STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STAVEBNÍ VALAŠSKÉ MEZIŘÍČÍ NÍZKOENERGETICKÝ DŮM Vypracoval : Jakub Kos Vedoucí práce : Ing. Petr Kosík
Architektonické, dispoziční a konstrukční řešení Cílem bylo vytvořit rodinný dům jednoduchého tvarosloví, který bude splňovat požadavky kladené na nízkoenergetické stavby. U objektu byl kladen důraz na jednoduchost a účelnost objektu. Otevřený prostor společenské části je v přímém kontaktu s vnějším prostředím a díky důmyslnému rozmístění oken je objekt zaplavován denním světlem. Rohový krb ve společenské části dodává pocit příjemné, nejen tepelné pohody. Objekt je navržen jako dvoupodlažní stavba bez podzemního podlaží s krytým venkovním stáním pro auto. Konstrukce zastřešení parkovacího stání v úžené míře pokračuje až k objektu, a tvoří tak krytí chodníku vedoucího k objektu. V přízemí se nachází otevřený prostor vyčleněný na společenskou část, kuchyň a jídelní prostor a také členěno na dvě výškové úrovně. Odděleně od tohoto prostoru je navržena technická místnost, kde je umístěn hlavní zdroj vytápění, sklad a WC. Zádveří je od otevřeného prostoru také odděleno, aby nedocházelo ke zbytečným tepelným ztrátám. Druhé podlaží je opět členěno na dvě výškové úrovně a také je rozděleno na dvě části, kde každá má svou vlastní promenádu vzájemně spojenou schodištěm. V části přímo přístupné z přízemí se nachází koupelna s ložnicí, v protilehlé části jsou umístěny dva pokoje. Stavba je navržena jako rámová dřevěná konstrukce splňující požadavky nízkoenergetického domu. Stavba využívá dostatečné prosklení jižní fasády a další prosvětlení je zajištěno střešním světlíkem, který skrz proluku mezi jednotlivými promenádami v druhém podlaží propouští světlo přímo do obývacího pokoje a kuchyně. Všechny prosklené plochy jsou tvořeny izolačním trojsklem, díky kterému jsou tepelné ztráty minimální. Vytápění je řešeno jako teplovzdušné, kromě koupelny, kde je navrženo podlahové vytápění. Vytápění zajišťuje vzduchotechnická jednotka s protiproudým rekuperačním výměníkem DUPLEX S od firmy Atrea, která zajišťuje vytápění celého domu a ohřev vody. Jako případné pomocné vytápění v zimním období je navržen krb napojený skrz fasádu na hliníkový komín KERASTAR firmy Schiedel. Prosklenou fasádou na jižní straně se stavba otevírá do exteriéru na terasu, která je v přímé návaznosti na společenskou část objektu. Tato prosklená stěna je konstrukčně řešena rozšířením a vyztužením středového sloupku rámu okna, díky čemuž slouží jako částečné podepření nadokenní části. Vzhledem ke zvolené konstrukci, jejíž jedna z hlavních vlastností je lehkost, nepředstavuje tato část stavby velký problém. Na obvodovou konstrukci stavby je použita speciální omítka imitace betonu (firma Němec), která se vyznačuje velkou odolností a trvanlivostí a velmi dobrou opravitelností v případě poškození. Principem této ruční techniky je takový, že za použití speciální cementové stěrky se gletováním vytváří povrch
vyhlížející jako pohledový beton. Část stavby je z hlediska vzhledu navíc obložena tmavým dřevem, které je také použito na obložení příchodové cesty a parkovacího stání. Nosná konstrukce zastřešení tohoto stání a příchodové cesty spolu s konstrukcí zastřešení je provedena z betonu.
STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STAVEBNÍ VALAŠSKÉ MEZIŘÍČÍ TECHNICKÁ ZPRÁVA Vypracoval : Jakub Kos Vedoucí práce : Ing. Petr Kosík
1. Zdůvodnění koncepce vytápění Vytápění v objektu je zajištěno systémem DUPLEX S od firmy Atrea. Pracuje na principu rekuperace tepla, kdy je čerstvý vzduch přiváděn přívodním potrubím umístěným v nezámrzné hloubce a jímací místo je ve vzdálenosti 25m od samotné rekuperační jednotky. Vývody teplého vzduchu jsou umístěny v blízkosti prosklených ploch, kvůli vytvoření teplené clony, ikdyž tepelné ztráty prostupem okny jsou minimální díky složení trojskel Planitherm Ultra 4 mm, kde má rámeček u zasklení šířku 16 mm a prostor mezi skly je vyplněn kryptonem. Vzhledem k nízkoenergetickému řešení domu, kde jsou nízké tepelné ztráty, a tím pádem také nároky na vytápění, je toto řešení vytápění dostačující. Na jednotku je napojen ohřev vody a podlahové topení, které je navrženo v koupelně v IINP. Jako pomocné vytápění v zimním období slouží krbová vložka napojená skrz fasádu na nerezový komín Schiedel KERASTAR.
2. Tepelné ztráty objektu 2.1. Tepelně technické parametry stavebních konstrukcí Obvodová konstrukce U=0,12W/m 2 K Střešní plášť U=0,12W/m 2 K Podlaha U=0,16W/m 2 K Izolační trojsklo U=0,50W/m 2 K Dveře U=2,50 W/m 2 K
2.2. Tepelné ztráty objektu Výpočet tepelných ztrát dle ochlazovaných ploch obálková metoda Vstupní data: teplota podzemního podlaží (nevytápěný prostor) t p = 12 C (ČSN 06 0210) rozdíl teplot mezi vnitřním a vnějším prostředím Dt e =t is t e =18+12= 30 K rozdíl teplot mezi vnitřním prostředím Dt p =t is t p =18 0= 18 K rozdíl teplot mezi vnitřním prostředím Dt s =t is t s =18+12= 30 K součinitel vyjadřující vliv přirážek a tepelné ztráty infiltrací p i = 1,75 Přehled vstupních hodnot: Druh Plocha kcí S Součinitel prostupu tepla U Rozdíl teplot t Okna 64,73 m 2 0,50 W.m 2.K 1 30 K Dveře 3,46 m 2 2,50 W.m 2.K 1 30 K Okna 223,77 m 2 0,12 W.m 2.K 1 30 K Dveře 116,11m 2 0,12 W.m 2.K 1 30 K Okna 132,00 m 2 0,17 W.m 2.K 1 18 K Tepelné ztráty budovy obálková metoda Q z = (S a *k a * t e +S o *k o * t e +S d *k d * t e +S s *k s * t e +S p *k p * t p p i Q z = 4685,07375 W
2.3. Vyčíslení výkonové potřeby tepla pro vytápění, TUV, větrání Lokalita Střední denní venkovní teplota t em = 13 C Délka topného období d = 236 dnů Venkovní výpočtová teplota t e = 15 C Průměrná teplota během otopného období tes = 3,6 C Vytápění Tepelná ztráta objektu Qc = 5 kw Průměrná vnitřní výpočtová teplota tis = 19 C Vytápěcí denostupně D = d * (t is t es ) = 3634 K*dny Opravné součinitele a účinnosti systému e i = 0,85 η o = 0,95 e t = 0,90 η r = 0,95 e d = 1,00 Opravný součinitel ε = e i * e t * e d = 0,765 24 Qc D Q 3,6, 0 10 VYT r n nr tis te Q, = 39,1 GJ/rok (10,9 MWh/rok) VYT r Ohřev teplé vody t1 = 10 C ρ = 1000 kg/m 3 t2 = 55 C c = 4186 J/kgK V 2p = 0,328 m3/den Koeficient energetických ztrát systému z = 0,5 Denní potřeba tepla pro ohřev teplé vody p c V2 p t2 t1 Q 1 z 25, kwh TUV, d 7 3600 Teplota studené vody v létě tsvl = 15 C Teplota studené vody v zimě tsvz = 5 C Počet pracovních dní soustavy v roce N = 365 dnů t2 tsvl QTUV, r QTUV, d d 0, 8 QTUV, d N d t2 tsvz Q TUV, r = 29,5 GJ/rok (8,2 MWh/rok) Q r = Q VYT,r + Q TUV,r = 68,7 GJ/rok (19,1 MWh/rok) 3
3. Návrh zdroje vytápění Navržena je vzduchotechnická jednotka s protiproudým rekuperačním výměníkem DUPLEX S. Princip jednotky spočívá v tom, že vzduch je přiváděn potrubím umístěným v nezámrzné hloubce a jímacím zařízením ve vzdálenosti od jednotky 25mm. Díky tomuto potrubí se přiváděný vzduch v zimním období částečně ohřeje a v letním období naopak ochladí. V rekuperační jednotce je dále ohříván odpadním vzduchem přiváděným z jednotlivých místností. Po předání tepla je odpadní vzduch vyveden pryč z objektu. Účinnost rekuperace je až 80%. Jednotka dokáže také vzduch přihřívat či ochlazovat. Kromě teplovzdušného vytápění zajišťuje jednotka také ohřev teplé vody a je na ni napojeno podlahové topení, které je navrženo v koupelně v IINP. Rozvody vytápění jsou vedeny v podlaze a částečně ve stěně.
