Metody měření tepla
V tomto článku vám přinášíme přehled používaných metod na rozúčtování nákladů na teplo, abyste si mohli udělat jasný obrázek o jejich výhodách i nevýhodách. Doufáme, že vám tento přehled usnadní rozhodování, jakou metodu zvolit pro váš dům.
DENOSTUPŇOVÁ METODA SOFTLINK
Na rozdíl od ostatních metod indikace spotřeby tepla v bytech, které jsme se snažili stručně popsat v předchozích kapitolách, Denostupňová (nebo též gradenová) metoda pracuje na zcela jiném principu. Měří se přímo výsledný tepelný stav bytu jako výsledek služby vytápění. Dodávku tepla legitimně považujeme za službu, jejímž cílem je dosáhnout požadované tepelné pohody v jednotlivých místnostech. Tepelnou pohodu si nastavuje sám uživatel, nejlépe pomocí ventilů s termostatickými hlavicemi. Denostupňové systémy, tedy i CEM, vyhodnocují tepelný tok mezi vnitřním prostředím bytu a venkovním prostředím. Tato metoda měří výsledný tepelný stav bytu v čase, a tak platí vždy a bez výjimky, že uživatelé stejně velkých bytů a při stejné dosahované teplotě zaplatí stejnou částku za teplo, bez ohledu na polohu bytu v domě. Nepříznivě situované byty (pod střechou, na štítě, nad garážemi, apod.) mají daleko vyšší nároky na potřebu dodaného tepla pro dosažení dané teploty. Naopak výhodně situované byty dosahují daleko snáze požadované tepelné pohody, neboť mají nízké tepelné ztráty vzhledem k tomu, že sousedí s jinými vytápěnými byty. Z uvedeného vyplývá, že Denostupňová metoda automaticky zohledňuje nevýhodně situované byty. A co je nejdůležitější – registruje prostupy tepla mezi místnostmi a jednotlivými byty. Tzn., že uživatel, který vypne radiátory a nechá se nepřímo vytápět sousedy, toto teplo také zaplatí a nikoliv sousedé, kteří by jej zaplatili v případě použití radiátorových indikátorů. Díky této vlastnosti není potřeba používat při rozúčtování nákladů na teplo žádné opravné koeficienty. Rovněž požadavek vyhlášky č.372/2001 Sb. na povolené rozpětí plateb od průměru je zde bez problémů splněn.
Algoritmus výpočtu spotřeby tepla je velmi jednoduchý a lze jej snadno kontrolovat. Vzhledem k tomu, že Denostupňová metoda v systému CEM ukládá do paměti průběhy teplot v bytech a průběh venkovní teploty za celý rok, není problém použít tato data pro řešení případných reklamací nebo jako podklad pro vypracování auditu bytového domu, neboť je k dispozici záznam skutečného rozložení teplot v domě. Nejvýznamnější vlastnosti Denostupňové metody:
- centrální sběr dat bez potřeby vstupu do bytů
- kontinuální (on-line) odečet
- programová ochrana proti ovlivnění uživatelem
- nízké ceny poskytovaných služeb vzhledem k nízké potřebě pracovní síly při odečtech a zpracování dat
- nízké provozní náklady
Samozřejmě i Denostupňová metoda skrývá určitá úskalí v podobě možných chyb měření. Tyto chyby se správnou terminologií nazývají nejistoty měření. Musíme však zdůraznit, že nejistoty Denostupňové metody jsou v porovnání s nejistotami indikace radiátorových indikátorů zcela zanedbatelné.
KALORIMETR
Jedná se o metrologicky cejchovaný vodoměr se dvěma odporovými teplotními čidly a matematickým integračním členem. Je určen zejména k měření spotřeby tepla na patách objektů, tzn. na fakturačních měřidlech. Pro měření v bytech není tato metoda vhodná, neboť u klasických stoupačkových systémů vytápění by se musel kalorimetr montovat na každé topné těleso, což by bylo finančně velmi náročné.
