlažních budovách* s nevhodným vnitřním rozdělením může toto vytvářet mocné a nehospodárné proudy. Přenos tepla zářením (radiací) se uskutečňuje tam, kde je energie dopravována elektromagnetickými vlnami*. Na rozdíl od jiných mechanismů vyzařování nepožaduje přenosné médium k rozšiřování. Radiace do budov se vyskytuje především skrze prosklená okna a dveře, ale nejsou-li dobře zaizolovány zdi, záření dopadající zvenku může ohřívat vnitřní plochy přenosem tepla.

2.2 Obálka budovy Většina energetických ztrát v budově vzniká z důvodu nedostatečně izolované obálky, která se sestává ze zdí, podlah, střechy, dveří a oken. Následující obrázek ukazuje odkud většinou probíhá přenos tepla, např. vnější zdi a sousedící nevytápěné prostory. Pamatuj: Vhodné konstrukční prvky a izolační materiály umožňují snížit potřebu vytápění nebo chlazení tím, že poskytují efektivní odolnost vůči prostupu tepla, anebo řečeno jednoduše, lépe udrží vnitřní teplotu.

Barva venkovní fasády je také důležitá vzhledem ke svým vlastnostem při odrazu nebo pohlcování slunečního světla. Bílé a světlé barvy působí jako reflektor, zatímco černá a tmavé tóny sluneční svit absorbují.

9


Obr.6 Energetické ztráty v běžné budově

2.2.1 Izolace a stavební materiály

Definice: Izolace jsou všechny materiály s vysokou odolností vůči teplotnímu proudění. Některé běžně používané materiály pro domácí izolace mohou být roztříděny dle typu: •

Rostlinné: korek, dřevěné lýko, len, sláma, atd.

•

Minerální: skleněné vlákno, minerální vlna, keramzit, karbidy kovů, pěnové sklo, atd.

•

Syntetické materiály: pěnový polystyren, polyuretan a fenolové pěny, PVC, atd.

Mimo to jsou izolační materiály dostupné v řadě forem. Kromě pevných izolací existují: koberce ve formě balíků nebo rolí, lehce foukaná vlákna, pěnová a nástřiková izolace, atd. Mohou být použity společně, čímž se zvýší izolační vlastnosti, ale to vyžaduje profesionální instalaci a správné nakombinování. Dobrá izolace může snížit přenos tepla zdmi, střechou, okny, atd., spolu s následujícími výhodami: • Šetří energii, protože snižuje energetické ztráty během chladných dnů a umožňuje menší chlazení a nižší teplotu během horkých letních dnů. 10

IUSES — Příručka k budovám Zvyšuje pohodlí eliminací efektu “studených zdí”* vznikajícího na vnějších zdech a oknech (teplotní rozdíl mezi povrchem zdi a teplotou v místnosti by neměl být větší než 4°C). • Snižuje riziko kondenzace*, která může způsobit poškození na izolaci budovy a stavebních materiálech, změnu barev a nezdravé životní podmínky. Riziko kondenzace narůstá při nižších okolních teplotách. • Zabraňuje náhlým teplotním výkyvům, chrání budovu před vznikem trhlin a teplotní rozpínavosti. • Zlepšuje akustiku budovy. Izolační materiály jsou většinou klasifikovány podle teplotního odporu (označováno hodnotou R), která určuje odolnost materiálu vůči prostupu tepla (viz odstavec 2.2.1.2). čím větší je odolnost, tím větší je izolační účinnost. Tepelně izolační vlastnosti závisí pochopitelně na typu materiálu, jeho tloušťce a jeho hustotě. Pro názornost se podívejme na srovnání mezi 10cm silnou tepelnou izolací a ostatními stavebními materiály. •

Graf 1. Srovnání materiálů

Pamatuj: V zimě ztrácí každý čtvereční metr neizolované zdi energii srovnatelnou se 3 až 6 litry nafty (ve vazbě na naftu, která je teoreticky spotřebovaná pro vytápění prostor bez izolace). S dobrou izolací jsou tyto ztráty sníženy na jednu šestinu. Zdvojením tloušťky izolace na zdi bez otvorů z 45mm na 90mm můžeme ušetřit kolem 30% energie.1 Pro jakoukoliv budovu starší 20 let nebo nedostatečně zaizolovanou lze doporučit úpravu a zlepšení tepelně izolačních vlastností, čímž se dá snadno dosáhnout 50% úspor energie na vytápění a klimatizaci. Společně s izolací je pro dosažení vysoké úrovně pohodlí za nízké náklady nezbytný správný výběr stavebních materiálů, ačkoliv se to spíše týká budov nově stavěných nebo je-li potřeba zásadní renovace. Například, dutá keramická cihla má velice dobré izolační vlastnosti (neboli vysoký tepelný odpor) a ostatní materiály jako tepelný jíl mají vlastnosti dokonce ještě lepší.

Obr.7 Příklad duté cihly s výbornými izolačními vlastnostmi 1

Obr.8 Příklady cihel z jílu

Energetický standard budovy je většinou měřen podle energie na vytápění a chlazení (kWh) na každý čtvereční metr podlah budovy (m2) během jednoho roku. Proto když mluvíme o energetických ztrátách nebo úsporách ve vztahu k izolaci, vztahujeme je na tu energii (vyjádřeno v kWh nebo v ekvivalentu spotřebované nafty), která by byla spotřebována nebo ušetřena na vytápění a chlazení.

11

IUSES — Příručka k budovám Tyto cihly mají vnitřní strukturu vzdušných chodeb, což pomáhá dosáhnout dobré tepelné a akustické izolace. Pro shrnutí, jako doplnění stavebních materiálů je důležité použít vrstvu izolačních materiálů, aby bylo dosaženo nižší spotřeby energie a většího pohodlí. 2.2.1.1 Použití tepelných izolací: Obecné příklady 1. Zaizolování fasády (zdi a okna): Aplikací tepelně izolačního materiálu na vnější nebo vnitřní zdi nebo vstřikováním izolace do zdiva a výměnou oken a skel lze přispět k výrazným úsporám energie. 2. Izolace střechy, podlahy a stropu: Aplikací tepelně izolačního materiálu mezi krokve* nebo položením izolace na podlahy či stropy, které jsou v kontaktu s nevytápěnými prostory, lze docílit značných úspor energie. 3. Izolace teplovodního potrubí: Obalením teplovodního potrubí tepelně izolačním materiálem lze omezit tepelné ztráty při distribuci teplé vody. 2.2.2 Okna, prosklené plochy a dveře Pamatuj: Toto jsou nejslabší části obálky budovy zodpovědné v průměru za jednu třetinu tepelných ztrát domácností v zimě a ztrát při chlazení v létě. Je to způsobeno únikem vzduchu, prostupy a tepelnými mosty* podél rámů výplní, a také vedením tepla skrze materiály ve výplních. Běžná okna většinou špatně těsní a těmito netěsnostmi uniká značné množství tepla. Okna a skleněné povrchy, které tvoří důležitou část povrchu budovy, zabraňují tepelným ztrátám podobně jako ostatní části obálky, ale mají ještě jinou důležitou úlohu: poskytují přirozené denní světlo a díky slunečnímu svitu umožňují získávat teplo do vnitřních prostor (především v chladných zemích nebo během zimního období). Pamatuj: Podobně venkovní dveře jsou zodpovědné v průměru za 10% tepelných ztrát domácností. Obvykle je zapotřebí je usadit a utěsnit těsněním* především v jejich spodní části nebo použít pryžové těsnění k zamezení úniku vzduchu. Jsou-li dveře již staré, je dobré je nahradit novými, vyrobenými z některých dobře tepelně izolujících materiálů (dřevo, dvojitý hliník vyplněný izolační pěnou nebo těsnící clonou, atd). V této oblasti jsou kritické dva kroky: • Vhodný tvar a správná pozice oken a skleněných výplní; • Výběr energeticky efektivních oken (která jsou vysoce odolná proti proudění tepla). 1.

2.

Velká okna by měla být situována na jižní straně, čímž umožní zimnímu slunci zahřát vnitřní prostory. Naopak během léta, kdy je potřeba ochránit se před horkým letním sluncem, by se mělo používat vhodné zastínění oken, roleta, žaluzie, clona či veranda před oknem. Naopak okna situovaná na severní straně domu by měla být menší velikosti, aby se zabránilo prostupu chladného vzduchu od severu. Existuje několik stupňů účinnosti u oken, většinou odvislých 12

IUSES — Příručka k budovám od materiálu rámu a vlastností skla. Na příklad okno s hliníkovým nebo ocelovým rámem umožňuje velký prostup tepla (nízký tepelný odpor), zatímco dřevěný rám je lepší, protože dřevo lépe izoluje. Podobně systém s dvojitým sklem nebo dvojitým oknem snižuje tepelné ztráty až o 50% ve srovnání s jednoduchými skly a snižuje únik vzduchu, kondenzaci vlhkosti a vytváření námrazy. 2.2.2.1 Klasifikace oken Okna jsou klasifikována pomocí koeficientu prostupu tepla hodnotou U. Zapamatujte si, že U je převrácenou hodnotou R (tepelný odpor), a že čím nižší je hodnota U, tím lepší je energetická účinnost okna (U=1/R). Pamatuj: Dvojitě zasklená okna mají až o 55 % nižší hodnotu U než okna jednoduchá. Nejúčinnější dvojitě zasklená okna umožňují až kolem 80% prostupu slunečního světla a hodnotu U mají kolem 1,0. Okna s hodnotou U 0,5 nebo nižší se někdy nazývají „superokna“. Mnoho komerčně dostupných vysoce účinných oken může obsahovat vícečetné vrstvy skel, nízko emisivní vrstvu (low-e – nízký prostup záření), výplň prostor mezi sklem a izolací inertním plynem. Obrázek ukazuje typickou hodnotu U u různých typů oken:

Obr.9 Klasifikace oken: Hodnota U různých typů oken

2.3 Návrh bioklimatické budovy Energeticky účinný model domu zahrnuje více než všechna výše uvedená technická řešení a pravidla návrhu domu a jeho realizací lze zvýšit energetické úspory, zajistit zdravé vnitřní prostředí, snižovat emise skleníkových plynů z fosilních paliv, a také snižuje náklady na chod domácnosti. Navíc energeticky účinný koncept také zahrnuje prvky dobře známého „Bioklimatického návrhu budov“, čímž zajišťuje pohodlný domov po celý rok. 13

IUSES — Příručka k budovám Definice: Bioklimatický návrh budov sestává z přizpůsobení stavby podmínkám jednotlivých ročních období a získání co největšího pohodlí při minimálním použití přídavných energetických zdrojů. V bioklimatickém návrhu je hlavním poskytovatelem energie slunce. Není to nový obor. Nejpůvodnější architektura následovala bioklimatické zákony, když zdroje tepla či chladu byly drahé a omezené.

Obr.10 Hlavní bioklimatické aktivní a pasivní prvky

Definice: Bioklimatické prvky jsou často klasifikovány jako pasivní a aktivní. • Aktivní solární systémy jsou určeny k zachycení solární energie mechanickými a/nebo elektronickými systémy: solární kolektory (pro ohřev vody či vytápění) a fotovoltaické panely (pro výrobu elektřiny), jak bude popsáno v další kapitole. • Pasivní solární návrh maximalizuje užitek ze slunce za použití standardních konstrukcí, při zapojení minimální nebo žádné technické pomoci. Přirozený pohyb tepla a vzduchu nebo jen optimální využití slunce, na příklad při využití denního světla a tepla, udržují příjemnou teplotu.

14


Obr.11 Aktivní a pasivní solární prvky v budově.

2.3.1 Pasivní solární prvky Jak ukazuje nákres výše, pasivní solární systémy jsou většinou dále rozděleny na tři hlavní typy v závislosti na metodě, kterou získávají solární energii; jsou to: • • •

Přímý solární zisk Nepřímý solární zisk Izolační systémy

Systémy přímého solárního zisku jsou v zásadě sestaveny z proskleného povrchu na jižní straně, který chytá sluneční energii (teplo) do prostoru vytvořeného mezi vnitřní stěnou s skleněným povrchem. Vnitřní stěna (tzv. termální hmota) je složena z vhodných materiálů schopných zachytit a uchovávat sluneční teplo a vydávat jej během noci. Může být dosaženo teploty až do 27°C. Prosklení budovy je většinou nejdůležitějším faktorem při získávání energetických úspor. U budov s prosklenými povrchy orientovanými na jih a tvořícími 60% fasády, se dosahuje úspor díky přímému solárnímu zisku v rozpětí 15% - 40% v závislosti na izolačních materiálech. Nevýhodou je, že tentýž povrch požaduje o 55% více chlazení během léta. Proto se většinou umisťují žaluzie a stromy kolem takovéto budovy. Poskytují stín v létě a solární zisky v zimě. Větrání průvanem je také velice důležitý faktor (dokonce důležitější než tepelná izolace), chceme-li předejít používání klimatizace v létě.

15

IUSES — Příručka k budovám Systém nepřímého solárního zisku využívá stejné materiály a principy u návrhů jako systém přímého solárního zisku, ale umisťuje termální hmotu ( např. vnitřní stěnu) mezi slunce a prostory, které se mají vyhřát. S prvky systému pasivního nepřímého solárního zisku je možné dosáhnout až 70°C (připomeňme si, že přímým solárním ziskem dostaneme pouze 27°C). Tyto systémy jsou proto obrovskou zásobárnou energie. Vysoké teploty jsou dosahovány pomalu a pomalu se ztrácejí vzhledem k teplotnímu zpoždění šesti až osmi hodin. Během letních měsíců se používají žaluzie, aby se zabránilo přehřátí. Tyto systémy ovlivňují celkový vzhled budovy, takže je doporučeno s nimi počítat již při návrhu budovy. Mezi několika typy nepřímých solárních systémů je nejběžnějším prvkem Trombeho stěna.

Obr.12 Princip fungování Trombeho stěny.

Sluneční záření je sbíráno a lapáno mezi velké vnější okno a termální hmotu (zeď) a ohřívá vzduch mezi. Speciálním prvkem jsou zde průduchy umístěné v horní a spodní části zdi. Vrchní průduch umožňuje proudění teplého vzduchu do místnosti, zatímco chladný vzduch odchází ze spodních průduchů (připomeňme si, že teplý vzduch se drží nahoře, protože je lehčí než vzduch studený). Termální hmota (zeď) dále absorbuje a ukládá teplo a vyzařuje jej zpět do místnosti poté, co slunce zašlo. Do průduchů mohou být umístěny klapky, aby se zabránilo úniku teplého vzduchu během noci. Samostatné prvky, jako jsou skleníky a zimní zahrady (především u rodinných domů a větších staveb), představují dodatečný prostor pro zajímavá architektonická řešení. V některých klimatech mohou také nabídnout ochranu proti nepříznivému počasí za přijatelných nákladů. Tyto systémy vycházejí z kombinace systémů přímého a nepřímého solárního zisku. Jsou vytvořené z velkých prosklených objemů (daleko větších než u Trombeho stěny) obklopujících termální hmotu (vnitřní stěnu budovy). Princip fungování je podobný jako u Trombeho stěny.

Obr. 13 Princip fungování zimní zahrady

Jaké jsou výhody? Nová budova, která je navržena a zkonstruována podle bioklimatických kritérií se může stát soběstačnou z pohledu energetické potřeby. Nicméně toto jsou výjimečné případy a nelze je aplikovat na většinu projektů. 16

IUSES — Příručka k budovám Pamatuj: Každá budova může dosáhnout energetických úspor do výše 60% zavedením bioklimatických technologií – bez extra nákladů a při zachování konečné estetičnosti projektu. Energetický standard budovy je většinou měřen podle spotřeby energie na vytápění a chlazení (kWh) na každý čtvereční metr vytápěné podlahové plochy budovy (m2) většinou během jednoho roku. Tabulka 3 ukazuje na příkladu srovnání mezi spotřebou běžného domu a domu bioklimatického. Jak je vidět, úspory mohou být až do výše 67%. Nároky

Tradiční návrh (kWh/m2)

Teplá voda Solární zisky Vnitřní zisky Plynné emise Střecha Stěny Okna Větrání Podlaha Celkem

20 -24 -28 13 32 51 30 47 28 169

Bioklimatický návrh (kWh/m2) 20 -57 -28 10 10 20 37 31 13 56

Tab.3 Spotřeba běžné versus bioklimatické budovy

Každá budova v závislosti na použitých materiálech má svoji vlastní hodnotu energetické náročnosti. K získání odhadu energetické náročnosti budovy a určení energetické náročnosti na jeden čtvereční metr musíte násobit tuto hodnotu vytápěnými podlahovými plochami budovy. Případová studie: Na příklad, je-li vytápěná podlahová plocha 240 m2 (příklad v poznámce) a energetická náročnost je 169 kWh/m2 (jak je vidět v tabulce), získáme: 240 m2 x 169 kWh/m2 = 40,56 kWh (což je přibližná energetická náročnost celé budovy).

2.4 Typy a nápady pro lepší užívání budovy Návrh budovy, materiály její obálky, použitá okna a dveře jsou rozhodující pro dosažení pohodlné životní úrovně. Vzhledem k tomu, že největší část energetické spotřeby se váže na vytápění a chlazení (více než 50%) a s ohledem na dlouhou životnost budovy se musí věnovat pozornost všem těmto konstrukčním oblastem, aby vynaložené náklady byly opravdu efektivní. Následujte typy uvedené níže - zvýšíte energetickou účinnost a uspoříte peníze. Obálka a izolace • Dobrá tepelná izolace by měla být vždy plánována již během přípravy projektu nové nebo přestavované budovy. • U již stojících budov je změna konstrukce se záměrem vylepšit izolaci většinou obtížná a ne vždy ekonomicky výhodná. Nicméně i u starších budov v rámci přestavby nezapomínej17


• •

te, že tepelná izolace může způsobit významné energetické a finanční úspory. Tepelné ztráty můžete snížit použitím dvojskel (u oken) a zaizolováním zdí. Energetická náročnost může být zredukována až na polovinu (50%). Pamatujme si, že tmavé povrchy absorbují více slunečního záření. Ujistěte se o těsnosti obálky, zaplňte otvory a trhliny všude, kde se objeví úniky vzduchu.

Dveře a okna • Nemůžete-li vyměnit starší dveře a okna, je zde několik možností, které můžete udělat pro zlepšení jejich účinnosti: • Rozhrnujte závěsy a žaluzie na jižních oknech, aby mohlo slunce svítit dovnitř. • Nepoužívejte závěsy nebo zatemnění přes okna a lesklé povrchy během zimních dnů, protože okna umožňují prostup denního světla a umožňují přísun slunečního tepla (solární zisk). • Ujistěte se, že dveře těsní a mají ve spodní části dveřní těsnění, které zabraňuje úniku vzduchu ven. Použití těsnících pásek a těsnění dveří a oken může zásadně snížit únik vzduchu. • Zavírejte okna a dveře, když máte spuštěné topení nebo klimatizaci, aby se předešlo ztrátám. Návrh a systémy bioklimatických budov • Návrh budovy a konstrukčních prvků většinou patří do výstavby budov nebo rozhodnutí ke kompletní přestavbě; nicméně i „náctiletí“ by se o toto měli zajímat. • Je třeba pochopit tři zásadní cíle: • Znalosti a vědomosti o správném návrhu, materiálech a použitých technologiích mohou být pro vás užitečné, když si sami budete vybírat svůj domov nebo můžete poradit svým rodičům nebo např. řediteli vaší školy; • Existují drobné, nízkonákladové úpravy, které mohou být snadno realizovány, jako třeba utěsnění prasklin, přidání vnitřních pohyblivých závěsů (např. Benátské závěsy), instalace stropního větráku, využití rostlin pro stínění, atd. • Existují také netechnická opatření, dokonce ta nejjednodušší, která mohou přinést našim budovám energetické zisky bez dodatečných nákladů, jako je zajištění rozumného provozu budovy a jejích systémů, správné používání oken (prostup slunce během zimy, zastiňování a noční větrání během léta), a logické používání spotřebičů, jako třeba nepřidávat tepelnou zátěž budově (např. nevařit během nejteplejší části dne). 2.5 Cvičení/Otázky

1. 2.

Jaký je směr přenosu tepla? a) Od teplejšího ke studenějšímu □ b) od studenějšího k teplejšímu □ Jaké barvy jsou podle vás nejlepší pro absorbování slunečního světla a které jej odrážejí? .................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................

3.

Vyjmenujte tři z nejběžnějších izolačních ................................ ..................................

4.

Které ze stavebních řešení by bylo nejlepším izolantem? 10 cm tepelné izolace □ nebo 20 cm dutá cihla □

5.

Přijdete na materiály, které by nebyly dobrými izolanty? Proč? .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 18

materiálů:

..........................................

IUSES — Příručka k budovám 6.

Kde se objevuje nejvíce ztrát způsobených únikem vzduchu? .................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................

7.

Co je možné udělat, aby se zamezilo únikům vzduchu? .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

8.

Kde na budově by měla být umístěna velká okna? Jižní strana □ Severní strana □

9.

Jaký prostředek nebo systém by mohl být použit k ochraně oken před sluncem během letního období? .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

10.

Jaký typ okna vykazuje nejvyšší účinnost a jakou hodnotu U by měl mít? .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

11.

Vyberte, jsou-li následující techniky solárně aktivní (A) nebo pasivní (P) Fotovoltaické panely [ ] [ ] Zimní zahrady [ ] [ ] Systémy nepřímého solárního zisku [ ] [ ]

12.

Pokuste se definovat “bioklimatickou budovu” a určete co by mohlo být považováno za její hlavní zdroj energie. .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

13.

Co je nevýhodou solárních pasivních prvků během léta? A jak může být toto snadno vyřešeno? .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

14.

Označte funkce termální hmoty (vnitřní střeny) u pasivního solárního systému: Absorpce a uskladnění tepla □ Ochrana proti proměnlivosti počasí □ Vyzařování tepla poté, co zapadlo slunce □ Umožnění proudění vzduchu □

15.

Podle měření energetické spotřeby budovy (kWh/m²), a za předpokladu, že vaše škola má energetickou náročnost přibližně 150 kWh/m² ročně: Uveďte (nebo odhadněte) vytápěnou plochu školy (m²) = ............... Vypočítejte celkovou energetickou spotřebu (kWh) = ................

