Do měření spotřeby tepla na vytápění vkládají úředníci nemalé naděje v souvislosti s úsporami energií v oblasti bydlení. V paměti všichni jistě máme ambiciózní plán 20-20-20 z roku 2008, jehož jedním z cílů bylo zvýšit do roku 2020 energetickou účinnost o 20 %. Následovala ho směrnice 2012/27/EU, která určila konkrétní kroky, které měly k naplnění závazku vést.
Od samého počátku jsem byl k tomuto záměru skeptický, neboť mi uniká, jak by mohlo ke zvýšení energetické účinnosti vytápění přispět měření spotřeby tepla. Psychologie jistě funguje v řadě oblastí našeho života, ale v tomto konkrétním případě pro mě mají větší váhu fyzikální zákony. Těšil jsem se proto na reálné výsledky.
Do dneška se ovšem neobjevilo nic na způsob vyhodnocení úspěšnosti projektu 20-20-20, a proto jsem na vlastní pěst zapátral ve statistikách a sesbíral dostupná data o vývoji energetiky, segmentu bydlení a počasí v Česku. Se záměrem analyzovat dopady jednotlivých opatření, která se od roku 1985 do současnosti zavedla. Tedy nejen efekt měření a zateplování, ale i regulace otopných soustav.
Protože často narážím na dokonalou babylonskou změť ve výkladu podstatných pojmů, začnu jejich definicemi. Poté se podíváme na jednotlivá úsporná opatření, následuje stručná analýza statistických dat a nakonec nastíním svoji představu řešení současné situace.
Definice pojmů
Energetická účinnost = podíl potřeby a spotřeby tepla; 100% účinnost nastává, když se spotřeba rovná potřebě; u neseřízené nebo manuálně regulované soustavy účinnost klesá i pod 50 %
Potřeba tepla = rozdíl mezi tepelnými ztrátami a tepelnými zisky; mění se v čase a udává kolik přesně má otopná soustava v danou chvíli dodávat tepla, aby byla účinnost 100%
Tepelné ztráty = teplo unikající z vytápěného prostoru, přímo úměrné rozdílu vnitřní a venkovní teploty; vliv na objem ztrát má rovněž kvalita pláště a intenzita větrání
Tepelné zisky = bezplatný časově a výkonově nepředvídatelný příspěvek tepla do vytápěného prostoru (Slunce, odpadní teplo z provozu a užívání, prostup tepla od sousedů)
Energetická náročnost = suma tepelných ztrát ponížená o vnější tepelné zisky; uživateli neovlivnitelná část celkové tepelné bilance, čili potřeba tepla očištěná o vliv uživatelského chování
Výkonová regulace = automatické řízení výkonu otopných těles prostřednictvím teploty a průtoku topné vody, aby spotřeba vždy a všude odpovídala místní aktuální potřebě tepla (100% účinnost)
Manuální regulace = uživatelské zásahy do výkonové regulace s vizí šetřit tepla více, než kolik dokáže automatická regulační technika, tedy zvýšit účinnost nad 100 %, což je utopie; manuálními zásahy výsledek nelze vylepšit, pouze zhoršit…
Místní vypínání otopných těles = nemá vliv na celkovou spotřebu objektu; chybějící výkon vypnutých těles nahrazují jiná tělesa zvýšením svého výkonu; mění se pouze podíly místních spotřeb
Vědomé přetápění = uživatel není spokojen s projektovanou vnitřní teplotou a svými zásahy do výkonové regulace ji cíleně zvyšuje a žádné měření mu v tom nezabrání
Nevědomé přetápění = uživatel svými zásahy do výkonové regulace brání technice dosáhnout 100% účinnosti, v důsledku čehož je spotřeba tepla vyšší než jeho potřeba
Měřená dodávka tepla = časově a výkonově proměnlivá dodávka tepla z otopné soustavy v ideálním případě reflektující aktuální výši tepelných ztrát a tepelných zisků (funkční automatická regulace)
Měření spotřeby tepla = podklad pro rozúčtování nákladů na vytápění; správný jen tehdy, když udává skutečnou spotřebu v daném prostoru včetně zohlednění mezibytových přestupů tepla
Druhy úsporných opatření:
Kombinovaná výkonová regulace = ekvitermní regulace + termostatické ventily
Princip: řízení topného výkonu podle aktuální výše tepelných ztrát a tepelných zisků = teplota topné vody dle teploty venkovního vzduchu + průtok topné vody tělesem dle teploty vzduchu v místnosti
