Projekto vání Designing Ing. Vít Koverdynský, Ph.D. Divize Isover Saint-Gobain Construction Products CZ, a.s. Návrh toušťky tepené izoace s ohedem na úsporu energie Insuation Thickness Design with Respect to the Energy Saving Potentia Recenzent prof. Ing. Jiří Bašta, Ph.D. Čánek se zabývá praktickými dopady a probémy při navrhování toušťky tepených izoací pode našich předpisů. Autor ve svém příspěvku dokáza přehedným způsobem porovnat požadavky našich předpisů a důsedky, které přinášejí s egisativou evropských států. Kíčová sova: tepená izoace, toušťka tepené izoace, egisativa The paper deas with practica consequences and issues chaenged when designing therma insuation thickness according to our directives. The author of the contribution managed to compare in we-arranged way the requirements of our directives and consequences which they bring with the egisative of the other European states. Keywords: therma insuation, therma insuation thickness, egisative Úvod Hedání obnovitených zdrojů energie, kvaifikování výrobků pode jejich energetické náročnosti, dodatečné zatepování budov a daší podobná opatření, to vše je důsedkem řešení obav z rychého navyšování všeobecných nároků na spotřebu energie při ceosvětově imitovaném objemu zásob fosiních paiv. Mezi opatření, která vypývají z těchto obav, patří mimo jiné i snižování tepených ztrát při spotřebě a dopravě tepa. V praxi se jedná o probematiku vytápění obytných a užitných prostorů, technoogická zařízení v průmysu a energetice a rozvod tepa z míst jeho zdroje do míst jeho spotřeby. Vemi účinným prostředkem ke snížení tepených ztrát je provedení tepené izoace na stěnách či povrchu objektů nebo těes a potrubí, které souží k uchovávání nebo dopravě teponosné átky. U stavebních objektů se provádění tepené izoace týká z fyzikáního hediska prakticky pouze rovinných stěn a to v úzkém rozsahu tepot. Voba izoačního materiáu i způsob provedení, stejně jako zdroje tepa a způsob jeho využití a životnost jsou stereotypní a primárně dány zákonem č. 318/12 Sb. (kterým se změni energetický zákon č. 46/ Sb.), jeho prováděcích vyhášek a přísušných norem, zejména ČSN 73 54. Normové stanovení ekonomicky vhodné toušťky izoace resp. obecnějšího požadavku, vhodného součinitee prostupu tepa U, je poměrně snadné a umožňuje jeho širokou reaizaci. Naproti tomu potrubní rozvody zařízení staveb a průmysová technoogická zařízení jsou tvarově různorodé, pracují v rozsahu tepot do 6 C (u nadkritických kotů již se provozní tepoty bíží k 7 C), sortiment vhodných materiáů je nutně širší a značně rozmanité je i provedení izoační vrstvy pode situace v interiéru, ve voné atmosféře, v podzemních kanáech i jinde. Vemi rozdíná může být rovněž cena tepa ze zdrojů centráních, místních nebo odpadních. Viv mají též různé doprovodné vivy, jako prostorová náročnost, ekoogické pohedy a životnost izoace podřízená okoním prostředím (izoace v petrochemickém průmysu, apod.). Za těchto okoností může být zadání pro početní řešení konkrétní úohy ovivněno okáními podmínkami, ekonomickou prozíravostí nebo i ibovůí provozovatee. Důsedkem bude rozdíná toušťka izoace na různých místech, nebo i na stejném místě, ae v jiném časovém období, při jinak stejných provozních podmínkách. Takto variabině stanovené toušťky izoací jsou z ceospoečenského hediska jistě nežádoucí, neboť nenapňují prakticky dosažitený potenciá úspor energií. Míra tepených ztrát by měa být centráně reguována podobně jako např. množství a jakost exhaací, čistota vodních toků a jiné hospodářské faktory. Záměr omezit zbytečné energetické ztráty sedovay v minuosti prováděcí vyhášky energetického zákona nesoucí nejdříve označení č. 151/1 Sb. a násedně č. 193/7 Sb., jejichž cíem je podpořit zvýšení optimáního využití energie při výrobě, přenosu, přepravě, distribuci, rozvodu a spotřebě energie. Zkušenosti s praktickým využitím těchto vyhášek vyvoay jejich mnohou a oprávněnou kritiku. Vyháška č. 193/7 Sb. je jedna z posedních, která nebya po novee energetického zákona v roce 13 upravena a tak po téměř 7 etech její patnosti právě nastává nejvhodnější doba ji noveizovat a využít tak obrovský potenciá pro úspory energií, který segment TZB a průmysu skýtá. Doba kapitáové návratnosti investic do tepené izoace pro zařízení budov a průmysové instaace je zpravida výrazně kratší než jeden rok, a tak je ve srovnání s ostatními investicemi v průmysové obasti bezkonkurenčně nejvýhodnější. To je dáno především vekým tepotním gradientem mezi tepotou teponosné átky a okoní tepotou (u technoogických zařízení i 65 K). U tepených izoací pro stavební použití je sice poch podstatně více, ae tepotní gradient dosahuje řádově nižších hodnot (běžně 35 K) než v obasti TZB. Vzhedem k tomu, že snaha o snižování energetické náročnosti a zvyšování energetické efektivity je ceoevropská, tak cíem tohoto čánku je jednak informovat odbornou veřejnost o aktuání situaci a zkušenostech s reaizací úsporných opatření v okoních zemích a také nastínit možný směr, jakým by se moho přistoupit k centrání reguaci tepených ztrát u zařízení staveb a průmysových instaací a to tak, aby by využit veškerý potenciá úspor, který by omezi daší ohrožování životního prostředí a by v souadu se zásadami udržiteného rozvoje. Protože od 2. světové váky vycháze výzkum, vývoj a tvorba nových norem a předpisů v obasti izoací primárně z Německa, podívai bychom se nejdříve na aktuání egisativní situaci k našim západním koegům. situace v Německu Obast TZB Vyháška o úsporách energie EnEV [1] pro zařízení rozvádějící tepo nebo tepou vodu předepisuje stanovení toušťky izoace pode dimenze potrubí pode tab. 1. 188 Vytápění, větrání, instaace 5/14
