ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Energetická náročnost budov a NKN výuková pomůcka pro práci s NKN Ing. Miroslav Urban, PhD. Praha 2011 Evropský sociální fond Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
Energetická náročnost budov a NKN výuková pomůcka pro práci s NKN Miroslav Urban Katedra technických zařízení budov Stavební fakulta, ČVUT v Praze miroslav.urban@fsv.cvut.cz
Obsah prezentace Úvod do problematiky hodnocení ENB Jak je chápán pojem energetické náročnost budov Výpočetní prostředky pro stanovení ENB Energetické systémy v ENB Příklady praktické aplikace
Budova jako spotřebič energie Požadavky na hospodaření s energií v budovách Budovy se provozní energetickou náročností podílí 40% na celkové spotřebě energie EU Závazky EU- snížení spotřeby energie Doporučení pro vlády zemí EU Směrnice 2002/91/EC neplatí, revize nová směrnice 2010/31/EC
Legislativa v souvislosti s certifikací budov Směrnice 2002/91/EC o energetické náročnosti budov (EPBD) revize - Směrnice 2010/31/EC o energetické náročnosti budov (EPBD) Základní požadavky směrnice ě vedou k Novela zákona 406/2000 Sb., nutné k 1. novelizaci zákonů a vyhlášek lednu 2009 zavést požadavky směrnice Zákon č. 406/2000 Sb., ve znění pozdějších předpisů Nutná novelizace existujících prováděcích vyhlášek vyhláška č. 148/2007 Sb. -směrnice ě 2010/31/ES (nové požadavky) - probíhá revize vyhlášky a zákona (2011) - nutné zapracovat nové požadavky
Kdy je potřeba provádět hodnocení ENB zákon 406/2006 Sb. 6a odst. 2 (ve znění pozdějších předpisů) Stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků průkazem energetické náročnosti budovy prokazuje splnění požadavků na energetickou náročnost budovy. Průkaz je součástí dokumentace: při výstavbě nových budov; při větších změnách dokončených budov s celkovou podlahovou plochou nad 1 000 m2, které ovlivňují jejich energetickou náročnost; při prodeji nebo nájmu budov nebo jejich ji částí pokud je zpracován z předchozích dvou důvodů.
Energetická náročnost č budovy Celková roční dodaná energie do budovy EP (GJ/rok) VYTÁPĚNÍ typ zdroje tepla, řešení soustavy CHLAZENÍ systémové řešení výroby a distribuce chladu KLIMATIZACE (VLHČENÍ) způsob úpravy parametrů vnitřního prostředí (technologie) PŘÍPRAVA TV OSVĚTLENÍ osvětlovací soustava OZE KVET VYT TV OZE
Celková dodaná d energie do budovy Q H Q C Q Hum Q DHW Q aux Q Li;E Q OZE Q CHP Q fuel SPOTŘEBA ENERGIE VYROBENÁ ENERGIE CELKOVÁ DODANÁ ENERGIE energii vyrobenou vzařízeních instalovaných v budově, které využívají obnovitelných zdrojů energie elektrickou a tepelnou energii vyrobenou ve zdroji kombinované výroby elektřiny a tepla
Stanovení a hodnocení ENB Cíl stanovení roční spotřeby dodané energie do budovy pro účely posuzování energetické náročnosti budov porovnání s požadovaným řešením, limitními hodnotami stanovenými vyhláškou ENERGETICKÝ AUDIT - zjištění potenciálu úspor absolutní hodnoty (GJ) relativní hodnoty (%) Podle požadavků: zákona 406/2000 Sb., v pozdějších zněních vyhlášky 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov vyhlášky 123/2001 Sb., a pozdějších.(425/2004 Sb.)
Podrobnosti hodnocení ENB Celková roční dodaná energie Součet jednotlivých vypočtených dílčích spotřeb dodané energie pro všechny časové intervaly v roce a pro všechny vytápěné, chlazené, větrané či klimatizované zóny budovy Intervalová výpočtová metoda Za předpokladu výpočtu s časovým krokem (hodina, měsíc - nejdelší přijatelný krok výpočtu) Energetická bilance na úrovni Budovy a Energetických systémů Výpočet ENB cílem je dosáhnout zjednodušeného matematického modelu budovy
Porovnatelnost t budov Jednotné okrajové podmínky výpočtu Klimatická data Užívání budovy Užívání budovy Stanovuje pro každou zónu standardizovaný způsob využití, který je popsán jednotlivými parametry, Profil definuje správný provoz zóny pomocí pevně stanovených hodnot, Správný provoz soubor hodnot, které u reálného objektu zajistí požadované vnitřní prostředí, (nedochází k přetápění, ř ě nedostatečné výměně vzduchu, podsvětlení apod.)
Porovnatelnost t budov -zónování budovy Budovu nelze v rámci tohoto typu výpočtu považovat za homogenní celek nutné dělení do zón Budova, nebo její část je zónou, pokud je zásobována ze stejnou skladbou energetických systémů budovy užití energie je stejné má stejné užívání, liší se významně z výběru již přednastavených standardizovaných profilů užívání Splňuje požadavky na zónování podle technických norem pozn. teplotní zónování podle ČSN EN ISO 13 790 Zóna je skupina prostorů ů s podobnými vlastnostmi t vnitřního prostředí a režimem užívání.
Porovnatelnost t budov užívání í budovy (provoz) Objektivní porovnatelnost budov tj. chceme-li srovnat budovu A a B je nutné mít společný základ se stejnými okrajovými podmínkami Profil standardizovaného užívání: Stanovuje pro každou zónu standardizovaný způsob využití, který je popsán jednotlivými parametry, Profil definuje správný ýprovoz zóny ypomocí pevně stanovených hodnot, Správný provoz soubor hodnot, které u reálného objektu zajistí požadované vnitřní prostředí, (nedochází k přetápění, nedostatečné výměně vzduchu, podsvětlení apod.) Parametry profilů obsahují výpočetní SW
Porovnatelnost t budov užívání í budovy (provoz) Parametry profilu užívání obecné údaje (typ zóny, časový provoz zóny ) vytápění (vnitřní výp. teplota v režimu vytápění, útlumu, provozní doba vytápění ) chlazení (vnitřní výp. teplota v režimu chlazení a mimo provozní dobu, teplota přiv. vzduchu ) větrání (doba provozu větrání, množství a teplota vzduchu ) vnitřní tepelné zisky (počet a přítomnost osob, pomocné energie ) osvětlení (doba využití denního světla a bez denního světla, měrná roční spotřeba elektřiny na osvětlení )
Porovnatelnost t budov klimatická ká data Porovnatelné klimatické podmínky výpočet umožňuje hodinový až měsíční krok výpočtu mohou být použita různá klimatické data Data potřebná k výpočtu pro daný časový krok Venkovní teplota vzduchu ( C) Globální sluneční záření (W/m2) Doba slunečního svitu (h) Měrná vlhkost vzduchu (kg/kg) Zimní období pro výpočet potřeby tepla lze použít průměrné denní, nebo měsíční ě í hodnoty, přesnější ř hodinové hodnoty Letní období pro výpočet potřeby chladu je nutné použít pouze hodinové o hodnoty o
Porovnatelnost t budov klimatická ká data Hodinová data ASHRAE Standards, databáze IWEC International weather for energy calculations, pro Prahu Prague-IWEC.epw (stanoven jako průměr z let 1982 1999) ČSN EN ISO 15927-4, Tepelně vlhkostní chování budov - Výpočet a uvádění klimatických dat Příloha: Referenční klimatický rok pro území ČR, Data jsou platná pro stavby zahájené do 31.12.2015! 12 2015! Měsíční data ČSN 730540 tepelná ochrana budov -měsíční ě í průměrné ů ě teploty t TNI 73 0329 (73 0330) měsíční průměrné teploty, solární radiace TNI 73 0302 měsíční průměrné hodnoty solární radiace
Související í evropské normy Pro výpočet EP (dodané energie do budovy) ČSN EN ISO 13790 ČSN EN 15193, energetické požadavky na osvětlení ČSN EN 15316, Tepelné soustavy v budovách výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy výrobu energie, distribuci energie a sdílení energie potřebné na vytápění, přípravu teplé vody produkci energie termosolárními systémy, PV systémy, systémy kogenerace systémy chlazení.. Soubor norem DIN V 18599 (2005)
Související í evropské normy Pro hodnocení ENB ČSN EN 15217:2008-02 metody pro vyjádření ENB a pro energetickou certifikaci budov ČSN EN 15603:2008-06 celková potřeba energie a definice energetických hodnocení a další (ČSN EN 15265 dynamické modelování) Důležité pro užší odbornou veřejnost Normy jsou do jisté míry obsaženy ve výpočetních nástrojích a SW pro výpočet ENB
Parametry výpočtu Systémové řešení energetických systémů Průměrná roční charakteristika systémů (účinnost) Stavební řešení objektu Zónování budovy, parametry stavebních konstrukcí Parametry vyjadřují tepelný tok Roční provoz budovy = zjednodušený matematický model chování budovy Dynamické parametry (klima data) Statické parametry zjednodušená forma dynamických parametrů, které se v průběhu roku mění (charakteristika energetických systémů)
Energetická bilance na úrovni budovy Matematický model podle ČSN EN ISO 13790 (2008) měsíční krok výpočtu hodinový krok výpočtu Bilance toků energie na úrovni budovy/zóny: tepelný tok prostupem mezi zónou a okolním prostředím tepelný tok větráním mezi zónou a okolním prostředím vnitřní tepelné zisky od osob, vybavení a osvětlení zóny vnější tepelné zisky od solární radiace využití tepelných zisků v konstrukcích budovy potřebu energie na vytápění v časovém úseku kdy je budova vytápěna a otopný systém dodává energii do zóny potřebu energie na chlazení v časovém úseku, kdy je budova chlazena a systém chlazení dodává energii do zóny.
