ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Nová evropská legislativa ČSN EN Obsah Směrnice 2002/91 Evropské technické normy Normy pro výpočet tepelných ztrát ČSN EN Výpočet tepelného výkonu Příklad porovnání s ČSN SW Závěr 1

2 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Proces tvorby normy Tvorba norem Směrnice Evropského parlamentu a rady 2002/91/EC o energetické náročnosti budov Cílem směrnice je snižov ování energetické náročnosti budov s ohledem na klimatické podmínky a efektivnost nákladn kladů 2

3 2002/91/EC o energetické náročnosti budov Obecný rámec r výpočtu celkové energetické náročnosti budov Uplatnění minimáln lních požadavk adavků na energetickou náron ročnost nových budov a velkých renovovaných budov Energetická certifikace budov Pravidelná inspekce kotlů a klimatizačních systémů a vytápění s kotli starší šími >15let ČSN EN Řídící výbor CENu reagoval na směrnici 2002/91/EC Energetická náročnost budov a rozhodnutí Evropské komise podpořit tuto směrnici normami. CEN/TC 89 Tepelná náročnost budov a stavebních prvků, CEN/TC 156 VětrV trání budov, CEN/TC 169 Světlo a osvětlen tlení, CEN/TC 228 Tepelné soustavy v budovách, CEN/TC 247 Regulace pro soustavy TZB. 3

4 Tvorba norem Při i zpracování návrhu EN se obvykle jedná o prosazení zájmů nejsilnější ších zemí. ČSN EN prosadily se prvky užitu ité v německé,, francouzské a severské legislativě. Podnikatel se můžm ůže e podílet na zpracování/ovliv /ovlivňování budoucí EN. 4

5 Tvorba norem Tepelné soustavy v budovách Podrobnější informace: Časopis Topenářství instalace 8/2004. ČSN EN Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu 5

6 Výpočet tepelného výkonu ČSN Výpočet tepelných ztrát t při p ústředním m vytápění Vydána , změna ČSN EN Tepelné soustavy v budovách Výpočet tepelného výkonu Vydána v anglickém m jazyce s účinností od ČSN EN Použit ití Norma popisuje výpočet návrhovn vrhového tepelného výkonu pro: vytápěný prostor pro dimenzování otopných ploch budovu nebo část budovy pro dimenzování tepelného výkonu Výpočet pro standardní případy pady -výška místnostm stností do 5 m, vytápění do ustálen leného stavu. x zvláš áštní případy: pady: budovy s vysokou výškou stropu nebo rozdílnou teplotou 6

7 a) b) ČSN EN Postup výpočtu Stanovení základních údajů: výpočtové venkovní teploty průměrné roční venkovní teploty Určení každého prostoru budovy: vytápěný ( teplota), nevytápěný c) d) e) f) g) h) Stanovení: rozměrových vlastností a tepelných vlastností všech stavebních částí pro každý vytápěný a nevytápěný prostor. Výpočet návrhových tepelných ztrát prostupem: (návrhový součinitel tepelné ztráty prostupem x návrhový rozdíl teplot) Výpočet návrhových tepelných ztrát větráním: (návrhový součinitel tepelné ztráty větráním x návrhový rozdíl teplot) Výpočet celkové tepelné ztráty: (návrhová tepelná ztráta prostupem + návrhová tepelná ztráta větráním) Výpočet zátopového výkonu: (dodatečný výkon potřebný pro vyrovnání účinků přerušovaného vytápění) Výpočet návrhového celkového tepelného výkonu: (celkové návrhové tepelné ztráty + zátopový výkon) ČSN EN Veličiny iny Nové značky starých veličin in: θ. teplota ( C)( [théta] Φ tepelná ztráta, ta, výkon (W) [velké fí] Nové veličiny iny: H součinitel tepelné ztráty ty (W/K) ψ lineární součinitel prostupu tepla (W/m.K) Q množství tepla (J) 7

8 ČSN EN Veličiny iny Výsledná teplotaθo = aritmetický průměr teploty vnitřního vzduchu a průměrn rné teploty sálání. s Výpočtov tová vnitřní teplotaθint = výsledná teplota ve středu vytápěného prostoru Předpokládá se,že e za běžb ěžných podmínek jsou obě teploty sobě rovné. ČSN EN Klimatické údaje (NA) NA = národní příloha Začátek a konec otopné sezóny 8

