A11 - Navrhování vnitřního prostředí budov dle principů trvale udržitelné výstavby vytápění, chlazení

Transkript

1 NÁRODNÍ STAVEBNÍ CENTRUM s.r.o. A11 - Navrhování vnitřního prostředí budov dle principů trvale udržitelné výstavby vytápění, chlazení BRNO 2012 Realizováno v rámci projektu EdUR Edukace udržitelného rozvoje

2 A11 Tvorba vnitřního prostředí dle principů trvale udržitelné výstavby vytápění a chlazení Vydalo: Národní stavební centrum s.r.o., Brno 2012 Bauerova 491/10, Brno, Tato publikace byla vytvořena pro projekt EdUR Edukace udržitelného rozvoje CZ.1.07/3.2.04/ Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OPVK), Číslo prioritní osy 7.3 Další vzdělávání. Tato skripta jsou financována Evropským sociálním fondem (ESF) a státním rozpočtem ČR.

3 Autorský kolektiv: Ing. Marcela Počinková, Ph.D. vedoucí autorského kolektivu Ing. Olga Rubinová, Ph.D. Ing. Marcela Počinková, Ph.D., 2012 ISBN

4

5 OBSAH ÚVOD... 7 A11.1 TEPELNÉ BILANCE ÚSPORNÝCH BUDOV... 8 A Meteorologické základy... 8 A Teplota vzduchu... 9 A Poloha slunce na obloze...11 A Intenzita slunečního záření...13 A Vlhkost vzduchu...16 A Vítr...17 A Chemické složení vzduchu...17 A Tepelné ztráty A Tepelná ztráta prostupem...18 A Tepelná ztráta větráním...22 A Tepelná zátěž A Vnější tepelná zátěž...25 A Vnitřní tepelná zátěž...27 A Tepelné bilance v delším časovém období A Vnitřní prostředí v letním období...29 A Výpočet spotřeby tepla na ohřev teplé vody...30 A Tepelná bilance okna...31 A Spotřeba tepla a chladu v budovách...32 A11.2 ZDROJE TEPLA A Udržitelnost ve vytápění A Paliva a energetické zdroje A Rozdělení a umístění zdrojů tepla A Kotle a kotelny...43 A Příprava teplé vody...53 A Akumulace tepla do vody...63 A Stanovení výkonu zdroje...66 A Komíny a kouřovody A11.3 NÍZKOTEPLOTNÍ SYSTÉMY VYTÁPĚNÍ A Otopné soustavy A Otopné plochy A Zabezpečovací zařízení A Potrubní rozvody a prvky soustav A11.4 OCHLAZOVÁNÍ BUDOV A Pasivní a aktivní chlazení budov A Principy výroby chladu A Pracovní látky chladicích okruhů...89 A Systémy distribuce chladu A SPLIT systémy...92 A Úsporné systémy chlazení SEZNAM OBRÁZKŮ

6 SEZNAM TABULEK LITERATURA

7 ÚVOD Vnitřní prostředí je velmi významným kvalitativním parametrem každého domu. Protože uživatelé tráví uvnitř objektů velmi významnou část svého života, zásadně se podílí na jejich zdravotním stavu, psychické pohodě a v důsledku toho i pracovní produktivitě. Vnitřní prostředí ovlivňují vnější a vnitřní faktory, stavební řešení objektu a systémy technických zařízení budov. Vnějšími faktory jsou exteriérové klimatické parametry a chemické složení ovzduší. Člověk sám a jeho činnost je zdrojem vnitřní produkce látek a některých škodlivin. Současně se na produkci škodlivin přímo ve vnitřním prostředí podílí některá zařízení domů a zabudované stavební hmoty. Udržení a zajištění optimálních parametrů prostředí uvnitř domů je dnes velmi úzce svázáno s provozem souvisejících systémů technických zařízení budov (tj. systémy vytápění, větrání, ochlazování, osvětlení). Tato kapitola bude zaměřena na vytápění a ochlazování budov, tj. bude se zabývat systémy určenými k zajištění tepelné složky prostředí. Jejich maximální navržené a instalované výkonové parametry by měly odpovídat výpočtovým (návrhovým) podmínkám pro zimu (vytápění) a léto (ochlazování). Výpočtové okrajové podmínky návrhů vychází z normově předepsaných hodnot a metodik. Je nutné si uvědomit, že každé zařízení je svázáno s energií, která je spotřebována k jeho výrobě, následně provozu a likvidaci. Čím bude zařízení složitější a bude využívat hmot, které jsou náročné na získání surovin či výrobu, tím bude nepříznivější ve vztahu k udržitelnosti. Výkonové požadavky jsou zásadně ovlivněny stavebním řešením objektu, vlastní složitost systému je ale v mnoha případech dána především požadavkem na možnosti řízení a ovládání ze strany investora či uživatele. V systémech vytápění i ochlazování budov je využíváno materiálů, jejichž environmentální parametry nejsou příznivé, zejména kovy. Na druhou stranu lze při odpovídajícím zabudování většinu zařízení v budoucnu recyklovat a tím zátěž na životní prostředí výrazně snížit. Míra užití zařízení techniky prostředí je dána celkovou koncepcí domu. Na jedné straně stojí domy pasivní, kde je technika redukována a ony odebírají malé množství energie. Jejich zásadní zbraní je tepelná izolace obálky budovy a recyklace tepla z odváděného vzduchu. Na druhém břehu stojí domy aktivní, které se nesnaží potřebu energie do poslední kapky eliminovat, ale potřebu pokrývají vlastní výrobou elektrické energie fotovoltaickými panely nebo malými větrnými turbínami a teplo vyrábí zejména z obnovitelných zdrojů, primárně z biomasy. Výběr a velikost systémů techniky prostředí jsou vázány spolu s koncepčním řešením budovy vždy na místní klimatické podmínky. Ty jsou utvářeny klimatotvornými faktory, které nemusí být vždy zřejmé. Není to jen zeměpisná šířka a nadmořská výška, ale také stupeň termické kontinentality nebo místní reliéf terénu. To má za následek neuvážené přenášení zkušeností a koncepcí budov do míst, která nemusí být tisíce kilometrů vzdálená a přitom však klimaticky naprosto rozdílná. Rozdílné tepelné chování budov nebo jejich částí pak vede k rozčarování při jejich provozu. 7

8 A11.1 TEPELNÉ BILANCE ÚSPORNÝCH BUDOV Výchozím výpočtem pro systémy techniky prostředí utvářející vnitřní prostředí budov, jsou tepelné bilance. Tepelné bilance slouží k výpočtům výkonů zařízení za extrémních klimatických podmínek. Ty jsou dány zpravidla normovými hodnotami, které vychází z dlouhodobého (30 nebo 50 let) měření klimatických veličin. Stanovení výpočtových hodnot silně ovlivňuje na jedné straně zajištěnost vnitřních podmínek, na druhé straně velikost instalovaného zařízení. Pro zimní období hledáme tepelné ztráty, pro letní stav tepelné zátěže. Většinu svého života však zařízení pracují za podmínek mírných, zhruba 300 dní v roce se teplota vnějšího vzduchu pohybuje v rozmezí 0 až 20 C. Pro vyčíslení provozních stavů, mimo klimaticky extrémní situace, se vychází z bilančních metod měsíčních či denních. Ty jsou ovlivněny parametry objektu (stavebním řešením), exteriérovými a interiérovými parametry, se zohledněním zisků, zpětně získané energie, energie vyrobené a časovým profilem provozu při užívání. Na základě této analýzy se vyčíslí spotřeba dodané energie, čili energetická náročnost budov. Spotřeba tepla či chladu je navíc ovlivněna účinností zařízení, jednak při výrobě tepelné energie nebo chladu, jednak účinností distribuční soustavy. Kromě bilance tepla přichází v úvahu také bilance hmotnostní, které se užívají zejména pro účely návrhu větrání. Umožní postihnout toky hmotnostních agencií, které exponují člověka a utvářejí tak jeho stav. Příkladem je např. oxid uhličitý nebo látky jako formaldehyd, benzen či prach, jejichž množství je potřeba ve vnějším i vnitřním životním prostředí člověka regulovat. Příklady naleznete v kapitole A10.1. A Meteorologické základy Tato kapitola seznamuje se základními klimatickými veličinami, které se v našich podmínkách podílí na tepelné bilanci budov. Některé jsou významnější pro letní, jiné pro zimní období. Nejvýznamnější klimatické veličiny pro dimenzování vzduchotechnických a vytápěcích zařízení jsou uvedeny v tabulce (Tab. 1). Tab. 1: Přehled klimatických veličin pro tepelné bilance budov Klimatická veličina Měrná jednotka Návrh tepelného výkonu Výpočet tepelné zátěže Vyčíslení provozních stavů a spotřeby energie Tlak vzduchu kpa x průměrný průměrný Teplota vzduchu C min. max. Vlhkost vzduchu (nebo entalpie) %; kj/kg x při max. teplotě průměrná měsíční, denní nebo hodinová průměrná měsíční, denní nebo hodinová Intenzita slunečního záření W/m 2 x hodinová hodinová Energie slunečního záření J; Wh x x měsíční, denní nebo hodinová 8

9 A Teplota vzduchu Teplota venkovního vzduchu má pro dimenzování klimatizačního zařízení stěžejní význam. U zemského povrchu je určována jednak slunečním zářením a pohltivostí zemského povrchu, jednak prouděním vzduchu v atmosféře, větrem. Tím je možné, že i na místech málo osluněných je vysoká teplota vzduchu v důsledku proudění teplého vzduchu z jiných míst. Kvůli těmto závislostem podléhá teplota vzduchu dennímu, ročnímu a místnímu kolísání. Průměrný denní chod teploty vykazuje harmonické kolísání. Rozdíl mezi střední a maximální (minimální) denní hodnotou teploty, amplituda A, je vyšší v létě než v zimě. V červnu se pohybuje kolem 10 K, v lednu kolem 4 K. Je to způsobeno intenzivním slunečním zářením v létě. Harmonický průběh teploty s maximem v 15 hodin lze popsat funkcí: kde je: t e teplota vzduchu ( C) t e,max maximální teplota vzduchu ( C) A amplituda (K) τ hodinový úhel slunce ( ) V současné době je zvykem používat pro zimní období teploty pro vytápění i vzduchotechniku dle [35] z roku Pro místa klimatických stanic je uvádí národní příloha NA. 1 a vychází z padesátiletého teplotního průměru. Její výtah je uveden v tabulce níže. Hodnoty zde uvedené jsou výchozí pro výpočet tepelných ztrát a denostupňovou metodu spotřeby tepla. Pro letní období je zvykem používat výpočtové teploty pro jednotlivá (dříve okresní) města, které se pohybují od 27 C do 30 C, [42] uvádí jednotnou max. teplotu vzduchu 30 C, dnes jsou mnohá zařízení dimenzována na teplotu 32 C. Ve srovnání s referenčním rokem, který představuje průměrný rok sestavený z klimatických dat za delší časové období, jsou běžné výpočtové podmínky -12 C pro zimu a +30 C pro léto určeny tak, že teplota -12 C je podkročena celkem 50 hodin za rok, z toho však pouze 4 hodiny v denní době od 8 hodin do 17 hodin. Teplota 30 C je za rok překročena o 4 hodiny, které jsou však blízko poledne. Toto časové rozložení má význam z hlediska provozní doby zařízení. Existují statistky pro několik málo měst vyjadřující, že má-li být např. výpočtová teplota v Brně překročena 1 % doby roku, činí -10,9 C, pokud pouze 0,4 %, činí pak 14,4 C. U míst s nadmořskou výškou m n.m. se počítá s nejnižší výpočtovou venkovní teplotou -18 o C, u míst s nadmořskou výškou nad 800 m n.m. s 21 o C. (1) 9

10 Tab. 2: Výpočtová venkovní teplota v zimním období [1] Místo Nadmořská výška (m) Výpočtová venkovní teplota θ e ( o C) Průměrná teplota v otop. obd. θ m,e ( o C) Počet dnů otopného období d (pro θ np,e =13 o C) Benešov ,9 245 Beroun ,1 236 Blansko ,7 241 Břeclav ,4 224 Brno v 4,0 232 Bruntál v 3,3 271 Česká Lípa ,8 245 České Budějovice ,8 244 Český Krumlov v 3,5 254 Děčín ,2 236 Domažlice v 3,8 247 Frýdek-Místek v 3,8 236 Havlíčkův Brod v 3,3 253 Hodonín ,2 215 Hradec Králové ,9 242 Cheb ,6 262 Chomutov v 4,1 233 Chrudim v 4,1 238 Jablonec nad Nisou v 3,6 256 Jičín ,9 234 Jihlava ,5 257 Jindřichův Hradec ,5 256 Karlovy Vary v 3,8 254 Karviná ,0 234 Kladno ,5 258 Klatovy v 3,9 248 Kolín v 4,4 226 Kroměříž ,9 227 Kutná Hora v 4,4 226 Liberec ,6 256 Litoměřice v 4,1 232 Louny ,1 229 Mělník ,1 229 Most v 4,1 233 Náchod ,7 250 Nový Jičín v 3,8 242 Nymburk v 4,2 228 Olomouc ,

11 Místo Nadmořská výška (m) Výpočtová venkovní teplota θ e ( o C) Průměrná teplota v otop. obd. θ m,e ( o C) Počet dnů otopného období d (pro θ np,e =13 o C) Opava ,9 239 Ostrava ,0 229 Pardubice v 4,1 234 Pelhřimov v 3,6 257 Písek ,7 247 Plzeň ,6 242 Praha ,3 225 Prachatice v 3,8 267 Přerov ,9 228 Příbram ,5 252 Prostějov ,8 230 Rakovník ,0 250 Rokycany ,5 252 Rychnov nad Kněžnou ,5 254 Semily v 3,4 259 Sokolov v 3,9 254 Strakonice ,8 249 Svitavy ,4 248 Šumperk v 3,5 242 Tábor ,5 250 Tachov ,6 250 Teplice v 4,1 230 Třebíč ,1 263 Trutnov ,3 257 Uherské Hradiště v 3,6 233 Ústí nad Labem v 3,9 229 Ústí nad Orlicí v 3,6 251 Vsetín ,6 236 Vyškov ,7 229 Zlín ,0 226 Znojmo ,9 226 Žďár nad Sázavou ,1 270 A Poloha slunce na obloze Slunce je naším jediným zdrojem energie, ať té, kterou těžíme v konzervované formě jako uhlí, nebo ji v kratším časovém cyklu používáme jako dřevo, nebo aktuálně využíváme přímo aktivním nebo pasivním způsobem ve stavbách jako sluneční záření změněné na teplo nebo elektrickou energii. Vše tedy začíná sluncem a proto výchozí 11

12 pro výpočty se slunečním zářením je poloha slunce na obloze. Ta se udává tradičně v polárních souřadnicích ve stupňové míře. Směr dopadu slunečních paprsků je dán vzájemnou polohou Slunce a osluněné plochy. Zatímco u osluněné plochy jde zpravidla o stálou polohu určenou orientací ke světovým stranám a úhlem sklonu od vodorovné roviny, mění se poloha Slunce na obloze v závislosti na čase. Polohu Slunce je výhodné popisovat úhlovými souřadnicemi, pro znázornění pohybu Slunce využíváme představy nehybné Země a Slunce pohybujícího se po kulové ploše. V každém okamžiku je poloha Slunce dána výškou nad obzorem h a azimutem a. Azimut a je definován jako úhlová odchylka od severu. Sluneční deklinace δ představuje změnu polohy Slunce a Země vzhledem k natáčení zemské osy vzhledem ke Slunci, číselně vyjadřuje také zeměpisnou šířku, kde je v daný den ve 12 hodin v poledne Slunce kolmo nad obzorem. V dny rovnodennosti má hodnotu 0, ve dny slunovratů +/- 23,5. Sluneční deklinace pro výpočtový den D a měsíc M se vyčíslí kde je: δ sluneční deklinace ( ) D výpočtový den (-) M výpočtový měsíc (-) Hodinový úhel, vyjadřující rovnoměrný pohyb slunce má tvar (2) kde je: H výpočtová hodina (-) Výška Slunce nad obzorem je definována (3) kde je: φ zeměpisná šířka ( ) Azimut Slunce, který se tradičně definuje jako odchylka od jihu (4) (5) Pro stavebně technické výpočty se azimut definuje jako úhlová odchylka od severu, proto má pro denní dobu upravený tvar a. Tímto je definována poloha Slunce na obloze a geometrickými metodami je možno řešit všechny úlohy z oslunění budov. Úhel γ, který v daném okamžiku svírá sluneční paprsek s normálou osluněné stěny, se vypočte pro azimut slunce a a azimut stěny a st (6) 12

13 Pro svislou stěnu lze zjednodušit na vztah: Pro významné dny v roce jsou hodnoty slunečních souřadnic pro naši zeměpisnou šířku tabelovány, např. [42] uvádí hodnoty v následující tabulce: Tab. 3: Sluneční souřadnice (ve druhém sloupci sluneční deklinace, v řádcích nad sebou: výška slunce nad obzorem (horní řádek) a azimut (spodní řádek), upraveno dle [42] (7) Měsíc dekli nace Prosinec -23,5 Leden Listopad Únor Říjen Březen Září Duben Srpen Květen Červenec -20,4-11,8 0 11,8 20,4 Červen 23,5 Sluneční čas (h) A Intenzita slunečního záření Sluneční záření lze rozdělit na dvě části, a to na sluneční záření přímé a rozptýlené (difúzní). Přímé sluneční záření přichází do oka pozorovatele ze Slunce a vzhledem k velké vzdálenosti Země od Slunce tvoří svazek prakticky rovnoběžných paprsků. Rozptýlené sluneční záření vzniká následkem rozptylu přímých slunečních paprsků na molekulách plynných složek vzduchu, na vodních kapičkách, ledových krystalcích a na nejrůznějších aerosolových částicích vyskytujících se v zemském ovzduší. Rozptýlené viditelné sluneční záření pozorujeme jako světlo oblohy, a kdyby jej nebylo, jevila by se nebeská klenba i během dne černá s ostře zářícím slunečním diskem a s hvězdami. Kromě toho je součástí difuzního záření také sálání okolních ploch, terénu, budov apod. K oslunění plochy také přispívá odraz přímého záření od okolního terénu, které může být významné u větších vodních ploch, aj. větších světlých lesklých ploch. Základní veličinou při popisu slunečního záření dopadajícího na Zemi je jeho intenzita I, kterou definujeme jako množství zářivé energie, jež za jednotku času dopadá na jednotkovou plochu orientovanou kolmo ke slunečním paprskům. Na plochu kolmou ke slunečním paprskům dopadá na hranici zemské atmosféry cca 1360 W/m 2, to je tzv. sluneční konstanta I k. Průchodem atmosférou se intenzita slunečního záření zmenšuje, mírou tohoto umenšení intenzity je tzv. součinitel znečištění atmosféry z, který závisí na obsahu příměsí ve 13

14 vzduchu a atmosférickém tlaku (nadmořské výšce). Vyjadřuje počet fiktivních čistých atmosfér, které jsou poskládány na sobě a mají stejný stínící efekt jako skutečná atmosféra. V letních měsících má hodnotu 4 až 5, v zimních 2 až 3 a za posledních 20 let lze vlivem úbytku těžkého průmyslu pozorovat zlepšení v čistotě atmosféry a tím zvýšení intenzity dopadajícího záření na zemi. Na horách a v čisté krajině je znečištění atmosféry vždy menší, proto se na to ve výpočtech užívají korekce. Pro výpočet přímé a difúzní složky slunečního záření na osluněné rovině existuje velký počet vztahů, za dostatečně přesné a přitom jednoduché se používají následující: Intenzita přímého záření na plochu kolmou ke směru slunečních paprsků v závislosti na nadmořské výšce místa H: (8) kde je: I p intenzita přímého slunečního záření (W.m -2 ) I k sluneční konstanta (W.m -2 ) z součinitel znečištění atmosféry (-) Pro nadmořskou výšku 300 m lze vztah upravit na: Součástí difúzní radiace je také průměrné přímé záření odražené od okolních ploch a osálání jinými povrchy. Vzhledem k tomu, že difúzní záření je rozptýlené v atmosféře, nemá na jeho velikost vliv orientace osluněné plochy ke světovým stranám. Difúzní radiaci lze vyčíslit: (9) kde je: I d intenzita difúzního záření (W.m -2 ) Pro svislou stěnu lze vztah upravit na: (10) Intenzita přímého slunečního záření na obecně položenou plochu, jejíž poloha je určena azimutem a, úhlem sklonu roviny α, je dána vztahem: kde je: I p,st intenzita přímého slunečního záření na obecné ploše (W.m -2 ) Celkové sluneční záření dopadající na osluněnou plochu tak lze vypočíst jako součet přímého a difúzního záření: (11) (12) (13) 14

15 kde je: I celková intenzita slunečního záření (W.m -2 ) Tímto výpočtem se určí průběh sluneční radiace pro jasnou oblohu, hodinové hodnoty pro 21. červenec jsou v Tab. 4. Reálný průběh vykazuje kolísání, které je způsobeno oblačností. Pro návrh zařízení z hlediska dimenzování výměníků je opodstatněné počítat s jasnou oblohou, pro výpočet spotřeby energie za delší období je však nutné používat reálné klimatické údaje, definované např. jako referenční klimatický rok, který má platnost pro určité zeměpisné území. Tab. 4: Intenzita sluneční radiace I pro 21. červenec, 50 o s. š. a součinitel znečistění atmosféry z = 5, upraveno dle [42] Intenzita sluneční radiace I (W/m 2 ) dopadající na různě orientované svislé stěny Směr S SV V JV J JZ Z SZ H Intenzita sluneční radiace I (W/m 2 ) procházející jednoduchých oknem s ocelovým rámem Směr S SV V JV ll J JZ Z SZ H l22 41 Graf na Obr. 1 dokumentuje rozmanitost intenzity dopadajícího záření ne zemský povrch. Hodnoty deklarované normou [42] jsou vyznačeny tlustě červeně, ostatní jsou různé dny v brněnské lokalitě. Je dobré si všimnout, že údaje, označované pro vytápění nebo chlazení jako extrém, jsou hodnoty, které nejsou nikdy překročeny. 15

16 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 intenzita sluneční záření (W/m2) VI 2.VI 2.VII 5.VII 8.VII 22.VI 29.VI ČSN Obr. 1: Denní průběh intenzity slunečního záření dopadajícího na vodorovnou rovinu. Srovnání měření a normových hodnot [46] Pro vyjádření účinku sálání slunce na neprůsvitné povrchy se zavádí ve výpočtech tzv. rovnocenná sluneční teplota, která v sobě sdružuje působení teploty i sálavého toku. Pro světlé stěny je uvedena např. v literatuře [42]. Význam stěn je však při dnešních tepelných odporech ve srovnání s průsvitnými prvky poměrně zanedbatelný. A Vlhkost vzduchu V letním období je kromě teploty vzduchu významná též jeho vlhkost. Vlhkost vzduchu může být definována různým způsobem, běžně jako měrná vlhkost nebo pomocí entalpie vzduchu. V přírodě je vlhkost vzduchu dána jednak srážkami, jednak odparem z vodních ploch. Vlhkost vzduchu regulují také rostliny, protože při dešti vodu odebírají a v době sucha ji zase do vzduchu odpařují. Obsah vodní páry závisí také významně na jeho teplotě, proto v ročním cyklu vykazuje vlhkost vzduchu velké kolísání, nejnižší je v zimě a nejvyšší v létě. V denním průběhu zůstává měrná vlhkost vzduchu téměř konstantní a její průměrnou hodnotu lze pro teploty v celém ročním spektru vypočítat podle vztahu: kde je: x e měrná vlhkost vzduchu (g.kg -1 ) t e teplota vzduchu ( C) V zimním období při výpočtových teplotách vzduchu je kolísání vlhkosti minimální, pro výpočty lze s dostatečnou přesností uvažovat s relativní vlhkostí 90 %. Nejvyšší vlhkost vzduchu se nevyskytuje při nejvyšších teplotách vzduchu, ale přibližně při teplotě 20 C. To je potřeba respektovat při odvlhčování a u chladicích věží. (14) 16

17 A Vítr Jako vítr se označuje proudění vzduchu v troposféře. Jeho příčinou jsou tlakové rozdíly. Rychlost větru vykazuje roční, denní a místní kolísání. Směr a rychlost větru také ovlivňuje tvar terénu a okolní zástavba, jejichž vliv v bezprostředním okolí je významný. Dynamický tlak větru dosahuje při rychlosti větru 5 m/s cca 15 Pa, při rychlosti 10 m/s až 60 Pa, čímž vítr u budov s netěsným obvodovým pláštěm ovlivňuje nejen výměnu vzduchu infiltrací, ale také směr proudění v budově. Denní kolísání odpovídá v zásadě průběhu teploty, v poledne nabývá rychlost nejvyšších hodnot a večer a v noci nejnižších a to výrazněji v létě než v zimě, přestože v zimě jsou v absolutní hodnotě rychlosti větru vyšší. Rychlost větru se mění také s výškou nad terénem, ve výšce 150 m stoupne rychlost větru na dvojnásobek oproti rychlosti v 15 m, naopak ve vzdálenosti 1,5 m klesne na polovinu. Rychlost větru ovlivňuje součinitel přestupu tepla na vnější straně obalových konstrukcí a tím zvyšuje tepelnou ztrátu prostupem a zejména větráním. Významná je míra infiltrace, která je uživateli hodnocena jako průvan, přestože je mnohdy nástrojem přirozeného větrání. Vliv větru je často významnější než působení rozdílu teplot. Nejvyšší rychlost větru není při nejnižších teplotách, ale při cca 0 C. Ve střední Evropě převládá západní vítr, méně východní. Působení větru na budovu utváří tlakové poměry při obtékání budovy, na návětrné straně vzniká přetlak, na závětrný podtlak, což při vysokých rychlostech větru může ovlivnit množství nasávaného a vyfukovaného vzduchu na fasádě objektu, např. dynamický tlak při rychlosti větru 12 m/s činí 86 Pa. Obtékání budovy větrem také může způsobit nežádoucí zkrat odpadního vzduchu do sání venkovního vzduchu. A Chemické složení vzduchu Vzduch je směsí různých plynů, z nichž převládá dusík, kyslík, argon a oxid uhličitý, které tvoří 99,99 % atmosféry. Kromě toho obsahuje vzduch různé příměsi, ze kterých je nejvýznamnější ozón O 3, oxid uhelnatý CO, oxidy síry, čpavek NH 3 a prach. Vzhledem k rostoucímu znečištění vzdušného prostředí, zvláště ve velkých městech, je pro výpočet množství venkovního vzduchu pro udržení povolených koncentrací ve vnitřním prostředí nutno zahrnout znečištění venkovního vzduchu. Údaje slouží pro navrhování větracích a klimatizačních zařízení a jsou uvedeny v kap. A10. A Tepelné ztráty Platnou normou je ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočet tepelného výkonu [35]. Stanovení výkonu otopných těles či jiných otopných ploch, eventuálně lokálních topidel zjednodušeným způsobem podle podlahové plochy nebo podle objemu, jak bylo dříve běžné, je u objektů s nízkou potřebou tepla pro vytápění velmi nepřesné a zatížené výraznou chybou. Takovéto stanovení nezohledňuje přesné tepelně technické vlastnosti konstrukcí a jejich plochy, teplotní parametry sousedících místností a způsob větrání. Potřebný tepelný výkon by měl být vždy stanoven podle metodiky ČSN EN [35]. 17

