ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Fakulta stavební

Stavební fyzika (L)

Jan Tywoniak

A428

tywoniak@fsv.cvut.cz

3

Bilanci lze sestavit pro krátký nebo dlouhý

časový úsek – odlišná využitelnost

(proměňujících se) tep.zisků

Smluvní předpoklady výpočtu:

– Klimatická data

– Obsazenost budovy, chování uživatelů !

Systém výpočtového hodnocení

• Model podle ČSN ISO 13790

• časový úsek výpočtu:

• sezonní výpočet (pevná délka, celý rok), měsíční (12)

• klimatická data

– podle lokality

– referenční

• jednozónový model, vícezónový model

• (propojený, nepropojený)

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

8 000

9 000

10 000

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

Měsíč

ní

potř

eba t

epla

[MJ] Využitelné tepelné zisky

Potřeba tepla navytápění

složitější budovy – komplexnější výpočet v budoucnu

propojení energetických toků, odlišné účinnosti a odlišná media

jemný krok výpočtu (hodinový), měsíční, roční

ruční výpočet prakticky vyloučen

profesní problém: kdo počítá tepelné ztráty? (předání dat a jejich interpretace)

přerušované vytápění, tlumené (noc, víkend, prázdniny)

ověřený software

Základní hodnocení

Q + Qr = Qh + Qw + Qt + … +

Q potřeba energie na vytápění budovy

Qr teplo zpětně získané z přídavných zařízení, z

vytápěcího systému a z okolního prostředí

Qh potřeba tepla na vytápění budovy

Qw potřeba tepla na TV

Qt celková tepelná ztráta otopné soustavy

metoda rovnováhy tepelných toků

Pro sousední nevytápěné prostory

Hiu

HU

Hue

HU = Hiu . b b = Hue/(Hiu + Hue)

metoda rovnováhy tepelných toků

Teplota v sousedním nevytápěném prostoru

(s vlivem jiných zdrojů – např.solárních)

Hiu

Hue

?

metoda rovnováhy tepelných toků

Pro sousední budovu (nevytápěnou, vytápěnou na

nižší teplotu) – pomocí redukčního faktoru b

HA

Činitel teplotní redukce !??

Problém „podzemní“ části budovy

Podlaha na terénu

Zvýšená podlaha (průlezný prostor)

Nevytápěný suterén

Částečně/zcela vytápěný suterén

Samostatná ČSN EN ISO 13370

Řeší celkový prostup tepla s vlivem okrajů půdorysu

Mj. i dynamické efekty zeminy

Problém „podzemní“ části budovy

Problém „podzemní“ části budovy

okrajové tepelné izolace – horizontální, vertikální

Model budovy – rozdělení na zóny

Jednozónový model

Vícezónový model s ovlivněním zón mezi sebou

(propojený)

Vícezónový model bez ovlivnění zón mezi sebou

(nepropojený)

Rozdělení: podle pravidel EN ISO 13790 a/nebo

národních podmínek (energetická legislativa)

Problém: s nevytápěnými suterény, schodišti,…

Typický příklad vícezónové budovy: výrobní budova s

navazující administrativní částí (odlišné provozní

profily, odlišné prosklení,…)

Vícerozměrné vedení tepla

1D, 2D, 3D

07/03/2014

Zdroj: Z.Svoboda

Vícerozměrné vedení tepla

2D, 3D stacionární, nestacionární

Diferenciální rovnice vedení tepla – numerické metody

(software)

Klíčové: volba adekvátního modelu, vstupní údaje,

vyhodnocení výsledku

Cíle výpočtu:

– zjištění nejnižší povrchové teploty (teplotního

faktoru)

– přídavný tepelný tok – vyjádřen pomocí lineárního

nebo bodového činitele prostupu tepla

Rovnice vedení tepla (Fourierovy

rovnice)

q = - λ . grad

ca

2

2

2

2

2

2

.zyx

at

Tepelné mosty, tepelné vazby

Tepelné mosty --- nehomogenita konstrukce

! Pravidelné nehomogenity již v hodnotě U

Tepelné vazby --- důsledek styku dvou a více

konstrukcí

Thermal bridges, heat bridges, cold bridges

Wärmebrücken,...

