SF2 Podkldy pro cční Okrjoé podmínky ýpočtů 1 Tploty, lhkost, ítr Ing. Kml Stněk, 9/21 kml.stnk@fs.cut.cz Obsh 1 ZÁKLADNÍ PŘEHLED... 2 2 TEPLOTA VZDUCHU... 4 2.1 NÁVRHOVÁ TEPLOTA VENKOVNÍHO VZDUCHU V ZIMNÍM OBDOBÍ... 4 2.2 PRŮMĚRNÉ MĚSÍČNÍ TEPLOTY VENKOVNÍHO VZDUCHU... 6 2. TEPLOTA VENKOVNÍHO VZDUCHU JAKO HARMONICKÁ FUNKCE... 6 2.4 EKVIVALENTNÍ VNITŘNÍ TEPLOTA A TEPLOTA VNITŘNÍHO VZDUCHU... 8 VLHKOST VZDUCHU... 9.1 ZÁKLADNÍ POJMY... 9.2 NÁVRHOVÁ RELATIVNÍ VLHKOST VENKOVNÍHO VZDUCHU... 12. NÁVRHOVÁ RELATIVNÍ VLHKOST VNITŘNÍHO VZDUCHU... 14 4 VÍTR... 18 4.1 RYCHLOST A SMĚR VĚTRU... 18 4.2 TLAK VĚTRU... 19 1
1 Zákldní přhld V zákldním kurzu stbní fyzky s budm s zbýt přnosm tpl lhkost stbních konstrukcích clých budoách. Vzměm s lboolnou stbní konstrukc (stěnu, střchu, okno). Aby k nějkému šířní ní mohlo dojít, musí být konstrukc n obou strnách ystn prostřdím s odlšným prmtry, ktrým říkám okrjoé podmínky. Ty jsou pk motorm dějů n porších untř konstrukc. Podsttné j, ž okrjoé podmínky jsou lčny, ktré znám n zčátku ýpočtu, mluím o tz. nzáslých lčnách. Dlší nzáslou lčnou, n šk okrjoou podmínkou, j rozměr konstrukc nbo čs. Tplot lhkost n porchu č untř konstrukc j pk tz. záslou lčnou, ktré s snžím dopočítt. Pozn.: V grfu ynáším nzáslou lčnu n osu x, záslou n osy y. Zbýám-l s přnosm tpl lhkost konstrukcích budoách, j zřjmé, ž okrjoým podmínkm budou: 1) Tplot zduchu Bz rozdílu tplot by ndocházlo k přnosu tpl. Př hodnocní konstrukcí pro nás bud okrjoou podmínkou tplot nkoního zduchu [ C] tplot ntřního zduchu [ C]. Tyto tploty ětšnou určují zákldní rozmzí, ktrém s ýpočt bud pohybot. N úron budo nmusí být ždy tplot ntřního zduchu okrjoou podmínkou, zálží n poz řšné úlohy. Počítám-l npř. tplnou stbltu místnost ltním období, j nopk tplot ntřního zduchu hldnou nznámou tplotní okrjoou podmínkou j tplot nkoního zduchu přípdně tplot ětrcího zduchu, pokud j odlšná. Rozdíly lokální tplotě zduchu tké způsobují rozdíly jho hustotě, tk dochází k smoolnému pohybu zduchu (tpljší zduch stoupá), mluím o tz. přrozné konkc. Upltňuj s př ětrání budo, otřných dutnách ícplášťoých konstrukcí uzřných dutnách mz oknním skly. 2) Vlhkost zduchu K popsu lhkost zduchu použíám íc lčn. Prní z nch j rltní lhkost zduchu [-] nbo [%]. Př hodnocní konstrukcí pro nás bud okrjoou podmínkou rltní lhkost nkoního zduchu [%] ntřního zduchu [%]. N úron budo pltí nlogcká úh jko u tploty. Z známé tploty rltní lhkost zduchu můžm dopočítt dlší důlžté lčny popsující lhký zduch bsolutní formě. Jsou jm hustot odní páry zduchu [kg/m ] částčný tlk odní páry p [P]. Jko jsou rozdíly tplot hncí slou přnosu tpl, jsou rozdíly hustotě odní páry hncí slou přnosu lhkost. ) Slunční zářní Intnztu slunčního zářní (též jdnosloně ozářní) budm znčt G [W/m 2 ]. Množstí zářní dopdjícího z určté období (též dák ozářní) budm znčt H [kwh/m 2 ]. N úron konstrukcí j jsné, ž slunční zářní zyšuj porchoou tplotu s ptřčným lm n rozložní tplot dál konstrukc. N úron budo způsobuj slunční zářní stupující okny do ntréru nárůst ntřní tploty (tomuto zářní říkám psní solární zsky). Zprostřdkoně přs zýšní tploty přspíá slunční zářní k přrozné konkc. 4) Vítr N úron konstrukcí má rychlost ětru w [m/s] l n ntnztu přnosu tpl mz porchm konstrukcí nkoním zduchm. Čím rychlj zduch okolí konstrukc proudí, tím j tnto přnos ntnznější. Vítr tké olňuj choání otřných dutn ícplášťoých konstrukcí. 2