Projektování Designing Tab. 1 Výpis z příohy 5 tabuky 1 EnEV Jmenovitá světost trubky Minimání toušťka izoace vztažená k tepené vodivosti,35 W/(m K) * 1 do DN mm 2 DN až DN 32 3 mm 3 DN 4 až DN jako vnitřní průměr 4 nad DN mm * Ve vyhášce není upřesněno, ae jedná se pravděpodobně o tepenou vodivost pro C Toušťka izoace stanovená tímto způsobem je rychá a snadná, proto také praxí vemi obíbená, bohuže neříká nic o skutečných tepených ztrátách. Ve vyhášce není stanovena hustota tepeného toku ani jiné kritérium. Bude proto zajímavé porovnat hodnoty předepsané ve vyhášce s ekonomickou hustotou tepeného toku. Když vyjdeme z tepoty tepé vody 6 C a tepoty místnosti C, pak dostaneme hustoty tepeného toku uvedené v tab. 2. Tab. 2 Tepená ztráta při izoaci pode EnEV Jmenovitá světost trubky DN 15 32 5 15 Toušťka izoace s [mm] 3 5 Hustota tepeného toku q [W/m 2 ] 4,5 29,1 17,9 9,2 1,1 1,8 Součinite prostupu tepa [W/(m K)],,22,22,22,28,35 Pode obr. 1 se ekonomická hustota tepeného toku při tepotě média 6 C pohybuje přibižně mezi W/m 2 až 3 W/m 2. Hodnoty pode EnEV tak u menších průměrů potrubí odpovídají přibižně hodnotám uvedeným na obr. 1, u větších průměrů potrubí jsou však podstatně menší. Ekonomická hustota tepeného toku [W/m 2 ] 1 8 6 4 DN 5 DN 8 DN 25 5 15 25 3 35 4 45 5 Tepota [ C] Obr.1 Závisost ekonomické hustoty tepeného toku na tepotě a průměru potrubí [2] Anaýza provedena pro násedující parametry: izoace z minerání vny, cena za tepo 27 Kč/GJ, životnost izoace 12 et, meziroční nárůst cen energie 4 %, úrok 8 %. Obast průmysu Návrh toušťky izoace pro průmysové apikace vychází z normy AGI Q 11 Komponenty eektráren německého sdružení pro průmysové stavebnictví (AGI). Jsou dána dvě havní kritéria maximání povrchová tepota 6 C jako ochrana proti popáení při kontaktu s horkým povrchem a maximání hustota tepeného toku 15 W/m 2. Tento dokument by však pubikován v roce a od té doby došo ke značnému nárůstu nákadů na primární energie (v etech až 8 vzrosta cena ropy dvakrát a cena zemního pynu třikrát). Tepené ztráty se tak stay mnohem dražší a proto je v současné době Německo v situaci, že tato hodnota je již překonaná a hedá se přísnější kritérium pro návrh. Jednou z možností je hedání ekonomické toušťky izoace. ekonomická toušťka izoace Ekonomická toušťka izoace je definována jako toušťka, při které je součet nákadů na tepené ztráty a investičních nákadů na izoaci minimání. Prakticky to znamená hedání účeného kompromisu mezi oběma protichůdně působícími vivy mezi součtem přínosů a ztrát spojených s pořízením a provozováním tepené izoace. nc = nr + ni (1) kde je: N r cena tepa, jehož ztrátám se nepodařio zabránit, N i nákady spojené s pořízením a instaováním tepené izoace, N c cekově vynaožené nákady, jejichž minimum v závisosti na toušťce izoace určuje hedanou ekonomickou toušťku. Značná sožitost výpočtu a nesourodost ekonomických podmínek jednotivých investičních případů sotva dovouje, aby moh výpočet ekonomické toušťky izoace dostat podobu obecně patného anaytického vzorce. I když tyto aproximační výpočty snadno zvádne program pro tabukové kakuace, je využívání tohoto postupu probematické z násedujících důvodů: q Řešení konkrétních případů ukazuje, že změna zadávacích podmínek nevyvoá výrazné rozdíy ve výsedné hodnotě hedané toušťky izoace. q Křivka závisosti toušťky izoace na součtu cekových nákadů je v okoí svého minima vemi pochá. Lze tedy určení optima (tj. naezení bodu A v obr. 2) do značné míry přizpůsobit subjektivnímu přístupu, aniž se zpochybní použitý postup výpočtu. Voba menší toušťky představuje okamžitou úsporu investic, větší toušťka znamená douhodobé úspory za ušetřenou energii a významný příspěvek k obecné ekoogii, např. skutečnou účastí na snížení exhaací. q V podmínkách iberáního hospodářství je takové rozhodnutí v rukou individuáního podnikatee. Z uvedených důvodů se v současnosti v Německu pomau od této projektové praxe upouští. Mimo jiné i proto, že probíhají diskuze o tzv. ekoogické toušťce izoace (bod B na obr. 2). Zatím se toto nové kritérium zohednio požadavkem, aby tepená ztráta bya o 25 % menší [4], než jaká pyne z ekonomické toušťky izoace. Nákady [Kč/m] 3 275 25 225 175 15 125 75 5 Cekové nákady N c 25 4 6 8 1 14 16 18 2 24 26 28 3 Ni-1.vrstva Ni-2.vrstva Ni-3.vrstva Nr Nc-1.vrstva Nc-2.vrstva Nc-3.vrstva Ekonomická t. izoace Ekoogická t. izoace Obr. 2 Zjištění ekonomické (bod A) a ekoogické (bod B) toušťky izoace Toušťka izoace [mm] Výpočet proveden pro násedující okrajové podmínky: horkovod 13 C z oceového potrubí DN, průměrná tepota okoního vzduchu t e = 1 C, průměrná rychost větru v = 3,5 m/s, emisivita =,18, cena tepa 1,8 Kč/kWh (5 Kč/GJ), odpisová doba 5 et, inface energie 8 %, úroková sazba 5,8 %. A B Vytápění, větrání, instaace 5/14 189
Projekto vání Designing Novinky z Rakouska V Rakousku v září 13 vyša nová norma ÖNORM H 5155 [5], která stanovuje požadavky na tepenou izoaci rozvodů tepa, chadu, studené vody a vzduchovodů. Závazné tabuky uvádějí toušťku izoace v závisosti na typu prostředí a průměru potrubí. Rozvodům studené vody se normou ÖNORM H 5155 dao větší pozornosti. Až na výjimky jsou toušťky izoace stejné jako u chadicích rozvodů. Studená voda ovšem není teponosné médium, požadované toušťky izoace jsou nadhodnocené, u těchto rozvodů postačuje navrhnout toušťku pro zamezení kondenzace. Dáe odpadá požadavek na minimání hodnotu faktoru difúzního odporu. Nezvyke veké pozornosti se dostao také vzduchovodům. Nedostatečně izoované potrubí VZT je příčinou nežádoucího pokesu (či vzrůstu) tepoty procházejícího upraveného vzduchu a vede ke zvýšeným provozním nákadům při užívání budovy. I zde jsou však některé z uvedených požadovaných touštěk nadhodnocené. Všechny předepsané toušťky se vztahují k izoaci o jednotné tepené vodivosti. V případě, že použitý izoační materiá má jinou hodnotu součinitee tepené vodivosti, je možný přepočet toušťky izoace. V normě jsou dáe uvedeny výpočtové tepoty pro zimní a etní období pro jednotivé, v tabukách uvedené, místnosti. Tab. 3 Požadované toušťky izoace pro rozvody tepa patí pro součinite tepené vodivosti,47 W/(m K) při střední tepotě 5 C a součinitei přestupu tepa 9 W/(m 2 K) Pooha potrubního vedení Jmenovitá světost trubky DN 15 25 32 4 5 65 8 125 > 125 Minimání toušťka izoace [mm] Technické prostory 25 3 4 45 55 7 85 125 135 Nevytápěné prostory 25 3 4 45 55 7 85 125 135 Vytápěné prostory 1 15 15 25 3 35 4 5 65 7 Instaační šachty a chodby sousedící s nevytápěným prostorem 25 3 4 45 55 7 85 125 135 Podhedy, dvojité podahy, instaační šachty sousedící s nevytápěným prostorem 1 15 15 25 3 35 4 5 65 7 Pod omítkou a v podaze v nevytápěných prostorech 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Pod omítkou a v podaze ve vytápěných prostorech 5 5 5 1 1 1 1 1 1 