Klíč 1. 2. 3. 4. 5.

a). Černé a tmavé tóny jsou sluneční pohlcovače, zatímco bílá a světlejší tóny působí jako zářiče. Lýko, skleněné vlákno, minerální vlna, jíl, polystyren, atd. 10 cm tepelné izolace. Hliník a kovy, protože jsou to vodící materiály. 19

IUSES — Příručka k budovám 6. 7. 8. 9. 10.

11. 12. 13.

14. 15.

Kolem rámů oken, skleněných ploch a dveří. Je možné je utěsnit a ucpat těsnící páskou nebo těsněním a tím zabránit úniky vzduchu. Jižní strana. Zastínění žaluziemi, roletami nebo závěsy přes okno. Takzvaná “superokna”. Mají dvojí sklo, jsou vyplněna vysoce izolujícím plynem a mají neviditelnou vrstvu, která propouští pouze záření o specifické vlnové délce se součinitelem prostupu tepla 0,2 nebo méně (hodnota U). 1) Aktivní 2) Pasivní 3) Pasivní (Definice v kapitole). Nevýhodou je, že povrch pohltí hodně tepla, čímž se zvyšuje vnitřní teplota. Proto je běžné umisťovat zastínění a stromy kolem budovy. Poskytují stín během léta a solární zisky během zimy. Velice důležitým faktorem je také podporování křížového větrání. Pohlcování a ukládání tepla – Vyzařování tepla po západu slunce. Příklad: vytápěná podlahová plocha (m²) = 2,500. Celková spotřeba energie (kWh) = 150 kWh/m² × 2,500 = 375,000 kWh za rok.

Významový slovník Termovizní kamera: také nazývaná infračervená kamera, je zařízení, které vytváří obrázek pomocí infračerveného záření. Je podobná běžné kameře, která vytváří obrázek za pomoci viditelného světla. Je schopna odhalit teplotní rozdíly na povrchu objektu. Tepelný zisk: nárůst množství tepla obsaženého v prostoru působením přímého slunečního záření, prostupem tepla zdmi, okny a jinými povrchy budovy a teplo vydávané lidmi, osvětlením, zařízením a jinými zdroji. Tepelná ztráta: pokles množství tepla obsaženého v prostoru způsobený prostupem tepla zdmi, okny, střechou a jinými povrchy budovy a z infiltrace teplého vzduchu z budovy. Solární tepelný zisk: teplo dodané do prostoru přenosem a pohlcováním solární energie. Vícepodlažní budovy: budovy postavené s více různými patry. Elektromagnetické vlny: vytváří se, když se elektrické pole spojí s polem magnetickým a šíří se prostorem jako nositel energie z jednoho místa na druhé. Efekt studené zdi: chladivé nepohodlí pociťované osobou v budově, kdy její/jeho tělo vyzařuje teplo na chladný povrch nebo na neizolované zdi. Kondenzace: je změna fyzikálního stavu skupenství látky z plynné fáze do fáze kapalné. Na příklad vodní pára kondenzuje jako tekutina po kontaktu se studeným povrchem lahve. Krokev: jeden z několika rovnoběžných šikmých nosníků podpírajících střešní plášť Proklad: dřevěná lišta nebo tyč používaná k oddělení vrstev v průduchu, čímž zlepšuje cirkulaci vzduchu. Střešní taška: tenká plochá deska z pálené hlíny používaná na zastřešení. Kelvinova stupnice: je jednotka měření teploty, stupně jsou stejně veliké jako stupně Celsia, dvě referenční hodnoty pro Celsia - bod mrazu vody (0°C) a bod varu vody (100°C) odpovídají 273.15°K a 373.15°K. Pěnový polystyren: je plastový materiál, který má díky své struktuře speciální vlastnosti. Skládá se z jednotlivých buněk s nízkou hustoto. Pěnový polystyren je je extrémně lehký a unese několikanásobek svojí váhy ve vodě. 20

IUSES — Příručka k budovám Skleněné vlákno: je materiál vyrobený z extrémně jemných vláken skla. Tepelný most: vzniká, když se setkají materiály, které jsou špatnými izolanty a vytvoří se spára kudy uniká teplo. Mosty je nutné odstranit a přestavět s minimálním křížením úseků nebo s materiály, které mají lepší izolační vlastnosti, nebo s doplňkovými izolacemi. Těsnění: měkký, polopevný pružný materiál, který bývá vložen do nepohyblivých spár a prasklin budovy, čímž zabraňuje proudění vzduchu dovnitř a ven z budovy. Těsnící pásky: materiál, který zabraňuje prostupu vzduchu kolem dveří a oken. Používá se u rámů k utěsnění pohyblivých částí, když jsou zavřené. Webové odkazy http://www.energysavingcommunity.co.uk/ http://www.proudcities.gr/ http://www.eurima.org/ http://www.energytraining4europe.org/ http://www.need.org/ http://apps1.eere.energy.gov/consumer/your_home/designing_remodeling/index.cfm/ mytopic=10250 http://www.cres.gr/kape/energeia_politis/energeia_politis_bioclimatic_eng.htm Odkazy VV. AA.: Guía práctica de la energía para la rehabilitación de edificios. El aislamiento, la mejor solución’ (Practical Guide for the Energy Reform of Buildings. The insulation, the best solution), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), Asociación Nacional de Industriales de Materiales Aislantes (ANDIMA), 2008.

Klíčové body: •

• • •

Návrh budovy, materiály použité na její obálku, použitá okna a dveře jsou zásadní při dosažení příjemných životních podmínek. Protože největší část energetické spotřeby budovy je tvořena vytápěním a chlazením (více než 50%), a vzhledem ke dlouhé životnosti budovy musí být věnována pozornost všem těmto aspektům, chceme-li být opravdu efektivní z pohledu nákladů. Dobrá izolace může snížit prostup tepla zdmi, střechou, okny, atd. a přinést následující výhody: Uspoří energii a zvýší pohodlí. V souladu se zákonem o přenosu tepla platí, že teplo se vždy přesouvá z teplejšího do studenějšího místa. Okna, prosklené plochy a dveře jsou nejslabším bodem obálky budovy a jsou zodpovědné v průměru za jednu třetinu ztrát domácností při vytápění v zimě a při klimatizaci v létě. Každá budova může dosáhnout energetických úspor až do výše 60% při zavedení bioklimatických metod – bez zacházení do mimořádných nákladů a stále si zachovávat konečnou estetiku projektu.

21


3.

Klimatizace Učební látka: V této kapitole se naučíte: • Co to je tepelná pohoda a jak se jí dá dosáhnout • Principy systémů vytápění • Jaké obnovitelné zdroje energie bývají využívány pro vytápění • Principy systémů chlazení • Jak správně využívat systémy vytápění a chlazení a šetřit energii

3.1 Vytápění 3.1.1 Vnitřní mikroklima a pohoda Hlavním úkolem vytápění je udržovat tepelnou pohodu ve vnitřních prostorech. Definice: Tepelná pohoda je jedním z nejdůležitějších faktorů, které utvářejí optimální vnitřní prostředí pro lidi. Jsou to podmínky, kdy je zachována tepelná rovnováha mezi člověkem a jeho okolím. To znamená, že teplo, které člověk vytváří, je odváděno pryč z těla. Snadno změníte tepelné proudění z vašeho těla změnou oblečení (zvýšením tepelného odporu těla) nebo aktivitou (se zvýšenou fyzickou aktivitou narůstá tepelná produkce těla). Pamatuj: Základní kriteteria spojená s tepelnou pohodou jsou vnitřní teplota (je to teplota vzduchu ovlivněná vyzařováním okolních povrchů), vlkost a rychlost proudění vzduchu.

Pro různé aktivity existují doporučené hodnoty teploty vzduchu poskytující tepelnou pohodu. Nicméně při krátkodobém pobytu v prostorách, kde není požadovaná teplota, lidé většinou nepohodlí nepociťují, protože rozdíly mezi vytvořeným a odnímaným teplem jsou vyvažovány vnitřním termoregulačním systémem v těle. Tento termoregulační proces má spojitost s věkem, zdravotním stavem, výživou a aktivitou dané osoby a je ovlivněn teplotou, vlhkostí a rychlostí proudění ve vnitřním prostředí. Je ověřeno, že tepelná pohoda má větší vliv na subjektivní pocit pohodlí a na pracovní aktivitu než znečištění vzduchu nebo rušivý hluk. Některé studie potvrdily, že člověk dosahuje 100% pracovní výkon (fyzicky lehčí práce) v teplotě 22°C. Při 27°C výkon klesá na 75% a při 30°C je výkon na pouhých 50% maxima. Vlhkost je těsně spojená s teplotou. V zimě klesá relativní vlhkost na 20% a méně. Slizniční povrchy dýchacího ústrojí tak vysychají, obranyschopnost organismu klesá a škodlivé látky mohou proniknout do dýchacího ústrojí. Nicméně tepelná pohoda závisí na řadě jiných faktorů, např. na teplotě okolních povrchů. Tyto povrchy vyzařují do obytného prostoru teplo a mohou být pozitivní nebo negativní. Lidé jsou na radiaci velice citliví. I když má člověk pocit teplotní neutrality, některé části jeho těla mohou být vystaveny podmínkám, které působí tepelnou nepohodu. Tato lokální tepelná nepohoda nemůže být odstraněna zvýšením či snížením teploty v daném prostoru. Je nezbytné odstranit příčinu lokalizovaného přetápění nebo chlazení. 22


Pamatuj: Obecně vzato, lokální tepelná nepohoda může být rozčleněna pod následující čtyři skupiny: 1. Místní (konvekční) ochlazování těla způsobené průvanem 2. Ochlazování nebo zahřívání částí těla radiací. Tento jev je známý jako problém radiační asymetrie. 3. Studené nohy a přehřátá hlava současně, způsobené velkými vertikálními teplotními rozdíly. 4. Horké nebo studené nohy způsobené nepříjemnou teplotou podlahy.

Pamatujte, že pouze až když jsou přezkoumány jak lokální tak obecné teplotní parametry, může být posuzována kvalita tepelného prostředí.

Místnost Obytný pokoj Kuchyň Kuchyňský kout Koupelna Koupelna se záchodem Záchod WC Šatna Spíž Hala, schodiště

Teplota vzduchu (°C) 18-22

Intenzita výměny vzduchu (h-1) 3 Plyn 3 Elektřina 3 0,5 1 1

15 24 24 16 18 18 15 10-15

Množství vzduchu (m3 . h-1) 3 na 1 m2 podlahy 150 100 60 60 25 -

Tab. 1 – Doporučení pro tepelnou pohodu v zimě

Relativní vlhkost vzduchu musí být mezi 30-60% Rychlost proudění vzduchu – v zimě max. 0,15 m.s-1; v létě max. 0,25 m.s-1 Pamatuj: Doporučená teplota pro dlouhodobý pobyt lidí je 19-24 °C. Pro malé děti, starší lidi a nemocné nebo podvyživené lidi by měla být teplota vyšší - kolem 23-24 °C.

3.1.2 Systémy vytápění Existují různé typy standardních systémů vytápění. Můžeme je rozdělit podle zdroje, umístění zdroje, typu teplonosné látky, teploty teplonosného média, typu otopných ploch apod. 23

IUSES — Příručka k budovám Lokální vytápění znamená, že zdroj tepla (např. krb) je umístěn v prostoru, který se má vytápět. Ústřední topení je často používáno v chladnějším klimatu, kde vytápí rodinné domky i veřejné budovy. Takový systém obsahuje kotel, pec nebo tepelné čerpadlo k ohřevu vody, páry nebo vzduchu, vše umístěné v centrálním prostoru jako je kotelna v domku nebo strojovna ve velké budově. Ve velkých městech je často používáno dálkové vytápění. 3.1.3 Typy teplonosné látky Typickou teplo nosnou látkou je horká voda nebo vzduch, ale mohou být použity i jiné nositele jako je elektřina, pára, atd. 3.1.3.1 Horká voda Tento systém může být nízko nebo vysoko teplotní. Tradiční teplovodní systém s radiátory je velice rozšířen v Evropě, protože je optimální pro stavby z cihel či kamene s přirozeným větráním, což bylo v minulosti nejběžnější. Tento tradiční systém je také optimální pro pevná fosilní paliva, která nejsou příliš flexibilní. Pamatuj: Tento systém může být také použit u nízkoenergetických staveb, ale zde existují určité rozdíly mezi tradičním systémem a systémem pro nové budovy. Výkon radiátorů je podstatně nižší, takže systém reaguje více flexibilně na změny vnitřních tepelných zisků. 3.1.3.2 Horký vzduch Systém vytápění horkým vzduchem v obytných budovách není na rozdíl od kancelářských nebo průmyslových budov v Evropě příliš často používán. Hlavním důvodem jsou klimatické podmínky, historický vývoj a vazba systému vytápění na konstrukci budovy. Tepelným nositelem je v tomto systému vzduch. Ve srovnání s vodou má vzduch nižší tepelnou kapacitu, takže je horší nositel tepla než voda. Pamatuj: Moderní koncepce tohoto systému je spojení vytápění vzduchem a větrání. To je výhodné hlavně v dobře utěsněných budovách s nízkou energetickou náročností. Na rozdíl od cirkulačního systému je zde kontrolovaná dodávka čerstvého vzduchu, která zajišťuje hygienickou výměnu vzduchu. 3.1.4 Energetické zdroje 3.1.4.1 Fosilní paliva Pevná fosilní paliva jako je černé uhlí, hnědé uhlí, antracit a koks byla obvykle používána v minulosti. Pamatuj: Vytápění pevnými fosilními palivy je jedním z hlavních zdrojů znečištění vzduchu. Spalování těchto paliv vytváří emise síry, dusíku, oxidů uhlíku, prachové emise, emise organických a anorganických sloučenin a jiné. V minulosti byly tyto zdroje těžce regulovatelné a nebyly pružné. Také efektivnost spalování byla nízká a množství emisí bylo vysoké. Moderní kotle mají vyšší efektivitu a produkují méně emisí. Měli bychom ale mít na zřeteli, že fosilní paliva jsou neobnovitelný zdroj a jejich zásoba je omezená. V některých zemích jsou oblíbená tekutá fosilní paliva. 24

IUSES — Příručka k budovám Pamatuj: Současným nejpoužívanějším fosilním palivem je plyn. Plyn má mnoho výhod ve srovnání s ostatními fosilními palivy. Při spalování plynu místo pevných fosilních paliv je vytvářeno podstatně méně škodlivin – emise prachu a oxidu siřičitého (SO2) jsou téměř bezvýznamné, a také obsah oxidu uhelnatého (CO) je podstatně nižší. Jediný problém je, že při spalování plynu vznikají oxidy dusíku (NOx), ale v současnosti se vytváří emisí NOx o 10% méně oproti hodnotám v minulosti. Evropská norma rozděluje topidla do pěti skupin podle obsahu emisí NOx. Plyn, jako i jiná uhlíková paliva, je zdrojem oxidu uhličitého (CO2), který je v současnosti považován za látku nejvíce zodpovědnou za skleníkový efekt. 3.1.4.2 Elektrická energie Elektrické topení patří k nejpohodlnějším způsobům topení z pohledu instalace, obsluhy, tepelné pohody a časové odezvy. Elektřina je také dostupná všude. Nicméně dnes cena elektřiny stoupá, takže je tento typ vytápění vhodný především pro dobře izolované budovy, kde je spotřeba energie nízká. Také bychom neměli zapomínat, že pro výrobu elektřiny jsou většinou spalována fosilní paliva. 3.1.5 Obnovitelné zdroje 3.1.5.1 Biomasa Definice: Biomasa je organická hmota. V souvislosti s energetikou se většinou jedná o dřevo a dřevní odpad, slámu, zrní a jiné zemědělské přebytky. Biomasa může také obsahovat biologicky rozložitelné odpady (jako je hnůj, kejda, apod.), které mohou být spalovány jako palivo. Základní technologie zpracování jsou suchý proces – hoření, zplyňování a pyrolýza; a mokrý proces – biochemická transformace, jako je fermentace na metan, etanol a výroba bio-vodíku. Do specifické skupiny patří mechanicko-chemická transformace - lisování a úprava oleje, např. biopalivo. Pamatuj: Dřevo a sláma jsou, za předpokladu správného spalování, paliva environmentálně nejpřátelštější. Jediné zplodiny vznikající při spalování jsou oxidy dusíku a některé pevné škodliviny. Kysličník uhličitý je spotřebováván rostlinami při růstu, takže s těmito emisemi nevzniká problém. Dřevo neobsahuje téměř žádnou síru, ve slámě je kolem 0,1%, takže také tyto emise jsou velice nízké.

Spalování a zplyňování Spalitelné plyny jsou získávány ze suché biomasy při vysoké teplotě. Je-li přítomen vzduch, biomasa hoří normálně. Při vysokých teplotách za nepřítomnosti vzduchu dochází k suché destilaci biomasy, přičemž vznikají hořlavé plyny. Výkon může být snadno kontrolován, emise jsou nižší a efektivita vyšší než při přímém spalování biomasy. Biomasa je velice složité palivo, přestože podíl schopný zplyňování je vysoký (dřevo - 70%, slá25

IUSES — Příručka k budovám ma - 80%). Vzniklé plyny mají rozdílné teploty hoření, takže velice často hoří palivo pouze částečně. Hlavní podmínkou správného spalování je vysoká teplota, efektivní provzdušňování a dostatečné množství místa pro spálení celého paliva ve vhodném spalovacím zařízení. Hodnota dřeva jako paliva a ostatních rostlinných paliv se liší podle typu dřeva nebo rostliny a závisí také na vlhkosti. Energetická hodnota v 1 kg suchého dřeva je kolem 5,2 kWh, ale v praxi nelze vysušit dřevo úplně a vlhkost je kolem 20 % váhy suchého dřeva. Takže energetická hodnota tohoto dřeva klesá na 4,3 – 4,5 kWh/kg. V současnosti spalují biomasu nejen obytné budovy, ale také elektrárny nebo teplárny. Kotel v rodinném domku palivo nejprve zplyňuje a pak pálí. Tento systém lze velice dobře kontrolovat a je srovnatelný s plynovými kotli. Nevýhodou je manipulace s palivem a jeho skladování. Problémem může být také doprava a zásobování – to závisí na lokalitě. Z technického pohledu není biomasa příliš vhodná pro malé nízkoenergetické stavby, protože je zde problém s nízkým výkonem a regulací. Také by zde měla být nainstalována ochrana proti nízkoteplotní korozi. Velice užitečné je využití akumulace a kombinace s ohřevem teplé vody pro domácnost. Kotle v rodinných domcích většinou spalují dřevěné špalky, brikety, dřevěné pelety nebo odpad. Bioplyn Bioplyn se získává z organických látek (hnůj, kompost, kejda) v uzavřených nádržích bez přítomnosti vzduchu. Biomasa je zahřátá na 37 – 60°C v zařízení na bioplyn a bakterie přeměňují biomasu na bioplyn. Fermentace Etanol lze vyrábět z cukrové řepy, zrní, kukuřice, ovoce nebo brambor. Teoreticky můžeme vyrobit 0,65 l stoprocentního etanolu z 1 kg cukru. Tento čistý etanol je velice dobré palivo pro vznětové motory. 3.1.5.2 Tepelná čerpadla V současnosti se tepelná čerpadla začínají pozvolna stávat běžným zdrojem tepla. Vzrůstající cena energie pomáhá v šíření tepelných čerpadel do obytných (především rodinných) domů. Definice: Tepelné čerpadlo je elektrické zařízení, které umožňuje vytápění i chlazení. Přeměňuje přirozeně získané teplo z vody, půdy nebo vzduchu na vyšší teplotu, která může být využita pro vytápění. Jak funguje tepelné čerpadlo Pamatuj: Hlavní částí tepelného čerpadla je chladící okruh s elektrickým kompresorem. Další části jsou dva tepelné výměníky – výparník a kondenzátor.

Výparník přijímá teplo s nízkým potenciálem zvenku (vzduch, půda, voda) takže vnější prostředí se stává chladnější a teplo je přenášeno kompresorem ke kondenzátoru. V kondenzátoru je teplo vypouštěno do prostředí s vyšší teplotou (otopný systém, ohřev vody pro domácnost) a toto vnitřní prostředí se ohřívá. Tepelný výkon čerpadla je součet elektrické energie kompresoru a nízkopotenciální energie z vnějšího prostředí.

26

IUSES — Příručka k budovám Topný faktor =

Získané teplo Elektrický příkon

>1

Topný faktor se většinou pohybuje mezi 2,5 a 3,5. To znamená, že z 1kWh elektrické energie můžeme získat od 2,5 do 3,5kWh tepelné energie. Ve specifických případech můžeme získat i více – kolem 4 až 5kWh. Tepelné čerpadlo je účinné, když teplotní rozdíl mezi jednotlivými prostředími je velký. Takto využívá 60-70 % přirozené energie z vnějšího prostředí. Tepelné čerpadlo produkuje mnohem méně emisí než vytápění elektřinou. Zdroje nízkopotenciální energie pro tepelná čerpadla 1. Voda Použít můžeme jak vodu podzemní tak povrchovou. Podmínkou je, že musí být čistá, musí obsahovat málo solí a nejnižší teplota musí být vyšší než +8°C. Vody musí být také dostatečné množství. Při využití podzemní vody by měly být vyhloubeny dvě studny – jedna pro sběr a druhá pro vsakování. Použitá voda nesmí být vypouštěna do kanalizace nebo odtoku, protože by se ekologicky více hodnotná podzemní voda stala vodou povrchovou s nižší kvalitou. 2. Geotermální energie Teplo ze země může být snadno využito potrubním absorbérem. Teplo je získáváno nepřímo – musí zde být jako prostředník - médium mezi výparníkem a půdou (většinou chladící médium). Absorbér je vyroben z plastového potrubí, které je instalováno vertikálně ve studnách nebo horizontálně v povrchovém sběrači. Výkon je regulován délkou potrubí. 3. Vzduch Vnější vzduch s nízkým potenciálem tepla proudí skrze výparník. Tento zdroj je snadno dostupný, neomezený a neovlivňuje vnější prostředí, protože teplo získané ze vzduchu je odváděno zpět ven tepelnými ztrátami obálky. Nicméně se změnami vnější teploty vzduchu kolísá také výkon tepelného čerpadla.