4. Řešení spalovacího vzduchu pro spotřebiče paliv Spalovací vzduch je řešen systém Schiedel KERASTAR, který zajišťuje jak přívod vzduchu pro krb tak odvod spalin. Vzhledem k nízkoenergetickému řešení stavby je vzduch pro krb nasáván pomocí tohoto systému z venkovního prostředí, aby nedocházelo k odběru teplého vzduchu z místností, který je nezbytně nutný k rekuperaci tepla, která slouží jako hlavní zdroj vytápění v objektu.
5. Návrh spalinových cest 5.1. Volba komínového systému Navržen je komínový systém Schiedel KERASTAR. Je navržen jako venkovní a odvádí spaliny z krbu na dřevo, který slouží jako pomocné vytápění spodní části objektu v zimním období. Tento systém je lehký třísložkový komínový systém s vnitřní keramickou tenkostěnnou vložkou, která se vyznačuje mimořádnou těsností a tvarovou přesností, masivní tepelnou izolací a vnějším pláštěm z ušlechtilé oceli. Hrdlové spojení keramických vložek společně s originální spárovací hmotou zajišťuje absolutní těsnost systému. Tenkostěnná keramická vložka je odolná při teplotních změnách, bezpečně odolává kyselinám a korozi. Napojení spotřebičů se provádí pomocí celokeramických tvarových T kusů. Tepelná izolace sestává z vysoko jakostního minerálního vlákna (tloušťka 60 mm), které má vysoké izolační vlastnosti. Nevznikají žádné tepelné mosty, protože jde o přímou tepelnou izolaci. Vnější plášť je proveden z ušlechtilé nerez oceli (1.4301) o síle materiálu 0,4 mm. 1 Drážka pro sponu 2 Spona zajištěná šroubem 3 Hrdlový spoj keramických vložek vyplněn tmelem Schiedel Rapid 4 Profilovaná keramická vložka 5 Tepelná minerální izolace 6 Plášť z ušlechtilé oceli 5.2. Stanovení průměru průduchu s ohledem na typ a výkon spotřebiče Průměr průduchu je navržen 180mm. Je na něj napojen krb a měl by, vzhledem k účinné výšce 5,6 m a výkonu krbu 10kW, být dostačující.
6. Řešení výměny vzduchu v objektu Výměna vzduchu v objektu je zajištěna rekuperační jednotkou. Vzhledem k nízkoenergetickému řešení stavby, je většina oken řešena s pevným zasklením až na posuvné okno v prvním patře, které umožňuje vstup na terasu. Výměnu vzduchu tedy zajišťuje rekuperační jednotka, kde se vzduch nasávaný z venku čistí přes vzduchové filtry. Jakékoliv přímé větrání snižuje účinnost jednotky a vede ke ztrátám tepla a to vede ke zvyšování potřeby tepla a potřeby energie na vytápění.