1 1 V zemi 5 5 5 5 5 5 5 55 65 65 75 Mimo budovu 5 5 5 5 55 65 8 9 11 135 145 Tab. 4 Požadované toušťky izoace pro chadicí rozvody umístěné v prostorách s maximání reativní vhkostí 7 % a minimání tepotou média 4 C. Hodnoty patí pro součinite tepené vodivosti,36 W/(m K) při střední tepotě C a součinitei přestupu tepa 9 W/(m 2 K). Dáe patí požadavek na minimání faktor difúzního odporu m = 7. Pooha potrubního vedení Jmenovitá světost trubky DN 15 25 32 4 5 65 8 > Minimání toušťka izoace [mm] Technické prostory 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 Prostory bez chazení 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 Prostory s chazením 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 Instaační šachty a chodby 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 Pohedy 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 Pod omítkou a v podaze 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 V zemi 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 Mimo budovu 19 25 25 25 32 32 32 38 38 38 Tab. 5 Požadované toušťky izoací pro rozvody studené vody patné pro součinite tepené vodivosti,36 W/(m K) při střední tepotě C a součinitei přestupu tepa 9 W/(m 2 K) Pooha potrubního vedení Jmenovitá světost trubky DN 15 25 32 4 5 65 8 > Minimání toušťka izoace [mm] Technické prostory 13 13 13 19 19 25 25 32 32 32 Voně procházející nevytápěným prostorem 9 9 9 13 13 19 19 25 25 32 Voně procházející vytápěným prostorem 13 13 13 19 19 25 25 32 32 32 Instaační šachty a chodby; spoečné vedení s topením 13 13 13 19 19 25 25 32 32 32 Instaační šachty a chodby; samostatné vedení bez topení 9 9 9 13 13 19 19 25 25 32 Podhedy, dvojité podahy, ehké předstěny, vedení v SDK příčkách, pod omítkou, v podaze (suterénní rozvody) 13 13 13 19 19 25 25 32 32 32 Instaace před stěnou (voně vedené, nezazděné), v podaze (etážový rozvod a jednotivé přívody) 4 c) 4 c) 4 c) 9 9 13 13 19 19 19 Instaace před stěnou, v podaze (souběh s cirkuačním potrubím) 13 13 13 19 19 25 25 32 32 32 V zemi v nezámrzné houbce není nutná žádná izoace a) Mimo budovu b) 19 25 25 25 32 32 32 38 38 38 a) potrubí s rizikem zamrznutí, které je potřeba protimrazově chránit, b) potrubí vedeného voně venku je nutné provést protimrazové opatření c) potrubní systém není nutno izoovat POZNÁMKA RECENZENTA: Znaménko menší v tab. 3 až 5 patí pouze do DN 1, poté je nutno zohednit izoační paradoxon. 19 Vytápění, větrání, instaace 5/14
Projektování Designing Tab. 6 Požadované toušťky izoace pro rozvody tepovzdušného vytápění patné pro součinite tepené vodivosti,47 W/(m K) při střední tepotě 5 C a součinitei přestupu tepa 9 W/(m 2 K). Pooha vzduchovodu Vnější obvod neizoovaného vzduchového kanáu [m],5,5 < O 1, 1, < O 3, 3, < O 5,5 5, < O 1, > 1, Minimání toušťka izoace [mm] Technické prostory 3 4 5 6 8 Nevytápěné prostory 3 4 5 6 8 Vytápěné prostory 3 4 5 6 Instaační šachty a chodby sousedící s nevytápěným prostorem 3 4 5 6 8 Podhedy, dvojité podahy a instaační šachty sousedící s vytápěným prostorem 3 4 5 6 Podhedy, dvojité podahy 3 4 5 6 Pod omítkou, v podaze 3 4 5 6 Mimo budovu 4 5 7 15 Tab. 7 Požadované toušťky izoace pro vzduchovody v režimu chazení pro součinite tepené vodivosti,36 W/(m K) při střední tepotě C a součinitei přestupu tepa 9 W/(m 2 K) Pooha vzduchovodu Vnější obvod neizoovaného vzduchového kanáu [m],5,5 < O 1, 1, < O 3, 3, < O 5,5 5, < O 1, > 1, Minimání toušťka izoace [mm] Technické prostory 13 19 25 32 38 5 Prostory bez chazení 13 19 25 32 38 5 Prostory s chazením 13 19 25 32 38 5 Instaační šachty a chodby 13 19 25 32 38 5 Podhedy, dvojité podahy 13 19 25 32 38 5 Pod omítkou a v podaze 13 19 25 32 38 5 Mimo budovu 19 25 32 38 5 situace na Sovensku V červnu 12 se otázce hospodárnějšího nakádání s energiemi v provozech TZB dostaa pozornost i na Sovensku vydáním vyhášky MH SR č. 282/12 Z.z., kterou se ustanoviy technické požadavky na tepenou izoaci rozvodů tepa a tepé vody [6]. V podstatě jde o výrazným způsobem zjednodušenou verzi původní české vyhášky č. 151/1 Sb. Jediným kritériem je předepsaná toušťka izoace pode dimenze potrubí, která podobně jako u vyhášky č. 151/1 Sb. vychází z původní německé vyhášky o úsporách energie EnEV [1]. Zarážejí je, proč je toušťka izoace předepsána pro tepenou vodivost,35 W/(m K) stanovenou pro C, když se kritérium týká pouze rozvodů tepa a tepé vody, které pracují s vyššími tepotami. Hodnota,35 W/(m K) zde totiž neříká nic ani o kvaitě izoace, ani o tepotě, při kterých jsou tyto izoace běžně v provozu. Pro rozděovače a sběrače tepa, v místech křížení potrubí a jejich odboček a u potrubí a armatur umístěných v prostupech stěn a stropů se může minimání toušťka izoace snížit o 5 % hodnoty toušťky izoace uvedené v přísušném řádku tabuky. aktuání situace v České repubice V České repubice je návrh technických izoací možno rozděit na tři obasti: (A) Požadavky na účinnost užití energie v nově zřizovaných zařízeních pro rozvod tepené energie a chadu soužící k dodávkám tepené energie bytovým objektům, pro technoogické účey a pro nebytové prostory stanovuje vyháška č. 193/7 Sb. Požadavky na vybavení těchto zařízení tepenou izoací se vztahují na: a) parní, horkovodní a tepovodní sítě a sítě pro rozvod tepé vody a chadu včetně přípojek, s výjimkou chadicí vody z energetických a technoogických procesů, která odvádí tepenou energii do okoního prostředí, b) předávací nebo výměníkové stanice, c) zařízení pro vnitřní rozvod tepené energie, chadu a tepé vody a cirkuace v budovách. (B) Kromě vyhášky č. 193/7 Sb. pro navrhování tepovodních tepených soustav v budovách od července 3 patí také přejatá evropská norma ČSN EN 12828, která se v kapitoe 4.8 věnuje tepeným izoacím. (C) Třetí samostatná obast patí pro konstrukci a výstroj parních a horkovodních kotů, požadavky jsou definovány normou ČSN 7 6. (A) Vyháška č. 193/7 Sb. V úvodní části se tento příspěvek zmiňuje o kritice dnes již značně zastaraé, ae dosud patné vyhášce č. 193/7 Sb. V době svého vzniku představovaa vyháška pokrok, neboť snižovaa proti předchozímu období tepené ztráty potrubí významným způsobem. Bohuže se jí nepodařio vyoučit některé neogické důsedky, které si probereme níže v komentáři k paragrafům 5, 8 a 9 týkajících se obasti návrhu izoací. Vytápění, větrání, instaace 5/14 191