Energetická bilance na úrovni energetických systémů ů Výpočet vychází z bilance na úrovni budovy: Energetická bilance na úrovni systémů, vychází z ČSN EN 15 316 a dalších, výstupem je: potřeba energie na vytápění a chlazení příslušné zóny produkce energie systémů využívající obnovitelné energie produkce energie systémů KVET stanovení ztráty y( (stanovení účinnosti dodávky energie) pro výrobu (transformaci) distribuci sdílení energie do zóny prostřednictvím příslušných koncových prvků energetických systémů.
Energetické systémy ve výpočtu ENB Q Q H Q C Q Hum Q DHW Q aux Q Li;E Q OZE Q CHP Q fuel VÝPOČETNÍ NÁSTROJ
Energetická bilance podrobnosti výpočtu Výpočet dodané roční energie předpokládá tepelné vazby mezi jednotlivými zónami. je stacionární pro jednotlivé časové úseky provádí se samostatně pro každý časový výpočtový interval a pro každou zónu budovy. proveden jako kvazi-stálá metoda, výpočet je proveden pro daný časový úsek v ustáleném teplotním stavu, dynamické vlastnosti jsou zahrnuty pomocí činitele využití tepelné kapacity budovy, účinností systémů technických zařízení budovy a účinností využití tepelných zisků.
Podrobnosti výpočtu energetické náročnosti č budov Výpočet komplikovaný ve dvou úrovních Úroveň budovy a jejího stavebního řešení Úroveň ň energetických systémů ů budovy Za předpokladu výpočtu s časovým krokem (hodina, měsíc - nejdelší přijatelný krok výpočtu) Složitost výpočtu Nutné použití výpočetních pomůcek - SW Komplexní znalost problematiky Stavebního řešení Energetických systémů Zkušenosti v oblasti provozu budov VÝPOČETNÍ NÁSTROJ
Struktura výpočtu jednotný rámec
Energetický systém vytápění ě Systém vytápění je z pohledu určení jeho účinnosti nutné chápat jako celek, kde se odehrávají celkem tři procesy: výroba (transformace) energie určena zdrojem tepla, principem transformace primární energie distribuce energie určena kvalitou distribuční sítě a efektivitou dodávky do místa spotřeby sdílení (emise) energie určena systémovým řešením koncových prvků ů předání tepla, jejich umístění a jejich schopností reagovat na změny uvnitř vytápěného prostoru, Za předpokladu účinného systému regulace, určitý vliv regulace systémů je zohledněn
Výpočet č ENB - komerční č SW Komerční software Protech s.r.o. pro výpočet ENB (info: www.protech.cz) - PENB implementovaný do stávající linky výpočtu tepelných ztrát TZ a návrhu otopných těles SW pro výpočty podle vyhlášky 148/2007 Sb. SW pracuje s hodinovým, nebo měsíčním krokem výpočtu - předloha pro SW PENB je výpočetní nástroj NKN Nemožnost měnit profily typického užívání a další vstupy pro výpočet jsou pevně dány
Výpočet č ENB - komerční č SW Komerční software fy. Svoboda software pro výpočet ENB (info: http://www.kcad.cz/) Energie 2009 hodnocení komplexní energetické náročnosti budov podle vyhlášky 148/2007 Sb. a podle SN EN ISO 13790 Energie 2008 vychází z NKN Energie 2008 pracuje s měsíčním krokem výpočtu nezbytnost průměrování ů ě některých ě zadávaných a údajů vzhledem k časovému é u rozložení parametru Problematické stanovení spotřeby energie na chlazení Veškeré okrajové podmínky musí zadávat uživatel SW Typické užívání, apod.
Výpočet č ENB -volně ě šiřitelná výpočetní č pomůckaů Výpočetní nástroj NKN (Národní Kalkulační Nástroj) Zdarma ke stažení http://tzb.fsv.cvut.cz/projects/nkn Bilanční výpočet roční potřeby a spotřeby energie Vystavení průkazu energetické náročnosti budov Zpracovatel - ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra technických zařízení budov prof.ing. Karel Kabele, CSc. vedoucí projektu Ing. Miroslav Urban, Ph.D. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Ing. Daniel Adamovský, Ph.D.
