Stavební tepelná technika 1 - část A Jan Tywoniak ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Stavební fyzika (L)

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A48 tywoniak@fsv.cvut.cz součásti stavební fyziky Stavební tepelná technika Stavební akustika Denní osvětlení. 6 4 Tywoniak Kaňka tepelná ochrana budov thermal performance of buildings and building components (CEN) thermal protection of buildings building physics 1

2 Cíle stavební tepelné techniky Příspěvek ke kvalitě vnitřního prostředí v budovách Příspěvek k úsporám energie v souvislosti s provozem budov (vytápění, chlazení) Příspěvek k zajištění odpovídající životnosti stavebních konstrukcí a jejich styků Hodnocení (podle měřítka): stavební konstrukce a jejich detaily místnosti a další prostory Budovy a jejich části Základní části stavební tepelné techniky Sdílení tepla, jednorozměrné vedení tepla, součinitel prostupu tepla, model budovy a ztráta prostupem tepla Vícerozměrné vedení tepla, tepelné mosty a vazby Vlhkost v konstrukcích Neustálený teplotní stav Stavebně-energetické koncepce budov

3 Budovy jsou součástí problému změny klimatu, ale mohou být také součástí jeho řešení, pokud budou splňovat vyšší standard z hlediska environmentální udržitelnosti. Eliot Spitzer, Governor NY Směrnice EPBD 010 Směrnice EU Energy Performance of Buildings Directive (recast) Příliš obecné o to větší úloha národní implementace "nearly Výpočty v zero-energy hodnotách primární energie building" Směrnice o podpoře energie z OZE means a building that has a very 01 (019) všechny nové budovy jako energeticky high nulové energy nebo blízké performance nulovým (near-to-zero) 013 kontrola požadavků na budovy: Nákladově optimální úroveň (cost- optimum) (?) 3

4 primární energie Měrná potřeba tepla na vytápění kwh/(m a) Zero-Energy Building vytápění (+chlazení + ) teplá voda pomocná elektrická energie umělé osvětlení uživatelská elektrická energie FV produkce, další produkce OZE 4

5 Změna proporcí energetických potřeb elektro teplá voda vytápění teplá voda obvyklé řešení pasivní dům Primární energie elektro solár dřevo Faktor energetické přeměny elektrická energie 3,0 dřevo 0,05 solární termický systém 0,05 peletky 0,15 fotovoltaika 0,0 5

6 Základní technická norma ČSN Tepelná ochrana budov Část 1 Názvosloví Část Požadavky 00, 007, nové znění (listopad 011)! Požadované a doporučené hodnoty Informativní hodnoty do budoucna Příloha A Pokyny pro navrhování Část 3 Veličiny a hodnoty Část 4 Výpočtové metody Dále: soubor asi 60 ČSN (EN ISO).. Fyzikální realita Model děje (naše vnímání a znalosti) Matematické vyjádření zjednodušení Provedení výpočtu s korektními daty Získání výsledku a jeho interpretace Zatřídění: podle normy a jiných předpisů (problém: boj o dotační peníze) 6

7 šíření tepla 1 šíření tepla vedením (kondukce, conduction) prouděním (konvekce, convection) sáláním (radiace, radiation) Klíčová otázka: druh prostředí? 7

8 proudění v kapalinách a plynech ve vnějším prostředí v interiérech budov při površích konstrukcí proudění přirozené a nucené přestup tepla mezní vrstva (hraniční) boundary layer, Grenzschicht Rovnice vedení tepla (Fourierovy rovnice) q = - λ. grad a. t x a c y z 8

9 sálání přenos eletromagnetických vln nm (infračervená oblast) přestup tepla povrch - obklopující prostředí vliv sálání: lze jen obtížně vyjádřit pro libovol.místo -> analogie s prouděním Q 1, = h r. S 1 ( 1 )... s, a h = h c + h r R S h c 1 h r h r = ε. h r0 emisivita povrchu h r0 = 4. σ.t 3 m sálání černého tělesa σ = 5, Stefanova-Boltzmannova k. h c = h ci,5 5,0 0,7 W/(m K) h c = h ce h ce = v 9

10 odpor při přestupu tepla - normové hodnoty podle směru tepelného toku podle účelu výpočtu (tepelné toky,povrchové teploty) podle polohy v místnosti, podmínek proudění atd R si, R se [m K/W] pro směr tepelného toku nahoru vodorovně dolů int. 0,10 0,13 0,17 ext. 0,04 0,04 0,04! vzduch.vrstvy (dvoupl.konstrukce) odlišně! prostup tepla i q si = q = q se si q se = h se ( se - e ) q si = h si ( i - si) se e q si d se 10

11 i q si i R si R x x i R T x e R x x se e R si R 1 R R se R T Tepelný odpor - Thermal resistance surface to surface R tepelný odpor air to air R T, R TOT odpor při prostupu tepla 11

12 R T = R si + R 1 + R + R R se přestup prostup přestup proudění, sálání vedení proudění, sálání U = 1/R T R = Σ R i Q = A. U. základní vlastnosti materiálů tepelná vodivost (součinitel tepelné vodivosti) λ W/(mK) ρ kg/m 3 c J/(kg.K) 1

13 tepelná vodivost [W/(m.K)] schopnost homogenního izotropického materiálu vést teplo izotropie? (dřevo, vláknité materiály) vliv vlhkosti (výrazný nárůst) vliv teploty (nárůst) vliv zabudování (stlačení, sedání)!!! 13

14 orientační hodnoty tepelné vodivosti hliník ocel antikor.ocel žel.beton plná cihla EPS, XPS min.vlákna vakuové izol. 00 W/(m.K) ,7 0,8 0, ,03?. 0, ,00x??? 14