18 Stavebně konstrukční řešení Plochy konstrukcí tvarové řešení + Tepelně technické vlastnosti stavebních konstrukcí a výplní otvorů Lokalita (výpočtová venkovní teplota) Výpočtová vnitřní teplota, mikroklima Ztráta prostupem Ztráta větráním Větrání přirozené Infiltrace Hygienické minimum Větrání nucené Průtoky větracího vzduchu Teplotní parametry přiváděného vzduchu (rekuperace - ZZT, přívod z jiné místnosti, ohřev výměníkem ve větrací jednotce) Obr. 2: Obecné vymezení okrajových podmínek výpočtu tepelného výkonu Výpočet tepelného výkonu (přesný výpočet tepelných ztrát) v základních případech představuje algoritmus: kde je: Ф i celková tepelná ztráta (W) Ф T,i tepelná ztráta prostupem tepla (W) Ф V,i tepelná ztráta z větrání vytápěného prostoru (W) Celková tepelná ztráta z počítaného vytápěného prostoru (místnosti) je tvořena tepelnou ztrátou prostupem tepla a tepelnou ztrátou z větrání. A Tepelná ztráta prostupem Je určena základním vztahem kde je: H obecně měrné tepelné ztráty (W.K -1 ) H T,ie měrná tepelná ztráta prostupem z vytápěného prostoru do venkovního prostředí (15) (16) 18

19 H T,iue H T,ig H T,ij měrná tepelná ztráta prostupem do nevytápěného prostoru (ven přes nevytápěný prostor) měrná tepelná ztráta prostupem do zeminy měrná tepelná ztráta prostupem do/z vytápěného prostoru s odlišnou teplotou ϴ int,i teplota v interiéru ( C) ϴ e teplota v exteriéru ( C) θ j = θ int,i θ j < θ int,i θ j > θ int,i θ e H T,ij H T,ij θ e H T,ij = 0 θ int,i θ int,i θ u H T,iue H T,iue H T,ie H T,ig Obr. 3: Měrné tepelné toky prostupem v místnosti Měrná tepelná ztráta pro prvky (konstrukce) na hranici vytápěného prostoru a exteriéru (stěny, okna, dveře, ) a lineární a bodové tepelné mosty kde je: A K plocha konstrukce (m 2 ) U K součinitel prostupu tepla konstrukce (W.m -2.K -1 ) e K, e i korekční činitel zahrnující exponování, klimatické podmínky, rychlost větru. Jeho základní hodnotou je 1. (-) ѱ i součinitel prostupu tepla lineárních tepelných mostů (W.m -1.K -1 ) l i délka lineárního tepelného mostu (m) χ i součinitel prostupu tepla bodových tepelných mostů (W.K -1 ) Neznáme-li přesně hodnoty činitele prostupu tepla lineárních tepelných mostů ψ i a činitele prostupu tepla bodových tepelných mostů χ i, lze tyto vlivy započíst zjednodušeně korekcí součinitele prostupu tepla: (17) (18) 19

20 kde je: U Kc součinitel prostupu tepla upravený o korekci tepelných mostů (W.m -2.K -1 ) U korekce součinitele prostupu tepla vlivem tepelných mostů (W.m -2.K -1 ) Měrná tepelná ztráta pro prvky (konstrukce) na hranici vytápěného prostoru a exteriéru a lineární a bodové tepelné mosty je potom Tab. 5: Zvýšení součinitele prostupu tepla U Charakter konstrukce U Poznámka [W/(m 2 K)] Zcela bez tepelných mostů 0 Souvislá a homogenní izolační vrstva, vliv kotevních a jiných prostupujících prvků zahrnut v U K Téměř bez tepelných mostů 0,02 Předpoklad pro nízkoenergetické a pasivní domy S mírnými tepelnými mosty 0,05 Konstrukce vyhovující normově požadovaným hodnotám součinitele prostupu tepla, objekt zpravidla nesplní požadavky budov s nízkou energetickou náročností S běžnými tepelnými mosty 0,1 Stávající objekty S výraznými tepelnými mosty 0,2 Starší stávající objekty Měrná tepelná ztráta pro prvky (konstrukce) k nevytápěnému prostoru (19) kde je: b u součinitel redukce teploty (-) (20) Pozn. Vliv lineárních tepelných mostů lze zahrnout zjednodušeně jako u konstrukcí na hranici exteriéru (21) Známe-li teplotu θ u v nevytápěném prostoru, lze pro stanovení b u použít vztah kde je: t u teplota nevytápěného prostoru ( C) Jinak je b u dáno poměrem měrných ztrát z nevytápěného prostoru ven k součtu měrných tepelných toků jak do nevytápěného prostoru tak ven kde je: H ue měrná tepelná ztráta z nevytápěného prostoru do exteriéru (W.K -1 ) H iu měrná tepelná ztráta z interiéru do nevytápěného prostoru (W.K -1 ) (22) (23) 20

21 Je-li výměna vzduchu mezi vytápěnou místností a nevytápěným prostorem nulová nebo nevýznamná, lze měrný tepelný tok z vytápěné místnosti do vedlejší nevytápěné místnosti pro výpočet činitele redukce teploty stanovit podle Měrný tepelný tok z nevytápěného prostoru do exteriéru (ven) stanovíme pro jednotlivé konstrukce prostupem a je-li v tomto prostoru významná výměna vzduchu, i větráním kde je: V ue objemový tok větracího vzduchu mezi nevytápěným prostorem a exteriérem (m 3.h -1 ) Měrná tepelná ztráta do zeminy H T,ig stanovená zjednodušeným způsobem uvedeným podle ČSN EN 12831: Pro konstrukci přilehlou k zemině stanovíme součinitel prostupu tepla U bez vlivu zeminy, tj. kde je: U součinitel prostupu (W.m -2. K -1 ) R si odpor proti přestupu tepla v interiéru (m 2.K.W -1 ) d tloušťka konstrukce (m) λ součinitel tepelné vodivosti (W.m -1.K -1 ) Tepelný tok prostupem do zeminy se počítá s ekvivalentním součinitelem prostupu tepla, který pak stanovíme z tabulkových hodnot (interpolací v případě mezihodnot). Pro podlahu na zemině potřebujeme parametr B, který zohlední polohu místnosti v rámci půdorysu, velikost plochy a exponovaných okrajů směrem k exteriéru. U rodinných domů, kdy není půdorys objektu rozsáhlý a podlaha na terénu bude dobře izolovaná, můžeme B vypočítat pro celou budovu (24) (25) (26) (27) kde je: B parametr zohledňující polohu místnosti (m) A g plocha podlahové konstrukce stanovená z vnitřních rozměrů budovy (m 2 ) P obvod podlahové konstrukce pro celou budovu (m) 21

22 Tab. 6: Ekvivalentní součinitel prostupu U equiv tepla pro podlahu na zemině, hloubka pod úrovní terénu 0m. B (m) U = 0,5 (W/m 2 K) U = 0,25(W/m 2 K) 2 0,33 0,17 4 0,30 0,17 6 0,27 0,17 8 0,25 0, ,23 0, ,21 0, ,19 0, ,18 0, ,17 0, ,16 0,12 Tab. 7: Ekvivalentní součinitel prostupu tepla U equiv pro části stěny přilehlé k zemině, hloubka pod úrovní terénu z = 1-3 m z U (W/m 2 K) z 1m 2m 3m ,5 0,39 0,35 0,32 0,75 0,54 0,48 0,43 1 0,68 0,59 0,53 Poznámka: Tabulky uvádí jen výběr z ČSN EN [35] Měrná tepelná ztráta prostupem se stanoví pro konstrukce na/k zemině vztahem kde je: H T,ig měrná tepelná ztráta prostupem do zeminy (W.K) f g1 je opravný součinitel, uvažující vliv roční změny průběhu venkovní teploty (1,45) G w opravný součinitel na vliv spodní vody. Je-li předpokládaná hladina méně než 1m od úrovně podlahy suterénu, uvažuje se 1,15. Jinak je roven 1. b g činitel teplotní redukce (-) Činitel teplotní redukce b g určíme ze vztahu kde je: θ m,e průměrná venkovní teplota ( o C) A Tepelná ztráta větráním Výpočet musí rozdílně zohlednit objekty s přirozeným větráním a objekty s větracím systémem. U objektů s přirozeným větráním se přivádí vzduch s venkovními parametry. Je-li objekt větrán nuceně, nemá vzduch parametry exteriérové, protože může být ohříván rekuperací, předehříván a ohříván výměníkem v jednotce vzduchotechniky, (28) (29) 22

23 přiváděn z přilehlého prostoru. Do požadavku tepelného výkonu zahrnujeme pouze teplo, které potřebujeme dodat do místnosti otopnou plochou. V objektech s přirozeným větráním pokrývají otopná tělesa (či jiné otopné plochy) ztráty prostupem i větráním. V objektech s větracím systémem se zpětným získáváním tepla - rekuperací bez dalšího dohřevu vzduchu, pokrývá otopná plocha i část ztráty větráním. Vzduch za výměníkem má teplotu nižší než je teplota interiéru a dohřev na požadovanou vnitřní teplotu zajišťuje otopná plocha. V objektech s větracím systémem se ZZT a dalším ohřevem vzduchu můžou být teplotní parametry přiváděného vzduchu nižší, stejné nebo vyšší než je teplota v místnosti. Jsou-li nižší, otopná plocha musí zajistit dohřev, ztráta větráním má kladnou hodnotu vyšší než nula. Jsou-li stejné, je ztráta větráním nulová. Jsou-li vyšší, má ztráta větráním hodnotu zápornou. Je-li v tomto případě absolutní hodnota větrání odpovídající nebo mírně vyšší než ztráta prostupem - jedná se o teplovzdušné vytápění. V případě teplovzdušného vytápění nebo u větrání se ZZT může do místností, kde je pouze odvod větracího vzduchu, vzduch přiváděn z přilehlého prostoru a jeho teplota je odlišná. Pak ztráta větráním nabývá hodnot podle průtoku a rozdílu teplot. Objemový tok vzduchu objektů bez větracího systému se stanoví jako vyšší z hodnot objemového toku vzduchu infiltrací nebo požadavků hygienické výměny. kde je: V i objemový tok vzduchu (m 3.h -1 ) V inf,i infiltrace (závisí na průvzdušností funkčních spar v oknech a dveřích) (m 3.h -1 ) V min,i požadovaná výměna pro pobyt osob z hygienických hledisek (m 3.h -1 ) Nejmenší požadované množství vzduchu z hygienických důvodů lze stanovit u RD (a bytů) z počtu osob a dávky na osobu (25 m 3 /h) nebo intenzity výměny kde je: n min nejmenší intenzita výměny vzduchu (h -1 ), v pobytových místnostech obytných budov obvykle 0,5.h -1, v kuchyních, koupelnách, WC 1 1,5.h -1 V m objem místnosti (m 3 ) U nových budov ale i u objektů, u kterých došlo k výměně oken je v drtivé většině případů vyšší objemový tok větracího vzduchu z požadované výměny z hygienických hledisek. Infiltrace je v těchto případech velmi nízká. (30) (31) Pro objekty s rovnotlakým větracím systémem je objemový tok vzduchu (32) kde je: V su,i přívodní objemový tok vzduchu vzduchotechnickým systémem (m 3 /h) 23

24 Teplotu přiváděného vzduchu θ su zohledňuje součinitel (33) kde je: f v,i součinitel teploty vzduchu (-) θ su teplota přiváděného vzduchu ( C) Ztráta větráním místnosti je kde je: Φ V,i tepelná ztráta větráním (W) H V,i měrná tepelná ztráta větráním (W.K -1 ) (34) Návrhový tepelný výkon pro místnost je součtem tepelné ztráty prostupem a větráním. Je-li to nutné (u přerušovaně vytápěných prostor) je v tepelném výkonu zahrnut i zátopový tepelný výkon. (35) kde je: Ф HL,i Ф RH,i návrhový tepelný výkon pro místnost(w) je přídavný výkon pro prostory s přerušovaným vytápěním (u budovy obytných s nočním útlumem 8 hod. a více, u nebytových s dobou provozu kratší než 8 hod. denně, s víkendovým útlumem 48 hod.) Návrhový tepelný výkon pro budovu (pro návrh výkonu zdroje) kde je: Ф HL návrhový tepelný výkon pro budovu (W) V některých případech je nutné odlišit typ prostoru či způsob předávání tepla do vytápěného prostoru. Norma proto uvádí v metodice stanovení tepelného výkonu odlišnosti a to pro místnosti či prostory s vysokou výškou stropu (halového typu) a prostory vytápěné sálavým způsobem. A Tepelná zátěž Základní úlohou pro návrh klimatizačního zařízení nebo prvků systému ochlazování budovy je tepelná zátěž. Podle zdrojů působících tepelných toků lze tepelnou zátěž dělit na vnější (jejím zdrojem je venkovní prostředí) a vnitřní (zdrojem je provoz samotné místnosti). V běžných případech nastává kombinace obojího, pro určité typy budov jsou typické určité druhy tepelných zisků, které uvádí následující tabulka. (36) 24

25 Tab. 8: Tabulka vnitřních a vnějších zisků a typická budova, kde se projevuje dominantně vnitřní nebo vnější tepelná zátěž Vnější tepelná zátěž Vnitřní tepelná zátěž parametr prostup tepla oknem konvekcí Součinitel prostupu tepla prostup tepla oknem radiací Stínění, počet skel (prostupnost pro globální záření) prostup tepla stěnou Součinitel prostupu tepla větrání Výměna vzduchu, recyklace tepla z odváděného vzduchu infiltrace Rychlost větru, rozdíl teplot, těsnost obálky lidé Počet, aktivita osvětlení Druh svítidel, úroveň osvětlenosti prostup z okolních místností Teplota v okolních místnostech, součinitel prostupu tepla stěn zisky z vybavení Teplý materiál (teplota, hmotnost, množství), elektronika (příkon a provoz) Typické architektonické provedení budovy Příklad vybavení a provozu pro typický zdroj zisků Prosklené budovy (administrativa, malé obchody s výlohami) Shromažďovací prostory (taneční nebo konferenční sál, kino, divadlo, rozlehlé obchody) Příklad funkce budovy A Vnější tepelná zátěž Teplota venkovního vzduchu stejně jako sluneční záření má nestacionární charakter a během dne významně kolísá. Výpočet tepelné zátěže je možné proto realizovat jako denní průběh s hodinovým krokem výpočtu, nebo najít nejméně příznivou hodinu výpočtu, pro kterou se zjistí maximum za celý den. Ve všech vztazích, kde se používá teplota vzduchu, je tudíž nutno dbát na aktuální hodinu (1 až 24 h). Prostup tepla konvekcí okny je dán formulí pro prostup tepla. Plocha okna se započte včetně rámu. kde je: Q ok,k prostup tepla okny konvekcí (W) (37) 25

26 Prostup tepla radiací okny má výrazně dynamický charakter a závisí na úhlu dopadu slunečních paprsků a vlastnostech prosklení, zejména energetické prostupnosti. Podle pokynů nebo tabulek v předchozí kapitole je nutné znát hodnotu sluneční radiace (W/m 2 ) procházející jednoduchým oknem jednak pro globální záření a jednak pro hodnotu radiace difúzní. Pak na základě geometrie okna lze vyčíslit, nakolik je osluněno a nakolik ve stínu [42]. Osluněnou plochou prochází celá hodnota globálního záření, zastíněnou jen složka difúzní. Difúzní záření proniká tam, kam nedovolí úhel přímo dopadajícího slunečního paprsku působením slunolamu, žaluzií, na stěně, která je v daný okamžik celá ve stínu. kde je: Q ok,r prostup tepla okny radiací (W) I g intenzita přímého slunečního záření (W.m -2 ) I d intenzita difuzního slunečního záření (W.m -2 ) S os osluněná plocha okna (m 2 ) S stínící součinitel (-) g součinitel energetické prostupnost okna (-) Sluneční záření je oslabeno vlivem stínících překážek, jejichž vliv je vyjádřen součiniteli, které opravují propustnost okna a vyjadřují propustnost zasklení (g) včetně pohyblivých stínících prostředků (s). Stínění má zásadní vliv na prostupnost slunečního záření, které může být zdrojem značného přebytečného tepla. V zimním období jsou však pasivní zisky užitečné, proto jsou účelné zejména pohyblivé stínící prostředky, příp. vodorovné slunolamy, které využívají přirozeného pohybu Slunce po obloze, kdy v létě je v naší zeměpisné šířce Slunce vysoko a vodorovné překážky jsou tudíž proti Slunci kolem poledne účinné. Naopak v zimním období, kdy je Slunce nízko, proniká i pod vodorovné slunolamy. Tento jev závisí na výšce Slunce a pro dva mezní stavy ho dokumentuje obrázek Obr. 4. Na východní a západní fasádě jsou vodorovné slunolamy zbytečné. Naopak se zde uplatní alespoň slunolamy svislé, které omezují dobu působení slunečního záření na danou stěnu. Problém tkví na počátku v tom, že není jasné, která denní doba, resp. poloha slunce na obloze způsobí maximum tepelných zisků. Dnes, ve věku výpočetní techniky není obtížné zjistit celodenní průběh tepelné zátěže a z toho odvodit maximum. Pro jednoduché úvahy však postačí, uvažuje-li se poloha slunce kolmo ke stěně s největším plochou prosklení a současně je tato strana osluněná. Pak je jasné, že všechny ostatní stěny (i výplně otvorů v nich) budou ve stínu. (38) 26

27 léto zima h max h min Obr. 4: Význam vodorovného slunolamu na jižní stěně Hodnoty a výpočet slunečních souřadnic a sluneční radiace jsou v předchozí kapitole. Prostup tepla stěnou je složitý nestacionární tepelný děj tvořený radiací a vedením tepla. V moderních, dostatečně izolovaných stavbách lze tento jev ohodnotit maximálně 5 až 15 W/m 2. Větrání znamená výměnu vzduchu v daném prostoru a může se dít přirozeně, nejčastěji otevíráním oken, nebo nuceně, kde hybnou silou je ventilátor. Při velkých průtocích venkovní vzduch sebou v teplých dnech nese významné množství tepla. Infiltrace projevující se vnikáním vnějšího vzduchu do místnosti se vyskytuje pouze u podtlakových systémů klimatizace a obecně u budov s vysokou netěsností obálky. Dnešní budovy splňující požadavky na těsnost by neměly připouštět významnou infiltraci, vyjma např. vstupních dveří při jejich používání. Písmenem H jsou označeny v souladu s předchozím měrné tepelné ztráty větráním nebo prostupem (W/K). A Vnitřní tepelná zátěž Produkce tepla lidí zahrnuje jak produkci citelného, tak vázaného tepla. Do tepelné bilance se započte jen citelné teplo, jehož hodnota závisí na teplotě vzduchu a činnosti člověka. K tomu lze vyžít znalosti o produkci tepla člověkem nebo zjednodušený vztah pro citelné teplo kde je: Q os množství tepla produkovaného člověkem (W) Produkce tepla svítidel se počítá pro prostory bez oken (kina, divadla) a místnosti s požadavky na vyšší intenzitu osvětlení, kde nestačí přirozené osvětlení. U hlubokých místností se uvažuje s umělým osvětlením ve vzdálenosti větší než 5 m od okna, kde lze během dne očekávat osvětlení sdružené. U svítidel se předpokládá, že se jejich celý elektrický příkon změní v teplo. O instalovaném příkonu rozhoduje požadovaná (39) (40) 27

28 osvětlenost osvětlovaného prostoru a typ osvětlení. Přímé osvětlení shora dolů je méně energeticky náročné než osvětlení smíšené nebo nepřímé. Podstatná je volba světelného zdroje. Jednotlivé druhy se mezi sebou významně liší účinností. Jejich příklad je v následující tabulce. Tab. 9: Střední hodnoty měrného světelného toku a tepelného zisku (příkonu) svítidel vztaženého na osvětlenost místnosti 100 lx a světlé povrchy Světelný zdroj Měrný světelný tok (lm/w) Tepelný zisk q 1 (W.m lx) pro osvětlení přímé smíšené nepřímé Žárovka Halogenová žárovka Lineární zářivka 80 5,4 8,9 10,6 Kompaktní zářivka 70 6,1 10,1 12,1 LED 85 4,8 7,9 9,4 Vysokotlaká výbojka 110 4,0 6,5 7,8 Pro skutečné podmínky je nutné zohlednit požadovanou úroveň v osvětlení E v luxech podle vztahu: kde je: Q sv množství tepla produkovaného svítidlem (W) E požadovaná úroveň osvětlení (lx) q 1 tepelný zisk z osvětlení (W.m lx) S osvětlovaná plocha (m 2 ) Tab. 10: Požadavky na umělé osvětlení vybraných místností Světelný zdroj (41) Měrný světelný tok (lm.w -1 ) Čtení pro dospělé, tělocvična pro mezinárodní zápasy 500 Školní třídy, běžné tělocvičny 300 Jídelny 200 Chodby a komunikační prostory 100 Pokud je pravděpodobná určitá současnost používání svítidel, nebo jsou těla svítidla odsávaná, tj. prochází jimi pouze odváděný vzduch, lze tepelnou zátěž redukovat. Do tepelné bilance přispívají také vnitřní zdroje tepla, tvořené rozličným vybavením, které pro svůj provoz potřebují elektrickou energii. Zásadním okamžikem objektivního výpočtu je nejen zjištění jejich reálného příkonu, příp. skutečného provozního zatížení, ale také současnosti a doby provozu. Patří sem počítače, monitory, tiskárny, kopírky, teplo z vaření. Produkce tepla od jídel se počítá v hodnotě 5 Wh na jedno jídlo. Počet jídel za hodinu závisí na druhu restaurace nebo jídelny. 28

29 Pokud okolní místnosti mají výrazně jinou teplotu, započítává se do bilance i prostup tepla mezi těmito místnostmi, stejně jako v zimním období. Dále sem patří také vnitřní stěny, za nimiž je vyšší teplota než ve sledovaném prostoru, to má však běžně také malý vliv. A Tepelné bilance v delším časovém období Tato kapitola se zabývá tepelnými bilancemi vyčíslenými pro delší časové období a tím zejména k výpočtům spotřeby tepla, což je základní ukazatel pro energetické hodnocení budov. A Vnitřní prostředí v letním období Na otázku, zda bude třeba aplikovat zařízení ochlazování staveb, odpovídají primárně úlohy stavební fyziky tepelná stabilita místnosti. Ta prokáže, zda za určitých klimatických a provozních podmínek místnosti, bude v místnosti dosažena nebo překročena definovaná teplota (blíže kap. A10). Je to úloha kvazistacionární, uplatňuje vliv akumulace budovy a nesoučasnost různých zisků a ztrát. Primární úvaha spočívá vždy v tom, zda budova svým stavebním řešením, tedy zejména počtem, polohou a stíněním transparentních prvků dokáže dostatečně vzdorovat vnějším tepelným ziskům a zvládne v rámci své akumulace i zisky vnitřní. Konstatovat, že budova kina nepotřebuje chlazení, protože nemá okna, by bylo jistě pošetilé. Tímto tématem se zabývá také modelování tepelného chování místností a budov. Je to úloha s hodinovým nebo ještě kratším krokem výpočtu a mívá podobu počítačového modelování. Umožňuje za zcela volitelných podmínek vyčíslit teplotní i vlhkostní poměry v místnostech při součinnosti stavebního řešení i systémů techniky prostředí. Rozdíl mezi obojím je značný a v současném systému klasifikace budov podle energetické náročnosti se používá obojí. Energetické požadavky na budovy s vazbou na energie dodané z různých zdrojů závazně nebo informativně uvádí ČSN (2011) [36], jejich názvosloví uvádí obrázek níže. Nízkoenergetický pasivní blízký nulovému Nulový energeticky pozitivní energeticky nezávislý Obr. 5: Bilance spotřeby a výroby energie z obnovitelných a neobnovitelných zdrojů 29

30 umístění v krajině, požadavky uživatele tepelné vlastnosti obálky, poloha v budově provoz - vybavení, obsazení lidmi VNĚJŠÍ KLIMATICKÉ PODMÍNKY VÝMĚNA VZDUCHU A ZPŮSOB VĚTRÁNÍ PROSTUP TEPLA VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ VNITŘNÍ TEPELNÍ ZISKY SDÍLENÍ PRIMÁRNÍ ENERGIE SPOTŘEBA TEPLA DODANÁ ENERGIE ÚČINNOST VÝROBY DISTRI- BUCE POTŘEBA TEPLA Obr. 6: Rozlišení pojmu potřeba a spotřeba energie. Vpravo jsou jednotlivé místnosti, pro něž je výpočtem tepelných ztrát definována potřeba tepla. Ta je zajištěna z centrální kotelny, která stejně jako potrubní rozvody pracuje s určitou účinností, která se rovněž projeví ve zhodnocení paliva Hodnocení energetické náročnosti budov vyžaduje dle [27] výpočet spotřeby energie na: vytápění (krytí ztrát prostupem a větráním), větrání (zvlhčování, odvlhčování, pohon ventilátorů), ohřev teplé vody, chlazení, osvětlení (jiná část skript). A Výpočet spotřeby tepla na ohřev teplé vody Základními parametry, od kterých se odvíjí spotřeba tepla pro přípravu teplé vody jsou: Spotřeba teplé vody na osobu nebo jinou měrnou jednotku za den nebo rok, Rozdíl teplot, o které je třeba vodu ohřát, Solární ohřev vody, rekuperace tepla ze šedých vod nebo jiný způsob nízkoenergetického předehřevu vody. S využitím starších jednotek lze potřebu tepla pro ohřev vody vyjádřit vztahem, který určuje požadovanou, přímo využitelnou energii (42) 30

31 kde je: Q w množství tepla potřebného na ohřev teplé vody (J) V požadovaný objem teplé vody (m 3 ) c měrná tepelná kapacita vody (4186) (J.kg -1.K -1 ) Q př množství tepla získaného předehřátím vody (J) Vstupní teplota vody t 1 = +13,5 C (dle našich zvyklostí v zimě +10 C, v létě +15 C, v létě je vyšší teplota vody ve vodovodním řadu, celoročně dle EN ,5 C). Výstupní teplota vody t 2 = 55 C, dle EN C. V rodinných domech lze uvažovat se specifickou potřebou teplé vody V (V w,f,day ) = 40 až 50 l/(obyvatele.den). Skutečná energie pro přípravu teplé vody zahrnuje také účinnost systému, která zejména u rozsáhlých soustav s cirkulací byla poměrně nízká. Dříve bylo uvažováno, že kolik tepla se vyrobí, to stejné se ztratí Dnes je metodika upravena normou ČSN EN až 3. Energetický požadavek na zdroj se stanoví podle kde: Q w Q w, dis,ls Q w,st,ls Q w,p,ls Q w,gen,uot = Q w + Q w, dis,ls +Q w,st,ls +Q w,p,ls (43) je potřeba tepla pro přípravu teplé vody, je tepelná ztráta rozvodu teplé vody, je tepelná ztráta zásobníku, je tepelná ztráta přívodního a vratného potrubí otopné vody k ohřívači vody. Při přípravě a rozvodu teplé vody se vyskytují ještě další nároky, kterými jsou: potřeba energie na přihřívání rozvodného potrubí elektrickým topným kabelem, pokud je instalován; potřeba energie pro provoz cirkulačního čerpadla; tepelné ztráty výtokových armatur; tepelné ztráty zdroje tepla. A Tepelná bilance okna Základní úlohou, umožňující vyjádřit význam transparentních konstrukcí v tepelné bilanci budovy, je tepelná bilance okna. Tepelná ztráta okna je podobně jako každé části obálky budovy definována ve Wh za jeden den Naproti tomu vykazuje okno pasivní solární zisk, kde plocha okna S je násobena faktorem prosklení F, který vyjadřuje podíl skla v celém prvků, I je energie dopadajícího záření na orientovanou plochu a g vyjadřuje energetickou prostupnost okna, která se tu vyjadřuje průměrnou hodnotou pro různé směry dopadajícího paprsku na okno. (45) Hodnota energetické bilance pro hodnocený den (nebo jiné období) je určena vzorcem pro výpočet potřeby tepla, kde tepelné ztráty (L) jsou zmenšené o solární zisky (G), dále zmenšené činitelem využití, který obecně závisí na současnosti zisků a ztrát a akumulaci budovy. (44) 31

