4. Ekonomické hodnocení ======================= 4.1 Topná zařízení ------------------ Ekonomické hodnocení obou alternativ vytápění spočívá v analýze a kalkulaci pořizovacích a ročních nákladů pro vytápění kotlem na zemní plyn a tepelným čerpadlem. Z předchozích analýz vyplývá, že potřebujeme získat 138,6 GJ tepla ročně, což je hlavní vstup pro naši rozvahu. Pro získání konkrétních hodnot ostatních parametrů jsme zvolili konkrétní kotel na zemní plyn a konkrétní tepelné čerpadlo. Typické nasazení obou vybraných produktů odpovídá zadání práce a stanovené potřebě tepla. Plynový kotel Thermona Therm 17 KDZ je kondenzační kotel s vestavěným zásobníkem pro ohřev teplé vody. Tepelné čerpadlo AirMaster2 3045 AKU je typu vzduch-voda s akumulační nádobou o objemu 180l pro předehřev TUV a s vestavěným elektrokotlem. Jeho výrobce udává v techické specifikaci typické hodnoty topného faktoru v závislosti na průměrné venkovní teplotě. Pro naši teplotu, která se od udávaných lišila, jsme spočítali vlastní hodnotu lineární interpolací. Maximální topný výkon obou zařízení se pohybuje okolo 17kW, což odpovídá vypočteným tepelným ztrátám objektu v součtu s cca 2kW na akumulační ohřev vody a 15 % - 20 % rezervě (mrazivé dny, urychlení zátopu, rozšíření domu). Obě alternativy vytápění počítají se stejným cirkulačním čerpadlem pro oběh vody. Rozdíl nákladů jeho provozu se projeví kvůli různé ceně elektřiny pro obě alternativy. 4.2 Účtování plynu a elektřiny ------------------------------ Cena odebraného plynu se v současné době již nestanovuje podle objemu odběru, ale v přepočtu na energii. V tomto kontextu se počítá s měrným spalným teplem. Podle dlouhodobých průměrných hodnot spalného tepla tranzitního plynu nabývá tato veličina přibližné hodnoty 10,5 kWh/m^3 (což je cca o 11% více než hodnota výhřevnosti). Pro dosažení přesnějších výsledků provádíme kompenzaci podle účinnosti kotle, kterou udává výrobce. Jedná se o údaj vztažený k výhřevnosti plynu a část převyšující hodnotu 100% je tudíž energie získaná ochlazením produktů spalování (zejm. kondenzací vodní páry). Pro náš kotel se jedná o potřebu necelého 5 % navýšení odebraného plynu oproti výpočtu s typickou hodnotou měrného tepla (vzhledem k ceně plynu se jedná o rozdíl necelých 2 000 Kč ročně). Tarif pro účtování ceny za elektřinu se u obou alternativ liší. Toto vychází z představy, že pro tepelné čerpadlo se ukazuje výhodnější volba dvoupásmového tarifu s vyšším měsíčním paušálem, avšak nižšími variabilními náklady, obzvlášť v té části dne, kdy není špičková poptávka elektřiny. Tato část trvá 22 hodin denně a tehdy bude tepelné čerpadlo, jakožto náš majoritní spotřebič, odebírat energii ze sítě. Pro alternativu s kotlem byl zvolen běžný tarif s odpovídající hodnotou paušálního a pohyblivého poplatku. Výhodou levnějšího pohyblivého poplatku je, kromě ceny za energii spotřebovanou vlastním tepelným čerpadlem, i levnější provoz ostatní spotřeby v domácnosti (včetně cirkulačního čerpadla), což ve výpočtu zohledňujeme. Jako typickou hodnotu roční spotřeby elektřiny na osobu volíme 1000 kWh. 4.3 Výsledky a tabulka výpočtu ------------------------------ Všechny jednotlivé komponenty výpočtu ukazuje tabulka. Sekce "Porovnání" provádí časovou analýzu na základě pořizovacích a ročních nákladů pro obě alternativy. Doba životnosti projektu je totožná s dobou životnosti topného zařízení. Vzhledem k faktu, že se nejedná o podnikatelský záměr a cílem je úspora peněz, byla diskontní sazba (ztráta ceny peněz v čase) zvolena na konzervativnější hodnotu 7 % a konstantní v čase. Volba byla ovlivněna aktuální mírou inflace a úroky běžných bankovních účtů. V rámci citlivostní analýzy však zkoumáme citlivost výsledku i vzhledem k tomuto číslu. Projekty mají různou dobu životnosti a proto nelze jejich celkovou bilanci porovnávat absolutně. Tento fakt řešíme výpočtem poměrné anuity pro obě živostnosti a následnému výpočtu anuitního ročního cashflow. Pro výchozí hodnoty všech parametrů, kterými se dále zabýváme v citlivostí analýze, vychází roční cashflow pro obě alternativy vytápění velmi podobně, a tak se zdá, že jsme se nedopustili ve výpočtu žádné hrubé chyby. Číselně vychází o cca 5 000 Kč současné hodnoty ročně výhodnější alternativa topení tepelným čerpadlem. Hodnoty jsou však velice blízké a bude tedy zajímavé provést citlivostní analýzu. 