BUDOVY S NÍZKOU ENERGETICKOU NÁROČNOSTÍ

Žilinská univerzita v Žiline Stavebná fakulta

Študentská vedecká odborná činnosť Akademický rok 2006-2007

BUDOVY S NÍZKOU ENERGETICKOU NÁROČNOSTÍ

Meno a priezvisko študenta : Ročník a odbor štúdia : Vedúci práce Žilina

: :

Daniela Molková 5., Průmyslové a pozemní stavitelství Doc. Ing. Jaroslav Solař, Ph.D. 24.05.2007

Studentská vědecká odborná činnost 2007 VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta stavební Ludvíka Podéště 1875, 708 33 Ostrava-Poruba http://fast.vsb.cz

OBSAH 1

Úvod................................................................................................................................... 3

2

Rozdělení budov s nízkou energetickou náročností ...................................................... 3

3

Vlivy na výsledné energetické vlastnosti budovy .......................................................... 4

4

3.1

Volba pozemku .......................................................................................................... 4

3.2

Umístění budovy na pozemku .................................................................................. 4

3.3

Převládající směr a intenzita větru.......................................................................... 5

3.4

Velikost a tvar budovy .............................................................................................. 5

3.5

Vnitřní dispozice........................................................................................................ 6

3.6

Vlastnosti obvodových konstrukcí........................................................................... 6

3.7

Velikost prosklených ploch a jejich orientace ke světovým stranám ................... 6

3.8

Způsob zajištění pohody prostředí během teplé části roku................................... 6

3.9

Kvalitně řešená výměna vzduchu ............................................................................ 7

3.10

Vhodně navržená otopná soustava ..................................................................... 7

3.11

Efektivnost ohřevu teplé vody............................................................................. 7

3.12

Skutečný způsob užívání stavby.......................................................................... 7

3.13

Výběr a užívání spotřebičů.................................................................................. 8

Návrh nízkoenergetického domu .................................................................................... 8 4.1

Základní informace ................................................................................................... 8

4.2

Dispozice..................................................................................................................... 8

4.3 Konstrukční řešení obalových konstrukcí .............................................................. 8 4.3.1 Obvodová stěna .................................................................................................. 8 4.3.2 Podlaha na terénu ............................................................................................. 10 4.3.3 Šikmá střešní konstrukce.................................................................................. 10 4.3.4 Okna ................................................................................................................. 12 5

TEPELNĚ TECHNICKÉ POSOUZENÍ RODINNÉHO DOMU [7]........................ 12

6

Návrh větrání a vytápění ............................................................................................... 13

7

Vizualizace navrženého nízkoenergetického rodinného domu .................................. 18

8

Závěr................................................................................................................................ 18

9

Poděkování...................................................................................................................... 18

10

Seznam použitých materiálů ......................................................................................... 19 10.1

Literatura................................................................................................................. 19

10.2

Software.................................................................................................................... 19

10.3

Internetové stránky ................................................................................................. 19

-1-


ANOTACE Nízkoenergetické budovy jsou nazývány stavbami budoucnosti a jejich popularita u veřejnosti rychle roste. Do popředí zájmu se dostávají pro své nízké náklady na vytápění a ohleduplné řešení vůči životnímu prostředí. Náplní této práce je shrnutí možností materiálového a konstrukčního řešení nízkoenergetických staveb a jejich tepelně technické posouzení. Nejvhodnější řešení obalových konstrukcí jsou použita v návrhu nízkoenergetického rodinného domu. Součástí práce je také studie a energetická bilance rodinného domu.

ANNOTATION The low energy income houses are often called as houses of the future and their popularity is growing up very fast. They are popular because of their low heating costs and because they are environmentally friendly. Scope of contribution is to give a summary of material possibilities and structural design, which have been used for this sort of houses. There is presented the thermal technical analysis of each suggested construction. The best solutions are used for suggestion of the low energy income family house. The work contains study and energy budget of family house.