N úron budo olňuj rychlost, rsp. tlk ětru p w [P] přrozné ětrání (tzn. otřným okny) dál způsobuj tok zduchu ntěsnostm obodoém plášt budoy (nžádoucí fkt). Mám tdy množnu okrjoých podmínk, s ktrým s ystčím zákldním kurzu stbní fyzky. Al mohly bychom njít jště řdu dlších. Npř. déšť, ktrý smáčí nsáký porch konstrukc, j zdrojm lhkost nbo požár blízkost konstrukc dotuj jjí porch sálým tplm pod. A to tomto přhldu nní řč o druhé ktgor, tz. počátčních podmínkách, protož nš ýpočty budm (ětšnou) proádět ustálném stu, kd čs, tdy n počátční st systému, nhrj rol. Pokud nás šk zjímá npř. rychlost ysychání konstrukc nbo rychlost chldnutí místnost, dntně čsoě záslé lčny, musím kromě okrjoých podmínk znát tké počátční lhkost, rsp. tplotu. Jké hodnoty okrjoých podmínk pro nš ýpočty olt? Vlm to zálží n účlu ýpočtu. Opět s to trochu rozdělm: 1) Nárhoé okrjoé podmínky podl norm Těmto okrjoým podmínkm s budm řídt zákldním kurzu stbní fyzky. Protož rblt klmtckých lčn j rálu lká, lší s místo od míst (město s. nko, nížny s. hory) čs, dájí nám normoé hodnoty soldní podkld s jstotou, ž záěry učněné n zákldě tkoého ýpočtu nbudou "úplně mmo". Normoé nárhoé podmínky jsou tké n strně bzpčnost. Tzn. když n zákldě spráně zolných normoých podmínk nzjstím konstrukc kondnzc, nmělo by k ní dojít n podmínkách rálného proozu. Stjně tk přípdě dmnzoání otopných těls zdroj tpl nám normoé podmínky zjstí přměřnost nárhu. 2) Extrémní okrjoé podmínky Vzměm s npř. nsloé ztížní konstrukc tplotou, kdy yštřujm st npjtost nbo objmoé změny konstrukc yolné tplotním rozdílm. Konstrukc zbudujm npř. př +5 C. Co s šk stn horkém ltním dn, kdy n konstrukc níc dopdá slunční zářní o ysoké ntnztě? Přns nržné ukotní znklé npětí? Nbo, jdná-l s o dltc, bud dltční spár dosttčně šroká? Nbo nás můž zjímt rzko nmrzání kondnzátu n spodní strně nějšího pláště douplášťoé střchy z mrzé jsné zmní noc. Njn, ž tplot nkoního zduchu můž být nžší nž normoá nárhoá, l jště musím zpočítt dlouholnné sálání ůč chldnější obloz, ktré j dál umocňuj. Extrémním podmínkm lz čsto ysětlt poruchy stb. A protož normoé podmínky nmohou myslt n š, nzbýá, nž s něktrých přípdch sstt lstní, njnpříznější možné okrjoé podmínky. ) Okrjoé podmínky co njblíž rltě Někdy nám njd o to, být ýpočtu n strně bzpčnost, l nopk co njblíž rltě. Typckým příkldm j ldc ýpočtoého modlu pomocí měřní. Mám třb mtmtcký modl pro ýpočt rozložní tploty rstné konstrukc. Sstím fyzcký modl konstrukc, ktrý umístím do klmtcké komory z pčlě nstných okrjoých podmínk měřím porchoé tploty tploty n rozhrní jdnotlých rst. Tytéž okrjoé podmínky dosdím do mtmtckého modlu sldujm shodu s měřným tplotm zolných bodch. J nutné s tké uědomt, ž sblpší mtmtcký modl stbně fyzkálního systému nám npomůž kltně zodpoědět nš otázky, bud-l zložn n chybných stupch.