Požadavky: vyjádření pomocí teploty

přímo (ČSN do r.2007)

Povrchové teploty

si si,N

kde si,N = si,cr + si

si,cr je kritická vnitřní povrchová teplota,, kdy vnitřní

vzduch dosáhne kritické vnitřní povrchové vlhkosti si,cr.

si,cr kritická vnitřní povrchová vlhkost, v %, při

vnitřním povrchu konstrukce, která nesmí být pro danou

konstrukci překročena.

požadavky

pro neprůsvitné konstrukce si,cr = 80 %.

pro výplně otvorů si,cr = 100 %

si bezpečnostní teplotní přirážka podle

způsobu vytápění a tepelné setrvačnosti

konstrukce (tabulka)

v různých zemích odlišně, problém bývá u

oken, zejména střešních

(do r.2007)

Stavební

konstrukce

Těžká Lehká

Způsob vytápění si [°C]

Nepřerušované 0 0,5

Tlumené s poklesem výsledné

teploty r < 7 °C 0,5 1,0

Přerušované s poklesem

výsledné teploty r > 7 °C 1,0 1,5

OKNA (do r.2007)

Otopná tělesa pod

výplněmi otvorů

Ano Ne

Způsob vytápění Bezpečnostní teplotní

přirážka si [°C]

Nepřerušované -1,0 0

Tlumené s poklesem výsledné

teploty

r < 7 °C

-0,5 0,5

Přerušované s poklesem výsledné

teploty r > 7 °C

0 1,0

Příklad (nejběžnější situace):

ai = 21°C a i = 50 %

si,cr = 13,6 °C (neprůsvitné)

si,cr = 10,2 °C (okna)

(Rsi výplně otvorů hodnotou Rsi = 0,13 m2·K/W,

ostatní Rsi = 0,25 m2·K/W.)

Nejnižší teplota vnitřního povrchu

- nepřímé vyjádření (teplotní faktor)

požadavky odlišně pro neprůsvitné (přísnější) a pro

výplně otvorů

vyloučení vzniku plísní: do relat.vlhkosti 80% při

povrchu

vyloučení kondenzace: do relat.vlhkosti 100% při

povrchu

Pro běžné situace: relativní vlhkost vzduchu v místnosti

nejvýše 60%

pak musí být splněno:

povrchová teplota

teplota vnitřního vzduchu

(návrhová)

teplotní faktor

07/03/2014

stavební konstrukce

výplně otvorů

07/03/2014

Trvalá vnitřní vlhkosti (klimatizace)

Proměnlivá vlhkost

Při nižší teplotě venku – snížení relat. vlhkosti vzduchu -

jako okrajová podmínka – o 1% na každý 1°C od -5°C-

07/03/2014

Proměnlivá vlhkost - pro stavební konstrukce alespoň

Vlhké provozy : řešit bezpečný odvod kondenzátu!

07/03/2014

07/03/2014

Pro prostory s vlhkostí do 60 % (běžné):

podle teploty vnitřního prostředí a návrhové teploty

venkovního vzduchu (teplotní oblasti)

pro návrhovou relat.vlhkost 50% - uvedeny v tabulce

v normě (pro odlišné venkovní teploty)

pro jiné situace – stanovení požadavku výpočtem

(obsaženo v počítač.programech)

Požadované hodnoty kritického teplotního

faktoru

Prostory s vlhkostí nad 60 % a při změnách staveb:

- splnění požadavku

- nebo vyloučení růstu plísní jiným způsobem

(prokazatelným)

- vyloučení vzniku kondenzátu nebo bezchybná

funkce při jeho přítomnosti + ochrana navazujících

konstrukcí

07/03/2014

Požadované hodnoty kritického teplotního

faktoru

v kritických detailech (napojení konstrukcí,

tepelné mosty)

u výplní otvorů: kde je možné počítat korektně

2D vedení tepla

(nikoliv kouty a „povrch kliky“)

stanovení výpočtem - měření jsou sporná

(dosažení okrajových podmínek)

07/03/2014

Ověřování