Vpoet tepelnch bilanc prof Ing Karel Kabele CSc

Výpočet tepelných bilancí prof. Ing. Karel Kabele, CSc. , Katedra TZB Fakulta Stavební, ČVUT v Praze 1 1

Tepelná bilance n Potřeba tepla na vytápění (MWh/rok) Tepelná ztráta (k. W) Denostupně (K/den) Otopné Průměrná venkovní období teplota v otopném (den) období (K) Opravný součinitel Průměrná vnitřní výpočtová teplota (K) Výpočtová venkovní teplota (K) 2

Tepelná bilance n Opravný součinitel Snížení výkonu během Nesoučasnost ztráty prostupem a větráním dne/noci Vliv regulace soustavy ε Zkrácení vytápění během týdne Účinnost rozvodů 1. 0 nepřetržité vytápění 0. 8 stavby lehké, stavby střední s otop. přestávkami o nedělích a svátcích 0. 9 stavby zcela lehké s častými a delšími otopnými přestávkami 0. 75 stavby střední s krátkými otopnými přestávkami, stavby těžké bez otopných přestávek 0. 6 těžké kamenné stavby, příležitostně vytápěné 0. 65 stavby těžké, s kratšími otopnými přestávkami 3

Tepelná bilance n Potřeba tepla na přípravu teplé vody (k. Wh) Koeficient ztrát Potřeba teplé vody (m 3/den) Teplá voda 55°C Studená voda 10°C Denní potřeba tepla na přípravu TV (k. Wh) 4

Tepelná bilance n Potřeba tepla na přípravu teplé vody (MWh/rok) Délka topného období (dny) Teplota vody v létě (°C) Teplota vody v zimě (°C) Pracovní dny OS (dny) 5

ČSN EN 12831 - Použití n Norma popisuje výpočet návrhového tepelného výkonu pro: vytápěný prostor pro dimenzování otopných ploch n budovu nebo část budovy pro dimenzování tepelného výkonu Výpočet pro standardní případy - výška místností do 5 m, vytápění do ustáleného stavu. x zvláštní případy: budovy s vysokou výškou stropu nebo rozdílnou teplotou n 6

ČSN EN 12831 – Postup výpočtu a) Stanovení základních údajů - výpočtové venkovní teploty - průměrné roční venkovní teploty b) Určení každého prostoru budovy: vytápěný (teplota), nevytápěný c) Stanovení: rozměrových vlastností a tepelných vlastností • všech stavebních částí pro každý vytápěný a nevytápěný prostor d) Výpočet návrhových tepelných ztrát prostupem: • (návrhový součinitel tepelné ztráty prostupem x návrhový rozdíl teplot) e) Výpočet návrhových tepelných ztrát větráním: • (návrhový součinitel tepelné ztráty větráním x návrhový rozdíl teplot) f) Výpočet celkové tepelné ztráty: (návrhová tepelná ztráta prostupem + návrhová tepelná ztráta větráním ) g) Výpočet zátopového výkonu: (dodatečný výkon potřebný pro vyrovnání účinků přerušovaného vytápění) h) Výpočet návrhového celkového tepelného výkonu: (celkové návrhové tepelné ztráty + zátopový výkon) 7

ČSN EN 12831 – Veličiny Nové značky starých veličin: θ …teplota (°C) [théta] Φ…tepelná ztráta, výkon (W) [velké fí] n Nové veličiny: H…součinitel tepelné ztráty (W/K) ψ…lineární součinitel prostupu tepla (W/m. K) Q…množství tepla (J) n 8

ČSN EN 12831 - Veličiny Výsledná teplota Θo = aritmetický průměr teploty vnitřního vzduchu a průměrné teploty sálání. Výpočtová vnitřní teplota Θint = výsledná teplota ve středu vytápěného prostoru Předpokládá se, že za běžných podmínek jsou obě teploty sobě rovné. 9

ČSN EN 12831 Klimatické údaje (NA) NA = národní příloha Začátek a konec otopné sezóny 10

ČSN EN 12831 Výpočtová vnitřní teplota (NA) Výpočtová vnitřní teplota θint, i = výsledná teplota ve středu prostoru ve výšce 0, 6 - 1, 6 m Vyplývá z požadavku na zajištění tepelné pohody. 11

ČSN EN 12831 n Výpočet tepelných ztrát Celková návrhová tepelná ztráta (W) i = T, i + V, i T, i …. . návrhová tepelná ztráta prostupem tepla V, i …. . návrhová tepelná ztráta větráním 12