NKN webová podpora Webové stránky projektu NKN http://tzb.fsv.cvut.cz/projects/nkn Základní informace Úvod do problematiky Legislativa Odborné články Ke stažení Články, legislativa Po registraci NKN aktuální verze 2.066
NKN práce s výpočetním č nástrojem Výpočetní nástroj vytvořen v prostředí MS Excel Zadávací část identifikace budovy stavební řešení budovy energetické systémy budovy Výstupy protokol průkazu ENB grafické znázornění průkazu ENB bilance energie budovy faq faq charakter vstupů charakter vstupů
NKN práce s výpočetním č nástrojem Zadávání budovy po jednotlivých listech excelovského sešitu Listy pro zadání budovy a obálky budovy barva tmavě žlutá Listy pro zadání energetických systémů barva tmavě modrá Výstupy - barva zelená/žlutá listy excelovského sešitu NKN NKN - vstupy NKN - Výstupy Výpočet na úrovni budovy Profily typického užívání Budova - doplneni pro PENB Budova - identifikace Výpočet na úrovni systémů Průběh dodané energie Protokol PENB Grafické znázornění PENB Zony - popis Katalog konstrukci k Konstrukce stavebni cast Zdroje tepla Zdroje chladu Vzduchotechnika h Solarni systemy Pi Priprava teple vody
NKN informace k zadávaným parametrům tů List INFO-FAQ vstupy Podrobný výčet všech potřebných vstupů, které je třeba přímo, nebo nepřímo (volbou) zadat do NKN stručný komentář k jednotlivým vstupům některé zadávané vstupy mají formální popisný charakter a do výpočtu nevstupují nemají vliv na výpočet zatímco některé zadávané údaje mají přímou návaznost na výpočet a výpočet není možný bez zadání tohoto parametru Nápověda referenční ukázky příkladů číselných parametrů
Úvodní listy List budova - identifikace - základní identifikační údaje o budově nezbytné pro průkaz ENB - základní identifikační údaje o budově nezbytné typ budovy pro průkaz ENB lokace budovy klimatická oblast - typ budovy - lokace budovy klimatická oblast rozdělení objektu na jednotlivé zóny každé zóně z nabídky přiřazen profil užívání editace a prohlédnutí vstupů profilu užívání v samostatném listu
Úvodní listy List budova - doplneni pro PENB Doplňující informace o budově, které je nutné uvést v protokolu průkazu energetické náročnosti budovy zadané informace nemají vliv na výpočet (vyjma ukazatelů: režim vytápění (celoročně/pouze v otopném období) a režimu přípravy teplé vody (celoročně/ve vybraných měsících)
Pravidla zónování budovy Budovu nelze v rámci tohoto typu výpočtu považovat za homogenní celek nutné dělení do zón Budova, nebo její část je zónou, pokud je zásobována ze stejnou skladbou energetických systémů budovy užití energie je stejné má stejné užívání, liší se významně z výběru již přednastavených standardizovaných profilů užívání Zóna je skupina prostorů s podobnými vlastnostmi vnitřního prostředí a režimem užívání. BUDOVA ZÓNA 1 ENERGIE 1 ENERGIE 2 ZÓNA 2 ENERGIE 3
Pravidla zónování budovy Příklad Bytový dům byty 1/3 bytů vytápění a chlazení (klimatizace) 2/3 bytů pouze vytápění podzemní garáže nevytápěným vnitřním schodiště vstupní podlaží nevytápěné s kočárkárnou a sklepy. 4 zóny - odlišné zóny z pohledu užití energie a provozu zóny ZÓNA 1 ZÓNA 2 ZÓNA 3 ZÓNA 4 Stejný profil užívání, ale odlišnost ve způsobu užití energie Shodný způsob využití energie, obdobný profil užívání Shodný způsob využití energie, odlišnost v profilu užívání
Pi Princip i zónování - panelový dům Panelový dům, nutný vícezónový přístup
Pi Princip i zónování - panelový dům Teplota θ i Byty 20 C Schodiště + vstup avg. θ i 16 C Temperované sklepy 10 C Výměna vzduchu Byty n= 0,3 0,5 1/h Ostatní prostory n = 0,1 1/h Tepelná zisky od osob Byty 3W/m2 (dané vyhláškou) Schodiště, sklepy 0 W/m2 Tepelné zisky od vybavení Byty 3W/m2 (dané vyhláškou) Schodiště, sklepy 0 W/m2 Osvětlení, osvětlenost E (lx) Byty 200 500 lx (4,46 kwh/m2.rok) Schodiště 100 lx (1,1 kwh/m2.rok) UŽÍVÁNÍ PROSTOR ENERGETICKÉ SYSTÉMY VNITŘNÍ PODMÍNKY DOBA UŽÍVÁNÍ CHARAKTER UŽÍVÁNÍ DRUH ENERGIÍ DOBA PROVOZU ZAŘÍZENÍ ZÁKLADNÍ POŽADAVKY TEPLOTA OSVĚTLENÍ ZÓNA 1 BYTY (OBYTNÉ PROSTORY) ZÓNA 2 SPOLEČNÉ PROSTORY
Zóna profily typického užívání í List Zóny profily užívání Soubor 48 profilů standardizovaného užívání Možnost vytvoření vlastního profilu standardizovaného užívání upravený jednozónový přístup nutná změna θ i,h v profilu
Zóna profily typického užívání í Ověření vstupních údajů v profilech typického užívání V průběhu zadávání do NKN jsou provedeny kontrolní mezivýpočty nutná kontrola a zpětná korekce v profilu List zóny počat osob, množství větracího vzduchu Vstupní parametry určují hodnoty v mezivýpočtech nutnost zpětné korekce Byt 200m 2 NKN počítá s 7/8 osobami nutná korekce hodnoty v profilu užívání Kanceláře x m 2 /os Tepelné zisky q ap kancelářské budovy, nutno prověřit (viz PD část VZT/CHL)
Stavební řešení š í budovy List katalog konstrukci Zadání typových konstrukcí Vytvoření katalogu konstrukcí zón omezení - 40 konstrukcí Přímé vstupy Zasklení hodnota g [-] jednoduché 0,87 dvojité 0,78 trojité 07 0,7 protisluneční zasklení 0,48 0,25 U - součinitel prostupu tepla g součinitel it propustnosti ti solární radiace
Popis zóny List zony popis Užitná plocha zóny Objem zóny Užitná plocha plocha vymezená vnitřním lícem konstrukcí ohraničující zónu VNITŘNÍ ROZMĚRY Objem zóny vnitřní objem zóny ohraničený vnějším lícem konstrukcí VNĚJŠÍ ROZMĚRY
Popis zóny větrání vzduchotechnika h List zony - popis, část - větrání, vzduchotechnika Volba z přednastavené nabídky způsob větrání přirozené větrání mechanické větrání /hybridní větrání / Standardizovaný Profil užívání (měrná jednotka pro stanovení výměny vzduchu) Způsob větrání Typ zóny Množství výměny vzduchu v zóně podle M.J.
Stavební konstrukce k List konstrukce stavebni cast Ohraničující konstrukce zón přímé číselné vstupy a výběr z nabídek (katalog konstrukcí) Přímé vstupy Omezení 40 konstrukcí každá konstrukce pouze jednou (zóna 1 zóna 2) jeden tepelný tok Plocha konstrukce z vnějších rozměrů Činitel teplotní redukce b [-] -výpočet podle ČSN EN 13789 (viz další slajdy)
Stavební konstrukce k List konstrukce stavebni cast Vyjádření vlivu tepelných vazeb (tepelných mostů) 1. V SOUČINITELI PROSTUPU TEPLA list Budova konstrukce U = U id + ΔU tbk ΔU tbk = ( Ψ k l k + χ j ) / A Součinitel prostupu tepla se u každé konstrukce navýší o přirážku 3 % - 10 % list Stavební část 2. PLOŠNÉ VYJÁDŘENÍ Samostatná konstrukce (A (m2)) TEPELNÉ VAZBY virtuální konstrukce definovaná plochou (% PLOCHY Z ochlazované obálky budovy KONSTRUKCE) definovaná v listu Budova konstrukce k (U=0,05 0,10 W/m2K)
Stavební konstrukce k Redukce teplého toku přes nevytápěné prostory pomocí redukčního činitele b Stanovení redukčního činitele tepelného toku podle ČSN EN ISO 13 789 θ e A eu U eu θ u e u H ue Stanovení teploty nevytápěného prostoru podkroví, sklep Ai A iu U iu θ i i H iu H T