Projekto vání Designing 5 požadavky na izoace rozvodů tepa Odst. 3 stanovuje nejvyšší povrchovou tepotu izoace pro vnitřní rozvody. Pro tepoty média do 115 C je to maximáně vzrůst o K oproti tepotě okoí a o 25 K při tepotách nad 115 C. U vnějších rozvodů není požadavek stanoven. V praxi se pak nejčastěji navrhuje tepota povrchu nižší než 5 C (při tepotě okoního vzduchu 25 C a přirozené konvekce vzduchu) kvůi nebezpečí rizika kontaktu s horkým povrchem. Odst. 9 a 11 se týká kritéria maximání hodnoty součinitee prostupu tepa U. V původní vyhášce č. 151/1 Sb. byo pode 6, odst. 11 kritérium U,35 W/(m K). Tato hodnota patia pro vnější i vnitřní rozvody. Krité- U [(W/m K)],4,35,3 riem byo řečeno, že různé dimenze potrubí stejné déky musí mít stejnou tepenou ztrátu při stejném rozdíu tepot okoního vzduchu a teponosné átky v potrubí. Násedně byo toto kritérium v příoze 3 vyhášky č. 193/7 Sb. odstupňováno do někoika tříd se zvětšujícím se průměrem se zvětšuje součinite prostupu tepa U. Vyháška však definuje veikosti U pouze u vnitřních rozvodů do DN a u rozvodů vedených v zemi. Pro vnější rozvody zatím hodnoty U neznáme, protože v příoze vyhášky chybí předmětná tabuka, ač se na ní odst. 9 odvoává. Průběh kritéria U je vidět na obr. 3. Hned na první pohed je patrná nevhodná voba pro dimenze DN 32. Hodnota by měa být někde koem,21 W/(m K) místo uvedených,18 W/(m K), pak by korespondovaa s předchozí a násednou hodnotou. Zde je vidět jeden z neogických důsedků takové voby kritérií. Pro DN 25 vychází toušťka izoace větší než pro DN 5 viz obr. 4 a není tak dodržena ogicky vzestupná toušťka izoace se zvětšujícím se průměrem potrubí. Nutné toušťky izoací pode původní vyhášky č. 151/1 Sb. a pode noveizované vyhášky č. 193/7 Sb. jsou uvedeny v grafu na obr. 4 (DN 1 až DN ) a na obr. 5 (DN 15 a DN ). Požadavky pode původní vyhášky 151/1 Sb. jsou čárkovaně a požadavky pode vy-,25,21 W/(m K),,15 4 6 8 Průběh U de vyhášky 1 14 16 18 Poyg. (Průběh U de vyhášky) Obr. 6 Koena trubky DN se standardním pooměrem obouku 1,5 G DN: - vevo: s toušťkou izoace mm => u opechování neze vytvořit vnitřní obouk koena a to ani při použití pouze tří segmentů, - doe: správné provedení izoace koene se čtyřmi segmenty takto ze vytvořit koeno pro toušťku izoace maximáně 6 mm. DN Obr. 3 Průběh kritéria U stanovený vyháškou č. 193/7 Sb. (červeně) a proožení poynomem 3. stupně (černě) toušťka izoace v mm pro spnění kritéria U 7 6 5 4 3 1 5 75 125 15 175 t [ C] 151-DN 1 151-DN 25 151-DN 5 151-DN 193-DN 1 193-DN 25 193-DN 5 193-DN Obr. 7 Koeno trubky DN 25 s pooměrem obouku 1,5 GDN. Při použití toušťky izoace 5 mm je rádius potrubí příiš maý na to, aby šo koeno opechovat. Obr. 4 Nutná toušťka izoace pro spnění požadavku U U N W/(m K) pro dimenze od DN 1 až DN [1] toušťka izoace v mm pro spnění kritéria U 15 13 11 9 7 5 5 75 151-DN 15 125 151-DN 15 193-DN 15 175 t [ C] 193-DN Obr. 5 Nutná toušťka izoace pro spnění požadavku U U N W/(m K) pro dimenze DN 15 a DN Poznámka: Pro výpočet bya použita tepená vodivost izoace z minerání vny s objemovou hmotností 65 kg/m3, emisivita povrchu e =,9, potrubí oceové. 192 Obr. 8 Ukázka správného provedení izoace koene trubky DN 32 s pooměrem obouku 1,5 G DN při použití toušťky izoace 3 mm. Vytápění, větrání, instaace 5/14
Projektování Designing hášky č. 193/7 Sb. jsou pro stejnou dimenzi vyneseny přísušnou barvou pně. Původní hodnota U =,35 W/(m K) bya pro větší dimenze potrubí (zejména od DN ) vemi přísná. V praxi na typickém horkovodu nikdo toušťku izoace 3 mm nenavrhova, ekonomická toušťka izoace se pohybuje okoo 18 mm. Optimánímu návrhu tedy nebránio pouze kritérium ekonomické toušťky izoace. Ve vyhášce č. 193/7 Sb. je však toto kritérium zmíněno pouze v 2, odst. 3, které projektant navrhující izoace snadno přehédne. Lépe by byo, kdyby se optimaizační výpočet hospodárné toušťky izoace objevi v paragrafem dotýkajících se přímo požadavků na izoační materiá. Jediným způsobem jak stanovit toušťku izoace, aby spňovaa název vyhášky o účinnosti užití energie při rozvodu tepené energie je právě technicko-ekonomický výpočet. Jiné kritérium stanovené zákonem (tedy v našem případě vyháškou) by měo dát větší toušťku izoace než pode výpočtu ekonomické toušťky měo by vést k již uvedené ekoogické toušťce izoace (bod B v grafu na obr. 2). Na druhou stranu toušťka izoace musí vyjít taková, aby bya reaizovatená v praxi hodnoty U stanovené vyháškou jsou u maých průměrů potrubí tak nízké, že vychází toušťky izoace, které neze z praktického hediska reaizovat u koen neze vytvořit opechování vnitřního obouku. Pro reaizaci příiš vekých touštěk izoací by se koeno museo izoovat do tzv. krabice, která je ovšem nepřípustná z estetického hediska, anebo by se muse měnit používaný standard pro potrubí a místo obouků s R = 1,5 G DN by se musey začít navrhovat ohyby s R = 3 5 G DN. Tvůrci vyhášky si patrně vzai za vzor kritérium součinitee prostupu tepa pro rovinnou stěnu U N [W/(m 2.K)] stanovenou v ČSN 7354-2 (tab. 3 na str. 13 [11]). Aby toto kritérium moho být skutečně v praxi používáno, tak by U hodnoty musey být odstupňovány pode průměru potrubí, musey by být mírnější (vyšší) pro maé dimenze potrubí a také být dopněny pro DN větší než mm. Dáe je nutné zohednit umístění potrubí v interiéru, v exteriéru, případně v zemině. Vyháška sice U pro potrubí vedené v zemi stanovuje, ae opět jsou zde hodnoty pouze pro DN a nižší (rozvody v zemi mají ve skutečnosti nejčastěji DN a vyšší) a naprosto chybí jakékoiv hodnoty pro venkovní rozvody. Rozebírané odstavce se odvoávají na příohu č. 3 [7], kde jsou uvedeny poněkud netradiční hodnoty tepených odporů zeminy. Máokdo vede potrubí ve skáe, k čemu tedy uvádět tepený odpor skáy? Takovéto potrubí bude zcea určitě obsypané pískem či hínou. Odst. 8 stanovuje maximání hodnotu součinite tepené vodivosti,45 W/(m K), resp.,4 W/(m K) u vnitřních rozvodů, pro střední tepotu C. Je zarážející, proč stanovovat pro C. Nese to s sebou dva probémy: 1) Při měření v aboratoři je vemi obtížné zaručit okrajové podmínky tak, aby byo možné izoace pro C změřit. Při měření zejména váknitých izoací by se musea vemi citivě nadefinovat reativní