32 Tepelné ztráty rostou se součinitelem prostupu tepla, nepřímo úměrně působí energetická prostupnost. Pro ilustraci uvedeme příklad s oknem tvořeným trojsklem s pokovením a obě dutiny jsou plněné argonem, rám je dřevěný. Korekce na velikost rámu F = 0,8; energetická prostupnost g = 0,48; součinitel prostupu tepla oknem U = 0,85 W/m 2.K. V měsíci březnu je venkovní výpočtová teplota pro oblast I t = 0,3 C a za den dopadne na jižní stěnu 82 kwh, což denně znamená I = 2,64 kwh. Ztráty vyčíslíme Solární zisky vyčíslíme Závěrečná bilance s průměrným ročním činitelem využití zisků 0,6 bude mít hodnotu Jak plyne z výsledku, v tomto poměrně slunečném březnovém dnu je okno zdrojem tepelného zisku, který je vyšší než ztráty samotného okna. Tab. 11: Energie dopadající na vodorovnou rovinu (kwh.m -2.měsíc) měsíc S J V JV JZ Z SZ SV H Tab. 12: Průměrná měsíční teplota a vlhkost vzduchu [41] m t ( C) -3,9-3,0 0,3 3,7 8,5 14,3 16,6 16,6 10,3 6,6 1,2-2,2 x (g/kg) 2,8 3,0 3,6 4,6 6,4 8,0 9,2 8,9 7,5 5,6 4,3 3,3 (46) (47) (48) (49) A Spotřeba tepla a chladu v budovách Podstatou algoritmů bilancí jsou průměrné hodnoty klimatických veličin za roční období, zpravidla topnou sezónu, letní období, atp. Nezbytná je znalost lokality budovy, počtu dnů sledovaného období a denní doby provozu systémů. Základní výpočet tvoří tzv. denostupňová metoda. Podrobný algoritmus denostupňové metody a základní údaje výpočtů uvádí odborná literatura. Potřeba tepla denostupňovou metodou se pro vytápění a větrání vyjádří 32

33 kde je: Q UT množství tepla potřebného na vytápění (W) H tepelné ztráty prostupem (W) D t počet denostupňů pro vytápění (-) (50) kde je: Q VZT množství tepla potřebného na provoz vzduchotechniky (W) V objem větracího vzduch (m 3 ) η zzt účinnost zpětného získávání tepla (-) z počet hodin provozu větrání za den (h.den -1 ), měrná hmotnost ( = 1,2 kg.m -3 ) c měrná tepelná kapacita vzduchu (c = 1010 J.kg -1.K -1 ), D t počet denostupňů pro větrání kde je: d počet dnů v roce, kdy je teplota venkovního vzduchu nižší než požadovaná teplota větraného prostoru, obvykle 20 C; pro účely vytápění je to teplota nižší než smluvní teplota, při které se zpravidla zahájí a ukončí vytápění, tedy 13 C. Protože denostupňová metoda neumožňuje vyjádření přínosu vnitřních a solárních tepelných zisků, přešlo se na metodu, která toto umožňuje. Algoritmus zde uvedený vychází z postupu měsíční metody dle [44], který používají také národní předpisy, např. současná [27]. Je přiměřeně složitá a přitom velmi názorná. Je ve zjednodušené variantě použita také pro hodnocení tepelné bilance okna. Základem metody je vyjádření tepelných zisků a ztrát. Tepelné ztráty se vyjadřují v podstatě denostupňovou metodou. Je to metoda měsíční, každý měsíc je zastoupen jedním výpočtovým dnem, přičemž tento den se opakuje tolikrát, kolik dnů daný měsíc má. Je-li budova provozně členitá, má-li v různých částech jiné teploty místností nebo jiný způsob větrání, člení se na zóny. Vstupními veličinami zóny nebo celého objektu jsou: Plochy stěn, střechy a spodní podlahy tvořící obálku budovy a jejich součinitele prostupu tepla, Plochy průsvitných konstrukcí orientovaných k jednotlivým světovým stranám, jejich korekční faktor rámu/zasklení, součinitelé prostupu tepla, energetická prostupnost a stínění, Průtok vzduchu nuceným a přirozeným větráním, Účinnost zpětného získávání tepla a doba provozu vzduchotechniky, Solární podpora, zemní výměník nebo jiný předehřev vzduchu, Počet uživatelů, jejich aktivita, současnost a časový rozvrh, Vybavení místnosti elektronikou nebo jinými prvky produkujícími teplo, množství těchto vnitřních zisků (vždy zatíženo nejistotou). (51) (52) 33

34 Na začátku je třeba vyčíslit měrné tepelné ztráty větráním a prostupem (W/K), např. pomocí těchto formulí Vynásobením rozdílem teplot obdržíme návrhovou ztrátu za výpočtových podmínek. Základní potřeba tepla Vzhledem k tomu, že nevíme, zda bude v jednotlivých měsících tepelná bilance kladná (režim vytápění) a návrhová teplota interiéru t i = t i,zima nebo bude bilance záporná (režim chlazení) a t i = t i,léto, počítáme paralelně oba možné režimy. Metoda se jmenuje měsíční, proto je časovou jednotkou 1 měsíc s daným počtem dní. Dosazením t a = t a,z zjistíme potřebu v topném režimu, t a = t a,l v chladicím režimu. Obdobně určíme pro t a,z a t a,l tepelnou energii pro větrání (h pr provozní doba denně v hodinách) (53) (54) (55) Potřeba tepla pro větrání v topném a chladicím režimu (56) (57) Vnitřní zisky Solární zisky (F P podíl skla z plochy okna cca 85 %, g propustnost okna) zjistíme pro celkovou plochu průsvitných konstrukcí orientovaných na jednotlivé světové strany. Pasivní tepelné zisky z vnitřních zdrojů (lidé, spotřebiče, svítidla) činí q APP = 5 W/m 2 podlahy v provozní době zóny (pokud nemáme jiné podklady, stanoví se analýzou situace) (58) (59) (60) 34

35 Roční spotřebu energie na osvětlení rozložíme definovanými podíly jednotlivých měsíců z vyhlášky [27]. Podíl jednotlivých měsíců udává tabulka (Tab. 14). Tab. 13: Orientační hodnota měrné roční spotřeby elektřiny na osvětlení Typ provozu zóny Úsporné osvětlení/zářivky W L,A,z [kwh.m -2.rok -1 ] Rodinný dům obytné plochy 4,46 17,84 Rodinný dům ostatní prostory 0,13 0,52 Bytový dům obytné plochy 4,46 17,84 Bytový dům ostatní prostory 0,18 0,72 Kancelář (1-2 osoby) 34,66 138,62 Kancelář (2-6 osob) 28,74 114,95 Kancelář (více než 6 osob) 47,44 189,75 Zasedací místnost 23,57 94,26 Obchodní plochy 57,54 230,18 Školská zařízení - učebny 17,09 68,36 Přednáškový sál, auditorium 22,91 91,65 Hotelové pokoje 11,48 45,90 Restaurace, jídelna 18,98 75,90 Kuchyňské provozy 52,16 208,66 Chodby komunikace 9,05 37,60 Sklady, archivy 0,24 0,95 Serverovny 28,35 113,40 Dílny, výrobní prostory 95,70 382,80 Divadla, kina - zázemí 29,68 118,73 Divadla, kina - foyer 17,21 68,85 Divadla, kina - jeviště 66,83 267,30 Knihovny čítárny 47,82 191,27 Knihovny - sklady 1,09 4,35 Budovy pro sport - hala 36,54 146,16 Parking 2,01 8,03 Žárovkové osvětlení Tab. 14: Činitel podílu spotřeby elektřiny na osvětlení v j-tém měsíci f Lt,j Měsíc f lt,j (-) 1,52 1,25 1,04 0,85 0,7 0,65 0,65 0,70 0,87 1,03 1,24 1,50 35

36 Stupeň využití zisků Poměr zisků a ztrát (-) v topném režimu γ H (t a = t a zimní) a v chladicím režimu γ C (t a = t a letní). Vnitřní zisky jsou na vnitřní teplotě (zjednodušeně) nezávislé. (61) (62) (63) kde je: γ obecný poměr tepelných zisků a ztrát (-) γ H poměr tepelných zisků a ztrát v režimu vytápění (-) γ C poměr tepelných zisků a ztrát v režimu chlazení (-) Q G tepelné zisky (kwh) Q L tepelné ztráty (kwh) Vnitřní tepelná kapacita budovy C (J.K -1 ) určete pro budovu s cihelnými stěnami a koberci. kde je: C měrná tepelná kapacita (J.K -1 ) C m měrná tepelná kapacita plošných konstrukcí vztažená k podlahové ploše S podlahová plocha konstrukce (m 2 ) Časová konstanta budovy (64) (65) Faktor setrvačnosti budovy (66) Stupeň využití zisků v topném režimu pro γ H 1 (67) Stupeň využití zisků v topném režimu pro γ H = 1 (68) 36

37 Stupeň využití zisků v topném režimu pro γ H < 0 (69) Stupeň využití zisků v chladicím režimu pro γ C 1 (70) Stupeň využití zisků v chladicím režimu pro γ C = 1 (71) Stupeň využití zisků v chladicím režimu pro γ C < 0 Bilance potřeb Měsíční potřeba tepla pro vytápění v kwh (potřeba tepla zmenšená o využitelné zisky). Měsíční potřeba chladu pro chlazení/klimatizaci v kwh (potřeba chladu zmenšená o využitelné ztráty). Pomocná energie Pro distribuci energie v systému vytápění je nutná další energie pro čerpadla, kde P je příkon ve W a f váhový činitel regulace (pro víceotáčková čerpadla). O této pomocné energii se uvažuje u vytápění, chlazení, příp. i větrání a ohřevu teplé vody. Měsíční pomocná energie čerpadel. kde je: Q p měsíční pomocná energie čerpadel (kwh) Účinnost výroby a distribuce energie Dále se zhodnotí účinnost distribuce energie (ztráty v potrubní síti) a výroby energie (účinnost zdroje). Výroba chladu se předpokládá kompresorovým zdrojem, s účinností vyjádřenou COP. Tato hodnota se v reálných podmínkách mění v závislosti na venkovní teplotě. Jako vstupní energie pro výrobu chladu se tak uvažuje elektrická energie. Podobně se postupuje u tepelného čerpadla. (72) (73) (74) (75) 37

38 (76) kde je: EPA C účinnost chlazení (-) EPA H účinnost vytápění (-) η distr účinnost distribuce (-) η zdr účinnost zdroje (-) U běžných zdrojů tepla, jako jsou kotle na plyn nebo jiná paliva, se účinnost výroby pohybuje v intervalu η zdr = 0,85 až 0,99. (77) 38

39 A11.2 ZDROJE TEPLA Cílem udržitelnosti v obecné rovině je šetřit neobnovitelné zdroje, hospodárně využívat zdroje obnovitelné, snižovat množství nerecyklovatelných odpadů a využívat výrobky a procesy s nízkým emisním zatížením. Volba zdroje tepla pro vytápění budov či výrobu tepelné energie k jinému účelu (ohřevu vzduchu, teplé vody, technologické vody) by měla být tímto cílem zásadně ovlivněna. Přímé využití energetického zdroje v primární formě je v této oblasti spíše výjimkou a omezuje se především na pasivní využití sluneční energie. Obvykle měníme energii na jinou formu. K vlastní přeměně je využíváno zařízení, které též spotřebovává energii v celém svém životním cyklu, což znamená, že byla vložena do získání surovin pro výrobu, výrobního procesu, spotřebovává energii při provozu a bude vložena do jeho likvidace a to vše včetně dopravy. Platí pravidlo, že přínosem je tehdy, pokud po dobu své životnosti vyrobí více energie, než bylo vloženo do jeho výroby, spotřebováno při provozu a při likvidaci. A Udržitelnost ve vytápění Zdroje a vliv na životní prostředí Zdroje tepla v domácnostech jsou významným znečišťovatelem ovzduší, například u prachu druhým nejvyšším hned za dopravním zatížením. Výstupy ze statistik jsou přehledně uvedeny na stránkách ČHMÚ. Pro hodnocení se zdroje znečištění rozdělují na: zvláště velké a velké zdroje REZZO 1, střední zdroje REZZO 2, malé zdroje REZZO 3, mobilní zdroje REZZO 4. Obr. 7: Porovnání meziročního vývoje údajů o emisích v jednotlivých kategoriích v letech [9] Mezi základní paliva patří elektřina, zemní plyn, uhlí, dřevo, produkty z biomasy (pelety, brikety), topné oleje a propan-butan. Elektrické zdroje pro výrobu tepla mají vyso- 39

40 kou účinnost a snadnou regulovatelnost, ovšem vzhledem k výkonovým parametrům jsou zatím vázány na dodávku ze sítě, což znamená nevhodné řešení vzhledem k navyšování spotřeby elektrické energie dodávané především z neobnovitelných zdrojů včetně atomové energie a z hlediska distribuce zatížené vysokými ztrátami. Kotle na spalování zemního plynu a produktů ropy jsou zdroji s vysokou účinností a velmi dobrou regulovatelností. Ropa a zemní plyn však patří mezi zdroje neobnovitelné, jejichž zásoby budou vyčerpány, s finanční nestabilitou a předpokladem stálého růstu ceny. Skladování topných olejů a propan-butanu vyžaduje zásobník. Dřevo a produkty výroby paliv z biomasy patří mezi zdroje obnovitelné s vyššími nároky na obsluhu, u některých kotlů s horší regulovatelností a tím požadavkem na akumulaci. Uhlí se ve vztahu ke spalovacím zařízením podobá biomase, ale není zdrojem obnovitelným. Ve vztahu k ovzduší má výrazný vliv na emise způsob spalování pevných paliv, tj. typ kotle. Nejhorší vlastnosti mají konstrukce s prohoříváním paliva, což jsou jak starší zdroje, tak zdroje nové, které se vzhledem k pořizovacím nákladům stále běžně prodávají. K prohořívání paliva dochází i v krbech, jejich trvalé užívání nelze hodnotit ve vztahu k emisím kladně. Pevná paliva používá 17 % domácností, z nichž 50 % má zdroje s prohoříváním. Obr. 8: Prodej kotlů, krbů a topidel na tuhá paliva do výkonu 50 kw v letech [9] Tab. 15: Orientační životnosti vybraných prvků otopných soustav. Zařízení Životnost roky Potrubí Ocelové závitové, bezešvé 20 ocelové Plastové PE-X, PB, vrstvené až 50 Měděné až 50 Armatury 10 až15 Čerpadla 10 Kotle 10 až 20 Ohřívače vody 10 až 20 Otopná tělesa ocelová 20 litinová 50 40

41 Použití materiálu a životní cyklus Potřeba celkové energie na výrobu zařízení je poměrně vysoká. V systémech vytápění se dnes používají převážně kovové prvky. Zásoba kovů je obecně vyčerpatelná a náročná. Na druhou stranu jsou kovy recyklovatelné. V rozvodech se v posledních letech využívá plastů, jež vykazují vyšší životnost a při vhodném zabudování mají možnost recyklovatelnosti, byť k jinému účelu užití. Vzhledem k životnímu cyklu stavby je většina zařízení otopné soustavy s výrazně nižší životností a je potřeba několikeré výměny hlavních částí. Obecně však platí, že starší zdroje či jiné prvky pracují s nižší účinností, z hlediska regulace neodpovídají požadavkům, a tak v průběhu provozu stavby výměnou zabudováváme novější technologie. Zdraví a spokojenost uživatelů, funkčnost budovy Člověk pro svou činnost vzhledem k věku, fyzické kondici a zdravotnímu stavu potřebuje vhodnou tepelnou složku vnitřního prostředí. I v objektech s nízkou potřebou tepla na vytápění je dodávka tepla nutná, ať je teplonosnou látkou voda či vzduch. Požadavky se naopak zvyšují ve vztahu k způsobu regulace a pružnosti reakce. Teplotně nevyhovující vnitřní prostředí se může projevit i na zdraví osob, což je prokázáno mnoha studiemi. V našich zeměpisných šířkách se bez dodávky tepla v objektech neobejdeme. Míra složitosti procesů Projektová příprava je nutná pokud má být systém odpovídající parametrům objektu, systém musí mít vazbu na ostatní specializace TZB. Montáž musí provádět kvalifikovaná firma, s ekonomickým provozem je svázána proces regulace a řízení. Nutné je zaškolení obsluhy. A Paliva a energetické zdroje Přírodními zdroji energie jsou činnost Slunce a Měsíce, kosmické záření a jaderné štěpné reakce uvnitř Země. Podle místa v procesu přeměny rozlišujeme energetické zdroje primární (v surové přírodní formě), druhotné (po procesu některé energetické přeměny). Podle vyčerpatelnosti rozlišujeme energetické zdroje obnovitelné a to buď stále se obnovující, nebo nevyčerpatelné (z hlediska lidského bytí), neobnovitelné (vyčerpatelné) Primárními energetickými zdroji jsou energie slunečního záření, organická paliva o biomasa, o fosilní paliva, vodní energie, větrná energie, 41

42 jaderná paliva, geotermální energie, jiné nevyjmenované nebo dnes neznámé zdroje s potenciálem využitelným v budoucnu. Obnovitelnými energetickými zdroji využitelnými v současnosti reálně při provozu budov je biomasa, energie prostředí, energie geotermální, vody, sluneční záření, viz Obr. 9. Konkrétními zařízeními k přeměně energie jsou především spalovací a zplynovací zdroje, termální solární systémy, tepelná čerpadla, kogenerační jednotky. Otopné soustavy ve většině případů pro vlastní provoz potřebují i pomocnou provozní energii, tj. elektrický proud. V tomto případě na významu nabývají systémy k samotné výrobě elektrické energie bez dodávky do sítě, tj. hybridní či ostrovní fotovoltaické elektrárny či menší větrné elektrárny. Zdroje a produkce energií výrazně ovlivní kategorizaci objektu. V rámci hodnocení se posuzuje měrná hodnota primární energie z neobnovitelných zdrojů a pro přepočty se u energií stanoví faktor energetické přeměny dle aktuálně platných předpisů, dnes platné hodnoty podle ČSN (2011) uvádí Tab. 15. Pasivní využití, hybridní systémy Termální solární systémy Fotovoltaické solární systémy Větrné elektrárny Sluneční energie sluneční záření OZE Primární zdroje Geotermální energie Tepelná čerpadla Přímé využití Tepelná čerpadla Přímé využití energie větru Kogenerace Spalování, zplynování kogenerace (ORC) Výroba bioplynu Tepelná čerpadla Přímé využití energie prostředí biomasa energie vody Palivové články Vodní elektrárny Obr. 9: Využití OZE při provozu budov v podmínkách ČR Neobnovitelné energetické zdroje Běžně používanými pevnými palivy z neobnovitelných zdrojů je uhlí černé, hnědé, koks, brikety. Plynnými palivy jsou zemní plyn, LPG - zkapalněný propan, propan - butan. Kapalnými palivy jsou lehké topné oleje. Mezi neobnovitelné zdroje se řadí elektrická energie od dodavatele (ze sítě). Zdroj pro vytápění, přípravu teplé vody či ohřev větracího vzduchu výrazně ovlivní hodnocení objektu při stanovení měrné roční spotřeby primární energie z neobnovitelných zdrojů. Stanovená hodnota pro konkrétní objekt se násobí tzv. faktorem energetické přeměny, viz Tab

43 Tab. 16: Referenční hodnota faktoru energetické přeměny pro přepočet na hodnoty primární energie z neobnovitelných zdrojů [36] Zdroj Faktor energetické přeměny (kwh. kwh -1 ) Zemní plyn a další fosilní paliva 1,1 Elektrická energie (ze sítě) 3 Dřevo a ostatní biomasa 0,05 Dřevěné pelety 0,15 Soustava CZT podle druhu zdroje: fosilní paliva kombinovaná výroba elektřiny (35 %) a tepla kombinovaná výroba elektřiny (35 %) a tepla biomasa 1,5 1,1 0,8 0,3 Fotovoltaické solární systémy pro vlastní spotřebu 0,05 Termické solární systémy 0,05 A Rozdělení a umístění zdrojů tepla Centrálním zdrojem pro otopné soustavy může být kotel, tepelné čerpadlo, lokální topidlo s výměníkem. Dílčím zdrojem může být i termální solární systém, u větších objektů či lokalit kogenerační jednotka, výměník na odpadní teplo apod. A Kotle a kotelny Kotel je umístěn v místnosti nazývané kotelna. Za kotelnu splňující předepsané požadavky se podle druhu zdroje považuje prostor - místnost od určitého instalovaného příkonu zdroje, např. u zemního plynu je to 50 kw jednoho kotle. Menší kotle a jiné zdroje jsou umístěné v technické místnosti nebo strojovně. Některé zdroje, například plynové kotle do 50 kw mohou být umístěny i jinde a prostor je pak nazván místností s plynovým spotřebičem. Kotelnou se obecně rozumí samostatná budova, stavební objekt, přístavek, místnost, skříň nebo vyhrazený prostor, ve kterém je umístěn jeden či více kotlů pro ústřední vytápění, ohřev teplé vody, pro výrobu technologického tepla. Provedení kotelny je dáno druhem a způsobem spalování paliva a typem kotlů. Podle toho jsou pro kotelny platné odlišné předpisy a normy. Prostor pro umístění zdroje musí zajistit jeho bezproblémovou instalaci a bezpečný provoz, stejně tak musí zabezpečit podmínky pro obsluhu i případný servis. Tab. 17: Klasifikace kotelen Kotelny NTL STL Výkon 0,05 až 3,5 MW nad 3,5 MW od 0,05 MW Umístění Ve vytápěné budově nebo samostatném objektu V samostatném objektu V samostatném objektu Připravovaná látka Otopná voda do 115 o C Pára do přetlaku 0,07 MPa Otopná voda do 115 o C Pára do přetlaku 0,07 MPa Horká voda nad 115 o C Pára přetlaku nad 0,07 MPa 43

44 Kotel je zařízení, ve kterém se spaluje palivo a ohřívá teplonosná látka. Volba kotle je ovlivněna nejen druhem paliva, ale i možností umístění, potřebou tepla pro pokrytí tepelných ztrát objektu, ostatními potřebami tepla, požadavky na provoz, regulaci, obsluhu a údržbu, řešením odvodu spalin, možností řešení přívodu vzduchu pro spalování, větráním prostoru, druhem otopného systému, řešením ohřevu teplé vody. Vysoká pozornost při volbě konkrétního typu by měla být věnována emisnímu zatížení, které souvisí nejen s palivem, ale i způsobem spalování a konstrukčním řešením. Podle druhu paliva jsou kotelny plynové, na kapalná paliva, na pevná paliva, elektrokotelny. Podle pracovní (teplonosné) látky, kterou zdroje připravují, se dělí na teplovodní, horkovodní a parní. V objektech se instalují kotelny teplovodní. Horkou vodu a páru vyrábí zdroje dodavatelů tepla (pro CZT). Klasické kotle jsou litinové nebo ocelové, dnes jsou ale vyráběny jednotky v různých materiálových kombinacích. Kotel umístěný na podlaze či soklu je stacionární, kotel určený pro instalaci na konstrukci či stěnu je závěsný. Spalovací zařízení vždy vyžaduje odvod spalin a to je teoreticky možné do komína, kouřovodu s funkcí komína či kouřovodem na fasádu nebo nad střechu. Omezení pro paliva a výkony uvádí příslušné normy. Vyústění na fasádu je možné jen u plynových spotřebičů. V kotlích by se mělo spalovat pouze palivo, k němuž je určen. Pro zdroje platí nařízení č. 146/2007 Sb. o emisních limitech a dalších podmínkách provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší se změnami č. 476/2009 Sb. Toto nařízení uvádí i podmínky provozu malých spalovacích zdrojů a to limitní účinnost a koncentraci oxidu uhelnatého ve spalinách, s nimiž mohou být provozovány. Tab. 18: Limitní hodnoty účinnosti spalování malých zdrojů instalovaných od Zdroje 11 až 50 kw včetně nad 50 kw spalující kapalná a plynná 89 % 90 % paliva Zdroje 15 až 50 kw včetně nad 50 kw spalující pevná paliva 72 % 74 % Každý malý spalovací zdroj (kotel), musí spalovat palivo stanovené výrobcem spalovacího zdroje tak, aby vypočtená koncentrace CO ref ve spalinách nepřekročila maximální povolené množství. Tab. 19: Limitní hodnoty koncentrace oxidu uhelnatého malých zdrojů instalovaných od Palivo Výkon kotle (kw) Max. povolené množství CO ref (mg.m -3 ) Referenční obsah kyslíku (%) Pevná paliva obecně nad Dřevo nad Kapalná paliva nad Plynná paliva nad Hodnota koncentrace CO ref ve spalinách se na základě měření CO a O 2 a referenčního obsahu kyslíku stanoví výpočtem. 44

45 Kotle jsou podle ČSN EN rozděleny do emisních tříd. Tab. 20: Současné limity platné v ČR pro teplovodní kotle jsou dle ČSN EN Dávka paliva ruční samočinná Palivo biologické fosilní biologické fosilní Jmenovitý tepelný výkon kw Mezní hodnoty emisí CO OGC prach mg.m -3 N při 10 % O 2 * třída třída třída třída třída třída třída třída 1 třída > 50 až > 150 až > 50 až > 150 až > 50 až > 150 až > 50 až > 150 až *Vztahuje se k suchým spalinám, 0 C, 1013 mbar, OGC = TOC celkový organický uhlík Jak je zřejmé z výše uvedených hodnot, kotle třídy 1 a 2 nesplní požadavky nařízení vlády pro nové instalace. Připravuje se aktualizace normy se zrušením těchto tříd a rozšířením o třídy 4 a 5. Způsob spalování, tzn. spalovací zařízení, má zásadní vliv na produkci škodlivin. Cílem je instalovat vždy takový zdroj, který splní ostatní požadavky při minimálním zatížení produkcí škodlivin. Tab. 21: Připravované limity pro teplovodní kotle Dávka paliva ruční samoči nná Palivo biogenní fosilní biogenní fosilní Jmenovitý tepelný výkon kw Mezní hodnoty emisí CO OGC prach mg/m 3 N při 10 % O 2 třída 3 třída 4 třída třída třída třída třída třída 4 třída

46 Pro ilustraci je zde uveden graf z lit. [5]. Autoři analyzovali spaliny zdrojů na pevná paliva při různých způsobech spalování a obsluhy - ruční obsluha prohořívání, odhořívání, pyrolýzní spalování, automatický kotel při srovnání dřeva a hnědého uhlí. Obr. 10: Výsledky měření dle lit. [5] Je zřejmé, že typ zdroje z hlediska automatiky provozu a způsob spalování má výrazný vliv na emisní zatížení. Obsluha u klasických kotlů s prohořívacím a odhořívacím způsobem spalování má jen omezené možnosti regulace v rámci dávkování paliva a přívodu spalovacího vzduchu, tudíž spalovací proces neprobíhá v emisně optimálních parametrech. Automatika zdroje s omezeným zásahem obsluhy a pyrolýzní spalování je ve vztahu ke škodlivinám naopak na pozitivní straně. Nejen obnovitelný zdroj, ale i kotel s co nejvyšší emisní třídou je podmínkou udržitelné výstavby. Kotle a kotelny na pevná paliva Biomasou pro vytápění je kusové dřevo, dřevní brikety, dřevní pelety, alternativní pelety (agropelety, biopelety), obilí, štěpka, piliny, balíkovaná sláma. U prohořívacích kotlů je spalování možné na roštu (pevném, např. dřevo nebo s přemisťováním, např. sláma), v hořácích (pelety, obilí), ve fluidní vrstvě (drcené palivo u teplárenských zdrojů), zplynování (kotle na dřevní polena), pyrolýza. Při stavebním řešení kotelen na tuhá paliva je potřeba řešit napojení na odvod spalin (komín), skladování paliva a jeho dopravu ke zdroji, větrání (výměnu vzduchu), přívod spalovacího vzduchu, zajištění proti zatopení podlahová vpusť v kotelně (kotle jsou kvůli zajištění proti přetopení vybaveny výměníkem napojeným na vodovod), obtěžování ostatních částí objektu provozem (např. hluk, znečištění, ). Kotel na tuhé palivo, ať je v jakémkoliv provedení, pracuje s vysokou teplotou otopné vody a musí být jištěn proti nízkoteplotní korozi, která zkracuje jeho životnost. Způsobuje ji kondenzace kyselin, dehtů a vlhkosti z odváděných spalin v přikládací komoře, pokud dojde k ochlazení pod teplotu jejich rosného bodu. Teplota vratné vody 46

