Metody hodnocení energetické
náročnosti budov
Energetická náročnost budov
podle zák. 318/2012 Sb.
• Energetickou
náročností
budovy
vypočtené množství energie nutné pro
pokrytí potřeby energie spojené s
užíváním budovy, zejména na vytápění,
větrání, chlazení, úpravu vlhkosti
vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení.
2
Energie dodaná
do budovy
zóna 1
zóna ...
zóna 2
vytápění
teplá voda
Výpočet roční
dodané energie
osvětlení
...
...
Potřeba teplé vody
Pomocná energie
Účinnost přípravy
teplé vody
Izolace rozvodů
Vstupní
data
3
Podrobnosti výpočtové metodiky
solární
zisky
metabolické
teplo
nevyužité
teplo
ZZT
energie z vnitřních
zařízení
ztráty
větráním
ztráty
prostupem
vstupní energie
pro vytápění
Vytápění - Roční energetická
bilance budovy
Podle ČSN EN ISO 13790
ztráty do
země
technické
ztráty
ztráty v
rozvodech
4
Revize vyhl. 148/2007 Sb.
Změny proti současnému znění:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
hodnocení podle referenční budovy
nová kriteria hodnocení
jiné pojetí energeticky vztažné plochy
hodnocení spotřeby primární energie
není hodnocení porovnávacích ukazatelů
rozšířené hodnocení uplatnění netradičních forem
energie
5
Referenční budova
• Referenční budovou je výpočtově definovaná budova
téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti
včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke
světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními
překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným
typem typického užívání a klimatických údajů jako
hodnocená budova, avšak s referenčními hodnotami
vlastností budovy, jejich konstrukcí a technických
systémů
6
Referenční budova
REFERENČNÍ BUDOVA S TT
VLASTNOSTMI DLE tab. č. 1
NAVRŽENÁ BUDOVA S KONKRETNĚ
NAVRŽENÝMI TT VLASTNOSTMI
KONSTRUKCÍ A TECHNICKÝCH
SYSTÉMŮ
7
§ 4 – Výpočet dodané energie
Požadavky na energetickou náročnost nové budovy a
budovy s téměř nulovou spotřebou energie jsou
splněny, pokud hodnoty ukazatele energetické
náročnosti hodnocené budovy uvedené v § 3 odst. 2
písm. b), c) a e) nejsou vyšší než požadované
hodnoty ukazatelů energetické náročnosti referenční
budovy
Ukazatel: b) – neobnovitelná primární energie
c) – celková dodaná energie
e) – průměrný součinitel prostupu tepla
8
Hodnocení energetické náročnosti
budov podle revize vyhl. 148/2007 Sb.
Hodnota pro horní
hranici klasifikační třídy
Slovní vyjádření klasifikační
třídy
A
0,5 . ER
mimořádně úsporná
B
0,75 . ER
velmi úsporná
C
ER
úsporná
D
1,5 . ER
hospodárná ?
E
2 . ER
nehospodárná
F
2,5. ER
velmi nehospodárná
Klasifikační třída
G
mimořádně nehospodárná
ER – výsledek energetického hodnocení referenční budovy
9
Třídy energetické náročnosti
budov (kWh/m2,a) – st. vyhláška
Druh budovy
A
B
Rodinný dům
< 51
51-97
98-142
143-191
192-240
241-286
> 286
Bytový dům
< 43
43-82
83-120
121-162
163-205
206-245
> 245
Hotel a rest.
< 102
102-200
201-294 295-389
390-488
489-590
> 590
< 62
62-123
124-179 180-236
237-293
294-345
> 345
Nemocnice
< 109
109-210
211-310 311-415
416-520
521-625
> 625
Školy apod.
< 47
47-89
90-130 131-174
175-220
221-265
> 265
Sport. stavby
< 53
53-102
103-145 146-194
195-245
246-297
> 297
Obchodní bud.
< 67
67-121
122-183 184-241
242-300
301-362
> 362
Administrativní
budovy
C
D
E
F
G
10
10
Rozdělení budov podle potřeby
energie podle 148/2007 Sb.
Kategorie bytových
staveb
běžné budovy
nízkoenergetické
budovy
pasivní budovy
Potřeba energie EA
[kWh/m2,a]
150 – 250 i více
43 - 97
< 51
nulové budovy
≈0
aktivní budovy
není uváděno
11
Základní charakteristiky pasivních
budov
Průměrný
součinitel
prostupu tepla
obálky
Uem [W/(m2K)]
Obytná
budova
Součinitele
prostupu tepla
konstrukce
U
[W/(m2K)]
Měrná potřeba
energie na chlazení
Měrná potřeba
primární energie
[kWh/(m2,a)]
[kWh/(m2,a)]
Rodinný
dům
≤ 0,25 pož.
≤ 0,20 dop.
≤ 0,20 požad.
≤ 0,15 dopor.
0
Bytový
dům
≤ 0,35 pož.
≤ 0,30 dop.
≤ 0,15
0
≤ 0,15
≤ 0,15
Neobytná budovy s
převažující teplotou
18°C – 22°C
Ostatní budovy
≤ 0,35 dop.