vhkost vzduchu, aby se studená strana aparatury při měření neorosovaa a zkondenzovaná vhkost negativně neovivňovaa tepenou vodivost izoace. U váknitých izoací se měří tepená vodivost v závisosti na tepotě od 5 C do MST (nejvyšší provozní tepoty), kde se pak z poynomu zpětně dopočítá tepená vodivost při C. Zvoením minimání hodnoty tepené vodivosti při 5 C je naopak usnadnění pro porovnání kvaity izoace. Hodnota pro C je pak jen pouhé odvozování a dopočítávání, kde se ze dopustit chyby. Tato skutečnost je obsažena v normě ČSN EN 12 667, pode které se stanovuje měřená hodnota tepené vodivosti. Chadicí deska měřicího zařízení má povoenou nejnižší tepotu 5 K nad tepotou rosného bodu okoního vzduchu v aboratoři. Z hediska ogiky a exaktnosti měření definovaného zkušební normou je proto vhodnější měřit a porovnávat tepenou vodivost pro 5 C. 2) Tepené rozvody pracují s tepotami vyššími než C, kvaitativně se porovnávají hodnoty, které v praxi nenastanou. Inspirovat se ze u rakouských koegů hodnotou,47 W/(m K) při střední tepotě 5 C. 9 požadavky na izoace rozvodů chadu Požadavky na tepené izoace chadicích rozvodů (dáe používán v praxi rozšířený zkrácený termín chadová izoace) jsou v nové vyhášce větším středem zájmu, než tomu byo dříve. Zohednia se tak rostoucí spotřeba chadu a energetická náročnost jeho výroby. Odst. 2 se bohuže odkazuje na dříve rozebíraný 5, odst. 9 a 11 kritérium součinitee prostupu tepa U. Nevhodnost stávajících hodnot U patí jak pro tepené rozvody, tak pro rozvody chadu. Odstavcem 4 je dío dokonáno (požadavek na 1,5násobnou toušťku izoace pode kritéria U pro tepoty média nižší než +5 C) vychází extrémně neekonomické toušťky izoací, které na rozvodech chadu nikdo nezapatí a proto ani nenavrhne zejména u menších průměrů potrubí, které se vyskytují nejčastěji. Jedinou možností, jak tento nesmysný požadavek obejít je navrhnout ekonomickou toušťku izoací, pode 9, odst. 1. Probematickým je i odst. 3, který stanovuje nejvyšší hodnotu součinitee tepené vodivosti,38 W/m.K (pro střední tepotu C). Toto kritérium spňují všechny izoační materiáy, které se na rozvody chadu používají, kromě pěnového ska. Tento materiá má =,38 až,48 W/(m K) pro C a technicky již v podstatě není možné tuto hodnotu dáe snížit. Jedná se o materiá, který zatím jako jediný na trhu je nehořavý s reakcí na oheň A1 pode ČSN EN 13 51-1. U podzemních a jiných prostor, kde je požadavek na nehořavý izoační materiá, tak není možné zvoit izoaci, která by se daa navrhnout. Vyháška tedy omezuje použití pěnového ska na trhu a to by byo i v rozporu se zákonem č. 22/1997 Sb. POZNÁMKA RECENZENTA: Autor podrobuje vyhášku výrazné kritice, ae soustřeďuje se pouze na jednu možnost návrhu toušťky izoace přes U. Jinou možností je využití 2, odst. 3., kde ze navrhnout vastní toušťku izoace na zákadě optimaizačního výpočtu, který dnes poskytuje téměř každá firma prodávající tepené izoace. Nicméně ze souhasit s tím, že tento přístup je již překonaný a byo by vhodné vydat se cestou izoačních tříd. POZNÁMKA AUTORA: Optimaizačním výpočtem ze zdůvodnit cokoiv, bohuže je to úkrok stranou, nejsou stanovena jednoznačná kritéria. Z praxe víme, že to je kompikovaná kapitoa a časté otázky ze strany odborné veřejnosti nás utvrzují v tom, že provést optimaizační výpočet není zas tak snadné, jak by se moho zdát. (B) ČSN EN 12828 (Navrhování tepovodních tepených soustav) Tato norma předepisuje výpočet součinitee prostupu tepa pro vymezené obasti, konkrétně pro 6 izoačních tříd. Systém izoačních tříd pode normy ČSN EN 12 828 má v Evropě pravděpodobně vekou budoucnost. Nejenom, že patí v ceé EU jako doporučený standard pro návrh tepo- Tab. 8 Výpočet izoační třídy v závisosti na funkčním parametru [9] Funkční parametr I Izoační třída K s/rok G 1 9 I <,5 1,5 < I <,17 2,17 < I <,35 3,35 < I <,7 4,7 < I < 1,4 5 1,4 < I < 2,8 6 I > 2,8 Vytápění, větrání, instaace 5/14 193
Projekto vání Designing vodních otopných soustav, ae v obecné rovině se začíná čím dá více prosazovat i do egisativy ve skandinávských zemích. Nejdáe je v tomto asi Dánsko, které s původními 4 izoačními třídami pracuje v normě DS 452 již od roku 1984, od roku 13 pracuje se stejnými 6 třídami jako EN 12 828 a jejich používání je navíc uzákoněno (tedy povinné). Doporučená izoační třída je závisá na tzv. funkčním parametru I, který je uveden v tab. 8 a vypočítá se pode vztahu (2). ( ) I f t t τ = m a (2) kde je: f podí předaného tepa, který je považován za tepenou ztrátu nesoužící k vytápění objektu (hodnota 1, znamená, že veškerá tepená ztráta do okoního prostoru není dáe využita, nepřispěje k tepené bianci prostoru) t m tepota média [ C], t a tepota okoí [ C], τ čas [s]. Z toho je patrné, že funkční parametr závisí na středním tepotním rozdíu Dt, odhadnuté hodnotě f, a déce otopného období τ. Musí se brát zřete na budoucí změny funkcí budovy a jejího zařízení, protože rozhodující pro stanovení izoační třídy je nejvyšší provozní parametr po dobu životnosti zařízení. Násedně se pode izoační třídy vypočítá součinite prostupu tepa, který je závisý na vnějším průměru potrubí. Čím vyšší je izoační třída, tím nižší je součinite prostupu tepa (je tedy navrženo větší omezení tepené ztráty do prostoru) a tím vyjde větší toušťka izoace. Příkad: Oceové potrubí DN 32 tepovodní otopné soustavy s tepotním spádem 75/65 vede nevytápěným prostorem s výpočtovou tepotou +5 C, počet dnů otopného období d = 222. Tab. 9 Izoační třídy prostupu tepa [9] Izoační třída Toušťka izoace [mm] 14 1 8 6 4 75 C Maximání součinite prostupu tepa Trubky s vnějším průměrem Trubky s vnějším průměrem,4 m >,4 m nebo rovinné povrchy b) a) c) [W/m2 K] 1 3,3. +,22 1,17 2 2,6. +,,88 3 2,. +,18,66 4 1,5. +,16,49 5 1,1. +,14,35 6,8. +,12,22 a) Lineární součinite prostupu tepa vztažený na jednotku déky potrubí. b) Zahrnuje nádoby a jiná zařízení s rovnými nebo zakřivenými povrchy a trubky s nekruhovým průřezem. c) Součinite prostupu tepa vztažený k povrchu trubky 1 m 2. 4 6 8 1 14 16 18 DN 193/7 Sb. 15 W/m2 třída 2 třída 3 třída 4 třída 5 třída 6 Obr. 9 Porovnání toušťky izoace pro kritérium U de vyhášky č. 193/7 Sb. s izoačními třídami prostupu tepa 2 až 6 pode ČSN EN 12828. Pro možnost zajímavého srovnání je v grafu uvedeno i kritérium max. hustoty tepeného toku 15 W/m 2 Tab. 1 Srovnání toušťky izoace a součinitee prostupu tepa pode izoační třídy 4 a vyhášky č. 193/7 Sb. Dimenze potrubí DN 1 15 25 32 4 5 65 8 125 15 Vnější průměr potrubí [mm] 17 21 27 34 42 48 6 76 89 114 14 168 219 U pro izoační třídu 4 [W/(m K)],19,19,,21,22,23,25,27,29,33,37,41,49 Toušťka izoace pro třídu 4 [mm] 18 21 26 31 35 38 43 48 51 55 58 6 63 U pode vyhášky 193/7 Sb. [W/(m K)],15,15,18,18,18,27,27,27,34,34,34,4,4 Toušťka izoace de vyhášky [mm] 3 35 35 45 53 3 38 48 4 52 65 63 85 Obr. 1 Typická ukázka nevyužitého potenciáu k úsporám energií v průmysu potrubí s poškozenou nebo zcea chybějící izoací s povrchovou tepotou 3 C; navíc hrozí riziko popáení 194 Vytápění, větrání, instaace 5/14