-2-


1 ÚVOD Od pradávna se lidé snaží o minimalizaci energetické spotřeby pro svou existenci. Energeticky nejnáročnější bylo vždy vytápění budov. Nejdostupnějším materiálem pro vytápění bylo zpočátku dřevo, ale vznikajícím nedostatkem nejen tohoto topiva začali lidé využívat už ve starém Řecku sluneční energii. To byl zřejmě první krok k umění využívat obnovitelné zdroje energie. Dnes už se při tématu vytápění zamýšlíme nejen nad tím, jak bychom co možná nejvíce ušetřili, ale bereme v úvahu i otázku zatěžování životního prostředí. Na tom se nezanedbatelně podílí těžba uhlí, ropy a zemního plynu, i kácení lesů. Nemluvě o tom, kolik tun škodlivých látek vzniká při spalování většiny paliv. Nejen konzervativní lidé těžko přecházejí z tradičních zdrojů energie na ty “zdravější”, životní prostředí téměř vůbec nezatěžující. Naštěstí však přibývá lidí, kteří nad těmito zdroji uvažují a tak se stále většímu zájmu nejen odborníků, ale i veřejnosti, těší například solární kolektory, tepelná čerpadla, kotle na biomasu, atd. Nejde ovšem pouze o šetrné vytápění, ale o celkovou minimalizaci energetických ztrát, a proto je potřeba dívat se na nízkoenergetický objekt jako na celek a to už v přípravné fázi projektu. Měl by být ovšem navrhován tak, aby se požadavku nízké energetické náročnosti dosahovalo efektivně a s malou zátěží na životní prostředí.

2 ROZDĚLENÍ BUDOV S NÍZKOU ENERGETICKOU NÁROČNOSTÍ Budovy s nízkou energetickou náročností členíme do tří základních skupin a to podle plošné měrné potřeby tepla na vytápění eA : • Nízkoenergetické domy - budovy s roční plošnou měrnou potřebou tepla na vytápění menší než 50 kWh/(m2.a) podle normy ČSN 73 0540:2 [1] • Pasivní domy - budovy s roční plošnou měrnou potřebou tepla na vytápění menší než 15 kWh/(m2.a) [1]. Tyto mají zpravidla dostatečně zaizolovány obvodové konstrukce a obejdou se bez klasické otopné soustavy. Jsou na ně kladeny i další požadavky, a to hodnota celkového množství primární energie potřebné na provoz budovy, kde je maximum rovno 120 kWh/(m2.a), a dále hodnota celkové neprůvzdušnosti budovy, n50. • Nulové domy - budovy s roční plošnou měrnou potřebou tepla na vytápění menší než 5 kWh/(m2.a). Takových hodnot lze ale dosáhnout celkem obtížně, tudíž se nulové domy tak často nevyskytují. Existují dokonce domy, které vyrábějí více energie než samy spotřebují, tzv. semisoběstačné domy. Zvlášť pak můžeme mluvit o domech, které jsou energeticky nezávislé, tzn. že se obejdou bez dodávky energie zvenčí.

-3-


3 VLIVY NA VÝSLEDNÉ ENERGETICKÉ VLASTNOSTI BUDOVY • • • • • • • • • • • • •

Volba pozemku Umístění budovy na pozemku Převládající směr a intenzita větru Velikost a tvar budovy Vnitřní dispozice Vlastnosti obvodových konstrukcí Velikost prosklených ploch a jejich orientace ke světovým stranám Způsob zajištění pohody prostředí během teplé části roku Kvalitně řešená výměna vzduchu Vhodně navržená otopná soustava Efektivnost ohřevu teplé vody Skutečný způsob užívání stavby Výběr a užívání spotřebičů

3.1

Volba pozemku

Můžeme-li si vybírat pozemek, měl by mít přednost takový, na němž lze objekt umístit ke světovým stranám podle potřeby. Na hodnocení pozemku má vliv i nadmořská výška, protože s nárůstem nadmořské výšky o 100 m poklesne teplota vzduchu asi o 0,5 °C. Dle vycházíme i z orientace pozemku a především ze směru svahu. Na jižně orientované svahy dopadá v zimě o 10 až 30% globálního slunečního záření více než na severní svahy. Většinou volbu pozemku neovlivníme a proto bychom měli pečlivě zvažovat i okolní zástavbu a zeleň v současném i budoucím stavu.