Požadavky stanoveny individuálně s využitím aktuálních
poznatků odborné literatury
≤ 60
≤ 60
≤ 120
≤ 120
12
Budovy s téměř nulovou potřebou
energie – nulový dům (TNI
730329)
• …budova, jejíž energetická náročnost je velmi
nízká. Téměř nulová či nízká spotřeba
požadované energie by měla být ve značném
rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů,
včetně energie z obnovitelných zdrojů
vyráběné v místě či v jeho okolí….;
13
VÝPOČET ENERGETICKÉ
NÁROČNOSTI BUDOV
VÝPOČET ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV MUSÍ ZAHRNOVAT
NÁSLEDUJÍCÍ HLEDISKA:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
TEPELNĚ TECHNICKÉ VLASTNOSTI KONSTRUKCÍ
(OBVODOVÝ PLÁŠŤ, VNITŘNÍ KONSTRUKCE, PŘÍČKY A POD.)
ZAŘÍZENÍ PRO VYTÁPĚNÍ A ZÁSOBOVÁNÍ TEPLOU VODOU
KLIMATIZAČNÍ ZAŘÍZENÍ
VĚTRÁNÍ
OSVĚTLOVACÍ SYSTÉMY
UMÍSTĚNÍ A ORIENTACI BUDOVY, VČETNĚ VNĚJŠÍHO KLIMATU
PASIVNÍ SOLÁRNÍ SYSTÉMY A PROTISLUNEČNÍ OCHRANU
PŘIROZENÉ VĚTRÁNÍ
VNITŘNÍ KLIMATICKÉ PODMÍNKY, VČETNĚ NÁVRHOVÝCH HODNOT VNITŘNÍHO
PROSTŘEDÍ
Členění budov
•
•
•
•
•
•
•
•
•
RODINNÉ DOMY
BYTOVÉ DOMY
ADMINISTRATIVNÍ BUDOVY
BUDOVY PRO VZDĚLÁNÍ
NEMOCNICE
HOTELY A RESTAURACE
SPORTOVNÍ ZAŘÍZENÍ
BUDOVY PRO VELKOOBCHOD A MALOOBCHOD
DALŠÍ TYPY BUDOV SPOTŘEBOVÁVAJÍCÍ ENERGIE
- PRŮMYSLOVÉ BUDOVY
- ZEMĚDĚLSKÉ BUDOVY
Tepelně technické normy
V ČR platí tyto základní normy:
ČSN 73 0540-1 Tepelná ochrana budov. Termíny a definice
ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov. Požadavky
(Revize z 2011 + změna z 2012)
ČSN 73 0540-3 Tepelná ochrana budov. Návrhové hodnoty
veličin.
ČSN 73 0540-4 Tepelná ochrana budov. Výpočtové metody
16
Tepelně technické normy
Výpočtové metody jsou podrobně rozvedeny v následujících
normách:
• ČSN EN ISO 6946 Stavební prvky a stavební konstrukce. Tepelný odpor a
součinitel prostupu tepla. Výpočtová metoda
• ČSN EN ISO 10 211-1 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích. Tepelné
toky a povrchová teplota. Část 1 – Základní výpočtové metody.
• ČSN EN ISO 10 211-2 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích. Tepelné
toky a povrchová teplota. Část 2 – Lineární tepelné mosty.
• ČSN EN ISO 10 077-1 Tepelné chování oken a dveří. Výpočet součinitele
prostupu tepla. Část 1 – Zjednodušená metoda.
17
Tepelně technické normy
• ČSN EN ISO 10 077-2 Tepelné chování oken a dveří. Výpočet součinitele
prostupu tepla. Část 2 – Výpočtová metoda pro rámy.
• ČSN EN ISO 14 683 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích. Lineární
činitel prostupu tepla. Zjednodušené postupy a orientační hodnoty.
• ČSN EN ISO 13 370 Tepelné chování budov. Přenos tepla zeminou.
Výpočtové metody.
• ČSN EN 673+ A1 Sklo ve stavebnictví. Stanovení součinitele prostupu
tepla (hodnota U). Výpočtová metoda.
18
Energetické vlastnosti budov
• Zákon 318/2012 – O hospodaření s energií
• Vyhláška MPO ČR č. 291/2001 Sb. v revizi
• ČSN EN 832 – Tepelné chování budov. Výpočet
spotřeby tepla na vytápění. Obytné
budovy.
• ČSN EN ISO 13 790 – Tepelné chování budov. Výpočet
spotřeby tepla na vytápění.
• ČSN EN 12 831 – Tepelné soustavy v budovách.
Výpočet tepelného výkonu.