2 Tplot zduchu 2.1 Nárhoá tplot nkoního zduchu zmním období V nšch ýpočtch s budm čsto změřot n zmní období. Zd lz očkát njyšší tplnou ztrátu, njyšší rzko kondnzc n porchu č untř konstrukc pod. Zákldní njíc použínou hodnotou j nárhoá tplot nkoního zduchu zmním období [ C], ktrá zásí n změpsné poloz ndmořské ýšc hodnocného objktu podl ČSN 754-. Stnoí s z zthu h 1,1, [ C] (2.1) 1 kd,1 [ C] j zákldní nárhoá tplot nkoního zduchu ndmořské ýšc 1 m n. m. dné tplotní oblst,, [ C] j zákldní tplotní grdnt dné tplotní oblst h [m] j ndmořská ýšk úroně ±, objktu (obykl tdy ndmořská ýšk 1. NP). Vypočtná hodnot s upruj ždy směrm dolů n njblžší clé číslo (npř. hodnot -12,4 C n -1 C). Obrázk 2-1: Tplotní oblst zmním období, rychlost směr přládjících ětrů (špky směru ětru jsou zkrslny chybně, přládjící směry ětru jsou přsně opčné!). Tbulk 2-1: Tplotní oblst ČR zmním období. tplotní oblst prům. ndmořská ýšk zákldní nárhoá tplot nkoního zduchu pro 1 m.n.m. zákldní tplotní grdnt nd 1 m.n.m h [m.n.m.] [ C],1 [ C], 1 24-12 -,5 2 2-14 -, 54-16 -,2 4 82-18 -,2 4
Příkld 2-1: Jká j nárhoá tplot nkoního zduchu zmním období pro lokltu Prh? Prh lží 1. tplotní oblst s zákldní nárhoou tplotou nkoního zduchu,1 12 C zákldním tplotním grdntm,,5 C. Jjí ndmořská ýšk j h 25 m.n.m. Doszním do ronc (2.1) obdržím 25 1 12,5 12,75 C 1 po zokrouhlní směrm dolů získám ýsldnou hodnou 1 C. Nárhoá tplot nkoního zduchu zmním období j sttstcky odozn n zákldě dlouhodobých mtorologckých měřní. Podíjm s nyní, jk sousí s skutčně doshoným tplotm. Jko příkld použjm měřní z mtorologcké stnc ČHMÚ Prh - Krlo z roku 26. tplot nkoního zduchu [ C] 6 2 28 24 2 16 12 8 4-4 -8-12 -16 1 6 9 12 15 18 21 24 27 6 dn roc Grf 2-1: Měřné tploty nkoního zduchu, stnc ČHMÚ Prh - Krlo, 26. V roc 26 byl nměřn njnžší tplot nkoního zduchu 14,8 C dn 2.1.26 7: hodn njyšší tplot 5,7 C dn 2.7.26 15: hodn. J zřjmé, ž normoou nárhoou tplotu nkoního zduchu zmním období nlz chápt jko xtrém, l jko dohodnutý stndrd, ktrý j dobrým bzpčným ýchodskm pro ětšnu zákldních stbně fyzkálních ýpočtů. Obrázk 2-2: Čtyřctltý průměr mnmálních ročních tplot nkoního zduchu [%] n úzmí ČR z období 1961-2. Přzto z Atlsu podnbí Čsk, ČHMÚ, 27. 5
Norm ČSN 754-, z ktré postup této kptol ychází, tké říká: Nárhoá tplot nkoního zduchu zmním období pro konkrétní místo s můž stnot přsněj podl údjů spádoě příslušné mtorologcké stnc, podl umístění budoy krjně, popř. podl poždků nstor, dou-l k bzpčnému nárhu. 2.2 Průměrné měsíční tploty nkoního zduchu V stbní fyzc s čsto stkám s ýpočtm tz. po měsících. Bud tomu tk npř. př ýpočtu roční blnc zkondnzoné ypřné odní páry untř konstrukc nbo př ýpočtu roční potřby tpl n ytápění budoy. Výpočt po měsících totž poskytuj rozumný komproms mz potřbou zchytt kolísání okrjoých podmínk běhm ročního cyklu náročností ýpočtu. Pro stnoní průměrných měsíčních tplot nkoního zduchu [ C] jž nxstuj jdnoduchý unrzální zorc, nboť jjch lokální rblt j přílš ysoká. Vyjdm tdy z tbloných hodnot mtorologckých dtbázích. Násldující tbulk grf uádí průměrné měsíční tploty nkoního zduchu čtyř loklt odozných n zákldě dlouhodobého měří ČHMÚ ltch 1961-199 (tz. stndrdní klmtologcké období dl Sětoé mtorologcké orgnzc). Tbulk 2-2: Průměrné měsíční tploty nkoního zduchu [ C] období 1961-199 dl ČHMÚ. loklt měsíc 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 roční průměr Prh-Krlo -,9,8 4,6 9,2 14,2 17,5 19,1 18,5 14,7 9,7 4,4,9 9,4 Brno-Tuřny -2,5 -,,8 9, 1,9 17, 18,5 18,1 14, 9,1,5 -,6 8,7 Lbrc -2,5-1,2 2, 6,6 11,7 14,8 16,2 15,8 12,4 8, 2,9 -,8 7,2 Churáňo -4,1 -,8-1,1 2,9 7,8 11,1 12,9 12,4 9,5 5,4,1 -,1 4,2 průměrná měsíční tplot nkoního zduchu [ C] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2-2 -4 Prh-Krlo Brno-Tuřny Lbrc Churáňo 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 měsíc Grf 2-2: Průměrné měsíční tploty nkoního zduchu [ C] období 1961-199 dl ČHMÚ. 2. Tplot nkoního zduchu jko hrmoncká funkc Pro tplotu nkoního zduchu j typcké prdlné, prodcké kolísání. Můžm j njít dnním ročním cyklu. Toto kolísání j možné yjádřt hodnou hrmonckou funkcí - snm nbo cosnm, jko t t sn 2 mp t p (2.2) 6