Stavební konstrukce k Vnitřní dělící konstrukce Model objektu ustálený, stacionární stav v daném časovém úseku. U vytápěných/klimatizovaných prostor nezadáváme není to nutné Nevytápěné prostory zadáváme, nutné přesné stanovení průměrné výpočtové teploty nevytápěného prostoru zadáváme pouze 1x nevytápěný prostor lze definovat jako vytápěný ě s příslušnou θi θ i =? C θ i = 20 C
Energetické systémy ve výpočtu ENB Popis systémů vstupními parametry systémové řešení skladby zařízení účinností zařízení krytí potřeby VYTÁPĚNÍ typ zdroje tepla, řešení soustavy CHLAZENÍ systémové řešení výroby a distribuce chladu KLIMATIZACE (VLHČENÍ) způsob úpravy parametrů vnitřního prostředí (technologie) PŘÍPRAVA TV TV VYT OZE Pomocné energie OSVĚTLENÍ osvětlovací soustava OZE KVET
Model energetických systémů ů Zjednodušené řešen pomocí vyjádření průměrné roční učinnosti Vytápění teplovodní systémy, vytápění pomocí VZT VÝROBA DISTRIBUCE SDÍLENÍ Í η H,gen η H,dis η H,em Příprava TV rozvod teplé vody, vč. cirkulace VÝROBA, AKUMULACE DISTRIBUCE SDÍLENÍ η W,gen η W,dis η W,em (100 %) Chlazení systémy strojního chlazení, chlazení VZT VÝROBA η C,gen DISTRIBUCE η C,dis SDÍLENÍ η C,em
Energetické systémy vytápění ě List Zdroje tepla Formální údaje pro průkaz ENB List FAQ VSTUPY Hodnoty potřebné pro výpočet Nápověda pro parametry Přímé číselné vstupy a výběr z nabídek Systémové řešení zdroje tepla Tepelné čerpadlo Databázové hodnoty Kogenerační jednotka obsažené v NKN Pomocná energie požadované vyhláškou Přímý číselný vstup a typ oběhových čerpadel Určení toku energie do zóny
Dodaná energie na vytápění táě Roční č dodaná d energie na vytápění ě Q fuel,h Q Hdiszj H,dis,z,j je potřeba energie e e dodané do distribučního systému vytápění Q H,nd,z,j je potřeba energie na vytápění v z-té zóně v j-tém časovém úseku
ČSN EN 15316 tepelné soustavy v budovách Stanovení účinnosti výroby, distribuce a sdílení energie, vč. pomocné energie s ohledem na: Otopné soustavy Část 2-1: Sdílení tepla pro vytápění (účinnost emise..) Část 2-3: Rozvody tepla pro vytápění (účinnost distribuce) Příprava TV Část 3-1: Soustavy teplé vody, charakteristiky potřeb (požadavky na odběr vody) (roční potřeba TV) Část 3-2: Soustavy teplé vody, rozvody (účinnost distribuce) Část 3-3: Soustavy teplé vody, příprava (účinnost přípravy) E VÝROBA DISTRIBUCE SDÍLENÍ
ČSN EN 15316 tepelné soustavy v budovách Zdroje energie Část 4-1: Zdroje tepla pro vytápění, kotle (účinnost výroby) Část 4-2: Zdroje tepla na vytápění, tepelná čerpadla Část 4-3: Výroba tepla na vytápění, tepelné sluneční soustavy Část 4-4: Výroba tepla na vytápění, kombinovaná výroba elektřiny a tepla integrovaná do budovy Část 4-5: Výroba tepla na vytápění, účinnost a vlastnosti dálkového vytápění a soustav o velkém objemu Část 4-6: Výroba tepla na vytápění, fotovoltaické systémy
Vytápění táě účinnost sdílen energie S jakou účinností je pokryta potřeba tepla na vytápění v místnosti s jakou odezvou reaguje otopná plocha např. na změnu podmínek (vliv sluneční radiace, vliv osob, vliv umístění otopného tělesa, apod.) η H,em,z =? VÝROBA - η H,gen DISTRIBUCE - η H,dis SDÍLENÍ - η H,em
Vytápění táě účinnost sdílen energie, ČSN 15316-2 Účinnost emise tepla (sdílení) η H,em,z [%] Stanovení Měření Odhad Výpočet η str1 η str2 η Ctr η em Proporciální reg. na OT Xp=2K 093 0,93 není regulace na OT 0,8 70/55 0,93 55/45 0,95 U obvodové stěny pod oknem 0,95 1 η H,em,z = 88 % VÝROBA - η H,gen DISTRIBUCE - η H,dis SDÍLENÍ - η H,em
Vytápění táě účinnost sdílení í energie, ČSN 15316-2 teplovzdušné systémy pro bytové objekty Charakteristika VZT systému VZT systém, kdy θ H,supp > θ i,supp (vyústka u vnější stěny) η H,em,ahu Způsob regulace [-] PI regulace jednotlivých místností 0,93 P regulace jednotlivé místnosti (1K) 0,92 Zónová P-regulace (1K) 0,90 Centrální regulace zdroje tepla a regulace teploty t přiváděného vzduchu pomocí referenční místnosti 0,92 Pouze centrální regulace pro přívodně odvodní jednotku 0,88 Dtto pro nebytové objekty η H,em,ahu [-] Systémové řešení Ovlivňující faktor - - Pokojová teplota 0,82 0,87 Dodatečný dohřev přiváděného řízení podle teploty přiv. vzduchu 0,88 0,90 vzduchu Teplota odváděného vzduchu 081 0,81 085 0,85 indukční zařízení Pokojová teplota 0,89 0,93
Vytápění táě účinnost distribuce ib energie Účinnost systému distribuce energie na vytápění ηh,dis,z z závisí (předpokládá se) na: stavu tepelné izolace rozvodů a délce rozvodů, hydraulickému vyvážení soustavy a nastavení odpovídajících průtoků distribučního media (vzduch, voda). Orientačně lze účinnost systému distribuce energie na vytápění z pohledu ztrát rozvodů otopné soustavy stanovit poměrem teoretických ztrát z rozvodů QH,ls,dis s potřebou energie na vytápění QH,nd a stanovit tak zjednodušeně účinnost distribuce ib energie
Vytápění táě účinnost distribuce ib energie, ČSN 15316-2 Účinnost distribuce tepla η H,dis,z [%] podle ČSN EN 15316-2 (2008) (resp. DIN V 18599-5 (2005)) Ψ H,ls,dis je průměrný lineární součinitel prostupu tepla rozvodů [W/(m.K] L Hdisz H,dis,z je délka rozvodů otopné soustavy [m] θ H,m je střední teplota otopného media [ C], θ i,j je teplota okolí pro příslušné části rozvodů vj-týčasový úsek [ C], t H,op je roční doba provozu systému vytápění [h],
Vytápění táě účinnost distribuce ib energie, ČSN 15316-2 Část rozvodů otopné soustavy Ψ H,ls,dis [W/(m.K)] Horizontální rozvody Svislé stoupací rozvody Připojovací rozvody (V) (S) (A) Po 1995 0,20 0,30 0,30 1980 až 1995 030 0,30 04 0,4 040 0,40 do 1980 0,40 0,40 0,40 Neizolované rozvody A 200m 2 100 1,00 100 1,00 100 1,00 500m 2 <A 500m 2 2,00 2,00 2,00 A 500m 2 3,00 3,00 3,00 Lineární součinitel prostupu tepla Ψ H,ahu,ls,dis [W/(m.K)] 0,45 0,85 0,85
Průměrná ů ě roční č účinnost zdroje tepla Popisný údaj zdroje tepla účinnost výroby energie zdrojem η H,gen, [-] Stanovení Výpočtem výsledek vyjadřuje provozní účinnost kotle při %ním zatížení RD kotel na tuhá paliva (biomasa) průměrný provoz charakterizuje výkonové zatížení cca 70%! Aproximace ročního provozu zdroje tepla obecně platí pro všechny zdroje Příklad výpočtu podle ČSN EN 15316 (2008) a DIN V 18599-5 5 (2005) A, B korekční faktory podle typu kotle a stáří [-] Q N jmenovitý výkon kotle [kw]
Účinnost zdroje tepla -kotel Co je to ÚČINNOST KOTLE? P [kw] tepelný výkon kotle Q [kw] tepelný příkon kotle 5 20 % Tepelná ztráta kotle odcházejícími spalinami Výkon kotle Energie v palivu (primární energie) 100 % Tepelná ztráta kotle sdílením tepla z jeho povrchu do okolí