Projektování Designing 1. Výpočet funkčního parametru ( ) ( ) 9 I = f t m t a τ = 1, 75 5 222 24 36 = 1,34 1 => izoační třída 4 2. Požadavek na součinite prostupu tepa U = 1,5 d +,16 = 1,5,38 +,16 =,22 W/m.K (3) e V tab. 1 je dáe proveden výpočet nutné toušťky izoace pro průměry potrubí DN 1 až DN a porovnání s přísušnými požadovanými hodnotami U a toušťkami izoace pode tohoto kritéria pode vyhášky č. 193/7 Sb. V normě je pak dáe uvedena tabuka minimáních izoačních touštěk, které spňují požadavky izoačních tříd 1 až 6, a to pro čtyři hodnoty součinitee tepené vodivosti (viz tab. 11). Podobně jako u rakouské normy ÖNORM H 5155 se i zde předpokádá hodnota součinitee přestupu tepa z vnějšího povrchu tepené izoace 9 W/(m 2 K). Součinite tepené vodivosti je vypočten na zákadě průměrné tepoty v průběhu provozní doby. V současné době je v České repubice patná vyháška č. 193/7 Sb. i norma ČSN EN 12828. Obě pracují s kritériem součinitee prostupu tepa, hodnoty ae nekorespondují. Hodnoty dané vyháškou jsou závazné, koizní hodnoty uvedené v normě jsou doporučené a kromě toho patí pouze pro izoaci tepovodních systémů. Výhoda systému izoačních tříd je do budoucna v poměrně snadné začenitenosti do systému posuzování budov formou kasifikačních třínergetické náročnosti budov. (C) ČSN 7 6 (Konstrukce a výstroj kotů) Tato norma patí pro konstrukci horkovodních a parních kotů a jejich přísušenství, ve kterých je tepota pracovní átky vyšší než 115 C. Kritérium pro návrh toušťky izoace je jediné zajistit na vnějším povrchu izoace povrchovou tepotu maximáně 5 C při tepotě vzduchu 25 C. Při jiné tepotě okoního vzduchu je přípustný rozdí mezi tepotou vnějšího povrchu izoace a okoního vzduchu maximáně 25 K, tedy stejné znění jako předepisuje vyháška č. 193/7 Sb. pro tepotu átky vyšší než 115 C s tím rozdíem, že norma toto kritérium požaduje u vnitřních i venkovních zařízení či rozvodů, na rozdí od vyhášky, která hovoří pouze o vnitřních rozvodech. Kritická jsou zejména místa tepených mostů, která je probematické zaizoovat tak, aby by požadavek spněn. V normě je proto uvedena kauzue, že místa s vyšší tepotou povrchu než 7 C je nutné chránit proti doteku osob, např. mechanickými úpravami, které zabrání dotyku osob s horkým povrchem. O tom, že se to v praxi ne vždy podaří, svědčí obr. 1. Německý ekvivaent této ČSN, norma AGI Q 11 (izoování eektrárenských komponent) je vyšší bezpečnost povoená maximání povrchová tepota je pouze 6 C. Norma ČSN 7 6 pochází z roku 1977, tak bohuže ani v ní není věnována podrobnější pozornost obasti tepených ztrát potrubí, která je z hediska rozsahu izoovaných poch snad o něco menší, avšak intenzitou tepených toků a významem dopravovaných átek zcea určitě nezanedbatená. Jedná se např. o parní potrubí v energetice, dákové produktovody, technoogické rozvody v hutích, těžké chemii, ae i v potravinářství a různých průmysových závodech. Kvůi vekému tepotnímu gradientu mezi tepotou pracovní átky a okoních vzduchem je potenciá na úspory energií značný. Správně navržený izoační systém umožňuje přispět k hospodárnému nakádání s energiemi a to bezkonkurenčně nejvýhodněji v porovnání s ostatními úspornými opatřeními (návratnosti do izoací se pohybují řádově v měsících). Tab. 11 Ukázka tabukového naezení toušťky izoace v závisosti na součinitei prostupu tepa [9] [mm] Izoační třída 1 Izoační třída 2,3,4,5,6,3,4,5,6 1,25 1 3 6 11,23 2 5 8 14,29 5 7 11 16,25 7 12 19 27 3,32 8 12 17 23,28 11 17 25 36 4,35 1 14 28,3 14 21 3 42 6,42 12 18 26 37,36 17 26 37 5 8,48 14 22 31 41,41 29 41 54,55 15 23 32 44,46 22 32 43 57,88 19 26 35 46,72 27 37 49 62 3 1,21 21 29 39 5,98 28 39 51 64 rovinný (1,17) 22 3 37 45 (,88) 31 41 51 62 [mm] Izoační třída 3 Izoační třída 4,3,4,5,6,3,4,5,6 1, 4 7 13,18 6 11 19 31,22 1 17 26 38,19 13 23 36 56 3,24 14 23 35 5,21 19 31 49 72 4,26 18 28 41 58,22 24 38 58 84 6,3 23 35 5 69,25 3 47 7 99 8,34 26 39 55 74,28 35 54 77 17,38 29 42 59 78,31 38 58 82 112,58 35 5 66 85,46 47 68 92 1 3,78 38 53 69 86,61 51 72 95 122 rovinný (,66) 42 56 7 84 (,49) 58 77 96 116 [mm] Izoační třída 5 Izoační třída 6,3,4,5,6,3,4,5,6 1,15 9 17 29 49,13 13 22 4 62,16 18 33 54 86,14 25 36 7 11 3,17 16 45 71 111,14 35 57 94 148 4,18 32 54 85 128,15 43 68 11 156 6,21 41 67 12 15,17 6 9 138 21 8,23 48 76 113 162,18 7 18 155 24,25 53 82 1 169, 75 115 165 26,36 65 97 134 178,28 83 133 18 28 3,47 71 12 137 178,36 89 149 223 29 rovinný (,35) 82 11 137 165 (,22) 133 177 222 266 = ineární součinite prostupu tepa potrubí W/m K pro rovinné pochy je součinite prostupu tepa počítán ve W/m 2 K; = součinite tepené vodivosti izoačního materiáu ve W/m K; = vnější průměr potrubí v mm; Rovinný = tyto hodnoty patí pro rovinné povrchy. Vytápění, větrání, instaace 5/14 195
