Tepelné soustavy v budovách

Tepelné soustavy v budovách Výpočet tepelného výkonu ČSN EN 12 831 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Ing. Petr Horák, Ph.D. 1.3. 2010

2 Platnost normy ČSN 060210 - Výpočet tepelných ztrát budov při ústředním vytápění Pozbyla platnost 1.9 2008 ČSN EN 12 831 Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu Platí v současnosti

Úvod Norma popisuje výpočet návrhového tepelného výkonu -Pro jednotlivé místnosti nebo vytápěný prostor pro dimenzování otopných ploch -Pro celou budovu nebo její funkční část pro dimenzování tepelného výkonu -Norma také uvádí zjednodušenou výpočtovou metodu Standardní případy -S výškou místnosti do 5 m -S vytápěním do ustáleného stavu při návrhových podmínkách Zvláštní případy -Budovy s vysokou výškou stropu nebo halové stavby -Budovy s výrazně rozdílnou teplotou vzduchu a střední teploty sálání 3

4 Zásady pro výpočet Při výpočtu návrhových tepelných ztrát vytápěného prostoru se uvažují: Návrhové tepelné ztráty prostupem Jsou to tepelné ztráty do vnějšího prostředí způsobené vedením tepla obklopující konstrukcí a šířením tepla mezi prostory vytápěné na jinou. Návrhové tepelné ztráty větráním Jsou to tepelné ztráty do vnějšího prostředí větráním nebo infiltrací pláštěm budovy a šíření tepla větráním z jednoho vytápěného prostoru do jiných vytápěných prostorů uvnitř budovy.

5 Celková návrhová tepelná ztráta vytápěného prostoru - základní případy Ф i = Ф T,i + Ф V,i [W] Ф T,i návrhová tepelná ztráta prostupem tepla vytápěného prostoru Ф V,i návrhová tepelná ztráta větráním vytápěného prostoru Ф T,i = (H T,ie + H T,iue + H T,ig + H T,ij ).(θ int,i - θ e ) [W] H T,ie - součinitel TZ z vytápěného prostoru do venkovního prostředí pláštěm H T,iue - součinitel TZ do venkovního prostředí přes nevytápěný prostor H T,ig - součinitel TZ do zeminy z vytápěného prostoru H T,ij - součinitel TZ z vytápěného prostoru do prostoru s jinou teplotou θ int,i - výpočtová vnitřní teplota vytápěného prostoru θ e - výpočtová venkovní teplota

6 Tepelná ztráta prostupem Ф T,i Tepelná ztráta do venkovního prostředí H T,ie H T,ie = Σ(A k.u k.e k ) + (Σψ i.l i. e i ) [W/K] Oproti ČSN 060210 ztráta tepelnými mosty A k plocha stavební části e k, e i korekční činitelé vystavení povětrnostním vlivům (příloha D.4.1) U k součinitel prostupu tepla l i délka lineárních tepelných mostů ψ i činitel lineárního prostupu tepla lineárního tepelného mostu (určení dle EN ISO 14683 nebo EN ISO 10211-2)

7 Zjednodušená metoda pro stanovení lineárních tepelných ztrát U kc = U k + ΔU tb [W/m 2 K] ΔU tb korekční součinitel viz příloha D.3 (0 až 0,35) pak platí H T,ie = Σ(A k.u kc.e k ) [W/K]

8 Tepelná ztráta nevytápěným prostorem H T,iue H T,iue = Σ(A k.u k. b u ) + (Σψ i. l i. b u ) [W/K] b u redukční činitel zahrnující teplotní rozdíl mezi teplotou vytápěného prostoru a venkovní návrhové teploty Známe-li teplotu nevytápěného prostoru θ u pak je b u b u int, i int, i u e nebo b u stanovíme z přílohy D.4

9 Tepelná ztráta do přilehlé zeminy H T,ig H T,ig = f g1. f g2. (Σ A k. U equie,k ). G w [W/K] f g1 korekční činitel zohledňující vliv ročních změn venkovní teploty, příloha D.4 f g2 teplotní redukční činitel zohledňující rozdíl mezi roční průměrnou venkovní teplotou θ m,e a výpočtovou venkovní teplotou f g 2 int, i int, i m, e e G w korekční činitel zohledňující vliv spodní vody G w = 1, je-li spodní voda dále než 1 m od úrovně základů G w = 1,15 je-li spodní voda blíže než 1 m od úrovně základů U equie,k ekvivalentní součinitel prostupu tepla stanovený podle typologie podlahy

10 Ekvivalentní součinitel prostupu tepla stanovený podle typologie podlahy U equie,k Nejprve se stanoví parametr B Ag B 0, 5 P A g plocha podlahy. Pro budovu se A g stanoví jako celková plocha podlahové konstrukce. Pro výpočet části budovy, je A g plocha podlahové konstrukce uvažované části. P obvod podlahové konstrukce. Hodnota P je pro budovu je celkový obvod budovy. Pro výpočet části budovy je P délka stěn oddělující vytápěný prostor od venkovního prostředí.

