ENERGETICKY ÚSPORNÉ KONCEPCE VÝSTAVBY A REKONSTRUKCE PRŮMYSLOVÝCH OBJEKTŮ

Transkript

1 ENERGETICKY ÚSPORNÉ KONCEPCE VÝSTAVBY A REKONSTRUKCE PRŮMYSLOVÝCH OBJEKTŮ Vydala: Česká energetická agentura Vinohradská 8, Praha 2 Vypracoval: PROJEKTA spol. s r.o. Tato publikace je určena pro poradenskou činnost a byla zpracována v rámci Státního programu na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie

2 OBSAH: 1. Formulace úlohy a cílů řešení 4 2. Energetické aspekty technického návrhu průmyslového objektu Vlastnosti obalových konstrukcí a objemové řešení ovlivňující provozní energetickou náročnost Vlivy urbanistické Vlivy architektonické Vlivy fyzikálně technických vlastností objektů Podlahy Podlahy na rostlém terénu Podlahy nad venkovním prostorem Svislé neprůsvitné plochy Neprůsvitné plochy pod úrovní terénu Neprůsvitné plochy nad úrovní terénu Svislé průsvitné obvodové výplně (okna) Svislé neprůsvitné otvorové výplně (dveře, vrata) Střešní plášť Neprůsvitné plochy Průsvitné plochy Shrnutí Energeticky úsporné koncepce systémů zajišťující mikroklima ve vnitřních prostorách objektu Mikroklima Vytápění Úvod Rozdělení průmyslových objektů Rozdělení vytápěcích soustav Konvektivní a sálavé otopné soustavy Druhy převážně konvektivních otopných soustav Převážně sálavé vytápění Orientační stanovení výkonu zářičů - výpočet vytápění zářiči Porovnání vlastností a vhodnosti použití světlých a tmavých zářičů Větrání v průmyslových stavbách Provozy teplé a horké Provozy mokré Provozy s vývinem prachu, plynů a par Větrání svařoven Chlazení v průmyslových objektech Úvod Výpočet tepelné zátěže pro dimenzování klimatických jednotek Chlazení větráním Strojní chlazení Osvětlení Osvětlovací soustavy Požadavky na osvětlení Světelné zdroje Koncepce zdrojů energie. 87 Strana 2

3 4.1 Určení potřeby energie Potřeba tepla Potřeba tepla pro vytápění Potřeba tepla na větrání Potřeba tepla pro klimatizaci Potřeba tepla pro ohřev TUV Potřeba tepla pro výrobní účely Určení potřeby elektrické energie Volba zdrojů energie Koncepce distribučních systémů energie Koncepce rozvodu tepla Koncepce distribučního systému elektrické energie 92 5.Ekonomická optimalizace energeticky úsporných koncepcí výstavby objektů Kritéria ekonomického hodnocení Analýza rizika investičních záměrů Doporučený postup ekonomické optimalizace Princip návrhu energeticky úsporného objektu 98 Strana 3

4 1. Formulace úlohy a cílů řešení Při projektování nových průmyslových objektů je většinou dávána přednost funkčním potřebám výrobních či jiných zařízení a je kladen maximální důraz na minimalizaci investičních nákladů. Již méně pozornosti je věnováno optimalizaci budoucích provozních nákladů, tedy i nákladů na zajištění energetických potřeb předmětných objektů. Přitom právě stavební, dispoziční a energetická koncepce objektů významně ovlivňuje velikost nákladů na energii. Cílem této práce je specifikovat základní podmínky pro návrhy energeticky úsporných koncepcí výstavby a rekonstrukce průmyslových objektů při respektování hygienických požadavků na mikroklimatické podmínky. Práce se zabývá jednotlivými faktory ovlivňujícími potřebu energie, např. optimálním poměrem půdorysných a výškových rozměrů objektů, poměrem plných a prosklených ploch, tvarem světlíků, izolačními parametry obvodových konstrukcí, ale také vhodnosti využití druhotných energetických zdrojů včetně zdrojů nízkopotenciálního charakteru. Strana 4