27

IUSES — Příručka k budovám 3.1.5.3 Solární energie 3.1.6 Solární energie Změna klimatu, znečištění ovzduší a celkově alarmující stav životního prostředí, způsobený hlavně trvalým využíváním fosilních zdrojů energie, vyvolávají rostoucí znepokojení a vedou k vytváření nových alternativ v zásobování energiemi, známých jako obnovitelné zdroje energie. Pamatuj: Jedním z obnovitelných zdrojů energie je solární energie, jejímž zdrojem je jednoduše slunce; je dostupná, nevyčerpatelná, máme ji zdarma a lze ji použít různými způsoby.

Co je solární energie? Každý den vysílá slunce formou záření ohromné množství energie. Slunce je, jako ostatní hvězdy, velkou koulí tvořenou plyny, většinou atomy vodíku a helia, které se nepřetržitě spalují nebo lépe řečeno dochází k jejich slučování, nazvanému jaderná fúze. Jednoduše řečeno, atomy vodíku se ve slunečním jádru za extrémně vysoké teploty a tlaku slučují a vytvářejí helium. Sloučením čtyř jader vodíku vznikne atom helia, který obsahuje méně hmoty než předchozí čtyři jádra vodíku. Právě tato ztráta hmoty je proces, kdy se do vesmíru vysílá zářivá energie, první zdroj života na planetě Zemi.

Obr.14 Energie slunečního záření

Zemi zasáhne pouze malá část vyzařované energie, jeden díl ze dvou bilionů, zbytek se rozptýlí do vesmíru. Asi 15 % slunečních paprsků z tohoto malého dílu se odrazí zpět do vesmíru, dalších 30 % způsobuje odpařování vody, která se ukládá v atmosféře a způsobuje déšť a dále ji rovněž absorbují rostliny, půda a oceány, takže solární energie díky mechanismu fotosyntézy umožňuje růst rostlin. Pouze zbývající část lze použít k zabezpečení našich energetických potřeb, přesto je toto množství energie ohromné. Jak můžeme solární energii využít? Pro využití solární energie máme řadu možností doma, ve škole a v budovách obecně. Zde jsou tři hlavní způsoby: 1. Pasivní teplo: spočívá ve využívání tepla získaného přirozeně slunečním zářením. Jeho hlavní použitelnost je při projektování budov, v kterých je zapotřebí méně přídavného vytápění (viz kapitola o projektování budovy). 28

IUSES — Příručka k budovám 2. 3.

Solární tepelná energie: tam, kde používáme solární energii k zajištění teplé vody pro domácnosti nebo plavecké bazény nebo též do otopných soustav (viz kapitola o vodě). Fotovoltaická energie (PV): přímá přeměna solární energie na elektřinu sloužící k pohonu přístrojů a osvětlení. Fotovoltaický systém potřebuje k výrobě elektřiny denní světlo – není omezen pouze na přímé sluneční záření. Pamatuj: Účinné systémy používají různé typy solárních kolektorů a mohou být doplňkovým zdrojem vytápění – podíl jejich používání závisí na zeměpisné šířce, době a intenzitě slunečního svitu. Vždy se jedná o systém, který akumuluje teplo, většinou ve vodní nádrži, ale i bazénu nebo štěrkovém zásobníku, Akumulovaná energie se poté obvykle použije pro vytápění nebo hlavně pro ohřev užitkové vody. Zpravidla ale delší akumulace znamená vyšší náklady.

Solární systém musí být spojen s dalším zdrojem tepla (např. plynovým kotlem, elektrickým bojlerem atd.) pro případ, kdy je málo slunečního svitu (zamračeno, noc atd.). V létě může být nositelem tepla voda, ale při celoročním provozu je třeba použít nemrznoucí kapalinu. Maximální účinnost systému je zajištěna při vhodné kombinaci solárního panelu, akumulátoru tepla a provozní teploty otopného systému. Velmi důležitá je regulace systému. K hlavní části soustavy a regulačnímu systému je připojena řada čidel. Jakmile čidlo na solárním panelu zaznamená, že teplota panelu přesahuje teplotu nádrže, regulační zařízení zapne čerpadlo a teplo z panelu se přenese do zásobníku. Když teplota v nádrži dosáhne teploty panelu, čerpadlo se vypne. Tím se zabrání tepelným ztrátám.

3.1.7 Otopné prvky Definice: Hlavním úkolem otopných prvků je dodávat do vnitřního prostoru dostatek tepla a vytvořit tepelnou pohodu. Jeho množství lze regulovat podle typu, velikosti a způsobu instalace topného prvku. 29

IUSES — Příručka k budovám Pamatuj: Otopné prvky (radiátory nebo průduchy) by měly být umístěny v nejchladnější části místnosti, běžně u oken, aby se minimalizovalo nebezpečí kondenzace a vyrovnalo se konvekční proudění vzduchu, které vznikne v místnosti v důsledku rozdílných měrných hmotností teplého a chladného vzduchu (zejména v okolí teplého radiátoru a chladných skel v oknech). (viz obrázek). Jestliže jsou průduchy těles namířeny směrem od oken s cílem zabránit „plýtvání“ teplem, je tento projektový záměr zmařen. Proudění studeného vzduchu může významně přispívat k pociťování většího chladu, než je průměrná teplota v místnosti. Je proto důležité kromě správného rozvržení otopné soustavy kontrolovat, zda nedochází k průniku vzduA – podlahový konvektor chu zvenku v důsledku špatné izolace. Když je naopak prvek začleněný do povrchu vnitřního prosto- B – intenzivní zóna podlahového vytápění ru (např. podlahové vytápění), chladný vzduch od okna klesá C – podlahové vytápění dolů k podlaze a vytváří nepříjemné konvekční proudění o rychlosti cca 0,3 – 0,5 m/s. Pro zamezení tohoto nepříjemného proudění vzduchu je zapotřebí zintensivnit podlahové vytápění u okna nebo nainstalovat podlahový konvektor. Druhy otopných prvků 1. Radiátory Je chybou se domnívat, že pro nízkoteplotní otopné soustavy lze používat pouze vytápění podlahou nebo stěnou. V nízkoenergetické budově lze rovněž použít moderní radiátory, aniž by byl jakýkoli problém s objemem radiátoru. Je však důležité pečlivě vybrat vhodný typ otopného tělesa. Radiátor přenáší teplo radiací a prouděním vzduchu. Článkové radiátory se skládají z několika článků a jsou vyrobeny z různých materiálů – obvykle z ocelových plechů, litiny nebo hliníku. Tyto druhy radiátorů mají velmi dobré hydraulické parametry. Obsah vody a váha jsou vysoké, takže radiátor nereaguje dost rychle. To může být nevýhoda v případě, že se používá flexibilní zdroj vytápění a automatická regulace. Článkové radiátory se vyznačují dlouhou životností – u některých typů činí až 80 let, aniž by zkorodovaly. Deskové radiátory jsou dnes typy otopných těles. Tvoří je hladké nebo vlnité ocelové plechy (od 1 do 3). Pamatuj: Ve srovnání s článkovými radiátory obsahují deskové radiátory pouze 1/3 vody, takže reagují rychleji a lze je snadno regulovat pomocí termostatického ventilu

Trubkové otopné těleso se většinou instaluje v koupelně, na WC nebo v hale. Tvoří ho několik 30

IUSES — Příručka k budovám malých svařených ocelových nebo měděných trubek Vypadá většinou velmi esteticky a je dostupné v mnoha tvarech, velikostech a barvách. Lze jej instalovat v místnosti jako oddělovací stěnu. Tento druh topného prvku je ideální pro sušení prádla, ale jeho výkon není dostatečně velký, aby vytopil velký prostor. Dokonce i v koupelnách se někdy doporučuje použít jej pouze jako další zdroj tepla.

2. Konvektory Konvektor je topný prvek, který přenáší teplo prouděním vzduchu. Skládá se z výměníku a krytu s mřížkou na horní ploše. Lze jej umístit na stěnu, zabudovat do podstavce nebo do podlahy. Zabudovaný konvektor má malý výkon, takže je nutno k jeho zvýšení instalovat ventilátor.

3. Podlahové vytápění Definice: Podlahové vytápění je velkoplošné radiační vytápění. Existují dva druhy podlahového vytápění – horkovodní nebo elektrické. Používání tohoto otopného prvku je vyžaduje nižší provozní teplotu soustavy, aby se v místnosti udržela tepelná pohoda, takže lze pro ohřev vody používat nízkopotenciálního zdroje jako jsou tepelná čerpadla, kondenzační kotle nebo solární panely. 4. Systém stěnového vytápění Systém stěnového vytápění má stejné provedení jako podlahové vytápění, ale jeho používání není tak běžné. Investiční náklady jsou vyšší, ale tento způsob má pár výhod. Vytváří ideální klima; je přizpůsobitelné při projektování a používání a vytváří nové možnosti, jak vytápět staré domy. Při používání běžné otopné soustavy vysílají vnější stěny do místnosti chlad. Při stěnovém vytápění naopak vnější stěna vyzařuje do vnitřního prostoru teplo. Pro vytápění proto potřebujeme nízkou teplotu otopné vody, kdy lze využít nízkopotenciálního zdroje. Na rozdíl od podlahového vytápění teplota stěny není omezena. Konstrukční provedení je podobné podlahovému vytápění. 3.2 Chlazení - klimatizace 3.2.1 Úvod Klimatizační soustava umožňuje udržet během teplejšího období v budovách příjemnou teplotu. Zvolit si požadovanou teplotu, kterou chceme mít v našich domovech, je luxus relativně nedávné doby. Díky významnému snížení cen ochlazovacích zařízení v průběhu posledních několika let se jejich používání v obytných budovách stále více rozšiřuje. 31

IUSES — Příručka k budovám Ve většině případů se v budovách nepoužívají centrální soustavy, které jsou mnohem účinnější, ale klimatizační jednotky jsou instalovány v jednotlivých bytech. Pamatuj: Důsledkem používání klimatizačních jednotek nastává v létě prudké zvýšení účtů za elektřinu u průmyslových závodů, hotelů, nemocnic, administrativních budov, škol atd. Spotřeba energie domácností v mnoha teplejších evropských oblastech je kvůli rozšířenému používání těchto ochlazovacích systémů v létě vyšší než v zimě. Před tím, než vysvětlíme, jak klimatizační jednotka pracuje a jaká je její typologie, je nutno zamyslet se nad těmito otázkami. Co je tepelná pohoda? Definice: Definovat tepelnou pohodu je velmi obtížné, neboť při rozhodování o tom, kdy se budou lidé cítit v pohodě, je třeba vzít v úvahu celý okruh faktorů. Nejběžněji používaným ukazatelem tepelné pohody je teplota vzduchu, ačkoli pociťování tepelné pohody ovlivňují další faktory, jako je vlhkost a pohyb vzduchu. Pohoda prostředí nastává, když lidé, kteří v něm pobývají, nepociťují ani chlad, ani horko, protože se ve vytvořených podmínkách cítí příjemně. Proč definovat pohodu? U klimatizačního zařízení je zapotřebí nastavit provozní teplotu, obvykle pomocí dálkového ovládání, při jejímž překročení se spustí ochlazování. Je proto žádoucí zvolit přiměřenou teplotu, protože v případě příliš nízké teploty bude zařízení pracovat velmi dlouho, a v případě příliš vysoké teploty bude zařízení pracovat pouze krátkou dobu a nebude proto dostatečně ochlazovat. Často patřičně neuvážíme potřebnost ochlazovacího zařízení nebo jeho výkon a spotřebu. Definování pohody tudíž umožní zvolit na termostatu vhodnou teplotu. Co je větší tepelná pohoda? Následující příklad objasňuje to, co bylo řečeno: Teplota jednoho letního dne v městě, kde žiji, v 15:00 hod. je 38°C. Kdy člověk pociťuje větší tepelnou pohodu? A) Při vstoupení do budovy a jejím opuštění při vnitřní teplotě 18ºC? B) Při vstoupení do budovy a jejím opuštění při vnitřní teplotě 24ºC? Při variantě A) zažije tělo prudký tepelný skok o 20ºC, kdežto při variantě B) je tento skok pouze 14ºC. Podle definice tepelné pohody je v tomto případě mnohem větší pohoda při nastavení klimatizace na 24ºC. 32

IUSES — Příručka k budovám Pamatuj: V létě by mělo být nastavení teploty na klimatizačním zařízení takové, aby při vstoupení do budovy člověk nepociťoval chlad. Přestože vám klimatizační zařízení umožňuje zvolit teploty pod 18 °C, provozní teplota v létě musí být mezi 23ºC a 25ºC. A ...k čemu to je dobré? Zvolení přiměřené teploty pro nastavení klimatizace má čtyři hlavní výhody: • Zvýší se tepelná pohoda; • Sníží se počet hodin, kdy je zařízení v provozu, tudíž spotřebujeme méně energie; • Nižší spotřeba energie znamená nižší účet za elektřinu; • Mít v domě příliš nízkou teplotu není zdravé; dochází k prudkým tepelným skokům, které jsou příčinou většiny lehkých letních nachlazení. 3.2.2 Jak pracuje klimatizační zařízení? Definice: Úkolem každé chladicí nebo klimatizační jednotky je přenos tepla z jednoho místa na druhé, spojený s určitým množstvím energie, tzn. se spotřebou elektřiny. Jde o výměnu, kdy se teplo z vnitřku domu absorbuje a dopraví na povrch, kde se uvolní. K této činnosti používá chladicí zařízení nosné médium, známé jako „chladivo“, s odpovídajícími fyzikálními parametry. Jde o speciální látku, která při nízké teplotě přechází z kapalného skupenství do plynného. Během této přeměny odebírá z vnitřku domu teplo. Chladicí soustava se skládá ze čtyř základních částí (kompresoru, kondenzátoru, expanzního ventilu a výparníku), v nichž nepřetržitě cirkuluje chladicí kapalina. Základní soustava je rozdělena do čtyř částí, jak je znázorněno na obrázku. Kroky 4–1: Chladivo prochází výparníkem (umístěným uvnitř), kde odebírá teplo z teplejšího prostoru (vnitřní prostor budovy), který se ochlazuje. Tato absorpce tepla způsobí odpařování chladiva, což znamená, že se mění na plyn (jak bylo řečeno dříve, přechází do plynného skupenství a absorbuje teplo). Kroky 1–2: Když chladivo odchází z výparníku (jako nízkotlaká pára), je kompresorem stlačeno na vyšší tlak a teplotu. Kompresor při tom spotřebovává elektřinu. Kroky 2–3: Chladivo o vyšším tlaku a teplotě dále prochází kondenzátorem (umístěným venku), kde v důsledku kontaktu s chladnějším médiem, jakým je venkovní vzduch, zkondenzuje, čímž dojde k přenosu tepla z chladiva do chladnějšího okolí. Kroky 3–4: Pomocí expanzního ventilu se nakonec sníží vyšší tlak a teplota chladiva, které zkondenzuje a přechází do výparníku. Výparník je samozřejmě umístěný uvnitř budovy a kon- Obr.15.: Základní schéma kompresorové chladicí soustavy denzátor mimo ni. Jaká je jejich účinnost? Zájem o racionální využívání energie v posledních letech vedl výrobce klimatizačních zařízení k jejich výraznému zdokonalení s ohledem na jejich energetickou účinnost. 33

IUSES — Příručka k budovám Účinnost klimatizačních zařízení se označuje koeficientem energetické účinnosti (EER - Energy Efficiency Ratio). Ten definuje účinnost jako podíl toho „co získáme“ k tomu „co musíme vložit“. To „co získáme“ je odvedení tepla z vnitřního prostoru a co „musíme vložit“ je elektřina spotřebovaná kompresorem. Čím vyšší je EER, tím je klimatizační zařízení účinnější. Stupnice energetické účinnosti

EER

A

3.20 < EER

B

3.20 ≥ EER > 3.00

C

3.00 ≥ EER > 2.80

D

2.80 ≥ EER > 2.60

E

2.60 ≥ EER > 2.40

F

2.40 ≥ EER > 2.20

G

2.20 ≥ EER

EER =

Přenesené teplo Dodaná energie

Tabulka 4: Míra energetické účinnosti

Z toho důvodu mohou mít starší klimatizační zařízení EER cca 2,2, zatímco u nových jednotek může činit cca 3,5. Při srovnání těchto dvou zařízení, jelikož množství odčerpaného tepla je stejné, to znamená, že zařízení s nižším EER spotřebuje o 60 % energie víc než zařízení s vyšším EER při provedení stejné práce (3.5/2.2 = 1.60). 3.2.3 Energetický štítek V souvislosti s cílem šetřit spotřebu energie a snížit tím emise CO2 reguluje Evropská unie energetické štítkování všech klimatizačních zařízení. Štítek energetické účinnosti vypovídá o energetické spotřebě klimatizačních zařízení. Jsou odstupňovány do tříd A – G, kdy A představuje označení nejlepšího zařízení, které je ke koupi a G to nejhorší (viz obrázek). Na energetickém štítku je rovněž uvedena předpokládaná roční spotřeba energie v kWh. Zařízení označená vyšší třídou mohou být zpočátku trochu nákladnější, ale zařízení ve třídě G spotřebují při normálních provozních podmínkách až o 50 % víc elektřiny než klimatizační jednotky třídy A. 3.2.4 Různé varianty klimatizačních soustav Před tím, než si pořídíte klimatizační soustavu, se musíte ujistit, že ji opravdu potřebujete. Klimatizační zařízení jsou ve srovnání s ventilátory dost nákladná a co je nejdůležitější, spotřebují velké množství elektřiny. Jste si jisti, že tepelné pohody nemůžete dosáhnout použitím levného ventilátoru? Pamatuj: Ventilátory v mnoha případech vytvoří pocit stejné pohody jako klimatizace. S jejich pomocí lze vnímat teplotu o 3°C až 5°C nižší než je skutečná teplota a mají nižší spotřebu (obvykle méně než 10 % spotřeby klimatizačních zařízení). 34

IUSES — Příručka k budovám Jestliže jste se nakonec rozhodli, že klimatizaci potřebujete, vyberte si takovou soustavu, která bude odpovídat vašim potřebám. Zde uvádíme hlavní varianty klimatizačních soustav.

Ventilátor

Rozdělený systém = SPLIT systém Vnitřní jednotka

Rozdělený systém = SPLIT systém Venkovní jednotka

Pokojové klimatizační jednotky Používají se spíše k ochlazování jednotlivých místností než celé budovy. Jejich provoz je lacinější než centrálních jednotek, ale jejich účinnost je zpravidla nižší. Nejběžněji používané jsou rozdělené systémy, tzv. SPLIT systémy (viz obrázek), což znamená, že spirálové vinutí (výparník) je umístěný uvnitř objektu a kondenzátor venku. Oba komponenty jsou vzájemně propojeny potrubím, kterým cirkuluje chladivo. Pokud jsou výparník i kondenzátor spojeny do jednoho celku, systém se nazývá „kompaktní soustava“ nebo také „kombi“. Centrální klimatizační jednotky Centrální klimatizační jednotky používají přívodní a vratné potrubí rozvedené po celé budově, kterým cirkuluje ochlazený a později ohřátý vzduch. Většina centrálních klimatizačních jednotek jsou rozdělené systémy (viz výše). Tepelná čerpadla Tepelné čerpadlo může sloužit jako topné zařízení i jako klimatizace. V zimě čerpá tepelné čerpadlo teplo z venkovního vzduchu a potrubím ho uvádí do oběhu uvnitř budovy. V létě jde o obrácený proces, kdy čerpá teplo z vnitřku budovy a odvádí ho do ovzduší. Tyto systémy mohou přinést značné úspory energie, protože pracují jako topná zařízení i jako klimatizační jednotka. Pamatuj: V létě může používání klimatizace zvýšit váš celkový účet za elektřinu o minimálně 50 %.

3.2.5 Tipy a nápady, jak používat klimatizační zařízení Zde nabízíme tipy, jak zvýšit energetickou účinnost a ušetřit peníze.

Klimatizaci zapínejte jen v nezbytných případech: • Ventilátor ve většině případů zajistí stejný pocit pohody jako klimatizace. • Zabraňte zbytečným přílivům tepla, např. z přílišného osvětlení, příliš horkého zařízení atd. Zhasínejte světla a vypínejte zařízení, pokud se nepoužívá. • Rolety a markýzy jsou vhodné prostředky k zabránění dopadu slunečních paprsků v létě do místnosti (viz kapitola o oknech dále v textu).

Vhodné dimenze a správné používání vaší klimatičtí jednotky: 35

IUSES — Příručka k budovám Ochlazovaná plocha (m2) (KW) 9 – 15 15 - 20 20 - 25 25 - 30 30 - 35 35 – 40 40 – 50 50 – 60

Chladicí výkon 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3 3.6 4.2

Tabulka 5: Orientační tabulka pro stanovení výkonu klimatizačních jednotek

Pamatuj: Indikativní hodnoty, jako je stavební materiál, orientace a rozvržení budovy významně ovlivňují potřeby ochlazování. Pokud například je ochlazovaný pokoj hodně slunný nebo se nachází v podkroví, měli bychom zvýšit hodnoty chladicího výkonu uvedené v tabulce o 15 %. Jestliže se v prostoru nacházejí přístroje vydávající teplo, např. v kuchyni, chladicí výkon se zvýší o 1 kW. •

• • •

•

Nastavte vhodnou hladinu tepelné pohody (mezi 23°C a 25°C, přičemž vhodnější tepelná hladina je 25°C) a nainstalujte regulační zařízení (termostaty), sloužící k regulaci klimatizační soustavy podle požadované teploty. Při každém stupni pod hladinou tepelné pohody se zvýší spotřeba energie o 8 %. Při puštěné klimatizaci mějte zavřené dveře i okna. Velmi důležitá je dobrá izolace, aby se zabránilo unikání chladu (řiďte se stejnými pokyny, jaké jsou uvedeny v odstavci Otopné soustavy a přečtěte si odstavec Izolace) Zajistěte, aby byl chladný vzduch v prostoru dobře rozveden, zabraňte tomu, aby v prostoru proudil příliš teplý nebo příliš chladný vzduch (v blízkosti oken, dveří atd). Jestliže má vaše klimatizační jednotka nastavitelné mřížky, namiřte je ke stropu, protože studený vzduch padá dolů. U nové klimatizační jednotky věnujte pozornost energetické třídě, kdy A představuje nejlepší zařízení a G to nejhorší.