INDIKÁTOR ELEKTRONICKÝ
Pro tyto indikační pomůcky platí obecně téměř vše, co je uvedeno v kapitole o odpařovacích indikátorech, tedy zejména problematika prostupů tepla, která je zde ještě více zvýrazněna, jak uvidíme dále. Za mnohem vyšší cenu tak uživatel získává co do metody indikace stejné zařízení. Přidanou hodnotou je zde vyšší komfort obsluhy, odstranění tzv. studeného odparu v době mimo topnou sezónu, odstranění chyby indikace z důvodů teplotní roztažnosti kapaliny, odstranění chybného odečtu při chybném úhlu pohledu (paralaxy) a pominutí diskutabilního názoru na zdravotní závadnost odpařované kapaliny. Indikátor integruje teplotu radiátoru v čase, výsledkem indikace je tedy opět určitý počet dílků za topnou sezónu, které po „úpravě“ korekčními koeficienty slouží jako základ k poměrovému rozdělení nákladů na teplo pro jednotlivé uživatele. K dispozici pro čtení hodnot je display, dražší typy umožňují dálkový odečet pomocí radiového signálu bez vstupu do bytů. Technicky se jedná o zmodernizovanou variantu odpařovacích indikátorů. Jsou citlivější, počet naměřených „elektronických dílků“ je mnohem vyšší než u odpařovacích indikátorů. Umožňují uložení naměřených dílků do paměti v určený čas, čímž odpadá obvyklé zkreslení způsobené časovou náročností provedení odečtů všech indikátorů. Některé typy umožňují automatické vypnutí v letním období, čímž se eliminují chyby, které způsobuje tzv. „studený odpar“ u odpařovacích indikátorů. Problematická bývá někdy tzv. startovací teplota. Není nutná jejich výměna po provedení odečtů, v paměti zůstávají hodnoty až za dvě minulá měřená období, která lze na displeji zobrazit. Ovlivnění za provozu uživatelem je u některých typů obtížnější nežli u odpařovacích indikátorů. Provoz je zajištěn baterií s dlouhou životností, zpravidla 6 – 10 let, při selhání baterie však dochází ke ztrátě dat. Cena nové baterie se může přiblížit ceně nového indikátoru, což v konečném důsledku velmi prodraží provozní náklady. Negativní vlastnosti z hlediska prostupů tepla mezi byty jsou stejné jako
u odpařovacích indikátorů. Naopak vyšší citlivost u těchto indikátorů způsobuje neúměrné a fyzikálně nezdůvodnitelné rozdíly v náměrech. I po opravě náměrů korekčními koeficienty dosahovaly platby za teplo „nejdražšího“ bytu až desetinásobku oproti „nejlevnějšímu“ bytu. Při trvale vypnutém radiátoru je pochopitelně náměr nulový a nula násobená jakýmkoliv koeficientem je stále nula. Uživatel s nulovými náměry tak zaplatí pouze základní složku, přitom průměrná teplota v takovém bytě může být při vhodné poloze v objektu 18°C – 19°C, což je přijatelná hodnota vzhledem k zanedbatelným platbám za teplo. O to více pak nespravedlivě zaplatí uživatelé bytů, kteří topí.
Podívejme se blíže na výsledky rozúčtování pomocí elektronických indikátorů z pohledu vyhlášky č. 372/2001 Sb., §4, odst.4, který předepisuje, že rozdíly v nákladech na vytápění nesmí překročit hodnotu ±40% oproti průměru v zúčtovací jednotce. Z pohledu fyzikálního je toto rozmezí více než dostatečné. Po přepočtu na dosahované teploty se povolené (a reálné) rozpětí pohybuje od cca. 13,6°C v nedotápěném bytě do cca. 26,4°C v přetápěném bytě. Těchto krajních mezí nelze dosahovat trvale, je zde tedy jistá rezerva.
Shrneme-li výše uvedené – jelikož radiátorové indikátory neregistrují výslednou teplotu v bytě, nýbrž teplotu radiátoru, není vzhledem k tomuto legitimnímu požadavku vyhlášky korektně proveditelné žádné rozúčtování metodou odpařovacích a elektronických indikátorů na radiátorech. Vědí to i firmy, které vyúčtování těmito indikátory provádějí, a proto se objevilo tolik negativních stanovisek ke zmíněnému paragrafu a tlaky na jeho zrušení. Bohužel původní záměr zákonodárců se minul účinkem, protože rozúčtovatelé zavedli další opravný koeficient, který vysoké platby sníží a nízké zvýší, čímž se soubor výsledků uměle vměstná do dovoleného rozmezí při zachování celkových nákladů za objekt.