5 2. Energetické aspekty technického návrhu průmyslového objektu Z hlediska principů návrhu průmyslových objektů neexistují postupy pro návrh jednotlivých druhů průmyslových objektů. Tento stav je dán také tím, že obalová konstrukce výrobního objektu je ve většině případů přizpůsobena přímo požadavkům výrobní technologie (rozmístění strojů, manipulace s materiálem, výška objektu, půdorysné uspořádání, ). Přesto lze nalézt určité parametry a kriteria návrhu průmyslového objektu, která mohou efektivně ovlivnit následnou provozní energetickou náročnost a tak mít pozitivní vliv na ekonomické hospodaření společnosti. 2.1 Vlastnosti obalových konstrukcí a objemové řešení ovlivňující provozní energetickou náročnost Rozhodující spotřeba energie je v průmyslových závodech většinou pro technologické účely (v závislosti na energetické náročnosti produkovaného zboží). Pomineme-li tuto složku, je druhým největším "spotřebičem" energie vytápění objektů, které kryje jejich tepelné ztráty. Minimalizace těchto ztrát je poměrně složitá problematika, závislá na řadě faktorů, např. klimatických podmínek, soustředěnosti zástavby, tvaru budovy. Zajištění příznivého působení všech rozhodujících faktorů vyžaduje především komplexní přístup k řešení této rozsáhlé problematiky, při důsledném akceptování vlivů: - urbanistických, - architektonických, - fyzikálně-technických vlastností objektu, - technických zařízení, zabezpečujících optimalizaci vnitřního mikroklimatu Vlivy urbanistické Přestože v současné době již vzniká množství areálů nových průmyslových závodů, které vznikají převážně v průmyslových zónách, je jejich urbanistické začlenění do zástavby řešeno většinou okrajově. Z hlediska územního plánování lze efektivní využívání energie rozdělit do následujících skupin: a) energetická náročnost dopravy zaměstnanců do areálu průmyslového závodu, b) zásobování energií, c) soustředěnost zástavby, výška zástavby, začlenění objektů do terénu, d) orientace objektů ke světovým stranám, e) vliv síly a převládajícího směru větru. ad a) Energetické náročnosti dopravy zaměstnanců do areálů průmyslových závodů se v minulosti nevěnovala odpovídající pozornost a ani v současnosti bývá na okraji zájmu a její řešení je Strana 5

6 ponecháno na provozovateli průmyslového závodu. Vhodným způsobem vyřešená doprava zaměstnanců, zejména areálů umístěných mimo obytnou zástavbu na okrajích městských aglomerací, resp. v průmyslových zónách, napomáhá nejen stabilizovat zaměstnanost v daném regionu, ale i nízká energetická náročnost má příznivý vliv na ekonomickou náročnost. Z provedených výzkumů jednoznačně vyplývá, že je třeba upřednostňovat hromadnou dopravu před individuální, i když celospolečenský trend je spíše opačný. Někdy je tato skutečnost však zapříčiněna rušením veřejných hromadných spojů. ad b) Zásobování energií průmyslových areálů bývá nejsložitějším problémem, zejména v oblasti zásobování teplem, kdy je třeba řešit otázku: Napojit se na systém CZT? (v případě, že existuje a charakter výroby do umožňuje) nebo: Vybudovat vlastní zdroj tepla? Obecně lze říci: Existuje-li v dané lokalitě systém CZT (a má dostatečnou kapacitu) a charakter výroby umožňuje napojení na systém CZT je vhodné preferovat připojení na tento systém. Pokud však systém CZT neexistuje, resp. charakter výroby neumožňuje napojení na systém CZT (parametry media CZT neodpovídají požadavkům výroby) je třeba řešit individuální zdroj tepla, popř. nějakou kombinaci zdrojů (CZT + technologické zdroje tepla,..). V případě individuálního zdroje vyvstává však další otázka: Jaké primární palivo bude zdroj využívat? Z hlediska ekologie je asi nejpřijatelnější zemní plyn (je-li v dané,lokalitě zaveden). Za ekologicky přijatelné lze považovat i spalování LPG, nízkosirných topných olejů a popř. i tuhých paliv na odpovídajících zařízeních. ad c) Soustředěnost Uspořádání výrobních objektů v průmyslových areálech může příznivým způsobem ovlivnit výslednou energetickou náročnost jednotlivých objektů. Je vhodné vytvářet spíše ucelené výrobní monobloky s menším počtem ochlazovaných ploch než více objektů menší velikosti s více ochlazovanými plochami. Ze skupin objektů vytváříme uzavřené celky, tak aby jeden objekt chránil druhý před nepříznivými klimatickými jevy (zejména větrem). Zhuštění zástavby způsobuje snížení rychlosti větru a tak příznivě ovlivňuje tepelné ztráty objektů. Výška Spotřeba energie je do určité míry odvislá od výšky objektu, i když u průmyslových objektů je oproti obytným administrativním objektům (zpravidla s větším počtem podlaží) tento vliv podstatně menší a lze s ním uvažovat pouze u velmi nepříznivě umístěných objektů s větší stavební výškou (cca nad 20 m). Toto navýšení se obvykle pohybuje v rozmezí 2-5 % oproti objektům s nižší stavební výškou (při zachování stejného obestavěného prostoru). Strana 6

