ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Stavební fyzika (L) 3 Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz Bilanci lze sestavit pro krátký nebo dlouhý časový úsek odlišná využitelnost (proměňujících se) tep.zisků Smluvní předpoklady výpočtu: Klimatická data Obsazenost budovy, chování uživatelů!

2 Měsíční potřeba tepla [MJ] Systém výpočtového hodnocení Model podle ČSN ISO časový úsek výpočtu: sezonní výpočet (pevná délka, celý rok), měsíční (12) klimatická data podle lokality referenční jednozónový model, vícezónový model (propojený, nepropojený) Využitelné tepelné zisky Potřeba tepla na vytápění

3 složitější budovy komplexnější výpočet v budoucnu propojení energetických toků, odlišné účinnosti a odlišná media jemný krok výpočtu (hodinový), měsíční, roční ruční výpočet prakticky vyloučen profesní problém: kdo počítá tepelné ztráty? (předání dat a jejich interpretace) přerušované vytápění, tlumené (noc, víkend, prázdniny) ověřený software Základní hodnocení Q + Q r = Q h + Q w + Q t + + Q potřeba energie na vytápění budovy Q r teplo zpětně získané z přídavných zařízení, z vytápěcího systému a z okolního prostředí Q h potřeba tepla na vytápění budovy Q w potřeba tepla na TV Q t celková tepelná ztráta otopné soustavy

4 metoda rovnováhy tepelných toků Pro sousední nevytápěné prostory H ue H U H iu H U = H iu. b b = H ue /(H iu + H ue ) metoda rovnováhy tepelných toků Teplota v sousedním nevytápěném prostoru (s vlivem jiných zdrojů např.solárních) H iu? H ue

5 metoda rovnováhy tepelných toků Pro sousední budovu (nevytápěnou, vytápěnou na nižší teplotu) pomocí redukčního faktoru b H A Činitel teplotní redukce!??

6 Problém podzemní části budovy Podlaha na terénu Zvýšená podlaha (průlezný prostor) Nevytápěný suterén Částečně/zcela vytápěný suterén Samostatná ČSN EN ISO Řeší celkový prostup tepla s vlivem okrajů půdorysu Mj. i dynamické efekty zeminy Problém podzemní části budovy

7 Problém podzemní části budovy okrajové tepelné izolace horizontální, vertikální Model budovy rozdělení na zóny Jednozónový model Vícezónový model s ovlivněním zón mezi sebou (propojený) Vícezónový model bez ovlivnění zón mezi sebou (nepropojený) Rozdělení: podle pravidel EN ISO a/nebo národních podmínek (energetická legislativa) Problém: s nevytápěnými suterény, schodišti, Typický příklad vícezónové budovy: výrobní budova s navazující administrativní částí (odlišné provozní profily, odlišné prosklení, )

8

9 Vícerozměrné vedení tepla 1D, 2D, 3D

10 07/03/2014 Zdroj: Z.Svoboda

11

12 Vícerozměrné vedení tepla 2D, 3D stacionární, nestacionární Diferenciální rovnice vedení tepla numerické metody (software) Klíčové: volba adekvátního modelu, vstupní údaje, vyhodnocení výsledku Cíle výpočtu: zjištění nejnižší povrchové teploty (teplotního faktoru) přídavný tepelný tok vyjádřen pomocí lineárního nebo bodového činitele prostupu tepla Rovnice vedení tepla (Fourierovy rovnice) q = - λ. grad 2 a. 2 t x a c 2 2 y 2 2 z

13 Tepelné mosty, tepelné vazby Tepelné mosty --- nehomogenita konstrukce! Pravidelné nehomogenity již v hodnotě U Tepelné vazby --- důsledek styku dvou a více konstrukcí Thermal bridges, heat bridges, cold bridges Wärmebrücken,... Požadavky: vyjádření pomocí teploty přímo (ČSN do r.2007) Povrchové teploty si si,n kde si,n = si,cr + si si,cr je kritická vnitřní povrchová teplota,, kdy vnitřní vzduch dosáhne kritické vnitřní povrchové vlhkosti si,cr. si,cr kritická vnitřní povrchová vlhkost, v %, při vnitřním povrchu konstrukce, která nesmí být pro danou konstrukci překročena.

14 požadavky pro neprůsvitné konstrukce si,cr = 80 %. pro výplně otvorů si,cr = 100 % si bezpečnostní teplotní přirážka podle způsobu vytápění a tepelné setrvačnosti konstrukce (tabulka) v různých zemích odlišně, problém bývá u oken, zejména střešních (do r.2007) Způsob vytápění Stavební konstrukce Těžká si [ C] Lehká Nepřerušované 0 0,5 Tlumené s poklesem výsledné teploty r < 7 C 0,5 1,0 Přerušované s poklesem výsledné teploty r > 7 C 1,0 1,5

15 OKNA (do r.2007) Otopná tělesa pod výplněmi otvorů Ano Ne Způsob vytápění Bezpečnostní teplotní přirážka si [ C] Nepřerušované -1,0 0 Tlumené s poklesem výsledné teploty r < 7 C -0,5 0,5 Přerušované s poklesem výsledné teploty r > 7 C 0 1,0 Příklad (nejběžnější situace): ai = 21 C a i = 50 % si,cr = 13,6 C (neprůsvitné) si,cr = 10,2 C (okna) (Rsi výplně otvorů hodnotou Rsi = 0,13 m2 K/W, ostatní Rsi = 0,25 m2 K/W.)

16 Nejnižší teplota vnitřního povrchu - nepřímé vyjádření (teplotní faktor) požadavky odlišně pro neprůsvitné (přísnější) a pro výplně otvorů vyloučení vzniku plísní: do relat.vlhkosti 80% při povrchu vyloučení kondenzace: do relat.vlhkosti 100% při povrchu Pro běžné situace: relativní vlhkost vzduchu v místnosti nejvýše 60% pak musí být splněno: teplotní faktor povrchová teplota teplota vnitřního vzduchu (návrhová)

17 07/03/2014 výplně otvorů stavební konstrukce Trvalá vnitřní vlhkosti (klimatizace) Proměnlivá vlhkost Při nižší teplotě venku snížení relat. vlhkosti vzduchu - jako okrajová 07/03/2014 podmínka o 1% na každý 1 C od -5 C-

18 Proměnlivá vlhkost - pro stavební konstrukce alespoň Vlhké provozy : řešit bezpečný odvod kondenzátu! 07/03/ /03/2014

19 07/03/2014 Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru Pro prostory s vlhkostí do 60 % (běžné): podle teploty vnitřního prostředí a návrhové teploty venkovního vzduchu (teplotní oblasti) pro návrhovou relat.vlhkost 50% - uvedeny v tabulce v normě (pro odlišné venkovní teploty) pro jiné situace stanovení požadavku výpočtem (obsaženo v počítač.programech)

20 Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru Prostory s vlhkostí nad 60 % a při změnách staveb: - splnění požadavku - nebo vyloučení růstu plísní jiným způsobem (prokazatelným) - vyloučení vzniku kondenzátu nebo bezchybná funkce při jeho přítomnosti + ochrana navazujících konstrukcí 07/03/2014 Ověřování v kritických detailech (napojení konstrukcí, tepelné mosty) u výplní otvorů: kde je možné počítat korektně 2D vedení tepla (nikoliv kouty a povrch kliky ) stanovení výpočtem - měření jsou sporná (dosažení okrajových podmínek) 07/03/2014