kd t [s] j čs, [ C] j střdní tplot, mp [ C] j mpltud tplotního kmtu, t p [s] j prod dnního tplotního kmtu t [s] j počátční čsoý posun. V ronc (2.2) by ronocnně šlo použít funkc cosnus, ktrá má oprot snu o 2 posunutý počátk. Pro mpltudu tplotního kmtu pltí mp mx mn tdy mp mp (2.) Aproxmc skutčného tplotního průběhu hrmonckou funkcí použíám př nlytckém řšní úloh čsto tké přípdě prmtrckých studí. Příkld 2-2: Aproxmc měřného dnního průběhu tploty nkoního zduchu hrmonckou funkcí. Dn 21. 7. 27 byl mtorologckou stncí ČHMÚ Prh Krlo změřn násldující průběh tploty nkoního zduchu s krokm měřní 1 h. čs [h] 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 tplot [ C] 2,6 19,4 18,7 18,5 18,6 19, 2, 2,5 21,1 22,5 24, 25,8 čs [h] 12 1 14 15 16 17 18 19 2 21 22 2 tplot [ C] 26, 27,5 28, 28,2 28,1 27,8 26,9 25,2 24,1 2, 22,5 21,5 Vynsm-l s hodnoty do grfu zjstím, ž hodnou proxmcí bud ronc (2.2) tru sn x. Dál dím, ž mnmum mn 18,5 C nstáá čs t h mxmum mx 28,2 C čs t 15 h. Vypočtm střdní tplotu jko střd ntrlu ;, tdy mn mx 28,2 18,5 2,65 C 2 2 Ampltudu kmtání mp ypočtm z ronc (2.) jko mn mx mp mn 2,65 18,5 4,85 C 2 2 Prod dnního tplotního kmtu j tp 24 h. Zbýá určt počátční čsoý posun t. Vím, ž hldná hrmoncká funkc musí nbýt sého mnm čs t h mxm čs t 15 h. Vykrslím-l s průběh smotné funkc sn2 ttp dím, ž sých xtrémů doshuj čsch t 6 h, rsp. t 18 h. Musím tdy zjstt posunutí čs o h zpět (funkc musí zčít dří ), čmuž odpoídá počátční fáz kmtání 2 t tp, kd t h. Hldnou proxmcí nměřného dnního kolísání tploty nkoního zduchu j tdy hrmoncká funkc t 2,27 4,85 sn 2 24 tplot [ C] 29 28 27 26 25 24 2 22 21 2 19 18 17 2 t t p mp měřní střdní tplot proxmc 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 14 15 16 17 18 19 2 21 22 2 čs [h] 7
2.4 Eklntní ntřní tplot tplot ntřního zduchu Tplotu ntřního prostřdí budo dfnujm přážně pomocí dou lčn, ktré nlz změňot. Jsou jm klntní ntřní tplot (zkrácně ntřní tplot nbo též oprtní tplot) [ C] tplot ntřního zduchu [ C]. Oprtní tplot přdstuj komplxnější pops. Lz ysětlt n nlog s ldským tělm. Poctu tpl ntréru j ýsldkm jk konktního přnosu tpl mz nším tělm ntřním zduchm, tk zároň sálání k porchům konstrukcí, otopných ploch td. To smé zžíá kždý porch konstrukc - sáláním komunkuj s osttním porchy konkcí s ntřním zduchm. Protož zjdnodušných modlch čsto použíám pouz součntl přstupu tpl (rsp. odpory př přstupu tpl) míchjící ob ly dohromdy, musím dkátně promícht tploty porchů zduchu. A ntřní tplot j konstruoán práě tk, by ob mchnsmy přnosu tpl klntně zohldňol. Pro nás j podsttné, ž ntřní tplotu budm použít př ýpočtch tplných ztrát. Pro běžné prostory budm užot hodnotu nárhoé (klntní) ntřní tploty [ C] zmním (rsp. otopném) období dl ČSN 754. Tbulk 2-: Nárhoá ntřní tplot zmním období pro ybrné místnost pozmních stb dl ČSN 754- (íc Příloh I normy). druh místnost obytné budoy trl užíné [ C] obýcí místnost 2 kuchyně 2 kouplny 24 klozty 2 ytápěné dljší místnost 15 ytápěná schodště 1 dmnstrtní budoy knclář, čkárny, zsdcí síně, jídlny 2 hly, místnost s přpážkm 18 Nárhoou tplotu ntřního zduchu [ C] pro normoé ýpočty můžm ododt z nárhoé ntřní tploty [ C] zjdnodušně jko kd [ C] (2.4) j přrážk podl typu objktu způsobu ytápění. Tbulk 2-4: Přrážk n yronání rozdílu mz nárhoou ntřní tplotou tplotou ntřního zduchu. 8