Účinnost zdroje tepla -kotel Absolutní tepelná účinnost přímá metoda přímá metoda spočívá v určení příkonu a výkonu zařízení Průtok teplonosného média Teplota na přívodu Teplota na výstupu Energie v palivu (primární energie) 100 % η H,gen = 70-90 % Q 1 - tepelný příkon kotle obsažený v dodávaném plynu, Q a - tepelný příkon kotle obsažený ve spalovacím vzduchu. Q 2 -užitečný tepelný výkon kotle odváděný oběhovou vodu Množství paliva Výhřevnost paliva
Účinnost zdroje tepla -kotel nepřímá metoda Stanovuje se účinnost jednotlivých ztrát (ČSN 070305) ztráta citelným teplem odcházejících spalin (komínová) - závisí na teplotě spalin za kotlem a přebytku spalovacího vzduchu ve spalinách (O2) ztráta sdílením tepla do okolí - závisí na velikosti povrchu kotle a jeho teplotě, odhadem ζsv = 0,5 % ztráta nedopalem paliva - závisí na obsahu spalitelných plynů (CO) ve spalinách, je zanedbatelně malá
Účinnost zdroje tepla -kotel nepřímá metoda Stanovuje se účinnost jednotlivých ztrát (ČSN 070305) Měření některých parametrů ů podle analyzátoru spalin Měří se : koncentrace 0 2 a CO, nebo CO 2, hmotnostní průtok a teplota spalin Účinnost se stanoví výpočtem podle přílohy B normy Pozn. analyzátor spalin umí orientačně stanovit účinnost kotle v okamžiku měření nejistoty t při měření
Účinnost zdroje tepla -kotel Součinitel přebytku vzduchu λ Účinnost kotle Entalpický digram zemního plynu pro určení účinnosti kotle Příklad pomůcky ypro stanovení absolutní, nebo relativní účinnosti na základě přebytku vzduchu a teploty spalin není uvažována tepelná ztráta samotného kotle maximální objemová koncentrace CO 2 = 12(%)
Průměrná ů ě roční č (sezónní) účinnost zdroje tepla - kotel Typ kotle Zdroj tepla A H,sys [-] B H,sys [-] do 1978 78,0 2,0 Kotel na pevná paliva 1978 1994 80,0 2,0 od 1994 81,0 2,0 Standardní plynový kotel do 1978 79,5 2,0 Plynový kotel 1978-1994 82,5 20 2,0 od 1994 85,0 2,0 Kotel na biomasu třída 3 od 1994 67 6 třída 2 od 1994 57 6 třída 1 od 1994 47 6 Nízkoteplotní plynový kotel Plynový kotel do 1978 85,55 15 1,5 1978-1994 88,5 1,5 Průtokový ohřívač (11kW, 18kW a 24 kw) do 1987 1987-1992 do 1987 89,0 1,0 Kondenzační kotel 1987-1994 91,0 1,0 od 1994 92,0 1,0
Účinnost zdroje tepla tepelné čerpadlo informativní hodnoty COP H,sys reprezentují průměrnou účinnost zdroje při částečném zatížení, pro výpočet se předpokládá konstantní hodnota Aproximace okrajových podmínek + využitelného výkonu TČ 35 C 50 C Tepelné čerpadlo principu země - voda (pohon elektřina) Primární teplota -5 C 0 C 5 C -5 C 0 C 5 C Výstupní teplota ~ θ H,supp Relativní topný výkon 088 0,88 100 1,00 112 1,12 08 0,85 098 0,98 109 1,09 COP H,sys [-] 3,7 4,3 4,9 2,6 3,0 3,4
Účinnost zdroje tepla tepelné čerpadlo ČSN EN 15450 (2008) Navrhování otopných soustav s tepelnými čerpadly COP - coefficient of performance Vyjadřuje poměr tepelného výkonu k elektrickému příkonu (kompresor+dodatečná energie např. řízení, odmrazování,..) SPF total seasonal performance factor Vyjadřuje poměr požadovaného množství energie pro vytápění a přípravu teplé vodu vzhledem k množství elektrické energie pro tepelné čerpadlo a další pomocné systémy.
Energetické systémy -chlazení List Zdroje chladu Formální údaje pro průkaz ENB Hodnoty potřebné pro výpočet Přímé číselné vstupy a výběr z nabídek Systémové řešení zdroje chladu Pomocná energie tepla Přímý číselný vstup Typ oběhových čerpadel Příkon zpětného chlazení kondenzátoru (suchých chladičů) Určení toku energie do zóny KOMPRESNÍ CHLAZENÍ typ kompresoru ABSORPČNÍ CHLAZENÍ - nutné přiřazení zdroje
Schema systému chlazení strojní chlazení - skladba zařízení distribuční rozvod chladu výparník zdroj chladu - chladící jednotka - koncový spotřebič chladu obsluhovaný prostor tepelné zisky kondenzátor zisky chlazení kondenzátoru Distribuční medium: chladící voda - teplotní spád 6/12; 18/25 C vzduch - klimatizace samotné chladivo -přímé výparníky roztoky soli - nemrznoucí směs pro t < 0 C
Komplexní systémy chlazení Systém chlazení pokrývající potřebu chladu v budově se skládá z několika částí: zdroje chladu rozvodu chladu k jednotlivým koncovým zařízením zabezpečovacího zařízení koncových odběrných zařízení zařízení chladící kondenzátor zdroje chladu okruh distribučního media (chlazené vody) okruh chladiva okruh chladící vody
Strojní chlazení -zdroj chladu Zdroje chladu podle typového řešení Chlazení kondenzátoru Kompresor Zásobník chladící vody okruhu zpětného chlazení Označení Systémové řešení zdroje chladu (vodou chlazený kondenzátor) 1 pístový / scroll kompresor s dvoupolohovou regulací 2 pístový / scroll kompresor s plynulou regulací 3 pístový kompresor sodděleným pístem 4 šroubový kompresor 5 turbokompresor 6 absorpční chlazení
Strojní chlazení parametry zdroje COP (W/W) Coefficient of performance pro kompresorový cyklus v režimu vytápění (tepelná čerpadlo, klimatizační jednotka v zimním režimu kdy ohřívá větrací vzduch - je v reversním režimu oproti letnímu období EER Energy Efficiency Rating (W/W) (využitelnost energie v režimu chlazení) v režimu chlazení kompresorových systémů - podle DIN V 18599-7 (2005). V USA EER v Btu/Wh, kdy převodní vztah pro EER (W/W)" v režimu chlazení se stanoví jako EER = EER (Btu/Wh) / 3.412
Strojní chlazení -zdroj chladu Zdroje chladu podle typového řešení Chladivo R134a R407C R410A R717 R22 Voda zpětného chlazení [ C] 27/33 40/45 27/33 40/45 27/33 40/45 27/33 40/45 27/33 40/45 Parametr EER C,sys Chladící voda Pístový a scroll (výstup) Šroubový kompresor kompresor [ C] 200 kw 2000 kw 10 kw 1500 kw 6 4,0 4,5 5,2 14 4,3 5,3 5,9 6 3,1 2,9 4,1 14 37 3,7 37 3,7 48 4,8 6 3,8 4,2-14 4,4 4,9-6 3,0 2,7-14 3,6 3,3-6 3,6 - - 14 4,2 - - 6 2,8 - - 14 3,3 - - 6-46 4,6-14 - 5,4-6 - 3,1-14 - 3,7-6 41 4,1 46 4,6 51 5,1 14 4,8 5,4 5,7 6 3,2 3,0 4,1 14 3,8 3,6 4,7 Turbokompresor 500 kw 8000 kw
Strojní chlazení -zdroj chladu Model pro výpočet celkové dodané energie do budovy je analogií k vytápění Odlišné okrajové podmínky pro výpočet parametry účinností - př. emise, distribuce Účinnost výroby chladů závislost na systémovém řešení (EER) η C,em,z [-] η C,dis,z [-] Studená voda 6/12 C (např. fancoil s ventilátorem) 0,81 0,9 Studená voda 8/14 C (např. fancoil s ventilátorem) 0,91 0,9 Studená voda 14/18 C (např. ř fancoil s ventilátorem, indukční 1 1 jednotky) Studená voda 16/18 C (např. chladící strop) 1 1 Studená voda 18/20 C (např. chladící strop) 1 1
Energetické systémy -vzduchotechnika h List vzduchotechnika Objemové množství (m3/h) stanoveno automaticky výpočtem Na základě volby v listu popis zón a měrné jednotce pro systém mechanického větrání v profilu typického užívání V listu zadání pouze několika parametrů systému podíl cirkulace ku čerstvému větracímu vzduchu měrný příkon ventilátorů VZT systému parametry rekuperace účinnost rekuperace V podkladech výrobců - uvedena návrhová hodnota odpovídající maximálnímu zatížení energetického systému, která je vzhledem k průměrnému ročnímu provozu o 10-15% nižší.
