Teorie

Trocha teorie neuškodí

V této kapitole jde primárně o srozumitelný výklad pojmů, na které člověk zajímající se hlouběji o principy rozúčtování nákladů na teplo v bytových domech musí dříve či později narazit. Ať už během studování závazných pravidel upravujících chování v této oblasti, anebo při hledání odpovědi na otázku, proč se v jeho ročním vyúčtování tepla vyskytují ještě horší čísla, než jaká si doposud dokázal představit jen ve svých nejčernějších nočních můrách.

Pokud sem čirou náhodou zabloudil někdo, kdo je se svými náklady na vytápění bytu navýsost spokojen, možná alespoň snáze pochopí, proč obdobný pocit mohou těžko zažívat současně všichni obyvatelé jednoho domu.

Hodinky a holinky

Pro případy, když někdo trochu plave ve správném používání odborného výraziva, existuje v češtině celkem vtipné rčení: Hodinky nebo holinky, je to jedno, obojí se natahuje. To dokonale pasuje na celkem oblíbenou záměnu dvou frekventovaných pojmů – teplo a teplota. Takže pozor, jde o rozdílné fyzikální veličiny. Každá vyjadřuje něco úplně jiného, a skutečnost, že fyzika nepatřila ve škole mezi oblíbené předměty, není omluvou.

Co je teplota?

Teplota coby stavová veličina charakterizuje tepelný stav hmoty. Tedy tu vlastnost předmětů a okolí (například stavebních konstrukcí nebo vzduchu uvnitř a vně domu), kterou je člověk schopen svými smysly vnímat a přiřazuje jí pocity studeného či teplého. Základní jednotkou teploty je kelvin (K), vedlejší stupeň Celsia (°C). K měření teploty slouží teploměr.

Co je teplo?

Teplo je dějovou veličinou vyjadřující míru změny vnitřní energie hmoty. Mezi dvěma sousedícími systémy o různých teplotách (například interiérem a exteriérem domu), dochází k tepelné výměně. Šíření tepelné energie z jednoho místa na druhé může probíhat vedením, prouděním nebo zářením. Teplejší prostředí teplo odevzdává a chladnější ho přijímá, nikdy obráceně! Základní jednotkou tepla je joule (J), vedlejší watthodina (Wh). Teplo se měří kalorimetrem.

Prostup tepla konstrukcí

Energetická náročnost každého vytápěného prostoru závisí v první řadě na výši celkových tepelných ztrát. Jejich hlavní složkou jsou tepelné ztráty prostupem plochami oddělujícími daný prostor od okolí. Vypočítáme je z rozdílu teplot před a za jednotlivými konstrukcemi a z měrného tepelného toku, který je přímo úměrný výměře a tepelně technickým vlastnostem každé z konstrukcí.

Z uvedeného vzorce je patrné, že o množství prostupujícího tepla rozhoduje stejnou měrou jak rozdíl teplot ΔT, tak kvalita dělící konstrukce vyjádřená měrným tepelným tokem U∙A. V praxi proto snadno může nastat případ, kdy víc tepla prochází přes vnitřní stropy a mezibytové příčky s vysokou hodnotou U∙A a nízkým ΔT, než skrz obvodový plášť s nízkou hodnotou U∙A a vyšším ΔT. To vysvětluje, jak se mohou byty v chráněné poloze vytápět i se zcela vypnutými radiátory. Do venkovního prostředí z nich uniká méně tepla, než kolik do nich přiteče za stejný čas přes dělící konstrukce z okolních vytápěných bytů…

Vnitřní teplota

Taky vás už napadlo, když v médiích narážíte na informaci, že vnitřní teplota vytápěných prostor k bydlení by měla být 20 °C, že realita je úplně jiná? No aby ne, ona je úplně jiná.

Zmiňovaných 20 °C je totiž tzv. výpočtová vnitřní teplota, která nemá s teplotou vnitřního vzduchu prakticky nic společného. Zatímco výpočtová vnitřní teplota slouží pouze pro inženýrské výpočty, teplota vnitřního vzduchu, kterou si můžeme doma změřit pokojovým teploměrem, je oproti ní až na malé výjimky vyšší, protože v sobě zahrnuje i přirážku na zohlednění vlivu chladnějších ohraničujících konstrukcí. A protože se skladba těchto konstrukcí místnost od místnosti liší, vycházejí s ohledem na požadavek jednotného komfortu vnitřního prostředí různě i hodnoty návrhových teplot vnitřního vzduchu. Vyšší v místnostech s větší plochou chladnějších obvodových stěn a nižší naopak v místnosti, kterou v převážné míře obklopují teplejší vnitřní stěny.