19
a)
b)
c)
d)
§3 - Ukazatele energetické
náročnosti budovy a jejich
stanovení
celková primární energie za rok
neobnovitelná primární energie za rok
celková dodaná energie za rok
dílčí dodané energie pro technické systémy vytápění,
chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé
vody a osvětlení za rok
e) průměrný součinitel prostupu tepla
f) součinitele prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na
systémové hranici
g) účinnost technických systémů
20
Vnitřní tepelná kapacita
Průměrný součinitel prostupu
tepla
jednotky
Přirážka na vliv tepelných
vazeb
označení
Vlastnost
ΔUem
W/(m2.K)
Vlastnost
Součinitel prostupu
tepla
kWh
g
Nová budova
Budova s téměř
nulovou spotřebou
energie
0,02
165
W/(m2.K)
Uem
Qfuel,C
Činitel clonění aktivními
stínícími prvky pro režim
chlazení
Změna dokončené
budovy
kJ/(m2.K)
C
Dodaná energie na chlazení
Celková propustnost
slunečního záření
Referenční hodnota
Požadovaná hodnota
podle ČSN 73 05402:2011 bez uplatnění
horního omezení
0,8 x
Požadovaná
hodnota podle ČSN
73 0540-2:2011 s
horním omezením
podle ČSN 73 05402
(2011)
0,6 x
Požadovaná
hodnota podle
ČSN 73 05402:2011 s horním
omezením podle
ČSN 73 0540-2
(2011)
a) Rodinné domy a bytové domy : 0
b) Ostatní budovy : hodnota podle referenčních parametrů systémů
chlazení
-
0,5
-
0,2
Fsh
označení
U
jednotka
W/(m2.K)
Referenční hodnota
Doporučená hodnota dle ČSN 73
0540-2:11
21
POSTUP VÝPOČTU
1. Určení hranic hodnocené zóny (zón)
2. Stanovení součinitelů prostupu tepla konstrukcí
tvořících obálku hodnocené zóny „U“
3. Výpočet měrné tepelné ztráty „HT“
4. Stanovení energeticky vztažné plochy
5. Výpočet potřeby tepla na vytápění, klimatizaci,
chlazení, přípravu TV a osvětlení
6. Výpočet měrné potřeby energie
7. Porovnání výsledků hodnocení s hodnocením
referenční budovy
22
1.STANOVENÍ HRANIC HODNOCENÉ ZÓNY
§2 odst. e) zónou – celá budova nebo její ucelená část s
podobnými vlastnostmi vnitřního prostředí, režimem užívání a
skladbou technických systémů
Příklady:
23
Definice hranic a zón podle ČSN
EN ISO 13790
• Hranice budovy (zóny) ve
výpočtu
•
•
Hranice při výpočtu potřeby energie
na vytápění nebo chlazení zahrnuje
všechny stavební prvky oddělující
vytápěný (chlazený) prostor nebo
prostory od venkovního prostředí
(vzduch, zemina nebo voda), nebo od
přiléhajících budov a
neklimatizovaných prostor.
Prostory, které nejsou vytápěny,
mohou být zahrnuty uvnitř hranice
budovy, ale v tomto případě mají být
uvažovány jako klimatizované
prostory
• Pravidla pro rozdělení zón
•
Rozdělení budovy do tepelných zón není
požadováno pokud pro prostory v rámci
budovy platí následující podmínky:
a) požadované teploty pro vytápění se
u jednotlivých prostor neliší o více
než 4 K.
b) všechny prostory nejsou strojně
chlazené, nebo všechny prostory jsou
strojně chlazené a u jednotlivých
prostor se požadované teploty pro
chlazení neliší o více než 4 K
24
Pravidla pro rozdělení zón
• c) prostory jsou obsluhovány jedním systémem vytápění a
jedním systémem chlazení, v souladu s příslušnými normami
na systémy vytápění a chlazení uvedenými v příloze A
(seznam dotčených norem),
• d) Pokud existuje systém nebo systémy větrání, .. nejméně
80% podlahové plochy je obsluhováno jedním systémem
větrání (ostatní prostory jsou potom považovány jako
obsluhované hlavním systémem větrání,
• e) intenzita větrání v prostorech, vyjádřená v m3/m2
podlahové plochy za sec. v souladu s příslušnými normami
na větrací toky vzduchu uvedenými v příloze A se neliší více
než 4x v rámci 80% podlahové plochy, nebo dveře mezi
prostory jsou pravděpodobně často otevřené,
25
Pravidla pro rozdělení zón
• Pokud není splněna jedna nebo více těchto podmínek,
je budova rozdělena do rozdílných zón takovým
způsobem, že všechny podmínky jsou platné v
jednotlivých zónách. Další členění do menších zón je
povoleno
• Pravidla pro rozdělení budovy do tepelných zón mohou
být také stanovena na národní úrovni, například pro
zahrnutí zvláštních požadavků národních nebo
regionálních stavebních předpisů, nebo pro zahrnutí
způsobů užívání
• TNI 73 0329(30) doporučuje jednozónový model
26
Pravidla pro stanovení hranice
zóny
27
27
ČSN EN ISO 13790
Tepelné chování budov. Výpočet potřeby tepla na vytápění
• Vnitřní výpočtová teplota
θint,H ,set =
ΣAt ,s .θint,s,H
ΣAt ,s
• ΣAt,s = podlahová plocha místnosti
• Θint,s,H = požadovaná teplota pro vytápění s-tého prostoru
28
28
Vnitřní výpočtové
teploty
29
Výpočet ukazatelů energetické
náročnosti budovy
• součinitele prostupu tepla konstrukcí,
• průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy
• dílčí dodané energie pro technické systémy vytápění,
chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu
teplé vody a osvětlení za rok
• neobnovitelná primární energie
• celková primární energie
30
1. Součinitelé prostupu tepla
• Součinitele prostupu tepla se stanoví podle ČSN 73
0540-4 a ČSN EN ISO 6946,
• Vliv výrazných tepelných mostů se stanoví podle ČSN
73 0540 - část 4,
• Zhoršující vlivy opakovaně se vyskytujících tepelných
mostů se zohlední přirážkou „ΔU“ k základní hodnotě
„U“ podle ČSN 73 0540 nebo podle TNI 73 0329(30).