Energetické systémy -vzduchotechnika h Účinnost zpětného získávání tepla VZT systému Systém zpětného získávání tepla η H,hr,sys [-] Deskový výměník 0,5 Křížový deskový výměník 0,65 Křížový kompaktní deskový výměník 0,7 Rotační výměník (sorpční) 0,7 Měrná potřeba elektřiny ventilátorů Typ ventilátoru e ahu,sys [W.s/m 3 ] Tlaková diference (při 60% zatížení) Δp ahu,tot (60%) [Pa] Odvodní ventilátor 1250 750 Přívodní ventilátor (VZT jednotka - ohřev) 1600 960 Přívodní ventilátor (klimatizační jednotka) 2000 1200
Energetické systémy -vzduchotechnika h Vlhčení volba typu vlhčení pára/voda Zadání parametrů účinnosti dodávky a využití energie pro vlhčení V případě p vodního vlčení je η RH+,gen,sys =1. Způsob parního vlhčení η RH+,gen,sys [-] Výroba páry pomocí elektrod, elektrickým odporem 0,86 Plynový ohřev 0,66 Dodávaná pára z centrální přípravy 064 0,64
Energetické systémy příprava teplé vody List priprava teple vody Základní popis systému Definovat zdroj tepla, systémové řešení Přiřazení zdroje tepla pro přípravu TV Příprava tv - přímé číselné vstupy Účinnost sdílení (emise) systému přípravy TV (%) η W,em Účinnost distribučního systému přípravy TV (%) η W,dis Účinnost systému přípravy TV (%) η W,gen Množství TV na základě referenční potřeby (m 3 /rok) Teplota teplé vody (ve zdroji přípravy) ( C) Pomocná energie přímý číselný vstup příkonu a typ oběhových čerpadel
Vztah k potřebě energie na vytápění táě a přípravu TV Kontrast mezi poklesem potřeby tepla na vytápění a stálou (případně mírně rostoucí) potřebou tepla na přípravu TV. % Vytápění TUV % Vytápění TUV 100 100 90 90 80 70 80 70 60 60 50 50 40 30 40 30 20 20 10 10 0 0 Nelze omezit spotřebu TV pod určitou mez danou běžnými hygienickými nároky.
Výpočet č dodané d energie pro systém přípravy TV EN 15316 tepelné soustavy v budovách (část 3) Q fuel,w VÝROBA DISTRIBUCE SDÍLENÍ η W,gen η W,dis η W,em Část 3-1: Soustavy teplé vody, charakteristiky potřeb (požadavky na odběr vody) (roční potřeba TV) Část 3-2: Soustavy teplé vody, rozvody (účinnost distribuce, sdílení) Část 3-3: Soustavy teplé vody, příprava (účinnost přípravy)
Dodaná energie pro přípravu TV Roční spotřeba teplé vody [m3/rok] ČSN 06 0320 - Tepelné soustavy?? v budovách - příprava teplé vody dimenzování navrhování EN 15316 - Tepelné soustavy v budovách DIN V 18599 7 energetická náročnost přípravy TV Směrná čísla roční potřeby studené vody Vyhláška 428/2001 Sb. - Příloha 12 Optimalizační studie předpokládaného p provozu objektu Měřené odběry Výpočet spotřeby analýza provozu Podložený obhajitelný a technický správný údaj
ČSN EN 15 316-3, 3 potřeba teplé vody, část t 3-1 Spotřeba teplé vody V W,z,j za j-tý časový úsek ČSN EN 15316-3-1 příloha č. 12 k vyhlášce č. 428/2001 Sb. (směrná čísla spotřeby pitné studené vody pro různé typy budov) DIN V 18 599-8 ČSN EN 15316-3-1: pro domácnosti obývané jednou rodinnou Byt A>27 m 2 denní spotřeba TV Byt A<27 m 2 A>14 m 2 x je konstanta, uvažuje se 39,5 l/den, y je konstanta, uvažuje se 90,2 l/den, z je konstanta, t uvažuje se 1,49 l/(m 2.den).
ČSN EN 15 316-3, 3 potřeba teplé vody, část t 3-1 Byt 75 m 2 denní spotřeba TV/byt = 80,3 l/(byt.den) roční spotřeba TV/byt = 28 m 3 /(byt.rok) 588 kwh/rok/os bez ztrát Byt/RD 150 m 2 denní spotřeba TV/byt = 153 l/(byt.den) roční spotřeba TV/byt = 53 m 3 /(byt.rok) 695 kwh/rok/os bez ztrát Pro ostatní typy budov Typ budovy V W,f,z,j [l/(mj.den)] m.j Zdravotnická zařízení (bez prádelny) 56 l/(mj.den) lůžko Zdravotnická zařízení (s prádelnou) 88 l/(mj.den) lůžko Stravovací zařízení (samoobslužné) 4 l/(mj.den) host Stravovací zařízení (s obsluhou) 10 l/(mj.den) host Hotel 1*-4* (bez prádelny) 56 118 l/(mj.den) lůžko Hotel 1* - 4* (s prádelnou) 70 132 l/(mj.den) lůžko Sportovní zařízení 101 l/(mj.den) sprcha
DIN V 18599, potřeba teplé vody Vyjádřena pomocí energetických nároků, energie bez započtení účinnosti dodávky Typ zóny q W,nd,f,z,d q W,nd,A,z,d [kwh/(m 2.den)] [kwh/(mj.den)] Administrativní budova 0,4 kwh na osobu a den 30 Wh/(m 2.d) Nemocnice - lůžka 8 kwh na osobu a den 530 Wh/(m 2.d) Škola 0,5 kwh na osobu a den 170 Wh/(m 2.d) Budovy pro obchod 1 kwh na zam. a den 10 Wh/(m 2.d) Výrobní provozy, dílny (šatny) 1,5 kwh na zam. a den 75 Wh/(m 2.d) Hotel (ubytovna) 1,5 kwh na lůžko a den 190 Wh/(m 2.d) Hotel (standard ***) 4,5 kwh na lůžko a den 450 Wh/(m 2.d) Hotel (vyšší standard ****) 7 kwh na lůžko a den 580 Wh/(m 2.d) Restaurace, stravování 1,5 kwh na místo a den 1250 Wh/(m 2.d) Sportovní zařízení (sprchy) 1,5 kwh na místo a den -
Vyhláška MZ 428/2001 Sb.,potřeba b vody Vyjádřena roční potřeba studené vody, v příloze č. 12 směrná čísla spotřeby studené vody Druh potřeby vody Směrné číslo SV m 3 /rok Směrné číslo TV m 3 /rok Energie kwh/rok Byty v domě pouze s výtoky, WC, koupelna 41 na os cca 13 18 na os Kancelářské budovy s umyvadly, WC, 16 na zam 4 na zam příprava TV Školy s výtoky a WC 6 na os 2 na os 580 950 210 105 Množství teplé vody nevyjadřovat pomocí ČSN 060230 norma je určena pro dimenzování systémů a vyjádření nejnepříznivějšího stavu (max. průtok, spotřeba, výkon zdroje)
ČSN EN 15 316-3, 3 distribuce ib teplé vody, část t 3-2 Předmětem normy je normalizovat metody výpočtu ztrát tepla rozvodu teplé vody, využitelných ztrát tepla pro vytápění z rozvodu teplé vody, potřeby pomocné energie pro rozvod teplé vody. Denní tepelná ztráta rozvodů [MJ/den] je uvažována jako tepelná ztráta rozvodů s cirkulací a bez cirkulace. ΣQQ Wdisls W,dis,ls,indind je součet tepelných ztrát jednotlivých přívodních potrubí, která nejsou opatřena cirkulačním potrubím [MJ/den] Q W,dis,ls,col je tepelná ztráta přívodního potrubí s cirkulačním potrubím [MJ/den].
ČSN EN 15 316-3, 3 distribuce ib teplé vody, část t 3-2 Norma uvádí čtyři principy výpočtu tepelných ztrát rozvodů za určitý časový úsek, výpočet ztrát tepla potrubím je rozlišen na základě: délky potrubí a počtu odběrů za den (příloha A), délek potrubí a účinností rozvodu (příloha B), délek potrubí a profilů odběrů teplé vody (příloha C). Samostatnou částí je výpočet ztrát tepla cirkulačním okruhem uvedený v příloze D. přílohy normy jsou informativní a lze je doplnit o národní přílohy nebylo učiněno.