7 Začlenění Při situování průmyslových areálů, ale i jednotlivých objektů, je nutné podrobně uvážit topografii příslušného území. Shodně orientované svahy při rozdílných sklonech přijímají různá množství slunečního záření nebo údolní plochy jsou více ochlazovány než náhorní plochy (během noci se země ochlazuje sáláním do atmosféry a ochlazuje pak okolní vzduch, který klesá po svahu dolů a tak dochází k hromadění studeného vzduchu v údolí). ad d) Orientace ke světovým stranám podstatným způsobem ovlivňuje oslunění jednotlivých průčelí objektů, což má velký význam pro tvorbu vhodné tepelné a světelné pohody v zimním, letním, ale i přechodovém období. Zejména s ohledem na prosklené části obvodového pláště může shodná orientace průčelí příznivě ovlivnit energetickou bilanci objektu. Především pro zimní období (prosinec - únor), ale velkou měrou pro přechodná období (březen - duben, září - listopad) lze prosklenými částmi pláště získat velký až značný tepelný příkon od slunečního záření. Pro naši zeměpisnou polohu jsou přibližné hodnoty intenzity tepelného slunečního záření pro svislé plochy v jednotlivých ročních obdobích na následujících grafech. Graf č.1: Denní průběh intenzity slunečního záření různě orientovaných povrchů obvodových konstrukcí na jaře a na podzim (21.3., 21.9.) na 50 o severní zeměpisné šířky. Strana 7

8 Graf č.2: Denní průběh intenzity slunečního záření různě orientovaných povrchů obvodových konstrukcí v létě (21.6.) na 50 o severní zeměpisné šířky. Graf č.3: Denní průběh intenzity slunečního záření různě orientovaných povrchů obvodových konstrukcí v zimě (21.12.) na 50 o severní zeměpisné šířky. Orientaci objektů ke světovým stranám je třeba věnovat pozornost i z důvodů tepelných zisků v letním období, kdy při velké ploše zasklení a nejexponovanější orientaci může docházet k velkému přehřívání interiéru, kterému pak musíme čelit technickými opatřeními, např. zvýšenou nucenou výměnou vzduchu nebo návrhu chladicího zařízení (klimatizace), přičemž je třeba respektovat fakt, že energetická náročnost chlazení je obecně větší než vytápění. Dalším faktorem, kterému je třeba věnovat pozornost, je problém oslnění pracovišť od přímého slunečního světla a záření. Tuto problematiku řeší ČSN v kap. č. 33 "Návrh osvětlovacích otvorů". Strana 8

9 Možnosti řešení osvětlovacích otvorů a vhodného stupně ochrany pro různé druhy vnitřních prostorů a činností jsou uvedeny v následující. Tab.: Ochrana vnitřních prostorů před přímým slunečním světlem a zářením Stupeň ochrany Druhy vnitřních prostorů 1 Hrubá práce, při které nejsou pracovníci vázáni na určité místo: hrubá montáž, sklady s trvalou obsluhou atd. 2 Hrubá práce na stálých místech, středně náročná montáž, při které pracovníci nejsou vázáni na stálé místo 3 Středně náročná práce, obrábění přesná montáž, povrchové úpravy 4 Zvlášť náročná výroba, práce s lesklými předměty, velmi přesné obrábění, práce s přesnými měřícími přístroji, střední požadavky na stabilitu mikroklimatu 5 Prostory s vysokými požadavky na stabilitu mikroklimatu 6 Požadavek na úplné vyloučení přímého slunečního světla a záření Vyhovující řešení osvětlovacích prostorů Zenitní světlíky s čirým zasklením, světlíky s oboustrannými otvory o sklonu 60 o a menším, okna s orientací od V přes J k Z bez ochranných opatření Zenitové světlíky s částečně rozptylným zasklením, světlíky s oboustrannými otvory o sklonu větším než 60 o ale menším než 90 o Lucernové světlíky, pilové světlíky orientované k S se sklonem 45 o až 60 o nebo k SV a SZ se sklonem 60 o až 75 o, světlíky s oboustrannými otvory k J nižšími se sklonem 75 o až 90 o, okna orientovaná k SV a SZ, rozptylné zenitové světlíky Pilové světlíky k S se sklonem 60 o až 75 o, k SV nebo SZ o sklonu 75 o až 90 o Pilové světlíky k S se sklonem 90 o, okna k S Zvlášť cloněné a chráněné osvětlovací otvory POZNÁMKY: 1 Reflexní nátěry v letním období se zvýší ochrana o 1, výjimečně o 2 stupně. 2 Vnitřními žaluziemi se zvýší ochrana o 1 až 2 stupně. 3 Venkovními žaluziemi se zvýší ochrana o 3 až 4 stupně. 4 Teplé a horké provozy mohou vyžadovat vyšší stupeň ochrany z hlediska tepelné zátěže. ad c) Vítr patří k nejproměnlivějším meteorologickým činitelům v přízemní vrstvě atmosféry, s velmi častou změnou frekvence, směru a rychlosti. Tato časová i místní proměnlivost je Strana 9