9 ČSN EN Výpočtov tová vnitřní teplota (NA) Výpočtová vnitřní teplota θ int,i = výsledná teplota ve středu prostoru ve výšce 0,6-1,6m Vyplývá z požadavku na zajištění tepelné pohody.. ČSN EN Výpočet tepelných ztrát Celková návrhová tepelná ztráta ta (W) Φ i = Φ T,i + Φ V,i ΦT,i.. návrhovn vrhová tepelná ztráta ta prostupem tepla ΦV,i..návrhová tepelná ztráta ta větráním 9

10 ČSN EN Prostup tepla Φ = ( H + H + H + H ) ( θ θ ) T, i T, ie T, iue T, ig T, ij int, i e H součinitel tepelné ztráty prostupem (W/K) Indexy: int..vnitřní prostor i..vytápěný prostor e.vnější, venkovní u.nevytápěný prostor g.zemina, půda j...vytápěný prostor (na výrazně jinou teplotu) ČSN EN Prostup do exteriéru ru H = A U e + Ψ I e T, ie K K K i i i K I stavební část lineární tepelný most A plocha (m 2 ) U součinitel prostupu tepla (W/m 2.K) e korekčníčinitel vystavení povětrnosti (pokud vlivy nebyly uvažovány při výpočtu U(W/m 2.K) EN ISO 6946) 10

11 ČSN EN Prostup do exteriéru ru HT, ie = AK U K ek + Ψi Ii ei K I stavební část lineární tepelný most ψ součinitel lineárního tepelného mostu (W/m.K) ČSN EN ISO zjednodušeně ČSN EN ISO podrobný výpočet I délka lineárního mostu (m) e korekční činitel vystavení povětrnosti Tepelné mosty? ČSN EN ISO

12 Příklad tepelného mostu Nároží C1 Nároží C2 i...interní, oi celkov celkové vnitřní,, e externe externí ČSN EN ISO ČSN EN Prostup do nevytápěného prostoru HT,iue = Ak Uk bu + Ψl ll bu k l b u redukčníčinitel (-) při známéθ: jinak: b u b u θ = θ int,i int,i iu + θ θ Hue = H H u e ue 12

13 ČSN EN Prostup do zeminy HT,ig fg1 fg2 Ak Uequiv,k ) k = ( G Korekčníčinitele: f g1 vliv ročních změn teploty f g2 vliv průměrné a venkovní výpočtové teploty G w vliv spodní vody (při vzdálenosti < 1m) U equiv,k ekvivalentní součinitel prostupu tepla stanovený dle typu podlahy. w U equiv,k ČSN EN Prostup do zeminy,k - určí se v závislosti z na U stavební části a charakteristickém m parametru B. B (ČSN EN ISO 13370) A g B = 0,5 P A g plocha podlahové konstrukce (m2) P.obvod podlahové konstrukce (m) 13

14 ČSN EN Prostup do zeminy U equiv, bf a b B betonová podlaha (tepelně neizolovaná) B hodnota (m) ČSN EN Prostup do zeminy B U equiv, bf a b betonová podlaha (tepelně neizolovaná) B hodnota (m) 14

15 ČSN EN Prostup do zeminy U (W/m2.K) U equiv, bw a U hodnota stěn (W/m2 K) ČSN EN Prostup do/z vytápěného prostoru H T,ij = fi,j Ak U k k fij θ = int,i θ vytápěného A (m 2 ) U (W/m 2.K) f ij redukční teplotníčinitel θ int,i sousedního prostoru θe 15

16 ČSN EN Prostup tepla celkem Φ = ( H + H + H + H ) ( θ θ ) T, i T, ie T, iue T, ig T, ij int, i e H součinitel tepelné ztráty prostupem (W/K) Indexy: int..vnitřní prostor i..vytápěný prostor e.vnější, venkovní u.nevytápěný prostor g.zemina, půda j...vytápěný prostor (na výrazně jinou teplotu) ČSN EN Ztráta ta větr v tráním Φ = H ( θ θ ) V, i V, i int, i e H = V& ρ c V, i i p H součinitel návrhové tepelné ztráty větráním (W/K) Vi výměna vzduchu (m 3 /s) 16

17 Vmech,inf Vinf Vex Vsu Vinf Vmin Vmin Vinf ČSN EN Ztráta ta větr v tráním Přirozené větrání V& = max V&, V& ( inf, min, ) i i i Nucené větrání & i = V& inf, i + V& su, i. fvi + V& mech, inf, i V inf infiltrace infiltrace min hygienické minimum su přiv iváděný vzduch mech,inf inf nuceně odváděný - přiváděný vzduch fvi teplotn teplotní redukční součinitel 17