ČSN EN 15 316-3-2, 3 tepelné ztráty tát rozvodů Necirkulační rozvody Výpočet na základě rozdílu teplot a počtu odběrů Výpočet předpokládá p mezi odběry úplné vychladnutí obejmu vody v rozvodech Tento stav fakticky nenastane, pouze u rozvodů s minimální tepelnou izolací Nelze předpokládat, že vždy mezi odběry veškerý objem vody v rozvodech ztratí veškerou energii obsaženou v V W,dis
ČSN EN 15 316-3-2, 3 tepelné ztráty tát rozvodů Cirkulační rozvody není cirkulace (norma technicky připouští), analogie s necirk. závisí na θ Wdi W,dis,avg,i i (teplota teplé vody přiváděné do úseku potrubí) Cirkulační rozvody S cirkulačním čerpadlemp závisí na θ W,dis,avg,i (teplota teplé vody přiváděné do úseku potrubí) a době provozu cirkulačního čerpadla, průtok se předpokládá konstantní Stanovení θ W,dis,avg,i
ČSN EN 15 316-3-2, 3 tepelné ztráty tát rozvodů Stanovení θ W,dis,avg,i ČSN EN 15 316-3-2 předpokládá, že: θ Wdisavg W,dis,avg,i i = 32 C Podle DIN V 18 599 se doporučuje: pokud U = 0,2 W/m.K, θ W,dis,avg,i = 31,7 C účinek tepelné izolace závisí na: časových úsecích mezi jednotlivými odběry je-li časový úsek dlouhý tepelná izolace neovlivní tepelnou ztrátu je-li úsek krátký tepelná izolace potrubí sníží tepelnou ztrátu tepelného obsahu
ČSN EN 15 316-3, 3 příprava teplé vody, část t 3-33 Empirické fyzikální vztahy určené pro výpočet tepelných ztrát přímo ohřívaných a nepřímo ohřívaných zásobníků, okruhů zdroje tepla, pomocné energie, apod. Stanovení účinností komplikované Alternativně lze použít empirické vztahy z DIN V 18 599 Účinnost zdroje tepla (plynový kotel, apod.) je určena jinými částmi souboru normy ČSN EN 15 316 Tepelná čerpadlap Kotle,
ČSN EN 15 316-3, 3 příprava teplé vody, část t 3-33 Tepelná ztráta nepřímo ohřívaného zásobníku konstatnty x, y nejsou stanoveny (mají být stanoveny na národní úrovni) Komplikovaný přehled výpočtů s výpočetními cykly Pro rodinné domy yje výpočet pomocí účinnosti η W,gen Pokud se předpokládá spotřeba energie mezi 2,1 5,88 kwh/den
ČSN EN 15 316-3, 3 příprava teplé vody, část t 3-33 Pro plynové spotřebiče η W,gen = 84 % standardní plynové spotřebiče; η W,gen = 98 % pro kondenzační spotřebiče. Podrobně pro kotle: Účinnost při jmenovitém výkonu
DIN V 18 599, příprava teplé vody Pro přímo ohřívané zásobníky q gen.ls,sys je průměrná denní ztráta tepelné energie příslušného systému přípravy p TV [GJ] nové zásobníky do objemu 1000 l V W,gen,sys je objem zásobníku přípravy teplé vody [l]. Př: zásobník 500 l Q W,ls,st = 3,35 GJ/rok = 930 kwh/rok Pozn. výpočet předkládá neustáloé vychladnutí na teplotu okolí
Energetická náročnost č přípravy TV v souvislostech TNI 73 0329 a TNI 73 0330 Q fuel,w se uvažuje jednotně hodnotou 550 kwh/rok/os pro RD a BD, Byt 75 m 2 18,3 kwh/m 2.rok, včetně ztrát Předpoklad průměrné ztráty 20 %, roční potřeba TV cca 8 m 3 /rok/os, cca 25 l/os/den Vyhláška 194/2007 Sb. ve smyslu stanovení limitů pro obyvatele bytových domů limit 47,2 kwh/m 2.rok, nebo 83,3 kwh/m 3 Tzn. max 1180 kwh/rok/os Vyplývající minimální přípustná účinnost systému přípravy TV cca 60 % roční potřeba TV cca 13 m 3 /rok/os, cca 40 l/os/den
Zhodnocení přístupů ů 1. Množství teplé vody v budově spotřebované (m 3 /(rok, den) obhajitelný podložený údaj rozsah 25 50 l/(os.den) 2. Tepelná ztráta rozvodů teplé vody Výpočet podle ČSN EN 15316 vyžaduje: délku rozvodů, objem vody v rozvodech, rozlišení dimenze a tl. izolací (např. podle vyhl. 193/2007 Sb.) rozdělení na cirkulační a necirkulační rozvody zjednodušený výpočet podle průměrné délky a tl. izolace Paušální stanovení pomocí účinnosti rozvodů v rozmezí 60 90 %
Zhodnocení přístupů ů 3. Příprava teplé vody, akumulace Stavení tepelných ztrát z akumulace teplé vody Pro některé případy empirický výpočet podle DIN V 18599 Výpočet podle ČSN EN 15 316, komplikovaný pro většinu případů p Stanovení účinnosti zdroje přípravy TV (pokud není přímo ohřívaný zásobník TV) závisí na výkonu zdroje tepla, stanoví se orientačně z jmenovitého výkonu kotle.