10 z velké míry odvislá od reliéfu lokality. Všechna uvedená data jsou pro určité oblasti zaznamenávána nejbližšími meteorologickými stanicemi. Rychlost Síla větru je udávána buď v Beaufortově stupnici ( o B), rychlostí v m. s -1 nebo vyvolaným tlakem v Pa. Převodové hodnoty Beaufortovy stupnice, rychlosti v m. s -1 a tlaku jsou uvedeny v následující tabulce. Strana 10

11 Tab.: Beaufortova stupnice pro sílu větru a její přepočítání na m. s -1 a km. h -1 podle mezinárodní dohody z roku 1926 a 1946 Beaufortův stupeň / o B/ Druh větru Rozpoznávací účinky větru na pevnině hranice /m.s -1 / Převod z roku 1946 rychlost /m.s -1 / prům. /m.s -1 / 0 bezvětří dým vystupuje svisle vzhůru 0-0, vánek směr větru se rozpozná podle dýmu, vítr však neúčinkuje na větr. růžici 2 slabý vítr vítr je citelný na tváři, listy stromů šelestí, větr. růžice se začíná pohybovat 3 mírný vítr listy stromů a větvičky jsou trvale v pohybu, vítr napíná praporky 4 dost čerstvý vítr vítr zvedá prach a kousky papíru, pohybuje slabšími 5 čerstvý vítr slabší listnaté stromy se začínají ohýbat, na stojatých vodách se tvoří menší vlny 6 silný vítr vítr pohybuje silnými větvemi používání deštníku je obtížné 7 prudký vítr vítr pohybuje celými stromy, chůze proti větru je obtížná 8 bouřlivý vítr vítr láme větve stromů, chůze proti větru je velmi obtížná 9 vichřice vítr způsobuje menší škody na stavbách, lidé jsou větrem poráženi 10 silná vichřice na pevnině se vyskytuje jen zřídka, způsobuje velké škody na stavbách 11 mohutná vichřice vyskytuje se jen velmi zřídka, způsobuje rozsáhlé škody rychl. /m.s -1 / 0,3-1, ,9 3 1,6-3, ,4 9 3,4-5, ,4 16 5,5-7, ,7 24 8,0-10, , ,8-13, , ,9-17, , ,2-20, , ,8-24, , ,5-28, , ,5-32, , orkán má ničivé účinky 32, ,8 125 Strana 11

12 Pro úvahu o vlivu větru je důležité určit charakter lokality, která bývá zpravidla charakterizována jako: - zcela otevřený terén, - venkovská krajina s nízkou zástavbou a stromy, - malá města, předměstí velkých měst, - centra velkoměst, velmi hustá zástavba, průmyslová střediska. Pro určení rychlosti větru jsou v literatuře uváděny různé způsoby, které však poskytují obdobné výsledky. Při početním způsobu je rychlost větru zjišťována pomocí gradientové rychlosti větru v g (m.s -1 ), kterou vítr dosahuje v tzv. gradientové výšce h g (m). Průměrná rychlost větru v h v m.s -1 ve výšce h nad terénem se vypočte ze vztahu v h = v g. ( h ) α h g /1/ kde: v g - gradientová rychlost větru, v m.s -1 h - výška, ve které počítáme rychlost větru, v m h g gradientová výška, v m α - exponent charakterizující lokalitu, (-) Gradientová výška a exponent jsou závislé od typu lokality. Aynsley et al udává pro jednotlivé druhy lokalit následující hodnoty: Druh lokality h g α (m) (-) otevřený terén 250 0,11 venkovská krajina 300 0,15 malá města 400 0,25 centra velkoměst 500 0,36 Obvyklá výška měřené rychlosti větru v meteorologických stanicích je 10 m nad terénem. Pro různé gradientované rychlosti vetru jsou referenční horizontální rychlosti větru ve výšce h = 10 m pro otevřený terén a předměstskou zástavbou v následující tabulce (podle A.G. Davenporta). Strana 12

