Kolik žere přímotop?

Pravda o spotřebě, kterou většina lidí počítá špatně.

Jakou spotřebu má přímotop? Přímotopy mají pověst „žroutů elektřiny“. V diskusích a hlavně v laciných článcích od diletantů se často objevují jednoduché výpočty typu: „Přímotop má příkon 2 000 W, elektřina stojí 10 Kč/kWh, den má 24 hodin, takže za den spotřebuji 48 kWh a zaplatím 4.800 Kč. Dává to smysl jen na první pohled – ve skutečnosti je to hloupost, realita spotřeby je úplně jiná. Pokud někdo počítá provoz tak, že prostě vynásobí příkon cenou za kWh, dopouští se zásadního omylu. Přímotop totiž neběží nepřetržitě. Skutečný počet jeho provozních hodin je výsledkem několika faktorů, které mají na celkovou spotřebu mnohem větší vliv než samotný příkon přístroje. Pojďme si to vysvětlit jednoduše a bez nesmyslů.

• Spotřebu neurčuje příkon (výkon) topidla, ale tepelné ztráty prostoru
• Jak výkon přímotopu ovlivňuje spotřebu?
• Jak skutečné provozní hodiny závisí na venkovních teplotách?
• Skutečná spotřeba přímotopu za den, nebo celé topné období - výpočet
• Termostat: hrdina nebo zabiják?
• Cena elektřiny podle tarifu: proč je důležité topit se správným distribučním tarifem
• Stručné shrnutí: Co opravdu ovlivňuje spotřebu přímotopu?
• Jak s přímotopem ušetřit?
• Fyzika je neúprosná, ale ...

 

 

Spotřebu neurčuje příkon (výkon) topidla, ale tepelné ztráty prostoru

To nejdůležitější, co ve všech „rychlých a odborných“ výpočtech chybí, je pojem tepelná ztráta vytápěného prostoru - místnosti nebo domu. Každá místnost ztrácí teplo skrz stěny, strop, podlahu, okna. A právě tyto tepelné ztráty říkají, kolik wattů výkonu je potřeba dodat, aby se prostor udržel na požadované vnitřní teplotě. Čím více izolace na baráku, tím menší ztráta a nižší spotřeba. Tepelná ztráta je vždy spočítána na konkrétní teploty (vnitřní - nejčastěji 20°C a venkovní - dle regionu a nadmořské výšky -12, -15 nebo -18°C).

Dáme příklad: místnost 15m2 s tepelnou ztrátou 1000 W potřebuje pro udržení teploty interiéru 20°C 1000 W tepla každou hodinu – ale při venkovní teplotě -12°C. Pokud v této místnosti použijete přímotop o příkonu 2 000 W, neznamená to, že bude žrát 2 000 W hodinu co hodinu. Znamená to, že bude určitý čas topit výkonem 2 000 W a určitý čas bude vypnutý. Celkově ale dodá jen tolik energie, kolik odpovídá aktuální tepelné ztrátě. Ve skutečnosti tedy přímotop „žere“ tolik, kolik tepla dům ztrácí, ne kolik má přímotop napsaný příkon na štítku. Hodnota tepelné ztráty je naprosto klíčový parametr, všechny výpočty spotřeby z ní vycházejí.
A jak se k tepelné ztrátě dostanete?

1. 1. Vypočte ji projektant – energetický specialista
2. 2. Vypočtete si ji podle výpočetní pomůcky na TZB-info.cz
3. 3. Odhadnete ji podle pomůcky na TZB-info.cz
4. 4. Odhadnete ji pomocí následující tabulky:

Příklady rozmezí tepelných ztrát ve wattech v závislosti na typu stavby:

• Starší nezateplené objekty: 40-50 W/m3
• Starší objekty s dodatečným zateplením: 30-40 W/m3
• Novostavby od roku 2000: 20-30 W/m3
• Současné novostavby: 15-20 W/m3 

 

Jak výkon přímotopu ovlivňuje spotřebu?