Vlhkost zduchu.1 Zákldní pojmy Vlhký zduch chápm jko bnární směs suchého zduchu odní páry. Vodní páru zduchu můžm popst děm lčnm. Jsou jm 1) Hustot odní páry (můžm říkt též koncntrc) [kg/m ] čsto tké [g/m ] 2) Částčný tlk odní páry p [P] Jdná s o klntní způsoby popsu přodním zthm j stoá ronc dálního plynu p R 27,15 [P] (.1) kd R 461,5 J/(kg K) j plynoá konstnt pro odní páru [ C] j tplot zduchu. Pro kždou tplotu xstuj mxmální množstí odní páry, ktrou můž zduch obshot. V záslost n zolné formě popsu tk xstuj 1) Hustot nsycné odní páry (též koncntrc) st [kg/m ] 2) Částčný tlk nsycné odní páry p st [P] Míru nsycní zduchu odní párou yjdřuj rltní lhkost, dfnoná jko p p [-] nbo 1 [%] (.2) st st Pro hustotu nsycné odní páry st [kg/m ] zduchu o tplotě [ C] pltí mprcký zth st b 1 R 27,15 n [kg m ] (.) kd pro 2 T 4,689 P b 1,486 n 12, 288,68 P b 1, 98 n 8,2 T Násldující mprcké zorc uádějí částčný tlk nsycné odní páry jko funkc tploty zduchu pst 17,269 27, 61,5 pro C [P] (.4) pst 21,875 265,5 61,5 pro C [P] (.5) Tplotu, př níž j zduch odní párou zcl nsycn, tzn. tplotu zduchu roncích (.4) (.5), oznčujm jko tplotu rosného bodu, chcm-l j rozlšt, znčím j dp [ C]. Ronc (.4) (.5) lz přrátt n ýpočt tploty zduchu odpoídjící částčnému tlku nsycné odní páry pst pst dp 27, ln 17,269 ln 61,5 61,5 1 pro p st 61,5 P (.6) pst pst dp 265,5 ln 21,875 ln 61,5 61,5 1 pro p st 61,5 P (.7) 9
Vlhkostní lčny dfnoné roncm (.2) ž (.5) lz yjádřt grfcky záslost n tplotě násldujícím způsobm. 9% 26 24 1% (st) 8% hustot odní páry [g/m ] 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 7% 6% 5% 4% % 2% 1% -2-18 -16-14 -12-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 tplot zduchu [ C] Grf -1: Hustot odní páry zduchu záslost n tplotě rltní lhkost. částčný tlk odní páry p [P] 6 27 24 21 18 15 12 9 6 1% (st) 9% 8% 7% 6% 5% 4% % 2% 1% -2-18 -16-14 -12-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 tplot zduchu [ C] Grf -2: Částčný tlk odní páry zduchu záslost n tplotě rltní lhkost. 1
Tplotu rosného bodu záslost n tplotě rltní lhkost lz tké přblžně ypočítt přímo jko dp 4 25 4 25 ln 25 [ C] (.8) kd [ C] j tplot zduchu [-] j rltní lhkost. Příkld -1: Užujm ypnutý mrzcí box o objmu 2 m něm zduch o tplotě 26 C rltní lhkost 5 %. Jké množstí námrzy G c [g] znkn boxu př snížní tploty n 18 C po jho zpnutí? Úlohu můžm yřšt lc rychl pomocí přdchozích grfů nbo počtně. Ukážm s druhý způsob. Ronc (.1) ž (.8) nám poskytují íc možností, jk s dobrt ýsldku, l nyní zolím tu njpřímější. Z ronc (.8) ypočtm tplotu rosného bodu zduchu boxu dp 4 26 25 4 26 25 ln(,5) 25 14,8 C J zřjmé, ž pokud snžujm tplotu z půodních 26 C, rost rltní lhkost, ž n úron rosného bodu dosáhn 1 %, ncméně tomto rozmzí žádná lhkost nkondnzuj. Kondnzc zčíná př snžoání tploty pod úroň rosného bodu. Vypočtm, kolk odní páry obshuj 1 m zduchu př tplotě rosného bodu pomocí ronc (.) st 8,2 14,8 288,68 1,98 1 (14,8) 1 12,7 g m 461,5 14,8 27,15 Obdobně z ronc (.) spočtm st pro tplotu -18 C st 12, 18 4,689 1,486 1 ( 18) 1 1,6 g m 461,5 18 27,15 Od hustoty nsycné odní páry př tplotě 14,8 C (rosný bod zduchu o tplotě 26 C rltní lhkost 5 %) odčtm hustotu nsycné odní páry př snížné tplotě -18 C, zpočtm objm boxu 2 m obdržím G 2 (14,8) ( 18) 2 12,6 1,6 2,1 g c st st což j hldné množstí zkondnzoné zmrzlé odní páry boxu. 11
.2 Nárhoá rltní lhkost nkoního zduchu Nárhoou rltní lhkost nkoního zduchu [%] lz stnot mprckým zthm záslost n tplotě nkoního zduchu [ C] jko 9 15,5 9,17 [%] pro 21 25 C (.9) Příkld -2: Jká j nárhoá rltní lhkost zduchu zmním období pro lokltu Prh? V příkldu 2-1 jsm ypočtl nárhoou tplotu nkoního zduchu zmním období 1 C. Dosdím-l j do zorc (.9), hnd obdržím 9 ( 1) 15,5 8,6 % ( 1) 9,17 Podobně jko kptol 2.2 s tké podíám n typcký průběh rltní lhkost běhm roku lokltě Prh. Grf jště doplním o hustotu odní páry zduchu. 