2. Tepelné ztráty dle ČSN EN

Transkript

1 Základy vytápění ( ) 2. Tepelné ztráty dle ČSN EN Ing. Jindřich Boháč

2 ČSN EN ČSN EN Energetická náročnost budov Výpočet tepelného výkonu Část 1: Tepelný výkon pro vytápění AKTUÁLNĚ PLATNÁ (od r. 2003, nově od ) Zahrnuje podrobný výpočet tepelných ztrát tepelnými mosty konstrukcí i zjednodušený výpočet Norma popisuje výpočet návrhového tepelného výkonu pro: - vytápěný prostor (např. pro dimenzování otopných ploch) - budovu nebo zónu budovy (např. pro dimenzování tepelného výkonu zdroje tepla) Výpočet pro standardní případy: - výška místností do 5 m - vytápění za ustáleného stavu - rovnoměrné rozložení teplot Zvláštní případy: budovy s vysokou výškou stropu nebo rozdílnou teplotou 2

3 ČSN EN Postup výpočtu pro vytápěný prostor: stanovení hodnoty výpočtové venkovní teploty a průměrné venkovní teploty za ot. obd.; stanovení stavu každého prostoru (vytápěný nebo nevytápěný) a hodnot pro výpočtovou vnitřní teplotu každého vytápěného prostoru; stanovení rozměrových a tepelných vlastností pro všechny stavební části a pro každý vytápěný i nevytápěný prostor; výpočet měrných tepelných toků prostupem a násobení návrhovým rozdílem teplot pro získání tepelných ztrát prostupem vytápěného prostoru (součet návrhových tepelných ztrát prostupem všech vytápěných prostor); Výpočet návrhových tepelných ztrát větráním všech vytápěných prostor; stanovení celkového návrhového tepelného výkonu pro vytápěný prostor (resp. budovy) sečtením návrhových tepelných ztrát prostupem a návrhových tepelných ztrát větráním 3

4 ČSN EN Značení veličin a terminologie: θ teplota [ C] théta Φ tepelná ztráta, tepelný výkon [W] fí H měrný tepelný tok [W/K] ψ lineární činitel prostupu tepla lin. tep. vazby [W/m.K] psí 4

5 ČSN EN Celkový návrhový tepelný výkon prostoru (i) nebo budovy nebo funkční č. budovy: HL, i T,i V,i hu,i gain,i HL,i návrhový tepelný výkon vytápěného prostoru (i) T,i návrhová tepelná ztráta prostupem vytápěného prostoru (i) V,i návrhová tepelná ztráta větráním vytápěného prostoru (i) hu,i volitelný dodatečný zátopový tepelný výkon vytápěného prostoru (i) v případě přerušovaného vytápění nepoužívejte! gain,i trvalé tepelné zisky ve vytápěném prostoru (i) [W] [W] [W] [W] [W] 5

6 ČSN EN Prostup Návrhová tepelná ztráta prostupem tepla vytápěného prostoru: H H H H H T,i T,ie T,ia T,iae T,iaBE T,ig int,i e H T,ie HT,ia(...) HT,ig int,i e H T měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru (i) H T,ie - přímo do venkovního prostředí (e) H T,ia - do sousedních vytápěných prostor (a) [W/K] H T,iae - do venkovního prostředí přes sousední nevytápěné prostory (např. sklep, půda) nebo sousední nevytápěné přilehlé budovy (např. zimní zahrada, garáže) (ae) H T,iaBE - do sousedních funkčních částí budovy, které jsou považovány za nevytápěné nebo vytápěné na jinou teplotu (např. sousední byt) (abe) H T,ig - do zeminy (g) Θ int,i vnitřní výpočtová teplota vytápěného prostoru (i) [ C] Θ e venkovní výpočtová teplota (e) [ C] 6

7 ČSN EN Prostup Měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru přímo do venkovního prostředí: H A U U f f Δ T,ie k k TB U,k ie,k k A k plocha stavební části [m 2 ] U k součinitel prostupu tepla stavební části [W/m 2.K] lze využít klasicky vypočtený jak jej známe (z tepelného odporu konstrukce a přestupů na jejích stranách) ČSN EN ISO 6946 resp. ČSN EN ISO (pro neprůsvitné části resp. v kontaktu se zeminou) ČSN EN ISO (pro dveře a okna) f U,k opravný činitel zohledňující vliv vlastností stavebních částí a povětrnostní vlivy, které nebyly uvažovány při stanovování příslušných U-hodnot, pro ČR uvažuj = 1 f ie,k teplotní opravný činitel je zde roven 1 ΔU TB přirážka na vliv tepelných vazeb [W/m 2 K] 7