Stanovení A g, P a B 15 m 8 m 7,5 m 8 m 10 m 10 m A g =150 m 2 P = 50 m B = 6 A g = 75 m 2 P = 15 m B = 10

12 Možnosti výpočtu B Při výpočtu jednotlivých místností metodou místnost po místnosti se B vypočte pro každou místnost jedním z těchto způsobů: - pro všechny místnosti bez vnějších stěn oddělujících vytápěný prostor od venkovního prostředí se užije B vypočtené pro celou budovu - pro všechny místnosti s dobře izolovanou podlahou (U podlahy < 0,5 ) se užije B vypočtené pro celou budovu - pro všechny ostatní místnosti se vypočítá samostatně B metodou místnost po místnosti

Stanovení U equie,k s podlahou na zemině U equie,k je funkcí součinitele přestupu tepla podlahy U a charakteristického parametru B

Stanovení U equie,k s podlahou 1,5 m pod zeminou

Stanovení U equie,k s podlahou 3 m pod zeminou

Stanovení U equie,k pro stěny v kontaktu se zeminou v hloubce z metrů pod podlahou

17 Tepelná ztráta do nebo z vytápěných prostorů při různých teplotách H T,ij H T,ij = Σ(f i,j. A k. U k ) [W/K] f i,j redukční činitel, který koriguje teplotní rozdíl mezi teplotou sousedního prostoru a venkovní výpočtové teploty f i, j int, i vytáp _ sous_ prostoru int, i e

18 Tepelná ztráta větráním Ф V,i Ф V,i = H V,i.(θ int,i - θ e ) [W] H V,i součinitel návrhové tepelné ztráty větráním [W/K] H V,i = 0,34. V i V i - množství větracího, je závislé na použitém systému větrání [m 3 /hod]. Je vypočteno buďto pro nucené nebo přirozené větrání

19 Stanovení V i pro přirozené větrání Není-li nainstalován systém nuceného větrání pak V i = max (V inf,i, V min,i ) kde V inf,i množství vzduchu infiltrací obvodovým pláštěm V min,i množství vzduchu požadované z hygienických důvodů V min,i = n min.v i [m 3 /h] kde n min minimální intenzita výměny venkovního vzduchu za hodinu (příloha D.5) V i objem místnosti vypočtený z vnitřních rozměrů

20 V inf,i = 2. V i. n 50. e i. ε i [m 3 /h] n 50 intenzita výměny vzduchu za hodinu při rozdílu tlaku 50 Pa mezi vnitřkem a vnějškem budovy a zahrnující účinky přívodu vzduchu (příloha D.5) Objekt n 50 vysoký n 50 střední n 50 nízký RD <4 4-10 >10 Ostatní (bytové domy nebo jiné budovy) <2 2-5 >5 e i stínicí činitel (příloha D.5) ε i výškový korekční činitel, který zohledňuje zvýšení rychlosti proudění vzduchu s výškou prostoru nad povrchem země (příloha D.5)

21 Stanovení V i pro nucené větrání Je-li nainstalován systém nuceného větrání pak V i = V inf.i + V su,i. f v,i + V mech,inf,i [m 3 /hod] kde V inf,i množství vzduchu infiltrací obvodovým pláštěm V su,i množství vzduchu přiváděné do místnosti pomocí VZT V mech,inf,i rozdíl množství mezi nuceně přiváděným a odváděným vzduchem θ su,i teplota přiváděného vzduchu do místnosti f v, i int, i int, i su, i e

Návrhový tepelný výkon Ф HL,i Pro vytápěnou místnost Ф HL,i = Ф T,i + Ф V,i + Ф RH,i [W] Pro vytápěný objekt Ф HL,i = Ф T,i + Ф V,i + Ф RH,i [W] Zátopový tepelný výkon Ф RH,i = A i. f RH [W] A i podlahová plocha vytápěného prostoru f RH korekční součinitel závisející na době zátopu a předpokládaném poklesu vnitřní teploty v útlumové době (příloha D.6) 22

23 Postup výpočtu pro jeden vytápěný prostor a)stanovení hodnoty výpočtové venkovní teploty a průměrné roční venkovní teploty. b)stanovení stavu každého prostoru (vytápěný, nevytápěný) a hodnot pro výpočtovou vnitřní teplotu každého vytápěného prostoru. c)stanovení rozměrových a tepelných vlastností pro všechny stavební části a pro každý vytápěný a nevytápěný prostor d)výpočet součinitele návrhových tepelných ztrát prostupem a násobení návrhovým rozdílem teplot pro získání tepelných ztrát prostupem vytápěného prostoru.

24 Postup výpočtu pro jeden vytápěný prostor e)výpočet součinitele návrhových tepelných ztrát větráním a násobení návrhovým rozdílem teplot pro získání tepelných ztrát větráním vytápěného prostoru. f)stanovení celkové návrhové tepelné ztráty vytápěného prostoru sečtením návrhových tepelných ztrát prostupem a návrhových tepelných ztrát větráním. g)výpočet zátopového výkonu vytápěného prostoru h)stanovení návrhového celkového tepelného výkonu sečtením celkových návrhových tepelných ztrát a zátopového výkonu.

Konec prezentace Děkuji za pozornost VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Ing. Petr Horák, Ph.D. 1.3. 2010 25