Venkovní teplota

Venkovní teplota se neustále mění, během roku i během jediného dne. A proto musíme vždy pečlivě zvážit, jakou hodnotu zvolit, aby výsledek odpovídal realitě. Zatímco při výpočtu tepelných ztrát pro účel dimenzování otopné soustavy se používá tzv. výpočtová teplota venkovního vzduchu, která je zhruba na úrovni nejnižší průměrné denní teploty (od -12 °C do -18 °C podle lokality), při zjišťování skutečných tepelných ztrát musíme počítat s průměrem za příslušné otopné období, který pro většinu míst v republice zpracovává ČHMÚ.

Protože v přehledech nalezneme vedle ročních i dlouhodobé průměry, stojí za zmínku, jak ošidnou může být sázka na druhé z nich. Například hodnota pro Brno, doporučená v ČSN EN 12831, je 4,0 °C. ČHMÚ ale uvádí v roce 2014 hodnotu 6,3 °C a v roce 2003 pro změnu pouhých 2,8 °C. Použitím dlouhodobého průměru z normy by rozdíl vypočítané a reálné tepelné ztráty pro rok 2014 činil +13,5 %, pro rok 2003 potom -7 %. A to je pro přesné vyhodnocení konkrétního otopného období příliš velká chyba.

I správně zvolenou průměrnou venkovní teplotu je třeba dále korigovat, a to podle pozice hodnocené místnosti v rámci objektu. Rozhodující jsou orientace vnějších stěn vůči světovým stranám,  u mnohopodlažních domů i jejich výška nad terénem. Teploty kontaktní vrstvy vzduchu na obvodovém plášti místností se různí podle intenzity oslunění, materiálu a barvy konstrukce, což ovlivňuje množství tepla prostupujícího skrz obvodový plášť. U vyšších budov hraje roli i pokles teploty s nadmořskou výškou.

Tepelné zisky

Z definice tepla je zřejmé, že vedle tepelných ztrát, kdy energie z vytápěného prostoru uniká do okolí s nižší teplotou (vnější prostředí, nevytápěné místnosti), musí existovat i tepelné zisky. Generují je zdroje tepla s vyšší teplotou než je teplota vzduchu v interiéru. Jejich působením se naopak vnitřní energie vytápěného prostoru zvyšuje. Zdroje tepelných zisků mohou být vnější, kdy teplo do vytápěného prostoru proniká přes dělící konstrukce (solární záření či sousední prostory s vyšší teplotou vzduchu), anebo vnitřní, kdy se příslušný zdroj nachází přímo ve vytápěném prostoru (lidé, domácí spotřebiče, teplá voda).

Působení tepelných zisků je zcela nepředvídatelné, a proto se s nimi při dimenzování otopné soustavy vůbec neuvažuje. Nicméně jejich přítomnost a množství registruje automatická výkonová regulace systému vytápění. Termostatické ventily s hlavicemi upravují průběžně výkon radiátorů tak, aby dodávané množství energie odpovídalo aktuální potřebě a zamezilo se tak přetápění. Z toho vyplývá, že vliv tepelných zisků na spotřebu tepla místnosti by měl být do určité míry zohledněn již v náměru poměrového indikátoru.

Je ovšem třeba rozlišovat, zda příslušný zdroj tepelného zisku trvale zlepšuje energetickou náročnost posuzované místnosti, a to bez ohledu na vůli jejího uživatele (solární záření), anebo je-li jeho působení pouze důsledkem uživatelské činnosti (metabolické teplo, domácí spotřebiče). V prvním případě zahrnujícím výhradně vnější tepelné zisky se jedná o těžko ovlivnitelný a zcela nezasloužený vliv, který je třeba zohlednit při posuzování energetické náročnosti dotčených prostor. Ve druhém případě, jež se týká vnitřních tepelných zisků, jde jednoznačně o svobodnou volbu uživatele, a proto se zohledňovat nemůže.