Správná instalace a údržba vašeho zařízení: • Umístěte kondenzační jednotku mimo místnost do dobře větraného prostoru a mimo dosah slunečního záření. • U pokojových klimatizací umístěte soustavu do prostoru okna nebo ke stěně poblíž středu místnosti a na nejstinnější místo v domě. • Klimatizační zařízení vždy po několika měsících vyčistěte a zkontrolujte. Špinavé filtry a spirály mohou zabraňovat normálnímu proudění vzduchu a omezit tepelné absorpční schopnosti výparníku a tím snížit účinnost soustavy. Tím lze dosáhnout úspor 3% až 10 %. 3.3 Cvičení / otázky

1.

Co může způsobit místní tepelnou nepohodu? ..................................................................................................................................................

2.

Jaké teplonosné látky se často používají v otopné soustavě? .................................................................................................................................................. 36


Vysvětlete, jak pracuje tepelné čerpadlo. ..................................................................................................................................................

4.

Proč by měl být topný faktor tepelného čerpadla vyšší než 1? ..................................................................................................................................................

5.

Vyjmenujte části solárního tepelného systému: ..................................................................................................................................................

6.

Jaké jsou tři hlavní faktory ovlivňující tepelnou pohodu? – ........................ – ........................... – ............................

7.

Na kolik stupňů by v létě měla být nastavena provozní teplota klimatizační jednotky, aby se dosáhlo tepelné pohody a zabránilo se náhlému tepelnému skoku? .....................

8.

Ve které části klimatizační soustavy se spotřebovává elektřina? (Zatrhněte správnou odpověď) Kompresor □ Výparník □ Kondenzátor □

Klíč 1. Ochlazování nebo ohřívání částí těla sáláním. Zima na nohy a teplo na hlavu současně. Horko nebo zima na nohy. 2. Horká voda nebo vzduch 3. Viz text v této kapitole 4. Tepelný výkon čerpadla je součet elektrické energie kompresoru a nízkopotenciální energie z vnějšího prostředí. Topný faktor je tepelný výkon vydělený elektrickým výkonem motoru kompresoru. 5. Kolektor, regulační zařízení, čerpadlo, sluneční nádrž, topné těleso, čidla 6. Teplota vzduchu, vlhkost a pohyb vzduchu. 7. 23–25 ºC. 8. Kompresor.

Webové odkazy http://www.rerc-vt.org/solarbasics.htm http://www.price-hvac.com/media/trainingModule.aspx http://www.idae.es/

Odkazy Greg Pahl: Natural Home Heating: The Complete Guide to Renewable Energy Options, Chelsea Green Publishing, 2003 ASHRAE, Fundamentals Handbook (SI), GA, ASHRAE, 2001, Atlanta. Moran, M. J. and H. N. Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics: SI version, John Wiley & Sons, Inc., 2006. VV. A. A.: Guía Práctica de la Energía. Consumo Eficiente y Responsable (Practical Guide for Energy: Efficient and Responsible Consumption), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), 2007, Madrid.

37

IUSES — Příručka k budovám Klíčové body: • •

• • • •

•

•

Tepelná pohoda je jedním z nejdůležitějších faktorů, který lidem zajišťuje optimální vnitřní prostředí. Nejlepším způsobem, jak zajistit tepelnou pohodu, aniž by se zvyšovala spotřeba energie, je řídit se doporučeními – zejména co se týče výše teploty – nepřetápět nebo příliš neochlazovat Existuje několik možností a kombinací tepelného zdroje a topných prvků. Je důležité vybrat optimální kombinaci a odpovídající regulaci. Existují možnosti, jak efektivně využívat obnovitelné zdroje energie- solární energii, biomasu, tepelná čerpadla. V létě klimatizace prudce zvyšuje účty za energii průmyslových budov, hotelů, nemocnic, ústavních budov, škol atd. v mnoha teplejších evropských oblastech. Úkolem chladicí nebo klimatizační soustavy je převádět teplo z jednoho místa na druhé, což je spojeno s určitým množstvím práce, tzn. se spotřebou elektřiny. Jde o výměnu, kdy teplo se absorbuje z vnitřku domu, (ochladí se) a přenese na povrch, kde se uvolní. Provozní teplota klimatizační jednotky v létě musí být mezi 23ºC a 25ºC (lepší tepelná hladina je 25°C). Při každém stupni, který je pod hladinou komfortní teploty, spotřebujete o 8 % více energie. Ve většině případů vytvoří ventilátory stejný pocit tepelné pohody jako klimatizace. S jejich pomocí lze vnímat teplotu o 3 °C až 5 °C nižší než je skutečná teplota a mají nižší spotřebu elektřiny

38


4.

Příprava teplé (užitkové) vody

Příprava teplé (užitkové) vody obvykle tvoří druhou nejvyšší položku domácnosti ve spotřebě tepla. Výše spotřeby závisí na zvycích odběratelů a v každé zemi i domácnosti je rozdílná. Pamatuj: Minimální spotřeba je cca 40litrů na osobu a den, což jsou cca 2kWh. Průměrná spotřeba je cca 3,4 – 4kWh na osobu a den (toto číslo zahrnuje ztráty při rozvodu). V domech s ústředním topením se obvykle pro přípravu teplé vody používá stejný zdroj. V domech s místním vytápěním se nejčastěji používá elektřina. Pamatuj: Potrubí by mělo být co nejkratší a dobře zaizolované, aby se zabránilo tepelným ztrátám. Teplota vody by měla být cca 45-55°C.

Během otopné sezóny se obvykle teplá voda připravuje spolu s vytápěním. V létě by její příprava měla být oddělená, protože celý výkon otopného zařízení není zapotřebí. Zejména účinnost starých otopných zařízení může klesnout na 40 %, moderní otopná zařízení lze přepnout na letní režim, takže jejich účinnost může být i více než 80%. Tabulka 1: Kolik pitné vody denně požadujeme/ spotřebujeme?

Mytí rukou Každodenní hygiena Jídlo (1 osoba) Sprchování Koupání Mytí rukou

3-6l

37 °

0,1 - 0,2 kWh

9 - 12 l

37 °

0,3 - 0,4 kWh

4-7l 30 - 50 l

60 ° 37 °

0,3 - 0,5 kWh 1,0 - 1,7 kWh

150 - 180 l 3-6l

27 ° 37 °

5,0 - 6,0 kWh 0,1 - 0,2 kWh

4.1 Druhy spotřebičů na ohřev vody Existuje několik zařízení na přípravu teplé vody – průtokové ohřívače vody nebo akumulační ohřívače vody s přímým nebo nepřímým ohřevem. A všechny lze rozdělit podle zdroje energie. Přímý ohřev znamená, že voda je v kontaktu se zdrojem ohřevu (elektřina, plamen atd.). Nepřímý ohřev znamená, že se voda na spotřebu ohřívá pomocí výměníku tepla. Akumulační ohřívače jsou nejstarším zařízením na přípravu vody. Nepravidelná spotřeba a příprava se řeší akumulací. Při používání neregulovatelného ohřívače na pevná paliva je zásobník dokonce nezbytný. Výpočet odpovídající velikosti zásobníku záleží na době ohřevu vody, pak za pomoci tohoto časového údaje vypočtete příkon zásobníku. Tento druh kotle má nízký odběr za dlouhý časový úsek. Jeho nevýhodou je, že tepelná ztráta může být dosti vysoká (nové typy mají ztrátu vytištěnou na energetickém štítku). Jestliže používáte průtokový ohřívač, voda protéká teplosměnnou plochou a ohřívá se. Průtokové ohřívače nejsou vhodné pro místa, kde dochází k časté spotřebě teplé vody v malém množství (např. při mytí rukou). Teplota se při průtoku mění a to může být někdy problém. Tento typ ohřívačů naopak má vysoký odběr za krátkou dobu. Tento typ je však dost citlivý na tvrdou vodu. 4.1.1 Elektrické akumulační ohřívače 39

IUSES — Příručka k budovám Elektrický ohřev je obvykle přímý ohřev. Voda se v tomto typu zařízení většinou ohřeje v noci, kdy je elektřina lacinější. Jejich výhodou je tedy nižší cena za elektrickou energii a také nižší příkon spotřebiče. Do zásobníku lze namontovat topnou spirálu připojenou na topný systém, takže v zimě lze vodu ohřívat laciněji pomocí zdroje vytápění (např. kotle). Tomuto druhu zařízení se říká kombinovaný („kombi“) kotel. Jeho nevýhodou je omezené množství vody, které lze ohřát. Při spotřebování vody z celého zásobníku se musí čekat dost dlouhou dobu (někdy až do druhého dne), než se ohřeje nová. 4.1.2 Elektrické průtokové ohřívače Tento typ se obvykle umisťuje nad umyvadlo. Při používání tohoto typu zařízení je teplá voda k dispozici stále. Jeho nevýhodou naopak je, že instalovaný výkon tohoto ohřívače je dost vysoký. Potřebujete proto větší elektrický jistič, a to znamená vyšší náklady. 4.1.3 Plynové (přímo ohřívané) průtokové ohřívače Tento typ ohřívače byl dříve běžný. Dnes se obvykle používají plynové akumulační ohřívače. Hlavní výhodou tohoto typu je jednoduchá konstrukce a provoz a také malé rozměry. Jeho účinnost je naopak nízká a teplota vody při průtoku kolísá. 4.1.4 Plynové (přímo ohřívané) akumulační ohřívače Tento typ eliminuje nevýhody průtokového ohřívače. Výkon hořáku může být nižší, teplota nezávisí na průtoku a účinnost je vyšší i při odběru pouze malého množství vody. Je však větší a cena je vyšší. Ve srovnání s elektrickým ohřívačem plynový ohřívač může být v provozu celý den; má vyšší výkon, takže může být menší. Tento ohřívač vody lze rovněž připojit ke zdroji vytápění. Na trhu také existuje řada ohřívačů se zabudovaným zásobníkem. 4.1.5 Plynové (nepřímo ohřívané) akumulační ohřívače Jsou připojeny k plynovému otopnému zařízení a vodu ohřívají pomocí výměníku tepla instalovaného uvnitř nádrže. Toto řešení je vhodné, pokud kromě plynového ohřevu používáte ještě další zdroj. 4.1.6 Další možnosti Zásobník s výměníkem tepla představuje univerzální systém ohřevu vody a lze u něj používat jakýkoli další zdroj energie, např. fosilní paliva, biomasu, dřevo, solární energii, tepelná čerpadla atd. Rovněž lze využívat geotermální energii. Poslední dobou se používají protiproudé výměníky tepla, ale většinou se dává přednost akumulaci energie ve vodě. Při používání solárního systému nebo tepelného čerpadla je akumulace nezbytná.

4.2 Tipy a rady, jak ušetřit vodu a energii Platit účty není příjemné, zejména když ceny stále rostou. Je proto lepší ušetřit energii a vodu. Uspoříte vlastně dvakrát – vodu a také energii potřebnou k ohřevu. Příprava teplé vody obvykle představuje cca 25 % spotřeby energie.

40

IUSES — Příručka k budovám Pamatuj: Prvním krokem je zabránit jakémukoli úniku teplé vody v důsledku netěsností. Odkapání 10 kapek vody za minutu představuje 40 litrů za týden. Dalším krokem je snížit spotřebu. Tady existuje řada možností. Sprchujete se nebo se koupete? Krátká sprcha je lacinější, protože spotřeba vody se rovná pouze jedné třetině spotřeby vody při koupeli. Vodu lze ušetřit i používáním sprchové růžice na mytí rukou nebo nádobí, protože je voda obohacená vzduchem a má vyšší průtok. Při použití úsporné sprchové růžice ve sprše můžete uspořit dalších 30 – 35% pitné vody. Používáním pákové baterie, která snižuje čas regulace teploty, lze ušetřit téměř 20% energie nutné k ohřevu vody. Jestliže se budete řídit těmito zásadami, můžete ušetřit 30 – 40% energie potřebné k ohřevu vody, což je cca 7 – 10% spotřeby energie domácnosti jedné rodiny. A to není malá částka. Podívejte se proto podrobně na možné úspory: Směšování vody Velkou ztrátu vody a energie představuje směšování vody z kohoutku. Než smícháte vodu na vyhovující teplotu, vyteče ohromné množství vody zcela bez užitku. Existuje proto jednoduchý trik: pusťte nejdříve horkou vodu a počkejte, dokud nepoteče. Pak pusťte studenou, která má teplotu cca 20°C, protože se ohřála v potrubí a smíchejte je. Po chvíli poteče ze zdroje studená voda (10°C) a teplotu sníží. Jestliže si jenom myjete ruce, tak to nevadí, jestliže se sprchujete, jednoduše zvýšíte teplotu. Po umytí nejdříve zavřete teplou vodu. Může to vypadat jako banalita, ale v domácnostech s malými dětmi se bezpočtukrát dlouze směšuje voda. Když ušetříte decilitry nebo litry vody při každém mytí, můžete dosáhnout úspory několika kubických metrů vody za rok. Páková baterie Problém se směšováním vody částečně řeší používání pákové baterie. Jestliže používáte tento typ baterie, musíte zjistit, při jaké pozici páky teče přiměřeně teplá voda. Při mytí nádobí je vhodné několikrát vodu zavřít, připravit si další část nádobí a vodu opět pustit. Další tip: s krátkou pákou vám nepůjde regulovat tok vody plynule. Páka při regulaci obvykle poskakuje, takže je vhodnější koupit si baterii s delší pákou. Ideálním řešením je používat v celém bytě termostatický kohout, protože jednoduše nastavíte teplotu vody a pak průtok. Teplotou vody pak není potřeba se zabývat. Instalace kratšího vodovodního potrubí Přemístěním ohřívače ze sklepa do koupelny nebo na nejbližší možné místo můžete snížit tepelné ztráty v potrubí. Koupelny se dnes staly reprezentativní částí bytu a architekti tam nechtějí ohřívač umísťovat, ale lze jej jednoduše schovat do skříňky. Změňte vaše zvyky Ve srovnání s koupelí můžete krátkým sprchováním ušetřit téměř 70% vody. Není nutné vzdát se úplně relaxační koupele, pouze je dobré tento zvyk omezit. Pro napuštění vany je potřeba 150 litrů vody, kdežto na osprchování potřebujete 50 litrů. Omezte plýtvání Obvykle s vodou plýtváme a necháváme ji odtékat do odpadu, protože při mydlení rukou, čištění zubů, šamponování vlasů, holení atd. nezavíráme kohoutek. A zde je další klasický příklad obvyklého plýtvání. Běžně si myjeme ruce ve velmi malém množství vody, pustíme teplou vodu, ale z kohoutku vyteče voda o teplotě 20°C, a když začne téct opravdu teplá voda, obvykle kohoutek zavřeme a horká voda zůstane v trubkách a ochladí se. Snažte se proto mýt si ruce studenou vodou, protože ta také zůstala v trubkách a je ohřátá na 20°C. Dalším tipem, jak snížit plýt41

IUSES — Příručka k budovám vání vodou, je používání rukavic na špinavou práci a používání kalíšků při čištění zubů nebo při holení. 4.3 Solární ohřívače vody Pamatuj: Tento způsob přípravy užitkové teplé vody patří mezi nejběžnější způsoby využití solární energie. Hlavní výhodou je, že solární energie je dostupná, provoz tohoto systému téměř nic nestojí a lze jej instalovat dodatečně. Investiční náklady jsou však dost vysoké, takže doba návratnosti je dlouhá a fungování celého systému závisí na slunečním svitu, který je nepředvídatelný. Tyto aktivní solární systémy akumulují zachycenou sluneční energii v zásobnících (což mohou být vodní nádrže, ale též bazény nebo štěrkový zásobník) a tato akumulovaná energie se použije obvykle pro ohřev užitkové vody nebo pro vytápění. Pravidlem ale je, že delší akumulace znamená vyšší náklady. Solární systém musí být napojen na další zdroje ohřevu (např. plynový kotel, elektrický kotel atp.) pro případ, kdy není žádný nebo jen malý sluneční svit (je noc, zataženo atd.). V létě může být nositelem tepla voda, ale během celoročního provozu je nutno používat nemrznoucí kapalinu. Pamatuj: Výhody přípravy teplé vody solárním systémem: • Zajišťuje 50% až 70% vaší celoroční potřeby teplé vody • Pravděpodobná životnost 20 – 30let • Díky solárnímu ohřevu vody budou vaše účty za teplou vodu za rok poloviční • Teplá voda je v létě téměř zcela zajištěna solárním systémem • Funguje, i když je zataženo • Jednoduché plánování a instalace

4.4 Cvičení / otázky

1.

Jaká je přiměřená teplota teplé užitkové vody? ..................................................................................................................................................

2.

Kdy se spotřebuje méně vody? □ Koupání ve vaně □ Sprchování

3.

Jaké množství teplé užitkové vody lze ročně připravit pomocí solárního systému? ..................................................................................................................................................

Klíč 1. cca 45-55 °C 2. Sprchování 3. 50 % až 70 % spotřeby vody za rok.

42

IUSES — Příručka k budovám Odkazy Greg Pahl: Natural Home Heating: The Complete Guide to Renewable Energy Options, Chelsea Green Publishing, 2003 Webové odkazy http://www.engineeringtoolbox.com http://www.rerc-vt.org/solarbasics.htm http://www.diydoctor.org.uk/projects/domestic_hot_water_systems.ht

Klíčové body: • • •

• •

•

Příprava teplé užitkové vody tvoří obvykle druhou nejvyšší položku ve spotřebě tepla domácnosti Minimální spotřeba je cca 40litrů na osobu a den, což jsou cca 2kWh. Průměrná spotřeba je cca 3,4 – 4kWh na osobu a den. V létě se ztráty z potrubí přeměňují v nežádoucí vnitřní zisky, což je problematické. Abyste zabránili tepelným ztrátám, mělo by potrubí být co nejkratší a dobře zaizolované. Teplota by měla být cca 45-55°C. Prvním krokem je zabránit únikům teplé vody v důsledku netěsností. 10 kapek za minutu představuje 40litrů za týden. Krátké sprchování představuje úspory, protože se spotřebuje pouze jedna třetina vody ve srovnání s koupelí. Spotřebu vody může ušetřit rovněž používání sprchové růžice při mytí rukou nebo nádobí, protože je voda obohacena vzduchem a tím se vytvoří vyšší průtok. Je zde vhodná příležitost k efektivnímu využití obnovitelných zdrojů energie – zejména sluneční energie.

43


5. Osvětlení Učební látka: V této kapitole se naučíte: • Jak je světlo pro lidi důležité • Jak využívat denního a umělého světla • Jaké jsou zdroje umělého osvětlení • Co je světlo, jak ho změřit a doporučení pro jeho intenzitu v budovách Abychom viděli a mohli pracovat, potřebujeme vhodné osvětlení. Hlavním požadavkem na vnitřní prostor (z tohoto hlediska) je vizuální pohoda. Definice: To znamená, že osvětlení prostředí musí uspokojovat fyziologické, psychické a estetické potřeby člověka. Osvětlení zahrnuje jak využití zdrojů umělého světla, jako jsou lampy, tak přirozeného osvětlení interiérů denním světlem. Pamatuj: Pro člověka je denní světlo velmi důležité. Bez každodenní stimulace denním světlem by lidský zrak mohl degenerovat. V budovách, kde lidé žijí a pracují, slouží během dne denní světlo (pronikající okny, světlíky atd.) jako hlavní zdroj osvětlení Pokud nelze využít denního světla, je možné použít smíšené osvětlení nebo v nejhorším případě pouze světlo umělé. Pamatuj: Používání denního světla během dne rovněž snižuje spotřebu energie a tím náklady. Umělé osvětlení je obvykle nutné k zajištění potřebného osvětlení prostoru. Umělé osvětlení představuje hlavní složku spotřeby energie na osvětlení a představuje významnou část veškeré spotřebované energie na světě. Nejběžnějším zdrojem umělého osvětlení je dnes elektřina, ale v minulosti se používalo též plynové osvětlení, svíčky nebo olejové lampy a tyto zdroje se v určitých situacích používají stále. Správné osvětlení může ovlivnit lepší provedení práce nebo zvýšit estetický účinek; ačkoli v důsledku osvětlení může docházet k plýtvání energií a nepříznivým vlivům na zdraví. Vnitřní osvětlení tvoří druh zabudovaného příslušenství nebo zařízení a klíčovou součást interiérového designu. Osvětlení rovněž může být neodmyslitelnou součástí zahradní architektury.

44

IUSES — Příručka k budovám 5.1 Denní světlo Zdrojem denního světla jsou přímé sluneční paprsky nebo rozptýlené sluneční světlo na obloze. Intenzita a barva denního světla se v průběhu dne a roku mění a záleží rovněž na zeměpisné šířce a povětrnostních podmínkách. Denní světlo patří k hlavním faktorům životního prostředí a má obrovský vliv na fyzický a psychický stav člověka. Existují proto určité požadavky ohledně jeho množství a kvality, stanovené v normách a doporučeních. Kvantitativním kritériem je úroveň intenzity denního světla, zatímco jeho kvalita je charakterizována světelným tokem a směrem světla, rovnoměrností osvětlení a jasem. Oslnění je způsobeno vysokým jasem nebo vysokým odrazem světla, např. u střešních oken orientovaných na oblohu. Je proto nutné regulovat přímé paprsky denního světla ve vnitřním prostoru. Existuje mnoho způsobů regulace světla. Měli byste si vybrat ty prostředky, které vám nejvíce vyhovují a jsou úsporné. • Pevné okenní kryty – jsou umístěny na vnější straně oken (např. stříšky/markýzy) • Pohyblivé okenní kryty – (např. okenice, pohyblivé stříšky/ markýzy) dají se nastavit podle potřeby a umístit do obou poloh. Na vnějších stranách rovněž eliminují tepelné zisky ze slunečního svitu.

