Výpočet tepelných bilancí

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

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

3. Tepelná bilance Snížení výkonu během dne/noci • Opravný součinitel Nesoučasnost ztráty prostupem a větráním Zkrácení vytápění během týdne Vliv regulace soustavy Účinnost rozvodů

4. Tepelná bilance • Potřeba tepla na přípravu teplé vody (kWh) Potřeba teplé vody (m3/den) Koeficient ztrát Teplá voda 55°C Studená voda 10°C Denní potřeba tepla na přípravu TV (kWh)

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

6. ČSN EN 12831 - Použití • Norma popisuje výpočet návrhového tepelného výkonu pro: • vytápěný prostor pro dimenzování otopných ploch • 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

7. ČSN EN 12831 – Postup výpočtu

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

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

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

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

12. ČSN EN 12831Výpočet 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

13. 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)

14. ČSN EN 12831Prostup do exteriéru stavební část lineární tepelný most A…plocha (m2) U…součinitel prostupu tepla (W/m2.K) e…korekční činitel vystavení povětrnosti (pokud vlivy nebyly uvažovány při výpočtu U (W/m2.K) EN ISO 6946)

15. ČSN EN 12831Prostup 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

16. Tepelné mosty ? ČSN EN ISO 14683

17. Příklad tepelného mostu • Nároží C2 • Nároží C1 i...interní, oi…celkové vnitřní, e…externí ČSN EN ISO 14683

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

19. ČSN EN 12831Prostup do zeminy Korekční činitele: fg1…vliv ročních změn teploty fg2…vliv průměrné a venkovní výpočtové teploty Gw…vliv spodní vody (při vzdálenosti < 1m) Uequiv,k…ekvivalentní součinitel prostupu tepla – stanovený dle typu podlahy

20. ČSN EN 12831Prostup do zeminy • Uequiv,k - určí se v závislosti na U stavební části a charakteristickém parametru B´ (ČSN EN ISO 13370) Ag…plocha podlahové konstrukce (m2) P….obvod podlahové konstrukce (m)

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

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

23. ČSN EN 12831Prostup do zeminy Uequiv, bw U (W/m2.K) a U hodnota stěn (W/m2K)

24. ČSN EN 12831 Prostup do/z vytápěného prostoru A…(m2) U…(W/m2.K) fij…redukční teplotní činitel

25. ČSN EN 12831Prostup 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)

26. ČSN EN 12831Ztráta větráním H…součinitel návrhové tepelné ztráty větráním (W/K) Vi…výměna vzduchu (m3/s)

27. Vmech,inf Vinf Vinf Vex Vsu Vmin Vmin Vinf

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

29. ČSN EN 12831Infiltrace obvodovým pláštěm n50…intenzita výměny vzduchu za hodinu při rozdílu tlaků 50 Pa 2…n50 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)

30. ČSN EN 12831 Infiltrace obvodovým pláštěm

31. ČSN EN 12831Větrací vzduch Vmin…hygienické množství

32. ČSN EN 12831Větrací vzduch Vsui…množství přiváděného vzduchu (m3/h) (stanoví projektant VZD) fvi…teplotní redukční činitel θsu,i…teplota přiváděného vzduchu (např. předehřátého, nebo ze ZZT)

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

34. ČSN EN 12831Přerušované vytápění • Podrobný výpočet • Zjednodušený výpočet ΦRH…zátopový tepelný výkon (W) A…podlahová plocha (m2) fRH…zátopový korekční činitel (W/m2) NE pro akumulační vytápění.

35. ČSN EN 12831Přerušované vytápění Obytné budovy - útlum < 8h

36. ČSN EN 12831Návrhový 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

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

38. ČSN EN 12831Zjednodušený výpočet Předpoklady: Obytné budovy n50 < 3 h-1 Použití vnějších rozměrů Celková tepelná ztráta: fΔθ…teplotní korekční činitel zohledňující dodatečné vyšší ztráty (24°C)

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

40. ČSN EN 12831Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech • Vysoké a rozlehlé prostory Prostory s výškou > 5m…uvažuje se teplotní vertikální gradient → zvýšení tepelných ztrát střechou. Budovy ≤ 60 W/m2 → Celková tepelná ztráta upravena výškovým korekčním činitelem fh,i. Závisí na způsobu vytápění (sálavé, konvekční) a výšce vytápěných prostor.

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

42. ČSN EN 12831Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech • 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

43. ČSN EN 12831Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech 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

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

45. Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Základní konstrukce Schéma půdorysu přízemí obvodová zeď Uk = 0,433 Wm2.K výplně otvorů Uk = 2,1 Wm2.K vnitřní příčky Uk = 2,011 Wm2.K vnitřní nosná zeď Uk = 0,742 Wm2.K podlaha Uk = 0,48 Wm2.K strop Uk = 0,469 Wm2.K

46. Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Schéma řezu Základní konstrukce strop Uk = 0,469 Wm2.K podlaha Uk = 0,48 Wm2.K sklepní stěna do zeminy Uk = 0,606 Wm2.K do vzduchu Uk = 0,725 Wm2.K podlaha suterénu Uk = 0,457 Wm2.K

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

48. Děkuji za pozornost.