18 SN EN Infiltrace obvodovým pláš áštěm V& inf,i = 2. V. n. e. ε ČSN EN i 50 i i n50 intenzita výměny vzduchu za hodinu při p i rozdílu tlaků 50 Pa 2 n50 je pro celou budovu tzn. nejhorší případ pad je vstup vzduchu pouze z jedné strany ei stínící činitel (stínění prostoru zástavbou) z εi výškový korekční činitel (vliv výškov kového umíst stění středu prostoru) SN EN Infiltrace obvodovým pláš áštěm ČSN EN Stavba Rodinný dům d s jedním m bytem Jiné bytové domy nebo budovy Stupeň těsnosti obvodového pláš áště budovy (kvalita těsnt snění oken) vysoká < 4 < 2 n50 středn ední 4 aža 10 2 aža 5 nízká > 10 > 5 Výška vytápěného prostoru nad úrovní země 0 10 m > m > 30 m ε 1,0 1,2 1,5 18

19 ČSN EN Větrac trací vzduch V min hygienické množstv ství & min, i = V n min.v& i Druh místnosti m Obytná místnost (základn kladní) Kuchyně nebo koupelna s oknem Kancelář Zasedací místnost, školní třída n min (h - 1 ) 0,5 1,5 1,0 2,0 V sui ČSN EN Větrac trací vzduch sui množství přiváděného vzduchu (m 3 /h) (stanoví projektant VZD) vi teplotní redukční činitel f vi f v,i θ = θ int,i int,i θ θ su,i e θ su,i,i teplota přivp iváděného vzduchu (např.. předehp edehřátého, ho, nebo ze ZZT) 19

20 V mech,inf ČSN EN Větrac trací vzduch inf bilance množstv ství vzduchu pro celou budovu (odváděný přiváděný vzduch) V & mech, inf ( V& ex V& 0) = max su, Pro místnosti m rozdělen lení dle průvzdu vzdušnosti nebo dle objemů: Vi V & mech,inf,i = V & mech,inf ΣV i ČSN EN Přeru erušovan ované vytápění Podrobný výpočet Zjednodušený ený výpočet Φ RH, i = Ai f RH ΦRH zátopový tepelný výkon (W) A podlahová plocha (m 2 ) frh zátopový korekčníčinitel (W/m 2 ) NE pro akumulační vytápění. 20

21 ČSN EN Přeru erušovan ované vytápění Zátopový čas (h) K Hm. vysoká RH f W/m 2 Pokles teploty (K) 2 K Hm. vysoká K Hm. vysoká Obytné budovy - útlum < 8h ČSN EN Návrhový tepelný výkon Pro vytápěný prostor: Φ HL,i = Φ T,i + Φ V,i + Φ RH,i (W) Pro budovu nebo část budovy: Φ HL = Σ Φ T,i + Σ Φ V,i + Σ Φ RH,i (W) T,i návrhová tepelná ztráta ta prostupem tepla V,i návrhová tepelná ztráta ta větrv tráním (* pro budovu redukováno maximum) RH,i zátopový tepelný výkon při p i přerup erušovaném vytápění Φ T,i Φ V,i Φ RH,i 21

22 ČSN EN Ztráta ta větr v tráním m pro celou budovu pro přirozenp irozené větrání: V & ( 0,5. V& inf, i, Vmin, ) i = max i pro nucené větrání s větrací soustavou: & + ( ) + i,5. V & inf,i 1 ηv. Vsu,i V & = 0 Vmech, inf,i ηv účinnost zařízen zení ZZT Pro návrh n zdroje 24h průměr. r. ČSN EN Zjednodu Předpoklady: Obytné budovy n 50 < 3 h -1 Použit ití vnější ších rozměrů Zjednodušený ený výpočet Celková tepelná ztráta: ta: Φ = Φ ( + Φ ) i T, i V, i. f θ, i f θ teplotní korekční činitel zohledňuj ující dodatečné vyšší ztráty ty (24 C) 22

23 ČSN EN Zjednodu Ztráta ta prostupem tepla Φ T,i Ztráta ta větrv tráním Zjednodušený ený výpočet = Σ f A U k k k k ( θ ) θ int,i ( ) Φ V,i = 0,34 V& min,i θ int,i θ e Celkový tepelný výkon V& min, i = n min V ΦHL = Σ ΦT,i + Σ ΦV,i + Σ ΦRH,i (W) i e ČSN EN Výpo Výpočet tepelných ztrát t ve zvláš áštních případechp padech Vysoké a rozlehlé prostory Prostory s výškou >5m uvažuje uje se teplotní vertikáln lní gradient zvýšen ení tepelných ztrát t střechou. Φ ( ) Budovy 60 W/m 2 i = ΦT,i+ ΦV,i fh,i Celková tepelná ztráta ta upravena výškovým korekčním činitelem f h,i závis visí na způsobu vytápění (sálav lavé, konvekční) ) a výšce vytápěných prostor. 23