5.2 Umělé osvětlení Pro umělé osvětlení se používají zdroje umělého osvětlení v době, kdy denní světlo není dostupné. Moderní zdroje umějí vytvořit takové osvětlení vnitřního prostoru, které je podobné dennímu světlu. Pamatuj: Intenzita světla by měla odpovídat zrakové aktivitě. Měla by být nižší pro běžné činnosti a vyšší při zrakově náročné činnosti. Osvětlení by také mělo vytvořit vyhovující a příjemné prostředí.

Osvětlení se obvykle rozděluje na centrální a místní. Při projektování osvětlení existuje základní pravidlo – světlo musí dopadat tam, kde je ho zapotřebí (např. na podlahu, na pracovní místo atd.). Důležitý je také způsob osvětlení, které může být přímé, polopřímé, smíšené nebo nepřímé. Přímé osvětlení je takové, kdy světlo dopadá dolů na pracovní místo nebo podlahu. Jde o vyzařované světlo jedním směrem, takže je velmi úsporné, ale vznikají při něm tmavé stíny s ostrými okraji a oslňuje. Také strop a horní část stěny zůstávají tmavé.

45

IUSES — Příručka k budovám Polopřímé osvětlení znamená, že zdroj nevyzařuje světlo pouze dolů, ale také na strop nebo stěny. Místnost se zdá komfortnější. Světlo, které se odráží od stropu, vrhá lehčí stíny a oslnění je přijatelnější. Polopřímé osvětlení je optimální a používá se nejčastěji. Smíšené osvětlení vyzařuje světlo všemi směry, takže všechny povrchy (podlahu, strop, stěny) osvětluje stejně. Nepřímé osvětlení znamená, že všechno světlo dopadá na strop a horní část stěn. Světlý strop vypadá jako zdroj o nízké intenzitě, takže je celá místnost osvětlená stejnoměrně bez oslnění. Nevýhodou tohoto způsobu osvětlení jsou jeho vysoké světelné ztráty způsobené odrazy. 5.2.1 Světelné zdroje Existují dvě hlavní skupiny zdrojů – tepelné a luminiscenční. U tepelných zdrojů (slunce, běžná žárovka) dojde k vyzařování světla při zahřátí na velmi vysokou teplotu. U luminiscenčních zdrojů (fluorescenční žárovka) vzniká světlo luminiscencí. Zde uvádíme přehled technických údajů, které charakterizují zdroj, který určuje množství a kvalitu světla: • napětí (V) • příkon (W) • světelný tok (lm) • měrný výkon (lm/W) • teplota (K) Žárovky jsou nejčastějším a nejnehospodárnějším zdrojem světla. Pouze cca 3 – 4 % přivedené energie se přemění na světlo, zbytek je odpadní teplo. Výhodou je nízká cena a snadná aplikace bez nutnosti instalace dalších příslušenství. Barevné vyzařování je velmi příjemné a blíží se dennímu světlu. Životnost je poměrně krátká, cca 1000 hodin. Příkon se pohybuje od 15 do 200W a měrný výkon od 6 do 16lm/W. Halogenové žárovky představují poměrně nový zdroj. Díky svému tvaru se přednostně používají k dekorativnímu a intimnímu osvětlení. Měrný výkon je vyšší, pohybuje se od 11 do 25lm/W. I životnost je delší, cca 2000 – 3000 hodin. Tyto žárovky se vyrábějí ve 2 typech, pro nízké napětí (12V) s příkonem od 5 do 75W a pro síťové napětí s příkonem od 60 do 2000W. Ze všech zdrojů mají nejvyšší index barevnosti. Mějte na paměti, že jsou vhodné k používání při nízkém napětí, teplota tohoto zdroje je vysoká a ohřívá okolí. Nejběžněji používané jsou dnes zářivky. Patří mezi zdroje pro nízké napětí. Světlo vyzařují působením UV záření na vrstvu luminoforu, který pokrývá vnitřní stranu zářivky. Zářivky se vyrábí v mnoha barevných odstínech od růžové po čiré. Index barevnosti je poměrně velký. Měrný výkon je vyšší, od 35 do 60lm/W. Životnost je poměrně velmi dlouhá, 5000 – 8000 hodin. Časté rozsvěcení a zhasínání však jejich životnost zkracuje.

46

IUSES — Příručka k budovám Existují obavy týkající se negativního působení zářivek na lidský organismus (bolest hlavy, suché oči, vypadávání vlasů atd.), ale výzkum prokázal, že tyto obavy jsou zbytečné. Rozlišujeme dva druhy zářivek: lineární a kompaktní. Lineární zářivky se vyrábí v délce 60, 120 a 150 cm a s indukčním stabilizátorem (INDP) se startérem s pojistkou na 230V nebo bez startéru s elektrickým stabilizátorem (ELP). Tyto zdroje mají cca 10 krát delší životnost a 5 krát vyšší výkon než běžné žárovky. Kompaktní zářivky patří do skupiny nejmodernějších zdrojů. Některé typy těchto zdrojů se vyrábí se stejným závitem jako běžné žárovky, takže je můžete snadno vyměnit. Životnost je cca 8 krát delší a výkon cca 6 krát vyšší než žárovky. Tabulka 1: Kolik energie lze ušetřit výměnou žárovek za zářivky?

Druh zdroje nahrazujícího žárovku Úspory Lineární zářivka Ø 38 mm s INDP 62 % Lineární zářivka Ø 26 mm s INDP 72 % Kompaktní zářivka s INDP 76 % Kompaktní zářivka s ELP 79 % Lineární zářivka Ø 26 mm s ELP 82 % Lineární zářivka Ø 16 mm s ELP 88 % Procentuální vyjádření nespotřebované energie. 5.2.2 Svítidla Důležitou součástí osvětlení jsou rovněž svítidla. Různé zdroje vyžadují různá svítidla, například svítidla na lineární zářivky mají jiný tvar a konstrukci než svítidla na žárovky. Svítidla se skládají ze světelné části a konstrukční části. Světelnou část může tvořit rozptylovací stínítko (které rozptyluje světlo), odrazové zrcadlo (které odráží světlo) nebo refraktor (který světlo láme). Svítidlo je charakterizováno účinností, což je poměr mezi světelným tokem svítidla a světelným tokem zdroje. Svítidla, která vyzařují směrem dolů, mají nejvyšší účinnost. Společným problémem svítidel je, že jejich nezakrytý zdroj oslňuje. Zdroje by měly být zakryté, aby na ně z běžných úhlů nebylo vidět. Správný výběr svítidla vede k vyšší pracovní výkonnosti, pocitu pohody, lepšímu vidění a zdraví. 5.3.3 Spotřeba energie Na umělé osvětlení se na celém světě spotřebuje značná část elektrické energie. V domácnostech a kancelářích připadá na osvětlení 20 až 50 procent celkové spotřeby energie. A co je nejdůležitější, v některých budovách může přes 90 procent spotřebované energie na osvětlení tvořit zbytečný výdaj v důsledku nadměrného svícení. Náklady na takovéto osvětlení mohou být značné. Náklady na svícení jediné 100W žárovky používané pouze 6 hodin denně mohou činit přes 28 € ročně (výpočet je stejný jako u jakéhokoli elektrického přístroje). Osvětlení tudíž dnes představuje významnou část spotřeby energie, zejména ve velkých kancelářských budovách, kde se energie k osvětlení využívá mnoha způsoby. Existuje několik obecně použitelných postupů, jak minimalizovat energetické nároky budov: • Specifikovat požadované osvětlení pro dané prostory. • Analyzovat kvality osvětlení vedoucí k zamezení nepříznivého působení světla (například oslňování nebo nevhodné barevné spektrum). • Při projektování osvětlení vzít v úvahu prostorové dispozice a interiérovou strukturu (včetně výběru interiérových povrchů a rozvržení prostoru) 47

IUSES — Příručka k budovám Rozvrhnout dobu, kdy bude osvětlení během dne zapotřebí. Tím se nebude spotřebovávat energie zbytečně. Výběr instalace a druhů svítidel s nejlepší dostupnou technologií (BAT) pro úsporu energie.

•

Pamatuj: • • •

Výchova uživatelů budovy k využívání osvětlovacího zařízení co nejúčinnějším způsobem. Údržba osvětlovacích systémů, aby se minimalizovalo plýtvání energií. Využívání denního světla – některé supermarkety se staví s mnoha plastovými bublinovými střešními okny, čímž se v řadě případů zcela odstraní potřeba používat během dne na mnoho hodin umělé osvětlení.

5.4 Cvičení / otázky 1.

Jaká jsou kvantitativní a kvalitativní kritéria světla? ..................................................................................................................................................

2.

Proč je nutné regulovat přímé paprsky denního světla ve vnitřním prostoru? ..................................................................................................................................................

3.

Co je přímé osvětlení? ..................................................................................................................................................

4.

Které technické údaje charakterizují zdroj? ..................................................................................................................................................

Klíč 1. Kvantitativní kritérium je hladina intenzity denního světla, kvalita je definována světelným tokem a směrem světla, rovnoměrností osvětlení a jasem a oslněním. 2. Příčinou oslnění je vysoký jas nebo vysoký kontrast, proto je nutné regulovat přímé paprsky denního světla. 3. Světlo dopadá na pracovní místo nebo na podlahu. 4. napětí (V), příkon (W), světelný tok (lm), měrný výkon (lm/W), teplota (K).

Odkazy Fetters, John L.: The Handbook of Lighting Surveys & Audits, CRC Press, 1997

Webové odkazy http://www.iesna.org/ http://www.enlighter.org/ http://www.newbuildings.org/ALG.htm http://www.lrc.rpi.edu/ http://www.homeenergy.org/archive/hem.dis.anl.gov/eehem/97/970109.html http://www.lightingmanual.com/ http://www.vgklighting.com/ 48

IUSES — Příručka k budovám Klíčové body: • Potřebujeme správné osvětlení, abychom viděli a abychom mohli pracovat. V budovách, kde lidé žijí a pracují, je třeba během dne využívat denního světla (procházejícího okny, světlíky atd.) jako hlavního zdroje osvětlení. • Intenzita světla (osvětlenost) by měla odpovídat zrakové aktivitě. Měla by být nižší při základní činnosti a vyšší při zrakově náročné činnosti To je úzce spjato s elektrickým příkonem a spotřebou zdrojů umělého osvětlení, s vyšší intenzitou, vyšším příkonem, vyšší spotřebou. • Výměnou žárovek za zářivky lze ušetřit 60 – 80 % energie • Nejjednodušším a nejzřejmějším způsobem, jak eliminovat nadbytečnou spotřebu energie, je zhasínání po dobu nepřítomnosti osob v místě a vypínání přístrojů, pokud nepracují.

49


6. Elektrické a elektronické přístroje a zařízení (a solární PV systémy) Učební látka: V této kapitole se naučíte: • Jednotky měření elektřiny a jak je vypočítat • Jak zjistit informace z energetických štítků používaných v Evropě na elektrických přístrojích • Přehled parametrů hlavních přístrojů používaných v domácnostech a jak jejich správným používáním ušetřit energii. 6.1 Přehled V našich domovech jsme obklopeni všemi druhy elektrických a elektronických přístrojů, které pravidelně používáme k uspokojení našich potřeb. Pokládáme je za tak základní součást našeho života, že občas zapomínáme, že je jejich používání spojeno s náklady na energii. Na provoz elektrických přístrojů v typické evropské domácnosti připadá cca 8 % spotřeby energie. Pamatuj: Procentuální podíl je mnohem vyšší, jestliže zmíníme spotřebu elektřiny domácnosti. Spotřeba všech elektrických přístrojů a osvětlení představuje cca 55 % elektřiny používané domácnostmi. Mezi přístroje je zahrnuto šest velkých spotřebičů elektřiny (ledničky, mrazáky, pračky, myčky nádobí, televize a sušičky) a řada malých přístrojů. Mezi hlavní spotřebiče jsou zahrnuty: • Ledničky a mrazáky • Pračky a sušičky prádla • Myčky nádobí • Ohřívače vody • Vysoušeče vlasů • Pokojová klimatizace • Elektrické trouby Kromě pořizovací ceny, která je obyčejně hlavním kritériem při výběru spotřebiče, by se měly vzít vážně v úvahu provozní náklady během jeho životnosti, což jsou náklady na elektřinu (utility bill) každý měsíc po mnoho let (v závislosti na životnosti přístroje) vyplývající ze spotřeby elektřiny přístroje. Typy s vysokou účinností mají obvykle vyšší pořizovací cenu, ale jejich provozem se ušetří významné množství energie (a tím i peněz). Víte, co je energetický štítek? Jedním z hlavních cílů používání energetických štítků v EU je snaha pomoci domácnostem rozhodovat se při nákupu na základě informovanosti o energetické spotřebě přístrojů. Je to rovněž pobídka pro výrobce, aby zvýšili energetickou účinnost svých produktů. Energetický štítek je povinný pouze pro určité skupiny výrobků, žárovky, automobily a většinu elektrických spotřebičů (např. ledničky, kotle, myčky, jak je uvedeno výše). Ostatní přístroje, které mají obecně nižší 50

IUSES — Příručka k budovám výkon, nejsou energetickým štítkem označeny. Jako např.: opékače topinek, vysoušeče vlasů, žehličky, mixéry atd. Definice: Energetický štítek je nálepka, poskytující jasnou a snadno poznatelnou informaci o energetické spotřebě a výkonnosti výrobků a musí být viditelně připevněna na nových přístrojích vystavených k prodeji. Důležitou součástí energetického štítku je stupnice klasifikačních tříd energetické účinnosti, která uvádí jednoduchý rejstřík složený z kódu písmen a barev od nejúčinnější zelené a písmene A po červenou s písmenem G s nejnižší účinností. Číslo uvádějící energetickou účinnost uvádí jednotky spotřeby elektřiny v kWh, umožňující srovnání jednotlivých typů. Každé písmeno, které se na stupnici vzdaluje od písmene A, vyjadřuje vyšší energetickou spotřebu o cca 12 – 15% než písmeno předchozí. Můžeme tedy říci, že například pračka ve „třídě A“ spotřebuje až o 24% energie méně než pračka, která přinese stejný užitek a je ve třídě C a až o 36% méně než pračka ve třídě D. Pouze v případě chladicích spotřebičů (ledničky, mrazáky atd.) jsou shora dva řádky navíc, označující třídu A+ a A++, které vyjadřují ještě nižší relativní spotřebu. Pokud tedy uvážíte, že praktická životnost domácího elektrického spotřebiče je více než deset let, je výše energetických úspor, kterých lze dosáhnout, velmi důležitá. Jak odhadnete spotřebu elektřiny přístroje? Kolik elektřiny přístroj spotřebuje? Prvním krokem k tomu, aby vaše domácnost byla méně energeticky náročná, je potřeba uvědomit si, kde spotřebováváte energii. Tím, že se zaměříte na oblasti, kde spotřebováváte nejvíce energie, můžete značně ovlivnit snížení vašeho účtu za elektřinu. K tomu, abyste to mohli udělat, je užitečné znát následující dvě základní koncepce!! 1. Elektrický výkon/příkon Spotřeba elektřiny přístroje na prvním místě závisí na jeho „elektrickém příkonu“ neboli wattovém příkonu, což je maximální množství energie čerpané přístrojem. Informaci o příkonu ve wattech najdete na spodní nebo zadní části většiny přístrojů nebo na výrobním štítku. Obvykle je vyjádřený ve wattech (W) nebo kilowattech (kW) (zapamatujte si, že 1 kilowatt (kW) = 1000 wattů) pokud tedy máte příkon 500 wattů, znamená to 0,5 kW (získáno 500/1000). Zde je pár příkladů s uvedením rozmezí příkonu různých elektrických přístrojů; mějte na paměti, že se mohou značně lišit podle typu, velikosti a pracovních podmínek.

51

IUSES — Příručka k budovám Přístroj

Příkon

Přístroj

Příkon

Kávovar (4/10 šálků)

700–1200

Klimatizace (pokojová)

1000 +

Opékač topinek

1000

Akvárium

50–1210

Mixér/hnětač

300

Odvlhčovač

800

Mikrovlnná trouba

700 - 1500

Elektrická dečka

200

Žehlička

750 - 1200

Ohřívač vody (150 litrů)

Pračka

900

CD přehrávač

45005500 30

Sušička prádla

-

Osobní počítač + monitor

120 - 160

-

Laptop

50

Stolní ventilátor

2000 5000 1200 1500 20 - 250

Televize (25” / 19”)

150 - 80

Stropní ventilátor

10 - 50

Rádio (stereo)

50 - 300

Vysavač

1200

Fritéza

1200

Vysoušeč vlasů

1000 +

Lednička

200 - 800

Myčka

Tabulka 6: Typický příkon různých přístrojů

2. Spotřeba elektřiny Jestliže sledujete televizi (nebo ji máte jen puštěnou, aniž byste ji sledovali!) po dobu 1 hodiny, spotřebujete elektřinu ve výši 150 watthodin Pamatuj: Jinými slovy, spotřebu vypočtete, když vynásobíte příkon časem. 1000 watthodin se rovná 1 kilowatthodině (1000 Wh = 1 kWh). Je však důležité si zapamatovat, že vzhledem k tomu, že u řady přístrojů jsou různé možnosti nastavení (např. hlasitost u rádia, zvolená teplota na klimatizační jednotce), odpovídá skutečná výše spotřebované elektřiny danému nastavení. Znamená to, že jestliže přístroj není puštěný na svůj maximální wattový výkon (například není nastavena maximální teplota při puštění klimatizace), spotřeba elektřiny se nerovná přesně příkonu za časovou jednotku, ale je nižší. Výsledek získáme vynásobením tzv. “koeficientem náročnosti”*, což je číslo rovnající se 1 (chod přístroje při maximálním wattovém výkonu) nebo menší (pokud je wattový výkon nižší). Výpočet spotřeby: Teď už víte, že pro měření spotřeby elektřiny přístrojů se používá jednotka zvaná „kilowatthodina“ (kWh). Při předběžném vypočtení spotřeby elektřiny přístroje můžete postupovat následovně: 1. Podívejte se na jeho příkon (na štítku je informace o jeho instalovaném příkonu ve wattech nebo kilowattech). 52

IUSES — Příručka k budovám 2. 3.

Odhadněte, kolik hodin* denně se používá (například televize 3 hodiny, lednička 24 hodin). Vynásobte příkon počtem hodin, kdy je přístroj v provozu (za den).

Vzorec je: Příkon (kilowatty) x čas (hodiny provozu za den) = energetická spotřeba (kWh) 4. 5.

Pak vynásobte denní spotřebu počtem dní, kdy je přístroj v provozu za týden, měsíc nebo rok (záleží na tom, za jaké období chcete spotřebu sledovat) Na závěr můžete vypočítat roční, měsíční nebo denní náklady na provoz přístroje tak, že vynásobíte spotřebu elektřiny (kWh) cenou za jednotku kWh (tj. 9 až 32 centů€/kWh).

Vzorec je: Spotřeba energie (kWh) x cena za elektřinu (centy€ / kWh) = náklady (€). Ukázkové výpočty: Případová studie: Žehlička: Spotřeba elektřiny = (850 wattů × 1 hodina/den × 3 dny/týden × 4 týdny/měsíc) ÷ 1,000* = 10.2 kWh/měsíc Náklady = 10.2 kWh × 13 centů€/kWh = 132.6 centů€/měsác (.........× 12 měsíců/rok = 1,591 centů€/rok = 15.91 €/rok).

Osobní počítač a monitor:

Spotřeba elektřiny = (120 + 160 wattů × 4 hodiny/den × 365 dní/rok) ÷ 1000* = 408.8 kWh Náklady = 408.8 kWh × 13 centů/kWh = 5,314 centů€/rok = 53.14 €/rok. *Zapamatujte si, že 1000 Wh = 1 kWh. Ve výše uvedených vzorcích se výsledek vydělil 1000 kvůli převodu watthodin (Wh) na kilowatthodiny (kWh), což je vhodnější způsob, jak vyjádřit spotřebu elektřiny. Všimněte si: kdyby byla v příkladu spotřeba elektřiny vyjádřena ve wattech, výsledek by byl = 10.200 Wh (u žehličky) a 408.800 (u počítače s monitorem). Pracovat s dlouhými čísly by bylo nepříjemné!! Všimněte si, že: cena za elektřinu v evropských zemích se liší. Zjistěte cenu ve vaší zemi z účtu za elektřinu (utility bill) !!

Údaje na účtu za elektřinu (utility bill) Na účtu za elektřinu (utility bill) lze obvykle vidět, jaký poplatek se účtuje za kilowatthodiny, které spotřebujete a rovněž kolik kilowatthodin (kWh) jste spotřebovali. Vynásobením těchto dvou činitelů a připočtením dalších prvků (daní, administrativních nákladů atd.) získáte částku, kterou máte zaplatit. 53

IUSES — Příručka k budovám Pamatuj: Průměrná místní sazba v Evropě je 20 centů€ (cca 5,2Kč) za kWh s kolísáním od 9 centů€/kWh (v Bulharsku) po 32 centů€/kWh (v Dánsku). Typická evropská domácnost spotřebuje cca 4,500 kWh ročně, což představuje roční náklady ve výši €900 (cca 23 500Kč). 6.1.1 Hlavní tipy, jak ušetřit energii Je třeba dodržet dvě jednoduché zásady: • Při nákupu elektrických spotřebičů buďte pozorní. Kupujte energeticky účinné výrobky (ve třídě A) a navykněte si sledovat elektrický příkon/výkon. • Pracujte s nimi efektivně: snažte se přístroje nepoužívat, pokud to není nutné a vypínejte je, pokud je nepotřebujete. Pamatuj: Mnoho přístrojů dál čerpá malé množství energie i po vypnutí. Tato „fiktivní zatížení“ se vyskytují u většiny elektrických přístrojů, jako jsou videorekordéry, televize, stereo přehrávače, počítače a kuchyňské spotřebiče.