1 2 rl. lhkost nkoního zduchu [%] 9 8 7 6 5 4 2 1 1 6 9 12 15 18 21 24 27 6 dn roc Grf -: Typcký průběh rl. lhkost hustoty odní páry nkoním zduchu běhm roku, loklt Prh, dlouhodobý průměr, dtbáz Mtonorm 5.1. Rltní lhkost zduchu j typcky yšší zmně nž létě. Ašk pro množstí odní páry zduchu pltí díky yšším ltním tplotám trnd přsně opčný! Příkld -: V ntréru budoy j cloročně konstntní tplot 2 C rltní lhkost 5 %. Jký bud směr dfúz odní páry obodoou konstrukcí př zmních nárhoých podmínkách z příkldu -2, jký ltním dn s nměřnou tplotou 26 C rltní lhkostí 55 %? Motorm dfúz odní páry konstrukcí j rozdíl jjích hustot (prcálních tlků) obklopujících prostřdích. Směr dfúz j ždy z prostřdí s yšší hustotou do prostřdí s hustotou nžší. Pro ntrér budoy s 2 C 5 % po doszní do ronc (.) (.2) obdržím hustotu odní páry 8,64 g/m. Pro zmní nárhoé podmínky dostnm stjným postupm (zm) 1,17 g/m pro ltní dn obdržím (léto) 1,4 g/m. Výsldky poronám 18 16 14 12 1 8 6 4 2 hustot odní páry zduchu [g/m ] (zm) 1,17 8,64 (léto) 1,4 [g m ] z čhož plyn, ž z zmních nárhoých podmínk bud odní pár dfundot obodoou konstrukcí směrm z ntréru do nkoního prostřdí, ztímco zdném ltním dn bud jjí tok obrácný, z nkoního prostřdí směrm do ntréru. 12
Pro ýpočt roční blnc zkondnzoné ypřné odní páry j potřb znát tké průměrnou měsíční rltní lhkost nkoního zduchu [%]. Můžm j n zákldě průměrné měsíční tploty nkoního zduchu ypočítt z zthu (.9). Násldující tbulk grf uádí průměrné měsíční rltní lhkost nkoního zduchu čtyř loklt z kptoly 2.2. Tbulk -1: Průměrné měsíční rltní lhkost nkoního zduchu [%]. loklt měsíc 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 roční průměr Prh-Krlo 8,8 8,2 78,8 76,7 7,4 7,4 68,6 69, 7, 76,4 78,9 8,2 75,5 Brno-Tuřny 81, 8,6 79,2 76,8 7,6 7,9 69, 69,8 7, 76,7 79, 8,7 75,9 Lbrc 81, 8,9 79,7 78, 75,2 72,9 71,7 72,1 74,7 77,1 79,5 8,8 77, Churáňo 81,7 81,6 8,8 79,5 77,4 75,6 74,4 74,7 76,5 78,5 8,5 81,4 78,5 průměrná měsíční rltní lhkost nkoního zduchu [%] 85 8 81 79 77 75 7 71 69 67 65 Prh-Krlo Brno-Tuřny Lbrc Churáňo 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 měsíc Grf -4: Průměrné měsíční rltní lhkost nkoního zduchu [%]. Udné hodnoty ypočtné n zákldě zthu (.9) jsou pouz orntční, zláště pro horské loklty (Churáňo). Kromě tploty totž rltní lhkost nkoního zduchu zásí n srážkoé čnnost dné lokltě - s rostoucím počtm srážkoých dní rost průměrná měsíční rltní lhkost, z násldující mp průměrných prosncoých rltních lhkostí nkoního zduchu n úzmí ČR. Obrázk -1: Průměrné měsíční rltní lhkost nkoního zduchu [%] n úzmí ČR prosnc. Přzto z Atlsu podnbí Čsk, ČHMÚ, 27. 1
. Nárhoá rltní lhkost ntřního zduchu Pro běžné prostory s ýjmkou prostorů s suchým, lhkým mokrým proozy budm dl ČSN 754- užot hodnotu rltní lhkost ntřního zduchu [%] 5 % Tuto hodnotu budm použít př hodnocní konstrukcí zmních nárhoých podmínkách. Přsněj lz rltní lhkost ntřního zduchu ětrného ntréru s známým zdroj lhkost ypočítt z blnc hmotnostních toků odní páry ustálném stu V G V množstí odní páry stupující do ntréru produkc odní páry ntréru množstí odní páry ystupující z ntréru [kg s] (.1) kd V [m /s] j objmoý tok ětrcího zduchu, [kg/m ] j hustot odní páry nkoním zduchu, G [kg/s] j produkc odní páry ntréru [kg/m ] j hustot odní páry ntřním zduchu. Blnc lhkost ntréru z ustálného stu (.1) lustruj násldující obrázk. [ C] [%] [kg m ] [ C] [%] [kg m ] [kg s] V [kg s] G [kg s] V [m ] V Obrázk -2: Blnc hmotnostních toků odní páry ětrném ntréru, ustálném stu. Z blnční ronc (.1) můžm yjádřt hustotu odní páry ntřním zduchu jko G V [kg m ] (.11) Hustoty odní páry rozpíšm podl (.2) jko st, st, [kg m ] po úprě získám yjádřní rltní lhkost ntřního zduchu tru st, G V [-] (.12) st, kd [-] j rltní lhkost nkoního zduchu, st, [kg/m ] j hustot nsycné odní páry nkoním zduchu, [-] j rltní lhkost ntřního zduchu, st, [kg/m ] j hustot nsycné odní páry ntřním zduchu. Hustoty nsycné odní páry počítám roncí (.). Jště poznmnjm, ž pro objmoý tok ětrcího zduchu pltí V nv [m s] (.1) kd n [s -1 ] j násobnost ýměny zduchu ntréru V [m ] j objm zduchu ntréru. 14