13 Tab.: Rychlosti větru ve výšce 10m nad terénem v10 jako funkce gradientové rychlosti větru V g otevřený terén předměstská zástavba m.s -1 m.s -1 m.s -1 V 10 1,1 0,66 0,40 2,2 1,32 0,80 3,4 1,97 1,20 4,5 2,63 1,60 8,9 5,26 3,18 17,9 10,53 6,38 26,8 15,79 9,57 Podle A.G. Davenporta se dá rychlost větru v m.s -1 v různých výškách určit ze vztahu: v h = v 10. ( h ) α h 10 kde: v 10 - rychlost větru ve výšce 10 m nad terénem, v m.s -1 v - výška, ve které počítáme rychlost větru, v m h 10 - výška h = 10 m α - exponent charakterizující lokalitu, (-) /2/ Vliv zvýšené rychlosti větru a jeho negativní ovlivňování tepelných ztrát je podmíněno dvěma základními faktory: 1) Zvýšená rychlost větru přispívá ke zvyšování tlakových rozdílů vnitřního a vnějšího prostředí, což způsobuje infiltraci a exfiltraci vzduchu mezi oběma prostředími. 2) Zvýšená rychlost větru nepříznivě ovlivňuje součinitel přestupu tepla na vnější straně obalových konstrukcí a tím snižuje hodnoty celkového tepelného odporu R o. Pro vhodné urbanistické řešení objektu z hlediska působení větru byl francouzskými výzkumníky sestaven vzorec pro výpočet koeficientu ψ, tzv. aerodynamické pohody vb + δ b ψ = /3/ v2 + δ 2 kde: v b průměrná rychlost vzduchu ve výšce budovy, v m.s -1 v 2 - průměrná rychlost vzduchu ve výšce 2 m nad chodníkem (v rovině hlav chodců), v m.s -1 δ b, δ 2 - průměrné hodnoty turbulence, v m.s -1 Přibližná hodnota δ je podle Gandemerema: δ = 0,2v /4/ Strana 13

14 Vyčíslením ψ obdržíme určité měřítko pohody, které při stoupající hodnotě znamená zhoršování podmínek. Je tedy nutno počítat se skutečností, že budovy převyšující své okolí jsou vystaveny přímým nárazům větru, který je v horizontálním i vertikálním směru odražen od svého původního proudění. Při tomto odrazu dochází ke zvyšování jeho rychlosti v přízemní vrstvě v přímém okolí budovy. Rychlosti větru v této vrstvě, kde se vytváří víry, jsou větší než v otevřeném prostoru mimo vysokou budovu (viz obr.). Obr.: Charakteristické oblasti zvýšených rychlostí větru při proudění okolo budovy Dalším aspektem ovlivňujícím rychlost proudění vzduchu kolem objektů je vzájemné seskupení jednotlivých objektů nebezpečí úniku, tzv. Ventariho efektu, resp. Wiesova účinku apod. Četnost Udává se zpravidla v % pro jednotlivé směry a informace je k dispozici na meteorologických stanicích. Strana 14

15 Průměrnou četnost směru stanice Praha-Karlov udává následující tabulka. Směr větru Průměrná četnost za rok Průměrná četnost (prosinec-únor) S 6,9 5,4 SV 4,4 3,5 V 9,8 9,4 JV 5,5 6,9 J 7,9 9,6 JZ 13,2 15,6 Z 16,3 18,1 SZ 12,0 10,8 bezvětří 24,0 20, Vlivy architektonické Mezi architektonické vlivy zahrnujeme: a) tvar objektu, b) poměr průhledných a neprůhledných částí obvodového pláště, c) dispoziční řešení objektu, d) povrh obvodového pláště. ad a) K hlavním zásadám vhodné koncepce návrhu objektu patří jeho tvar. Je logické, že při stejném objemu vytápěného prostoru jsou tepelné ztráty tím větší, čím je povrch ochlazovaných ploch pláště objektu. Teoreticky má nejpříznivější poměr povrchu a objemu koule event. polokoule, dále krychle, nejméně příznivé jsou tyto poměry u mnohonásobně členitých těles. Závislost plochy obvodového pláště na poměru stran obdélníkového tvaru budovy znázorňuje následující graf (podle Lampe et al.1974). Strana 15