8 ČSN EN Prostup Název 1. Optimalizované řešení 2. Typové či opakované řešení 3. Standardní řešení 4. Zanedbané řešení Popis Konstrukce téměř bez tepelných mostů - Nové budovy s vysokou úrovní tepelné izolace a ověřenou a důsledně optimalizovanou úrovní tepelných vazeb, která převyšuje obecně uznávanou praxi. Konstrukce s mírnými tepelnými mosty - Nové budovy s optimalizovanými tepelnými vazbami v souladu s obecně uznávanou a doporučovanou praxí. Konstrukce s běžnými tepelnými mosty - Nové i staré budovy s běžnými tepelnými mosty a úrovní provedení stavby v ČR. Konstrukce s výraznými tepelnými mosty - Budovy s převážně vnitřní tepelnou izolací narušenou pronikajícími pevnými stropními konstrukcemi (např. železobeton). Hodnota U TB [W/m 2 K] 0,02 0,05 0,10 0,15 8

9 ČSN EN Prostup Součinitel prostupu tepla: U k W / m K 1 s 1 R int R Rext int e R int R ext - tepelný odpor při přestupu tepla na vnitřní straně [m 2 K/W] - tepelný odpor při přestupu tepla na venkovní straně [m 2 K/W] tepelný odpor při přestupu tepla [m 2 K/W] směr toku tepla nahoru vodorovně dolů R int 0,10 0,13 0,17 R ext 0,04 0,04 0,04 9

10 ČSN EN Prostup Měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru (i) do nebo přes nevytápěné prostory (u): H T,ia(...),k Ak Uk fia(...),k k H T,ia( ),k = H T,ia + H T,iae + H T,iaBE pro každou konstrukci s příslušně upraveným f ia( ),k f ia( ),k Θ ia( ),k teplotní opravný činitel zahrnující rozdíl teplot mezi teplotou nevytápěného prostoru nebo vytápěného na jinou teplotu a venkovní výpočtovou teplotou f ia(...), k int, i ia(...) int, i e teplota vnitřního vzduchu sousedních prostor (nevytápěných nebo vytápěných na jinou teplotu) [] 10

11 ČSN EN Prostup Měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru (i) do zeminy (g): H f A U f f T,ig θann k equiv,k ig,k GW,k k H T,ig měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru (i) do zeminy (g) W/K f ann opravný činitel zohledňující vliv změny venkovní teploty v průběhu roku = 1,45 A k plocha stavební části (k), která je v přímém kontaktu se zeminou m 2 f GW,k opravný činitel zohledňující vliv spodní vody f GW,k = 1, pokud je hladina spodní vody více než 1 m pod úrovní základové desky. f GW,k = 1,15, pokud je vzdálenost mezi hladinou spodní vody a základovou deskou 1 m. f ig,k teplotní opravný činitel U equiv,k ekvivalentní součinitel prostupu tepla stavební části (k) v kontaktu se zeminou W/(m 2 K) 11

12 ČSN EN Prostup f ig,k teplotní opravný činitel f ig, k int, i e, m int, i e,m průměrná venkovní teplota za otopné období e [] U equiv,k ekvivalentní součinitel prostupu tepla stavební části (k) v kontaktu se zeminou U equiv,k a Δ n1 n2 n k TB b c B c z c U U d a b c 1 c 2 c 3 n 1 n 2 n 3 d Podlaha 0,9671 7,455 10,76 9,773 0,0265 0,5532 0,6027 0,9296 0,0203 Stěna sklepa a 0, , a 1,466 0, a 0, ,0068 0,0692 Na tepelnou ztrátu stěnami sklepa nemá B žádný vliv; pro zachování integrity vzorce, však musí být zajištěno B 0. 12

13 ČSN EN Prostup ΔU TB přirážka na vliv tepelných vazeb se určí stejně jako pro měrný tepelný tok prostupem přímo do venkovního prostředí U k - součinitel prostupu tepla, který se stanoví jako pro konstrukci, která není v kontaktu se zeminou, ale se vzduchem z - hloubka horní hrany podlahové desky pod úrovní zeminy (m) 13

14 ČSN EN Prostup B - geometrický parametr podlahové desky (m) B A 0,5 G P A G - plocha podlahové desky (m 2 ) P - nechráněný obvod podlahové desky (m) Podlahová deska Nechráněný obvod 1 uvažovaná vytápěná budova/místnost 2 sousední vytápěná budova/ místnost 3 sousední nevytápěná budova/místnost 14

