TEXTOVÁ ČÁST
Můj rodinný dům Schiedel
vypracoval: Jakub Červenka konzultoval: ing. arch. Zdeněk Starý Střední průmyslová škola stavební ve Valašském Meziříčí
ARCHITEKTONICKÉ ŘEŠENÍ idea: Respektovat stávající ráz krajiny, pouze jej doplnit o jednoduchý funkční objekt rodinného domu. Myšlenka splynutí krajiny s domem a vzájemném propojení byla podpořena celkovým konceptem moderního ekologického bydlení.
tvarosloví: Základna vnitřního prostoru domu vychází ze čtvercového tvaru. Na základní čtvercovou podstavu se přidávají další potřebné objemy domu. Vnitřní část domu se dělí na společenský prostor zastřešený pultovou střechou a klidovou zónou zastřešenou plochou střechou. Vnější prostory tvoří nepostradatelný kontinuální přechod mezi vnitřním a vnějším prostředím.
dispozice: Vnitřní prostor domu je transparentně otevřený. Umožňuje tak stálou komunikaci mezi uživateli domu. Lze jej vyčlenit jako kuchyňský kout s jídelní částí na zvednuté platformě, obývací část se salonem na zapuštěné platformě. Na tuto platformu domu navazuje vnější předprostor. Všechny části domu spojuje monumentální krb. Klidová zóna se nachází ve II.NP. Spojovací část mezi dvěma hlavními částmi tvoří galerie, umožňující vizuální kontakt se společenským prostorem a vstup do jednotlivých pokojů. Pokoje jsou navrhnuty jako samostatné s otevřeností do krajiny. V pokojích se nachází samostatná koupelna.
konstrukční řešení: Dům je konstrukčně navrhován jako tradiční dvoupodlažní zděná stavba tvárnic Porotherm CB 440mm, zastřešená zvednutou pultovou střechou se sklonem 22° a sníženou jednoplášťovou plochou střechou. Objekt se nachází na svažitém terénu, opěrné zdi jsou navrhovány železobetonové. Jižní strana domu využívá principu Trombeho stěny jako zisk tepla v zimě a jeden ze způsobů efektivního větrání v létě. Na pultové střeše jsou nainstalovány solární panely pro zisk TUV. Severní stěna klidové zóny je plná, část mezi pultovou a plochou střechou je opatřena okny s ventiklační klapkou.
urbanistické řešení Objekt je koncipován do fiktivní parcely svažitého terénu na periferii města, či do obytné zástavby ve svahu s dostatečným zahradním prostorem.
TECHNICKÁ ZPRÁVA 2. koncepce vytápění: Navrhuji tři na sobě nezávislé zdroje tepla:
plyn – podlahové vytápění krb – horkovzdušné vytápění
Dva hlavní zdroje tepla jsou doplněny Trombeho stěnou Trombeho stěna – zdroj tepla využívající energii slunce pasivním způsobem Jednotlivé způsoby vytápění se mohou ekonomicky vhodně doplňovat. Každý uvedených druhů tepla má své přednosti.
z
Plynové podlahové vytápění: Podlahové vytápění má i přes svou dlouhou minulost stále nejlepší vlastnosti pro ideální rozvádění tepla u koncepcí vytápění budoucnosti. Koncepce vytápění se na něj budou v budoucnosti stále více orientovat, protože umožňuje dosáhnout efektivnějšího využití tepla při snížení energetických nároků. Podlahové vytápění je prozíravým rozhodnutím také s ohledem na neustálé zdražování energií. Tepelná pohoda dosažitelná i ve složitém vnitřním prostoru. Podlahové vytápění umožňuje čistý vzhled interiéru, volnost v dispozici. Horkovzdušné vytápění krbem: Základní princip spočívá v cirkulaci vzduchu. Studený vzduch z místnosti je ohříván prouděním kolem těla krbové vložky. Horký vzduch je pak rozváděn do místností. Díky kompaktnímu prostoru a centrálnímu umístění krbu je možné všechny místnosti vytápět krbem. Tento zdroj tepla bude používán v přechodných fázích vytápění. Výhodou je rychlé předání tepla a vytvoření tepelné pohody. Trombeho stěna I v naší zeměpisné poloze situováním Trombeho stěny na jih lze i v zimních měsících dosáhnout v poměru k nákladům zajímavého efektu. Navíc se jedná o ekologické řešení šetrné k životnímu prostředí. Trombeho stěna je jednou z možností využití slunečního záření (tzv. solárních zisků) k přitápění objektu. Základní princip funkce je jednoduchý a nevyžaduje žádné složité zařízení. Jižní stěna domu je postavena z masivního materiálu dobře akumulujícího teplo. Vnější povrch této stěny je opatřen černou barvou, dobře pohlcující sluneční záření. Před tuto stěnu je předsazena skleněná deska. Mezi stěnou a sklem tak vzniká vzduchová mezera. Ve vlastní stěně jsou otvory ve dvou základních úrovních – spodní, kterým může vzduch z interiéru domu proudit do vzduchové mezery a horní, kterým vzduch proudí ze vzduchové mezery zpět do interiéru domu. Tím dochází k ohřevu vzduchu v interiéru. Otvory jsou uzavíratelné pomocí klapek. Vzduchová mezera je v horní části opatřena též klapkou – ta po otevření umožňuje proudění vzduchu ze vzduchové mezery ven do exteriéru.