Mnoho lidí si myslí, že když si koupí slabší přímotop, bude mít automaticky menší spotřebu. Je-li přímotop řízen termostatem, netopí pořád, takže to tak není:

• Slabší přímotop, který je poddimenzovaný běží často téměř nepřetržitě a prostor nikdy pořádně nevytopí, takže se nakonec spotřeba nijak nezlepší.
• Silnější přímotop má rezervy, rychleji "dotopí" na požadovanou teplotu (i po vyvětrání), poté se vypíná, a celkový součet jeho provozních hodin je nižší než u slabšího topidla.

Spotřebu tedy neurčuje příkon (výkon), ale počet reálných hodin provozu.

 

 

Jak skutečné provozní hodiny závisí na venkovních teplotách?

Tradiční omyl: „Přímotop běží pořád, protože venku je zima.“ Není pravda.

Tepelná ztráta budovy či místnosti není konstantní, ale mění se v závislosti na rozdílu vnitřní a venkovní teploty. V praxi to u přímotopu o výkonu 1000W dimenzovaného na tepelnou ztrátu 1000W funguje asi takto:

• Pokud je venku 10 °C, přímotop poběží třeba jen 25–35 % času.
• Pokud je venku 0 °C, provozní doba se může dostat třeba na 55–65 % času.
• V silném mrazu na hranici dimenzace může být potřeba topit téměř nepřetržitě – pokud je přímotop jen těsně dimenzovaný na tepelnou ztrátu.

Podívejte se na graf průběhu tepelné ztráty v závislosti na venkovní teplotě:

 

Úměrně se zvyšující se venkovní teplotou se snižuje tepelná ztráta a s tou klesají i provozní hodiny.
Z grafu je patrné, že při venkovní teplotě 5°C je ztráta asi 470 W, což znamená odběr 0,47 kW za hodinu, vynásobeno 24 hodinami znamená denní odběr 11,28 kWh.

Skutečné provozní hodiny přímotopu o výkonu 1000 W v místnosti o tepelné ztrátě 1000 W vytápěné na 20°C budou za předpokladu průměrné denní teploty 5°C asi 11 hodin ze 24, bude tedy topit celkem necelou polovinu dne. Výpočet je orientační — nebere v úvahu praktický nepravidelný provoz topení (termostaty s programovým útlumem, solární zisky, vnitřní zisky ze spotřebičů i osob). Skutečná spotřeba bude velmi pravděpodobně nižší.

Proto nelze říct: „Přímotop jede 24 hodin denně.“ Takové situace nastávají jen u výrazně poddimenzovaných topidel nebo v extrémním mrazu. 

 

 

Skutečná spotřeba přímotopu za den, nebo celé topné období - výpočet

Spotřeba přímotopu za den

Denní spotřebu přímotopu lze poměrně přesně spočítat, pokud známe tepelnou ztrátu vytápěného prostoru, požadovanou vnitřní teplotu a průměrnou venkovní teplotu daného dne.
Průměrné denní teploty a mnoho dalších dat a informací najdete na webu ČHMÚ (Český hydrometeorologický ústav): https://www.chmi.cz/aktualni-situace/aktualni-stav-pocasi/ceska-republika/stanice/profesionalni-stanice/tabulky/teplota-vzduchu
Na příkladu místnosti 15 m2 o tepelné ztrátě 1000 W vytápěné na 20°C při venkovní teplotě 5°C si ukážeme jak spotřebu spočítat: 

 

$$Q = Qₙ \cdot \frac{tᵢ - tₑ}{tᵢ - tₑₙ}$$Kde:

Qₙ … výpočtová tepelná ztráta (např. 1000 W)

tᵢ … požadovaná vnitřní teplota (např. 20 °C)

tₑₙ … výpočtová venkovní teplota (např. –12 °C)

tₑ … skutečná venkovní teplota, při které chceme tepelnou ztrátu spočítat, (např. 5°C)

Tento vzorec vychází z předpokladu lineární závislosti tepelného toku na teplotním spádu (platí pro převážnou většinu obvyklých výpočtů tepelných ztrát).