Přístup účinnosti části procesu přípravy TV Stanovení účinností pro dílčí procesy přípravy TV Obecně: účinnost=(potřeba energie)/(dodávka umoření potřeby) Účinnost výroby Účinnost distribuce (vč. akumulace) Q W,nd,z,j potřeba tepla v teplé vodě(čsn EN 15316-3-1) Q Wdisls W,dis,ls,syssys tepelná ztráta rozvodů (ČSN EN 15316-3-2) 3 Q W,gen,ls,sys tepelná ztráta zásobníku (ČSN EN 15316-3-3)
Energetické systémy solární systémy List solarni systemy Termosolární systémy účinná plocha systému solárních kolektorů účinnost solárního systému orientace a sklon solárních kolektorů Fotovoltaické systémy účinná plocha PV článků účinnost PV systému korekce stíění orientace a sklon solárních kolektorů
NKN výstupy, analýza toků energie do budovy Výstupy list Dodana energie EP prehled 1. část listu Dílčí spotřeba dodané energie na: - vytápění a větrání - chlazení a větrání - příprava p teplé vody -osvětlení -vlhčení - pomocné energie Produkce energie: - termosolárními systémy - fotovoltaické systémy Důležité pro průkaz ENB a analýzu provozu objektu Vyjádření hodnod dílčí dodané/produkované energie Lze pak rozdělit podle energonositelů
NKN výstupy, analýza toků energie do budovy Výstupy list Dodana energie EP prehled 2. část listu Pro EA nepodstatná část, informativní údaje pro dotační tituly teoretická potřeba energie, která musí být do budovy/zóny dodána Roční potřeba energie (tepla) na vytápění Měrná roční potřeba energie (tepla) na vytápění Orientační tepelná ztráta budovy potřeba tepla na vytápění potřeba chladu na chlazení
NKN výstupy, Půk Průkaz energetické náročnosti č budovy Číselné vyjádření celkové dodané energie do budovy (GJ/rok, kwh/m 2.rok) Průkaz energetické náročnosti budovy se skládá z: Grafického znázornění průkazu ENB Protokolu průkazu ENB PROTOKOL PRŮKAZU Ů ENB GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ PRŮKAZU ENB
Příklad RODINNÝ DŮM RODINNÝ DŮM cca 45-50% dokončených bytů připadá na RD Od 1. ledna 2009 průkaz ENB Nejčastější požadavek na zpracování průkazu Vystavení průkazu ENB na základě PD ke stavebnímu povolení NKN možno použít k předběžné optimalizaci návrhu, pro jednání s investorem Bilance spotřeby dodané energie do objektu (rozlišení energonositelů) kalkulace nákladů na provoz
Příklad RODINNÝ DŮM Zónování budovy Označení Název Standardizovaný profil Plocha Objem m 2 m 3 Zóna 1 Obytná část Rodinné domy normový byt 212,3 530,75 Zóna 2 Garáž, sklepy Rodinný dům částečně vytápěné místnosti 91 227,5 Celkem 303,3 758,25
Příklad RODINNÝ DŮM Stavební řešení budovy Ohraničující konstrukce zón Konstrukce mezi zónou 1 a zónou 2 zadat pouze jednou Parametry konstrukcí požadované podle ČSN 7305040 pozn. garážová vrata, vstupní dveře potřeba energie na vytápění teoretická hodnota bez vlivu energetických systémů 48 712 MJ POTŘEBA ENERGIE NA VYTÁPĚNÍ ENERGETICKÉ SYSTÉMY CELKOVÁ SPOTŘEBA NA VYTÁPĚNÍ Systém Dispozicei Dodaná vytápění energie pro Stavební krytí řešení OZE potřeby
Příklad RODINNÝ DŮM Energetické systémy ZÁKLADNÍ VARIANTA VYTÁPĚNÍ standardní plynový kotel 20 kw Teplovodní OS 50/70 C, otopná tělesa OHŘEV TV Zásobníkový ohřev, spotřeba TV 63m 3 /rok Zdroj tepla plynový kotel + solární kolektory OSVĚTLENÍ příkon osvětlovací soustavy není znám standardizovaná hodnota 4,4 kwh/m 2 (1,3 kwh/m 2 ) OZE solární kolektory kt plocha 5 m 2. 45, JIH pouze pro celoroční ohřev TV TV VYT OZE
Rodinný dům výpočet č Základní varianta SPOTŘEBA ENERGIE Vytápění 74 598,1 MJ Příprava TV - OZE 8563,9 MJ Osvětlení 283,8 MJ Pomocná energie 2 833,1 MJ CELKEM 86 279,0 MJ ladní ianta Zák vari celkem 86 279 MJ celkem 79,1 kwh/m 2 VYT 74 598,1 MJ B
Rodinný dům referenční č hodnota Referenční hodnota pro třídu ENB měrná spotřeba dodané energie měrná roční potřeba tepla na vytápění 44,8 kwh/m 2.a celková měrná roční spotřeba dodané energie 1 kwh/m 2.a Vliv OZE celková měrná roční spotřeba dodané energie - 86,1 kwh/m 2.a pozn. pouze ohřev TV celoročně- spotřeba dodané energie 8 594 MJ/rok spotřeba dodané energie 16 058 MJ/rok +7500 MJ/rok
Rodinný dům varianta 1 Energetické systémy VARIANTA 1 VYTÁPĚNÍ standardní plynový kotel 20 kw Teplovodní OS 50/70 C, otopná tělesa VYTÁPĚNÍ Doplňkový zdroj tepelné čerpadlo (Vzduch voda) Potřeba energie na vytápění kryta z 50% OHŘEV TV Zásobníkový ohřev, spotřeba TV 63m 3 /rok Zdroj tepla plynový kotel + solární kolektory OSVĚTLENÍ příkon osvětlovací soustavy není znám standardizovaná hodnota 4,4 kwh/m 2 (1,3 kwh/m 2 ) OZE solární kolektory plocha 5 m 2. 45, JIH pouze pro celoroční ohřev TV
Rodinný dům výpočet č Základní varianta SPOTŘEBA ENERGIE Vytápění 37 473,1 MJ Příprava TV - OZE 8563,9 MJ Osvětlení 283,8 MJ Pomocná energie 2 833,1 MJ CELKEM 49 153,8 MJ Varian nta 1 celkem 49 173MJ celkem 44,8 kwh/m 2 VYT 37 473 MJ A
Rodinný dům porovnání Úspora vlivem systémového řešení VYT 37 120 MJ/rok Zák kladní var ianta celkem 86 279 MJ celkem 79,1 kwh/m 2 VYT 74 598,1 MJ B Varianta a 1 celkem 49 173MJ celkem 44,8 kwh/m 2 VYT 37 473 MJ A
Rodinný dům varianta 2 Energetické systémy VARIANTA 2 VYTÁPĚNÍ standardní plynový kotel 20 kw Teplovodní OS 50/70 C, otopná tělesa VĚTRÁNÍ Větrací jednotka - řízené é větrání v ZÓNĚ 1 Účinnost ZZT 80% OHŘEV TV Zásobníkový ohřev, spotřeba TV 63m 3 /rok Zdroj tepla plynový kotel + solární kolektory OSVĚTLENÍ příkon osvětlovací soustavy není znám standardizovaná hodnota 4,4 kwh/m 2 (1,3 kwh/m 2 ) OZE solární kolektory plocha 5 m 2. 45, JIH pouze pro celoroční ohřev TV
Rodinný dům výsledky Výsledky POTŘEBA ENERGIE Vytápění 48 940,4 MJ Příprava TV 12 285,00 MJ CELKEM 61 225,4 MJ SPOTŘEBA DODANÉ ENERGIE Vytápění 48 419,1 MJ Příprava TV - OZE 8563,9 MJ Osvětlení 283,88 MJ Pomocná energie 2 833,1 MJ CELKEM 60 100 MJ Referenční hodnota měrná spotřeba celková podlahová plocha budovy Ac
Rodinný dům porovnání Úspora vlivem systémového řešení VZT 26 179 MJ/rok Zákla kladní varia ianta celkem 86 279 MJ celkem celkem 86 79,1 279 kwh/m MJ 2 celkem VYT 74 79,1 598,1 kwh/m MJ 2 VYT 74 598,1 MJ B B Va Varianta a 2 2 celkem 60 100 MJ celkem 60 100 MJ celkem 53,3 kwh/m 2 celkem 53,3 kwh/m VYT 48 419 MJ 2 VYT 48 419 MJ B B
Rodinný dům vliv zdroje Popisný údaj zdroje tepla účinnost výroby energie zdrojem - η gen;h;c;i [%] Stanovení Pl ý k t l F kt C F kt D Měření Odhad Výpočet Př. : výpočet podle DIN 18599-5 5 Plynový kotel Faktor C Faktor D [-] [-] Standardní plynový kotel 81,5 3 Nízkoteplotní plynový kotel 89 1,5 Kondenzační kotel 103 1 C, D korekční faktory podle typu kotle a stáří [-] Q N jmenovitý výkon kotle [kw]
Rodinný dům vliv zdroje Standardní plynový kotel 20 kw 85 % 74 946,6 6 MJ (VYT) 79,1 kwh/m 2 Třída B Nízkoteplotní plynový kotel 20 kw 90 % 70 782,9 MJ (VYT) 75,3 kwh/m2 Třída B Kondenzační kotel 20 kw 99 % 64 348,1 MJ (VYT) 69,1 kwh/m2 Třída B B B B
Závěrě ENB jednoduchý optimalizační nástroj Vliv stavebního řešení objektu Dispoziční řešení budovy zónování Tepelně technické vlastnosti konstrukcí Vliv koncepce energetických systémů spotřebu dodané energie na zatřídění budovy VYSTAVENÍ průkazu ENB Varianta podle optimalizace Pro stupeň PD, žádosti o dotaci VARIANTA 4 VARIANTA 1 BUDOVA VARIANTA 3 VARIANTA 2
NKN otázky a odpovědi http://tzb.fsv.cvut.cz/projects/nkn/ cz/projects/nkn/ Sekce Pojmy FAQ Nejčastější opakující se dotazy NKN a ENB A. Dotazy související s legislativou B. Výpočetní nástroj NKN, registrace a stažení C. Všeobecné k ENB D. Práce s NKN E. NKN a dotační program Zelená úsporám Info o nové verzi NKN - registrovaní uživatelé NKN emailem