ČSN EN 12831 Prostup tepla H…součinitel tepelné ztráty prostupem (W/K) Indexy: int…. . vnitřní prostor i……. . vytápěný prostor e……. vnější, venkovní u……. nevytápěný prostor g……. zemina, půda j……. . . vytápěný prostor (na výrazně jinou teplotu) 13

ČSN EN 12831 Prostup do exteriéru stavební část lineární tepelný most A…plocha (m 2) U…součinitel prostupu tepla (W/m 2. K) e…korekční činitel vystavení povětrnosti (pokud vlivy nebyly uvažovány při výpočtu U (W/m 2. K) EN ISO 6946) 14

ČSN EN 12831 Prostup do exteriéru stavební část lineární tepelný most ψ…součinitel lineárního tepelného mostu (W/m. K) → ČSN EN ISO 14683 zjednodušeně → ČSN EN ISO 10211 -2 podrobný výpočet I…délka lineárního mostu (m) e…korekční činitel vystavení povětrnosti 15

Tepelné mosty ? ČSN EN ISO 14683 16

Příklad tepelného mostu n Nároží C 1 n Nároží C 2 i. . . interní, oi…celkové vnitřní, e…externí ČSN EN ISO 14683 17

ČSN EN 12831 Prostup do nevytápěného prostoru bu…redukční činitel (-) při známé θ: jinak: 18

ČSN EN 12831 Prostup do zeminy Korekční činitele: fg 1…vliv ročních změn teploty fg 2…vliv průměrné a venkovní výpočtové teploty Gw…vliv spodní vody (při vzdálenosti < 1 m) Uequiv, k…ekvivalentní součinitel prostupu tepla – stanovený dle typu podlahy 19

ČSN EN 12831 n Prostup do zeminy Uequiv, k - určí se v závislosti na U stavební části a charakteristickém parametru B´ (ČSN EN ISO 13370) Ag…plocha podlahové konstrukce (m 2) P…. obvod podlahové konstrukce (m) 20

ČSN EN 12831 Prostup do zeminy Uequiv, bf B´ a b betonová podlaha (tepelně neizolovaná) B´ hodnota (m) 21

ČSN EN 12831 Prostup do zeminy Uequiv, bf B´ a b betonová podlaha (tepelně neizolovaná) B´ hodnota (m) 22

ČSN EN 12831 Prostup do zeminy Uequiv, bw U (W/m 2. K) a U hodnota stěn (W/m 2 K) 23

ČSN EN 12831 Prostup do/z vytápěného prostoru A…(m 2) U…(W/m 2. K) fij…redukční teplotní činitel 24

ČSN EN 12831 Prostup tepla celkem H…součinitel tepelné ztráty prostupem (W/K) Indexy: int…. . vnitřní prostor i……. . vytápěný prostor e……. vnější, venkovní u……. nevytápěný prostor g……. zemina, půda j……. . . vytápěný prostor (na výrazně jinou teplotu) 25

ČSN EN 12831 Ztráta větráním H…součinitel návrhové tepelné ztráty větráním (W/K) Vi…výměna vzduchu (m 3/s) 26

Vmech, inf Vmin Vex Vsu Vinf Vmin Vinf 27

ČSN EN 12831 Ztráta větráním Přirozené větrání Nucené větrání inf…infiltrace min…hygienické minimum su…přiváděný vzduch mech, inf…nuceně odváděný - přiváděný vzduch fvi…teplotní redukční součinitel 28

ČSN EN 12831 Infiltrace obvodovým pláštěm n 50…intenzita výměny vzduchu za hodinu při rozdílu tlaků 50 Pa 2…n 50 je pro celou budovu tzn. nejhorší případ je vstup vzduchu pouze z jedné strany ei…stínící činitel (stínění prostoru zástavbou) εi…výškový korekční činitel (vliv výškového umístění středu prostoru) 29

ČSN EN 12831 Infiltrace obvodovým pláštěm n 50 Stavba Stupeň těsnosti obvodového pláště budovy (kvalita těsnění oken) vysoká střední nízká Rodinný dům s jedním bytem < 4 4 až 10 > 10 Jiné bytové domy nebo budovy < 2 2 až 5 > 5 Výška vytápěného prostoru nad úrovní země 0 – 10 m 1, 0 > 10 – 30 m 1, 2 > 30 m 1, 5 30

ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vmin…hygienické množství Druh místnosti nmin (h-1) Obytná místnost (základní) 0, 5 Kuchyně nebo koupelna s oknem 1, 5 Kancelář 1, 0 Zasedací místnost, školní třída 2, 0 31

ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vsui…množství přiváděného vzduchu (m 3/h) (stanoví projektant VZD) fvi…teplotní redukční činitel θsu, i…teplota přiváděného vzduchu (např. předehřátého, nebo ze ZZT) 32

ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vmech, inf … bilance množství vzduchu pro celou budovu (odváděný – přiváděný vzduch) Pro místnosti rozdělení dle průvzdušnosti nebo dle objemů: 33

ČSN EN 12831 Přerušované vytápění Podrobný výpočet n Zjednodušený výpočet n ΦRH…zátopový tepelný výkon (W) A…podlahová plocha (m 2) f. RH…zátopový korekční činitel (W/m 2) NE pro akumulační vytápění. 34

ČSN EN 12831 Přerušované vytápění Zátopový čas (h) 1 K f. RH W/m 2 Pokles teploty (K) 2 K 1 2 3 4 Hm. vysoká 11 6 4 2 Hm. vysoká 22 11 9 7 3 K Hm. vysoká 45 22 16 13 Obytné budovy - útlum < 8 h 35

ČSN EN 12831 Návrhový tepelný výkon Pro vytápěný prostor: HL, i = T, i + V, i + RH, i (W) Pro budovu nebo část budovy: HL = T, i + V, i + RH, i (W) T, i …návrhová tepelná ztráta prostupem tepla V, i …návrhová tepelná ztráta větráním (* pro budovu redukováno maximum) RH, i …zátopový tepelný výkon při přerušovaném vytápění 36

ČSN EN 12831 Ztráta větráním pro celou budovu n pro přirozené větrání: n pro nucené větrání s větrací soustavou: ηv …účinnost zařízení ZZT Pro návrh zdroje 24 h průměr. 37

ČSN EN 12831 Zjednodušený výpočet Předpoklady: Obytné budovy n 50 < 3 h-1 Použití vnějších rozměrů Celková tepelná ztráta: fΔθ …teplotní korekční činitel zohledňující dodatečné vyšší ztráty (24°C) 38

ČSN EN 12831 Zjednodušený výpočet n Ztráta prostupem tepla n Ztráta větráním Celkový tepelný výkon HL = T, i + V, i + RH, i (W) 39

Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech ČSN EN 12831 Vysoké a rozlehlé prostory Prostory s výškou > 5 m…uvažuje se teplotní vertikální gradient → zvýšení tepelných ztrát střechou. Budovy ≤ 60 W/m 2 → n Celková tepelná ztráta upravena výškovým korekčním činitelem fh, i. Závisí na způsobu vytápění (sálavé, konvekční) a výšce vytápěných prostor. 40

Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech ČSN EN 12831 fh, i …výškový korekční činitel 41

Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech ČSN EN 12831 Budovy s výrazně odlišnou teplotou vzduchu a střední teplotou sálání Pokud chyba tep. ztráty větráním > 5% → ztráta prostupem z výsledné teploty θo → ztráta větráním z teploty vnitřního vzduchu θint n 42

Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech ČSN EN 12831 Střední teplota sálání θr a vnitřní výpočtová teplota θint se odchylují >1, 5 K → ztráta větráním pro teplotu vzduchu θa Průmysl - proudění vzduchu > 0, 2 m/s θo…výsledná teplota 43

Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Souhrn vytápěných místností Vzorový dům n polovina rodinného dvojdomu n přízemí, podzemní podlaží n společná západní stěna n přízemí 0, 5 m nad terénem Klimatická data 44

Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Schéma půdorysu přízemí Základní konstrukce obvodová zeď Uk = 0, 433 Wm 2. K výplně otvorů Uk = 2, 1 Wm 2. K vnitřní příčky Uk = 2, 011 Wm 2. K vnitřní nosná zeď Uk = 0, 742 Wm 2. K podlaha Uk = 0, 48 Wm 2. K strop Uk = 0, 469 Wm 2. K 45

Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Schéma řezu Základní konstrukce strop Uk = 0, 469 Wm 2. K podlaha Uk = 0, 48 Wm 2. K sklepní stěna do zeminy Uk = 0, 606 Wm 2. K do vzduchu Uk = 0, 725 Wm 2. K podlaha suterénu Uk = 0, 457 Wm 2. K 46

Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Porovnání tepelných ztrát podle ČSN 12831 a ČSN 060210 47

Děkuji za pozornost. 48