Tepelná bilance

Tepelná bilance je rozdíl mezi příjmy a výdaji tepla v daném systému. Na výdajové straně máme tepelné ztráty, na příjmové tepelné zisky. Čím více převažují v bilanci posuzované místnosti ztráty, tím větší množství tepla se musí pro zamezení poklesu vnitřní teploty vzduchu do systému dodávat prostřednictvím otopné soustavy. Převažují-li naopak zisky, je třeba prostor chladit, jinak bude vnitřní teplota růst. Rozdílné tepelné bilance jednotlivých místností potažmo bytů v bytovém domě jsou přirozeným důsledkem prostorové struktury domu a jejich efekt v podobě rozdílných nároků na vytápění nelze proto přenášet na uživatele bytů.

Při porovnávání energetické náročnosti jednotlivých místností uvažujeme pouze s celkovými tepelnými ztrátami a vnějšími tepelnými zisky. To jsou položky, na jejichž výši má vliv umístění příslušné místnosti v rámci objektu. Smyslem je zohlednění polohy bytu při rozúčtování spotřebovaného tepla mezi jednotlivé uživatele, aby náklady na vytápění bytů shodné velikosti, provozovaných v souladu s vyhláškou č. 194/2007 Sb., byly stejné bez ohledu na jejich umístění v domě. Nižší energetickou náročnost bytů uprostřed domovní dispozice nelze brát jako zásluhu, ale naopak jako závazek vůči okolním bytům, díky jejichž existenci mohla nastat. Nezbytnou podmínkou přiměřené objektivity výpočtu je využívání místně a časově příslušných meteorologických dat.

Klíčovými parametry, které rozhodnou o konečné výši nákladů jednotlivých domácností, tak vedle započitatelné podlahové plochy budou objem vnitřních tepelných zisků a úspěšnost jejich zapojení do celkové tepelné bilance. Popsaný princip je maximálně spravedlivý, protože zohledňuje všechny relevantní faktory. Od velikosti bytové jednotky přes provozní specifika (objem zisků) až po míru úsporného chování uživatelů (zapojení zisků do bilance).

Co je peklo?

O pekle hovoříme tehdy, když věci nefungují tak, jak bychom si představovali, následkem čehož přicházejí nepříjemné problémy. Peklem například je, když si lidé zodpovědní za tvorbu pravidel fungování společnosti pletou teplo s teplotou. Spotřebu tepla chtějí měřit teploměrem a fyzikům navzdory prosadí tento zjevný nesmysl do legislativy. Od občanů potom pod hrozbou sankce vyžadují, aby se jejich podivnému vidění světa podvolili…

Snaha mít spotřebu tepla pod kontrolou je pochopitelná, neboť průmyslově vyráběné teplo je drahé. Přistoupit ale na tezi, že teplo lze měřit teploměrem, je hloupost a cestou do pekel. Výsledkem tohoto nedomyšleného experimentu je snížení energetické účinnosti, a tím pádem i plýtvání energií. Nabízí se vysvětlení, že prapůvod celé patálie bude v podobnosti obou výrazů v češtině. Z evropských jazyků jsou na tom podobně už jen slovenština a finština. V ostatních jsou výrazy pro teplo a teplotu natolik odlišné, že by k jejich významové záměně docházet nemělo. Nicméně s ohledem na skutečnost, že myšlenka měřit teplo teploměrem se objevuje i v materiálech vytvořených Evropskou komisí, bude příčina asi někde jinde.

Dokud lidé na významných společenských postech nepřestanou ignorovat fyzikální zákony a nezačnou znovu nazývat věci jejich pravými jmény, bude v oblasti vytápění bytových objektů stále platit, že teplo je peklo. Do té doby musíme hledat způsoby, jak negativní důsledky nastoupené cesty alespoň v mezích zákona otupit.

Kde udělali soudruzi chybu?