3.2

Umístění budovy na pozemku

Umístění budovy na pozemku se částečně odvíjí od tvaru terénu. Na topografických poměrech terénu podstatně závisí místní klima, neboť mají vliv na proudění vzduchu a na rozložení vzduchových vrstev podle teploty. Na obrázku 1 jsou viditelné rozdíly v teplotách vzduchu v údolích a na vrcholech kopců oproti chráněným polohám nebo jižním svahům. V husté zástavbě může být teplota vzduchu vyšší až o 10 °C než ve volné krajině. Výkyvy teplot a vlhkost vzduchu mohou ovlivňovat vodní plochy, toky a vegetace v okolí. Ta většinou chrání i proti nadměrným solárním ziskům, hluku a větru.

-4-


Obrázek 1 Tepelné ztráty budovy a teplota okolního vzduchu v závislosti na jejím umístění [3]

3.3

Převládající směr a intenzita větru

Především v zimě ovlivňuje zatížení větrem spotřebu tepla. Z informací získaných o povětrnostních poměrech v dané lokalitě lze vhodnými opatřeními snížit tepelné ztráty. Především je to dostatečnou vzduchotěsností obvodových konstrukcí, dobrou tepelnou izolací, vhodnou orientací a tvarem budovy. Pozitivně jistě přispívá i okolní vegetace.

3.4

Velikost a tvar budovy

Tvarová kompaktnost přispívá ke snižování potřeby tepla na vytápění. Existuje tzv. geometrická charakteristika budovy, která je dána faktorem tvaru, což je poměr plochy vnějších ochlazovaných konstrukcí budovy k jejímu vytápěnému objemu – A/V. Výhodnější je menší faktor A/V a u nízkoenergetických domů je vhodné pro dosažení měrné potřeby energie na vytápění 50 kWh/(m2.a) dodržet hodnotu A/V ≤ 0,7.

Obrázek 2 Různé tvary objektů a jejich tepelná ztráta v % v závislosti objemu a ochlazovaných ploch [3] -5-


3.5

Vnitřní dispozice

Vnitřní uspořádání je vhodné u nízkoenergetických domů volit s ohledem na soulad vytápěcích režimů v jednotlivých místnostech, tzv. podle otopných zón. Tento způsob typologického dělení se nazývá zónování. Lze tak vytvořit teplotní spád od vytápěných místností k méně nebo vůbec nevytápěným.

3.6

Vlastnosti obvodových konstrukcí

Obvodové a další konstrukce, oddělující prostory s rozdílnými teplotami vzduchu, musí splnit řadu požadavků. Ty jsou zpravidla u nízkoenergetických staveb výrazně přísnější než u výstavby dosud převažující. Hlavní požadavky: • omezení prostupu tepla – součinitel prostupu tepla U • zajištění dostatečné teploty na vnitřním povrchu konstrukcí i za velmi nízkých venkovních teplot – nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce θsi • vyloučení nebo omezení kondenzace vodních par v konstrukcích – roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry Mc,a a Mev,a • vyloučení průniku vzduchu skrz konstrukce, omezení průniku funkčními spárami a konstrukčně podmíněnými netěsnostmi – šíření vzduchu konstrukcí iLV a celková průvzdušnost obvodového pláště n50 • omezení energetického vlivu tepelných mostů

3.7

Velikost prosklených ploch a jejich orientace ke světovým stranám

Optimální velikost oken je vhodné volit jak s ohledem na hygienická hlediska, tak i s ohledem na celkovou energetickou bilanci budovy. Z toho vyplývá, že v obvodových stěnách, orientovaných na sever, severovýchod a severozápad budou umístěna okna menších rozměrů, z čehož se může odvíjet i vnitřní dispozice. Tato okna by měla mít celkově nižší hodnotu součinitele prostupu tepla a dvojité popřípadě trojité zasklení. Naopak jižně, jihovýchodně a jihozápadně orientujeme dispozičně obytné místnosti a více prosklené plochy, které nám pomohou k takzvaným pasivním solárním ziskům. Velikost prosklených ploch se volí v závislosti na akumulačních schopnostech celého systému taková, aby energetická bilance zasklení nebo místnosti byla záporná, tzn. větší tepelné zisky než ztráty místnosti či zasklení.