47 ze systému nesmí z tohoto důvodu klesat pod 55 až 60 o C. Proto výrobce u kotlů, které nenazývá nízkoteplotní, požaduje hlídání teploty vratné vody. Kotle na peletky Pelety rozdělujeme na dřevní prémium (bílé), katrové (z dřevního odpadu) a rostlinné, případně jiné alternativní z dalších odpadních materiálů. Kotle se mohou lišit druhem hořáku a způsobem podávání pelet. Hořáky v peletových kotlích mohou být horizontální, přepadávací, trubicové, retortové (spodní podávání). U horizontálních hořáků jsou pelety malým šnekovým podavačem nahrnovány z kotlové násypky na rošt, kde odhořívají, a popel propadává roštem do zásobníku. U přepadávacích jsou dopravníkem vyhrnovány z násypky do přepadového kanálku a odsud gravitačně dopadnou na rošt, kde odhořívají stejně jako v předchozím případě. U trubicových hořáků jsou pelety dopraveny (horizontálně či přepadem) do trubice, kde odhořívají. Plamen je vodorovnou trubicí směřován do komory (tělesa výměníku). Tyto typy jsou vhodné pro kvalitní dřevěné pelety typu prémium. U retortových hořáků jsou pelety šnekovým dopravníkem vtlačovány do kolena (retorty) a vertikálně vytlačovány na kruhový horizontální rošt, kde odhořívají. Popelový prach a případné spečené zbytky jsou novým palivem posunovány z roštu k jeho okraji, kde postupně odpadnou do popelníku. Veškeré palivo zespodu prochází spalovací zónou, což způsobuje, že i ty nejmenší částečky paliva shoří. Hořák není tak citlivý na odrol (úlomky pelet) a je vhodný i pro méně kvalitní pelety katrové či rostlinné. Z hlediska skladování pelet jsou možné varianty řešení: kotel s integrovaným zásobníkem, kotel a samostatný stacionární zásobník na pelety, kotel a textilní zásobník na pelety v provedení big bag, kotel (kotelna) a samostatný nebo vestavěný sklad pelet (stavebně oddělený), s odspádováním k dopravníku, kotel (kotelna) a samostatný sklad pelet s textilním zásobníkem, kotel (kotelna) s venkovním plastovým zásobníkem podzemním či nadzemním. Doprava pelet je možná cestou s pneumatickou či šnekovou dopravou. Zplyňovací kotle na polenové dřevo, dřevěné brikety, brikety ze stébelnin (i uhlí). Pracují tak, že se nejprve palivo zplyňuje a teprve potom se plyn spaluje. Regulovatelnost jejich výkonu je téměř srovnatelná s kotli na zemní plyn. Obvyklé výkonové parametry do 100 kw. Jednotlivé typy jsou vhodné pro rodinné domy a samostatné objekty. Automatické kotle na spalování dřevní štěpky a pelet 100 až 600 kw jsou určeny pro větší objekty a aplikace CZT menších komplexů. Automatické kotle na spalování rozpojené slámy s výkonem od 400 do kw se používají pro vytápění skupiny budov nebo menších obcí. Velké automatické kotle na spalování dřevního paliva s výkonem do 10 MW jsou určeny pro použití v průmyslu, v kotelnách pro systémy centrální zásobování teplem sídelních celků. 47

48 Kotle pro automatické spalování štěpky, pilin a slámy Kotle pro velké výkony jsou z hlediska provozu bezobslužné, s občasným dozorem. Z hlediska přikládání paliva jsou vybaveny zařízením automatického přikládání. Kotle a kotelny na plynná paliva Dle ČSN Kotelny se zařízeními na plynná paliva, dělíme kotelny do tří kategorií a to podle jmenovitých výkonů kotlů: kotelna III.kategorie se jmenovitým výkonem kotle od 50 kw do součtu výkonů 500 kw, včetně kotelny se součtem jmenovitých výkonů nad 100 kw, i když ani jeden kotel nedosahuje jmenovitého tepelného výkonu 50 kw, kotelna II.kategorie se součtem jmenovitých výkonů 500 kw až 3,5 MW včetně, kotelna I. kategorie se součtem jmenovitých výkonů nad 3,5 MW. U rodinných domů a menších provozních objektů s ústředním vytápěním nebo u bytových jednotek s etážovým vytápěním, lze zdroj tepla většinou klasifikovat jako místnost se spotřebičem do výkonu 50 kw nebo s více spotřebiči, každý s výkonem nižším než 50 kw a celkovým instalovaným výkonem do 100 kw (TPG a ČSN ). Kotle mohou být v základním provedení B a C. Spotřebiče typu B odebírají vzduch pro spalování z místnosti, ve které jsou umístěny, a spaliny odvádějí komínem nebo kouřovodem do venkovního prostoru. Spotřebiče typu C jsou uzavřené a vzduch pro spalování si přisávají z venkovního prostoru a spaliny odvádějí tamtéž. K tomu používáme dělené nebo souosé kouřovody nebo speciální komínové systémy. V kotelnách, kde je řešen přívod spalovacího vzduchu spolu s větráním, lze bez obtíží instalovat spotřebiče B. V místnostech, kde je plynový spotřebič (do 50 kw) je předepsán přívod spalovacího vzduchu, což je v nových i rekonstruovaných domech vzhledem k těsnosti obálky a požadavkům na vnitřní prostředí poměrně obtížné. V těchto objektech by se měly umísťovat pouze spotřebiče C. Plynové kotle dělíme na klasické, nízkoteplotní a kondenzační. Podle způsobu osazení a umístění jsou kotle v provedení stacionárním a závěsném. Podle výkonových stupňů jsou kotle s hořákem jednostupňovým, dvoustupňovým a kotle se spojitou regulací výkonu. Pokud je to u zdroje možné, je vždy žádoucí, aby jeho výkon kopíroval aktuální potřebu tepla. Tomu odpovídá spojitá regulace a co největší regulační rozsah, což nejlépe splňují kondenzační kotle. Princip kondenzační techniky Při spalování zemního plynu (metanu CH 4 ) nebo propanu (C 3 H 8 ) vzniká hořením vodíku, který je v těchto plynech obsažen, určité množství vody. Hořením dochází k jejímu ohřevu. Ta pak v podobě vodní páry spolu s oxidem uhličitým tvoří spaliny hoření. Teplé spaliny s sebou nesou část schované tepelné energie, tzv. latentní teplo. Pokud tyto spaliny ochladíme pod teplotu jejich rosného bodu, dojde ke změně skupenství kondenzaci obsažené vodní páry a k uvolnění tohoto tepla. V kondenzačním kotli se takto uvolněná energie pomocí výměníku využije k ohřevu otopné vody. Díky požadavku na nízkou teplotu otopné vody jsou vhodnými zdroji pro nízkoteplotní otopné soustavy. Kondenzační kotel jako reálný zdroj pracuje s určitým přebytkem vzduchu (1,2 1,5) a rosný bod spalin se pro zemní plyn pohybuje mezi 50 a 55 C. Má li docházet ke kondenzaci, musí se teplota vratné vody pohybovat pod touto hodnotou. Pro dosažení maximálního stupně využití kotle nelze než doporučit kotel s co 48

49 nejširším rozsahem lineární modulace výkonu a řízením směšovacího poměru. Nejkvalitnější kotle mají modulaci %, některé typy dokonce %. Automatika těchto kotlů monitoruje všechny důležité veličiny a pro jemnou změnu směšovacího poměru vzduch-plyn sleduje přebytek vzduchu ve spalinách (lambda sondou). Každý kondenzační kotel vyžaduje trvalý odvod kondenzátu. Napojení odvodu kondenzátu na kanalizaci podléhá schválení správci kanalizace. Kondenzát od spalin zemního plynu má kyselost odpovídající ph 5, což je hodnota shodná s dešťovou vodou. Kondenzát z kotle do výkonu 25 kw lze napojit (přes zápachový uzávěr) přímo na kanalizační síť bez dalšího opatření. Tam, kde to správce kanalizace požaduje nebo u větších zařízení se provádí neutralizace kondenzátu. Chemická neutralizace se uskutečňuje průtokem kondenzátu přes odkyselovací hmoty, na které se CO 2 váže (mramor, magno, dolomit, ). Neutralizační zařízení je většinou tvořeno nádobou z plastické hmoty s náplní neutralizačního granulátu. Teplovodní kotelna III. kategorie může být umístěna ve vyhrazeném prostoru nebo samostatné místnosti stavby. Kotelna II. kategorie se umísťuje v samostatném stavebním objektu nebo jeho části, která plní vymezenou účelovou funkci. Kotelny II. a III. kategorie lze zřizovat i ve zvláštních místnostech, sklepech, v suterénech, v posledním podlaží nebo na střechách budov. Kotelna I. kategorie se umísťuje v samostatném objektu nebo skříňovém objektu a lze ji umístit i v části stavebního objektu, který plní vymezenou funkci (je kotelnou) a tvoří samostatný požární úsek. Dle ČSN je kotelna od součtového výkonu zdrojů 140 kw nebo výkonu jednoho kotle 70 kw samostatným požárním úsekem. Do jedné kotelny nelze instalovat současně spotřebiče (kotle) s přetlakovými a atmosférickými hořáky. Prostory kotelen musí být účinně větrány za všech provozních režimů. Způsob větrání nesmí ovlivnit funkci hořáků a odvádění spalin. Za všech provozních podmínek musí být zajištěn průtok větracího vzduchu s minimální intenzitou 0,5x/hod. Otvory pro přirozené větrání nesmí být uzavíratelné. V kotelnách s kotli v provedení B se musí zajistit přívod spalovacího vzduchu. Nucené větrání se volí jako přetlakové. Kotelna I. kategorie musí mít havarijní větrání. Kotelna I. a II. kategorie musí mít (mimo výjimky dle ČSN čl ) samostatný přívod plynu. Kotelna III. kategorie může mít společný přívod plynu s odběrnými zařízeními jiných odběratelů v objektu. Připojení musí být před hlavním uzávěrem kotelny. Plynovod musí být dostatečně dimenzován a odběrní zařízení se nesmí vzájemně ovlivňovat. Plynovod v kotelnách je prováděný dle ČSN TPG Průmyslové plynovody. Podlaha v kotelně musí být nehořlavá, vyspádovaná k podlahové vpusti. Dveře se otevírají ven (ve směru úniku). Stacionární kotle se umísťují na betonový sokl výšky 50 až 100 mm. Přístupové komunikace musí umožnit transport největšího zařízení. Veškerá zařízení s povrchovou teplotou nad 60 o C musí být izolována. Do kotelny je potřeba zajistit přívod studené vody. Podchodná výška pod instalacemi (potrubím) je minimálně 2,1 m. Vybavení pro zajištění bezpečnosti a požární ochrany: V kotelnách III. kategorie musí být, přenosný hasicí přístroj CO 2 s hasící schopností minimálně 55 B, pěnotvorný prostředek nebo vhodný detektor kontroly těsnosti spojů, 49

50 lékárnička první pomoci, bateriová svítilna a detektor na oxid uhelnatý. V kotelnách II. kategorie navíc stabilní hasicí zařízení dle projektu. V kotelnách I. kategorie navíc (oproti II. kategorii) analyzátor spalin, detektor na zjišťování plynného paliva, nosítka. Obsluze kotelny musí být k dispozici provozní řád. V kotelnách se provádí předepsané provozní revize zařízení (nejméně ve lhůtách 3 let), kontroly funkce zařízení kotlů (minimálně 1x ročně) a kontroly funkcí detektorů a pojistek plamene (1x měsíčně). Dispoziční řešení kotelen musí umožnit nejen bezproblémovou instalaci zařízení (montážní prostor), ale i servis a opravy. Výrobci zařízení uvádějí minimální požadované vzdálenosti z těchto hledisek. Minimální čistá průchozí šířka okolo zařízení (od stěny, potrubí, ) je 600 mm. Před zdroji tepla je většinou požadován prostor šířky cca 1100 mm, od zadní části ke stavební konstrukci bývá potřeba šířky volného prostoru 750 až 1100 mm. Je-li předepsána úniková cesta, činí její šířka min mm (doporučena je šířka 1200 mm). Úniková cesta do vnějšího prostoru je nutná u kotelen I. kategorie. Před rozdělovačem a sběračem se požaduje volný prostor pro obsluhu šířky 1000 mm. Dispozici a velikost kotelny ovlivňuje provedení kotlů. Kotel s atmosférickým hořákem má hořák a další výrobní součásti v kotlové skříni (těle kotle). Kotle s tlakovými hořáky v monoblokovém provedení mají připevněn hořák na přední stranu kotle. Nejvíce nároků na půdorysnou plochu má kotelna s individuálními stacionárními kotli. Méně půdorysného prostoru vyžadují kotle v blokovém provedení nebo sestavení kotelny ze závěsných kotlových jednotek. Dispozici a velikost kotelny ovlivňuje mimo vlastní velikosti kotlů i velikosti dalších zařízení umístěných v kotelně. Kotelny mohou být větrány systémy: Přirozeného větrání Nuceného větrání Sdruženého větrání Pro větrání kotelen se přednostně používá přirozeného větrání. Přirozené větrání se provádí 2 otvory jedním nad podlahou a druhým pod stropem, nejlépe úhlopříčně na protilehlých stěnách, aby byl provětráván celý prostor kotelny. Přirozené větrání může být zajištěno i šachtami. Nucené větrání se řeší jako přetlakové. V kotelnách se posuzuje ve vztahu na přívod spalovacího vzduchu, větrání a tepelné zisky teplota v zimním a letním období. V kotelnách je detekční systém s automatickým uzávěrem plynu. V kotelnách má dvoustupňovou funkci: 1. stupeň - optická a zvuková signalizace do místa obsluhy, nebo dozoru, 2. stupeň - blokovací funkce (funkce automatického uzávěru). Provoz kotelny může být obnoven až po osobním zásahu obsluhy nebo dozoru. 1. stupeň: koncentrace výbušných plynů (propan-butan, zemní plyn) limitní hodnota: 10 % dolní meze výbušnosti L d teplota vnitřního vzduchu t i - limitní hodnota: t i = 45 C 2. stupeň: koncentrace výbušných plynů (propan-butan, zemní plyn) limitní hodnota: 20 % dolní meze výbušnosti L d 50

51 Do bezpečnostního systému kotelny se doporučuje zařadit i zaplavení prostoru kotelny a dosažení hygienicky limitní koncentrace - přípustného expozičního limitu PEL oxidu uhelnatého (30 mg/m 3 ) u kotlů bez automatické pojistky proti zpětnému toku spalin. Kotle a kotelny pro zkapalněné uhlovodíkové plyny Základním zdrojem energie propanového vytápění je zkapalněné médium uložené v zásobníku. Při vlastním odběru plynu dochází odpařováním propanu zpětně k přechodu do plynného skupenství, spotřebiče pak využívají odpařený propan stejným způsobem jako běžný zemní plyn. Skladování zkapalněných plynů je v nadzemních, polozapuštěných či podzemních nádržích. Obr. 11: Zásobníky zkapalněných uhlovodíkových plynů pro menší objekty Kotle a kotelny na kapalná paliva Kapalným skladovatelným palivem vhodným pro spalování ve zdrojích pro vytápění je extralehký topný olej (ELTO) a nízkosirný extralehký topný olej (NETO), s výhřevností až 43 MJ/kg. Pro spalování lehkých topných olejů se obvykle používají kotle s monoblokovými tlakovými hořáky umístěnými na čelní straně kotlů. U těchto kotelen je potřeba řešit uložení paliva. Uložiště oleje je samostatným požárním úsekem a je situováno nejčastěji vedle kotelny. Topný olej je skladován v nádržích plastových nebo dvouplášťových (uvnitř plast, vně pozinkovaný plech), které se sestavují do baterií, na horní straně s nátrubky pro propojení s odvětrávacím, plnícím a čerpacím potrubím. Plnící potrubí je vyvedené do venkovního prostoru a ukončené zátkou. Odvětrávací potrubí je také vyvedeno do exteriéru a je opatřeno větrací mřížkou. Čerpací potrubí pro přívod paliva ke kotli je před napojením na hořák osazeno uzávěrem a palivovým filtrem. Palivové čerpadlo je součástí hořáku. Baterie nádrží se v prostoru uložiště osazují do betonové izolované (těsné) vany, umožňující pojmout v případě havárie objem oleje jedné nádrže. Topný olej je hořlavina III. tř., uložiště je od kotelny odděleno zděnou konstrukcí s požární odolností 45 minut. Dveře z kotelny jsou otevírané ven. Pro spálení 1 l oleje je potřeba cca 15 m 3 vzduchu. Je potřeba zajistit jeho přívod z exteriéru. Elektrokotelny Vytápění elektrickou energií je čisté, nevyžaduje řešení odvodu spalin, automaticky regulovatelné s minimálními nároky na obsluhu, systémy pracují s vysokou účinností. 51

52 Investiční náklady jsou oproti systémům využívajícím jiné energie obvykle nejnižší. Z globálního pohledu ale není žádoucí spotřeby elektrické energie ze sítě navyšovat, naopak cílem je rozumně hospodařit a pro vlastní potřebu vyrábět. Na hodnocení domu se projeví negativně vzhledem k faktoru přepočtu 3. Provoz kotle je možný pouze po schválení příslušným elektrorozvodným závodem a to buď v přímotopném, nebo akumulačním režimu ovládaném signálem HDO. Schválení závisí na kapacitě rozvodné sítě v dané lokalitě. Kotle jsou napojeny na trojfázové vedení, napětí 3 x 220 V nebo 3 x 380 V. Musí mít samostatný elektrický obvod s jističi. Elektrokotle určené pro vytápění rodinných domů, bytů a menších objektů jsou závěsné (pro zavěšení na stěnu). Vyrábí se ve výkonech od 4 až do 60 kw. K otopnému systému je lze napojit s přímým nebo akumulačním ohřevem otopné vody. U přímotopného vytápění kopíruje dodávka elektrické energie odběr tepla. Při akumulačním ohřevu kotel v době snížené sazby elektrické energie ohřívá otopnou vodu v akumulační nádrži. Akumulační elektrokotelnou je i akumulační nádrž s vestavěnou elektrickou patronou. Tato varianta se využívá v mnoha případech v kombinaci s jinými zdroji. Obr. 12: Akumulační elektrokotelna (vlevo), topná patrona (vpravo) Předávací stanice V objektech napojených na systém centralizovaného zásobování teplem je zdrojem předávací stanice. Předávací stanice tepla je zařízení, které slouží ke změně teplonosné látky, ke změně teplotních nebo tlakových parametrů teplonosné látky, nebo k současné změně jak teplotních tak tlakových parametrů teplonosné látky. Ohřívací strana se nazývá stranou primární, ohřívaná stranou sekundární. Podle teplonosné látky je rozdělujeme na parní a vodní předávací stanice tepla. Podle tlakové závislosti na tlakově nezávislé (s teplosměnnou plochou) nebo tlakově závislé (bez teplosměnné plochy). Podle začlenění do soustavy dodávky tepla jsou okrskové nebo objektové. Malé předávací jednotky pro jednotlivé odběratele jsou bytové stanice nebo domovní stanice. PST jsou zařízením bez trvalé obsluhy. Musí být vybaveny měřením odebraného tepla (na primární straně) a dodávaného (na sekundární straně). Je-li ohřívaná strana tlakově oddělena od primáru (PST s teplosměnnou plochou), musí být vybavena pojistným zařízením. Ohřívaná strana u stanic s výměníky je vybavena zařízením pro doplňování vody s měřením množství dopouštěné vody. V místnosti PST musí být podlahová vpust. 52

53 Parní výměníky dle teplosměnné plochy můžeme rozdělit na trubkové nebo deskové. Deskové výměníky se používají pro nižší přetlaky páry. Pro vodu se používají horizontální či vertikální výměníky trubkové nebo deskové. Deskový výměník může být sestaven z desek s těsněním, seřazených za sebou a stažených pomocí šroubů. Tyto výměníky jsou rozebíratelné. Výměníky, kde nahrazuje těsnění spoj pájený, se nazývají pájené. Výměníky deskové jsou nerezové či měděné. Trubkové výměníky bývají ocelové, ocelové nerezové. Obr. 13: Deskové výměníky pájené [10] A Příprava teplé vody Dle norem [37], [38], [39], [40], [41] je teplá voda určena k mytí, koupání, praní, umývání a k úklidu, při poruše dodávky studené vody může být použita pro vaření, mytí a hygienické účely. Je určena pro trvalé používání člověkem i domácími zvířaty. Teplá voda je určená k lidské spotřebě a je odebírána společnou směšovací baterií s pitnou vodou, tudíž musí být vyrobena z pitné vody a musí být zdravotně nezávadná. Zkratky pro země EU (ČSN EN 806): PWC - (potable water cold) pro studenou vodu, PWH - (potable water hot) pro teplou vodu, PWHC - (potable water hot circulation) pro cirkulaci. Poznámka: V ČR se dnes v praxi užívá především zkratky TV. Základní rozdělení způsobu ohřevu teplé vody Podle způsobu předávání tepla rozlišujeme ohřev: přímý, nepřímý (přes teplosměnnou plochu). Podle místa ohřevu je ohřívání: místní (tj. v odběrovém místě a to pro jedno nebo i více výtokových míst), centrální, o domovní, o okrsková (dálková příprava TV). Podle konstrukce zařízení je způsob ohřívání: zásobníkové (akumulační), průtočné, smíšené. 53

54 Podle počtu zdrojů tepla je ohřívání: jednoduché, kombinované. Podle provozního tlaku je zařízení ohřevu: beztlakové, tlakové (výroba vyhrazených tlakových zařízení se řídí nařízením vlády č.26/2003 Sb.) Ohřev může být: s přeměnou energie, bez přeměny energie. Nepřímý ohřev teplé vody otopnou vodou Může být realizován jako průtokový, akumulační nebo smíšený. Obvykle se jedná o centrální přípravu TV. Každý za způsobů je vhodný pro jiný typ objektu a to podle způsobu odběru. V objektech, kde je odběr přibližně rovnoměrný bez výrazných odběrových špiček a kde není větší počet výtokových armatur s vyššími jmenovitými výtoky vody, je možné realizovat průtokový ohřev (např. některé školy, administrativní objekty). Naopak v objektech, kde je v průběhu dne odběr nízký a rovnoměrný a po určitých časových úsecích dojde k odběru velmi výraznému (např. po ukončení směny), je vhodný zásobníkový ohřev. Dnes se velmi často aplikuje tzv. smíšený způsob přípravy TV, který je kombinací výše uvedených způsobů. Ohřev probíhá zčásti průtokem, ale na pokrytí odběrových špiček (20-60 min.) je navržen i zásobník. Stanovení potřeby teplé vody, stanovení objemu zásobníku (ohřívače) Návrhové parametry pro dimenzování uvádí a pro návrh systémů přípravy teplé vody je určena ČSN Tepelné soustavy v budovách - Příprava teplé vody - Navrhování a projektování. Potřeba teplé vody (TV) Potřeba teplé vody se stanoví pro mytí osob, mytí nádobí a úklid. U staveb pro bydlení a typických staveb občanského vybavení uvádí spotřebu teplé vody v dané časové periodě na měrnou jednotku a určitou činnost normová tabulka (příloha C. 3 ČSN ). U neuvedených typů objektů lze vycházet z rozboru provozu a stanovení potřeb na danou činnost. Potřeba TV pro mytí osob: kde je: V o potřeba TV pro mytí osob (m 3 ) n i počet osob (-) n d počet dávek (-) U 3 objemový průtok TV (o teplotě 55 o C) do výtoku (m 3 /h) t d doba dávky (h) p d součinitel prodloužení doby dávky (při špinavém provozu) (78) 54

55 Potřeba TV pro mytí nádobí: kde je: V j potřeba TV pro mytí nádobí (m 3 ) n i počet mytí (-) V d normový objem dávky (m 3 ) (79) Potřeba TV pro úklid a mytí podlah: kde je: n u počet výměr ploch (.100 m 2 ) V d normový objem dávky (m 3.100m -2 ) (80) Celková potřeba teplé vody v dané periodě je součtem potřeb pro mytí osob, nádobí, úklid a mytí podlah. kde je: V 2p celková potřeba teplé vody ( m 3 ) (81) Zásobníkový ohřev teplé vody Teplo odebrané z ohřívače v době periody lze stanovit z celkové potřeby teplé vody a to dle vztahu: kde je: Q 2t množství tepla odebraného z ohřívače (kwh) θ 1 vstupní teplota vody (+10 C) ( C) θ 2 výstupní teplota vody (+55 C) ( C) Do ohřívače je nutné navíc dodat tzv. ztracené teplo, které není přímo zužitkováno přímou činností osob. Jedná se především o ztráty ohřívače a vlastního rozvodu teplé vody a cirkulace. Doporučením normy je taková izolace zařízení, aby ztráty při centrálním domovním ohřevu teplé vody činily max. 50 % odebraného tepla (z = 0,5) a u centrálního okrskového ohřevu max. 80 % (z = 0,8). Teplota teplé vody se obvykle předpokládá θ 2 = 55 o C, teplota studené vody θ 1 = 10 o C, což je výpočtová teplota ve vodovodu pro zimní období. (82) Teplo ztracené během ohřevu a distribuce teplé vody určíme ze vztahu: kde je: Q 2z teplo ztracené během ohřevu a distribuce (kwh) (83) 55

56 Celkové teplo potřebné pro zásobníkový ohřev teplé vody pak vypočítáme následovně: kde je: Q 2p celkové teplo potřebné pro zásobníkový ohřev (kwh) (84) Podle časové závislosti odběru TV v době periody se graficky sestrojí křivka odběru. Pro typové objekty lze použít známé rozložení odběru v čase (např. bytové domy). U dalších objektů se provede časový rozbor provozu. Obr. 14: Příklad poměrné křivky odběru pro bytový dům s vyznačením křivky nepřetržité dodávky tepla. (Odběr 5-17 hod. 35 %, hod. 50 %, hod. 15 %) Objem zásobníku vychází z grafického odečtu největšího možného rozdílu mezi křivkou dodávky a odběru ( Q max ): kde je: V z objem zásobníku (m 3 ) Jmenovitý výkon pro zásobníkový ohřev: (85) kde je: Φ 1n jmenovitý výkon ohřívače (kw) Q 1 je teplo dodané v čase τ od počátku periody (kwh) τ doba ohřevu (h) (86) 56