Neznám klíč, podle kterého jsou rozděleny kompetence mezi jednotlivá ministerstva. Ale ukazuje se, že vyhlášku řešící rozúčtování nákladů za dodávané teplo, která se týká oboru vytápění, by pravděpodobně mělo připravovat odborně způsobilejší MPO. Protože lidé z MMR, a to navzdory času, který na tvorbu pravidel měli, odvedli hodně nepřesvědčivý výkon. Původní poměrně férové prostředí přeměnili ve snaze vylepšit ho v absurdní svět jak z Kafkova románu. Člověk, který ignoruje závazná pravidla pro vytápění a krade svým sousedům teplo přes společnou zeď, je v něm ceněn za údajně úsporné chování. A okrádaný dostává kvůli „překvapivě“ vysoké spotřebě tepla cejch plýtvače, kterého je třeba vychovávat. To přece není normální.

Když je přání otcem myšlenky

Od zavedení povinného měření tepla v objektech s ústředním vytápěním si politici a úředníci slibovali úsporu tepla a zvýšení energetické účinnosti. Tak to požaduje směrnice 2012/27/EU. Ale již samotný nápad, že měřením výstupu nějakých činností či dějů zvýšíme jejich účinnost, je úsměvný a spadá do kategorie „přání otcem myšlenky“.

Měření pouze přináší informaci, jaká je hodnota na výstupu. Nemá přímý dopad do řízení procesů, na základě kterých byla daná hodnota dosažena. Je tedy pouhým pozorovatelem, nikoliv hybatelem. Funkci hybatele naopak bezvadně plní automatická výkonová regulace. Což odborníci v oboru vytápění vědí už desítky let, a její plošné zavádění má oporu ve vyhlášce 194/2007 Sb. Respektive plnila svoji funkci bezvadně do okamžiku, než uživatelé dostali doporučení vzít regulaci otopných soustav do svých rukou.

A řídit se při tom výstupy, které o spotřebě tepla dávají poměrové indikátory. A jak už víme, indikátory nevědí o spotřebě tepla vůbec nic, protože měří teplotu… Výsledky tohoto počínání jsou dvojího rázu. Snížila se energetická účinnost (ano skutečně, parametr, který jsme se na základě evropské směrnice zavázali zvýšit o desítky procent, se nám podařilo v oblasti ústředního vytápění naopak snížit). A v bytových domech vypukla válka partají o teplo. Jinak ani současný stav, kdy si lidé cíleně kradou teplo přes bytové příčky, nazvat nelze.

Výše podílu základní a spotřební složky

Novela vyhlášky 269/2015 Sb. o rozúčtování nákladů se připravovala snad dva roky. Během této doby probíhal na diskusních fórech urputný boj mezi zastánci nízkého a vysokého podílu spotřební složky. Středobodem sváru byla obava prvních, s byty situovanými v exponovaných částech domu, z navýšení jejich už nyní vyššího podílu z celkových nákladů, a naproti tomu přesvědčení druhých, s byty v chráněných vnitřních pozicích, že oběťmi budou oni, neboť přestože mají radiátory prakticky stále vypnuté, platí za teplo skoro stejně jako ti, kteří podle nich teplem plýtvají.

Na tomto místě je dobré připomenout, že bytové domy s ústředním vytápěním byly vědomě navrženy s mezibytovými konstrukcemi bez tepelně izolační funkce. Protože výpočtová teplota je pro všechny vytápěné prostory totožná. A dále se počítalo s tím, že tepelné ztráty objektu budou pokryty souběžným výkonem všech otopných těles. Nikdo při jejich návrhu nepředpokládal, že jednou nastane doba, kdy někoho vůbec napadne radiátory vypínat, a tím systém cíleně oslabovat.

Princip ústředního vytápění je totiž založen na spolupůsobení všech prvků v systému. Nikoliv na jejich konkurenci, jak se dnes někteří mimo obor mylně domnívají. A ohrožují tak samu podstatu jeho fungování. Mít legislativci alespoň elementární znalosti o ústředním vytápění, nikdy by nemohli nastavit rozsah základní složky na 30 až 50 %. Takto nízké hodnoty motivují uživatele radiátory zavírat. A tím likvidovat efekt automatické výkonové regulace, potažmo snahu zvýšit v zemi energetickou účinnost.

Interval -20 % až +100 %

Ze stejného soudku je i nastavení limitních hodnot nákladů vztažených na jednotku započitatelné podlahové plochy. Zejména pak horní hranice s hodnotou + 100 %. Praktické zkušenosti dokazují, že přiblížit se tomuto limitu nemusí být zase tak složité. Zejména v okamžiku, kdy uživatel bude vedle svého bytu nucen vytápět přes mezibytové konstrukce i jednu či dvě sousední trvale neobydlené jednotky, s vypnutými radiátory.

