2012 prof.karel Kabele

Podklady k přednáškam 125 ESB1,125ESBB

ENERGETICKÉ VÝPOČTY

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

39

Podklady pro navrhování OS - energetické výpočty

Stanovení potřebného výkonu – tepelné ztráty [kW]

Stanovení roční potřeby energie [kWh, GJ]

Předběžný výpočet ČSN O60210 Výpočet tepelných ztrát při ústředním vytápění ČSN EN 12831 Tepelné soustavy. Stanovení tepelného příkonu Denostupňová metoda ČSN EN 832 ČSN EN13790 Vyhláška MPO č.148/2007 o energetické náročnosti budov

Matematické modelování

Porovnání variant řešení Nestandardní řešení

125ESB1,ESBB 2011/2012

(c) Katedra TZB FSv ČVUT v Praze

prof.Karel Kabele

40

1


Předběžný výpočet tepelné ztráty Obálková metoda Výpočet dle tepelné charakteristiky 291/2001 – neplatná vyhláška, nicméně fyzika platí

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

41

ČSN O60210 Výpočet tepelných ztrát při ústředním vytápění

JE určena pro

dimenzování otopných soustav UT při nepřerušovaném vytápění stanovení tepelné charakteristiky budovy dle ČSN 730540

NENÍ určena pro

výpočet tepelných ztrát prostorů vytápěných sálavými plochami výpočet potřeby tepla pro úpravu vzduchu pro klimatizaci

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

42

2


Výpočet tepelného výkonu

Prostup tepla 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

43

Výpočet tepelné ztráty dle ČSN060210 Větrání

nebo

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

44

3


Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech

Stěny přiléhající k zemi Místnosti vyšší než 8m Velké zasklené plochy v místnostech se zdrojem vlhkosti Vysoké budovy nad 25 m Masivní stavby Akumulační vytápění

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

45

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

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

46

4


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)

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

47

ČSN EN 12831 – Veličiny

Značení veličin: θ .…teplota ( C) [théta] Φ…tepelná ztráta, výkon (W) [velké fí] H…součinitel tepelné ztráty (W/K) ψ…lineární součinitel prostupu tepla (W/m.K) Q…množství tepla (J)

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

48

5


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. 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

49

ČSN EN 12831 - Klimatické údaje (NA) NA = národní příloha

Začátek a konec otopné sezóny

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

50

6


ČSN EN 12831 - Výpočtová vnitřní teplota (NA)

Výpočtová vnitřní teplota θ int,i = výsledná teplota ve středu prostoru ve výšce 0,6 -1,6m

Vyplývá z požadavku na zajištění tepelné pohody.. 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

51

ČSN EN 12831 Výpočet tepelných ztrát

Celková návrhová tepelná ztráta (W)

Φi = ΦT,i + ΦV,i

ΦT,i ….. návrhová tepelná ztráta prostupem tepla ΦV,i …..návrhová tepelná ztráta větráním 125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

52

7


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 125ESB1,ESBB prof.Karel Kabele (na2011/2012 výrazně jinou teplotu)

53

ČSN EN 12831 Prostup 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)

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

54

8


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

125ESB1,ESBB 2011/2012

I…délka lineárního mostu (m) e…korekční činitel vystavení prof.Karel Kabele 55 povětrnosti

Tepelné mosty ?

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

ČSN EN ISO 1468356

9


Příklad tepelného mostu

Nároží C1

Nároží C2

i...interní, oi…celkové vnitřní, e…externí 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

ČSN EN ISO 1468357

ČSN EN 12831 Prostup do nevytápěného prostoru

bu…redukční činitel (-) při známé θ :

jinak:

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

58

10


ČSN EN 12831 Prostup 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. 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

59


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)

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

60

11



Uequiv, bf B´ a

betonová podlaha (tepelně neizolovaná) (m) prof.Karel Kabele

b B´ hodnota 125ESB1,ESBB 2011/2012

61


Uequiv, bf B´ a b

betonová podlaha (tepelně neizolovaná) B´ hodnota (m)

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

62

12



Uequiv, bw U (W/m2.K) a

U hodnota stěn (W/m2⋅K)

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

63

ČSN EN 12831 Prostup do/z vytápěného prostoru

A…(m2) U…(W/m2.K) fij…redukční teplotní činitel

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

64

13


ČSN EN 12831 Prostup tepla celkem

H…součinitel tepelné ztráty prostupem (W/K) Indexy:

125ESB1,ESBB 2011/2012

int…..vnitřní prostor i……..vytápěný prostor e…….vnější, venkovní u…….nevytápěný prostor g…….zemina, půda j……...vytápěný prostor prof.Karel Kabele (na výrazně jinou teplotu) 65

ČSN EN 12831 Ztráta větráním

H…součinitel návrhové tepelné ztráty větráním (W/K) Vi…výměna vzduchu (m3/s)

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

66

14


Vmech,inf

Vinf

Vex

Vsu

Vmin

Vinf Vmin

Vinf

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

67

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 redukčníprof.Karel součinitel 125ESB1,ESBB 2011/2012 Kabele 68


15


ČSN EN 12831 Infiltrace 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)

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

69

ČSN EN 12831 Infiltrace obvodovým pláštěm n50 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

ε

0 – 10 m

1,0

> 10 – 30 m

1,2

> 30 m

1,5

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

70

16


ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vmin…hygienické množství

nmin (h-1)

Druh místnosti Obytná místnost (základní)

0,5

Kuchyně nebo koupelna s oknem

1,5

Kancelář

1,0

Zasedací místnost, školní třída

2,0

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

71

ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vsui…množství přiváděného vzduchu (m3/h) (stanoví projektant VZD) fvi…teplotní redukční činitel

θsu,i…teplota přiváděného vzduchu

(např. předehřátého, nebo ze ZZT)