16 Další graf znázorňuje vzrůst tepelných ztrát v závislosti na poměru stran u dvoupodlažního objektu (podle Lampe et al. 1974). Otázka vhodného tvaru objektu je ovšem nutné posuzovat i z hlediska energetické bilance ovlivňované osluněním. Z tohoto pohledu je příznivější protáhlý tvar objektu s hlavními průčelími orientovanými na jih (event. JJV, JJZ) a sever. Strana 16

17 ad b) Obecně lze konstatovat, že z hlediska tepelných ztrát patří průhledné části obvodového pláště k rozhodujícím částem pláště (platí převážně pro bytové objekty a objekty terciární sféry). U průmyslových objektů, které bývají půdorysně rozsáhlé, nemusí být vliv průhledných konstrukcí na tepelné ztráty objektu rozhodující (převládá např. tepelná ztráta střešními konstrukcemi). Proto je vhodné plochy průhledných částí pláště optimalizovat. Při minimalizaci průsvitných částí je však třeba zachovat jejich základní funkci, tj. zajištění požadované sociální pohody vnitřního prostředí. Znamená to zachovat kvantitativní a kvalitativní kriteria, přičemž základním kvantitativním kriteriem je intenzita denního světla a hlavními kvalitativními kriterii jsou: - rovnoměrnost osvětlení, - rozložení světelného toku v interiéru, - rozložení jasů ploch v pohledovém poli pozorovatele. Z uvedených důvodů je pro minimalizaci tepelných ztrát průsvitnými částmi obvodového pláště třeba správně navrhnout jejich: - optimální velikost, - účelný tvar, - umístění vzhledem k interiéru. ad c) Za zásadní princip dispozičního řešení objektů je nutné pokládat zónování prostorů se shodnými požadavky na tepelný stav prostředí. Maximální rozdělení podle rozdílných požadavků na tepelný stav prostředí jednak podstatně snižuje tepelné ztráty, ale zároveň umožňuje důsledné členění otopné popř. klimatizační soustavy. Jedním z prvků, který ovlivňuje tepelné ztráty je uspořádání komunikačních prostorů, zejména prostory příjmu materiálu, resp. výdeje výrobků. Tyto prostory, resp. vchody do objektů by měly být zásadně řešeny jak dvojité, se zádveřím a těsnými dveřmi. Je třeba se vyvarovat, pokud je to z komunikačních důvodů možné, návrhu manipulačních prostor s návaznými komunikačními otvory na straně objektu vystavené převládajícím větrům. Významné je i optimální dimenzování ploch a prostorů v různých druzích objektů. Optimalizace, případně minimalizace prostorů, přímo ovlivňuje nároky na tepelnou energii potřebnou k vytápění objektů. Zvlášť velký důraz patří v této souvislosti prostorám se zvýšenou relativní vlhkostí a se zvýšenými nároky na teplotu vzduchu v interiéru. ad d) Barevnost povrchů Působením tepelného slunečního záření dochází k pohlcování sálavé energie na vnějších površích obvodového pláště, což přispívá ke zvyšování jeho povrchové teploty. Množství absorbovaného tepla závisí na schopnosti povrchu materiálu pohlcovat sálavou energii. Strana 17

18 Schopnost materiálu pohlcovat sluneční sálavou energii závisí na: - drsnosti povrchu, - barvě povrchu, - teplotě tělesa. Schopnost povrchu pohlcovat tepelnou energii je vyjádřena součinitelem tepelné pohltivosti (absorpce) tzv emisivity ε ( ). Hodnoty některých vybraných materiálů uvádí následující tabulka. Strana 18