31
TEPELNÝ ODPOR VRSTVY
R=
d
λ
R=Σ
di
λi
SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA
1
U=
Rs i + R + Rs e
32
Součinitele prostupu tepla
• Součinitele prostupu tepla se stanovují pro
všechny konstrukce oddělující prostory s
různou teplotou prostředí,
• Výpočtové hodnoty součinitelů prostupu tepla
musí zahrnovat vliv případných tepelných
mostů
33
Vliv tepelných mostů
• Podle ustanovení ČSN 73 0540:
ekvivalentní hodnota tepelné vodivosti
(stanovuje se pro tepelně izolační vrstvu narušenou jiným tepelně
vodivým materiálem)
výpočet pomocí teplotních polí
(přesnější stanovení vlivu tepelných mostů při
dvourozměrném vedení tepla)
přibližné zohlednění vlivu tepelných mostů
(přirážky k ideální hodnotě „U“)
- jiné přirážky v ČSN 73 0540 a jiné v TNI 73 0329(30)
34
Započtení vlivu tepelného mostu
Ekvivalentní tepelná vodivost vrstvy:
Λekv = (A1. λ1 + A2. λ2 + ..)/Ac
Pro splnění současných požadavků U ≤ 0,24, musí být
tloušťka tepelně izolační vrstvy mezi krokvemi min. 220 mm
35
VLIV TEPELNÝCH MOSTŮ
R
U
MIMO TEPELNÝ MOST
4,094
0,235
SE ZAPOČTENÍM
λekv
3,11
0,305
ΔUtm = 0,07 < 0,100 - vyhovuje
R
U
MIMO TEPELNÝ MOST
4,725
0,204
SE ZAPOČTENÍM
λekv
1,489
0,603
ΔUtm = 0,40 > 0,100 - nevyhovuje
36
Výrazné tepelné mosty
• Výrazné tepelné mosty vznikají vlivem materiálů s vysokou
hodnotou tepelné vodivosti (ocelové profily, železobetonové
sloupy, apod)
• Výrazné tepelné mosty se posuzují pomocí λekv nebo pomocí
teplotních polí (povinné pro PD a TND)
37
SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA
KONSTRUKCE
s přirážkou na tepelné mosty
• U = Uid + ΔUtbk
•
ΔUtbk =
Ψj · li/A (přirážka k ideální hodnotě)
Ψj - činitel vlivu tepelného mostu stanovený
výpočtem teplotního pole
38
Započtení vlivu tepelných mostů
přirážkou podle ČSN 73 0540
• Konstrukce téměř bez tepelných mostů …… ΔUtbk,j = 0,02 W/m2K
(úspěšné optimalizované řešení)
• Konstrukce s mírnými tepelnými mosty ……ΔUtbk,j = 0,05 W/m2K
(typové či opakované řešení)
• Konstrukce s běžnými tepelnými mosty ……ΔUtbk,j = 0,10 W/m2K
(dříve standardní řešení)
• Konstrukce s výraznými tepelnými mosty …ΔUtbk,j = 0,20 W/m2K
(zanedbané řešení)
39
Započtení vlivu tepelných mostů
podle TNI 73 0329(30)
Charakter konstrukce
Konstrukce zcela bez
tepelných mostů
Zvýšení hodnoty
součinitele prostupu
tepla
Poznámka
0,00
Výjimečný případ
0,02
Nejčastější případ,
doporučený projektový
předpoklad
Konstrukce s mírnými
tepelnými mosty
0,05
Konstrukční řešení
zpravidla nevhodné pro
NED A PD
Konstrukce s běžnými
tepelnými mosty
0,10
Konstrukční řešení
nevhodné pro NED a PD
Konstrukce téměř bez
tepelných mostů
40
40
TEPELNÁ VODIVOST MATERIÁLU
Množství tepla které projde krychlí z uvažovaného
materiálu s délkou hrany 1 m, při teplotním spádu
1 K, za časovou jednotku
Pro navrhování tepelných izolací a konstrukcí
platí hodnoty uvedené v ČSN 73 0540 – část 3
41
SOUČINITEL TEPELNÉ VODIVOSTI
• PODLE ČSN 73 0540-3:2002
SE SOUČINITEL TEPELNÉ VODIVOSTI UDÁVÁ:
• CHARAKTERISTICKOU HODNOTOU TEPELNÉ VODIVOSTI
(hodnota tepelné vodivosti odvozená pro charakteristickou
hmotnostní vlhkost
u23/80
nebo převzatou z ČSN 73 0540-3 tabulka A1
VÝPOČTOVOU (NÁVRHOVOU) HODNOTOU
(hodnota pro navrhování tepelně technických
vlastností konstrukcí)
42
NÁVRHOVÁ HODNOTA
SOUČINITELE TEPELNÉ VODIVOSTI
• Návrhová hodnota součinitele tepelné
vodivosti stavebních materiálů a výrobků
λu = λk . [1 + z1.Zu(z2 + z3)]
Návrhová hodnota součinitele tepelné
vodivosti stavebních materiálů a výrobků při
okamžité vlhkosti
λu = λk . [1 + z1.z23. zu)]
Uvedené činitele jsou uvedeny v
ČSN 73 0540:02 - 3
43
Tabulky v ČSN 73 0540:3
44
44
45
TEPELNÁ VODIVOST λ (W/mK)
MATERIÁL
SOUČINITEL TEPELNÉ
VODIVOSTI
λ (W/mK)
ocel
52
hliník
175
železobeton
2,10
dřevo měkké
0,17 – 0,19
pěnový polystyren
0,032 –0,044
pěnový polyuretan
0,024 - 0,032
cihelné zdivo
0,86
zdivo z keram. tvarovek POROTHERM
0,14
kamenné zdivo
2,40 – 4,20
46
Minerálně vláknité izolace
Název výrobku
λ (W/mK)
použití
Isover Uniroll
0,033
šikmé střechy, stropy
Isover Unirol Class.