3. Tepelné ztáty objektu 3.1.Tepelně technické parametry stavebních konstrukcí prostupy tepla základní vzorce: 2
tepelný odpor: R = d / λ [ m K/W ] λ = tepelná vodivost [W/m.K ] d = tloušťka konstrukce [ m ] Vnitřní výpočtová teplota místnosti: ti = 20°C Výpočtová teplota vnitřního vzduchu : tap = 21°C Venkovní výpočtové teploty a otopná období dle lokalit: te = -12°C 2
Odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce: Rsi = 0,25 m K/W 2
Odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce : Rse= 0,04 m K/W 2
Tepelný odpor konstrukce: RN = Σ d / λ m K/W Celkový tepelný odpor: RT = Rsi + RN + Rse 2
Součinitel prostupu tepla: U = 1 / RT W/m K
zdivo -
omítka vápenocementová
5mm λ = 0,97
2
R = 0,006 m K/W 2
porotherm 440 Si
440mm λ = 0,110
R = 4 m K/W
vápenná omítka
10mm λ = 0,87
R = 0,011 m K/W
2
2
celkem RN = 4,02 m K/W 2
celkem RT = 4,06 m K/W 2
U = 0,25 W/m K
opěrné zdivo -
omítka vápenocementová
5mm
porotherm 440 Si
2
λ = 0,97
R = 0,006 m K/W
440mm
λ = 0,110
R = 4 m K/W
30mm
λ = 0,158
R = 0,189 m K/W
železobetonová opěrná zeď
2
2
2
celkem RN = 5, 09 m K/W 2
celkem RT = 5,94 m K/W 2
U = 0,17 W/m K
pultová střecha -
sádrokarton
2
15mm
λ = 0,220
R = 0,068 m K/W
300mm
λ = 0,04
R = 7,5 m K/W
15mm
λ = 0,13
R = 1,154 m K/W
parozábrana tepelně izolační desky dřevěná krokev
2
2
pojistná hydroizolace latě trapézový plech 2
celkem RN = 8,72 m K/W 2
celkem RT = 8,76 m K/W 2
U = 0,11 W/m K
plochá střecha – omítka vápenocementová
2
10mm
λ = 0,97
R = 0,001 m K/W
železobetonová deska
100mm
λ = 1,58
R = 0,063 m K/W
tepelná izolace ORSIL
200mm
λ = 0,04
R = 5 m K/W
4mm
λ = 0,04
R = 0,02 m K/W
asfaltová krytina -
2
2
2
2
celkem RN = 5,09 m K/W 2
celkem RT = 5,13 m K/W 2
U = 0,19 W/m K
podlaha - dřevěná podlahová krytina podkladní deska tepelně izolační deska betonová deska
2
20mm
λ = 0,130
R = 0,154 m K/W
20mm
λ = 0,130
R = 0,018 m K/W
100mm
λ = 0,040
R = 2,5 m K/W
50mm
λ = 0,130
R = 0,385 m K/W
2
2
2
2
celkem RN = 3,06 m K/W 2
celkem RT = 3,1 m K/W 2
U = 0,32 W/m K
3.2 Tepelné ztráty objektu
Výpočet tepelných ztrát – obálková metoda teplota podzemního podlaží (nevytápěný prostor) tp = -12°C rozdíl teplot mezi vnitřním a vnějším prostředím Δ te = tis – te = 20 + 12 = 32 K rozdíl teplot mezi vnitřním prostředím Δ tp = tis – tp = 20 - 0 = 20 K
součinitel vyjadřující vliv přirážek a tepelné ztráty infiltrací potřeba tepla pro vytápění a ohřev teplé vody: Qz [ W ]
pi = 1,75
přehled vstupních hodnot: konstrukce
plocha teplosměnných
2
kcí S [m2]
počet kusů
součinitel prostupu tepla U [W/m K]
rozdíl teplot druh
Δ t [k]
okna (So) terénní stěny (St) zdivo (Sz) střecha pultová (Ssp) střecha plochá (Sp) 1