Většina fiktivních zatížení zvýší spotřebu energie přístroje o několik watthodin. Těmto zatížením lze zabránit vytažením přístroje ze zásuvky nebo použitím multizásuvky s jednotným vypínačem, pomocí které se přeruší přívod elektřiny do všech spotřebičů. 6.2 Elektrické spotřebiče 6.2.1 Ledničky: Ledničky jsou dnes v domácnostech nezbytným spotřebičem, který umožňuje kvalitnější uchování potravin. Pamatuj: Jelikož jde o přístroje, které jsou v provozu 8,760 hodin ročně (tj. po celý rok), jejich spotřeba je v domácnosti nejvyšší.

Ačkoli mají tyto spotřebiče relativně nízký příkon, tím, že jsou v provozu mnoho hodin, spotřebují více energie než jiné přístroje s větším příkonem. Nicméně, mějte na paměti, že za velkou spotřebu ledničky stojí kompresor (podívej se na kompresorový chladící sytém v kapitole o klimatizaci), který neběží po celý čas provozu, ale (závisí na nastavené teplotě) během dne přepíná mezi „zapnuto“ a „vypnuto“. V příkladu níže je odhadnuto, že je kompresor zapnutý cca 1800 hodin ročně. Klimatizace: Lednička: Elektrický příkon = 2 kW Elektrický příkon = 0,35 kW Hodiny provozu= 300 hodin/rok Hodiny provozu lednička = 8 760 hodin/rok Spotřeba elektřiny = 2 x 300 = 600 Hodiny provozu kompresor = 1 800 hodin/ rok kWh/rok Spotřeba elektřiny = 0,35 x 1 800 = 630 kWh/rok Jak vidíme, lednička spotřebuje více energie než klimatizace, jejíž příkon je 6krát vyšší. Všimněte si, že k dosažení skoro stejné spotřeby energie (600 kWh) lednice běží 1800 h zatímco klimatizace jen 300 h. 54

IUSES — Příručka k budovám Jak již bylo zmíněno, chladicí spotřebiče (ledničky, mrazáky atd.) jsou na energetickém štítku klasifikovány dvěma dalšími úrovněmi energetické účinnosti, A+ A+ A B C D E F G tj. třídou A+ a A++, které vyjadřují ještě nižší relativní spotřebu. <3 <42 <55 <75 <90 <10 <11 <12 >1 Spotřeba nové ledničky se štítkem třídy A+ činí přinejmenším 42 % spotřeby elektřiny běžných typů (třída D nebo E) a nová lednička označená štítkem A++ dokonce méně než 30 %. U chladicích spotřebičů je velmi důležité zabránit ztrátám chladu, protože ztracený chlad budou muset znovu vyrobit. Hlavní příčiny ztráty chladu jsou: • Izolace: prostup tepla materiálem, který tvoří stěny ledničky. • Potraviny: přenos tepla z potravin (protože uložené potraviny mají zpočátku vyšší teplotu, než jaká je v lednici). • Těsnění ve dveřích (těsnicí manžeta): prostup tepla panelem, který zajišťuje neprodyšnost • Otvírání dveří: přenos tepla dovnitř v důsledku otvírání dveří.

8% 9%

Otevírání dveří 15%

Dveřní těsnění Jídlo Izolace

68%

Graf 2 . Příčiny ztrát chladu

Tipy na úsporu energie při provozu ledničky a mrazáku: • Při nákupu nové lednice pátrejte po informacích na energetickém štítku a vyberte třídu A+ nebo A++. • Vyberte novou lednici, která má správnou velikost pro potřeby vaší domácnosti. Čím je větší, tím vyšší spotřebu energie má. • Nevkládejte dovnitř teplá jídla. • Při rozmrazování zmražených potravin je nechte rozmrznout v lednici a ne venku, protože lednice chladnější teplotu ze zmražených potravin zužitkuje. • Zajistěte, aby těsnění ve dveřích lednice bylo neprodyšné. Vyzkoušejte ho pomocí listu papíru, který zavřete do dveří. Jestliže půjde papír snadno vytáhnout, potřebuje těsnění vyměnit. • Dveře otvírejte na co možná nejkratší dobu. • Neumisťujte ledničku na žádné teplé místo ani tam, kde není dostatek větrání. • Neudržujte v lednici nebo mrazáku příliš nízkou teplotu. Doporučená teplota pro uchovávání čerstvých potravin v lednici je 5°C a v mrazáku -18°C. • Ledničku a mrazák s ručním odmrazováním pravidelně odmrazujte, námraza snižuje jejich energetickou účinnost. Námraza může být maximálně 3mm silná. 55

IUSES — Příručka k budovám 6.2.2 Pračky: Jde o základní spotřebič, který se nachází v téměř všech evropských domácnostech. Četnost jeho používání závisí na zvycích uživatelů, ale podle odhadu je v provozu průměrně třikrát až pětkrát týdně. Po ledničce a televizi je to spotřebič, který má v evropských domácnostech větší spotřebu energie než kterýkoli jiný. Pračka pere prádlo za použití teplé vody a pracího prostředku na základě otáčivého pohybu bubnu. Pamatuj: K nejvyšší spotřebě energie nedochází při zátěži pohybem, ale při ohřevu vody elektrickým odporem, kdy spotřebuje cca 85 % své celkové energie. Dalším důležitým faktorem spotřeby je spotřeba vody, která může činit cca 30-50 litrů. Na energetickém štítku praček jsou vyznačeny tyto informace: účinnost praní, účinnost ždímání, spotřeba vody a energie během jednoho cyklu. Rady pro jejich používání: • Kupte pračku s energetickým štítkem skupiny A. • Perte při zcela naplněné pračce. Pokud je pračka naplněná pouze částečně, použijte odpovídající nastavení na množství vody nebo raději počkejte, až budete mít dostatečné množství špinavého prádla. • Pro praní používejte studenou vodu nebo nastavte nízkou teplotu vody, kdykoli je to možné. 30°C by mělo stačit!!! • Nepoužívejte sušení – to udělá slunce. • Nové dvouteplotní přístroje pracují se dvěma zdroji vody, teplým a studeným. Teplá voda se odebírá z domovního rozvodu ACS, která je předehřátá a tím dochází k nižší spotřebě energie 6.2.3 Myčky nádobí Tento spotřebič se používá stále více podle toho, jak stoupají naše požadavky na pohodlí a jak klesá množství volného času rodiny. Jedna ze čtyř rodin v Evropě má myčku nádobí a používá ji téměř každý den, čímž se tento spotřebič dostává mezi přístroje s nejvyšší spotřebou energie. V současné době existují zařízení s mnoha možnostmi nastavení programů, které umí zvolit režimy mytí při střední výkonnosti a nižší teplotě, což vede ke snížení spotřeby energie. Pamatuj: Podobně jako u pračky připadá cca 70–80% použité elektřiny na ohřev vody.

Tipy na její používání: • Při nákupu nové myčky nádobí se zajímejte o třídu na energetickém štítku! • Při pouštění myčky dbejte na to, aby byla plná, ale ne přeplněná. • Nastavte ohřívač vody ve vaší domácnosti na nižší teplotu. • Nechte nádobí uschnout na vzduchu; po posledním opláchnutí nechte dveře myčky otevřené, aby nádobí uschlo rychleji. 56

IUSES — Příručka k budovám 6.2.4 Domácí elektronická zařízení - přístroje pro zábavu a domácí kancelář Jde o spotřebiče, jejich používání je stále rozšířenější a které jsou denně v provozu stále více hodin. Každý rok se objevují výrobky s dokonalejším vybavením a tím nabízejí atraktivnější zábavu. Pamatuj: Spotřeba energie elektronickými zařízeními často probíhá bez povšimnutí. Přitom odhadem 10% až 15% veškeré elektřiny spotřebované v evropských domácnostech lze přičíst provozu elektronických přístrojů.

Převážnou část spotřebují systémy domácí zábavy a domácího kancelářského vybavení. Malé elektrické spotřebiče, včetně přenosných přístrojů s nabíječkami baterií přestavují významnou zátěž, nikoli proto, že by spotřeba jednotlivých přístrojů byla velká, ale proto, že jich je mnoho a jsou v provozu mnoho hodin. Do této skupiny patří: televize a domácí kina, videorekordéry a DVD přehrávače, kombinované jednotky (televize/video; televize/DVD přehrávač), domácí rádia, počítače, video herní konzoly atd.

Režimy spotřeby Všechny tyto výrobky mají zabudované různé provozní režimy. Jedním z nich je režim stand-by (pohotovostní režim), který lze zapnout a vypnout pomocí dálkového ovladače. Jde o zdánlivé vypnutí, protože přístroj v režimu stand-by spotřebuje zhruba 10 až 15% energie z normálních podmínek. Doporučuje se proto přístroj zcela vypnout, pokud ho nechcete používat. Provozní režimy jsou uvedeny níže: Režim

Popis

Příklady

Aktivní (v provozu)

Přístroj vykonává svou základní funkci.

Televize vysílá obraz a/nebo zvuk. Video nahrává nebo přehrává pásku. Tiskárna tiskne dokument.

Aktivní standby

Přístroj je připraven k použití, ale nevykonává svou základní funkci. Uživateli signalizuje, že je zapnutý.

DVD přehrávač je zapnutý, ale nepřehrává. Nabíjení bateriového přístroje.

Pasivní standby

Přístroj je vypnutý/standby. Uživateli signalizuje, že je vypnutý, ale lze jej zapnout dálkovým ovladačem nebo vykonává okrajovou funkci.

Mikrovlnná trouba není v provozu, ale hodiny na ní jdou. CD přehrávač je vypnutý, ale lze jej zapnout dálkovým ovladačem.

Vypnuto

Reproduktory počítače jsou vypnuté, ale Přístroj je vypnutý a nevykonává žádnou funkci. v zásuvce. Uživatel ho nemůže zapnout dálkovým ovladačem. Televize není v provozu a nelze ji zapnout dálkovým ovladačem.

Tabulka 7: Provozní režimy

57

IUSES — Příručka k budovám V následující tabulce jsou uvedeny běžné elektronické přístroje a průměrná energetická spotřeba v každém režimu a za rok (v pořadí od energeticky nejnáročnějších po přístroje s nejnižší energetickou náročností). V posledních dvou sloupcích jsou uvedeny náklady na relativní roční spotřebu energie při nejnižších a nejvyšších cenách za elektřinu v Evropě.

Výrobek

Pasivní standby nebo vypnuto (watty)

Aktivní standby (watty)

V provozu (watty)

Průměrná roční spotřeba energie (kWh)

Roční náklady na energii (Euro)

Roční náklady na energii (Euro)

EU nižší cena (0,09 €/kWh)

EU vyšší cena (0,32 €/kWh)

Domácí zábava Plazmová TV (<40")

3

-

246

441

39,69

141,12

Digitální videorekordér

37

37

37

363

32,67

116,16

Digitální kabelová TV

26

26

26

239

21,51

76,48

Satelitní kabelová TV

12

11

16

124

11,16

39,68

LCD televize (<40")

3

-

70

77

6,93

24,64

Video herní konzola

1

-

24

16

1,44

5,12

DVD

1

5

11

13

1,17

4,16

Stolní počítač

4

17

68

255

22,95

81,6

Laptop

1

3

22

83

7,47

26,56

LCD monitor

1

2

27

70

6,3

22,4

Modem

5

-

6

50

4,5

16

Bezdrátový router

2

-

6

48

4,32

15,36

Tiskárna

2

3

9

15

1,35

4,8

Fax

4

4

4

26

2,34

8,32

Multifunkční tiskárna/ skener/kopírka

6

9

15

55

4,95

17,6

Elektrické nářadí

4

-

34

37

3,33

11,84

Bezdrátový telefon

2

3

5

26

2,34

8,32

Elektrický kartáček na zuby

2

-

4

14

1,26

4,48

MP3 přehrávač

1

-

1

6

0,54

1,92

Mobilní telefon

0

1

3

3

0,27

0,96

Digitální kamera

0

-

2

3

0,27

0,96

Domácí kancelář

Nabíjecí přístroje

fotoaparát/

Tabulka 8: Elektronické přístroje a průměrná spotřeba energie

58

IUSES — Příručka k budovám Napájecí adaptér Elektronické výrobky pro svou činnost využívají stejnosměrné nízké napětí. Z toho důvodu potřebují napájecí adaptér, který přeměňuje střídavé napětí 120 (230)V přiváděné ze zásuvky. Některé větší přístroje, jako je televize, stereo a set-top box mají přívod elektřiny zabudovaný. Další přístroje používají napájecí adaptéry, známé jako „zásuvkové zdroje“, které stále více zaplňují naše zásuvky. Pamatuj: Tyto zdroje energie spotřebovávají elektřinu, ať už je nebo není přístroj zapnutý a dokonce i když je přístroj odpojený. To, že zásuvkový zdroj spotřebovává energii, poznáte tak, že po chvíli, kdy ho zapojíte do zásuvky, je teplý na dotek.

Tipy a rady: Zde je pár kroků, které můžete podniknout, abyste ve vaší domácnosti minimalizovali spotřebu energie, kterou mají elektronické přístroje: • Vytahujte je ze zásuvky. Nejjednodušší a nejzřejmější způsob, jak eliminovat ztráty energie, je vytahovat přístroje ze zásuvky vždy, když se nepoužívají. Zkontrolujte, zda ve vaší domácnosti nezůstal nějaký přístroj nebo napájecí zdroj, který právě není v provozu, v zásuvce • Používejte multizásuvku s vypínačem. Připojte domácí a kancelářské elektronické přístroje do jedné multizásuvky s vypínačem. Díky tomu snadno vypnete přívod elektřiny do přístrojů. Týká se především počítačů: • Pokud počítač nepoužíváte, byť i krátkou dobu, vypínejte monitor. • Používejte černý spořič obrazovky, protože spotřebuje nejméně energie. • Pamatujte na to, že u svého počítače musíte umožnit řízení spotřeby energie (nízká spotřeba během „režimu spánku“). Jde o standardní vybavení operačních systémů Windows i Macintosh. Kliknutím myší nebo na klávesnici počítač během pár vteřin jednoduše „probudíte“. 6.3 Cvičení / otázky 1. Jaký je podíl elektrických přístrojů na spotřebě energie a elektřiny v běžné domácnosti (v %)? ........................................... 2.

Jaké informace přinejmenším poskytuje energetický štítek v zemích EU? Jaké písmeno a jaká barva se používají k označení nejúčinnější třídy? ..................................................................................................................................................

3.

Jaký typ spotřebičů má navíc dvě energetické třídy (A+ a A++)? ..................................................................................................................................................

4.

Napište, jaký příkon (vyjádřený v kW) mají následující přístroje. Použijte tabulku s uvedením příkonu různých přístrojů: • Mixér/hnětač =..................... • Vysavač =............................. 59


Výpočet spotřeby elektřiny. Doplňte do mezery:

6.

Jaké množství elektřiny spotřebují následující přístroje, pokud bude každý z nich v provozu 2,5 hodiny? Příkon (W)

X

Čas (h)

=

1100 100 600 800 150

X X X X X

4 10 4 4 4

= = = = =

Elektřina (kWh)

X

X X X X X

Cena (centy€/ kWh) 15 15 15 15 15

=

Náklady

= = = = =

• Mixér/hnětač = kWh..................... • Vysavač = kWh.................. A pokud budou v provozu půl hodiny denně během 12 dní v měsíci? • Mixér/hnětač = kWh/měsíc..................... • Vysavač = kWh/měsíc.................. 7.

Kolik elektřiny přibližně spotřebuje typická evropská domácnost? ..........................................; a kolik za to zaplatí? .............................................

8.

Který spotřebič používaný v domácnosti má nejvyšší spotřebu (v průměru) za rok? A proč? ..................................................................................................................................................

9.

Jaké je vhodné místo pro umístění ledničky? (Škrtněte špatnou odpověď nebo odpovědi) V blízkosti pečicí trouby □ V malé skladovací místnosti bez oken □ Na kterémkoli místě vzdáleném od zdrojů tepla □

10.

V jaké fázi svého provozu spotřebovávají pračka a myčka nádobí nejvíce elektřiny? ..................................................................................................................................................

11.

Označte následující tvrzení písmeny S (správně) nebo CH (chybně): Při otvírání dvířek pečicí trouby během pečení nedochází ke ztrátám energie........ Malé domácí přístroje jsou označeny energetických štítkem....... Některé malé domácí přístroje mají velký příkon........

12.

Jaká spotřeba elektřiny připadá v průměru v domácnostech EU (v %)? ............................

13.

Zjistěte alespoň dva elektrické nebo elektronické domácí přístroje, které i při nižším příkonu mají během roku vysokou spotřebu elektřiny: – ............................ – ............................... Vysvětlete proč: .........................................................................

14.

Jaká je průměrná cena za kilowatthodiny pro obyvatele vaší země? ..................................................................................................................................................

60

na

domácí

elektronické

přístroje

IUSES — Příručka k budovám Klíč 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

V uvedeném pořadí 8% a 35%. Spotřebu energie v kWh a stupnici klasifikačních tříd energetické účinnosti. Chladicí spotřebiče jako jsou ledničky a mrazáky. Mixér/hnětač = 300 W Vysavač = 1 200 W. .................... Mixér/hnětač = 300 W × 2.5 h = 0,75 kWh. Vysavač = 1 200 W × 2,5 h = 3 kWh. Mixér/hnětač = 300 W × 0,5 h × 12 dní = 1,8 kWh/měsíc. Vysavač = 1 200 W × 0,5 h × 12 dní = 7,2 kWh/měsíc. 4 500 kWh ročně. Průměrné náklady jsou € 900 ročně. Lednička, kvůli délce provozu (8 760 hodin za rok). V blízkosti pečicí trouby – V malé skladovací místnosti bez oken. Při ohřevu vody, který se provádí elektrickým odporem a dochází ke spotřebě 85% celkového množství energie. Ch – Ch – S. Přibližně 10 % –15 %. Lednička – televize kvůli dlouhé době provozu během roku (Údaj platný v dané zemi).

Slovníček Koeficient náročnosti: poměr (a) maximálního skutečného výkonu systému k (b) maximálnímu skutečnému příkonu, který by byl spotřebován, jestliže by celé zatížení systému bylo aktivováno ve stejnou dobu.

Webové odkazy www.energystar.gov/ http://www.energysavingtrust.org.uk/ http://www.energylabels.org.uk/eulabel.html http://www.energysavingcommunity.co.uk/

Odkazy VV. AA.: Guía práctica de la energía. Consumo Eficiente y Responsable (Practical Guide for Energy. Efficient and Responsible Consumption), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), 2007.

61

IUSES — Příručka k budovám Klíčové body: • Nákupní cena elektrických a elektronických přístrojů je obvykle hlavním kritériem při jejich výběru. Typy s vyšší energetickou účinnosti mívají většinou vyšší nákupní cenu, ale jejich provozem dochází k významným úsporám energie (a tím i peněz) • Spotřeba elektřiny přístroje především závisí na jeho „elektrickém příkonu“ neboli „wattovém příkonu“, což je maximální množství energie čerpané přístrojem za jednotku času. Spotřeba přístroje se získá vynásobením příkonu dobou provozu přístroje. • Energetický štítek je nálepka, poskytující jasné informace o energetické spotřebě a výkonu výrobků. Například stupnice klasifikačních tříd energetické účinnosti, která poskytuje jednoduchý index složený z kódu písmen a barev od zelené s písmenem A, značící nejúčinnější třídu po červenou s písmenem G, která má účinnost nejnižší.. • Nejvyšší spotřebu elektřiny u takových spotřebičů, jako jsou pračky a myčky nádobí, představuje ohřev vody, který se odehrává pomocí elektrického odporu, přičemž dochází ke spotřebě 70% až 85% z celkové spotřeby energie. • Domácí elektronické přístroje a zábavní a kancelářské domácí přístroje a vybavení se používají stále více hodin denně. Jejich spotřeba často zůstává bez povšimnutí, přitom na ně připadá odhadem 10% až 15% celkové spotřeby elektřiny v evropských domácnostech. • Nejjednodušším a nejzřejmějším způsobem, jak eliminovat ztráty energie, je odpojovat přístroje, které nejsou v provozu, ze zásuvky.

62

IUSES — Příručka k budovám 6.4 Fotovoltaická energie Učební látka: V této kapitole se naučíte: • Základy o solární energii a jak se přeměňuje na elektřinu • Hlavní typy fotovoltaických článků • Základní dimenzování fotovoltaického systému 6.4.1. Proces přeměny slunečního světla na elektřinu ¨ Slovo “fotovoltaický” tvoří dvě slova: „foto“ z řeckého základu slova photos, které znamená světlo, a „voltaický“, což je odvozenina od „voltu“, jednotky používané k měření elektrického napětí. Definice: Fotovoltaické systémy (PV systémy) používají k přeměně solárního záření na elektřinu články. Článek tvoří jedna nebo dvě vrstvy polovodivého materiálu.* Když na článek dopadá světlo, vytvoří se mezi vrstvami elektrické pole, které způsobí tok elektřiny. Čím je světlo intenzivnější, tím větší je tok elektřiny. V současnosti přemění komerční PV články na elektřinu pouze 6% až 15 % zářivé energie. To je nicméně dobrý výsledek, ačkoli to tak možná nevypadá, a díky důležitým pokrokům dosaženým v minulých letech ve vědeckému výzkumu, zejména v oblasti nových materiálů, které dovedou docílit fotovoltaické přeměny, se v této technologii skrývají velké možnosti. Nejběžnějším polovodivým materiálem, používaným na fotovoltaické články, je křemík, prvek, který se nejběžněji nachází v písku. Jeho dostupnost jako suroviny není ničím omezena; křemík je druhým nejhojněji se vyskytujícím prvkem v zemské kůře. Fotovoltaický systém nepotřebuje ke svému provozu jasný sluneční svit. Elektřinu může vyrábět, i když je zataženo. Následkem odrazu slunečního světla lze dokonce ve dnech, kdy je lehce zataženo, dosáhnout větších energetických zisků než během zcela jasných dnů. Jak PV článek pracuje? Nejdůležitější částí fotovoltaického systému jsou články, které tvoří základní stavební seskupení celku sbírajícího sluneční světlo – a moduly, které spojují velké množství článků do celku (a v některých případech měniče, používané k přeměně vyrobené elektřiny do podoby, která je pro každodenní používání vhodnější).