0,038
mezi krokve
Orsil TRAM
0,044
šikmé střechy
Orsil N
0,036
plovoucí podlahy
Orsil NF 333
0,042
ETICS stěn
Orsil TF
0,038
ETICS stěn
Isover Rio
0,042
stropy, podlahy
Orsil Fassil NT
0,035
větrané DTI stěn
Katalog minerálně vláknitých izolací uvádí cca 25 druhů tepelných a
akustických izolací
47
47
Pěnové polystyreny
Název výrobku
λ (W/mK) použití
Bachl EXTRAPOR
0,032
ETICS (s grafitem)
Bachl EXTRAPOR 100
0,031
podlahy, střechy
Bachl EXTRAPOR 150
0,030
podlahy, střechy
Bachl EPS 70 F fasádní
0,039
ETICS stěn
Bachl EPS 100 F fasádní
0,036
ETICS stěn
Bachl EPS 200 S stabil
0,034
podlahové konstrukce
Bachl EPS 100 Z
0,037
podlahové konstrukce
Penopol EPS F
0,037
ETICS
Pěnový polystyren starý
0,042
v sendvičových panelech
48
48
2. Průměrný součinitel prostupu
tepla obálkou zóny (budovy)
• Průměrný součinitel prostupu tepla se stanovuje podle
ČSN 73 0540:11 – část 2
Uem ≤ Uem,N
Uem,N - požadovaná hodnota průměrného součinitele prostupu tepla ve
W/(m2.K) stanovená metodou referenční budovy
Uem = HT / A
HT = Σ (Ui.Ai.bi) + ΣA.ΔUtbm
b - činitele teplotní redukce
Pro výpočet referenční hodnoty Uem,ref se za Uj dosazují normové
doporučené hodnoty U a vliv tepelných vazeb se započte hodnotou ΔUtbm
= 0,02
49
Stanovení hodnoty Uem,N,20
pomocí referenční hodnoty
Průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy dle ČSN 73
0540-část 2:2011
Požadované hodnoty
Uem,N,20 [W/(m2.K)]
Doporučené
hodnoty
Uem,N,20 [W/(m2.K)]
Cílové hodnoty
Uem,N,20 [W/(m2.K)]
Obytné budovy
Výpočet podle čl. 5.3.4
– nejvýše však 0,5
0,75 . Uem,N,20
Rodinné domy 0,22
Bytové domy 0,30
Ostatní budovy
Výsledek podle 5.3.4
nejvýše však hodnota:
Pro objemový faktor
tvaru:
A/V ≤ 0,2 Uem,N,20 = 1,05
A/V ˃ 1 Uem,N,20 = 0,45
Pro ostatní hodnoty
0,75 . Uem,N,20
Uem,N,20 =
0,30+0,15/(A/V)
50
ČSN EN ISO 13790
Tepelné chování budov. Výpočet potřeby tepla na vytápění
•
•
•
•
Metody výpočtů:
Sezónní metoda
Měsíční metoda – doporučená metoda
Hodinová metoda – budovy s klimatizací
Minutová metoda
51
3. Měrná tepelná ztráta HT
• Měrná tepelná ztráta se stanovuje podle ČSN
EN ISO 13 789.
• Vliv tepelných vazeb se souhrnně uvažuje
podle ČSN 73 0540, ČSN EN ISO 13790 a TNI
73 0329(30).