Vedle dramaticky zvýšené spotřeby nebude mít navíc ani záruku, že se mu v průběhu chladnějšího období podaří vůbec dosáhnout projektované vnitřní teploty. Výkony vypnutých otopných těles u sousedů musí v celkové bilanci zákonitě chybět. Pokud tedy záměrem změny limitů měla být větší spravedlnost při rozúčtování nákladů za vytápění, výsledkem je přesný opak. Argument MMR, že …plusová hranice by měla působit „výchovně“ na uživatele bytu z hlediska neplýtvání teplem… ponechávám bez komentáře.

Energetická účinnost vs. energetická náročnost

Když v Evropské komisi přišli na nápad využít k plánované úspoře energií cestu zvyšování energetické účinnosti, většina odborníků z oboru vytápění tento počin s povděkem kvitovala. Zaplať pánbůh, konečně trefa do černého. Co ovšem odhalily následné kroky? Úředníci jsou schopni pod pojem energetická účinnost zahrnout prakticky všechno, co se jim aktuálně hodí do krámu. A tak se v zájmu zvýšení energetické účinnosti začalo masivně podporovat zateplování domů. Předpokládám, že na tomto místě si každý položí otázku, co je na tom špatně. Vysvětlím.

Pokud chceme nazývat věci pravými jmény, tak energetická účinnost je podíl potřeby energie k spotřebě energie. Fyzikálním výpočtem zjistíme, že k zajištění požadované teploty v objektu bylo potřeba 60 GJ tepla. Z vyúčtování je ale patrné, že ve skutečnosti bylo dodáno, a tedy spotřebováno 100 GJ. Dosáhli jsme tak tristní energetické účinnosti ve výši 60 % (potřeba 60 GJ ÷ spotřeba 100 GJ). A stojíme před úkolem účinnost zvýšit.

Ministerstva radí objekt zateplit

Zateplení redukuje potřebu tepla, protože mu postaví do cesty kvalitnější izolaci obvodových konstrukcí. Nemá ale žádný vliv na množství tepla dodávané otopnou soustavou. Ta, jak je zřejmé z dosavadní nízké účinnosti, nemá v pořádku výkonovou regulaci, a není důvod si myslet, že polystyrén na fasádě tuto skutečnost nějak změní. Potřeba i spotřeba tedy po zateplení klesnou kupříkladu o 20 GJ. A jaká bude nová hodnota energetické účinnosti?

Světe div se, nižší, protože potřeba 40 GJ ÷ spotřeba 80 GJ dává výsledek 50 %. Zateplování bez dalších opatření zaměřených na vyšší efektivitu vytápění sice snižuje energetickou náročnost (tepla se spotřebuje méně), ale současně snižuje i energetickou účinnost (podíl zbytečně dodaného tepla vzrostl).

A výsledek?

Kupodivu se všichni zúčastnění tváří, že jsou spokojeni, ačkoliv v žádném případě nejde o win-win řešení. Majitelé domů spotřebují sice méně tepla, ale ve finále platí více, protože nejbližších 15 či 20 let budou splácet investici do zateplení. Tady bych vítěze rozhodně nehledal. Zato další tři strany nemají důvod k nespokojenosti. Výrobci stavebních materiálů a stavební firmy mají práci (a proto lobbují za další podporu zateplování). Dodavatelům tepla sice mírně klesla výroba (mimochodem daleko méně, než zastánci zateplování slibovali), ale ERÚ jim posvětí kompenzaci ve formě zvýšení cen tepla.

A stát? Ten může v EU vykázat dílčí snížení spotřeby energií. Jak známo, na náklady a efektivitu vynaložených prostředků při tom nekouká. Zato na lid je přísný, tak mu vzkáže, že má energií ještě víc šetřit.

A přitom pro dosažení vyššího efektu stačilo jen za zlomek ceny doplnit a seřídit výkonovou regulaci. Potřeba by zůstala stejná (60 GJ), ale klesla by spotřeba (ze 100 GJ klidně na 70 GJ). Takže energetická účinnost by vzrostla na 86 % a náročnost klesla o 30 GJ. Proč ale věci dělat jednoduše, když to jde složitě?