 Dosadíme do vzorce:

$$Q(5) = 1000 \cdot \dfrac{21 - 5}{21 - (-12)} = 1000 \cdot \dfrac{16}{33} \approx 484{,}85\ \text{W}.$$

To znamená, že během dne s průměrnou teplotou 5°C bude okamžitá tepelná ztráta místnosti přibližně 470 W. Za 24 hodin odebere přímotop 11kWh elektrické energie.

Výpočet je orientační — bere v úvahu průměrné venkovní teploty a předpokládá konstantní vnitřní teplotu a konstantní topení. V praxi topení běží nepravidelně (termostaty s programovým útlumem, solární zisky, vnitřní zisky ze spotřebičů i osob). Stavby s řízením útlumu, výhodnou orientací, větráním s rekuperací atd. mohou mít výrazně nižší skutečnou spotřebu.  

Spotřeba přímotopu za celé topné období

Celkovou spotřebu za celou topnou sezónu pak lze odhadnout výpočtem pomocí tzv. "metody denostupňů". Ta v podstatě sčítá rozdíly mezi požadovanou vnitřní a skutečnou venkovní teplotou za každý den topného období. Čím chladnější dny, tím více denostupňů a tedy vyšší potřeba tepla. Denostupeň („topný denostupeň“) se počítá jako rozdíl mezi vnitřní teplotou, kterou chci mít (např. 20 °C), a průměrnou denní teplotou venku. Součet všech denostupňů za celou topnou sezónu dává indikaci, kolik „teplotních dílů“ je třeba nahřát — tedy orientačně kolik tepla spotřebuji. Potřeba tepla pak lze odhadnout jako: tepelná ztráta × (denostupně / referenční teplotní rozdíl) — jde vlastně o výše uvedený vzorec pro výpočet za jeden den, kde jsme počítali s denostupni (15) pro jeden konkrétní den.

POZOR na záměnu klimatických vs. vytápěcích denostupňů. Stručně: klimatické denostupně vycházejí z toho, že topná sezóna začíná, pokud průměrná venkovní teplota klesne dva dny po sobě pod 13 °C. Pro každý den se počítají jako rozdíl mezi 13 °C a skutečnou průměrnou teplotou venku, například: 13 − 2 = 11, 13 − (−10) = 23. Pro hodnocení skutečné potřeby tepla ale nejsou klimatické denostupně vhodné, protože doma běžně udržujeme teplotu kolem 20 °C. Proto se používají tzv. vytápěcí denostupně, kde srovnávací teplota není 13 °C, ale teplota, na kterou vytápíme byt (např. 20 °C), naříklad: 20 − 2 = 18, 20 − (−10) = 30. Důležité je, že vytápěcí denostupně jsou vždy vyšší a je nutné vědět, k jaké vnitřní teplotě jsou počítány. Pro delší období se denostupně jednoduše sčítají.

Krásně a jednoduše si denostupně pro svou potřebu můžete spočítat s výpočetní pomůckou na TZB-Info.cz "Výpočet denostupňů" a to i s následným přenesením do tabulky "Výpočtu potřeby tepla". Definice obsahuje vše potřebné − zadání regionu, délku otopného období, nastavení průměrné teploty v interiéru .... Konečným výstupem je Celková roční potřeba energie na vytápění v MWh za rok.

 

 

 

Termostat: hrdina nebo zabiják?

Každý přímotop je vybaven nějakým typem termostatu – od jednoduchých mechanických po přesné elektronické nebo digitální. Co dělá termostat? Hlídá nastavenou teplotu a podle ní zapíná nebo vypíná topení podle potřeby. Proč je přesnost tak důležitá? Protože termostaty s velkým teplotním rozptylem, tzv. hysterezí, způsobí překmity – topí třeba na 23 °C, i když jste nastavili 21 °C. Přitom rozdíl 1 °C navíc = může zvýšit spotřebu o 5-7 %. Levné termostaty v mizerných přímotopech mohou mít hysterezi klidně i 2–3 °C. Takže teoreticky dva stejné přímotopy se stejným příkonem ale různými termostaty mohou mít spotřebu odlišnou klidně o 10–20 % a to jen kvůli termostatu. 