57 Průtokový ohřev teplé vody Jmenovitý výkon pro průtokový ohřev teplé vody: kde je: n v počet určujících výtokových zařízení (-) q v tepelný výkon přítoku jednoho výtokového zařízení (kw) (umyvadlo 7,3 kw, sprcha 12 kw, vana 24,6 kw) s součinitel současnosti (-) Pro výpočet jsou nutné tzv. určující výtoky. Například jedná-li se o bytový dům, v jehož každé koupelně jsou vany a umyvadla, budou určujícími výtoky vanové baterie, protože jejich tepelný výkon přítoku je vyšší. Zároveň nemusíme uvažovat, že v koupelně budou vždy současně v provozu umyvadla i vany. Současnost provozu mezi koupelnami jednotlivých bytů je ještě upravena součinitelem současnosti s. Smíšený ohřev teplé vody Velikost zásobníku je obvykle dimenzována na maximální špičkový odběr teplé vody v průběhu periody a to v rozsahu 20 až 60 minut. Výkon ohřevu musí být takový, aby dané množství vody bylo možno v časovém rozsahu špičky ohřát. Velikost teplosměnné plochy pro otopnou vodu jako zdroj tepla na primární (ohřívací) straně (87) (88) kde je: A velikost teplosměnné plochy výměníku (m 2 ) U součinitel prostupu tepla výměníku (teplosměnné plochy) (W.m -2.K) T 1 teplota otopné vody přívodní ( o C) T 2 teplota otopné vody vratné ( o C) θ 2 teplota teplé vody ( o C) θ 1 teplota studené vody ( o C) Konstrukční provedení zásobníkových ohřívačů teplé vody s nepřímým ohřevem Charakteristickým znakem ohřívače je zabudovaný zdroj, u nepřímotopného ohřívače je to výměník tepla. Je-li zásobník bez zabudovaného výměníku, jedná se o akumulační nádrž. Nepřímotopné zásobníkové ohřívače s malými objemy vody (50 až 70 l) bývají v nástěnném provedení pro umístění vedle závěsného plynového kotle nebo jsou přímo jeho součástí. Ohřívače o objemech 80 až 300 l jsou v provedení stacionárním, 80 až 200 l i závěsném, s určením pro rodinné domy a jiné objekty menšího rozsahu a jsou (89) 57

58 koncipovány jako zásobníky k centrálnímu zdroji. Pro akumulační přípravu většího rozsahu jsou určeny velkoobjemové zásobníkové ohřívače. Obr. 15: Zásobníkový ohřívač vody s jedním a dvěma spirálovými výměníky. Akumulační ohřívač s výměníkem a vnořeným zásobníkem teplé vody [12] Obr. 16: Velkoobjemový zásobníkový ohřívač vody stojatý a ležatý pro ohřev a akumulaci teplé vody s přetlaky v plášti 6 bar až 10 bar a teplotou do 100 C, ve vložce 6 bar až 25 bar s teplotou teplonosné látky do 200 C Nádoby jsou vybaveny hrdly pro vstup a výstup pracovní látky, přívod studené vody, výstup teplé vody, cirkulaci, nátrubky pro tlakoměr, teploměr, odkalení, pojistný ventil a snímač regulace. Topná vložka je zhotovena z Cu trubek. Objemy nádrží 250 až 6300 (10000) l. Na straně ohřívací (primární) může být za dodržení předepsaných parametrů voda, pára, kondenzát. [11] Teplosměnná plocha u zásobníku s jedním spirálovým výměníkem se může u jednotlivých výrobků zásadně lišit. Zásobníky s menší plochou se využívají k zásobníkovému ohřevu ve spojení s klasickými zdroji tepla. Zvětšení spirálového výměníku zvyšuje výkon ohřevu a tyto typy se využívají k smíšenému ohřevu TV. Větší teplosměnná plocha umožňuje větší vychlazení primární vratné vody, a tudíž jsou tyto typy též využívány ve spojení s kondenzační technikou či tepelnými čerpadly. Ohřívače se spirálovými výměníky v odpovídajícím tlakovém provedení se využívající v solárních termálních systémech. Dva výměníky umožní napojení jak solárního systému (spodní výměník), tak jiného zdroje (kotle) horní výměník. Ohřívače 58

59 s vnořeným zásobníkem umožňují současné ukládání tepla do otopné vody a ohřev teplé vody. Většina ohřívačů vody má možnost být vybavena i elektrickou topnou jednotkou. Každé tepelné zařízení, tedy i příprava teplé vody, musí být vybaveno zabezpečovacím zařízením. Příprava teplé vody solárními systémy Aktivní solární systémy s vodou nebo nemrznoucí směsí Prvkem aktivního solárního systému, který zachycuje a přeměňuje sluneční sálavou energii na citelné teplo, je kolektor. Teplo se pak pomocí teplonosné kapaliny přenáší k výměníku pro další využití. Kolektory se vyrábí ve více provedeních se snahou o co nejvyšší absorbci a nejnižší ztrátu tepla do okolí emisivitu. Základní rozdělení kapalinových solárních kolektorů: Absorbéry bez transparentního krytu (nekrytý kolektor). Plochý kapalinový kolektor neselektivní. Selektivní kolektor plochý. Plochý vakuovaný kolektor. Trubicový vakuovaný kolektor (vakuové trubice) o s jednostěnnou vakuovou trubkou, s tepelnou trubicí (výparníkem), přímo protékané s U-smyčkou; o dvojstěnný, s tepelnou trubicí, s U-smyčkou. Koncentrační kolektor (s bodovým, lineárním ohniskem). Solární systémy termální s nemrznoucí směsí, nuceným oběhem, uzavřené podle provozních podmínek: s nízkým průtokem, s vysokým průtokem, s proměnlivým průtokem. 59

60 Stanovení potřeby teplé vody pro rodinné, bytové domy a vybrané typy budov pro solární systém Tab. 22: Denní potřeba teplé vody (Vden) (m 3.den -1 ) [45] Nízký Střední Vysoký jednotka standart standart standart RD, BD l/os.den Restaurace l/místo.den Ubytování l/lůžko.den Sportovní zařízení l/sprchu.den Letní vytížení Zbylá část roku Nemocnice l/os.den Domovy důchodců l/os.den Koleje, internáty (0 mimo l/os.den provoz) Školy l/os.den Administrativa 0-10 l/os.den Základní části solárních systémů pro přípravu teplé vody Jedná se o uzavřený systém, který tvoří především níže uvedené prvky: kolektor, kolektorové pole, potrubní rozvod (Cu), ohřívač vody, výměník, zabezpečovací zařízení (pojistný ventil, expanzní nádoba, případně předřazená nádoba), oběhové čerpadlo (nebo sestava s čerpadlem - tzv. čerpadlová skupina), armatury pro odvzdušnění, plnění, uzavírání, hydraulickou regulaci, armatury zpětné, záchytná nádoba, tepelná izolace, nemrznoucí teplonosná kapalina, termostatický směšovací ventil na straně vodovodu (výstup z ohřívače vody), systém regulace (kolektorové teplotní čidlo, kabelový rozvod, řídící jednotka, ), kalorimetrické měřidlo (u větších systémů). U systémů s vyšším průtokem se používají pro ohřev ohřívače s vestavěnými spirálovými výměníky, obvykle jsou to systémy menšího rozsahu. U systémů s nižšími průtoky dojde v kolektorovém poli o výraznější zvýšení teploty, je tedy žádoucí ukládat teplo vrstveně. Tohoto se využívá především u rozsáhlejších systémů. Ve spojení s nimi se aplikují tzv. stratifikační zásobníky, u nichž je výměník mimo vlastní akumulační nádobu a k vlastnímu ukládání teplé vody do odpovídající vrstvy dochází např. pomocí vestaveb pracujících na rozdílu hustot či otevíráním cest pomocí ventilů. 60

61 Přímý ohřev teplé vody Průtokové ohřívače odebírají energii při průtoku (ohřevu) teplé vody. Řízení výkonu je buď hydraulické (spínají na plný výkon při dosažení nastaveného průtoku) nebo elektronické, u kterých lze měnit výkon a tím je dosaženo požadované výstupní teploty teplé vody. Instalovaný příkon je závislý na druhu výtokové jednotky (umyvadlo, sprcha, ), viz. q v. Zásobníkové ohřívače lze rozdělit na beztlakové a tlakové. Beztlakové ohřívače jsou vhodné pouze pro jedno odběrné místo (umývadlo, dřez, event. sprchu) a umístí se pod či nad toto místo (dle provedení). Zásoba vody se dle konkrétního typu pohybuje mezi 5-20 l. Elektrické zásobníkové tlakové ohřívače mají objemy od 20 do cca 250 l, příkony obvykle do 3 kw. Jsou určeny k zavěšení na stěnu, v provedení vertikálním či horizontálním. Teplota vody je hlídána termostatem. Zásobníkové ohřívače s výměníkem pro napojení otopné vody a elektrickým topným tělesem jsou tlakové ohřívače kombinované. Elektrickým ohřevem mohou být vybaveny i zásobníky velkých objemů. Uzavřené tlakové ohřívače vody s objemem přesahujícím 3 l musí být dodávány s pojistným ventilem. Dále musí obsahovat tepelnou pojistku, která je v činnosti nezávisle na termostatu nebo průtokovém spínači. Její opětovné nastavení musí být možné pouze po odstranění nesnadno odnímatelného krytu. Pracovní teplota tepelné pojistky uzavřeného tlakového ohřívače vody musí zajišťovat, že teplota vody nemůže přesáhnout 99 C nebo že tepelná pojistka vstoupí do činnosti před tím, než její teplota přesáhne 110 C. Pokud objem nepřesahuje 1 l a spotřebič obsahuje průtokový spínač, může se na místo tepelné pojistky požít případné ochranné zařízení takové, jako je tlakový spínač. Pro zásobníkové ohřívače vody s maximální teplotou 95 C pro všechny zdroje energie je předepsána kombinovaná teplotní a tlaková pojistná armatura, která je uváděna do činnosti teplotou a osazena na ohřívači vody (ČSN EN 1490). Na přívodním potrubí studené vody se umístí pojistný ventil, mezi pojistný ventil a ohřívač vody nesmí být umístěna žádná uzavírací armatura, pojistný ventil může být součástí hydraulické pojistné skupiny (ČSN EN 1487). Hydraulická pojistná skupina nenahrazuje ovládací prvky (např. termostaty a tepelné pojistky), které působí přímo na zdroj energie ohřívače vody. Pojistný ventil musí být zapojen během instalace. Plynové ohřívače vody se vyrábějí podle EN 26 - plynový průtokový ohřívač vody, EN 89 - plynový zásobníkový ohřívač vody, EN 625 kombinovaný kotel. Podle způsobu ohřevu (akumulace vody): průtokové, zásobníkové, zásobníkové s intenzivním ohřevem, mohou být i kondenzační. Podle způsobu odvodu spalin: bez odtahu spalin, s odtahem do komína (přirozeným tahem spalin), s nuceným odtahem spalin. 61

62 Jako plynové spotřebiče v závislosti na přívodu vzduchu a odvodu spalin mohou patřit do skupin A, B, C. Průtokové ohřívače jsou obvykle v závěsném provedení, zásobníkové stacionární. Plynový průtokový ohřívač typu A (bez odtahu spalin, vzduch pro spalování z místnosti, ve které je umístěn) smí mít příkon max. 10 kw, vybaven musí být hlídačem okolního prostředí a pojistkou plamene, smí mít pouze jeden vývod vody a to přímo v prostoru, kde je instalován a nepoužívá se pro vanu ani sprchu. Do místnosti musí být zajištěn přívod spalovacího vzduchu a musí mít min. výměnu vzduchu 1/h i při zavřených oknech a dveřích. Min. objem místnosti je 20 m 3. Je-li spotřebičem typu B, lze jej umístit ve větratelných nebo alespoň nepřímo větratelných prostorách. Větratelný prostor je místnost, která má okna či dveře přímo do venkovního prostoru a výměnu vzduchu lze zajistit jejich otevřením. Nepřímo větratelný prostor je takový, který lze vyvětrat přes sousední větratelnou místnost otevřením propojovacích dveří. Do místnosti se spotřebičem odebírajícím spalovací vzduch s místnosti musí být zajištěn přívod spalovacího vzduchu. Požadovaný objem místnosti je 1m 3 na 1 kw příkonu. Nejsou-li tyto podmínky splněny, lze použít například tyto úpravy: propojit místnost se sousední místností téhož uživatele neuzavíratelnými otvory či spárami ve stěně či dveřích. Toto propojení umožňuje instalovat například kotel i v místnosti menšího objemu nebo nepřímo větratelné. Přívod vzduchu z venkovního prostoru však musí být zajištěn a je závislý na průvzdušnosti výplní otvorů společně posuzovaných místností. K tomuto řešení se dokládá kontrolní výpočet. umístit spotřebič do odděleného prostoru (skříně) se samostatným trvalým přívodem vzduchu z venkovního prostoru o volném průřezu min. 0,001 na 1kW, min. však 0,02 m 2 trvalým přívodem vzduchu přímo z venkovního prostoru opatřit přímo místnost se spotřebičem. Tento přívod se zřizuje jako neuzavíratelný otvor u podlahy, případně je vzduch přiveden potrubím či kanálkem. Množství spalovacího vzduchu lze stanovit ze vztahu kde je: V s množství spalovacího vzduchu (m 2.h -1 ) λ je součinitel přebytku vzduchu (není-li znám, volí se 1,8) (-) B je příkon plynu ke spotřebiči (Nm 3.h -1 ) H u je výhřevnost plynu (kwh.n -1 m -3 ) U místností se spotřebiči s atmosférickým hořákem je důležité udržení dynamické rovnováhy mezi venkovním prostorem, místností a spotřebičem. V prostorách, kde se může vytvářet podtlak od ventilátorů větracích zařízení, který by mohl narušit funkci odvodu spalin, se spotřebiče s atmosférickým hořákem a přerušovačem tahu nesmí umísťovat. Pro umístění spotřebičů typu C nejsou z hlediska přívodu vzduchu, objemu prostoru či větrání kladeny žádné zvláštní požadavky. Za nevhodné, ale při splnění předepsaných (90) 62

63 podmínek možné, lze považovat vyústění na fasádu. Požadavky stanovuje ČSN (r. 2010) Komíny a kouřovody Navrhování, provádění a připojování spotřebičů paliv. A Akumulace tepla do vody Akumulace napomáhá srovnat nesoudobost energetických toků mezi zdrojem a spotřebou. Období přebytku /možnosti výroby/ energie Přenos v čase Období nedostatku /potřeby/ energie Obr. 17: Důvody akumulace tepla Z hlediska času rozdělujeme akumulaci na : krátkodobou (hodiny, dny), dlouhodobou (roční období). Z hlediska fyzikálních principů patří mezi dva základní procesy: akumulace citelného tepla (způsobující změnu teploty látky), akumulace latentního tepla (teplo, které látka vydá nebo pohltí při změně skupenství (bez změny teploty)). Akumulace (ukládání) citelného tepla Základními požadavky na pracovní látku je vysoká schopnost akumulovat tepelnou energii při rozumných prostorových nárocích, dostupnost a nízká cena. Fyzikální veličinou vyjadřující schopnost akumulace je tepelná kapacita. Ta vyjadřuje podíl množství tepla, které bylo látce (hmotě, tělesu) dodáno či odebráno, k rozdílu teplot mezi počátečním a konečným stavem. Pro jednotkové množství látky (1 kg) a rozdíl teplot 1 K vyjadřuje potřebné množství tepla měrná tepelná kapacita. Tab. 23: Měrná tepelná kapacita vybraných látek a materiálů c (J. kg -1.K -1 ) Látka, materiál c (J. kg -1.K -1 ) Voda Vzduch Beton 1020 Cihla plná 900 Pískovec 840 Mramor 920 Zemina 920 Teplo potřebné pro ohřátí určité hmotnosti látky o rozdíl teplot v J se stanoví (91) 63

64 Pro vyjádření v kwh: (92) kde je: Q měrné teplo (J, kwh) m hmotnost látky (kg) V objem látky (m 3 ) ρ hustota látky (kg/m 3 ) c měrná tepelná kapacita (J. kg -1.K -1 ) ΔT rozdíl teplot (K) 1 kwh = 3, J (93) Objem látky potřebný pro uložení daného množství tepla při ohřátí o daný rozdíl teplot (94) Akumulace tepla do vody se využívá především v těchto systémech: příprava teplé vody zásobníkovým způsobem (např. elektrickou energií - nabíjení v době nízkého tarifu), solární systémy příprava teplé vody, podpora vytápění, ohřev bazénové vody, otopné soustavy se zdroji tepla na tuhá paliva (spalování biomasy), otopné soustavy s tepelnými čerpadly, soustavy s kombinací (zapojením) více zdrojů. Akumulátor tepla (akumulační nádrž - AN) je žádoucí z několika důvodů. V menších stavbách (RD), zvláště jedná-li se o novostavby či zateplené objekty, je tepelná ztráta obvykle nižší než výkonové parametry kotlů. Tyto zdroje pak nejsou schopny přizpůsobit svůj výkon aktuální potřebě tepla (v průběhu provozu jsou vůči potřebě předimenzované). Vyvstává tak požadavek uložit teplo vyrobené a nezužitkované v průběhu chodu kotle na dobu mimo jeho provoz. Druhým hlediskem je fakt, že kotel provozovaný při jmenovitých provozních podmínkách (plném výkonu) pracuje s vyšší provozní účinností, což ve svém důsledku přináší úsporu paliva i snížení emisí. Z hlediska způsobu provozu kotle a nabíjení AN rozlišujeme: nabíjení rychlé, nabíjení řízené. 64

65 AN Kotel Otopná soustava (TRV u těles) Obr. 18: Principiální schéma zapojení se zdrojem na pevné palivo Kromě akumulace tepla, plní nádrž v soustavě i další funkce. V okruhu zdroje tepla (kotle) požadujeme hlídání teploty vratné vody a konstantní průtoky. Naopak v okruhu u spotřebičů (otopných těles) jsou instalovány termostatické ventily a při jejich zásazích se v otopné soustavě mění průtok. Mimo tuto regulaci výkonu těles na principu škrcení se směšováním reguluje teplota otopné vody (podle venkovní teploty). Je tedy nutné mít oběhová čerpadla v obou okruzích. AN tak zároveň slouží jako jejich hydraulické oddělení. Akumulační zásobníky umožňují hydraulicky jednoduché spojení více zdrojů, pokud je požadavek, mohou některé typy současně zajistit i přípravu teplé vody. Rozdělení akumulačních nádob podle zapojení a předávání tepla: s nátrubky, s trubkovým výměníkem (výměníky), s topnou elektrickou vložkou, kombinace provedení. Rozdělení akumulačních nádob podle materiálu: nerezové, smaltované, ocelové, kombinace materiálů. Obr. 19: Akumulační nádrže - s nátrubky, dvěma trubkovými výměníky, s vestavěným zásobníkem, s výměníkem a vestavěným spirálovým výměníkem pro průtokovou přípravu TV [13] 65

66 A Stanovení výkonu zdroje Stanovení výkonu zdroje pro výrobu a rozvod tepla se podle ČSN EN obecně stanoví dle: kde je: Φ SU (Q SU ) návrhový tepelný výkon zdroje tepla (kw), f HL návrhový součinitel pro tepelný výkon, Φ HL (Q HL ) návrhový tepelný výkon pro vytápění (kw), f DHW návrhový činitel pro ohřev vody, Φ DHW (Q DHW ) návrhový tepelný výkon pro ohřev vody (kw), f AS návrhový činitel pro soustavy pro ohřívání, Φ AS (Q AS ) návrhový tepelný výkon soustav pro ohřívání (kw). Návrhové činitele jsou stanoveny dle národních předpisů. Vytápění objektu s přerušovaným větráním a přípravou TV (95) (96) Vytápění objektu s trvalým větráním nebo technologickým ohřevem Vytápění a příprava teplé vody (TV) průtočným způsobem při přednostním ohřevu TV tepelný výkon je roven vyšší hodnotě z potřeb tepla pro vytápění nebo ohřevu TV. U kotelen s výkonem nad 250 kw se volí počet zdrojů a jejich výkonové parametry tak, aby při poruše největšího kotle bylo ostatními dosaženo 60 % jmenovitého provozního výkonu zařízení. Zálohový výkon kde do Q M (provozního výkonu zdroje) se započítávají potřeby tepla pro vytápění, větrání a výkony spotřebičů, které je nezbytně nutné zajistit z provozních důvodů budovy. U předávacích stanic s teplosměnnou plochou se u výkonu nad 250 kw doporučuje používat dva výměníky, každý na 50 % výkonu. U zařízení nad 1MW musí být alespoň 2 výměníky, ale navrhují se i tři (každý na 33 %). A Komíny a kouřovody Musí být navrženy a provedeny podle ČSN Komíny a kouřovody - Navrhování, provádění a připojování spotřebičů paliv (2010). Rozdělení komínů Podle konstrukce dělíme komíny na jednovrstvé a vícevrstvé. Vícevrstvé komíny můžeme dělit na komíny podtlakové bez nebo s větranou vzduchovou mezerou a (97) (98) 66

67 komíny přetlakové - vnitřní vždy s větranou vzduchovou mezerou. Podle pronikání vlhkosti do stěny se komíny dělí na bariérové a difúzní. Podle tahu v průduchu rozlišujeme komíny podtlakové s přirozeným tahem nebo umělým tahem a komíny přetlakové. Komíny s přirozeným tahem jsou komíny tradiční, používané pro odvod spalin od podtlakových spotřebičů. Musí mít předepsanou nejmenší přípustnou účinnou výšku podle výkonu spotřebiče a tvarových podmínek, dostatečně vysokou teplotu spalin, dostatečný tepelný odpor stěny komína, vyústění ve vhodném místě na střeše a v dostatečné výšce nad rovinou střechy. U komína s umělým tahem se ke statickému tahu za potřebných provozních podmínek přidává podtlak tahem ventilátoru v ústí komína. Přetlakové komíny se navrhují převážně pro odvod spalin od přetlakových spotřebičů, kde přetlak způsobuje ventilátor hořáku, ventilátor ve spalinovém hrdle, případně v kouřovodu. Podle vlhkosti jsou komíny suché i s občasnou kondenzací) a mokré. Např. od kondenzačního kotle je komín mokrý s přetlakem. Podle umístění máme komíny vestavěné, přistavěné a volně stojící. Podle vedení průduchu jsou průběžné a podlažní. Podle počtu připojených spotřebičů jsou samostatné, společné pro jedno podlaží, společné pro více podlaží o 10 o Obr. 20: Vyústění komína nad šikmou střechou, uvedeno v mm do 20 o Obr. 21: Vyústění komína nad plochou střechou, uvedeno v mm 67

68 o <15000 Obr. 22: Výška komína vzhledem k sousední budově, uvedeno v mm Jsou-li ve střeše okna, nesmí být komín v oblasti 1000 mm do stran od oken, 2000 mm pod oknem a 1000 mm nad oknem. Je-li ve střeše vikýř s oknem a je-li komín blíže než 1500 mm nebo 1500 mm, musí být ústí komína nad nejvyšším bodem tohoto okna min mm. Vložkování stávajících komínů provádí se nejčastěji nerezovou ocelí. Hliníkové vložky lze použít jen jako pevné (neohebné), do 150 mm, pro plynové spotřebiče se suchým provozem a pouze tam, kde nemůže dojít ke korozivnímu napadení hliníku. Minimální účinná výška komína s přirozeným tahem je: 5 m u komína pro spotřebiče na pevná a kapalná paliva, 4 m u komína pro spotřebiče na plynná paliva s atmosférickým hořákem. Minimální dovolený rozměr světlého průřezu průduchu je: 100 mm pro spotřebiče na plynná paliva, 110 mm pro spotřebiče na kapalná paliva, 140 mm u kruhového průřezu pro spotřebiče na tuhá paliva, 80 mm pro plynové spotřebiče s přetlakem, nestanoví-li výrobce jinak (ne však méně než 60 mm). Připojování spotřebičů na samostatný komín s přirozeným tahem Lokální spotřebiče na pevná paliva (obvykle do 15 kw) se napojují samostatným kouřovodem na samostatný komín. Je-li nutné napojit na společný komín více spotřebičů, mohou to být maximálně dva a musejí být téhož uživatele a v jednom podlaží. Každý z nich má samostatný kouřovod. V RD lze napojit na společný komín i dva uzavíratelné spotřebiče, přičemž každý je v jednom ze dvou sousedních podlaží (nejedná se ale o krby). Krby s otevřeným ohništěm, krbová kamna, krby s krbovou vložkou s uzavíratelným ohništěm se vždy připojují samostatným kouřovodem do samostatného komína. Ústřední spotřebiče na tuhá paliva (kotle) se připojují samostatným kouřovodem na samostatný komín s přirozeným tahem (výjimky platí u rekonstrukcí). Spotřebiče na plynná paliva se zásadně doporučuje připojovat samostatným kouřovodem na samostatný komín (pro spotřebiče s přetlakovým hořákem je to nutnost). Pro spotřebiče s atmosférickým hořákem (kotle) je povoleno společným kouřovodem do komínového průduchu napojení zpravidla čtyř. Tento návrh musí být doložen výpočtem pro všechny stavy provozu (i pro provoz jednoho spotřebiče se sníženým výkonem). Připojení kotlů s atmosférickým a přetlakovým hořákem je 68

69 nepřípustné. Průřez kouřovodu nesmí být větší než průřez sopouchu a nesmí se směrem k sopouchu zužovat. Pokud se prokáže, že je kouřovod velký, zúžení musí být provedeno těsně za kouřovým hrdlem spotřebiče. Na komín s přirozeným tahem se plynové spotřebiče s atmosférickým hořákem napojují přes přerušovač tahu, který je vestavěn ve spotřebiči nebo osazen v kouřovodu za spotřebičem. K uzavření spalinové cesty u spotřebičů s atmosférickým hořákem slouží spalinové klapky. Mohou se umístit za přerušovač tahu. Jsou termické nebo s elektrickým ovládáním. Je-li spotřebič mimo provoz, klapka se uzavírá a zabraňuje unikání tepla z místnosti. Kouřovody jsou se stoupáním min. 5 % směrem k sopouchu se svislým vedením min. 0,4 m nad přerušovačem tahu a délkou max. 3 m. Větší délka je možná pouze u tepelně izolovaného kouřovodu. Změna směru musí být řešena pozvolně oblouky. Sopouchy od více kouřovodů napojených na společný komínový průduch musí být od sebe vzdáleny min. 0,3 m. U spotřebičů na tuhá paliva se v patě komína osazuje vybírací otvor. Není-li možné vymetat komín přímo ústím komína, umístí se nad střechu nebo do půdního prostoru vymetací otvor. U nových vícevrstvých komínů na plynná a kapalná paliva se v patě komína umístí kondenzátní jímka s kontrolním otvorem za komínovými dvířky. U mokrých komínů se kondenzát od vývodu z jímky odvádí přímo nebo přes neutralizační nádobu do kanalizace. Komínové systémy se zadním odvětráním jsou navíc opatřeny větrací mřížkou. Ke kontrole komínů, případně vymetání komínů na tuhá paliva, se na šikmé střeše zřizuje komínová lávka. Je-li výlez na střechu ve vzdálenosti menší než 0,6 m od líce komína, nemusí se lávka zřizovat. Kontrola a čištění spalinových cest se provádí podle nařízení vlády č. 91/2010 Sb., o podmínkách požární bezpečnosti při provozu komínů, kouřovodů a spotřebičů paliv, TPK Kontrola spalinových cest, TPK Čištění spalinových cest, TPG Odběrná plynová zařízení a spotřebiče na plynná paliva v budovách. Podle uvedeného nařízení vlády se v případě odvodu spalin od plynových spotřebičů do 50 kw provádí kontrola a čištění spalinové cesty - 1x ročně, čištění spotřebiče - ve lhůtách podle návodu výrobce. U pevných paliv do 50 kw při celoročním provozu je čištění spalinové cesty 3x ročně, u sezónního provozu 2x ročně. Čištění tohoto spotřebiče je 2x ročně a kontrola spalinové cesty 1x ročně. U spotřebiče na kapalná paliva do 50 kw je čistění spalinové cesty 3x ročně, kontrola 1x ročně a čištění spotřebiče paliv podle návodu výrobce. 69