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

72

17


ČSN EN 12831 Větrací vzduch Vmech,inf…bilance množství vzduchu pro celou budovu (odváděný – přiváděný vzduch)

Pro místnosti rozdělení dle průvzdušnosti nebo dle objemů:

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

73

ČSN EN 12831 Přerušované vytápění

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

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

74

18


ČSN EN 12831 Přerušované vytápění fRH

W/m2 Pokles teploty (K) 1K 2K 3K Hm. vysoká Hm. vysoká Hm. vysoká 11 22 45 6 11 22 4 9 16 2 7 13

Zátopový čas (h) 1 2 3 4

Obytné budovy - útlum < 8h 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

75

ČSN EN 12831 Návrhový tepelný výkon Pro vytápěný prostor:

ΦHL,i = ΦT,i + ΦV,i + ΦRH,i (W)

Pro budovu nebo část budovy:

ΦHL = Σ ΦT,i + Σ ΦV,i + Σ ΦRH,i (W) ΦT,i …návrhová tepelná ztráta prostupem tepla ΦV,i …návrhová tepelná ztráta větráním

(* pro budovu redukováno maximum) ΦRH,i …zátopový tepelný výkon při přerušovaném vytápění 125ESB1,ESBB 2011/2012 prof.Karel Kabele


76

19


ČSN EN 12831 Ztráta větráním pro celou budovu

pro přirozené větrání:

pro nucené větrání s větrací soustavou:

ηv …účinnost zařízení ZZT Pro návrh zdroje 24h průměr. 125ESB1,ESBB 2011/2012

ČSN EN 12831

prof.Karel Kabele

77

Zjednodušený výpočet

Předpoklady: Obytné budovy n50 < 3 h-1 Použití vnějších rozměrů Celková tepelná ztráta:

fΔθ …teplotní korekční činitel zohledňující dodatečné vyšší ztráty (24°C)

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

78

20


ČSN EN 12831

Zjednodušený výpočet

Ztráta prostupem tepla

Ztráta větráním

Celkový tepelný výkon

ΦHL = Σ ΦT,i + Σ ΦV,i + Σ ΦRH,i (W) 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

79

Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních případech

ČSN EN 12831

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.

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

80

21


ČSN EN 12831 Výpočet tepelných ztrát ve zvláštních

případech fh,i …výškový korekční činitel

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

81


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

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

82

22



případech Střední teplota sálání θr a vnitřní výpočtová teplota θint se odchylují >1,5K → ztráta větráním pro teplotu vzduchu θa

Průmysl -proudění vzduchu >0,2 m/s

θo…výsledná teplota 125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

83

Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Souhrn vytápěných místností

Vzorový dům polovina rodinného dvojdomu, přízemí, podzemní podlaží společná západní stěna přízemí 0,5 m nad terénem Klimatická data

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

84

23


Porovnání s ČSN 06 0210 přepočet vzorového výpočtu podle ČSN 060210 Schéma půdorysu přízemí

Základní konstrukce 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

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

strop Uk = 0,469 Wm2.K 85

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

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

86

24


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

125ESB1,ESBB 2011/2012

ČSN EN 12831

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

87

Výpočet tepelného výkonu

prof.Karel Kabele

88

25


INFO 1

Výběrové řízení na místa 2 studentských vědeckých sil na katedře TZB 700 Kč/měs 1-2 hod týdně Termín přihlášení: do středy 5.10. 18:00 na email [email protected] Jméno, ročník, zaměření; proč byste chtěl(-a) být SVS na katedře TZB?

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

89

Výpočet roční potřeby tepla kWh, GJ, MJ

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

98

26


Roční průběh potřebného výkonu

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

99

Roční potřeba tepla na vytápění

Denostupňová metoda

ei -nesoučasnost infiltrace a prostupu (0,8 -0,9) et -snížení teploty během dne (0,8 ¸ 7) ed -zkrácení doby s vyt. přestávkami (0,8 ¸ 1) nr -účinnost rozvodů (0,95 ¸ 0,98) no -účinnost obsluhy (0,9 ¸ 1) 125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

100

27


ČSN EN ISO 13790 Tepelné chování budov - výpočet potřeby tepla na vytápění

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

101

Energetická bilance budovy

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

102

28


•Proměnné klimatické podmínky •Prostup a větrání •Vnitřní a vnější zisky •Účinnost výroby a distribuce energie

Roční potřeba energie a potřeba tepla

•ČSN EN 13790 •Předpokládaná spotřeba paliva •Certifikace budov

GJ, kWh

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

103

Potřeba tepla na vytápění

Qh potřeba tepla na vytápění budovy Qr teplo zpětně získané, včetně obnovitelných zdrojů, pokud není přímo zohledněno v redukci tepelné ztráty

Qth celková tepelná ztráta vytápěcího systému,včetně zpětně

získané tepelné ztráty soustavy. Také vliv nerovnoměrné teploty místností a nedokonalé regulace

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

104

29


Potřeba tepla

Tepelné ztráty QL a tepelné zisky Qg se vypočítávají pro každý časový úsek výpočtu.

Potřeba tepla Qh je součtem potřeb tepla za kratší časové období (měsíce).

125ESB1,ESBB 2011/2012

prof.Karel Kabele

105

Potřeba energie na vytápění

H = HT + HV

Celková tepelná ztráta QL jednozónové budovy s konstantní vnitřní teplotou θi během daného časového úseku t při průměrné venkovní teplotě θe

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

106

30


Tepelné zisky Qg

Vnitřní tepelné zisky – využitelné Vytápěné a nevtápěné místnosti.

Solární zisky

125ESB1,ESBB 2011/2012


prof.Karel Kabele

107

31

2012 prof.karel Kabele

Recommend Documents