INDIKÁTOR ELEKTRONICKÝ DVOUČIDLOVÝ
Poslední z kategorie radiátorových indikátorů jsou elektronické radiátorové indikátory s přívlastkem dvoučidlové. Na první pohled se tento indikátor liší tím, že kromě teploty na radiátoru snímá i druhou teplotu v blízkém okolní radiátoru. Vzhledem ke konstrukci indikátoru je ale tato vzdálenost snímače velmi malá – lze ji počítat v milimetrech. Tzv. jednočidlový indikátor registruje pouze teplotu radiátoru v místě upevnění, přesto vám nikdo neodpoví na otázku jak dlouho a jak „teplý“ byl radiátor podle indikovaného počtu dílků. Závislost konečného počtu dílků na teplotě a čase nelze zpětně ověřit, ani vyhodnotit. U dvoučidlového indikátoru vstupuje do indikace ještě druhá hodnota snímaná čidlem, které jak již bylo řečeno snímá teplotu v blízkém okolí radiátoru. Mikroprocesor indikátoru z těchto dvou hodnot vytváří opět dílky. Matematický vztah pro výpočet těchto dílků je dán rozdílem hodnoty čidla teploty radiátoru a čidla druhé teploty. Rozdíl je u některých typů rovnou násoben konstantami, které zohledňují výkon, velikost radiátoru a způsob montáže. V případě náhlých změn teploty na druhém čidle, např. při průvanu, zakrytí indikátoru apod. dojde k tomu, že indikátor snímá pouze jednočidlově. Toto opět vnáší mnoho neznámých do výsledného počtu indikovaných dílků. Další postup se nijak neliší od ostatních indikátorů – odečet dílků, oprava náměrů korekcemi na polohu místnosti (přítomnost této korekce jasně vypovídá o tom, že druhé čidlo nijak nepřispívá k objektivitě měření) a případná kontrola na povolené rozpětí plateb dle vyhlášky č. 372/2001 Sb. Nevyhoví-li výsledky, aplikuje se další korekční přepočet.
Dvoučidlové indikátory integrují teplotu radiátoru, která je rozdílově korigována údajem druhého čidla, rozdíl může být korigován opravnými konstantami přímo v mikroprocesoru nebo až při zpracování výsledků. Výsledkem matematické operace procesoru je určitý počet dílků. Korekcí údajem druhého čidla se výsledek spíše komplikuje, neboť nelze zpětně vyhodnotit, jak výsledný počet dílků vznikl. Druhý snímač neměří teplotu místnosti, ale teplotu blízkou okolí radiátoru. Nelze získat hodnoty, kterými by bylo možno doložit průběh teploty v místnosti v čase. Umístění indikátoru na radiátoru nelze definovat z důvodu pohyblivého teplotního středu otopného tělesa. Údaj druhého čidla není při určitém režimu vyhodnocován (změny teplot v okolí druhého snímače), potom tedy mikroprocesor vyhodnocuje pouze teplotu radiátoru – je téměř nemožné hodnotit všechny možné varianty, které v praxi mohou nastat. Při výpočtu jsou opět použity opravné koeficienty.
Jak jsme již zmiňovali na jiném místě, prostupy tepla mezi byty v tuzemské panelákové výstavbě jsou velmi významným činitelem, který nelze ignorovat. Právě neměřené prostupy mezi byty způsobují největší problémy při rozúčtování nákladů na teplo a jsou zdrojem mnoha reklamací při rozúčtovávání prováděném pomocí jakýchkoli radiátorových indikátorů. Připomeňme, že vyhláška MMR ČR č. 372/2001 Sb. nově zavedla maximální povolený rozptyl mezi platbami jednotlivých bytů za spotřebované teplo v rámci jednoho domu, ovšem ani tato snaha neřeší primární příčinu nespravedlivých plateb za teplo. Původním záměrem autorů vyhlášky bylo to, že pokud rozúčtování nevyhoví novým požadavkům, je nutné prohlásit použitou metodu za chybnou a hledat příčiny na základě fyzikálních a technických rozborů. Jak je ovšem pro naše právní prostředí typické, firmy provádějící vyúčtování si vysvětlily plnění zákona po svém a pod záštitou Asociace rozúčtovatelů nákladů na teplo a vodu zavedly další opravné koeficienty, které „srovnávají“ platby za teplo do povoleného pásma. Takové vyúčtování postrádá jakoukoliv oporu ve fyzikálních zákonitostech.
Denostupňová metoda dokáže prostupy tepla registrovat, neboť je měřen výsledný tepelný stav bytu v závislosti na venkovní teplotě – tedy v podstatě tepelný tok. Problém neměřených prostupů tepla zde odpadá a rozúčtování nákladů na teplo lze z tohoto důvodu považovat za velmi objektivní.
Podívejme se nyní na praktický příklad stanovení tepelné bilance skutečných bytů, tak jak byl experimentálně proveden v jednom bytovém domě (VVÚ-ETA, 99 bytových jednotek).