Pro úplnost j nutné dodt, ž blnc (.1) j zndbáno množstí odní páry, ktré dfunduj obodoým konstrukcm, protož j poronání s množstím přnášným ětráním lm mlé. Všchny ýš udné ronc tké doolují prcot s jnou čsoou jdnotkou nž skund, stbní fyzc běžně doszujm tokoé lčny ztžné k hodně, [h]. Pokud nní ntrér ětrán nkoním zduchm, l zduchm uprným, j třb prmtry nkoního zduchu (.1) (.12) nhrdt prmtry přáděného uprného zduchu. Tbulk -2: Typcká produkc odní páry př obyklém proozu obytných budoách. čnnost dospělá osob - ktní - spící řní - n lktrckém řč - n plynoém řč koupání prní sušní prádl ( ntréru) produkc,5 kg/h,4 kg/h 2, kg/dn, kg/dn,4 kg/(os dn),5 kg/dn 1,5 kg/(os dn) Příkld -4: Vypočítjm rltní lhkost ntřního zduchu běhm ýuky místnost A54 pomocí blncoání hmotnostních toků odní páry ustálném stu. V místnost j 25 dospělých osob, z toho jdn ktní cčící, 22 ktních studntů d spící studnt. Objm zduchu místnost j 25 m násobnost ýměny zduchu 1,5 h -1. Tplot ntřního zduchu j 22 C, tplot nkoního zduchu j 1 C. Hustoty nsycné odní páry ntřním nkoním zduchu ypočtm z ronc (.) jko st, 19,4 1 kg/m st, 9,411 kg/m. Rltní lhkost nkoního zduchu získám z (.9) jko,762 [-]. Spočtm produkc odní páry od osob G 2,5 2,4 1,2 kg/h. Objmoý tok ětrcího zduchu určím z (.1) jko V 1,5 25 75 m /h. Hodnoty dosdím do (.12) obdržím,762 9,411 1,2 75,59 [-] 19,4 1 Rltní lhkost zduchu plně obszné místnost A54 j př zdných podmínkách 5,9 %. Pro ýpočt roční blnc zkondnzoné ypřné odní páry j potřb znát tké průměrné měsíční rltní lhkost ntřního zduchu [%] (doszní konstntní hodnoty 5 % cloročně by bylo přílš lkým zjdnodušním). ČSN EN ISO 1788 dáá násldující náod pro ýpočt n zákldě hustot, rsp. částčných tlků odní páry zduchu, ktrý ychází z ronc (.12) st, pst, p [-] (.14) p st, st, sronáním s (.12) j zřjmé, ž pltí G V G V [kg/m ], rsp. p R 27,15 [P] s yužtím (.1) (.15) p [P] s nzýjí přrážky k hustotě, rsp. částčnému tlku odní páry ntř- kd [kg/m ] ním zduchu lm proozu. Člny p tdy zstupují poměr produkc lhkost k objmoému 15
tok ětrcího zduchu norm stnouj jjch lkost n zákldě tz. lhkostní třídy stby průměrné měsíční tploty nkoního zduchu [ C] (z kptol 2.2). Tbulk -: Vlhkostní třídy podl ČSN EN ISO 1788. lhkostní tříd budo, prooz 1 Skldy osttní objkty bz zdrojů lhkost bz pobytu osob 2 Knclář obchody s nucnou ýměnou zduchu Obytné budoy s mlým obszním osobm 4 Běžné obytné budoy, kuchyně, jídlny 5 Budoy s lhkým proozm (prádlny, plcké bzény, sportoní hly td.) [kg m ] p [P] Grf -5: Přrážky -5 5 1 15 2 25 průměrná měsíční tplot nkoního zduchu [ C] [kg/m ] p [P] pro lhkostní třídy záslost n průměrné měsíční tplotě nkoního zduchu [ C]. Násldující grf uádí průměrné měsíční rltní lhkost ntřního zduchu budoě s cloročně konstntní tplotou 21 C lokltě Prh. Výpočt j prodn dl (.14) pro šch 5 lhkostních tříd. 7 průměrná měsíční rltní lhkost ntřního zduchu [%] 6 5 4 2 1 5 4 2 1 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 měsíc Grf -6: Průměrné měsíční rltní lhkost ntřního zduchu [%] dl (.14) pro lokltu Prh. V přdchozím grfu j zýrzněn průběh pro 4. lhkostní třídu, ktrou budm použít pro posuzoání běžných, přrozně ětrných bytoých občnských stb. 16
Příkld -5: Tnto příkld nní počtní, l má lustrot rozdíly rltní lhkost ntřního zduchu, s ktrým s můžm stkt u běžných stb. Běhm 2. 21. 11. 