Projekto vání Designing JAK DÁL S NOVELIZACÍ VYHLÁŠKY č. 193/7 Sb.? Směrnice se zaměřením, jaké představuje vyháška č. 193/7 Sb. by měa být pro obor techniky prostředí a pro hospodaření tepem kíčovým předpisem. Předchozí kapitoy tohoto příspěvku však tento požadavek nepotvrdiy. Ukázay, že je probematické určit typ kritéria, pode kterého by se návrh toušťky izoace řídi, aby vycházey takové toušťky, které mají ogickou posoupnost pro všechny používané dimenze potrubí a napříč spektrem možných provozních tepot. Zřejmě je stejně nesnadné, aby vypočtená toušťka izoace bya prakticky reaizovatená na stavbě. Patnou vyháškou požadované hodnoty součinitee prostupu tepa U neodpovídají energetickým úsporám, které se vyháška snaží docíit. Zejména investoři a zadavateé projektů se na vyhášku odvoávají, a pokud jim projektant navrhne toušťku izoace pode stávajících kritérií, tak je mnohdy překvapen nejenom samotný projektant, ae i zadavate. Navíc převážná většina stavebních konstrukcí rozměrově neodpovídá prostorové náročnosti více zaizoovaných rozvodů! Instaační šachty jsou mnohdy rozměrově navrženy stěží pro potrubí, natož pro potrubí s izoací a o nutnosti dodržení minimáních odstupových vzdáeností nemůže být ani řeč. Značný chaos dokádají také hodnoty v tab. 12. Jsou zde porovnány požadované toušťky izoace pro rozměry potrubí do DN a to pode vyhášky č. 193/7 Sb., de izoačních tříd definovaných normou Obr. 11 Průběh toušťky izoace de izoačních tříd stanovených v ČSN EN 12 828 barevnými křivkami, požadavek vyhášky 193/7 Sb. vynesen černými vodorovnými stupni, ekonomická toušťka izoace uvedena ve soupcích. ČSN EN 12 828 a pode požadavku na maximání hustotu tepeného toku 15 W/m 2. Pro zajímavost jsou pak toušťky srovnány s ekonomickou toušťkou izoace počítanou postupně pro odpisovou dobu 2, 5, 1, 15 a et. Z průběhu je patrné, že aktuání požadavek vyhášky eží mezi izoační třídou 4 a 5. Křivka 2 a 3 je v dnešní době v podstatě překonaná a její použití by měo smys max. u potrubí vedených ve zdi, v prostupech, při křížení potrubí, apod. Naopak křivka 6 je zejména u maých průměrů potrubí dosti nadhodnocená a dostává se do obasti prakticky obtížně reaizovatené toušťky (někoikanásobně zvětšuje průměr izoovaného potrubí oproti potrubí bez izoace potrubí DN 15 by měo vnější průměr po zaizoování 118 mm!). Tab. 12 Toušťka izoace vypočítaná pode přísušného kritéria pro topnou vodu o tepotě 75 C Dimenze potrubí DN 1 15 25 32 4 5 65 8 125 15 175 Vyháška 193/7 Sb. Izoační třída pode ČSN EN 12828 22 3 4 45 55 3 4 55 45 6 7 67 8 95 2 6 12 15 16 18 23 26 27 29 31 32 33 34 3 9 16 22 24 27 3 35 37 39 41 43 44 46 U [W/(m K)] 4 12 23 27 3 34 38 42 48 51 55 58 6 62 64 5 18 32 39 43 49 54 61 7 75 79 83 87 89 92 6 28 48 58 64 72 8 91 14 11 117 124 129 133 136 Max. tepená ztráta q 15 W/m 2 9 1 1 1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 Odpisová doba n, v etech, pro výpočet ekonomické toušťky izoace 2 25 25 3 3 4 4 4 5 5 6 6 8 8 5 minimum 4 5 5 5 6 6 8 8 1 cekových 6 8 8 8 14 16 15 nákadů N c 8 16 18 16 18 Tab. 13 Toušťka izoace u jednotivých dimenzí potrubí pro izoační třídu 5 v závisosti na tepotě média Dimenze potrubí DN 1 15 25 32 4 5 65 8 125 15 175 25 3 35 Vnější průměr potrubí [mm] 12 22 28 32 38 45 57 76 89 18 133 159 185 219 273 324 377 Tepota pracovní átky 5 16 29 36 38 45 5 57 64 68 73 78 81 83 86 89 9 91 35 43 47 52 58 67 76 8 85 89 93 95 98 12 13 15 26 44 52 58 64 7 79 89 94 15 18 11 112 115 116 117 [W/(m K)] 34 56 66 72 8 87 97 18 113 118 124 127 129 131 132 133 134 3 62 97 111 121 131 141 154 167 172 177 18 182 183 183 182 181 18 4 124 184 9 222 237 251 266 277 28 281 279 276 272 267 26 255 251 5 28 394 437 456 476 491 478 51 493 479 459 441 424 47 384 369 356 Okrajové podmínky výpočtů: izoační pouzdra z minerání vny, tepota okoního vzduchu t e = 1 C, emisivita =,18, cena tepa 1,2 Kč/kWh (333 Kč/GJ). 196 Vytápění, větrání, instaace 5/14
Projektování Designing Toušťka izoace [mm] 5 45 4 35 3 25 15 5 křivky tepot média 5 15 25 3 DN 35 5 C C 15 C C 25 C 3 C 4 C 5 C Obr. 12 Závisost toušťky izoace na tepotě média pro izoační třídu 5 pode ČSN EN 12828 Toušťka izoace [mm] 16 14 1 8 6 4 křivky tepot média 4 6 8 1 14 16 18 DN 5 C C 15 C C 25 C Obr. 13 Detai průběhu toušťky izoace pro izoační třídu 5 pode ČSN EN 12 828 pro obast TZB (tepotu média do 25 C) Toušťka izoace [mm] 14 1 8 6 4 75 C 4 6 8 1 14 16 18 DN 193/7 Sb. interiér exteriér ponížená toušťka = křivce 3 třída 4 třída 5 třída 6 Obr. 14 Jedna z možností, jak by moh vypadat ideání průběh toušťky izoace de zjednodušených třech izoačních tříd prostupu tepa (interiér, exteriér a ponížená, která by moha být rovna stávající izoační křivce 3 pode ČSN EN 12828). Kritérium izoační třídy pode ČSN EN 12 828 je určeno pro tepovodní otopné soustavy. Nabízí se otázka, zda by se takto definované křivky day převzít i pro vyšší tepoty, aby byy použitené pro horkovody a parovody, u kterých je potenciá úspor energií nejvyšší. Tepo je u těchto rozvodů navíc nenávratně ztraceno do okoního prostředí a tedy nevyužito v tepené bianci objektu. V tab. 13 a na grafu na obr. 12 je vidět průběh vypočtené toušťky izoace pro potrubí do DN 35 pro tepoty pracovní átky 5 až 5 C pro izoační třídu 5 pode ČSN EN 12 828. Z tabuky 13 a grafu na obr. 12 je patrné, že normou definované křivky mají omezenou tepotní použitenost a jsou vhodné pouze pro TZB apikace, ne pro průmys. S daším zvyšováním tepoty se totiž s vypočtenými toušťkami izoace dostáváme do nereáné obasti. Tedy tepoty pracovní átky do 25 C, TZB rozvody (HVAC), by se mohy řídit definovanými izoačními třídami (obr. 13), vyšší pracovní tepoty standardně spadají do obasti průmysových apikací. Z cekové anaýzy vypývá, že systém izoačních tříd popsaný v normě ČSN EN 12 828 by sice by veký posun vpřed ve srovnání s aktuáními hodnotami U stanovenými vyháškou č. 193/7 Sb., ae je i zde se nachází potenciá k vyepšení tohoto kritéria. Řešení by se totiž dao více přibížit praxi. Z praktického hediska by v podstatě stačio definovat součinite prostupu tepa pro 3 izoační třídy (viz graf na obr. 14): q exteriér (křivka bízká průběhu křivky 5, u větších dimenzí potrubí by se bížia ke křivce č. 6), q interiér (křivka by u maých potrubí korespondovaa s křivkou 4 a se vzrůstajícím průměrem by se bížia ke křivce č. 5), q ponížená toušťka pro potrubí vedené ve zdi, při průchodu potrubí stropem, při křížení potrubí, ve spojovacích místech, apod. U chadicích rozvodů je nutnost změny v přístupu návrhu daných vyháškou č. 193/7 Sb. nejmarkantnější. Tyto rozvody v převážné většině případů pracují s podstatně menším tepotním gradientem mezi tepotou média a tepotou okoí (běžně do K), než je tomu u tepených soustav. Jako prvořadé kritérium musí zůstat návrh toušťky z hediska zamezení povrchové kondenzace, tzn. zvýšit povrchovou tepotu nad tepotu rosného bodu okoního vzduchu. Toto samotné kritérium však bude zároveň hospodárné pouze u prostorů s vysokou reativní vhkostí vzduchu nebo u rozvodů kryogenních. Ve většině případů se tedy musí zvoit druhé dopňkové kritérium, které zamezí zbytečnému pýtvání ve strojovně vyrobeného chadu. Zajímavou možností by byo převzít toušťky izoací daných rakouskou normou ÖNORM H 5155. Jak si ukážeme na násedujícím příkadě, použitené se jeví i izoační křivky definované v ČSN EN 12 828. Příkad: Chadicí potrubí DN 25 s tepotním rozdíem 6/12 C vede chodbou kanceářské budovy s výpočtovou tepotou +28 C a reativní vhkostí 6 %. Chazení je v provozu 5 měsíců v roce 12 hodin denně, po zbytek roku v průměru 6 hod denně. 