3.8

Způsob zajištění pohody prostředí během teplé části roku

O splnění podmínek tepelné pohody prostředí se stará požadavek na zajištění tepelné stability místností. Ta se hodnotí pro kritickou místnost zvlášť pro zimní a zvlášť pro letní období. V zimním období je kritickou místností vnitřní prostor -6-


s největším poklesem výsledné teploty ∆θv(t) v K. Často je to rohová místnost pod střechou. Pro posouzení tepelné stability v letním období je kritickou místností ta, která má největší plochu přímo osluněných konstrukcí, především transparentních výplní otvorů.

3.9

Kvalitně řešená výměna vzduchu

V každé místnosti je z hygienických důvodů potřeba zajistit dostatečnou výměnu vzduchu. Větráním se z interiéru odvádějí škodliviny, jimiž jsou především oxid uhličitý, vodní pára, jedovaté plyny, radioaktivní látky, a také mikroorganismy – bakterie, viry, spory hub a roztoči. U nízkoenergetických staveb se požaduje vzduchotěsnost obalových konstrukcí, proto jsou infiltrace minimální. Zajistit dostatečnou výměnu vzduchu není možné bez použití řízeného větrání. U obytných budov se používají rovnotlaké systémy nuceného větrání, u nichž lze zpětně získávat teplo z odpadního vzduchu, tzv. rekuperace.

3.10 Vhodně navržená otopná soustava Vytápění se u nízkoenergetických staveb dimenzuje na zcela odlišné hodnoty ztrát než je tomu u běžné výstavby. Navržené vytápěcí zařízení musí být schopné pružně reagovat na změnu potřeby. Často se využívá více zdrojů energie (bivalentní systémy) nebo se různé typy systému kombinují, slouží pro stejný účel (hybridní systémy). Otopnou soustavu můžeme volit teplovodní nebo teplovzdušnou. Pasivní domy se obejdou bez klasické teplovodní soustavy.

3.11 Efektivnost ohřevu teplé vody Ohřev teplé vody se u nízkoenergetických domů řeší např. zásobníkem teplé vody, do něhož je zapojen solární ohřev, tepelné čerpadlo doplněné elektrickým ohřevem, či klasický kotel (plynový, na dřevo, na peletky).

3.12 Skutečný způsob užívání stavby Je-li však v objektu provozována zcela odlišná činnost než se kterou se počítalo, může to mít neblahý vliv nejen na energetickou bilanci, ale hlavně na životnost a správnou funkci všech konstrukcí stavby.

-7-


3.13 Výběr a užívání spotřebičů Při výběru spotřebičů je třeba přihlížet zejména ke spotřebě. Každý spotřebič má na štítku uvedený příkon (spotřebu). Je to takzvaný energetický štítek. Štítek slouží jako základní orientační pomůcka při nákupu elektrospotřebičů. Spotřebiče se zařazují do sedni kategorií: A – G. Nejhorší spotřebiče jsou označeny – G.

4 NÁVRH NÍZKOENERGETICKÉHO DOMU 4.1

Základní informace

Navržený nízkoenergetický dům je umístěn do fiktivního pozemku v Ostravě. Jedná se o dvoupodlažní objekt jednoduchého tvaru bez zbytečných výstupků z fasády. Střecha domu je navržena pultová se sklonem k severovýchodu. Objekt je nepodsklepený. Půdorysné rozměry: 8,80 x 9,55 m Zastavěná plocha: 84,04 m2 Užitná plocha: 129,4 m2 Obestavěný prostor: 528,5 m3 Ochlazovaná plocha: 344,3 m2 Tvarový faktor A/V: 0,65

4.2

Dispozice 2

2

Podlaží Č.m. Název místnosti Plocha [m ] Podlaží Č.m. Název místnosti Plocha [m ] 1.NP 01 Pracovna 8,70 2.NP 09 Ložnice 11,90 02 Sprcha 2,88 10 Koupelna 11,73 03 WC 2,70 11 Chodba 6,74 04 Tech. m 2,88 12 Šatna 5,71 05 Zádveří 6,66 13 Dětský pokoj 1 13,45 06 Chodba 9,28 14 Dětský pokoj 2 13,45 07 Obýv. Pokoj 17,64 08 Kuchyň s jíd. 15,69

4.3

Konstrukční řešení obalových konstrukcí

4.3.1 Obvodová stěna Nejlepší hodnoty U dosahuje skladba stěny vyzděná z tvárnic YTONG P2-400 a zateplená 160 mm silnou vrstvou minerální tepelné izolace. Celková tloušťka stěny je 547 mm a hodnota U = 0,12 W/(m2.K). Naopak nejhorší hodnoty U dosahuje skladba, kde stěnu tvoří nosné dřevěné sloupky s minerální izolací o tloušťce 150 mm a vnější izolací z polystyrenu o tloušťce 60 mm. Celková tloušťka stěny je 262 mm, U = 0,187 W/(m2.K).