 

Cena elektřiny podle tarifu: proč je důležité topit se správným distribučním tarifem

Spotřebu přímotopu vyjádřenou v penězích zásadně ovlivňuje nejen fyzika domu, ale také cena elektřiny podle distribučního tarifu. Mnoho lidí zapomíná, že trvale provozované elektrické vytápění – ať už přímotopy, sálavé přímotopy, topné panely nebo podlahové topení – má být z hlediska legislativy i ekonomiky připojeno na přímotopný tarif (např. D45d, D57d či jejich moderní obdoby podle aktuálního tarifního systému). Tyto tarify poskytují dlouhou dobu nízkého tarifu (NT), často 20 hodin denně, a díky tomu je výsledná cena za kWh výrazně levnější než v běžných sazbách pro netopné domácnosti.

Rozdíly mohou být značné. Například víkendový tarif nebo běžná jednotarifní sazba se může pohybovat v úplně jiné cenové hladině než přímotopné tarify, které jsou konstruované právě pro elektřinou vytápěné objekty. Domácnost, která topí elektřinou, ale zůstane na nevhodné sazbě, může platit klidně o desítky procent více, než s přímotopným tarifem.

 

Stručné shrnutí: Co opravdu ovlivňuje spotřebu přímotopu?

• Tepelná ztráta – zásadní parametr, podle kterého se určuje, kolik tepla je třeba dodat.
• Venkovní teplota – čím je venku tepleji, tím méně přímotop běží a naopak.
• Nastavená vnitřní komfortní teplota – čím je uvnitř tepleji, tím více přímotop běží a naopak, zvýšení o 1 °C = +5-7 % spotřeby.
• Kvalitní termostat – přesnost termostatu může ušetřit až desítky procent.
• Cena elektřiny – provoz přímotopu pro trvalé vytápění pouze ve správném tarifu za správnou cenu.
• Tepelné zisky – vnější i vnitřní (sluneční, od spotřebičů) spotřebu snižují, špatné neefektivní větrání spotřebu zvyšuje.
• Správná dimenzace výkonu – poddimenzovaný přímotop topí pořád a prostor třeba ani nevytopí.

 

Jak s přímotopem ušetřit?

I s přímotopem, pokud vyberete ten správný, můžete při vytápění ušetřit, jen je potřeba se při výběru soustředit na tzv. sálavé topení. Proč dosahují sálavé topné systémy lepšího tepelného komfortu a energeticky úspornějšího provozu, co za tím je?

• rovnoměrné rozložení teplot mezi podlahou a stropem
• zvýšení průměrné povrchové teploty vnitřní obálky
• zvýšený podíl sálání, které je člověkem přijímáno přímo a také vnímáno jako příjemné, přirozené a komfortní

Úsporné sálavé přímotopy s nízkou spotřebou ohřívají přímo stavební konstrukci i osoby a předměty v místnosti. Produkují pocitově příjemnější teplo, vysoký sálavý podíl znamená zvýšenou účinnost v praxi – teplo je hospodárněji distribuováno, proto jsou výrazně úspornější, než standardní přímotopné konvektory.

 

Fyzika je neúprosná, ale ...

Spotřeba přímotopu není žádné tajemství, ale zároveň to není jednoduchý násobek příkonu a ceny elektřiny. To je jedna z nejvíce rozšířených „zkratek“, která vede k nesmyslným odhadům a strašení vysokými náklady. Fyzika je neúprosná: přímotop spotřebuje přesně tolik energie, kolik tepla budova ztrácí – ani o watt víc. Nejlepším způsobem, jak snížit ztrátu je zateplení budovy čí místnosti, spotřeba napříč všemi topnými systémy bude pak prostě nižší. V rámci daných „hardwarových“ podmínek však můžete spotřebu snížit použitím sálavých topidel, tj. sálavých přímotopů a sálavých infrapanelů. Jimi produkované vyzářené teplo je forma tepelné energie, která je daleko lépe využita a „spotřebována“, než konvekční vzdušné teplo od obyčejných přímotopů a radiátorů. Příkon přímotopu pouze určuje, jak rychle umí teplo dodat, nikoli kolik spotřebuje za den.