19 Tab.: Hodnoty součinitele tepelné pohltivosti (emisivity) vybraných materíálů Poř. č. Materiál stav povrchu Teplota Emisivita o C - 1 Beton pohledový - suchý 0 0,92 2 Beton pohledový - suchý 20 0,93 3 Cihly lícové, pálené - červené 0 0,91 4 Cihly lícové, pálené - červené 20 0,92 5 Cihly vápenopískové - bílé 0 0,88 6 Cihly vápenopískové - bílé 20 0,89 7 Skleněná mozaika - modrobílá 20 0,92 8 Omítka štuková šedá - suchá 20 0,92 9 Omítka břizolitová, přírodní - škrábaná 0 0,93 10 Omítka břizolitová, přírodní - škrábaná 20 0,93 11 Tenkovrstvá omítka UNIFAS - bílá 20 0,88 12 Latexový nátěr na betonovém povrchu - bílý 0 0,84 13 Latexový nátěr na betonovém povrchu - bílý 20 0,87 14 Sádrokartonová deska - bez úprav 20 0,90 15 Olejová barva, šedá, matná (nátěr) 20 0,97 16 Olejová barva, šedá, lesklá (nátěr) 20 0,96 17 Olejová barva,černá, matná (nátěr) 20 0,94 18 Olejová barva, černá, lesklá (nátěr) 20 0,92 19 Syntetická barva, bílá, lesklá (nátěr) 20 0,84 20 Syntetická barva, černá, lesklá (nátěr) 20 0,95 21 Dřevo borovicové, nehoblované, suché 20 0,84 22 Dřevo borovicové, hoblované, suché 20 0,87 23 Dřevo dubové, hoblované, suché 20 0,89 24 Dřevotřísková deska, bez úprav 20 0,90 25 Překližka přírodní, bez úprav 20 0,83 26 Překližka přírodní, hlazená 35 0,82 27 Hliníkový plech leštěný, lehce oxidovaný 40 0,05 28 Hliníkový plech leštěný, černě oxidovaný 17 0,83 29 Měděný plech leštěný, nový 20 0,03 30 Měděný plech leštěný, oxidovaný povlak měděnkou 20 0,78 31 Pozinkovaný plech, oxidovaný 0 0,26 32 Pozinkovaný plech, oxidovaný 20 0,27 33 Sklobit bez povrchové úpravy 0 0,90 34 Sklobit bez povrchové úpravy 20 0,91 35 Sklobit s nátěrem REFLEXOLU (nový) 0 0,26 36 Sklobit s nátěrem REFLEXOLU (nový) 20 0,29 37 Sklobit s nátěrem REFLEXOLU (5 let starý) 0 0,78 38 Sklobit s nátěrem REFLEXOLU (5 let starý) 20 0,79 39 Pálená krytina hladká, červená 0 0,91 40 Pálená krytina hladká, červená 20 0,92 41 Azbestocementová krytina (šablony) 0 0,95 42 Azbestocementová krytina (šablony) 20 0,95 43 Guma černá, tvrdá 23 0,94 44 Plexisklo čiré 17 0,86 45 Źula, přírodní zrnitý povrch 35 0,96 46 Vápenec, přírodní zrnitý povrch 35 0,94 47 Mramor šedý, leštěný 20 0,93 Strana 19

20 Struktura povrchů Negativní ovlivnění tepelných ztrát vlivem zvýšených rychlostí větru lze snižovat vhodnou úpravou struktury povrchu obvodových plášťů. Z hlediska proudění vzduchu kolem budovy můžeme povrchy obvodových plášťů rozdělit na: - povrchy hladké, - povrchy drsné, - povrchy s vysokou drsností. Přitom hladké povrchy téměř neovlivňují rychlost proudění vzduchu, mezní vrstva je nulová. Naproti tomu povrchy s velkou drsností (upravené římsami, popř. jiným členěním) mohou výrazně ovlivnit maximální rychlost proudění vzduchu Vlivy fyzikálně technických vlastností objektů Z hlediska minimalizace provozní energetické náročnosti objektů je nesporné, že vedle dříve uváděných faktorů mají rozhodující vliv na tepelné ztráty fyzikálně technické vlastnosti obalových konstrukcí daného objektu. V dalším budeme však vycházet ze zásady, že snižování provozní energetické náročnosti nesmí narušit vhodný tepelný stav vnitřního prostředí, tedy stav, při kterém pracovníci nebudou mít pocit chladu, popř. nadměrného tepla, tj. vnitřní mikroklima bude odpovídat požadavkům na pracovní prostředí. Problematika vnitřního mikroklimatu je popsána v kap. 3. Celková tepelná ztráta objektu Qc, ve W, je charakterizována vztahem: Q c = Q p + Q v - Q z /5/ kde je: Q p - tepelná ztráta prostupem tepla, ve W Q v - tepelná ztráta větráním, ve W Q z - trvalý tepelný zisk, ve W Způsob výpočtu jednotlivých položek je podrobně popsán v ČSN Výpočet tepelných ztrát budov při ústředním vytápění (1994). V následujících odstavcích jsou popsány jednotlivé konstrukce, požadavky na jejich vlastnosti, možné způsoby řešení a konkrétní příklady. Strana 20