15 ČSN EN Větrání Návrhová tepelná ztráta větráním vytápěného prostoru: V n c V,i i min,i p int,i e V i vnitřní objem (vzduchu) vytápěného prostoru (i) m 3 n min,i minimální intenzita větrání vytápěného prostoru (i) h -1 hustota vzduchu = 1,2 kg/m 3 c p měrná tepelná kapacita vzduchu = 0,28 (tj. cca 1010/3600) Wh/(kg K) vnitřní výpočtová teplota vytápěného prostoru (i) C venkovní výpočtová teplota C int,i e Minimální intenzita větrání n min, výchozí hodnoty norma mé doporučení n min [h 1 ] n min [h 1 ] Trvale obývané místnosti; např. obývací pokoje, kanceláře 0,5 0,5 Kuchyně, koupelny, záchody, apod. (s okny) 0,5 1,0 Pomocné místnosti, vnitřní místnosti bez oken 0,0 0,3 15

16 ČSN EN Př.1) Vypočtěte celkový návrhový tepelný výkon pro danou místnost pomocí zjednodušené metody podle normy ČSN EN Místnost má standardní provedení tepelných vazeb. Délka stěn (vnitřní rozm.): L 1 = 10 m; L 2 = 5 m Výška stěn (vnitřní rozm.): H = 2,5 m θ int,i = 20 C (obývací místnost) Rozměry oken: 1,5 x 1,5 m θ sousední místn. = 15 C (vytápěná chodba) Rozměry dveří: 2 x 0,9 m θ e = -12 C (Praha) U vnějších stěn = 0,3 W/m 2 K θ m,e = 4,3 C (Praha, 13 C) U dělící příčky = 1,2 W/m 2 K U okna =U dveří = 1,4 W/m 2 K U strop = 0,2 W/m 2 K U podlaha = 0,25 W/m 2 K ( na vzduchu ) Spodní voda více než 1 m pod základy Větrání přirozeným způsobem 16

17 ČSN EN Měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru přímo do venkovního prostředí: Název Popis U TB [W/m 2 K] 1. Optimalizované řešení Konstrukce téměř bez tepelných mostů 0,02 2. Typové či opakované řešení Konstrukce s mírnými tepelnými mosty 0,05 3. Standardní řešení Konstrukce s běžnými tepelnými mosty 0,10 4. Zanedbané řešení Konstrukce s výraznými tepelnými mosty 0,15 H T,ie = A k. (U k +ΔU tb ). f U,k. f ie,k k = ቂ ,2 + 0, ,5 3.1,5.1, ,9. 0,3 + 0,1 + 17

18 ČSN EN Měrný tepelný tok prostupem do venkovního prostředí přes nevytápěné prostory nebo budovy nebo do sousedních nevytápěných funkčních částí budovy : H T,iae = 0 W/K H T,iaBE = 0 W/K Měrný tepelný tok prostupem do sousedních vytápěných prostor: H T,ia = A k. U k. f ia [W/K] k = 5.2,5. 1,2.0,1563 f ia int, i ia int, i e 20 ( 12) 0,1563 = 2,4 W/K 18

19 ČSN EN Měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru (i) do zeminy (g) H f A U f f T,ig θann k equiv,k ig,k GW,k k f ig, k int,i int,i m,e e 20 4,3 20 ( 12) 0,49 f θann 1, 45 f GW,k 1 19

20 ČSN EN Měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru (i) do zeminy (g) U equiv,k ekvivalentní součinitel prostupu tepla stavební části (k) v kontaktu se zeminou U equiv,k a Δ n1 n2 n k TB b c B c z c U U d a b c 1 c 2 c 3 n 1 n 2 n 3 d Podlaha 0,9671 7,455 10,76 9,773 0,0265 0,5532 0,6027 0,9296 0,0203 Stěna sklepa a 0, , a 1,466 0, a 0, ,0068 0,0692 Na tepelnou ztrátu stěnami sklepa nemá B žádný vliv; pro zachování integrity vzorce, však musí být zajištěno B 0. B A G 0,5 P ,5 ( ) 4m U equiv,k 2 0,263 W/m K 20

21 ČSN EN Měrný tepelný tok prostupem z vytápěného prostoru (i) do zeminy (g) H f A U f f T,ig θann k equiv,k ig,k GW,k k 1, ,263. 0,49.1 = 9,3 W/K Návrhová tepelná ztráta prostupem tepla vytápěného prostoru: φ T,i = H T,ie + H T,ia( ) + H T,ig. θ int,i θ e = 49,4 + 2,4 + 9, = 1955 W 21

22 ČSN EN Návrhová tepelná ztráta větráním vytápěného prostoru: V n c V,i i min,i p int,i e 125 0,5 1,2 0,28 20 ( 12) 672 W 22

23 ČSN EN Celková návrhový tepelný výkon pro vytápěný prostor (zjednodušenou metodou): HL,i T,i V,i hu,i gain,i W 2650 W Celková tepelná ztráta vytápěného prostoru dle ČSN viz minulé cvičení: Qztr, celk Qp Qv Qz W 23

24 Děkuji za pozornost