70 A11.3 NÍZKOTEPLOTNÍ SYSTÉMY VYTÁPĚNÍ I u domů s nízkou potřebou tepelného výkonu (tepelnými ztrátami) je potřeba aktuální potřebu tepla pokrýt vytápěním. Systém, jakým bude toto prováděno, má vazbu na způsob větrání objektu. Je-li objekt vytápěn teplovzdušně (systémem teplovzdušného vytápění s větráním, viz kapitola A10), je nutné ho doplnit otopnou plochou v místnostech s požadavkem na vyšší vnitřní teplotu, což jsou v běžných případech koupelny. Z jedné vzduchotechnické jednotky má přiváděný vzduch do místností stejné teplotní parametry a ty jsou navrženy pro pokrytí ztrát pobytových místností s obvyklou výpočtovou teplotou 20 o C. Teplonosnou látkou je u systému teplovzdušného vytápění vzduch a teplo na pokrytí ztrát je do něj dodáváno ve vzduchotechnické jednotce. Část tepelné energie je získána zařízením ZZT (výměník, tepelné čerpadlo), dohřev je v běžných případech elektrickým ohřívačem nebo teplovodním výměníkem. Je-li ohřev vzduchu přes teplovodní výměník, je nutné mít zdroj tepla pro ohřev otopné vody. Pro místnosti s vyššími teplotními požadavky pak může být doplněním teplovzdušného systému otopný rozvod s otopnou plochou. V domech s větracím systémem jsou dvě možné základní koncepce řešení. Za zařízením ZZT ve větrací jednotce není další dohřev větracího vzduchu a tento je do místností přiváděn s teplotou nižší než je požadovaná vnitřní. Ztráta prostupem, infiltrací a dohřev větracího vzduchu musí být pokryta otopnou plochou v každé místnosti. Za zařízením ZZT ve větrací jednotce může být dohřev přiváděného vzduchu. Větrací vzduch je pak do místností přiváděn s teplotou přibližující se požadované vnitřní. Otopná plocha v jednotlivých místnostech musí výkonově odpovídat ztrátě prostupem a infiltrací, a pokud má přiváděný vzduch nižší teplotu než je teplota v místnosti i požadavku na jeho dohřev. Požadavkům domů s nízkou energetickou náročností nejlépe vyhovují systémy s nuceným oběhem a nízkou teplotou otopné vody. Čím je menší objem topné vody v systému, tím je menší akumulace tepla a soustava pružněji reaguje na regulační zásah. Nižším objem vody se vyznačují soustavy s čerpadlem pro oběh, u kterých jsou oproti samotížným menší dimenze potrubí a jako tepelně předávací prvek v místnostech maloobjemová otopná tělesa. Náběh i doba vychladnutí takového systému je poměrně krátká. Teplota otopné vody má vazbu na velikost otopné plochy a zdroj tepla. Nízkoteplotní otopná soustava je definována teplotou do 65 o C. I tato teplota je pro spojení s úspornými domy vysoká, jejich požadavkům vyhovují teploty topné vody pod 50 o C a to jak v návaznosti na zdroj tepla, tak otopnou plochu. A Otopné soustavy Nejčastěji realizovanou soustavou je dvoutrubková, uzavřená s nuceným oběhem vody. Podle umístění hlavního horizontálního rozvodu rozlišujeme soustavu se spodním nebo horním rozvodem. Horizontálním rozvodem se rozumí úseky potrubí od zdroje tepla ke stoupacím vedením. Nejčastěji je používaná soustava s rozvodem spodním, situovaným obvykle pod stropem suterénu (nebo nejnižšího podlaží). Otopná tělesa jsou na stoupačky napojena připojovacím potrubím (přívodním a vratným). U klasických systémů bývá navržen větší počet stoupaček s krátkými připojovacími potrubími a napojením těles ze strany. Celá otopná soustava je odvzdušněna přes nejvýše položená otopná tělesa a jejich odvzdušňovací ventily. 70

71 Jiným způsobem řešení je menší počet stoupacích potrubních rozvodů a delší horizontální rozvody k tělesům v jednotlivých podlažích. Horizontální rozvody jsou pak vedeny nad podlahou viditelně nebo jsou zakryty při vedení v soklových lištách nebo v drážkách. Při použití vhodných materiálů (měď, plast) jsou dnes horizontální rozvody k tělesům umísťovány i do konstrukcí podlah. Potrubí v drážkách nebo konstrukcích podlah není přístupné. U těchto způsobu řešení rozvodů se dnes často instalují tělesa se spodním připojením a vestavěným propojovacím rozvodem a tělem termostatického ventilu. Každé těleso musí mít odvzdušnění. Běžné provedení dvoutrubkového připojení je protiproudé. Ve vybraném stejném místě rozvodu proudí voda přívodní trubky v obráceném směru než ve vratném potrubí. Dvoutrubková soustava může být řešena i s horním rozvodem. Hlavní rozvod je situován pod stropem posledního podlaží nebo na půdě. Obvykle se k tomuto řešení přistupuje v případě situování zdroje v posledním podlaží nebo na střeše (nástřešní kotelna). Etážová soustava znamená rozvod v jednom podlaží. Jedná se o malé systémy zajišťující vytápění jedné bytové nebo provozní jednotky s vlastním zdrojem tepla (např. nástěnným plynovým kotlem). Teplota otopné vody teplovodních soustav s nuceným oběhem se volí s teplotním rozdílem (návrhovou teplotou vody přívodní / návrhovou teplotou vody vratné) 75/65, 75/60, 70/60, 70/50,a méně s ohledem na požadavek otopných ploch a zdrojů. Nízkoteplotní otopnou soustavou se nazývá ta, u níž je teplota přívodní vody pod 65 o C. Mezi nízkoteplotní soustavy patří ty, které pracují za návrhových podmínek s teplotními spády například 65/55, 65/50, 55/45, 55/40, 50/40, 40/30, apod. Obr. 23: Dvoutrubková se spodním rozvodem vertikální, horizontální a hvězdicová 71

72 A Otopné plochy Otopná plocha je prvkem otopné soustavy, který předává teplo z teplonosné látky (otopné vody) do vytápěného prostoru. Rozdělujeme je na převážně konvekční otopná tělesa, převážně sálavé (integrované) otopné plochy a teplovzdušné jednotky. Tělesa lze dále rozdělit podle konstrukčního provedení na článková, desková, trubková a konvektory. Podle toho, kde je systém zabudován, rozdělujeme převážně sálavé otopné plochy na podlahové, stěnové a stropní. Převážně konvekční otopná tělesa v teplovodních otopných soustavách Článková otopná tělesa Podle materiálu je lze rozdělit na litinová, ocelová a ze slitin hliníku. Litinová článková tělesa se vyznačují vysokou životností. Výrobci uvádějí 50 let, ale v mnoha stávajících soustavách jsou funkční i starší. Litinová tělesa se vyrábějí a instalují i dnes, ale především v objektech, kde je vyžadována právě vysoká životnost, mechanická odolnost či vyšší tepelná setrvačnost otopné soustavy. Důvody k instalaci litinových těles mohou být i estetické, neboť se vyrábí i reprodukce těles vzhledu z období první republiky vhodné pro historické objekty. V objektech vyžadující rychlý reakční zásah při změně výkonu, tj. právě v domech úsporných nejsou vhodná. Obr. 24: Reprodukce historického vzhledu článkového tělesa Tělesa ze slitin hliníku se na náš trh začala dodávat v posledních letech. Články jsou tvarované s ohledem na konvekci vzduchu. V uzavřených soustavách, kde je kombinace měděných trubek a tohoto typu materiálového provedení těles, může dojít ke vzniku elektro-chemického článku s důsledkem zvýšené vnitřní koroze. Ocelová desková otopná tělesa Tento typ je vyroben z profilovaných ocelových plechů po obvodě spojených sváry ve švech, v místech prolisů bodově. Kanálky vytvořenými profily protéká v rámci desky otopná voda. Podle počtu desek rozlišujeme desková tělesa jednořadá, dvouřadá a třířadá. Pro zvýšení výkonu mohou být desky doplněny lamelami. Počet desek a lamel lze vyčíst z popisu tělesa: 10, 11, 20, 21, 33, kde např. typ10 tvoří jedna deska a nula lamel, typ 11 jedna deska a jedna lamela, atd. Z horní strany mají tělesa s více než jednou deskou bez lamel výdechovou mřížku. Hloubka tělesa je dána počtem desek a lamel. Tělesa se vyrábí v širokém rozsahu délek i výšek, v provedení pro boční napojení na potrubní rozvod nebo jako ventilkompakt s připojení spodním a to pravým, levým či 72

73 středovým. Čelní desky mohou být profilované nebo hladké. Desková tělesa dnes patří mezi nejvíce používané typy, mají malý objem vody a rychle reagují na regulační zásah. Obr. 25: Deskové otopné těleso pro boční napojení a těleso ventilkopakt s levým a středovým připojením [15] Otopná tělesa trubková Jedná se o druhy těles, které se dříve vyráběly individuálně s hladkých či žebrových trubek, dnes ovšem tento druh těles zahrnuje širokou škálu průmyslově vyráběných těles, z nichž veřejnosti je nejznámější takzvaný koupelnový žebřík. Koupelnová tělesa Otopné vodorovné profily tvoří ocelové trubky kruhového, obdélníkového eventuálně jiného průřezu. Napojeny jsou na svislé rozdělovací a sběrné profily. Na potrubní rozvod se připojují z horní či dolní strany sběrných profilů nebo ze středového vývodu v dolní části těles. Mezi trubková tělesa konstrukčně patří většina mnoho druhů interiérově dominantních otopných těles. Měděná otopná tělesa Tato tělesa se nabízí ve tvarech obdoby těles deskových. Jsou sestavena z měděného registru (trubek), který je celoplošným pájením spojen s měděnými lamelami a profilovanou čelní deskou. Připojení je opět možné boční či spodní. Z bočních stran mají tělesa krycí plech a z horní strany krycí mřížku. Atraktivní je vzhled leštěné mědi či patiny, těleso může být povrchově upraveno lakem v různých odstínech barev. Při instalaci v systémech s měděnými či plastovými rozvody výrobce zaručuje 30letou odolnost proti korozi. Obr. 26: Otopné těleso měděné 73

74 Konvektory Konvektory jsou otopná tělesa, jejichž podíl přenosu tepla konvekcí je vyšší než u deskových těles. Hlavním prvkem, který předává teplo mezi teplonosnou látkou a vzduchem je lamelový výměník - registr, který je součástí každého konvektoru. Podle umístění rozlišujeme konvektory povrchové a podlahové. Povrchový konvektor se umístí na nebo nad úrovní podlahy. Jedná se tedy o tělesa pro umístění nástěnné nebo na podlaze. Podlahové konvektory jsou tělesa určena k zabudování do vlastní konstrukce podlahy a to především u prosklených ploch. Cirkulace vzduchu může být přirozená nebo nucená. Pro nucenou cirkulaci jsou dané typy konvektorů vybaveny ventilátorem nebo ventilátory. Nucená cirkulace zvyšuje výkon konvektoru a využívá se především v případech, kde by přirozená cirkulace nebyla dostatečně funkční, tj. u konvektorů podlahových s malou výškou vany nebo pracujících s nízkou teplotou otopné vody či speciálních, určených například k zabudování do parapetu. Nástěnný povrchový konvektor je tvořen plechovou skříní, jejíž spodní strana je neuzavřená a horní část krytá snímatelnou mřížkou. V dolní části konvektoru je umístěn registr tvořený měděnými trubkami a lamelami z hliníkového plechu. Připojení na systém je obdobně jako u jiných typů těles z boční či spodní strany tělesa. U připojení ze spodní strany je od výrobce zabudován v tělese termostatický ventil (ventilkompakt). Konvektorové lavice se osazují na podlahu. Registr je opět umístěn v plechovém krytu, horní část je zakryta výdechovou mřížkou nebo terasovou deskou. Podlahový konvektor je tvořen plechovou vanou, ve které je umístěn výměník (registr), eventuálně i ventilátor a krycí mřížkou. Výměníky mohou být lamelové (Cu trubky s hliníkovými lamelami) nebo drátěné (Cu trubky s měděnými dráty). Podlahové konvektory s ventilátorem (pro nucenou konvekci) mohou být vybaveny ventilátory radiálními nebo axiálními. Trh nabízí širokou škálu krycích mřížek tak, aby bylo možno je vždy vhodně materiálově i barevně sladit s interiéry. S ohledem na umístění se vyrábí typy do prostředí suchého a mokrého. Konvektor do mokrého prostředí s možností zaplavení se instaluje v bazénových místnostech a má odpovídající krytí, odolnost proti korozi a musí mít zajištěn odvod vody. Obr. 27: Podlahový konvektor Armatury otopných těles Dnes je požadováno mít na přívodním potrubí armaturu, která umožní uzavírání tělesa, hydraulické seřízení a místní regulaci jeho výkonu, tj. termostatický ventil. Na vratném potrubí je požadováno instalovat armaturu, která umožní i uzavření a odpojení tělesa od 74

75 rozvodu. Je tak dána možnost výměn otopných těles bez vypouštění rozvodů či jejich částí. Armatury pro tělesa s bočním připojením u dvoutrubkových otopných soustav Na přívodu do otopného tělesa se umístí termostatický ventil v odpovídajícím provedení vzhledem k umístění přívodu (přímý, rohový - axiální, úhlový). Ventil se osadí ovládacím prvkem, běžně termostatickou eventuálně ruční hlavicí. Ventily se dodávají s plastovou krytkou různé barvy, jíž výrobci rozlišují typy ventilů. Krytka sice umožní uzavření či otevření ventilu, ale je jen montážním prvkem, který se po dokončení realizace musí nahradit odpovídající hlavicí. Na vratném potrubí se osazuje uzavírací šroubení, eventuálně i s možností hydraulického nastavení. Pro napojení těles lze též použít připojovací soupravy, které se skládají z dvoutrubkového rozdělovače se zabudovanou regulační kuželkou s uzavíráním, přesné ocelové trubky a termostatického ventilu. Armatury pro tělesa se spodním připojením u dvoutrubkových otopných soustav Těleso se spodním připojením je vybaveno propojovacím rozvodem a vestavěným tělem termostatického ventilu. K napojení na potrubní rozvod se tedy používá uzavírací šroubení a to v počtu dvou kusů (jeden pro přívod a jeden pro vrat) nebo dvojité uzavírací šroubení. Tím je kompaktní výrobek pro danou připojovací rozteč ve tvaru H. Je-li potrubní rozvod pod tělesem (v podlaze či soklové liště), použije se šroubení v přímém provedení, je-li v drážce ve zdivu za tělesem, instaluje se šroubení rohové. Šroubení lze z estetických důvodů opatřit plastovou krytkou. Charakteristiky termostatických ventilů Termostatický ventil je regulační armatura škrtící. To znamená, že výkon tělesa reguluje změnou průtoku teplonosné kapaliny. Pokyn ke změně dává ovládací prvek, v běžném případě termostatická hlavice a to podle teploty vzduchu. Na termostatické hlavici si můžeme nastavit požadovanou hodnotu teploty vzduchu volbou graficky vyznačeného stupně. Termostatické ventily pracují s trvalou regulační odchylkou, jejíž maximální hodnota bývá 2 K. (Je-li například regulátor hlavice nastavena na stupeň odpovídající teplotě 20 o C, po zvýšení na 22 o C ventil uzavírá.). V závislosti na průtoku má každý ventil při určité poloze kuželky určitou tlakovou ztrátu. Vyrábí se ventily pro vyšší průtoky, střední průtoky a nízké průtoky. Typy pro samotížné soustavy jsou charakteristické malými tlakovými ztrátami a typy pro nucené oběhy otopné vody mají tlakové ztráty vyšší. Tlaková ztráta se mění s průtokem. Armatury se popisují z tohoto hlediska průtokovým součinitelem, tzv. k v hodnotou. Většina ventilů umožňuje takzvané přednastavení, nazýváno též druhý stupeň nastavení. Toto se provádí na kuželce ventilu pomocí klíče v rámci hydraulického seřízení systému. V principu jde o pevné nastavení požadované tlakové ztráty při návrhovém průtoku. U otopných soustav v menších objektech je tento způsob hydraulického vyvážení dostatečný. I pro laika je jasné, že tělesa blíže ke zdroji - oběhovému čerpadlu budou topit, zatímco tělesa vzdálená (k nimž je v potrubní síti vyšší tlaková ztráta) mohou vytápět nedostatečně. Právě hydraulické seřízení je opatřením proti těmto stavům. 75

76 Závislost průtoku, tlakové ztráty a otevření (stupně přednastavení) se pro konkrétní výrobek vyjadřuje přehledně v grafické formě - návrhové charakteristice. Pro každý stupeň přednastavení je dána hodnota k v nebo rozmezí hodnot. Systémy s TRV u těles jsou v provozu soustavami s proměnným průtokem otopné vody. Otopná tělesa kombinovaná Tělesa určená pro napojení na otopnou soustavu a současně vybavena elektrickým topným prvkem (vložkou) se nazývají kombinovaná. V době provozu centrálního zdroje je teplo přenášeno teplonosnou kapalinou, mimo toto období jsou obvykle provozovány na elektrickou energii. Na trhu je v tomto provedení více druhů těles, například tělesa desková či trubková (koupelnové žebříky). Výkony otopných těles Skutečný výkon otopného tělesa nebo součet skutečných výkonů více těles instalovaných v jedné místnosti musí pokrývat tepelnou ztrátu této místnosti. Výrobcem je výkon konkrétního otopného tělesa udáván vždy pro teplotu přívodní vody, teplotu vratné vody a teplotu interiéru (např. 75/65 20 o C, 55/45-20 o C). Jsou-li tyto podmínky odlišné, je nutné si výkon tělesa přepočítat. V nových objektech teplotní rozdíl (teplotu přívodní / teplotu vratné vody) určuje projektant a to s ohledem na požadavek výkonu, plošné velikosti těles či zdroj tepla. U objektů s nízkými tepelnými ztrátami se dnes obvykle navrhují soustavy nízkoteplotní (definované teplotou přívodní vody do 65 o C). Soustavy nízkoteplotní se navrhují též tam, kde zdroj tepla má omezenou teplotu výstupní vody (např. při instalaci tepelných čerpadel) či pracuje s nejvyšší účinností při teplotně nižších parametrech otopné vody (tepelná čerpadla, kondenzační kotle). Teplota otopné vody vstupující do otopných těles je dnes pro nevýrobní objekty omezena vyhláškou č.193/2007 Sb. a to takto: Pro vytápění s nuceným oběhem teplonosné látky se volí teplota teplonosné látky na vstupu do otopného tělesa do 75 o C. Pro vytápění s přirozeným oběhem otopné vody se volí teplota teplonosné látky na vstupu do otopného tělesa maximálně 90 o C. [27] Převážně sálavé otopné plochy Mezi sálavé plochy řadíme i tepelně aktivované stavební konstrukce se zabudovanými teplovodními rozvody nebo elektrickými topnými kabely. Podle umístění topných prvků dělíme tento způsob vytápění na podlahový, stěnový eventuálně stropní. Bývá též nazýván vytápěním velkoplošným, což vyjadřuje požadavek na velikost volné plochy využívané stavební konstrukce. Cílem vytápění je dosáhnout příznivého interního klimatu při minimální spotřebě energie (paliva). Subjektivní pocit tepelné pohody je přímo závislý na teplotě vzduchu a ploch ohraničujících vytápěný prostor místnost pobytu. U velkoplošných převážně sálavých topných systémů dojde tepelnou aktivací stavební konstrukce ke zvýšení její povrchové teploty. To umožňuje vytápět prostor na nižší teplotu vzduchu, při zachování stejného pocitu tepelné pohody. Snížení teploty vzduchu přináší úsporu energie na vytápění. Podle zahraničních výzkumů jsou ve srovnání s konvekčními systémy skutečné úspory energie na srovnatelných domech mezi 10 až 20 %. Systémy zabudované v konstrukcích mohou pracovat s vodou jako teplonosným médiem nebo elektrickou energií jako přímým zdrojem tepla. Nositelem tepla může být samozřejmě i vzduch, tyto systémy však nejsou tolik rozšířeny. 76

77 Základní rozdělení otopných ploch zabudovaných ve stavebních konstrukcích Podle stavební konstrukce: podlahové, stěnové, stropní, speciální případy použití u jiných konstrukcí. Podle zdroje tepla teplonosného média: teplovodní, elektrické, teplovzdušné. Podle technologie provádění: mokré, suché. Teplovodní podlahové vytápění s mokrou technologií (prováděním potěru) Soustava s trubkami v roznášecí vrstvě Roznášecí vrstvou ve skladbě podlahy rozumíme vrstvu, která roznáší zatížení a vede teplo. Soustava s umístěním trubních rozvodů přímo v této vrstvě (v potěru) je nejběžnějším případem použití podlahového vytápění. Prováděna je takzvanou mokrou technologií - s prováděním potěru. Konstrukce podlahy je tvořena: podkladovou stavební konstrukcí (betonovou deskou s hydroizolací u podlah na zemině, stropní konstrukcí), izolační vrstvou (tepelně i akusticky), ochrannou vrstvou, roznášecí vrstvou s otopnými trubkami, podlahovou krytinou. Podlahová krytina Roznášecí vrstva Ochranná vrstva Izolacní vrstva Krytí potrubí D Stavební konstrukce T Obr. 28: Soustava s trubkami uvnitř roznášecí vrstvy Soustava typu s trubkami ve vyrovnávací vrstvě Je opět soustava prováděna mokrou technologií. Potrubí podlahového vytápění je umístěno v úložné vrstvě potěru, jehož tloušťka je minimálně 45 mm, s krytím potrubí 77

78 alespoň 20 mm (počítáno k oddělující vrstvě). Na této vyrovnávací vrstvě je dvojitá oddělující vrstva (2x fólie), vrstva roznášecí a podlahová krytina. Podlahová krytina Roznášecí vrstva Oddelovací vrstva Vyrovnávací vrstva Ochranná vrstva Izolacní vrstva Stavební konstrukce T Obr. 29: Soustava s trubkami ve vyrovnávací vrstvě s dvojitě oddělující vrstvou od vrstvy roznášecí Základní trubní materiály Jednotlivé teplovodní podlahové systémy se liší v použitém materiálu trubek a jejich struktuře i ve vlastní skladbě podlahové topné konstrukce. Mezi nejčastěji používaný základní plastový trubní materiál patří: síťovaný polyetylen PE-X, polybuten PB, kopolymer polypropylenu PP-R. Pro systémy podlahového vytápění je žádoucí používat pouze kvalitní topenářské trubní rozvody s vrstvou zabraňující difuzi kyslíku. Snížíme tak riziko tvorby oxidu železitého a tvorbu usazenin a ochráníme před korozí další části topného systému. Potrubí systémových sestav renomovaných výrobců a dodavatelů řešeních vrstvou proti pronikání kyslíku opatřeno je. Takováto opatření nejsou potřebná u plastových rozvodů určených k použití na rozvodech vnitřních vodovodů. Topné trubky jsou většinou vrstvené. Mimo základní vrstvu tvoří jejich strukturu vrstva minimalizující pronikání kyslíku, vrstva zpevňující a ochranná. Počet vrstev se v různých typech trubek liší. Vrstvená potrubí PE-X, Al, PE-X jsou určena k universálnímu použití jak pro rozvody vody v systémech vnitřních vodovodů, tak pro rozvody topenářské (napojení těles, podlahové vytápění, ). Obsahují hliníkovou vrstvu tvořící kyslíkovou bariéru a snižující délkovou roztažnost trubky. Teplotní a tlaková odolnost potrubí z PE-X či PB taktéž umožňuje použití, jak pro vytápění tak i vnitřní vodovod, potrubí s vrstvou proti difuzi pro topné systémy je barevně odlišeno. Ve většině případů se dnes výše uvedené materiály spojují mechanickými spojkami, pomocí lisovaných spojů. K armaturám rozdělovači a sběrači se k přechodu na závitový spoj používá připojovacího šroubení se svěrným kroužkem. K materiálům používajícím se na podlahové vytápění patří i měď. Topné okruhy se provádí zásadně z měkké mědi, dodávající se v kotoučích. Pro podlahové vytápění lze doporučit použití povlakovaných trub. Nízká tloušťka povlaku nesnižuje vedení tepla, chrání potrubí před poškozením, mechanickými i chemickými účinky potěru, případně 78

79 zabraňuje přímému kontaktu s výztuží. Přednostní tvrdost mědi je R220. S ohledem na tepelnou roztažnost by neměla délka mezi dvěma oblouky překročit 5 m. U spojů v podlaze je povinné spojování porubí pájením na tvrdo (s pracovní teplotou nad 450 o C). Způsoby upevnění potrubí při technologii mokrého procesu do systémových desek s výstupky k uchycení trubek, s integrovanou tepelnou izolací a izolací proti vlhkosti nebo bez těchto izolací. do systémových rolí s fólií s vyznačením vzdáleností roztečí a to pomocí úchytek z plastů. do vrstvy tepelné izolace s fólií nebo reflexní fólií pomocí úchytek z plastů. do montážních lišt kladených na fólii. do nosných rohoží (roštů z drátů) nad fólií, ke kterým se připevní úchytkami z plastů nebo přivazují izolovaným drátem. Většina firem nabízí ucelená systémová řešení, představující sestavy všech potřebných komponentů potrubí, izolace, dilatační pásky, upevňovací prvky, rozdělovače a sběrače, skříňky, pracovní nářadí (nůžky na potrubí, lisovací kleště či stroje, apod.), spojovací prvky, plastifikátory a další materiály. Sestavy se systémovou deskou Systémová deska umožňuje rychlou a flexibilní pokládku trubek. Pole s výstupky na horních stranách desek umožňuje upevnění potrubí v roztečích od 5 nebo 7,5 cm a jejich násobků. Tloušťky izolační desky pod trubkou jsou různé, od 12 do cca 32 mm. Systémová deska z tvarovaného polystyrenu s vyhovující tloušťkou tvoří současně tepelnou i zvukovou izolaci u mezibytových konstrukcí. Při umístění konstrukcí na zemině, nad exteriérem či nevytápěným prostorem je potřebná přídavná tepelná izolace pod systémovou deskou. Vodotěsnost proti záměsové vodě a vlhkosti mazaniny je zajištěna úpravou horní strany desky. Tato úprava může být od výrobce provedena např. pevnou svrchní vrstvou, úpravou polystyrenu tzv. tepelným šokem nebo kašírováním jiným způsobem. Spojování systémových desek pomocí bočních obvodových drážek nebo přeplátováním přesahu tvrdé svrchní vrstvy zajistí těsnost vrstvy a zamezí vzniku zvukových nebo tepelných mostů. Uchycením potrubí do systémových desek jsou splněny požadavky pro vodorovné a svislé odchylky potrubí. Tvarování desky umožní u jednoho typu desky uchycení potrubí obvykle dvou dimenzí. Sestavy pro podlahové vytápění jsou dále doplněny o okrajovou dilatační pásku s fólií, dilatační pásy, chráničky na potrubí, spojky, opěrná pouzdra, adaptéry. Obr. 30: Podlahové vytápění v systémových deskách 79

80 Uchycení potrubí ke kari síti Kari síť je pokládána nad fólií na vrstvě tepelné izolace. Rozměry ok a profily drátů jsou dány statikem, v běžných případech používané sítě mají rozměr 100/100, s tl. drátu 3 mm. Kari sítě se nepoužívají u anhydritových potěrů. Jejich aplikace je vhodná u desek - ploch větších půdorysných rozměrů. K síti se potrubí přivazuje vázacím drátem s plastovým povlakem nebo připevňuje pomocí originálních plastových klipových spon. Obr. 31: Systém s uchycením potrubí k síti Systémy s upevněním potrubí do lišt Do vodících upínacích plastových lišt se upevňují okruhy, tvaru jednoduchého nebo dvojitého meandru. S roztečí násobku 5 mm. Lišty se ukládají s rozestupem cca 1 m a zajišťují fixačními sponami k podkladu (polystyrenu). Poklad je opět tvořen vrstvou tepelné izolace s fólií holou nebo metalizovanou. Obr. 32: Potrubí v upínacích lištách Sestavy s uchycením potrubí pomocí fixačních spon Tepelná izolace je vytvořena z polystyrénových desek (při kladení ve dvou vrstvách s překrýváním spár) nebo systémových rolí s fólií a vyznačeným rastrem na horní straně. Potrubí se fixuje ručně, obvykle s pomocí upevňovací tyče. Maximální vzdálenost spon by neměla překročit 0,5 m. Kapilární rohože Jsou potrubní rozvody velmi malých dimenzí napojené na sběrné trubice. Díky malým dimenzím a malé rozteči trubek jsou systémem snižujícím tloušťku mazaniny s velmi rovnoměrnou teplotou povrchu krycí vrstvy. Používají se u mokrých i suchých systémů podlahového vytápění, určeny jsou i k zabudování do omítek stěnových či stropních. 80