21 Strana 21

22 2.2 Podlahy Z tepelně technického hlediska lze podlahy rozdělit na: - podlahy na rostlém terénu, - podlahy nad venkovním porostem Podlahy na rostlém terénu Požadované parametry: - nejnižší povrchová teplota konstrukce Nejnižší povrchová teplota podlahy t si,n musí být vyšší než normou stanovena. t si > t si,a /6/ Přehled normových hodnot t si,n udávají následující tabulky: Tab.: Nejnižší přípustné normové povrchové teploty pol. Průmyslová budova t i t w tw 1 tw 2 t sii,n 1 velmi lehká práce 20,0 12,0 0,2 0 12,20 2 lehká práce 18,0 10,12 0,2 0 10,32 3 středně těžká a těžká práce 16,0 8,24 0,2 0 8,44 Pozn.: Platí pro relativní vlhkost vnitřního vzduchu ϕ i = 60 % a nepřerušované vytápění. Tab.: Nejnižší přípustné normové povrchové teploty pol. Průmyslová budova t i t w tw 1 tw 2 t sii,n 1 velmi lehká práce 20,0 16,44 1,5 0 17,94 2 lehká práce 18,0 14,50 1,5 0 16,00 3 středně těžká a těžká práce 16,0 12,55 1,5 0 14,05 Pozn.: Platí pro relativní vlhkost vnitřního vzduchu ϕ i = 80 % a přerušované vytápění, s poklesem výsledné teploty t p nad 10 o K. Legenda: ti vnitřní teplota vzduchu tw teplota rosného bodu, o C, odpovídající výpočtové teplotě vnitřního vzduchu a relativní vlhkosti vnitřního vzduchu tw 1 - bezpečnostní přirážka zohledňující způsob vytápění, o C tw 2 bezpečnostní přirážka zohledňující tepelnou akumulaci konstrukce, ve oc o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C Strana 22

23 - tepelný odpor Nejnižší hodnota tepelného odporu R musí být vyšší než normová hodnota R n R > R a /7/ Pro podlahovou konstrukci na rostlém terénu platí dvě normové hodnoty: 1) V pásu šířky 2 m od bodu, ve které přilehlá zemina navazuje na venkovní vzduch (měřeno podél rozhraní obestavěného prostoru a přilehlé zeminy) se uplatňuje požadavek pro vnější stěnu. Normové hodnoty jsou uvedeny v Tab. v kap ) V ostatních částech se stanoví dle tabulky, resp. výpočtem. Tab.: Normové hodnoty tepelného odporu Konstrukce: podlaha 2-S (2.2.1) Pol. Druh práce t i t e q k,p q k,d q k,př e 1 e 2 e 3 R N,p R N,d R N,př 1 velmi lehká ,20 1,00 1,00 0,66 0,96 0,42 2 lehká ,50 1,00 1,00 0,46 0,67 0,29 3středně těžká a těžká ,80 1,00 1,00 0,32 0,47 0,20 Konstrukce: podlaha 0-2 (2.2.1) Pol. Druh práce t i t e q k,p q k,d q k,př e 1 e 2 e 3 R N,p R N,d R N,př 1 velmi lehká ,20 1,00 1,00 1,54 2,24 0,97 2 lehká ,50 1,00 1,00 1,16 1,69 0,73 3středně těžká a těžká ,80 1,00 1,00 0,91 1,32 0,57 Legenda k tabulce: t i vnitřní teplota vzduchu, ve o C, t e vnější teplota vzduchu, ve o C, q k,p charakteristická hustota tepelného toku pro požadovanou hodnotu, ve W. m -2 q k,d charakteristická hustota tepelného toku pro doporučenou hodnotu, ve W. m -2 q k,př charakteristická hustota tepelného toku pro přípustnou hodnotu, ve W. m -2 e 1 součinitel typu budovy, -, e 2 součinitel typu konstrukce, -, e 3 součinitel tepelné akumulace, -, R N,p normou požadovaná hodnota tepelného odporu, m 2.K.W -1, R N,d normou doporučená hodnota tepelného odporu, m 2.K.W -1, R N,př nornou přípustná hodnota tepelného odporu, m 2.K.W -1, Podrobněji viz ČSN Strana 23

24 - šíření vlhkosti konstrukcí Pro podlahové konstrukce na rostlém terénu nejsou předepsány z hlediska vlhkosti žádné požadavky. Řešení: Na návrh skladby podlahové konstrukce má z hlediska tepelně izolačních vlastností a použití tepelně izolačních materiálů umístění hydroizolační vrstvy. Řešení je znázorněno v následujících tabulkách: Strana 24