-8-


Z navržených skladeb obvodového pláště byla vybrána skladba, tvořená lehkým dřevěným pláštěm o celkové tloušťce 0,368 m a hodnotou součinitele prostupu tepla U = 0,152 W/(m2.K). Vybrána byla z důvodu přiměřené tloušťky a optimální hodnotě součinitele prostupu tepla U. Barva fasády je okrová, na čelní straně je široký pás hnědé barvy (nebo dřevěný obklad).

Obrázek 1 Skladba navržené dřevěné obvodové stěny

Tabulka 2 Rozložení teplot ve skladbě stěny [7]

Fermacell; 3%

Rockwool Fasrock L; 14%

OSB desky 3; 4% Fermacel Powerpanel HD; 3%

Rockwool Fasrock L; 16% Fermacell Power panel HD; 3%

Rockwool Airrock; 55%

Obrázek 3 Graf podílu materiálu ve skladbě stěny -9-


4.3.2 Podlaha na terénu Použitými materiály pro tepelnou izolaci podlahy jsou polystyren, desky a vlna z minerálních vláken a dřevovláknité desky. Skladba podlahy, která byla z navržených vybrána, je tvořena dřevěným nosným roštěm, který je mezi trámy vyplněn tepelnou izolací z minerálních vláken. Důvodem byla nejnižší hodnota součinitele prostupu tepla a její „suché“ provádění. Podlaha je spíše lehká, takže má tomu odpovídající akumulační schopnosti. U této skladby je potřeba vložit ze strany interiéru parozábranu, aby nedocházelo ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce. V podlaze jsou uloženy rozvody teplovzdušného vytápění a to co nejblíže k povrchu.

Obrázek 4 Skladba navržené podlahy na terénu

Beton hutný; 27%

Fermacell; 5%

Pluvitec Standardtec; 1%

Foalbit ; 0,3%

ISOVER DOMO 3; 67%

Obrázek 5 Graf podílu materiálu ve skladbě podlahy 4.3.3 Šikmá střešní konstrukce Z navržených skladeb byla nejhorší hodnota součinitele prostupu tepla spočtena u jedné skladby, a to hodnota U = 0,202 W/(m2.K). Naopak nejlepší hodnoty dosáhla skladba s tloušťkou izolace celkem 300 mm. Nosnými prvky navržené střešní konstrukce jsou dřevěné krokve 80x200 mm. Prostor mezi krokvemi je vyplněn tepelnou izolací z minerálních vláken Rockwool Rockmin. Stejná izolace je použita v místě pod a nad krokvemi. Hodnota součinitele prostupu tepla U = 0,156 W/(m2.K). Krytina pro střešní konstrukci by měla být už jen podle sklonu lehká, s co možná nejmenším možným počtem spojů. Pro nízkoenergetický dům byla - 10 -


zvolena lehká kovová krytina s posypem z přírodního kamene SATJAM bond hnědého odstínu.

Obrázek 6 Skladba navržené střešní konstrukce

Obrázek 7 Rozložení teplot ve skladbě střechy [7]

Sádrokarton; 5%

Rockwool Rockmin; 12%

Jutafol N AL 170 Special; 0%

JutaDACH M aster; 2%

Rockwool Rockmin; 19% Rockwool Rockmin; 62%

Obrázek 8 Graf podílu materiálu ve skladbě střechy - 11 -


4.3.4 Okna Pro výpočet tepelné ztráty nízkoenergetického rodinného domu byla zvolena kombinovaná okna ze dvou materiálů - vnitřní strana okna je tvořena dřevěným profilem, vnější hliníkem. Konkrétně se jedná o výrobek Janošík ALUWOOD. Uskla = 1,1 W/(m2.K) Uokna = 1,15 W/(m2.K)