63


Obr.15 Činnost solárních článků

Bez ohledu na velikost vyrobí typický křemíkový PV článek stejnosměrné napětí cca 0,5 – 0,6 voltů. Výroba proudu (a energie) PV článkem závisí na jeho účinnosti a velikosti (ploše) a je úměrná intenzitě slunečního světla zasahujícího plochu článku Pamatuj: Například za špičkových podmínek slunečního svitu vytvoří typický PV článek o ploše 16 cm2 špičkový výkon cca 2 watty. Kdyby intenzita slunečního svitu byla 40% špičkových podmínek, vytvořil by tento článek cca 0,8 wattu. 2 watty však nestačí pro pohon žádného elektrického přístroje. Stovky článků, vytvářející PV modul, někdy též nazývaný panel, který je v provozu delší dobu, však vyrobí zajímavé množství elektřiny, které se může pohybovat od 10 wattů do 300 wattů v závislosti na použité technologii, a dokonce více, jestliže se spojí dohromady více modulů (nazývaných soustava panelů)

Obr. 16 Prvky fotovoltaického systému

Například typický komerčně dostupný 160-wattový PV modul má plochu 1.2 m2 (1.5 m x 0.8 m).

64

IUSES — Příručka k budovám Výroba článku Existuje několik druhů dostupných technologií, rozlišených hlavně podle druhu suroviny tvořící článek a způsobu stavby modulů. Zde jsou ty nejběžnější: PV články jsou zpravidla vyráběny z krystalického křemíku dvěma hlavními způsoby: z tenkých plátků nařezaných z jediného krystalu křemíku (monokrystalu) nebo z bloku křemíkových krystalů (polykrystal); jejich účinnost se pohybuje mezi 12% až 17%. To je nejběžnější technologie, která se na současném trhu podílí devadesáti procenty.

Obr.17 Druhy PV článků

Dalším dostupným typem je technologie tenkého filmu. Moduly jsou vytvořeny nanesením extrémně tenkých vrstev fotocitlivých* materiálů na laciný podklad jako je sklo, nerezavějící ocel nebo umělá hmota. Technologie tenkého filmu vede k nižším výrobním nákladům ve srovnání s materiálově náročnou technologií využívající krystalický křemík. Technologie je na jedné straně cenově výhodná, na druhé straně však má nižší účinnost (mezi 5% a 13%). Existuje několik dalších druhů fotovoltaických technologií vyvinutých v současné době, které se začínají používat nebo jsou zatím ve stádiu výzkumu, jako například flexibilní články, založené na podobném výrobním postupu jako technologie tenkého filmu, kdy je aktivní materiál nanášen na plastovou fólii a článek pak je flexibilní. V posledních letech dosáhl vědecký výzkum v oblasti technologie PV článků významných pokroků, kdy bylo dosaženo 40 % účinnosti díky technologii multijunction solárního článku, který tvoří různé prvky (galium, indium, arzenik a germanium), kvůli vysokým výrobním nákladům však jeho používání není dostupné. 6.4.1 Použitelnost fotovoltaických technologií Fotovoltaickou technologii lze upotřebit několika způsoby. • •

•

• •

První a pravděpodobně technicky nejvyspělejší aplikace byly vyvinuty pro kosmické lodě; Již dobře známý je pohled na solární kalkulačky, hračky, osvětlení a telefonní budky na solární napájení a mnoho dalšího spotřebního zboží s využitím solárních článků. Tam, kde není dostupný elektrický rozvod, se používají k rozvodu elektřiny do odlehlých oblastí, jako jsou vzdálené telekomunikační stanice, horské boudy, rozvojové země a venkovské oblasti, ostrovní systémy Stále častěji lze také vidět střední a velké elektrárny, umístěné ve venkovských oblastech, tak zvané systémy připojené na síť Naším hlavním zájmen zde je podat informaci o budovách, které integrují fotovoltaické systémy.

65

IUSES — Příručka k budovám Tyto fotovoltaické systémy mohou pokrývat střechy a fasády, přispívají tedy ke snížení množství energie, které budova spotřebuje. Nejsou hlučné a lze je velmi esteticky zakomponovat do budovy. Evropská legislativa týkající se budov zkoumá možnosti, jak zajistit, aby se obnovitelné zdroje energie povinně využívaly ve veřejných a obytných budovách. Tento krok urychluje rozvoj ekobudov a energeticky pozitivních budov (E+ budov), kde se otvírají možnosti pro lepší integraci PV systémů do zastavěného prostředí. S ohledem na funkčnost se tyto systémy obvykle připojují k místní elektrické síti, díky které je každé nadbytečné množství elektřiny přivedeno a prodáno do veřejné sítě. Elektřina se pak přivádí ze sítě v době, kdy nesvítí slunce. Pro přeměnu stejnosměrného proudu vyrobeného systémem na střídavý proud* pro pohon elektrických přístrojů se používá měnič. 6.4.2 Kolik elektřiny může PV systém vyrobit? V závislosti na umístění solárního zařízení je dostupné větší či menší množství energie, a proto lze vyrobit větší či menší množství elektřiny. Odpověď tedy záleží na několika faktorech a je třeba vzít v úvahu tyto hlavní hlediska: 1. 2. 3.

množství energie, které je dostupné v určitém místě; sluneční záření a počet hodin slunečního svitu; správné umístění a sklon modulů; technologie používající fotovolatické moduly.

1.

Energie, kterou slunce vysílá, se měří pomocí „slunečního záření“, které je definováno jako sluneční energie, která dopadne na jednotku plochy (vyjádřeno ve wattech nebo kW na kilometr čtvereční). Vynásobením dat slunečního záření (výkon) počtem hodin slunečního svitu daného místa (dobou trvání) získáme množství slunečního záření (energie). Jinými slovy záření označuje množství sluneční energie (kWh) vyzářené na metr čtvereční plochy (kWh/m2) během daného času. Například tím, že vynásobíme sluneční záření průměrným počtem hodin slunečního svitu za den v daném místě (nebo hodiny/den), získáme množství denního záření ( kW·h/m²·den). Následující mapa graficky vyjadřuje celoroční sluneční záření v Evropě.

2.

Dalším zásadním hlediskem je odpovídající umístění PV modulů s ohledem na slunce, aby se docílilo co nejdelší doby ozáření. Čím více hodin přímého slunečního záření se získá, tím více elektřiny se vyrobí. Při umisťování modulů je třeba vzít v úvahu tři hlediska: • Orientace: systém na solární energii by měl být orientován co možná nejvíce na jih (pokud se nacházíte na severní polokouli). • Sklon (úhel): PV moduly by měly mít takový sklon, který umožňuje kolmé natočení k polednímu slunci. Ten zpravidla odpovídá zeměpisné šířce místa. V Evropě se pohybuje optimální úhel sklonu PV modulů pro optimální energetický zisk za rok mezi 26 ° na jihu Řecka a 48° nebo ještě více na severu Evropy. Důvodem je, že na jihu Evropy dopadá sluneční svit poměrně kolmo, takže aby se využilo co nejdelší doby záření, je sklon modulů téměř vodorovný. Oproti tomu na severu je to naopak, dráha 66

IUSES — Příručka k budovám slunce je nižší s ohledem na horizont, a proto musí být sklon modulů svislejší. Stejný mechanismus se týká ročních období: slunce stojí v létě výš než v zimě.

Obr.18 Polohy Slunce

• 3.

Zastínění: v nejvyšší míře zabránit zastínění způsobenému budovami, horami nebo stromy. V důsledku jakéhokoli zastínění se snižuje výroba elektřiny.

Třetí krok se týká použité technologie, protože jak už bylo uvedeno dříve, existuje několik variant podle materiálového složení PV článků. Klíčový faktor zde představuje „účinnost přeměny“, která může dosáhnout až 17 % u lepší komerčně dostupné technologie. To znamená, že na elektřinu lze přeměnit malou část přijatého záření. V dnešní době jsou pro každou zemí dostupné solární mapy a používání interaktivních aplikace. Zahrnují všechny výše uvedené faktory a podávají obsáhlý odhad týkající se maximálního množství elektřiny, které lze na určitém místě vyrobit. Díky těmto nástrojům můžeme získat informace o našem regionu a místních možnostech a jsme tudíž schopni vypočítat, jaké množství elektřiny by se dalo vyrobit daným solárním zařízením. Jedním z uvedených nástrojů je Fotovoltaický geografický informační systém (PVGIS) dostupný online ve velmi příznivém a nezvyklém provedením. Navštivte webovou stránku Joint Research Centre a zjistěte, kolik solární energie zasáhne vaši oblast (http:// re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/).

67

IUSES — Příručka k budovám Počítejme společně... Případová studie: Na následující mapě (ze systému PVGIS) je znázorněno množství elektřiny, které lze pomocí fotovoltaických systémů vyrobit v evropských regionech . Bere již v úvahu: množství slunečního záření, průměrný počet hodin slunečního svitu a další faktory, jako je účinnost přeměny fotovoltaické technologie, optimální orientaci a sklon modulů a ztráty v důsledku zastínění. Stručně řečeno, umožňuje kvalitní odhad, jaké množství solární energie lze získat na daném místě.

Obr..19 Fotovoltaický geografický informační systém (PVGIS)

Čím červenější je dané místo, tím vyšší je energetická efektivita. Ve spodní části mapy se nachází stejně barevně vypracovaná legenda s popisem dvou důležitých ukazatelů: • Množství dopadajícího záření na metr čtvereční fotovoltaických modulů za rok vyjádřené v kWh/m2 (globální záření)

68

IUSES — Příručka k budovám •

Potenciální množství solární elektřiny vyrobené instalovaným l kWp systémem nebo kWh/kWp (solární elektřina).

Data v prvním řádku (globální záření) se týkají pouze záření na jeden metr čtvereční plochy za rok. Všimněte si, že to neznamená, že 1m2 skutečně produkuje uvedené množství. Jak již bylo řečeno dříve, ne všechno sluneční světlo, které dopadne na PV článek, bude přeměno na elektřinu kvůli technologickým omezením („účinnost přeměny“) a dalším ztrátám. Data v druhém řádku (solární elektřina) přímo informují o tom, kolik elektřiny by mohl vyrobit PV systém o výkonu 1kW, instalovaný na daném místě. Hodnota stanovená odhadem již zahrnuje různé ztráty a technologická omezení. Teď jen potřebujete prozkoumat vaše město a ověřit si správnou hodnotu...... Příklad: PV systém o výkonu 1 kW instalovaný na Sardínii (Itálie) dokáže vyrobit přibližně 1 350 kWh elektřiny za rok (viz mapa). U systému o výkonu 2 kW to je samozřejmě (1,350 x 2) 2,700 kWh elektřiny za rok. Všimněte si, že: To se téměř rovná zatížení připadající na typického evropského spotřebitele. Průměrný spotřebitel v místě svého bydliště spotřebuje 3 200 kilowatthodin (kWh) elektřiny za rok (průměrná spotřeba v Evropě je 27) Jak velký bude PV systém? K získání střešního systému o výkonu 1 kW a uvažované instalaci modulů o výkonu 200 wattů: Bylo by zapotřebí cca 5 modulů: (výpočtem z: 1 kW (nebo 1000 W)/200 = 5). Všimněte si ale, že nikdy není možné modulové soustavy rozdělit, což znamená, že odpovídající je použít alespoň 6 modulů. Navíc je vždy lepší systém předimenzovat, protože dochází k různým druhům ztrát. Nakonec, jestliže je každý modul velký 2 metry čtvereční, bude plocha, pokrytá PV moduly, 12 metrů čtverečních (což vyplývá z: 2 m2 x 6 modulů)..

6.5 Cvičení / otázky

1.

Co znamená slovo fotovoltaický? ..................................................................................................................................................

2.

Jak účinné jsou dnes PV články? Vysvětlete, co znamená účinnost přeměny. ..................................................................................................................................................

3.

Vyrábějí PV články střídavý nebo stejnosměrný proud? ..................................................................................................................................................

4.

Odhadněte, kolik elektřiny by dokázal vyrobit PV systém instalovaný ve vaší škole (použijte, prosím, solární mapu) a vypočtěte, jak by byl velký. Zopakujte již vypracovaný příklad a upravte jej podle zeměpisné polohy. 69

IUSES — Příručka k budovám Zadání: Instalovat systém o výkonu 5 kW Zvolené moduly každý o výkonu 160 wattů Velikost každého modulu 2 metry čtvereční

Klíč: 1. (Definice). 2. Účinnost nejběžnějších PV článků se může pohybovat od 5 % do 14 %. Účinnost přeměny uvádí podíl zářivé energie, který lze přeměnit na elektřinu. 3. Stejnosměrný proud. 4. Příklad: škola v Paříži Solární elektřina přibližně 900 kWh/kWp (podle mapy); Množství elektřiny, které lze vyrobit za rok = 900 × 5 = 4 500 kWh Počet modulů = 5 000 W ÷ 160 W = 31,25 (32) Rozměry PV = 32 × 2 = 64 m². Slovníček Polovodič: polovodič je látka, obvykle pevný chemický prvek nebo sloučenina, který může vést elektřinu (elektrická vodivost) mezi kovy (vodiči) a izolanty (nevodiči). Vede elektřinu jen za určitých podmínek, čímž se z něj stává vhodné médium pro regulaci elektrického proudu. Citlivost na světlo (fotosenzitivita): je množství světla, na které objekt reaguje při příjmu fotonů (slunečního záření), zejména viditelného světla. Stejnosměrný proud: je trvalý pohyb elektronů z oblasti záporných nábojů do oblasti kladných nábojů vodivým materiálem, jako je např. kovový drát. Stejnosměrný proud byl v druhé polovině 80tých let l9.století nahrazen střídavým proudem pro běžný rentabilní výkon, protože bylo neekonomické přeměňovat jej na vysoké napětí potřebné pro dálkový rozvod. Metody vytvořené v 60tých letech 20.století tuto překážku překonaly a vysoké napětí se dnes rozvádí na velmi dlouhé vzdálenosti, ačkoli pro konečnou distribuci musí být zpravidla přeměněno na střídavý proud.

Odkazy de Francisco G. A. et al. Energías Renovables para el desarrollo, (Renewable Energies for Development), Cooperación Internacional, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2007.

Webové odkazy http://www.epia.org http://www.soda-is.com/eng/index.html http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ http://www.pvsunrise.eu/Pictures.asp

70

IUSES — Příručka k budovám Klíčové body: Jedním z nejdůležitějších obnovitelných zdrojů energie je solární energie, jejímž zdrojem je jednoduše slunce; je dostupná zdarma, je nevyčerpatelná a lze ji využívat různými způsoby. Máme mnoho možností, jak využívat solární energii v domácnostech, ve škole a v budovách všeobecně. Tři hlavní způsoby jsou: pasivní teplo, solární ohřev a fotovoltaická energie. PV články jsou zpravidla vyrobeny z krystalického křemíku třemi hlavními způsoby: z tenkých plátků nařezaných z jediného krystalu křemíku (monokrystal) nebo z bloku křemíkových krystalů (polykrystal) nebo smícháním křemíku s dalšími polovodivými (amorfními) materiály. To je nejběžnější technologie, která se dnes na trhu podílí devadesáti procenty. Maximální výkon typického komerčního PV článku s plochou 16 cm² je pouze cca 2 watty. Stovky článků, tvořících PV modul, však vyrobí zajímavé množství elektřiny v závislosti na použité technologii, pohybující se mezi 10 až 300 watty – a toto množství může být ještě vyšší, jestliže se několik modulů spojí dohromady (a vytvoří soustavu). Množství elektřiny, které PV systém dokáže vyrobit, závisí hlavně na třech faktorech: množství sluneční energie, která zasáhne dané místo; poloha a sklon modulů a jejich technologie

71


7.

Cvičení – monitorování spotřeby energie – energetický audit domácnosti/ školního zařízení

Stupeň: střední škola Zaměření: přírodní vědy, matematika, ekonomika, sociální vědy, jazyky, výtvarné umění Metodika Při této činnosti budou studenti aplikovat energeticky úsporná opatření, o kterých se naučili v „Příručce k budovám“ a provedou komplexní energetický audit školy nebo domu, kde bydlí. Následující činnost by se měla provádět postupně, v šesti níže uvedených krocích a různých dalších navržených aktivitách, ačkoli každý krok lze pojmout/je přínosný jako samostatné cvičení. Pro každý krok jsou navrženy tabulky a postupy, ačkoli je možné použít i další tabulky, schémata, data, fotografie a grafická znázornění Celou práci lze zpracovat pomocí: • pera a papíru a /nebo • PC (všechny tabulky a výpočtové listy jsou dostupné ve formátu Excel na webové stránce IUSES a multimediálním DVD). Studenti mohou při zpracovávání své energetické spotřeby a hledání energeticky úsporných řešení pracovat jednotlivě, ve dvojicích nebo skupinkách. Cíl (cíle) Provést energetický audit, protože při prvním kroku je třeba zhodnotit, jakou má budova spotřebu energie a posoudit, jaká opatření učinit, aby byla energeticky méně náročná. (Můžete provést jednoduchý energetický audit sami nebo nechat profesionálního auditora provést důkladnější audit.) • Odhadnout energetickou potřebu/spotřebu elektrických i tepelných přístrojů; • Vypočítat náklady na energii; • Vědět, co jsou emise CO2 a jak je vypočítat; • Podniknout kroky ke snížení energetických ztrát a spotřeby energie Souhrn 1. krok – prověřit všechny zdroje energetické spotřeby (přístroje – osvětlení – vytápění a chlazení 2. krok – zaznamenat a vypočítat spotřebu 2a – spotřebu elektřiny 2b – spotřebu paliv 3. krok – grafické znázornění 4. krok – výpočet (ekvivalentu) emisí CO2 5. krok – technická prohlídka budovy 6. krok – doporučení k dosažení úspor * doplňující krok – obměny a kombinace s dalšími činnostmi:

72

IUSES — Příručka k budovám 1.krok Kontrola všech zdrojů spotřeby energie (přístroje – osvětlení – vytápění a chlazení) Proveďte soupis všech spotřebičů, které se nacházejí ve vaší škole nebo domácnosti. Dodržuje při tom (za použití tabulek uvedených níže) dvě hlavních kritéria: • zkontrolovat jednu místnost za druhou (tělocvičnu, jídelnu, učebny – kuchyň, sociální zařízení, obývací pokoj atd.) a • kontrola poplatků podle druhu spotřeby (elektrické a elektronické přístroje, osvětlení atd.). Rozdělte je podle druhu spotřebované energie na elektřinu a paliva (zemní plyn, topný olej, uhlí, dřevo) Seznam všech elektrických zařízení (přístroje – osvětlení) Místnost/prostor Název přístroje

Druh (osvětlení; elektrický a elektronický přístroj)

Seznam všech zařízení na paliva (vytápění-chlazení atd.) Místnost/prostor

Název přístroje

Druh Druh paliva (vytápění a ochlazo- (zemní plyn, vání prostoru; ohřev ropa atd.) vody; vaření atd.

Podle potřeby seznam prodlužte. 2. krok Zaznamenejte a vypočtěte spotřebu 2a – Spotřeba elektřiny Udělejte komplexní seznam všech elektrických přístrojů (doma nebo ve škole), potom zaznamenejte jejich příkon (ve wattech) a odhadněte, jak dlouho jsou používány (dobu, po kterou jsou v provozu). Na používání přístrojů, se kterými studenti sami zkušenost nemají, se mohou zeptat svých rodičů nebo učitelů a společně mohou odhadnout, kolik hodin denně jsou v provozu. V případě, že na daném přístroji není štítek s uvedením příkonu, použijte informace z této příručky nebo z příkladů, uvedených níže. 73

IUSES — Příručka k budovám Poté vypočítejte spotřebu elektřiny tak, že vynásobíte příkon každého přístroje počtem hodin provozu. Spotřeba energie (v kilowatthodinách) = příkon (v kilowattech) x doba provozu (v hodinách). Na závěr vypočítejte náklady na spotřebovanou energii vynásobením spotřeby cenou za jednotku elektřiny (jak je uvedeno na účtu za elektřinu). Náklady (€) = €/kWh × kWh.