Potenciál úspor: absolutní = celkový objem v daném místě působících tepelných zisků, relativní = podíl tepelných zisků a tepelných ztrát; 20 až 80 % podle energetické náročnosti (čím nižší náročnost, tím vyšší podíl tepelných zisků a tím vyšší potenciál)
Realita: povinnost vybavit otopné soustavy TRV se v legislativě objevila v roce 1987 s termínem konec roku 1995, spotřeba v tomto mezidobí klesla o třetinu = zavedená regulace + omezení vědomého přetápění kvůli zdražení tepla; celý efekt se během dalších 4 let smazal = uživatelské zásahy do regulace + rostoucí podíl tepelných zisků → nevědomé přetápění; v roce 1999 se trend opět obrací = zateplování + další zdražení tepla → zatím se ale zdaleka nedosáhlo stavu z roku 1994
Zateplení pláště objektu a výměna oken
Princip: snížení energetické náročnosti prostřednictvím omezení tepelných ztrát prostupem
Potenciál úspor: absolutní = rozdíl původních a nových tepelných ztrát, relativní = podíl absolutní úspory a původních celkových tepelných ztrát; 20 až 50 % podle rozsahu opatření
Realita: snížení energetické náročnosti, ale současně snížení energetické účinnosti = vedle zateplení a výměny oken je nutné změnit nastavení výkonové regulace (neprovádí se…) → investice 15 mld. Kč do zateplení v letech 2011 až 2012 se v roce 2013 nijak neprojevila v korigované spotřebě tepla, beze změn v regulaci nastává nevědomé přetápění; Pelzmanův efekt = lidé reagují na sníženou potřebu zvýšením vnitřní teploty pod dojmem, že i tak šetří (vědomé přetápění) → nižší energetická účinnost vytápění oproti stavu před zateplením
Měření spotřeby tepla v místech spotřeby
Princip: ze zjištění, kde se teplo skutečně spotřebovává, lze spravedlivě rozdělit náklady na vytápění; musí se jednat o porovnávání skutečné spotřeby a nikoliv o množství tepla dodávaného tělesy
Potenciál úspor: absolutní = objem nevědomého přetápění, relativní = podíl nevědomého přetápění a celkové spotřeby tepla; úspory nastanou pouze za předpokladu, že uživatelé vědomi si podmínek nutných pro spravedlivé rozúčtování tepla přestanou zasahovat do regulace otopné soustavy
Realita: měří se dodávka tepla tělesy, což není skutečná spotřeba tepla; uživatelé jsou instruováni zasahovat do regulace, aby tím snížili svoji spotřebu = tepelné parazitování neřešící celkovou spotřebu objektu, pouhé přelévání spotřeby z místa na místo a snižující energetickou účinnost vytápění; rozúčtování nákladů je chybné, neodpovídá podílům skutečné spotřeby
Analýza výsledků za uplynulých 35 let
Zdrojová data:
- Skutečná spotřeba tepla na vytápění bytových domů – zdroj: ČSÚ
- Počet denostupňů D21 – zdroj: ČHMÚ
- Bytová výstavba – zdroj: ČSÚ
- Průměrná energetická náročnost v oblasti bydlení – zdroj: ČSÚ
- Vývoj ceny tepelné energie – zdroj: ČSÚ
Výstupy klíčových ukazatelů:
- Vývoj korigované spotřeby v soustavách ÚT
- Vývoj průměrné energetické náročnosti bytových domů – zdroj: ČSÚ
- Energetická účinnost
- Nevyužitý potenciál úspor
Příčina a následek – komentář k jednotlivým časovým úsekům:
- 1985 až 1989 – korigovaná spotřeba pozvolna stoupá; příčina: dodávky tepla jsou regulovány pouze kvalitativně na zdroji tepla, chybí kvantitativní složka regulace + postupně se otepluje, narůstá tedy podíl tepelných zisků v tepelné bilanci; následek: postupný nárůst nevědomého přetápění v důsledku absence TRV
- 1990 až 1994 – korigovaná spotřeba rapidně klesá; příčina: efekt masivní instalace TRV (limit – konec roku 1995) + citelné zdražení tepla po roce 1989; následek: omezování jak nevědomého, tak vědomého přetápění; zvyšování energetické účinnosti vytápění
- 1995 až 1999 – korigovaná spotřeba prudce stoupá; příčina: rozšiřuje se měření v místech spotřeby, uživatelé jsou při něm nabádáni k individuální regulaci vytápění + výrazně se otepluje a roste tak podíl tepelných zisků v tepelné bilanci; následek: vyřazování automatické regulace vede k nárůstu nevědomého přetápění