5 TEPELNĚ TECHNICKÉ POSOUZENÍ RODINNÉHO DOMU [7] ENERGETICKÁ BILANCE podle vyhlášky MPO č. 291/2001 Sb. Celková tepelná ztráta navrženého nízkoenergetického rodinného domu, v němž byly použity vybrané skladby obalových konstrukcí, je: Součet tep.ztrát (tep.výkon) Fi,HL : Součet tep. ztrát prostupem Fi,T : Součet tep. ztrát větráním Fi,V

3,526 kW 2,314 kW 1,212 kW

Pomocí programu ZTRÁTY 2005 [9] byla určena hodnota průměrného součinitele prostupu tepla Uem. Průměrný součinitel prostupu tepla Uem: Požadovaný průměrný součinitel prostupu tepla Uem,N: Podmínka: Uem,N > Uem Î vyhovuje

0,19 W/(m2.K) 0,53 W/(m2.K)

Doporučený průměrný součinitel prostupu tepla Uem,N: Podmínka: Uem,N > Uem Î vyhovuje

0,40 W/(m2.K)

Z výsledků z programu ZTRÁTY [9] je možno vyčíst stupeň tepelné náročnosti STN: Stupeň tepelné náročnosti STN: 35 % Î zařazení do kategorie A – mimořádně úsporná budova [1]. Toto zařazení bylo určeno pro požadovanou hodnotu Uem,N = 0,53 W/(m2.K). Výsledná potřeba tepla pro vytápění Er: 9,034 MWh/a Měrná objemová ztráta: 6,67 kW/m3 Vypočtená měrná potřeba tepla ev: 17,1 kWh/(m3.a) Plošná měrná potřeba tepla na vytápění eA: 54,03 kW/(m2.a) Er (e A = ) A celková vytápěná Maximální roční plošná měrná potřeba tepla na vytápění pro nízkoenergetické budovy je stanovena eA ≤ 50 kWh/(m2.a). Podle vyhlášky MPO 291/2001 Sb. těsně nezapadá navržený rodinný dům do kategorie nízkoenergetických domů. Výpočet postupem stanoveným vyhláškou není úplně přesný, proto bylo použito ještě výpočtu denostupňovou metodou. Hodnocení stanovené vyhláškou je ovšem směrodatné pro všeobecné porovnání. - 12 -


Stanovení potřeby tepla na podlahovou plochu je však diskutabilní. To proto, že na tepelné ztráty mají výrazný vliv také výšky jednotlivých místností, resp. celé budovy. Navíc v žádném předpise není stanoven způsob výpočtu podlahové plochy vytápěných prostor (např. zda je potřeba do výpočtu zahrnout světlé půdorysné rozměry, nebo rozměry vč. tlouštěk vnitřních konstrukcí apod.). Z tohoto hlediska se jeví jako mnohem korektnější veličina měrná objemová ztráta. HODNOCENÍ DENOSTUPŇOVOU METODOU Roční potřeba tepla na vytápění QVYT: 7,77 MWh Plošná měrná potřeba tepla na vytápění eA: 46,47 kW/(m2.a) Er (e A = ) Podle měrné potřeby tepla na vytápění, určené přesnější A celková vytápěná denostupňovou metodou, by navržený rodinný dům do kategorie nízkoenergetických budov patřil. Protože jedním z požadavků kladených na nízkoenergetickou výstavbu je vzduchová neprůvzdušnost obvodového pláště, je z hygienických důvodů pro zajištění potřebné výměny vzduchu navrženo nucené větrání se zpětným získáváním tepla – rekuperací. Vytápění je navrženo teplovzdušné. Je tak elegantně využito jednoho systému rozvodů.

6 NÁVRH VĚTRÁNÍ A VYTÁPĚNÍ V nízkoenergetickém rodinném domě byl navržen systém nuceného větrání s rekuperací. Pouze přibližně bylo spočteno množství cirkulačního (větracího a vytápěcího) vzduchu.

- 13 -


DIMENZOVÁNÍ TEPLOVZDUŠNÉHO SYSTÉMU [10] Stanovení množství vytápěcího a větracího vzduchu na základě kriterií.