Zaznamenejte a vypočítejte spotřebu elektřiny Jméno: Měřený předmět: Místo: Poč.hod.provozu za týden 1

ZAŘÍZENÍ

Počet zařízení 2

koeficient Dny,kdy Příkon Poč.hod.z náročnosti Poč.hod. je v (W) 3 za den a týden 4 provozu 5 7 = 5 x 6 X 6

Wh za týden 2x 3x 4 x7

Osvětlení Žárovka 40W

40

1

0

0

Žárovka 60W

60

1

0

0

Žárovka 75W

75

1

0

0

Žárovka 100W

100

1

0

0 0

Zářivka 13W

13

1

0

Zářivka 17W

17

1

0

0

Zářivka 20W

20

1

0

0

Zářivka 32W

32

1

0

0

Zářivka 40W Elektrické přístroje

40

1

0

0

Klim atizace (pokojová)

800

0,7

0

Klim atizace

2000

0,7

0

0

Ventilátor (stolní)

200

0

0

Ventilátor (stropní) Žehlička Ohřívač vody (50 litrů)

0

0

0

0,9

0

0

0,9

0

0

0,3

0

0

0,4

0

0

50 1000 1500

Motor nebo čerpadlo

0

Pračka

600

Myčka nádobí

1500

Lednička

200

0,6

0

0

Mrazák

100

0,6

0

0

Vysoušeč vlasů

1000

1

0

0

Sušička prádla

2500

1

0

0

Mixér/hnětač

600

1

0

0

Mixér/hnětač

200

1

0

0

Mikrovlnná trouba

800

1

0

0

0

0

Lis na citrusy

50

1

Opékač topinek

700

1

Vysavač

1200

1

0

0

Kávovar

1000

1

0

0

Fritéza

1200

0

0

Elektrická dečka

200

0

0

Odvlhčovač

800

0

0

Akvárium

1000

0

0

74

0 0

IUSES — Příručka k budovám Elektronické přístroje Osobní počítač + m onitor

140

0,9

0

0

Rádio (stereo)

150

1

0

0

Televize

120

1

0

0 0

Videorekordér

60

1

0

Laptop

50

0,9

0

0

Hifi věž

300

1

0

0

Herní konzola

5

1

0

0

CD přehrávač

30

0,9

0

0

Extractor

500

1

0

0

0 0 0

Rozmezí spotřeby Do 200 kWh Od 201 do 1100 kWh Více než 1101 kWh

8 CELKEM Wh x týden 0 Počet týdnu nebo měsíců = 30/7= 4,3 9 Wh x měsíc = 7 x 4,3 0 10 Převod na kWh x měsíc = 9 /1000 0,00 Cena za elektřinu Celkové náklady na Mezisoučet: (domácnost): spotřebu elektřiny: 20 c€/kWh 200 15 c€/kWh 12 c€/kWh

75

IUSES — Příručka k budovám 2b – Spotřeba paliva Cílem tohoto cvičení je přepočítat spotřebu paliva na kWh pro lepší pochopení této spotřeby a pro porovnání se spotřebou elektřiny. Výši spotřeby paliv získáte nejsnáze přímo z účtů za paliva, nebo se zeptejte rodičů či učitelů. Důvodem je, že na rozdíl od postupu při zjišťování spotřeby elektřiny (krok 2a) je výpočet spotřeby paliv zařízení složitější, jestliže se začne od jejich vlastního výkonu (někdy vyjádřeného v jednotkách kcal/h, atd.). Přepočtěte spotřebu (množství paliva: kg – m³ u zemního plynu – litry u palivového oleje) na kilowatthodiny a použijte při tom následující tabulku převodních faktorů (platnou pro nejběžněji používaná paliva v Evropě). (Výpočetní tabulka dostupná na záznamovém listu excelu)

Spotřeba paliv Energetický obsah vybraných paliv pro konečné použití - Převodní tabulka Jméno: Předmět měření: Místo: Vypočteno na základě čisté kalorické hodnoty

Převod množství paliva na kWh (1)

Druh paliva

Potřebované Jedn Jedn množství (za měsíc) otky otky

Zemní plyn (2)

kg

Zkapalněný ropný plyn (butan/propan)

kg

Černé uhlí

kg

Plynový olej

kg

m³ litry litry

X

Převodní koeficient (1) (kWh na jednotku)

×

13,1 kWh/kg

9,17 kWh/m³

0

×

12,78 kWh/kg

7,65 kWh/l

0

×

6,65 kWh/kg

×

11,75 kWh/kg

Celkem kWh

0 9,87 kWh/l

0

Dřevo (vlhkost 25%)

kg

×

3,83 kWh/kg

0

Pelety/dřevěné brikety

kg

×

4,67 kWh/kg

0 CELKEM

(Zdroj: SMĚRNICE 2006/32/ES z 5.dubna 2006 o energetické účinnosti a energetických službách) (1): Členské státy mohou použít jiné veličiny nejčastěji používané v dané zemi v závislosti na druhu a kvalitě paliva. (2) 93 % metanu. Koefiecient hustoty k převodu hm otnostní jednotky: Zkapalněný ropný plyn (LPG) Plynový olej

kg/litr

0,599

kg/litr

0,84

Zemní plyn

kg/m³

0,7

3. krok Grafické znázornění Rozdělte všechny zjištěné přístroje a zařízení (nyní máte všechny podle kWh) do souhrnných skupin podle níže uvedené tabulky. Přepočítejte spotřebu (v kWh) na procentuální podíl.

76

IUSES — Příručka k budovám Potom nakreslete kruhový diagram, abyste graficky znázornili, jaké je rozdělení spotřeby energie ve vaší škole/domácnosti. Vepište údaje do kruhového diagramu buď za použití aplikace v excelu nebo ručně. Rozdělení spotřeby energie (Příklad) Spotřeba podskupin / Energetické služby

Spotřeba (kWh)

Vytápění & ochlazování Ohřev vody Osvětlení Vaření Chlazení Elektrické přístroje Elektronické přístroje Standby / ghost power Další Celkem

Podíl (v %)

300 100 380 125 100 255 234 57 30 1581

18,98% 6,33% 24,04% 7,91% 6,33% 16,13% 14,80% 3,61% 1,90%

Koláčový graf spotřeby energie 1,90% 3,61%

18,98%

14,80%

Vytápění & ochlazování Ohřev vody Osvětlení 6,33%

Vaření Chlazení Elektrické přístroje

16,13%

Elektronické přístroje Standby / ghost power 24,04%

6,33% 7,91%

Ruční graf

77

Další

IUSES — Příručka k budovám 4. krok Výpočet (ekvivalentu) emisí CO2 Cílem tohoto cvičení je vypočítat přibližné množství emisí skleníkových plynů ve vztahu k vaší energetické spotřebě. Nejvýznamnějším skleníkovým plynem co se týče množství emisí je je CO2. I když pojem „ekvivalent emisí CO2“ zahrnuje další skleníkové plyny, jako je metan (CH4) a kysličník dusný (N2O), ve srovnání s CO2 představují tyto plyny pouze malé množství. V níže uvedené tabulce jsou uvedeny „emisní faktory“ řady paliv (používaných k vytápění v domácnostech a terciárním sektoru) a rovněž emisní faktor elektřiny odebírané z veřejné sítě. Emisní faktor = množství emisí na jednotku energie (Joule nebo kWh) nebo na hmotnostní jednotku (kg, m³, litr). V případě, že se jedná pouze o CO2, jsou pro zjednodušení výpočtu a pro snazší vložení spotřeby energie v jednotkách, které používáte, dány faktory pro různé hmotnostní jednotky U ekvivalentu CO2 je povolena pouze energetická vstupní veličina v kWh. Všimněte si, že: • Emisní faktor elektřiny závisí na energetické skladbě každé země (tj. skladbě různých druhů energetických zdrojů používaných k výrobě elektřiny) a každý rok se v každé zemi může měnit. • Emisní faktory paliv: správný odhad emisí (hlavně u CH4 a N2O) závisí na podmínkách spalování, technologii a politice kontroly emisí a také na vlastnostech paliv. Byly zde tudíž zváženy průměrné a nejběžnější faktory. Jak cvičení provést: 1. Vložte hodnoty vaší energetické spotřeby a použijte jednotku, která je platná ve vaší zemi. 2. Vynásobte ji odpovídajícím emisním faktorem. Například: a. Jestliže je vaše spotřeba energie vyjádřena v kg uhlí, vynásobte ji 1,9220 a získáte pouze emise CO2; b. Jestliže je spotřeba vyjádřena v kWh zemního plynu, vynásobte ji 0,2019 a získáte pouze emise CO2, a když spotřebu vynásobíte 0,2178, získáte CO2 ekvivalent; c. Jestliže je díky předchozímu cvičení 2b veškerá spotřeba energie vyjádřena v kWh, stačí jen vynásobit ji faktory ve dvou sloupcích s uvedením CO2 a CO2 ekvivalentu na kWh. (Všimněte si, že ve výpočtové tabulce excelu se používá poslední násobení jako základní nastavení.) 3. Sledujte vaše celkové emise a zapamatujte si, že v grafickém vyjádření se jedna tuna CO2 přibližně rovná plaveckému bazénu o rozměrech 10 m (šířka) x 25 m (délka) x 2 m (hloubka).

78

79

Spotřeba energie X X X X X

X

Kg plyn.olej e --2,6479 2,9026 1,9220 3,2740

kWh 0,5108 0,2019 0,2271 0,3459 0,2786

----4,8457 --3,8976

litr paliva --1,8535 -------

m³ paliva

CO2 v kg na různé jednotky:

--56100 63100 96100 77400

TJ

0,5387 0,2178 0,2440 0,3470 0,2800

na kWh

Ekvival ent CO2 v kg (1)

0 0 0 0 0

CO2 v kg

Odkazy: Eggleston, S., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T. and Tanabe, K., Eds., 2006. “2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Inventories. Volume 2: Energy”, IPCC National Greenhouse Gas Inventories Programme, Institute for Global Environmental Strategies (IGES), Hamaya, Japan. • For Net Calorific Values: “DIRECTIVE 2006/32/EC of 5 April 2006 on energy end-use efficiency and energy services”.

•

0 0 0 0 0

ekvivale nt CO2 v kg

Emise

1) Ekvivalent CO2 zahrnuje další emise skleníkových plynů, jako je CH4 (metan) a N2O (kysličník dusný). Správný odhad emisí CH4 a N2O závisí na podmínkách spalování, technologii a politice kontroly emisí a také na vlastnostech paliv. Byl zde proto jak energetický vstup zvážen pouze průměrný faktor týkající se pouze ekvivalentu CO2 na kWh.

Elektřina z veřejné sítě Zemní plyn Zkapalněný ropný plyn (LPG) Uhlí Plynový olej (pro kotel)

Druh energie

Zde vložte vaši spotřebu

Emisní faktory vybraných paliv pro konečné použití

(Výpočetní tabulka dostupná na záznamovém listu excelu )

Výpočet ekvivalentu emisí CO2 PŘEMĚNA SPOTŘEBY ENERGIE NA ekvivalent CO2


IUSES — Příručka k budovám 5. krok Technická prohlídka budovy... proveďte kontrolu své budovy Tento krok vám odhalí problémové oblasti, a jestliže je budete řešit, ušetří vám to v budoucnu významný finanční obnos. Během prováděné prohlídky budovy můžete označit místa, kudy váš dům nebo škola ztrácí energii. Audit také určí účinnost vašeho systému vytápění a ochlazování a ukáže vám způsob, jak ušetřit teplou vodu a elektřinu. Energetický audit vaší domácnosti můžete snadno provést sami. Při provádění auditu vašeho domova si veďte kontrolní seznam oblastí, které jste kontrolovali a problémů, které jste tam zjistili. Tento seznam vám pomůže při stanovení priorit při zlepšování energetické účinnosti zařízení, která používáte. Úkol pro studenty: identifikujte cokoli, co pomáhá nebo brání úsporám energie v určité budově. Hledejte „špatné prvky“, které plýtvají energií a penězi. Záznamový list energetického auditu Stupeň implementace

Základní normy Osvětlení Jestliže je dostatek denního světla nebo pokud se v místnosti nikdo nenachází, je třeba ZHASÍNAT všechna světla. Je ZHASNUTO v průchozích (krátkodobě obývaných) prostorách (tj. na chodbách, WC atd.), pokud není nikdo přítomen? Jsou instalovány elektronické předřadníky k zabezpečení správných podmínek při rozsvěcování a provozu svítidel? Pokud nejsou počítače používány, jsou jejich monitory buď vypnuté, nebo jsou počítače uvedeny do režimu spánku. Pokud není periferní zařízení počítačů, jako jsou tiskárny, skenery a další elektronické příslušenství používáno, je třeba ho vypínat.

V začátčí Nula ch

Imple,e mtac e

X X X X X

Veškeré venkovní osvětlení během dne zhasínat.

X

Veškeré venkovní osvětlení na noc zhasínat. Přenosná topná tělesa lze používat pouze krátkodobě jako nouzové řešení. Vedení podniku musí v tom případě jejich používání schválit. Používání malých „barových“ ledniček je zakázáno s výjimkou závažných důvodů vyžadujících jejich použití

X X X

Nakupovat pouze energeticky nejúčinnější zařízení (např. energetický štítek s označením nejvyšší třídy a s nejvyšším počtem hvězdiček) Realizovat program koncentrace zařízení, čímž se zajistí, že nedochází k plýtvání s energií v důsledku používání více zařízení než je zapotřebí (tj .vytažení ze zásuvky a / nebo odstranění nepotřebných ledniček a snížení počtu počítačových tiskáren propojením) Jsou používány světelné kontrolní systémy, jako jsou výkonové stabilizátory osvětlení závislé na slunečním světle (světelné senzory) nebo automatické spínače, pokud se v prostoru někdo pohybuje (senzory pohybu), nebo jednoduše časové spínače Osvětlovací tělesa se udržují v čistotě. Je barva stěn a stropu dost světlá, aby dostatečně odrážela světlo? Žárovky byly nahrazeny kompaktními zářivkami.

Atd...Pokračujte v seznamu...

80

X X

X X X X

rozsáhl e

IUSES — Příručka k budovám Vytápění a ochlazování Po skončení vyučování jsou okna zavřená a závěsy zatažené. Prostor v blízkosti větracích otvorů na stěnách nebo okenních parapetech se ničím nezakrývá. Vstupní dveře do budovy se otvírají jen na nezbytně dlouhou dobu. Dveře do tělocvičny v budově se vždy zavírají.

X X X X

Strojový park se pravidelně kontroluje a problémy se ihned nahlašují.

X X

Neodkapávají kohoutky teplé vody? Jsou zaizolované stropy? (zeptejte se ředitele nebo kantora) Není otopné a ochlazovací zařízení (trubky, radiátory, mřížky) zakryto závěsem, nábytkem, potahem atd.?

X

Jsou okna vybavena stínícími prvky a izolačními závěsy?

X

X

Byly všechny otopné kotle zrevidovány a dobře zaizolovány? Vypínat odsávací ventilátory, jestliže není jejich provoz nutný (tělocvična, WC).

X

Jestliže je v místnosti horko, větrá se přednostně oknem místo regulace radiátorů pomocí termostatických ventilů?

X

Mají dveře účinné těsnění?

X

Atd. ..pokračujte v seznamu... Všeobecná informovanost a řízení Jsou po celé školní budově rozmístěny plakáty vyzývající k úsporám energie (jako např. „Nenechávejte rozsvícené světlo“ nebo „Zavírejte vstupní dveře, aby se zabránilo úniku tepla“ atd.) ? Je účast studentů motivována pořádáním workshopů nebo odměnami?

X

Byl vytvořen nějaký druh energetického nebo environmentálního výboru, složeného ze studentů a učitelů, zapojených do podporování osvědčených postupů v oblasti úspor energie ?

X

X

Atd. ..pokračujte v seznamu..

Výše uvedená tabulka zahrnuje pouze omezený seznam bodů k překontrolování, doporučujeme proto rozšířit podle charakteristiky vaší budovy.

6. krok Navrhněte doporučení k úsporám energie Při posledním kroku, poté, co jste provedli sběr dat a informací o využívání energie ve vaší škole nebo domácnosti, je čas stanovit energeticky úsporná opatření. Tento krok směřuje k navržení seznamu doporučení, jak technických, tak týkajících se chování a přístupu, která přispějí ke snížení energetické spotřeby a ztrát. Okruh navržených změn by měl samozřejmě vyplývat ze slabých míst a nedostatků v oblasti používání energie, zjištěných při předchozí revizi budovy (krok 5). Cílem by měla být snaha o jejich nápravu. Poté by se mnohá opatření mohla uvést do praxe. Postupujte, prosím, následovně: a. Navrhněte okruh opatření/změn/zákroků (volně pokračujte v seznamu); b. Vypočtěte úspory energie (odhadněte přibližné potenciální úspory v procentech každého opatření týkající se spotřeby elektřiny a/nebo paliv; c. Odhadněte náklady na každé opatření a dobu návratnosti (zjistěte tržní cenu každého navrženého postupu; poté ji vydělte ekonomickými úsporami a dozvíte se dobu návratnosti); d. Vypočtěte množství ušetřených emisí CO2 (použijte stejné emisní faktory CO2 z tabulky jako předtím - krok 5).

81

IUSES — Příručka k budovám V následující tabulce je uvedeno pouze několik příkladů doporučených opatření. Pokračujte, prosím, v seznamu podle skutečného stavu vašeho zařízení (školy nebo domácnosti). • Zde vložte data o vaší spotřebě a odpovídající data týkající se emisí a cen podle druhu používaného paliva a místní ceny za energii. U emisních faktorů a jednotek použijte stejná data jako v předchozím listě s emisemi CO2. • Pak tato data použijte k vypracování požadovaných výpočtů pro vyplnění níže uvedené tabulky. Příklad Jednotka

Spotřeba za m ěsíc

Em isní faktory (kg CO²eq/.....)

Cena €/.....

kWh

3500

0,54

0,19

kWh litr kg litr

3200

0,22

0,20

Druh energie Elektřina (ze sítě) Paliva pro vytápění Zemní plyn Zkapalněný ropný plyn (butan, propan) Uhlí Plynový olej Další paliva

0 0 0 0

Příklad: Jestliže uvažujete o „výměně žárovek“, druh úspor se týká „elektřiny“; 1. Úspora energie ovlivní spotřebu elektřiny = 15 % (odhad % úspor) z 3 500 kWh (vaše spotřeba elektřiny); 2. Výpočet ušetřených emisí CO2 = vynásobte množství ušetřené elektřiny (525 kWh) emisním faktorem elektřiny (0.54 kg CO2/kWh – „mění se u každé země“ 3. Ekonomické úspory = množství uspořené elektřiny (525 kWh) x cena za elektřinu (0.19 €/ kWh – “zjistěte místní cenu ”). Jestliže uvažujete o „vsazení dvojitých oken“, jedná se o opatření k úsporám „tepelné energie“, proto tedy: 1. Procentuální podíl úspor se vypočítá pomocí množství spotřebovaného paliva (10% x 30.000 kWh); 2. Emisní faktor CO2 je emisní faktor zemního plynu (0.2 kg/kWh); 3. Ekonomické úspory se vypočtou za použití ceny zemního plynu.

NAVRŽENÁ OPATŘENÍ

Druh opatř. Úspory Chování/T v % echnické

Úspory energie

Náklady Doba Ekonomic Uspořený na návratno ké úspory CO2 v opatření sti (v (€/měsíc) kg/měsíc (€) měs.)

Doporučení týkající se realizace

Vytápění v případě stavebních úprav Vždy, když jsou stávající okna jednoduchá a nebyla instalována nedávno

Zlepšit tepelnou izolaci stěn

T

30%

960,00

192

192

50 000

260,4

Instalace dvojitých oken

T

10%

320,00

64

64

35 000

546,9

Použít těsnění kolem dveří

T

25%

800,00

160

160

1 500

9,4

Vždy

Instalace automatického zavírání venkovních dveří

T

5%

160,00

32

32

2 000

62,5

Vždy

82

IUSES — Příručka k budovám Instalace termoregulačních systémů (termostatické ventily a časové spínače)

T

5%

160,00

32

32

1 500

46,9

Vždy

Při vytápění nebo ochlazování prostor nechávejte okna a dveře zavřené

CH

5%

160,00

32

32

0

0,0

Vždy

Nezakrývejte v zimě okna záclonami ani závěsy (solární zisky) a na konci vyučování je zatahujte (zamezení tepelným ztrátám)

CH

5%

160,00

32

32

0

0,0

Vždy

V zimě nastavte teplotu na WC a na chodbách na 15ºC a v místnostech na 20-21ºC

CH

5%

160,00

32

32

0

0,0

Vždy, když není mimořádně studená zima

Vstupní dveře nechávejte otevřené jen po dobu nezbytně nutnou

CH

2%

64,00

13

13

0

0,0

Vždy

Otopnou soustavu (kotel) zapínejte hodinu před začátkem vyučování a vypínejte nejpozději hodinu před jeho skončením

CH

5%

160,00

32

32

0

0,0

Vždy, když není extrémně studená zima

Nezakrývejte otopné nebo chladicí zařízení (trubky, radiátory, mřížky) záclonami, nábytkem, potahy atd..

CH

2%

64,00

13

13

0

0,0

Vždy, když jsou stávající okna jednoduchá a nebyla instalována nedávno

T

15%

525,00

284

100

800

8,0

Vždy tam, kde se často nerozsvěcí a nezhasíná

Osvětlení a příslušenství Vyměnit žárovky za kompaktní zářivky s nízkou spotřebou Instalovat regulační systémy osvětlení (světelné senzory, senzory pohybu nebo časové spínače), zejména na chodbách a sociálních zařízeních

T

10%

350,00

189

67

500

7,5

Vždy, hlavně na chodbách, sociálních zařízeních a místech, kde se často rozsvěcí a zhasíná

Instalovat k zářivkám elektronický předřadník

T

6%

210,00

113

40

700

17,5

Vždy

Používat multizásuvky. Zapojte domácí a kancelářské elektronické přístroje do multizásuvkyse zabudovaným vypínačem.

T

2%

70,00

38

13

200

15,0

Vždy

Při dostatečném množství denního světla nebo pokud se v místnostech nikdo nenachází, je potřeba všechna světla ZHASÍNAT

CH

4%

140,00

76

27

0

0,0

Vždy

Zajistěte časté čištění osvětlovacích těles

CH

2%

70,00

38

13

0

0,0

Vždy

V noci musí být všechna světla, včetně venkovních, ZHASNUTA

CH

10%

350,00

189

67

0

0,0

Vždy

Pokud nejsou počítače používány, je potřeba jejich monitory buď VYPNOUT nebo uvést do REŽIMU SPÁNKU

CH

3%

105,00

57

20

0

0,0

Vždy

83

IUSES — Příručka k budovám Obměny a kombinace s dalšími činnostmi: • “Zajímat se o energetický štítek” – zkoumat rozdíl mezi energetickou spotřebou nejlepšího a nejhoršího dostupného výrobku v obchodech. • “Pohotovostní výkon doma /ve škole“ – zjišťovat spotřebu energie při režimu stand-by doma nebo ve škole. • Uhlíková stopa: Nechte studenty vypočítat uhlíkovou stopu jejich rodiny při použití on-line výpočetních tabulek např. na www.carbonfootprint.com • Buďte kreativní: Zeptejte se studentů, zda si představí život bez elektřiny. Zkuste strávit jeden den bez použití elektřiny. Co dělali vaši předci před tím, než byla objevena výroba elektřiny? Pohled na dobu před pouhými sto lety pomůže dětem otevřít oči. • Kousek historie: Vypracujte dlouhý časový přehled znázorňující, od kdy přibližně jsou některá elektrická zařízení používána. Začněte žárovkou. • Zařaďte soutěžní prvek: výzva! Dokážete ušetřit 500 wattů za týden? Nechte studenty vypracovat plán, jak toho docílit, nejlépe za pomoci svých rodičů/učitelů.

84

Energetická účinnost budov. Studentská příručka

Recommend Documents