81 Obr. 33: Kapilární rohož Teplovodní podlahové vytápění se suchou technologií Soustavy s trubkami pod roznášecí vrstvou Otopné trubky leží v tepelně izolační vrstvě pod vrstvou roznášecí. Potrubí je vloženo do speciálních systémových desek. Obvykle se jedná o stavebnicové systémy určené pro suchou technologii pokládky bez provádění potěru. Sestavy pro suché systémy podlahového vytápění Jedná se o sestavy, skládající se ze systémových desek s vylisovanými drážkami pro uchycení potrubí, potrubních rozvodů, rozdělovačů podlahového vytápění, dilatačních pásů a pomocného materiálu. Suché systémy mohou nalézt využití jak v klasické výstavbě, tak v dřevostavbách nebo tam, kde statika nedovoluje zatížit stávající stropní konstrukce potěrem. Často jsou využívány při rekonstrukcích budov. Systémové desky jsou v zásadě dvojího provedení. V prvním případě se jedná o desky z vypěňovaného stabilizovaného polystyrenu tl. 30 mm, z horní hrany opatřeny hliníkovými plechy, s vylisovanými drážkami pro potrubní rozvod. Potrubí se vtlačuje do vodících drážek, pokládka je meandrovým způsobem (ve tvaru jednoduchého nebo dvojitého meandru). Hliníkový plech je materiálem s vysokou tepelnou vodivostí, rozvádí teplo z topné trubky rovnoměrně v ploše. Jiným typem systémové desky pro suchý způsob podlahového vytápění je dřevovláknitá systémová deska (tl. 22 mm) s drážkami pro uchycení potrubí. Obr. 34: Systémová deska s hliníkovými lamelami 81

82 Systémy s hliníkovými lamelami Pokládací desky systémů jsou středové a krajové (vratné). Krajová (vratná) deska je opatřena drážkou pro ohyb potrubí. Drážky pro potrubí v systémových deskách s hliníkovým plechem pro pokládku rovných tras meandru přímo udávají rozteč. Pokládacích desek je tedy více typů dle rozteče (například 125 nebo 250 mm, u jiného systému 166,200,250 mm). U rozdělovačů a sběračů nebo ve zbytkových plochách se pokládají desky plné, do kterých se drážky vyřežou. Od stavebních konstrukcí se i suchý systém odděluje okrajovou dilatační páskou. Dřevovláknité desky Pokládací desky jsou opět dvojího typu středové s podélnými drážkami s roztečí 150 mm a krajové s vyfrézovanými koly s drážkami pro ohyby potrubí nebo položení připojovacích trubek. Desky se mezi sebou propojují bodovými pery. Z hlediska minimalizace dilatačních změn je vhodné, aby v době pokládky byla teplota nad 15 o C. Aby, především v otáčkách meandrů, nemohlo dojít k vyskočení trubky a zvednutí podlahy, je nezbytné systémové desky zaklápět. Podlahové krytiny Pro podlahové vytápění lze použít běžné podlahové krytiny, jejichž tepelný odpor nepřekročí 0,15 m 2 K/W. Tepelný odpor se bere v úvahu již při výpočtu podlahového vytápění. Má vliv na teplotu otopné vody nebo rozteč potrubí. Ke krytinám s nejvyšší tepelnou vodivostí patří keramická dlažba nebo desky s přírodního či umělého kamene. U kobercových krytin se nedoporučují typy s výškou vlasu nad 10 mm, vhodné nejsou krytiny z měkkého dřeva. Podlahové vytápění nebrání použití plastových podlahových krytin odpovídající tloušťky a složení. Veškeré podlahové krytiny, stejně jako lepidla a tmely musí být výrobcem označeny značkou či popisem vhodné pro podlahové vytápění. Netěsnosti (mezery) volně kladených krytin zvyšují odpor při vedení tepla. Lepšímu vedení tepla odpovídá pevná fixace k podkladu. Keramická dlažba je materiálem s dobrou tepelnou vodivostí (λ = 1,01 W/m.K). Pokládka tohoto typu krytiny je doporučena do trvale pružného tmelu. Riziko tvorby praskliny je vždy při pokládce dlaždice plochou přes dilatační spáru. Na podlahové otopné systémy je krytinou velmi vhodnou. Textilní krytiny jsou materiály, jejichž použití na podlahovém vytápění není vyloučeno. Je potřeba vybrat typ odpovídajícího provedení a podkladové vrstvy, bez dlouhého vlasu. K podkladu se lepí. Tepelná vodivost koberce je nízká (λ = 0,065 W/m.K). PVC a měkčené vinylové podlahoviny (Novilon), linoleum a marmoleum Dodávají se jako pásy nebo ve formě desek. U většiny podlahovin tohoto typu výrobci udávají souhlas s použitím na podlahu s vytápěním. PVC podlahoviny se vyrábí jako vícevrstvé (heterogenní) nebo se stejným složením v celé výšce (homogenní). Doporučuje se lepení k podkladu. 82

83 Dřevěné a laminátové podlahoviny Dřevo je materiálem přírodním, závislým na vlhkostních parametrech interiéru. U podlahových krytin z tohoto materiálu je potřeba počítat s objemovými změnami, smršťováním v době provozu vytápění a roztažením při zvýšení vlhkosti v interiéru a období bez vytápění. Na trhu je obrovské množství systémů dřevěných a laminátových podlahových krytin s různou technologií pokládky. V zásadě je lze rozdělit na krytiny: z masivu, dvouvrstrvé a třívrstvé, laminátové podlahy. Obecně platí, že u dřeva nejsou na podlahové vytápění vhodné krytiny ze dřeva měkkého (např. javor) a nestabilního (např. buk). Podlahy z dřevěných materiálů lze provádět jako plovoucí od podkladu oddělených izolačním materiálem (textilní krytinou, vlnitou papírovou kartonážní podložkou, izolací Mirelon, profilovanou podkladovou izolační podložkou, ) nebo lepením pevně fixovanou k podkladu. Z hlediska vedení tepla je lepení jednoznačně výhodnější. Podkladová kročejově izolační vrstva i vzduchová mezera u pokládky plovoucí snižuje tepelný prostup směrem vzhůru. I samotné dřevo je materiálem s nižší tepelnou vodivostí. U masivních podlah jsme proto limitováni i samotnou tloušťkou krytiny. Při lepení k podkladu je lépe použít parkety s menšími rozměry, objemové změny pak nebudou tak výrazné. Maximální povrchovou teplotu dřevěné podlahy uvádí výrobci v rozmezí 25 až 27 o C. Hustota tepelného toku směrem do místnosti bude nižší než u krytin s vyšší tepelnou vodivostí. U dřevěných materiálů se doporučuje minimálně 48 hodinové rozložení v interiéru, kde bude prováděna pokládka. V tomto interiéru musí být dosaženo tepelně vlhkostních parametrů odpovídajících budoucím podmínkám. S tvorbou spár je však u dřeva vždy nutno počítat. Minimalizace tohoto jevu je možná pouze udržováním takřka konstantního klimatu v místnosti, což je v běžných obytně užívaných interiérech v celém průběhu roku požadavkem nereálným. Laminátové podlahy jsou krytiny na podlahové vytápění obvykle vhodné. Tepelný odpor této tenké krytiny zvyšuje pouze plovoucí provedení na vrstvu izolačního materiálu. Při pokládce plovoucí podlahové krytiny se na potěr pod tuto izolaci pokládá PE fólie. Podlahová krytina se pokládá na potěr, ve kterém byl proveden zátop byla uvedena do provozu. Odpovědný pracovník musí ověřit vhodnost položení dané krytiny a použití dalších materiálů (lepidla) na podlahu s vytápěním. Je provedena kontrola zbytkové vlhkosti (vyzrálosti potěru), spár či trhlin a rovnosti podkladu. Veškeré nedostatky musí být odstraněny. Pokládka je prováděna podle návodu udávaného výrobcem, obvykle je požadována teplota povrchu potěru 18 o C. A Zabezpečovací zařízení Zabezpečovací zařízení je nezbytnou součástí každé otopné soustavy. Bez tohoto zařízení nemůže být uvedena do provozu. Jeho návrh je součástí projektu ústředního vytápění. Návrh zabezpečovacího zařízení pro ohřev TUV je součástí projektu 83

84 zdravotně technických instalací. Pravidla stanoví ČSN Zabezpečovací zařízení pro ústřední vytápění a ohřívání užitkové vody. Zabezpečovací zařízení teplovodních soustav a zdrojů tvoří: Pojistná a expanzní zařízení, Zařízení sloužící proti nadměrné teplotě, Zařízení ochrany proti nedostatku vody. Expanzní zařízení vodních otopných soustav umožňuje změny objemu obsažené vody vlivem tepelné objemové roztažnosti bez nedovoleného zvýšení tlaku a zbytečných ztrát otopné vody. Pojistné zařízení zabezpečuje soustavu proti překročení nejvyššího dovoleného přetlaku. U uzavřených soustav je pojistným zařízením pojistný ventil (umístěný v pojistném úseku). Zdrojem přetlaku pro expanzní zařízení může být hydrostatický tlak (pouze u otevřených OS), čerpadlo s přepouštěcí armaturou, přetlak plynového nebo vzduchového polštáře. Zařízení může plnit funkci pouze expanzní, může podle typu zajišťovat uvolňování a odstraňování vázaného kyslíku, doplňovat vodu do systému a upravovat vodu. V těchto případech se zařízení nazývá víceúčelovým. Nejjednodušším expanzním zařízením je tlaková expanzní nádoba s membránou či vakem. A Potrubní rozvody a prvky soustav K provedení rozvodu ústředního vytápění se používají trubky ocelové, měděné, plastové nebo plastohliníkové (vrstvené). Výběr materiálu se řídí specifickými vlastnostmi těchto materiálů, požadavky na navrhovanou otopnou soustavu, její rozsah a umístění rozvodů. Na povrchu stavebních konstrukcí lze ponechat ocelové a měděné potrubí. Plastové potrubí a měděné potrubí je vhodné opatřit ochranou proti mechanickému poškození. Důležitou vlastností materiálů je teplotní délková roztažnost a řešení kompenzace délkové roztažnosti. Ocel je tradičním materiálem, který se používá již dlouhá léta. Do DN 50 jsou používány trubky ocelové závitové běžné dle ČSN resp. DIN Pro větší průměry se užívá hladkých bezešvých trubek dle ČSN Ocelové potrubí se spojuje svařováním elektrickým obloukem nebo plamenem. Spojování s armaturami a jiným zařízením se provádí pomocí závitových a přírubových spojů. Po montáži musí být potrubí opatřeno ochranným základním nátěrem. Měděné potrubí je vyráběné z bezkyslíkaté mědi s minimálním obsahem 99,9 % hmotnostních podílů mědi. Podle pevnosti v tahu (N/mm 2 ) jsou měděné trubky měkké (R 220), polotvrdé (R250) a tvrdé (R290 a více). Trubky měkké jsou dodávány v kotoučích, tvrdé a polotvrdé v tyčích. Potrubí může být holé, plášťované PVC nebo předizolované PUR pěnou s opláštěním. Spoje na běžných měděných rozvodech lze rozdělit na nerozebíratelné (především pájené), rozebíratelné (šroubení, spojky) a lisované za studena. Nerozebíratelné pájené spoje v potrubních instalacích rozlišujeme podle pracovní teploty na tvrdo (nad 450 o C) a na měkko (do 450 o C). V tepelných rozvodech lze použít obou technologií. Potrubní rozvody z mědi jsou dnes nejpoužívanější. V běžných otopných systémech se vedou volně, v soklových lištách, v konstrukcích podlah, v drážkách. Při umístění v drážkách či přímo do potěru nepoužíváme holých trub a to z několika důvodů. Potrubí má být chráněno před mechanickými a případně chemickými vlivy (např. vlhké kyselé omítky mají silný korozivní účinek). V současnosti je na trhu široká nabídka nejrůznějších materiálů od 84

85 tuzemských i zahraničních výrobců, včetně systémových řešení pro rozvody a napojení těles. Mezi nejčastěji používané plastové materiály patří: síťovaný polyetylen (PE-X, PE-Xa), polybuten (PB), statický polypropylen (PP-R, PP-3), vrstvené potrubí s kovovou vložkou (snižující teplotní roztažnost a zvyšující pevnost). Plastové rozvody nejsou vedeny volně. Umísťují se do konstrukcí podlah, soklových lišt, drážek. V podlahách jsou často používány systémy trubka v trubce. Spoje se provádí nejčastěji mechanickými spojkami. Veškeré plastové rozvody v soustavách ústředního vytápění mají mít kyslíkovou bariéru vrstvu proti pronikání (difuzi) kyslíku stěnou trubek. Na otopné systémy nepoužíváme potrubí určena k instalacím ve vnitřním vodovodu, neboť ty nejsou protikyslíkovou bariérou opatřeny a navíc mívají nižší teplotní odolnost. Základními parametry pro stanovení životnosti plastových potrubí je maximální teplota otopné vody, maximální provozní přetlak v soustavě a počet topných hodin za rok. Potrubí všech topných systémů je nutno řádně, v souladu s vyhláškou, tepelně izolovat proti nežádoucím ztrátám tepla. Podle způsobu nastavování a ovládání je rozdělujeme na ručně nebo automaticky ovládané. Podle způsobu spoje s potrubím jsou závitové, přírubové, případně přivařovací. U menších dimenzí se používá armatur závitových. V rozvodech a u zdrojů tepla se podle účelu setkáváme s armaturami uzavíracími, pojistnými, zpětnými, filtry, kompenzátory (není-li délková roztažnost řešena trasováním), vypouštěcími, odvzdušňovacími, regulačními, seřizovacími a měřícími zařízeními. Armatury v soustavách jsou převážně mosazné a nerezové. Energeticky významnými prvky soustav jsou oběhová čerpadla. Obecně mohu být bez řízení otáček (nebo jen ručně) a elektronicky řízené. Vytápěcí soustava s regulací škrcením u koncových prvků předávání tepla je soustavou s průtokem proměnným. U systému s čerpadlem bez regulace otáček dojde při snížení průtoku v síti k nárůstu diferenčního tlaku. Ten může způsobit hluk v potrubí a u TRV. Část čerpadlu dodané elektrické energie je ztrátová (nevyužitá). Jako ochrana těchto čerpadel se osazují přepouštěcí ventily, které při dosažení na nich nastavené tlakové hodnoty otevřou a umožní průtok přepouštění vody většinou do zpátečky. Z hlediska energetického je to řešení nevýhodné, neboť čerpací práci nevyužíváme ve vytápěcí soustavě. U systému s kolísajícím průtokem je žádoucí využití elektronicky řízených čerpadel, která přizpůsobí otáčky aktuálním provozním požadavkům sítě. Jejich instalací dosáhneme úspor elektrické energie a malé provozní hlučnosti. Ani tato čerpadla však nesmí být v návrhu předimenzovaná, neboť oblast regulace pak může částečně ležet mimo skutečnou potřebu. V kotelnách a strojovnách se dále setkáváme s rozdělovači a sběrači, HVDT, úpravnami vody a dalším neuvedeným zařízením. 85

86 A11.4 OCHLAZOVÁNÍ BUDOV Stoupající požadavky na stav vnitřního prostředí staveb, jejich architektonické řešení a vlastnosti stavebních materiálu kladou vyšší nároky na techniku prostředí budov. Tvorba prostředí budov v letním období v pásmu střední Evropy vyžaduje, aby se klasické prostředky tvorby prostředí rozšířily o možnost i nutnost ochlazování stavebních objektů aplikací prostředků oboru chladicí techniky. V souladu s potřebami praxe byl k realizaci nutného chlazení budov Vyhláškou č. 499/2006 O dokumentaci staveb k novému stavebnímu zákonu definován nový obor techniky prostředí Ochlazování budov. Rozsah původního oboru Vzduchotechnika, který obsahoval i prvky pro výrobu chladu a nově ustanoveného oboru Ochlazování budov není jednoznačně stanoven. Ochlazování budov vychází z poznatků a technických prostředků chladicí techniky a vzduchotechniky. Chladicí technika je obor, který se zabývá procesy dosažení nízké teploty, jejím udržováním a využitím v ohraničené oblasti vymezené vůči obklopujícímu prostředí. Chlazení vzduchu, respektive zprostředkující kapaliny, pro účely systémů komfortní a průmyslové klimatizace je pouze významnou částí tohoto oboru. A Pasivní a aktivní chlazení budov Pro pasivní a aktivní chlazení budov platí stejné principy jako aktivního a pasivního využití slunečního záření. Pokud stavba vykazuje vysokou tepelnou stabilitu a má účinnou protisluneční ochranu, může dobře odolávat vnějším tepelným ziskům, pokud jsou však zisky z vnitřního prostředí zásadní v tepelné bilanci, stavba to příliš neovlivní. Určitá cesta se skrývá v absorpčních systémech, kde hnací silou není elektřina, ale teplo. Chladicí systémy poháněné teplem z obnovitelných zdrojů nebo odpadních surovin jsou slibnou alternativou pro úsporu fosilních surovin a snížení emisí skleníkových plynů. Jistý efekt mohou nabídnout i výměníky země/kapalina nebo země/vzduch, které pouze využívají tepelné akumulace zeminy. 86

87 Obr. 35: Možnosti využití sluneční energie pro chlazení, převzato [47] A Principy výroby chladu Chlazení probíhá ve strojních chladicích zařízeních, ve kterých se uskutečňuje uzavřený termodynamický proces. Pro strojní chlazení se nejčastěji využívají uzavřené oběhy založené na vypařování pracovní látky chladiva. Podle druhu hnací energie se dělí na kompresorová a absorpční chladicí zařízení V chladicím zařízení cirkuluje stále určité množství chladiva. Teplo z ochlazované látky přechází do kapalného chladiva při nízké teplotě, to mění přijetím tepla své skupenství. Přívodem další energie se páry chladiva stlačí a převedou na vyšší teplotní hladinu a za tohoto stavu se z nich teplo odvede do chladicí látky. Páry chladiva přitom zkondenzují a kapalné chladivo se vrací po snížení tlaku a teploty do výchozího stadia. Podle toho zda je teplo odebíráno ochlazované látce přímo chladivem nebo prostřednictvím další cirkulující, tzv. teplonosné látky, rozlišujeme chlazení přímé a nepřímé. Chladicí okruh se skládá z prvků tří typů: prvky, v nichž probíhá přenos tepelné energie bez přívodu mechanické energie z vnějšku, jsou to výměníky tepla, ale např. i proudový kompresor, prvky, v nichž probíhá přeměna energie mechanické v tepelnou nebo naopak kompresory a detandéry, prvky v nichž probíhá pochod škrcení, tj. pochod vedoucí ke snížení tlaku pracovní látky, jsou to kapilární trubice, expanzní ventily, expanzní turbína. Aby se chladivo dostalo do stavu, který mělo před vypařováním, musí být jeho páry zkapalněny. Zkapalnění je možné jen za vyššího tlaku, než při jakém došlo k vypařování. 87

88 Zvýšení tlaku par chladiva na tlak, při kterém dochází ke zkapalnění, lze dosáhnout: mechanickým způsobem pomocí kompresoru. Takové chladicí zařízení se nazývá kompresorové chladicí zařízení s tzv. parním oběhem, ejektorem (proudovým kompresorem). Taková zařízení nazýváme ejektorové nebo paroproudé chladicí zařízení a mluvíme o tzv. proudovém oběhu, pohlcením par do vhodné kapaliny, dopravením vytvořeného roztoku čerpadlem do prostoru o vyšším tlaku, kde jsou pohlcené páry varem z roztoku vypuzeny. Takové chladicí zařízení nazýváme sorpční zařízení. Nejčastěji se používá absorpční chladící zařízení. Obr. 36: Kompresorový chladicí okruh Obr. 37: Schéma absorpčního chladícího okruhu [16] 88

89 Použití absorpčního chladicího okruhu je optimální, je-li pro vyhřívání vypuzovače k dispozici odpadní teplo, např. přebytečná pára z výrobního procesu nebo z protitlaké turbiny, chladicí voda plynových motorů, teplo získané ze solárních panelů apod., vyjádřeno pomocí ekonomického ukazatele, je-li cena takto získaného tepla je cca 1/7 ceny elektrické energie. Právě relativně velká energetická náročnost těchto okruhů je totiž jejich hlavní nevýhodou. Rozhodující výhodou je provoz bez hluku a vibrací a jednoduchá regulace chladicího výkonu, v rozsahu 0 až 100 %, řízením množství přiváděné tepelné energie a řízením množství přiváděného absorpčního roztoku do vypuzovače. Strojní chlazení by mělo být použito vždy až ve chvíli, kdy stavební řešení již vyčerpalo všechny možnosti na snížení tepelné zátěže zejména racionální mírou prosklení, stíněním, akumulačními schopnostmi, které lze podpořit i využitím materiálů s fázovou změnou. A Pracovní látky chladicích okruhů Pracovními látkami v chladicích zařízeních jsou chladiva a látky teplonosné, které zprostředkovávají přenos tepelné energie mezi chladivem a látkou chlazenou. Základní vlastnosti chladiv tepelné vlastnosti tlaky, objemová chladivost, termodynamická dokonalost, látkové vlastnosti, fyzikální vlastnosti elektrická vlastnost, rozpustnost s vodou a oleji, chemické vlastnosti hořlavost a výbušnost, stabilita, působení na konstrukční materiály a na olej, fyziologické působení na lidský organismus, vliv na kvalitu životního prostředí (ubývání ozónu a skleníkový efekt), cena a dodací možnosti. Narušení ozónové vrstvy způsobuje vysoká chemická stabilita halogenovaných uhlovodíků (CFC i HCFC), umožňuje, aby se chlor dostal v atmosféře (stratosféře) do výšek (10 50 km), kde se nachází ozónová vrstva chránící povrch země před UV zářením. Látky typu CFC tedy působí jako dopravní prostředek pro transport chloru do velkých výšek v atmosféře, kde se silným účinkem UV záření z nich chlor uvolňuje a přispívá k rozkladu zde přítomného ozónu. ODP (Ozone Depleting Potential) je porovnávací parametr pro vyhodnocení vlivu látky na poškozování ozónové vrstvy. Základem stupnice je potenciál látky R11 s přiřazenou číselnou hodnotou ODP = 1. Všechna nová chladiva musí mít ODP = 0 tzn., že nesmí obsahovat Cl ani Br. Skleníkový efekt vzniká tím, že část tepelného záření, která se odrazí od povrchu Země bez toho, aby způsobila jeho zahřátí, není propuštěna skrz atmosféru, ale je vrácena zpět. V atmosféře jsou totiž přítomny radiačně aktivní plyny, které jsou dobře propustné pro krátkovlnné sluneční záření a silně pohlcují dlouhovlnné záření. Povrch země se proto nejprve ohřeje krátkovlnným slunečním zářením a sáláním ze země se emisemi infračerveného záření zpětně ohřívá ovzduší. Skleníkové plyny pohlcují infračervené záření a dochází k následnému vyzáření částečně zpět na Zemi, částečně zpět do kosmického prostoru. Skleníkové plyny (Greenhouse Gases) jsou především kysličník uhličitý (CO 2 ), metan, kysličník dusný (N 2 O), některé fluorované látky i neúplně fluorované uhlovodíky (HFC), polyfluorkarbonáty atd. Schopnost látky spoluvytvářet skleníkový efekt je stejně přísně posuzována jako schopnost rozkládat ozónovou vrstvu. 89

90 Vyjadřuje ji hodnota GWP (Global Warming Potential), která udává potenciál oteplování vlivem dané látky v poměru k účinku nejvýznamnějšího skleníkového plynu kysličníku uhličitého (CO 2 ) po dobu 100 let, GWPCO 2 = 1. Účinky provozu chladicího zařízení na skleníkový efekt nejlépe vystihuje komplexní ukazatel TEWI (Total Equivalent Warming Impact). kde: TEWI = (GWP. M) + (α. β) (99) GWP je GWP příslušného chladiva Mje celková hmotnost chladiva uniklého do atmosféry (kg) α je množství CO 2 uniklého při výrobě jednotky elektrické energie (kg.co 2 /kwh) β je celková spotřeba energie chladicího systému za jeho dobu životnosti (kwh) Obr. 38: Rozdělení chladiv podle jejich původu a skupina chladiv již zakázaných První člen uvedeného vztahu vyjadřuje přímý účinek na skleníkový efekt (netěsnosti a ztráty chladiva při servisní činnosti), druhý člen vyjadřuje nepřímý účinek (daný spotřebou energie). Chladiva označená jako HFC, která se nyní používají, mají přibližně stokrát větší dopad na globální oteplování, než oxid uhličitý. Na druhé straně již nedestruují ozónovou vrstvu. Chladivo R22, environmentálně již nepřijatelné, přežívá však ve starých, ale funkčních systémech. Právě starší systémy jsou však ty, ze kterých chladiva unikají. Množství chladiva by pro bezpečnost atmosféry mělo být omezeno na minimum. 90

91 Z hlediska celkových emisí skleníkových plynů do atmosféry chladiva znamenají přibližně 1 % všech emisí. Ačkoli se jedná o problém závažný, není z hlediska ochrany atmosféry těžištěm problému. Teplonosné látky jsou látky, které zprostředkují při nepřímém chlazení přenos tepla mezi chlazenou látkou a chladivem, aniž by změnily své skupenství. Oběh teplonosné látky je vložen mezi oběh chlazené látky a oběh chladiva. Teplonosné látky by měly mít následující vlastnosti: stálé složení během pracovního cyklu, vysokou měrnou tepelnou kapacitu z důvodu minimalizace obíhajícího množství (malá čerpací práce), malou hustotu a viskozitu pro zlepšení přestupu tepla a snížení průtočných odporů, nekorozívní na běžné konstrukční materiály. Používané teplonosné látky: Voda se používá pro nadnulové teploty. (Ve speciálních případech se nechává voda ale dokonce namrzat na teplosměnné ploše výparníku a naakumulovaný chlad je využíván v době jeho zvýšené spotřeby). Vodní roztoky solí tzv. solanky se používají pro rozsah teplot do -45 ºC (max. -55 ºC). Nejčastěji CaCl 2, méně NaCl, Mg Cl 2 a K 2 CO 3 nebo jejich směsi. Jsou to žíraviny nutno dodržovat bezpečnostní opatření. Vodní roztoky organických látek v rozsahu teplot do -50 ºC. Patří sem methylalkohol, ethyl-alkohol, ethylenglykol, propylenglykol, glycerín a další, mající různé obchodní názvy. Binární led je moderní teplonosná látka, je to suspenze velmi malých ledových krystalků ve vodním roztoku. Suspenze zůstává tekutá a je možno ji dopravovat pomocí čerpadla. Vzhledem k výborným termofyzikálním vlastnostem tekutého ledu (vynikající přestup tepla, vysoká chladivost, velké latentní teplo), zvyšujícím jinak menší energetickou účinnost nepřímého chlazení, je použití BL důležitým mezníkem na cestě k širšímu využití nepřímého chlazení s možností minimalizace náplně přírodních chladiv (čpavek, voda, uhlovodíky). Tyto látky jsou (mimo vody a ledu) rizikem pro budovu a zátěží pro životní prostředí. A Systémy distribuce chladu Návrh chladicího systému vyžaduje volbu jedné z možných variant: Chlazení přímé, kdy teplo odebírané chlazené látce se převádí přímo do chladiva. Tento systém reprezentují ve VZT jednotce vložené výparníky, nebo Split systémy. Chlazení nepřímé, kdy teplo odebírané látce se převádí do teplonosné látky a teprve z ní do chladiva. Chlazení nepřímé zabraňuje škodám při úniku chladiva do chlazené látky, dává možnost akumulace chladu v ledu nebo velkých objemech kapaliny a usnadňuje rozvody chladu v rozsáhlých objektech. Jeho nevýhodou jsou vyšší investiční, provozní i servisní náklady. Příkladem je použití veškerých vodních výměníků chladičů ve VZT jednotkách, fancoilech, chladicích stropech. 91