VSTUPNÍ HODNOTY: Qc Qm -

výpočtová tepelná ztráta objektu [kW] výpočtová tepelná ztráta místnosti [kW] V0c - objem objektu [m3] V0m - objem místnosti [m3] ti výpočtová vnitřní teplota místnosti [°C] te výpočtová venkovní teplota [°C] tv teplota otopné vody [°C]

n

2,5

tv tc2

40 34

te ti

-15 22

-1 h Voc 528,5 °C Qc 3,526

°C cN °C Vc2

3E-04 kWh/(m3.K) 3 656,78 m /h

°C

ZÁKLADNÍ KRITÉRIA: 1.

max

Vm

množství přiváděného vzduchu do každé místnosti s ohledem na pocit průvanu dle vztahu; [m3/h] max Vm = Vom ⋅ n, [m3 /h] kde n je maximálně přípustná intenzita výměny vzduchu [h-1], n ≤ 2,5

min 2. Vm místnosti;

množství vzduchu s ohledem na dostatečné provětrání každé [m3/h], (viz. Tabulka 11) 3

Ložnice

40 m /h

Dětské pokoje

30 m /h

Kuchyně samostatné

60 m /h

3 3 3

os.x25 m /h

Obývací pokoje samostatné

3

Pracovny

30 m /h

Ostatní nebytové prostory

10 m /h

3

Obrázek 9 Tabulka doporučeného množství cirkulačního vzduchu minVm v závislosti na obsazení místnosti

DIMENZOVÁNÍ MNOŽSTVÍ A VYTÁPĚCÍHO) VZDUCHU [10]

CIRKULAČNÍHO

(VĚTRACÍHO

Výpočtové množství topného vzduchu Vc2 [m3/h], které má krýt tepelnou ztrátu prostupem tepla a větráním, se stanoví ze vztahu:

- 14 -

3

m kW


Vc2 =

kde

Qc , c N ⋅ ( t c2 - t i )

Qc cN tc2 ti

je

[m3 /h]

tepelná ztráta objektu pokrývaná teplovzdušně [kW] vzduchová kapacitní konstanta = 0,337. 10-3 [kWh/(m3.K)] teplota vzduchu přiváděného do místnosti [°C] v závislosti na teplotě topné vody viz. tabulky 12 a 13 [°C] výpočtová vnitřní teplota [°C]

DIMENZOVÁNÍ PŘÍVODNÍCH VYÚSTEK Pro návrh počtu vyústek v každé místnosti se vychází z limitního vzduchového množství průtok vzduchu na vyústku PMR je ≤ 80 m3/h. Na výpočtovou ztrátu každé místnosti se navrhuje množství vzduchu Vm a počet vyústek vztahu: Qm Vm = , ⎡⎣ m3 /h ⎤⎦ c N ⋅ ( t c2 - t i ) V PMR ≥ m , [ ks ] 80 kde Vm je průtok cirkulačního vzduchu v místnosti [m3/h] Qm výpočtová tepelná ztráta místnosti [kW] vzduchová kapacitní konstanta = 0,337. 10-3 [kWh/(m3.K)] cN tc2 teplota vzduchu přiváděného do místnosti [°C] ti výpočtová vnitřní teplota místnosti [°C] PMR podlahová vyústka PMR 4“-10“ typová [ks]

KONTROLA VÝKONU PODLE ZÁKLADNÍCH KRITÉRIÍ: Vm ≤ max Vm Celkové množství Vc2 [m3/h] pro pokrytí tepelné ztráty objektu prostupem tepla a větráním se vypočte ze vztahu: Vc2 = ΣVm kde Vc2 je celkové množství větracího vzduchu v objektu cirkulační ventilátor v poloze „MAX“ [m3/h ]

MNOŽSTVÍ VZDUCHU VNORM (POUZE PRO JEDNOTLIVÉ MÍSTNOSTI) Množství cirkulačního vzduchu VNORM [m3/h] je hodnota průtoku vzduchu odpovídající průměrné venkovní teplotě v topném období v poloze „NORM“. Pro běžné nastavení odpovídá cca 55 % až 60 % množství vzduchu v poloze „MAX“. VNORM = Vm ⋅ 0,55

- 15 -


Kontrola výkonu podle základních kritérií: VNORM ≥ min Vm

Obrázek 10 topný výkon Qc = tepelná ztráta teplovzdušně vytápěné části [kW] v závislosti na teplotě otopné vody pro jednotku DUPLEX RC [10]