- 2000 až 2006 – korigovaná spotřeba klesá; příčina: začátek zateplování objektů + poměrně chladné období s nižším podílem tepelných zisků v tepelné bilanci; následek: klesá energetická náročnost, čímž se kompenzují ztráty působené individuálními zásahy do výkonové regulace
- 2007 až 2009 – pozvolnému poklesu předchází skokový nárůst korigované spotřeby; příčina: pokračuje zateplování objektů + poměrně teplé období s vyšším podílem tepelných zisků v tepelné bilanci; následek: manuální regulace vede k nárůstu nevědomého přetápění, jež působí proti snižování energetické náročnosti
- 2010 až 2013 – stagnace korigované spotřeby; příčina: obrovské investice do zateplování + povinné zavádění měření (limit – konec 2014); následek: pozitivní efekt zateplování je likvidován nefunkční regulací v důsledku individuálních zásahů uživatelů a neseřizováním soustav po zateplení
- 2014 až 2019 – korigovaná spotřeba kopíruje náročnost otopných sezón; příčina: pokračuje zateplování + měření již ve všech objektech; následek: navzdory 100% instalaci regulace a měření a výraznému snížení energetické náročnosti výsledek horší než v roce 1994, což je důsledek preferování manuální regulace před automatickou
Rekapitulace výstupů
Přestože je celková korigovaná spotřeba tepla v roce 2019 o 51 % nižší než v roce 1985, nelze tento výsledek hodnotit kladně. Za uplynulých 35 let se totiž výrazně změnila průměrná energetická náročnost bytových domů, a aby bylo srovnání objektivní, je nutné do něj tuto skutečnost promítnout. Křivka průměrné energetické náročnosti představuje srovnávací hladinu, vůči které se musí posuzovat hodnoty korigované spotřeby. Tedy pomyslnou nulu.
Z tohoto pohledu je výsledek roku 2019 nejen o 25 % horší než stav v roce 1994, ale dokonce je horší než výchozí stav roku 1985, a to o 8 %. Ke zvýšení energetické účinnosti tedy nedošlo, naopak jsme na tom navzdory všem drahým opatřením hůř než před 35 lety. Překvapení? Rozhodně ne pro topenáře. Někteří z nich před tímto vývojem již od devadesátých let varují.
Z vývoje spotřeby v jednotlivých časových úsecích je zjevné, že největším přínosem pro energetickou účinnost je funkční výkonová regulace vytápění. Ta úspěšně eliminuje nevědomé přetápění, tedy složku, o jejíž existenci nemá řada vlastníků ani tušení. Na vědomé přetápění zase prokazatelně platí cena tepelné energie. Z grafů je patrné, že každé výraznější zdražení tepla se následně projeví snížením spotřeby.
Zateplováním se sice snižuje energetická náročnost, ale aby se kladně projevilo i v energetické účinnosti, musí na něj nutně navázat seřízení otopné soustavy na nové okrajové podmínky. To se v praxi nedělá, a proto je efekt zateplování o dost nižší, než se očekávalo.
Negativně pak na vývoj úspor působí příklon k manuální regulaci vytápění. Právě kvůli laickým doporučením zaměřeným na individuální zásahy uživatelů do regulace vytápění byly eliminovány všechny ostatní pozitivní kroky a došlo ke zhoršení výchozího stavu.
Vzhledem k tomu, že průměrný nevyužitý potenciál úspor v posledních dvou desetiletích činí ročně 5,58 mld. Kč, protopila se v bytových domech jen za toto období zbytečně energie za více jak 117 miliard korun. Preferování psychologie před fyzikálními zákonitostmi tak konečné spotřebitele vychází pěkně draho…
Výhled do budoucnosti, co udělat pro lepší výsledky
Je potřeba změnit pohled na funkci měření tepla v místech konečné spotřeby
Nejde o nástroj pro zajištění uvědomělého chování spotřebitelů, jejím účelem je získávání podkladů pro spravedlivé rozúčtování nákladů na vytápění. Představa, že spotřebitelé na základě informací z měřicích zařízení budou efektivně regulovat dodávky tepla ve svých bytech prostřednictvím manuálních zásahů do otopné soustavy je nebezpečným bludem! Znehodnocuje investice do všech úsporných opatření.