52
52
Energeticky vztažná plocha
53
Měrná tepelná ztráta prostupem
tepla
HT = Σ(Aj .Uj .bj) + A .Δψk,N
54
54
Měrný tepelný tok prostupem
tepla
HT = HD + Hg + HU
HT – měrný tepelný tok prostupem tepla mezi vytápěným
nebo chlazeným prostorem a vnějším prostředím
HD – přímý měrný tepelný tok prostupem tepla mezi
vytápěným (chlazeným) prostorem a vnějším
prostředím obálkou budovy do vnějšího prostředí
Hg - měrný tepelný tok prostupem tepla do přilehlé zeminy
HU - měrný tepelný tok prostupem tepla mezi vytápěnými
(chlazeným) prostorem a vnějším prostředím přes
nevytápěné prostory
55
55
Vliv tepelných vazeb mezi
konstrukcemi
Tepelné vazby podle ČSN EN ISO 13790
• mírné tepelné vazby ……… 0,05 W/m2K
• běžné tepelné vazby ……… 0,10 W/m2K
• výrazné tepelné vazby …… 0,20 W/m2K
• extrémní tepelné vazby ….. 0,40 W/m2K
Tepelné vazby podle TNI – platí pro PD
• vysoká kvalita řešení ……. 0,02 W/m2K
• střední kvalita řešení ……. 0,05 W/m2K
• nízká kvalita řešení ……… 0,10 W/m2K
56
OSTĚNÍ OKNA – lineární činitel prostupu tepla
Ostění
bez DTI
Ostění bez DTI Ψi = 0,495 nevyhovuje
DTI 30 mm Ψi = 0,111 nevyhovuje
Ostění DTI 40 mm - Ψi = 0,081 ≤ 0,10 ⇒ VYHOVUJE
57
LINEÁRNÍ ČINITELÉ PODLE ČSN EN ISO 14 683
58
CELKOVÉ TEPELNÉ ZTRÁTY A
TEPELNÉ ZISKY PRO REŽIM
VYTÁPĚNÍ A CHLAZENÍ
TEPELNÝ TOK:
Pro každou zónu budovy „z“ a každé výpočtové období „n“ se
stanoví ze vztahu:
HL = HT + HV
kde:
HL = celkový tepelný tok
HT = tepelný tok prostupem tepla
HV = tepelný tok větráním
59
59
Tepelná ztráta do zeminy
• STANOVUJE SE PODLE ČSN EN 13 370:
HT,ig = fg1 . fg2 .(ΣAk . Uequiv,k).Gw
fg1 –
korekční činitel – 1,45
fg2 – (Θint,i – Θm,e)/(Θint,i – Θe)
Gw – korekční činitel zahrnující vliv spodní vody = 1,0 resp.
1,15
Podle ČSN EN 13790:
Hz = Aj .Uj .bj - b se stanovuje pro teploty podle hloubky
podlahy pod úrovní terénu
60
60
Tepelný tok do prostorů s jinou
teplotou
H Ti = U . A.b
kde - HTi je měrná tepelná ztráta do prostoru s
rozdílnou teplotou
U – součinitel prostupu tepla konstrukce
A – plocha konstrukce
b – činitel teplotní redukce
61
Činitele teplotní redukce
stanovené pro Θim = 20 °C a Θe = -15 °C
62
Přímý prostup tepla mezi vnitřním a
vnějším prostředím
HD = Σi Ai . Ui,ext + Σw Aw . Uw,ext
Ai
Ui,ext
Aw
Uw,ext
– plocha vnější neprůsvitné konstrukce
– součinitel prostupu tepla vnější konstrukce
– plocha výplně otvoru ve vnější konstrukci
– součinitel prostupu tepla výplně otvoru ve
vnější konstrukci
Uw,ext = Uw + s . fs + Uw . (1 - fs) – vliv okenic
63
63
Návrhový tepelný tok větráním
• HV = 0,34 . Vmin,i (W/K)
• Vmin,i – objem větracího vzduchu (m3/h)
• Návrhová tepelná ztráta větráním
ΦV,i = 0,34 . Vmin,i(Θi – Θe). t (W)
64
64
VÝMĚNA VZDUCHU V BUDOVÁCH
pro výpočty energetické náročnosti
• ČSN 73 0540-02:
nN = 0,3 – 0,6 h-1
• ČSN EN ISO 13790:
nN = 0,5 – 1,5 h-1
• ČSN EN ISO 12831:
nN = 0,5 – 1,5 h-1
65
Stanovení vzduchového objemu
budovy
• ČSN 73 0540:11 – část 2
Pro hodnocení potřeby energie na vytápění, např. při
dimenzování zdrojů či v energetických auditech, se celková
intenzita větrání v budově nebo její ucelené části stanoví jako
vážený průměr podle vzduchových objemů jednotlivých
místností. Přitom je možné přiměřeně uvažovat nesoučasnost
obsazení místností, pokud není jiným předpisem stanoveno
odlišně
• ČSN EN ISO 13790 a ČSN EN ISO 12831
Vvzd = 0,8 . V
66
Výměna vzduchu podle
ČSN 73 0540
• Pro pobytové místnosti se zpravidla požaduje
zajistit nejméně 15 m3/h čerstvého vzduchu na
osobu při klidové aktivitě
• Pro obytné a obdobné budovy je požadovaná
intenzita větrání přepočítaná z minimálních
dávek potřebného čerstvého vzduchu obvykle
mezi hodnotami nN = 0,3 h-1 až nN = 0,6 h-1
67
Požadované výměny vzduchu ve
školách
68
Požadavky na výměnu vzduchu
1) ČSN 73 0540:11 ……….. n = 0,3 – 0,6 1/h
2) ČSN EN 12 831 ……….. n = 0,5 1/h
69
Výměna vzduchu podle
TNI 730329(30)
• Zásady:
• V topném období se uvažuje jednotně hodnotou 25
m3/přítomná osoba, hod.