1. Výpočet funkčního parametru ( m a ) ( ) I = f t t τ = 5 7 = 1, 28 6 365 12 36 + 365 6 36 =,25 1 12 12 => izoační třída 2 2. Požadavek na součinite prostupu tepa U = 2,6 d +, = 2,6,32 +, =,28 W/m.K e => nutná toušťka izoace 16 mm V tab 14. je provedeno srovnání nutné toušťky izoace pro průměry potrubí DN 1 až DN a to pro: q hodnoty U pro izoační třídu 2, q hodnoty U dané vyháškou č. 193/7 Sb., q spnění požadavků daných rakouskou normou ÖNORM H 5155, q zabránění povrchové kondenzace. Z ukázky je patrné, že toušťka izoace z hediska prostého zamezení povrchové kondenzace je pro běžné reativní vhkosti vemi podceněná. Naopak toušťka pode vypočítané izoační třídy je vemi podobná požadavku rakouské normy ÖNORM H 5155 a nejbíže praxi. Požadavek daný současnou vyháškou je nereáný. Vzhedem ke skutečnosti, že u chadicích rozvodů je mezi tepotou média a tepotou okoního vzduchu maý tepotní gradient, budou v praxi vycházet spíše nižší izoační třídy 2 a 3. Zohednění větší energetické 9 Vytápění, větrání, instaace 5/14 197
Projekto vání Designing náročnosti vyrobitenosti chadu by šo pro tepoty média nižší než +5 C snadno docíit předepsáním o jednu vyšší izoační třídu. V Dánsku závazná norma DS 425, která přejaa evropský systém 6 izoačních tříd definovaný v EN 12 828, u chadicích rozvodů předepisuje izoační křivku 4, pro tepoty nižší než +5 C dokonce nejpřísnější třídu 6. Obast průmysu U průmysových apikací (pro tepoty nad 25 C) je jednou z možností, jak využít potenciáu pro úspory ve větší míře, zpřísnit kritérium povrchové tepoty. V současné době patí pouze kritérium maximáního tepotního rozdíu mezi tepotou vzduchu a povrchovou tepotou potrubí 25 K dané normou ČSN 7 6. Tento tepotní gradient pochází z roku 1977 a má význam pouze jako ochrana před rizikem popáení, jeho použitím není zohedněno hospodárnější nakádání s energiemi. Závěr Příspěvek se pokusi ukázat některé kritické pohedy na stav současných právních předpisů, které by měy soužit k reguaci vymezené obasti hospodaření s energií a dáe některé přístupy k této probematice v sousedních zemích. Pode autorových informací se po 7 etech patnosti vyhášky č. 193/7 Sb. se na závěr roku 14 chystá její noveizace, čímž by se uzavřea noveizace ceého baíku prováděcích vyhášek k energetickému zákonu č. 318/12 Sb. V souvisosti s tím byy naznačeny možné cesty, kterými se ze vydat při hedání úsporných opatření. Uváděné podkady jsou však zaměřeny převážně na probematiku vytápění budov a zásobování tepem. Naproti tomu probematika vekokapacitních rozvodů a probematika zásobování tepem átkami s vysokými tepotami není prvořadým předmětem pozornosti zmíněných předpisů. Přitom právě tato obast je z hediska energetických úspor beze sporu významná. Kontakt na autora: vit.kov@emai.cz Použitá iteratura: [1] EnEV. Energieeinsparverordnung 9. [2] KASPAREK, G., 15 W/m 2 = Energieverschwendung? Isoiertechnik. 11, č. 1, s. 8-16 [3] ASHRAE. ASHRAE Handbook 5 - Fundamentas. Chapter 26 Insuation for Mechanica Systems. USA, Atanta: ASHRAE, Inc., 5. ISBN 1-931862-71-. [4] BFA WKSB. Hohe Rentabiität bei umwetgerechten Isoierschichtdicken. Technischer Brief Nr. 6. [5] ÖNORM H 5155. Wärmedämmung von Rohreitungen und Komponenten von haustechnischen Anagen. [6] Vyháška č. 282/12 Z.z., ktorou sa ustanovujú technické požiadavky na tepenú izoáciu rozvodov tepa a tepej vody. [7] Vyháška č. 193/7 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepené energie a vnitřním rozvodu tepené energie a chadu. [8] Vyháška č. 151/1 Sb., kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepené energie a vnitřním rozvodu tepené energie. [9] ČSN EN 12828. Tepené soustavy v budovách Navrhování tepovodních otopných soustav. 13. [1] KOVERDYNSKÝ, V. Nová vyháška č. 193/7 Sb. Jaké změny přináší pro obor technických izoací? Topenářství instaace. 7, 41. ročník, č. 8, s. 6-62. ISSN 1211-96. [11] ČSN 7354-2. Tepená ochrana budov - Část 2: Požadavky. 11. [12] ČSN 76. Konstrukce a výstroj parních a horkovodních kotů. 1978. Tab. 14 Srovnání toušťky izoace chadicího rozvodu pode různých hedisek Jmenovitá světost potrubí DN 1 15 25 32 4 5 65 8 125 15 Vnější průměr potrubí [mm] 17 21 27 34 42 48 6 76 89 114 14 168 219 U pro izoační třídu 2 [W/(m K)],24,25,27,29,31,32,36,4,43,5,56,64,77 Toušťka izoace pro třídu 2 [mm] 1 12 14 17 19 22 23 26 28 3 32 33 34 U pode vyhášky 193/7 Sb. [W/(m K)],15,15,18,18,18,27,27,27,34,34,34,4,4 Toušťka izoace de vyhášky [mm] 28 35 33 4 5 3 36 48 4 5 65 58 82 T. izoace pode ÖNORM H 5155 [mm] 13 19 19 19 25 25 25 32 32 32 32 32 32 Toušťka izoace proti kondenzaci [mm] 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 Tab. 15 Využití nižšího tepotního rozdíu Dt pro návrh hospodárnější toušťky izoace v průmysových apikacích s tepotou média nad 25 C Jmenovitá světost DN 25 32 4 5 65 8 125 15 175 25 3 35 pocha Tepota pracovní átky [ C] 25 78 83 87 93 11 16 113 1 126 132 139 148 155 161 149 3 13 18 114 122 133 139 147 156 165 173 181 193 3 212 3 Dt = 15 K 4 162 17 178 191 7 217 229 244 257 269 282 3 284 293 338 5 239 25 262 279 32 316 334 354 357 35 364 382 397 41 518 25 57 6 63 67 73 77 82 87 91 95 16 112 116 11 3 75 78 82 89 97 11 17 114 1 126 132 14 147 154 138 Dt = K 4 118 124 13 139 151 159 168 179 188 197 7 221 232 24 231 5 173 182 19 4 221 231 245 26 274 287 282 286 296 36 355 25 44 46 49 52 57 6 63 67 7 74 77 82 86 89 74 3 58 61 64 69 75 79 83 89 93 98 12 19 114 119 12 4 Dt = 25 K 92 96 11 19 118 124 131 14 148 154 162 173 182 187 172 5 135 142 149 159 173 181 192 4 215 225 237 233 235 242 264 6 19 199 9 223 242 253 268 284 299 281 291 36 317 328 386 198 Vytápění, větrání, instaace 5/14