92 Strojní zařízení pro chlazení vzduchu lze uspořádat více způsoby: Klasické uspořádání (tzv. volné), kdy jsou jednotlivé části chladicího okruhu montovány odděleně a propojeny poměrně dlouhým potrubím, kompresory jsou ve strojovně a ostatní jednotlivé části (aparáty) kondenzátory, výparníky a pomocné výměníky, mohou být v jiné části strojovny nebo dokonce mimo ni. Zkompaktněné uspořádání k němuž vede snaha po zmenšení objemu a plochy zaujímané chladicím zařízením v uspořádání jednotlivých částí montovaných na společnou ocelovou konstrukci (rám), a z toho vyplývajícímu zkrácení a zjednodušení spojovacích potrubí. Obsahují kompletní chladící okruh pro nepřímé chlazení, vzduchem chlazený kondenzátor a provedení je určeno do venkovního prostředí. Označují se jako výrobníky studené vody vzduchem chlazené, v praxi se často užívá též název převzatý z angličtiny chillery. Jednotlivé části chladicího okruhu jsou již u výrobce smontovány na společný rám, opláštěny, naplněny chladivem a dodány jako celek uživateli. Mohou obsahovat také hydraulický modul, tj. akumulační nádrž chladicí vody, čerpadla a další příslušenství. Provedení bývá s odváděním kondenzačního tepla do vzduchu, výjimečně do vody a slouží pro přímé chlazení vzduchu, kdy výparník je uložen přímo v klimatizační jednotce, která může být centrální vzduchotechnickou jednotkou, nebo vnitřní jednotkou split-systému. Obsahují-li tato uspořádání jen kompresorové soustrojí a vysokotlakou část okruhu nazývají se kondenzační jednotky. Výrobník studené vody s odděleným kondenzátorem má chladicí okruh rozdělený na dvě části, výparníkový a kompresorový díl je umístěn ve strojovně a vzduchem chlazený kondenzátor je upraven do venkovního prostředí. Vzdálenost mezi oběma částmi je omezena. O spotřebičích chladu, tedy o VZT jednotkách a fancoilech je možné se dočíst v kap. A10, neboť jsou to prvky klimatizačních soustav. A SPLIT systémy Klimatizační systémy typu SPLIT jsou druhem uspořádání chladicího zařízení. Používají se převážně pro klimatizaci administrativních budov, hotelů, obchodů apod. Jsou to dělené chladicí okruhy, které se skládají z jedné venkovní jednotky umístěné ve vnějším prostředí a několika jednotek vnitřních. Pracují buď v jednom režimu, a to chlazení nebo topení (tepelné čerpadlo) nebo jsou koncipovány tak, že mohou některé z vnitřních jednotek chladit a jiné současně vytápět. Pro označení typických sestav není jednoznačné názvosloví, zpravidla se vyskytují tyto případy: Split ve variantách: monosplit: 1 vnější jednotka + 1 vnitřní jednotka (2,5 až 14 kw) dualsplit, trisplit: 1 vnější jednotka + 2 (3) vnitřní jednotka (2,5 až 14 kw), přičemž pouze jedna z nich je řídící, ostatní pracují se shodným výkonem ve stejném režimu, postupně jsou nahrazeny vyspělejšími systém: Multisplit v provedení: 1 vnější jednotka + až 8 vnitřních jednotek, pracujících na sobě nezávisle, tedy s individuálním řízením (až do celkového výkonu 20 kw), s plynule řízeným 92

93 výkonem kompresoru; chladivové potrubí se větví již při výstupu z venkovní jednotky, příp. v tzv. branch boxu (rozdělovači). Systémy typu VRV, VRF ve skladbě: 1 vnější jednotka + až 40 vnitřních jednotek, pracujících na sobě nezávisle, tedy s individuálním řízením (až do celkového výkonu 100 kw), s plynule řízeným výkonem kompresoru; chladivové potrubí se větví po trase a vytváří potrubní síť podobou systémům pracujícím s chladicí vodou. Dosud uvedené systémy buď jen chladí, nebo pracují jako tepelné čerpadlo a jen topí, vnitřní jednotky nemohou pracovat ve stejný čas v navzájem opačných režimech. Systémy typu VRV, VRF s přečerpáním (rekuperací) tepla tvoří: 1 vnější jednotka + až 40 vnitřních jednotek, pracujících na sobě nezávisle, tedy s individuálním řízením (až do celkového výkonu 100 kw), s plynule řízeným výkonem kompresoru; chladivové potrubí se větví po trase a vytváří potrubní síť podobou systémům pracujícím s chladicí vodou; jednotlivé vnitřní jednotky mohou pracovat současně v navzájem opačných režimech, tj. některé vytápí a jiné chladí, přičemž potřebná energie se převádí v chladivu mezi těmito vnitřními jednotkami a kompresor pouze udržuje tlak, takže provoz je velmi hospodárný. Systémy mohou být v dvoutrubkovém nebo třítrubkovém provedení. Ve dvoutrubkovém systému se prvek, který umožňuje přísun kapalného chladiva nebo páry podle okamžité potřeby vnitřní jednotky nazývá rozdělovač chladiva. Kompresor produkuje směs kapaliny a páry, tato směs se podle skupenství rozdělí v rozdělovači chladiva, odkud již k vnitřním jednotkám vede dvoutrubkový rozvod, ve kterém se přivádí chladivo jako kapalina nebo pára podle režimu vnitřní jednotky chlazení topení. V případě třítrubkové soustavy jsou podobné prvky umístěny bezprostředně před vnitřními jednotkami a zajišťují přepínání mezi přívodem páry a kapaliny. Významný rozdíl mezi dvoutrubkovou a třítrubkovou soustavou spočívá v počtu spojů, kterých je u dvoutrubkového systému s centrálními rozdělovači chladiva významně méně. U všech split systémů je přípustná vzdálenost horizontální i vertikální dnes již v desítkách metrů. K reverzaci v chladicích okruzích tepelných čerpadel a klimatizačních zařízení se v současné době hojně používají 4cestné reverzační ventily. Většina kondenzačních jednotek je vzduchem chlazených, výjimečně jsou upraveny pro chlazení vodou. Proudění vzduchu kondenzátorem pak zajišťuje ventilátor. Kompresor je vždy zdrojem hluku, proto je třeba venkovní jednotky umísťovat uvážlivě, aby nedocházelo k překročení hlukového limitu, v případě potřeby je možno použít akustické zástěny. Výhodou větších VRV systémů je možnost určitého předimenzování kondenzační jednotky, tj. součet výkonů vnitřních jednotek může dosáhnout až 130 % jejího nominálního výkon. Digitální regulace umožňuje invertorovým technologiím uzpůsobení výkonu kompresoru aktuálním požadavkům vnitřních jednotek. Pouze softwarovou nástavbou lze ukládat historii požadavků jednotek a tím poměrné spotřeby energie jednotlivými jednotkami. Vnější a vnitřní jednotky jsou propojeny měděným chladivovým potrubím, jehož velikost je dána chladicím výkonem, běžně se jedná o průměry do 25 mm. Vzhledem k teplotám chladiva musí být potrubí tepelně izolováno izolací na bázi syntetického 93

94 kaučuku o tl. cca 10 mm. Dnes je pro rychlou montáž používáno předizolované potrubí. Souběžně s chladivovým potrubím jsou jednotky propojeny komunikačním kabelem a podle typu zařízení je silové napájení nutno připojit na vnější nebo (dnes pro malé výkony častěji) na vnitřní jednotku. Vzdálenost určující délku potrubí a převýšení mezi vnitřní a venkovní jednotkou je dána vždy výrobcem zařízení. A maximální vzdálenost celková a ve vertikálním směru se pohybuje se od 5 do 40 m. Na výparníku kondenzuje vodní pára z proudícího ochlazovaného vzduchu, systém tedy vzduch nejen chladí, ale také odvlhčuje. Vznikající kondenzát je nutno odvést do kanalizace, od které však kondenzátní potrubí musí být odděleno zápachovou uzávěrkou, jejíž funkce musí být zajištěna i při vyschnutí. Za běžných podmínek při teplotě interiéru 26 C a relativní vlhkosti vzduchu kolem 40 % vzniká v závislosti na chladicím výkonu 1-5 litrů kondenzátu za hodinu. Jednotky určené do podhledu (kazetové provedení) bývají vybaveny čerpadlem kondenzátu, které zajistí automatické přečerpání kondenzátu o mm nad podhled, odkud pak může být odváděn gravitačně. Vestavba čerpadel kondenzátu do nástěnných jednotek je poměrně komplikovaná. Jejich hlučnost navíc často převyšuje hlučnost samotné klimatizační jednotky. Pro potřeby celoročního chlazení bývají chladivové systémy vybaveny zimní regulací, tedy systémem udržování vhodné odpařovací teploty ve výparníku vnitřní jednotky přes teplotu nebo tlak kondenzátoru venkovní jednotky. Podle teploty nebo tlaku se řídí otáčky ventilátoru u kondenzátoru, čímž se omezuje riziko jeho namrzání. K ovládání chodu zařízení včetně nastavování teploty, která má být automaticky udržována, slouží ovladače, které jsou nejčastěji dálkové. Lze jimi také ovládat otáčky ventilátoru, programovat chod zařízení v čase, měnit nastavení výfuku vzduchu (pomocí polohy výfukových lamel). Moderní jednotky obsahují pohyblivé teplotní čidlo, které snímá rozdělení teploty v místnosti, a podle toho vyhodnocuje nastavení provozních parametrů. Pro celkovou správu zařízení, nastavení teplot, centrální hlášení poruch jsou určeny nadřazené ovladače. Pro rozsáhlé soustavy s desítkami a stovkami vnitřních jednotek je vhodná vizualizace provozu na PC. A Úsporné systémy chlazení Akumulace chladu Pro většinu klimatizačních systémů je charakteristická nerovnoměrnost tepelné zátěže v průběhu dne i její změny během sezóny resp. roku. Chlazení má v souboru úprav vzduchu pro klimatizaci rozhodující podíl funkční (ochlazování a odvlhčování upravovaného vzduchu), ale ovlivňuje i výši investičních a provozních nákladů celého klimatizačního zařízení. Akumulace chladu v kapalině je nejjednodušší akumulační systém. Tvoří jej jeden zásobník studené kapaliny v okruhu teplonosné látky nepřímého chlazení. Teplonosná kapalina se ochlazuje ve výparníku chladicího zařízení a akumuluje v zásobníku v době, kdy spotřebiče chladu nejsou v provozu. Jsou-li spotřebiče chladu v provozu, není úsporně dimenzované zařízení schopno krýt veškerou spotřebu chladu a dodatečný výkon se čerpá ze zásobníku. Akumulace chladu ve vodním ledu využívá skupenského (též latentního) tepla. Skupenské teplo tuhnutí vody a tání ledu je při normálních podmínkách 93 kwh/m³. 94

95 Tato skutečnost umožňuje nahradit vodním ledem velké množství studené vody v poměrně malém zásobníku. Voda a na jejím základě založené nemrznoucí směsi mají sice velmi dobré vlastnosti z hlediska akumulace, ale i při tepelné kapacitě ~ 1,17 kwh/m³ při ohřátí či ochlazení o 1 ºC, pro ně vycházejí akumulační nádrže dosti rozměrné. Účinnost akumulace vodním ledem je omezená. Vzhledem k rozdílné hustotě vody a ledu není možné dosáhnout měrného výkonu odpovídajícího skupenskému teplu vody 93 kwh/m³, ale je redukován jednak dle poměrného obsahu vody a ledu na 84,5 kwh/m³ a jednak je třeba respektovat, že určitou část objemu akumulační nádoby zaujímají trubky, část objemu je určena pro proudění ledové vody nebo pro teplonosnou kapalinu mezi akumulačními tělesy. Free cooling volné (přirozené) chlazení Princip spočívá ve skutečnosti, že při teplotě venkovního prostředí nižší než je požadovaná teplota v místnosti, lze dosáhnout přenosu tepla jednoduchým propojením vnějšího výměníku s vnitřním výměníkem tepla okruhem vodním, většinou však směsí vody a glykolu. Chladnější venkovní vzduch zajišťuje pak požadovaný chladicí výkon bez nutnosti chodu některého, případně všech kompresorů chladicího okruhu, jejichž provoz představuje největší nároky na spotřebu energie. Volné chlazení je vhodné aplikovat u klimatizačních zařízení pro prostory s potřebou celoročního chlazení vyvolanou vysokou a téměř konstantní tepelnou zátěží převážně od technologického vybavení, často kombinovanou s velkým počtem provozních hodin (nákupní centra, počítačová či datová pracoviště, telekomunikační ústředny, servery, televizní studia atd.). V závislosti na výkonové rezervě navrženého zařízení pracuje výše uvedený systém v plně ekonomickém provozu při venkovních teplotách pod 7 ºC, což představuje cca 42 % ročních provozních hodin. Kombinovaný ekonomický provoz je reálný do venkovní teploty cca 17 ºC, což představuje již 80 % celkových provozních hodin. Teploty nad 20 ºC, při kterých je nutno provozovat všechny kompresory zařízení představují pouze 6 % z celkového počtu ročních provozních hodin. Kromě toho lze volného chlazení elegantně vždy využít u vzduchových klimatizačních systémů, kdy je při teplotách vnějšího vzduchu menší jak 20 C možno chladit místnosti přímo tímto venkovním vzduchem. Uvedené hodnoty dokumentují citelné snížení vstupu energie při použití ekonomického systému s volným chlazením. Tento systém přináší uživateli, oproti běžným systémům s výlučně kompresorovým chladicím systémem, celkovou úsporu nákladů na energii přesahující 40 %. V závislosti na počtu pracovních hodin a na aktuálních cenách energií je možno v našich klimatických podmínkách předpokládat návratnost investic do volného (ekonomického) chlazení od 1 do 4 let. Solární chlazení Solární chlazení představuje skupinu chladicích systémů, ve kterých je podstatnou formou energie zajišťující pohon chladicího okruhu nikoli elektřina jako pro rozšířené kompresorové stroje, ale naopak teplo, které lze v létě snadno získávat přeměnou solární energie. Lze i výhodně pracovat s přebytky, které bohatě dimenzované solární systémy v létě mají. Ve prospěch této myšlenky hovoří i fakt, že potřeba chlazení, je-li 95

96 způsobena vnějšími zisky, roste s intenzitou slunečního záření, a výroba tepla solárními soustavami rovněž. Jednostupňová absorpční zařízení umožňují využít běžné ploché nebo trubicové selektivní kolektory. S relativně nízkým chladicím faktorem jednostupňového cyklu souvisí potřeba velké plochy solárních kolektorů. Vyššího chladicího faktoru lze dosáhnout vícestupňovým cyklem, avšak při vyšších provozních teplotách: dvojstupňový cyklus s chladicím faktorem 1,1 až 1,4 při 120 až 170 C, trojstupňový cyklus s chladicím faktorem 1,7 při teplotách nad 200 C. Z nízkých chladicích faktorů (kompresorové okruhy mají 3 až 6) vyplývá, že má-li být provoz ekonomický, musí být teplo fakticky téměř zdarma. Značným problémem bránícím rozšíření tohoto systému je nyní velmi omezené využití absorpčního chlazení vůbec, což má za následek vysokou pořizovací cenu ve srovnání s kompresorovými stroji. Byly vyvinuty absorpční zdroje s tepelným zdrojem tvořeným spalováním plynu, jejich provoz je však neekonomický. Adiabatické chlazení a jeho varianty Další možností, jak se vyhnout strojnímu chlazení je využití přímého nebo nepřímého adiabatického chlazení vzduchu. Jeho efektivní využití předpokládá teplý, ale suchý vnější vzduch, což není doména našeho klimatického pásma. Pro malé ochlazení vzduchu lze použít adiabatické chlazení (rozstřikování vody do vzduchu) odváděného vzduchu, z něhož se převádí chlad účinnými rotačními výměníky do přiváděného vzduchu. Lepší možnosti se nabízí při současném vysoušení vzduchu adsorpčními výměníky se silikagelovým povrchem, k jejichž regeneraci se využívá teplo získané ze solárních kolektorů. Taková soustava je však příliš nákladná, než aby mohla být za současné situace efektivní. 96

97 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1: Denní průběh intenzity slunečního záření dopadajícího na vodorovnou rovinu. Srovnání měření a normových hodnot [46] Obr. 2: Obecné vymezení okrajových podmínek výpočtu tepelného výkonu Obr. 3: Měrné tepelné toky prostupem v místnosti Obr. 4: Význam vodorovného slunolamu na jžní stěně Obr. 5: Bilance spotřeby a výroby energie z obnovitelných a neobnovitelných zdrojů. 29 Obr. 6: Rozlišení pojmu potřeba a spotřeba energie. Vpravo jsou jednotlivé místnosti, pro něž je výpočtem tepelných ztrát definována potřeba tepla. Ta je zajištěna z centrální kotelny, která stejně jako potrubní rozvody pracuje s určitou účinností, která se rovněž projeví ve zhodnocení paliva Obr. 7: Porovnání meziročního vývoje údajů o emisích v jednotlivých kategoriích v letech [9] Obr. 8: Prodej kotlů, krbů a topidel na tuhá paliva do výkonu 50 kw v letech [9] Obr. 9: Využití OZE při provozu budov v podmínkách ČR Obr. 10: Výsledky měření dle lit. [5] Obr. 11: Zásobníky zkapalněných uhlovodíkových plynů pro menší objekty Obr. 12: Akumulační elektrokotelna (vlevo), topná patrona (vpravo) Obr. 13: Deskové výměníky pájené [10] Obr. 14: Příklad poměrné křivky odběru pro bytový dům s vyznačením křivky nepřetržité dodávky tepla. (Odběr 5-17 hod. 35 %, hod. 50 %, hod. 15 %) Obr. 15: Zásobníkový ohřívač vody s jedním a dvěma spirálovými výměníky. Akumulační ohřívač s výměníkem a vnořeným zásobníkem teplé vody [12].. 58 Obr. 16: Velkoobjemový zásobníkový ohřívač vody stojatý a ležatý pro ohřev a akumulaci teplé vody s přetlaky v plášti 6 bar až 10 bar a teplotou do 100 C, ve vložce 6 bar až 25 bar s teplotou teplonosné látky do 200 C Obr. 17: Důvody akumulace tepla Obr. 18: Principiální schéma zapojení se zdrojem na pevné palivo Obr. 19: Akumulační nádrže - s nátrubky, dvěma trubkovými výměníky, s vestavěným zásobníkem, s výměníkem a vestavěným spirálovým výměníkem pro průtokovou přípravu TV [13] Obr. 20: Vyústění komína nad šikmou střechou, uvedeno v mm Obr. 21: Vyústění komína nad plochou střechou, uvedeno v mm Obr. 22: Výška komína vzhledem k sousední budově, uvedeno v mm Obr. 23: Dvoutrubková se spodním rozvodem vertikální, horizontální a hvězdicová Obr. 24: Reprodukce historického vzhledu článkového tělesa Obr. 25: Deskové otopné těleso pro boční napojení a těleso ventilkopakt s levým a středovým připojením [15] Obr. 26: Otopné těleso měděné Obr. 26: Podlahový konvektor Obr. 28: Soustava s trubkami uvnitř roznášecí vrstvy Obr. 29: Soustava s trubkami ve vyrovnávací vrstvě s dvojitě oddělující vrstvou od vrstvy roznášecí Obr. 30: Podlahové vytápění v systémových deskách Obr. 31: Systém s uchycením potrubí k síti

98 Obr. 32: Potrubí v upínacích lištách Obr. 33: Kapilární rohož Obr. 34: Systémová deska s hliníkovými lamelami Obr. 35: Možnosti využití sluneční energie pro chlazení, převzato [47] Obr. 36: Kompresorový chladicí okruh Obr. 37: Schéma absorpčního chladícího okruhu [16] Obr. 38: Rozdělení chladiv podle jejich původu a skupina chladiv již zakázaných

99 SEZNAM TABULEK Tab. 1: Přehled klimatických veličin pro tepelné bilance budov... 8 Tab. 2: Výpočtová venkovní teplota v zimním období [1] Tab. 3: Sluneční souřadnice (ve druhém sloupci sluneční deklinace, v řádcích nad sebou: výška slunce nad obzorem (horní řádek) a azimut (spodní řádek), upraveno dle [42] Tab. 4: Intenzita sluneční radiace I pro 21. červenec, 50 o s. š. a součinitel znečistění atmosféry z = 5, upraveno dle [42] Tab. 5: Zvýšení součinitele prostupu tepla U Tab. 6: Ekvivalentní součinitel prostupu U equiv tepla pro podlahu na zemině, hloubka pod úrovní terénu 0m Tab. 7: Ekvivalentní součinitel prostupu tepla U equiv pro části stěny přilehlé k zemině, hloubka pod úrovní terénu z = 1-3 m Tab. 8: Tabulka vnitřních a vnějších zisků a typická budova, kde se projevuje dominantně vnitřní nebo vnější tepelná zátěž Tab. 9: Střední hodnoty měrného světelného toku a tepelného zisku (příkonu) svítidel vztaženého na osvětlenost místnosti 100 lx a světlé povrchy Tab. 10: Požadavky na umělé osvětlení vybraných místností Tab. 11: Energie dopadající na vodorovnou rovinu (kwh.m -2.měsíc) Tab. 12: Průměrná měsíční teplota a vlhkost vzduchu [41] Tab. 13: Orientační hodnota měrné roční spotřeby elektřiny na osvětlení Tab. 14: Činitel podílu spotřeby elektřiny na osvětlení v j-tém měsíci f Lt,j Tab. 15: Orientační životnosti vybraných prvků otopných soustav Tab. 16: Referenční hodnota faktoru energetické přeměny pro přepočet na hodnoty primární energie z neobnovitelných zdrojů [36] Tab. 17: Klasifikace kotelen Tab. 18: Limitní hodnoty účinnosti spalování malých zdrojů instalovaných od Tab. 19: Limitní hodnoty koncentrace oxidu uhelnatého malých zdrojů instalovaných od Tab. 20: Současné limity platné v ČR pro teplovodní kotle jsou dle ČSN EN Tab. 21: Připravované limity pro teplovodní kotle Tab. 22: Denní potřeba teplé vody (Vden) (m 3.den -1 ) [45] Tab. 23: Měrná tepelná kapacita vybraných látek a materiálů c (J. kg -1.K -1 )

100 LITERATURA [1] EDWARDS, B. Rough Guide to Sustainability. 3rd Edition. London: RIBA Publishing, ISBN [2] SZÉKYOVÁ, M., FERSTL, K., NOVÝ, R. Vetranie a klimatizácia. 1. vyd. Jaga group, ISBN [3] VRÁNA, J., kol. Technická zařízení budov v praxi. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, ISBN [4] RUBINOVI, A. a O příkladů z techniky prostředí. Brno: Tribun EU, Vysokoškolská učebnice. ISBN [5] KRPCE K, HORÁK J., HOPAN F. Měření emisí znečišťujících látek z kotlů malých výkonů. TZB info. [online]. c2012 [cit ]. Dostupné z: [6] VRÁNA, J. Požadavky evropských norem na zabezpečovací zařízení ohřívačů vody. TZB info. [online]. c2012 [cit ]. Dostupné z: [7] POČINKOVÁ, M., BEZDÍČEK P. Podlahové a stěnové vytápění, stropní chlazení. 1. vyd. Brno: ERA group, ISBN [8] Finex [online]. c2010 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: finterm.cz/. [9] Český hydrometeorologický ústav [online]. c2010 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: [10] Swep [online]. c2012 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: /. [11] Drukov [online]. c2012 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: [12] Quantum [online]. c2012 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: [13] Banador [online]. c2012 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: [14] Laurens [online]. c2012 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: [15] Korado [online]. c2012 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: [16] Kornfeil [online] [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: [17] Zákon č. 183/2006 sb. O územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon). [18] Zákon č. 258/2000 sb. O ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů. [19] Nařízení vlády č. 163/2002 sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky. [20] Nařízení vlády č. 361/2007 sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci. [21] Nařízení vlády č. 179/2001 sb., kterým se stanoví technické požadavky na chladicí zařízení. [22] Nařízení vlády č. 148/2006 sb. O ochraně zdraví před nepříznivý mi účinky hluku a vibrací. [23] Vyhláška č. 499/2006 sb. O dokumentaci staveb. [24] Vyhláška č. 137/1998 sb. O obecných technických požadavcích na výstavbu. 100

101 [25] Vyhláška č. 358/2002 sb., kterým se stanoví podmínky ochrany ozónové vrstvy země. [26] Vyhláška č. 6/2003 sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb. [27] Vyhláška č. 148/2007 o energetické náročnosti budov. [28] Vyhláška č. 193/2007 Sb. kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu. [29] ČSN EN ISO 6412 technické výkresy - zjednodušené zobrazování potrubních větví. [30] ČSN EN absorpční a adsorpční klimatizační zařízení a/nebo zařízení s tepelným čerpadlem s vestavěnými zdroji tepla na plynná paliva, s jmenovitým tepelným příkonem nejvýše 70 kw. [31] ČSN EN měď a slitiny mědi - trubky bezešvé kruhové z mědi pro klimatizaci a chlazení. [32] ČSN EN 378 chladicí zařízení a tepelná čerpadla - bezpečnostní a environmentální požadavky. [33] ČSN EN tepelně vlhkostní chování stavebního zařízení a průmyslových instalací - výpočet difúze vodní páry - izolační systémy pro chladné potrubí. [34] ČSN EN klimatizátory vzduchu, jednotky pro chlazení kapalin a tepelná čerpadla s elektricky poháněnými kompresory pro ohřívání a chlazení prostoru. [35] ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočet tepelného výkonu. [36] ČSN Tepelná ochrana budov Část 2: Požadavky (říjen 2011). [37] ČSN EN 806 Vnitřní vodovod pro rozvod vody určeny k lidské spotřebě, část 1: Terminologie, část 2: Navrhování. [38] ČSN Tepelné soustavy v budovách - Příprava teplé vody - Navrhování a projektování. [39] ČSN EN Tepelné soustavy v budovách - Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy - Část 3-1: Soustavy teplé vody, charakteristiky potřeb (požadavky na odběr vody). [40] ČSN EN Tepelné soustavy v budovách - Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy - Část 3-2: Soustavy teplé vody, rozvody. [41] ČSN EN Tepelné soustavy v budovách - Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy - Část 3-3: Soustavy teplé vody, příprava. [42] ČSN výpočet tepelné zátěže klimatizovaných prostorů. [43] ČSN Komíny a kouřovody - Navrhování, provádění a připojování spotřebičů paliv (2010). [44] ČSN EN ISO Energetická náročnost budov - Výpočet potřeby energie na vytápění a chlazení. [45] TNI Energetické hodnocení solárních tepelných soustav - Zjednodušený výpočtový postup. [46] Hodnoty klimatických veličin měřených na meteorologické stanici TUBO na VUT FAST. [47] MATUŠKA, Tomáš. Trendy v solární tepelné technice (VI): Solární chlazení. TZB info [online]. c2012 [cit. 25. Března 2012]. Dostupné z: < >. 101

102 Tato skripta jsou financována z evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky NÁRODNÍ STAVEBNÍ CENTRUM PROJEKT EDUR EDUKACE UDRŽITELNÉHO ROZVOJE A11 - Tvorba vnitřního prostředí dle principů trvale udržitelné výstavby vytápění a chlazení Ing. Marcela Počinková, Ph.D. a kolektiv Toto skriptum prošlo oponentskou, jazykovou a grafickou úpravou. Vydalo Národní stavební centrum roku vydání, 2012, náklad 25 výtisků ISBN