• Větrání se uvažuje po 100% doby topného období a
70% doby přítomnosti osob
• Plocha podlahy na přítomnou osobu 15 m2
70
Normové hodnoty celkové intenzity výměny
vzduchu n50,N
podle ČSN 73 0540:11
Větrání v budově
Doporučená hodnota celkové
intenzity výměny vzduchu n50,N [h-1]
Úroveň I
Úroveň II
přirozené
4.5
3,0
nucené
1.5
1,2
nucené se zpětným získáváním
tepla
1.0
0,8
Nucené se zpětným získáváním
tepla v budovách se zvlášť nízkou
potřebou tepla na vytápění
(pasivní domy)
0,6
0,4
TNI 730329(30) čl. 5.4 Celková intenzita výměny vzduchu při tlakovém spádu 50 Pa, n50 podle
ČSN 73 0540-2 a ČSN EN 13829 se uvažuje podle projektového předpokladu nebo podle
výsledků měření
71
Normové hodnoty celkové intenzity výměny
vzduchu n50,N
podle ČSN EN ISO 13790:2009
Intenzita výměny vzduchu při
50 Pa, n50 [h-1]
Úroveň těsnosti
obvodového pláště
bytové domy
rodinné domy
méně než 2
méně než 4
vysoká
od 2 do 5
od 4 do 10
střední
více než 5
více než 10
nízká
72
Těsnost budov
• Těsnost budov se ověřuje měřením pomocí
Blower door testu.
a) po provedení těsnících vrstev před jejich zakrytím
b) po úplném dokončení stavebních konstrukcí
Měření se provádí při vytvořeném přetlaku nebo
podtlaku vzduchu v hodnocené místnosti (budově)
73
74
3. Dílčí dodané energie na
technické systémy
• Energie na přípravu teplé vody
• Energie na osvětlení
• Energie na provoz domácích spotřebičů
75
Potřeba tepla na přípravu teplé
vody
Příloha G – ČSN 13790
Dle znění vyhl.
148/2007 Sb. stanovuje
množství energie na
přípravu TV podle
požadované kapacity
TV . Podle provedených
měření je skutečná
spotřeba energie na
přípravu TV asi
třetinová.
76
Tepelné zisky
Pro každou zónu budovy „z“ a každé výpočtové období „n“ se
stanoví ze vztahu:
QG = Qi + QS
kde:
QG = celkové tepelné zisky
(W)
Qi = součet vnitřních tepelných zisků za dané výpočtové období (W)
QS = součet solárních tepelných zisků… (W)
77
Sluneční tepelné zisky
• Pro každou zónu budovy „z“ a každé výpočtové období „n“ se
stanoví ze vztahu:
Qs = Qs,c + Σj {(1 – bj) • Qs,u,j} + Σs Qs,s
kde
Qs,c = Σk {Is,k • Fs,o,k • As,k}
Qs,u,j = Σj {Is,j • Fs,o,j • As,j}
Qs – součet slunečních zisků během posuzovaného období
Qs,c – sluneční zisky v posuzované zóně
Qs,u,j – sluneční zisky v sousední nevytápěné zóně
78
Účinná sběrná plocha zasklených
ploch
•
As = Fsh,g • gg (1- FF) • Aw,p
As – účinná sběrná plocha s danou orientací a
sklonem v posuzované zóně
Aw,p – celková plocha výplně otvoru včetně rámů
FF – korekční činitel rámů
( = 0,3 pro vytápění a 0,2 pro chlazení)
gg – celková propustnost slunečního záření průsvitné části
okna, podle typu okna
Fsh,g – korekční činitel stínění pohyblivých stínících prvků
Hodnoty součinitelů solární propustnosti … ČSN EN ISO 13790
79
Solární zisky podle
ČSN 73 0548
• Průměrný tepelný zisk zasklení:
EZM = Egm . Aop . T . cm . cn
T = T1 . T2 . T3
T1 – propustnost pro čiré sklo
T2 – znečistění zasklení
T3 – činitel stínění zasklení
cm – činitel využití sol. záření za měsíc
cn – redukce na nekolmý dopad paprsků
80
Výplně otvorů pasivních domů
81
Solární tepelné zisky
Lubinová Š. – RTS Magazín 2011
82
Solární zisky a tepelné ztráty
16,000
14,000
12,000
ztráta
kWh/m2
10,000
sol. zisk
8,000
rozdíl
6,000
4,000
2,000
0,000
duben
březen
únor
leden
prosinec
listopad
říjen
-2,000
-4,000
Cihelka J.: Solární tepelná technika
nakl. T. Malina – Praha 1994
83
Zisky ze solárního záření
• Značné rozdíly mezi uvažovanými intenzitami
solárního záření
• Rozdíly v započtení plochy oken a ploch
zasklení
• TNI uvažuje jednotné intenzity
• Energie 09 uvažuje intenzity podle umístění
budovy
• NKN stanovuje rozdílné intenzity
84
Tepelné zisky z vnitřních zdrojů
tepla
Qi = ΣkQi,k + Σl (1 – b1) • Qi,u,l
Qi,k = Φi,mean,k • tuse a Qi,u,l = Φi,mean,,u,l • tuse
Qi,k
- teplo ze zdrojů vnitřních tepelných zisků v
hodnocené zóně
Qi,u,l – teplo ze zdrojů vnitřních tepelných zisků v
sousedních zónách s rozdílnou teplotou
Φi,mean,k Φi,mean,,u,l časově průměrný měrný tepelný