Obrázek 11 Teplota přiváděného vzduchu do místnosti tc2 [°C] pro jednotku DUPLEX RC [10]

ZHODNOCENÍ VYTÁPĚNÍ Výpočtem bylo stanoveno přibližné množství cirkulačního (větracího a vytápěcího) vzduchu a počet vyústek v jednotlivých místnostech. Vytápění celého domu, kromě koupelny v 1.NP a ve 2.NP, WC a technické místnosti. Vytápěcí vzduch bude nahříván teplou vodou ze zásobníku, např. integrovaného zásobníku tepla IZT-SN od firmy ATREA. Voda do zásobníku bude ohřívána tepelným čerpadlem vzduch – voda, REGULUS TC8, a v zásobníku vestavěnými elektrickými spirálami. Větrací jednotka se rekuperací byla navržena DUPLEX RC s účinností rekuperace až 90 %.

- 16 -


Návrh možného vedení rozvodů teplovzdušného vytápění je naznačen na obrázku 15.Výpočet je jen přibližný, protože není započtena tlaková ztráta rozvodů, ani vnitřní a solární zisky do výpočtu tepelných ztrát objektu.

Obrázek 14 Zapojení rekuperačního výměníku se zásobníkem a tepelným čerpadlem vzduch – voda 1.NP

2.NP

Obrázek 15 Návrh rozvodů teplovzdušného vytápění - 17 -


7 VIZUALIZACE NAVRŽENÉHO RODINNÉHO DOMU

NÍZKOENERGETICKÉHO

Obrázek 16 – Severní pohled [9]

Obrázek 17 – Východní pohled [9]

8 ZÁVĚR Každý návrh byl měl hlavně splňovat vlastní požadavky investora a zajistit zdravé, kvalitní a nízkonákladové užívání objektu s ohledem na životní prostředí. Nikdy nestačí samotný návrh, který je vždy individuální, rozhodující je provedení stavby. Zvláště při provádění nízkoenergetických či pasivních staveb je vždy potřeba - 18 -


zajistit dostatečnou komunikaci mezi jednotlivými profesemi a mít nad stavbou neustálý a přísný dozor. Výstavba objektů s nízkou energetickou náročností nemá v České republice dlouhou tradici a zkušenosti se přebírají hlavně ze zahraničních realizací. S rostoucími cenami energií se neustále vyvíjejí nové a lepší systémy. Rozhodne-li se investor pro stavbu s nízkou energetickou náročností, bude se bezpochyby jednat o výhodnou investici do budoucnosti.

9 PODĚKOVÁNÍ Ráda bych touto cestou poděkovala všem, kteří přispěli ke vzniku této práce. Nejvíce panu Doc. Ing. Jaroslavu Solařovi, Ph.D. za odbornou pomoc a zodpovězení mnoha otázek týkajících se této práce.

10 SEZNAM POUŽITÝCH MATERIÁLŮ 10.1 Literatura [1] [2] [3] [4] [5]

ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov. Část 2: Požadavky. Praha: ČNI, 2002. ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov. Část 2: Požadavky. Změna Z1. Praha: ČNI, 2005. ČSN 73 0540-3 Tepelná ochrana budov. Část 3: Návrhové hodnoty veličin. Praha: ČNI, 2005. ČSN EN 12831 Tepelné soustavy v budovách. Výpočet tepelného výkonu. Praha: ČNI, 2005. Eugen, Nagy: Nízkoenergetický ekologický dům. Jaga, Bratislava. 2002.

10.2 Software [6] [7] [8] [9]

Svoboda Zbyněk: TEPLO 2005 pro Windows. Výpočtový program pro PC. Svoboda Zbyněk: AREA 2005 pro Windows. Výpočtový program pro PC. Svoboda Zbyněk: ZTRÁTY 2005 pro Windows. Výpočtový program pro PC. ArchiCAD 10. Rýsovací program pro PC.

10.3 Internetové stránky [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]

www.atrea.cz www.janosik.cz www.regulus.cz www.xella.cz www.mta.cz www.rockwool.cz www.tzb-info.cz

- 19 -

BUDOVY S NÍZKOU ENERGETICKOU NÁROČNOSTÍ

Recommend Documents