24 ČSN EN Výpočet tepelných ztrát t ve zvláš áštních případechpadech f h,i výškový korekčníčinitel ČSN EN Výpočet tepelných ztrát t ve zvláš áštních případechpadech Budovy s výrazně odlišnou teplotou vzduchu a středn ední teplotou sálánís Pokud chyba tep.ztráty ty větrv tráním > 5% ztráta ta prostupem z výsledné teploty θo ztráta ta větrv tráním m z teploty vnitřního vzduchu θint 24

25 ČSN EN Výpočet tepelných ztrát t ve zvláš áštních případechpadech Středn ední teplota sáláníθrs a vnitřní výpočtov tová teplota θint se odchylují >1,5K ztráta ta větráním m pro teplotu vzduchu θa θ a = 2. θ o -θ r Průmysl -proudění vzduchu >0,2 m/s θ ( B) r o = FB θa + 1 F θ θo výsledná teplota Porovnání s ČSN přepočet vzorového výpočtu podle ČSN θ int,i A i V i C m² m³ Dílna Obytná místnost 20 36,9 92,3 Kuchyně 20 9,5 23,8 Ložnice ,9 27,3 Ložnice ,2 25,6 Ložnice ,5 26,3 Koupelna 24 4,6 11,5 Vstupní hala 20 7,9 19,6 Chodba 20 5,3 13,3 WC 20 1,7 4,1 Celkem Souhrn vytápěných místností Označení místnosti Návrhová vnitřní teplota Plocha místností Objem místností 110,6 272,9 Vzorový dům d polovina rodinného dvojdomu, přízemí, podzemní podlaží společná západní stěna přízemí 0,5 m nad terénem Klimatická data Klimatické údaje Popis Označení Jednotka Hodnota Výpočtová venkovní teplota θ e C 10,0 Roční průměrná teplota vzduchu θ m,e C 12 Korekční činitelé vystavení klimatickým podmínkám e k a e l Orientace Vše Hodnota na jednotku 1 25

26 Porovnání s ČSN přepočet vzorového výpočtu podle ČSN Schéma půdorysu přízemí Základní konstrukce obvodová zeď U k = 0,433 Wm 2.K výplně otvorů U k = 2,1 Wm 2.K vnitřní příčky U k = 2,011 Wm 2.K vnitřní nosná zeď U k = 0,742 Wm 2.K podlaha U k = 0,48 Wm 2.K strop U k = 0,469 Wm 2.K Porovnání s ČSN přepočet vzorového výpočtu podle ČSN Schéma řezu Základní konstrukce strop U k = 0,469 Wm 2.K podlaha U k = 0,48 Wm 2.K sklepní stěna do zeminy U k = 0,606 Wm 2.K do vzduchu U k = 0,725 Wm 2.K podlaha suterénu U k = 0,457 Wm 2.K 26

27 Porovnání s ČSN přepočet vzorového výpočtu podle ČSN Porovnání tepelných ztrát podle ČSN a ČSN Tepelný výkon podle ČSN 12831:2003 Podrobný výpočet Prostup 6651 W Větrání - přirozené 1816 W Zátopový výkon 1438 W Celkem 9905 W Zjednodušený výpočet Prostup 7905 W Větrání - přirozené 1816 W Zátopový výkon 1438 W Celkem W Tepelná ztráta podle ČSN :1994 Prostup 6316 W Větrání - přirozené 1799 W Infiltrace - špatný postup 472 W Celkem 8115 W [W] Podrobný výpočet ČSN 12831, 2 - Zjednodušený výpočet ČSN 12831, 3 - Výpočet podle ČSN , Zátopový výkon Větrání - přirozené Prostup ČSN EN Výpo Výpočet tepelného výkonu 27

28 ČSN EN Výpo Výpočet tepelného výkonu SW Ztráty ty 2004 Výpočet tepelných ztrát 28

29 29

30 Výpočet tepelných ztrát Výpočet tepelných ztrát 30

31 Výpočet tepelných ztrát 31

32 Výpočet tepelných ztrát Výpočet tepelných ztrát 32

33 Děkuji za pozornost. Karel Kabele fsv.cvut..cvut.czcz 33