29 byl měřn rltní lhkost ntřního zduchu dou stbách. Prní byl bytoá jdnotk domě z roku 195 po ýměně okn. Druhou byl noostb psního rodnného domu s dřěnou rámoou konstrukcí, těsným obodoým pláštěm s systémm mchnckého ětrání s zpětným získááním tpl. Tplot nkoního zduchu průběhu měřní kolísl mz 11 C jho rltní lhkost s pohybol kolm 9 %. rltní lhkost ntřního zduchu [%] 75 7 65 6 55 5 45 4 5 bytoý dům z 195 po ýměně okn noostb s mch. ětráním 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 čs [h] J ptrné, ž ětrání stršího bytu po ýměně okn nní dosttčné. Noá těsná okn sc snížl tplné ztráty prostupm, l prktcky yloučl nfltrc, tím lspoň mnmální prdlnou ýměnu zduchu. Noý st nbyl zároň proázn změnou choání užtl, tdy čstějším ětráním okny. Výsldkm j zýšná rltní lhkost ntréru, což pozděj změ dlo, s přspěním nízké porchoé tploty chlných obodoých zdí, k ntřní porchoé kondnzc. Nprot tomu mchncké ětrání noostbě, ktrá j roněž těsná, udržuj rltní lhkost ntřního zduchu yhoujících mzích díky zpětnému získáání tpl s mnmálním nýšním tplné ztráty. Přípdy strších domů s noým okny nyhoujícím ntřním prostřdím jsou čsté. Rkonstrukcím obcně j ždy nutné ěnot zýšnou pozornost zohldnt spcfk, s ktrým s u noostb tk čsto nstkáám. 17
4 Vítr 4.1 Rychlost směr ětru Rychlost ětru budm znčt w [m/s].vítr ptří mz njproměnlější mtorologcké prky. Jdná s o ktoroou lčnu určnou jdnoznčně směrm rychlostí. Ty jsou přízmní rstě olněny drsností zmského porchu. Njmnší drsnost má odní hldn, njětší lsní porosty č městská zástb. S rostoucí drsností s obcně snžuj rychlost proudění přízmní rstě, zároň rostou turbulnc (nuspořádné íry). Měřní směru rychlost ětru s stndrdně proádí ýšc 1 m nd porchm (přztu z Atlsu podnbí Čsk, ČHMÚ, 27). Pro stnoní lokální rychlost ětru blízkost obodoého pláště budoy j šk potřb zít úhu porušní olného proudu ětru způsobného gomtrí budoy. Vlký l má smozřjmě tké okolí budoy chrktrstk okolního trénu, ktré olný proud ětru roněž olňují. V městch s mohou lokální hodnoty ýrzně lšt od údjů z njblžší mtorologcké stnc. rychlost ětru [m/s] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 1 6 9 12 15 18 21 24 27 6 dn roc Grf 4-1: Rychlost ětru, stnc ČHMÚ Prh - Krlo, 26. 18 16 Hstogrm Dstrbuc Strdn hodnot = 2.96 Poct prku = 876 Mnmum = Mxmum = 14.9 1.9.8 14.7 ctnost yskytu 12 1 8 6 4 2.6.5.4..2.1 1 2 4 5 6 7 8 9 rychlost tru (m/s) Grf 4-2: Hstogrm hodnoých hodnot rychlost ětru pro lokltu Prh, dlouhodobý průměr, dtbáz Mtonorm 5.1. 18
průměrná měsíční rychlost ětru [m/s] 5, 4,5 4,,5, 2,5 2, Prh Brno-Kuchřoc Lbrc Churáňo 1 2 4 5 6 7 8 9 1 11 12 měsíc Grf 4-: Průměrná měsíční rychlost ětru w [m/s]. Přládjící směr ětru n úzmí ČR j jhozápdní zápdní, l tr trénu tyto přládjící směry modfkují. Hodnoty bzětří s rostoucí ýškou obcně klsjí od 1-2 % nžších polohách po 1- % horských lokltách. 12 9 - V 5 - ctnost yskytu 6 4 15 2 1 S - 18 - J 21 24 27 - Z Grf 4-4: Čtnost hod. hodnot směru ětru pro lokltu Prh, dlouhodobý průměr, dtbáz Mtonorm 5.1. 4.2 Tlk ětru Určté rychlost ětru přísluší dynmcký tlk (tzn. pohybm podmíněný) podl ronc p w 1 2 w [P] (4.1) 2 kd [kg/m ] j hustot nkoního zduchu w [m/s] j rychlost ětru. Tnto tlk bychom zjstl olném proudu ětru. Pro stnoní lokálního tlku ětru určtém bodě porchu budoy j šk potřb zít úhu porušní olného proudu ětru způsobného gomtrí budoy. Tyto ly jsou obykl yjdřoány pomocí rodynmckých tlkoých součntlů C p [-]. Jjch lokální hodnoty n porchu budoy zásí n jjí gomtr směru ětru, l tké n gomtr okolí budoy chrktrstc trénu, ktré olný proud ětru roněž olňují. Pro zákldní oěřocí ýpočty lz použít hodnoty C p z ČSN EN 1991-1-4 (Ztížní konstrukcí ětrm). Pro lokální dynmcký tlk ětru n lboolné místo porchu budoy potom pltí 19
1 2 pw Cp w [P] (4.2) 2 Rozdíl tlků ětru mz děm místy 1 2 obodoého pláště budoy můžm yjádřt jko kd p,1 1 2 pw pw,1 pw,2 Cp,1 Cp,2 w [P] (4.) 2 C C p,2 [-] jsou rodynmcké součntl tlku ětru místch 1 2. Grf 4-5: Lokální rodynmcké součntl tlku ětru n sdloou střchu nízkopodlžní budoy př směru ětru kolmo n hřbn. Dl ASHRAE Hndbook - Fundmntls, 29. rozdíl souč. tlku C p [-].8 tlkoý rozdíl p w [P] 25 2 15 1 5.6.4.2.1 1 2 4 5 6 7 8 rychlost ětru [m/s] Grf 4-6: Grfcké yjádřní ronc (4.) pro ýpočt tlkoého rozdílu lm ětru mz děm místy obodoého pláště budoy. 2