Na následujícím obrázku je znázorněna půdorysná situace, kde v bytě 2+k.k. byly dlouhodobě uzavřeny ventily na radiátorech a ve všech okolních bytech byla udržována teplota na hodnotě +22°C. Venkovní teplota byla +1°C a teplota na chodbě se schodištěm byla +15°C. Ve sledovaném bytě 2+k.k. byla dosažena dlouhodobě při daných podmínkách teplota +19°C.
Tepelné zisky bytu 2+k.k. při vypnutých radiátorech jsou tvořeny prostupy tepla Q1, Q2 a Qs (strop a podlaha) ze sousedních bytů s vyšší teplotou a tepelným ziskem ze stoupaček Qst. Tepelné ztráty bytu 2+k.k. představují šipky Q3 a Q4 směrem do chladnějšího prostředí a infiltrace okny. Jednotlivé hodnoty tepelných zisků a ztrát si nyní vyčíslíme. Zjednodušená tepelná bilance vychází ze vzorce:
Q = k . S . (t2 – t1)
Q = teplo (W)
k = součinitel prostupu tepla (W/m2.°C)
S = teploměrná plocha (m2)
t2 – t1 = rozdíl teplot (°C)
Vstupní hodnoty konstant jsou v následujících tabulkách:
Tabulka 1 – koeficienty prostupu tepla (W/m2.°C):
| příčky mezi byty | strop, podlaha | vnější plášť | příčka do chodby | okna | dveře | |
| 2,32 | 2,25 | 0,62 | 4,6 | 2,8 | 3,0 |
Tabulka 2 – rozměry a plochy (m, m2):
| příčky mezi byty | strop, podlaha | vnější plášť, příčka chodby | okna | dveře | stoupačky | |
| rozměr: | 6,5 x 2,65 | 6,5 x 6,0 | 6,0 x 2,65 | (1,5 x 1,5)+(1,8 x 1,5) | 2×0,9 | průměr 0,019 |
| plocha: | 17,225 | 39,0 | 15,9 | 4,95 | 1,8 | 0,158 |
Tabulka 3 – výpočet tepelných zisků bytu 2+k.k.:
| Příčky mezi byty | Q1+Q2 = 2 x 17,225 x 2,32 x (22 – 19) | 239,8 W | |
| Strop, podlaha | Qs = 2 x 39 x 2,25 x (22 – 19) | 526,5 W | |
| Stoupačka (260W/m2) | Qst = 0,158 x 260 | 41,1 W | |
| Zpátečka (170W/m2) | Qst = 0,158 x 170 | 26,9 W | |
| Suma tepelných zisků | Q = Q1 + Q2 + Qs + Qst + Qzp | 834,3 W |
Tabulka 4 – výpočet tepelných ztrát bytu 2+k.k.:
| Vnější stěna | Q3 = 0,62 x (15,9 – 4,95) x (19 – 1) | 122,2 W | |
| Stěna do chodby | Q4 = 4,6 x (15,9 – 1,8) x (19 – 15) | 259,4 W | |
| Okna | Qo = 2,8 x 4,95 x (19 – 1) | 249,5 W | |
| Dveře | Qd = 3 x 1,8 x (19 – 15) | 21,6 W | |
| Infiltrace | Qi = 180 W | 180,0 W | |
| Suma tepelných ztrát | Q = Q3 + Q4 + Qo + Qd + Qi | 832,7 W |
Závěr:
Jak je patrné z výpočtů, tepelné zisky z okolních bytů a ze stoupaček pokryjí celkové tepelné ztráty bytu 2+k.k. s vypnutými radiátory při zachování vnitřní teploty bytu +19°C a při venkovní teplotě +1°C. Tyto zisky v případě použití radiátorových indikátorů (lhostejno zda odpařovacích či elektronických) představují neměřené teplo, které uživatel bytu 2+k.k. nezaplatí. Naopak toto teplo zaplatí uživatelé okolních bytů, pro které je teplo Q1, Q2 a Qs tepelnou ztrátou a které bude zaregistrováno na jejich indikátorech, přestože jej předají sousednímu bytu 2+k.k. Toto je hlavní příčinou fyzikálně nezdůvodnitelných rozdílů v platbách za teplo při použití radiátorových indikátorů.
Při použití Denostupňové metody měření spotřeby tepla zaplatí uživatel bytu 2+k.k. odpovídající platbu za teplo vzhledem k dosahované teplotě +19°C. Jestliže v sousedním stejně velkém bytě ve vyšším patře bude předpokládaná teplota +22°C (tedy rozdíl mezi byty je +3°C), potom rozdíl v platbách za teplo těchto dvou stejných bytů může být maximálně 15 až 21 % (podle fyzikálního pravidla, že 1°C navíc představuje zvýšení nákladů na teplo o cca 5 až 7 %).