výkon ze zdroje vnitřních tepelných
zisků
tuse
- délka hodnoceného období
85
Metabolické teplo od uživatelů a
uvolněné teplo ze potřebičů
• Pro každou zónu budovy „z“ a pro každé
výpočtové období „n“ se stanoví ze vztahu:
ΦI,OCC = fOCC • qOCC • A gross
ΦI,OCC – průměrný tepelný výkon od uživatelů (W)
fOCC – časový podíl přítomnosti osob
qOCC – průměrná měrná produkce tepla od osob (W/m2)
A gross – celková podlahová plocha zóny
86
Metabolické teplo od uživatelů a
uvolněné teplo ze spotřebiů
• Pro každou zónu budovy „z“ a pro každé výpočtové
období „n“ se stanoví ze vztahu:
• ΦI,APP = fAPP • qAPP • A gross
ΦI,APP – průměrný tepelný výkon od spotřebičů (W)
fOCC – časový podíl zapnutých spotřebičů
qOCC – průměrná měrná produkce tepla od
spotřebičů na jednotku plochy zóny (W/m2)
A gross – celková podlahová plocha zóny (m2)
87
Vnitřní tepelná kapacita budovy
• Vnitřní tepelná kapacita pro vybrané konstrukce
Vnitřní tepelná kapacita budovy
Cm
Konstrukce lehká – měrná hmotnost do 600
kg/m3
180
Konstrukce lehká – měrná hmotnost > 600
kg/m3
324
Konstrukce lehká – měrná hmotnost >1000
kg/m3
486
88
Celková a neobnovitelná primární
energie
• Primární energií – energie, která neprošla žádným procesem
přeměny, celková primární energie je součtem obnovitelné a
neobnovitelné energie,
• Faktorem primární energie – koeficient, kterým se násobí
složky
dílčích dodaných energií
po jednotlivých
energonositelích k získání odpovídajícího množství celkové
primární energie
• Faktorem neobnovitelné primární energie – koeficient, kterým
se násobí složky dílčích dodaných energií po jednotlivých
energonositelích k získání odpovídajícího množství
neobnovitelné primární energie
89
Primární energie
Energonositel
Faktor primární energie
Faktor neobnovitelné
primární energie
Zemní plyn, koks, černé uhlí
1,10
1,10
hnědé uhlí
1,20
1,20
Lehký topný olej
1,20
1,20
Elektřina (vytápění, osvětlení)
3,00
3,00
Dřevěné peletky
1,20
0,20
Teplo – solární energie
1,00
0,00
Solární energie - fotovoltaika
1,00
0,00
Elektrická energie - export
-3,00
-3,00
Soustava CZT (výtopna a teplárna)
využ. alespoň 90% obnovitelných
zdrojů
1,40
0,40
Soustava CZT (výtopna a teplárna)
využ. alespoň 50% obnovitelných
zdrojů
1,40
1,40
90
Hodnoty faktoru primární energie
pro referenční budovu
Typ spotřeby
Faktor primární energie
Faktor neobnovitelné
primární energie
vytápění
1,1
1,1
chlazení
3,0
3,0
příprava teplé vody
1,1
1,1
úprava vlhkosti vzduchu
3,0
3,0
Mechanické větrání
3,0
3,0
osvětlení
3,0
3,0
Pomocné energie
(čerpadla, regulace apod.)
3,0
3,0
91
Hodnocení potřeby energie
POUŽITÁ METODA
EA (kWh/m2,a)
hodnocení
ČSN EN ISO 13790
190
100 %
NKN I. teplotní oblast
193
1,01%
TNI 73 0329
176
8%
EA (kWh/m2,a)
hodnocení
NKN – I. teplotní oblast
193
1,01 %
NKN - II. teplotní oblast
190
100 %
NKN – III. teplotní oblast
225
11,8%
NKN – IV. teplotní oblast
232
12,2
POUŽITÁ METODA
Maximální rozdíl ……………… 25 %
92
Vazba zákona 318/20012 Sb. na
další legislativní dokumenty
• 1. Stavební zákon – změny staveb a stavební
úpravy
- revize vyhlášky č. 499 o obsahu projektové
dokumentace
- požadavky na vyhodnocení tepelně
technických vlastnosti podle ČSN 73 0540
93
materiál
Energie na výrobu MJ/m3
pěnový polystyren EPS
pěnový polystyren XPS
desky minerální plsti
ocelová výztuž
OSB desky
stavební dřevo
ploché sklo float
sádrokarton
beton
3743
4860
932
22700
6058
1360
7840
3996
1518
Podklad: Waltjen T.: Ökologischer Bauteilkatalig –
Springer-Verlag/Wien
94
Návratnost vložené energie
Vrstva 300 mm
Vrstva 600 mm
Tepelný odpor
R = 7,5 m2K/W
R = 12,5 m2K/W
Prostup tepla
U = 0,13 W/m2K
U = 0,08 W/m2K
Tepel. ztráta
Q = 4,17 W
Q = 2,53 W
Spotřeba
energie
10,35 kWh/m2,a
6,28 kWh/m2,a
rozdíl
návratnost
1,64 W
4,067
kWh/m2,a
Vložená energie do výroby tepelně izolační vrstvy tl. 300 mm
Pěnový polystyren
Minerální plsť
1,123 GJ
312 kWh
77 roků
280 GJ
77,7 kWh
19 roků
Zdroj informací v prezentaci : Ing. Jaroslav Šafránek, CSc
95
Download

ČSN EN ISO 13790