Přestaňme si plést skutečnou spotřebu tepla s dodávkou tepla do vytápěného prostoru
Teplo se spotřebovává tam, kde je ho momentální nedostatek, nikoliv tam, kde se otopnou soustavou vydá. Zapomeňme na hranice bytů. Stěny i stropy nepředstavují pro teplo žádnou překážku. Skutečná spotřeba je teplo dodané tělesem plus teplo, které přišlo od jedněch sousedů, minus teplo, které k druhým sousedům odešlo.
Musíme změnit způsob zjišťování skutečné spotřeby tepla na vytápění
Bytové kalorimetry ani poměrové indikátory na radiátorech netuší, kolik tepla migruje skrze dělící konstrukce objektu. Měří pouze jednu z mnoha složek celkové spotřeby. Gradenová metody pro změnu netuší, kde se teplo, jež vnitřní teplotní úroveň způsobilo, ve skutečnosti vzalo. Hází do jednoho pytle dodávku z teplárny s tepelnými zisky ze Slunce a provozu domácnosti. Potřebujeme metodu, která dokáže vyčíslit všechny relevantní složky spotřeby tepla.
S ní mohou spotřebitelé nechat s klidným srdcem pracovat automatickou výkonovou regulaci. Tak málo stačí pro zajištění maximálně efektivního provozu vytápění, a tedy výrazné úspory nákladů. Z analýzy vyplývá, že aktuální potenciál úspor tepelné energie začíná na 25 % (současnost versus potvrzený výsledek roku 1994). Ve skutečnosti bude ještě vyšší, neboť ne všechny instalace byly v minulosti provedeny optimálně, takže i v oblasti výkonové regulace nacházíme jisté rezervy.
Bilanční metoda měření spotřeby tepla – klíčový prvek spravedlivého rozúčtování
Existuje způsob, jak pomocí měření spotřeby tepla zajistit maximální spravedlnost v rozúčtování nákladů. Představme si prázdný byt s vypnutými radiátory parazitující na svém okolí, který je reálně vytápěn svými sousedy. Zatímco dodneška parazit s nulovými náměry zaplatil 80 % domovního průměru a jeho sousedům navýšená spotřeba nebyla ničím kompenzována, tedy mohli platit až dvojnásobek průměru, ponovu bude teplo rozděleno podle toho, kam ve skutečnosti doputovalo. Bez jakýchkoliv zcela účelových úprav.
Nevytápěný byt s nulovými vnitřními tepelnými zisky tak může mít klidně vyšší skutečnou spotřebu tepla než jeho soused, který mu teplo posílá, ale do celkové bilance navíc přispívá i nemalými tepelnými zisky. Byt s funkční výkonovou regulací může mít při nadprůměrné produkci vnitřních tepelných zisků minimální spotřebu, a nebude za to trestán posunem na 80 % průměru. Bude platit opravdu jen to, co skutečně spotřeboval.
Uvedený princip nikomu nebrání upravovat si parametry vnitřního prostředí dle svých preferencí, takže lidé, kteří potřebují vyšší teplotní standard, si budou moci přitopit a otužilí naopak teplotu snížit. Musí ale počítat s tím, že pokud bude v sousední místnosti či bytu teplota jiná, tepelný tok mezi oběma prostory se ve vyúčtování zohlední. Smysl tak ztrácí vypínání radiátorů v době nepřítomnosti, jehož jediným efektem byly sousedské krádeže tepla.
Jednou jsem něco ukradl sousedům já, podruhé zase oni něco mně. Nula od nuly pošla, jediným efektem bylo vyřazení automatické regulace z provozu, tedy nic jiného než ztráta…
Pokud toto spotřebitelé pochopí a přestanou bezúčelně zasahovat do regulace vytápění, odměnou jim bude úspora nákladů v důsledku vyšší účinnosti vytápění. To, co mohli mít už dávno, kdyby se do odborných otázek nezačala míchat ničím nepodložená ideologie.