5. Citlivostní analýza ====================== Cílem citlivostní analýzy je získání představy o hodnotách a tendencích parciálních derivací výsledku (zde anuitní roční cashflow projektů) podle některých parametrů, které figurovaly jako vstupy pro ekonomické hodnocení. Volili jsme následující parametry: Celkové roční teplo, Topný faktor, Účinnost kotle, Cena plynu, Cena elektřiny a Diskontní sazba. Definiční obor parametrů byl volen ekvidistantně, a tak, aby pokryl bod Citlivosti výsledků na zvolených parametrech je zaznamenána v tabulce a grafech. 5.1 Interpretace výsledků ------------------------- Znaménka všech hodnot byla zachována v původním významu (mínus značí ztrátu). Z toho vyplývá, že pokud se bere rozdíl projektů (kotel - čerpadlo), značí kladný výsledek výhodnost kotle na plyn a naopak. Na prvním grafu citlivostní analýzy je vliv potřeby tepla. Z obrázku je patrné, že tepelné čerpadlo vykazuje plastičtější závislost, což je logické vzhledem k jeho vyšším pořizovacím a nižším provozním nákladům. Rovnováha (rozdíl CF = 0) nastává mezi 105 - 110 GJ, pro nižší potřeby tepla je výhodnější použití kotle na zemní plyn. 2. a 3. graf ukazuje závislost na účinnostech topných zařízení. Topný faktor generuje nelineární závislost s rovnováhou okolo 3,3. Naše čerpadlo má vyšší topný faktor, a proto je o něco výhodnější. Se stoupající účinností kotle na plyn se zmenšuje rozdíl cashflow mezi projekty, avšak rovnováhy nedosáhneme ani pro účinnost 1,12 (a vyšší učinnosti než cca 1,12 nemůžeme vůči výhřevnosti dosahovat z principiálních důvodů). Cena plynu a elektřiny má lineární vliv, což ukazují grafy na další stránce. Komoditní cena plynu pro dosažení rovnováhy by se musela pohybovat okolo 0,85 Kč za kWh, což je cena, za kterou se dá plyn od některých distributorů nakoupit pouze pokud bychom odebírali znatelně větší objem. Naše cena je zhruba vprostřed grafu. Význam grafů odpovídajících na vliv ceny elektřiny je zřejmý. Na posledním grafu je závislost rozdílu alternativ na zvoleném diskontu - ceně peněz. Tato závislost vykazuje poměrně vysokou elasticitu - je zřejmé, že oba projekty jsou finančně podobné, avšak na změnu diskontu v řádu procent reagují značně rozdílně. To je způsobeno tím, že tepelné čerpadlo požaduje řádově vyšší výdaje na pořízení a poté 2x nižší na provoz. Plynový kotel je tedy vzhledem k opačné vlastnosti lépe přizpůsoben ztrátě ceny peněz v čase, protože rozpouští výdaje rovnoměrněji. Už při diskontu okolo 10 % by byly náklady srovnatelné a při volbě vyšší sazby by tepelné čerpadlo začalo být nevýhodné. 6 Závěr ======= Provedli jsme ekonomické porovnání dvou alternativ vytápění a ohřevu TUV v rodinném domku. Pro naše konkrétní zadání, od technických parametrů po volbu topných zařízení a kalkulaci nákladů na jejich pořízení a provoz, se jeví výhodnější volba tepelného čerpadla jako zdroje tepla pro zadaný obejkt. Rozdíl úspory mezi ním a plynovým kotlem je však malý a interpretace výsledků citlivostní analýzy nám ukázala, za jakých hodnot vstupů se může bilance změnit ve prospěch plynového kotle. 7 Zdroje ======== http://www.tzb-info.cz - Tabulky a výpočty Výpočet tepelné ztráty objektu dle ČSN 06 0210 Součinitel prostupu tepla a součinitel spárové průvzdušnosti oken a dveří dle ČSN 73 0540 Prostup tepla vícevrstvou konstrukcí a průběh teplot v konstrukci Měrné tepelné ztráty objektů Přepočet veličin při prostupu tepla (U, R) Hodnoty fyzikálních veličin vybraných stavebních Normové hodnoty spotřeby energie na vytápění Porovnání nákladů na vytápění podle druhu paliva Potřeba tepla pro vytápění a ohřev teplé vody Přepočet spotřeby zemního plynu na kWh Ceny zemního plynu platné od 1.1.2008 Ceny elektrické energie platné od 1.1.2007 Optimální volby zdroje - porovnání nákladů na vytápění http://www.energ.cz - Popis a vlastnosti tepelných čerpadel http://tzb.fsv.cvut.cz - Tepelná bilance Roční potřeba tepla Ohřívání užitkové vody http://www.ikotle.cz - Plynové kotle Thermona http://www.mastertherm.cz - Tepelná čerpadla AirMaster