8 1 4
31,43 21 107,07
0,9 0,17 0,25
32 20 32
1
107,72
0,11
32
37,23
0,19
32
podlaha
1
109,62
0,32
20
(Spo)
Qz = (So .Uo. te + St.Ut. Δ tp + Sz.Uz. Δ te + Ssp.Usp. Δ te + Sp.Up. Δ te + Spo.Upo.Δ tp ).pi
potřeba tepla pro vytápění a ohřev teplé vody: Qz = 5495, 43 W Qv = tepelná ztráta s hygienickou výměnou vzduchu Qv = 0,3 . Qz = 1, 648,6 W Qc = tepelná ztráta celková Qc = Qz + Qv = 7 144, 1 W
Vyčíslení výkonové potřeby tepla pro vytápění, TUV, větrání Potřeba tepla pro vytápění Návrhová oblast: Přerovsko Venkovní výpočtová hodnota:
te = -12°C
Tepelné ztráty objektu: Průměrná vnitřní výpočtová teplota:
Qc = 7, 144 kW tis = 19°C
Vytápěcí dennostupně :
D = d. (tis - te )= 3634 K.dny
Opravné součinitele a účinnosti systému : tepelné ztráty prostupem snížení teploty místnosti zkrácení doby vytápění možnost regulace soustavy účinnost rozvodu vytápění
opravný součinitel: ε = ei . et . ed = 0, 765 Qvyt = (ε/ η0 . ηr ). (24. Qc . D / ( tis - te )). 3,6 . 10-3 Qvyt = 55,8 GJ/rok 15,5 MWh/rok
ei = 0,85 et = 0,90 ed = 1 η0 = 0,95 ηr = 0,95
Potřeba tepla pro ohřev teplé vody: teplota studené vody: t1 = 10°C teplota ohřáté vody: t2 = 55°C celková potřeba vody na jeden den: V2p = 0,328 m3/den 3 měrná hmotnost vody: ρ = 1000 kg/m měrná tepelná kapacita vody: 4186 J/kg/K koeficient energetických ztrát systému: z = 0,5 denní potřeba vody pro ohřev teplé vody:
QTUV = (1+z). ( ρ+ c . V2p . t2 – t 1)/ 3600 = 25,7 kWh
Teplota studené vody v létě:
tsvl = 15°C Teplota studené vody v zimě: tsvz = 5°C Počet pracovních dní soustavy v roce: N = 365 QTUVr = QTUV . d + 0,8d . QTUV . (( t2 – tsvl) / ( t2 – tsvz)). (N -d)
QTUVr = 29,2 GJ/rok 8.1 MWh/rok
Celková roční potřeba energie na vytápění a ohřev teplé vody Qr = Qvyt + QTUVr = 85,1 GJ/rok 23,6 MWh/rok
Větrání Výkonové ztráty systému Schiedel aera jsou zanedbatelné, odvádí jen znehodnocený vzduch z místností. K větrání domu je hlavně využívána trombeho stěna. Trombeho stěna využívá pasivního předehřevu vzduchu sluncem v zimních obdobích. Vzduch je vháněn do objektu přisáváním a je regulován pomocí automatických klapek.
4. Návrh zdrojů tepla −
plynový kondenzační kotel v provedení turbo
Na základě provedených výpočtu na potřebu tepla pro vytápění a ohřev teplé vody Qz = 7,14kW jsem zvolil kondenzační kotel Junkers ZSB 14-3 C CerapurSmart ovýkonu 3,7 -14 kW. Maximálních úspor je dosaženo hlavně díky systému plynulé automatické regulace výkonu. Výhodou jsou minimální rozměry, nízká hmotnost a způsob provozu nezávislý na přisávání vzduchu z místnosti instalace. Palivo: zemní plyn nebo propan.
−
krbová vložka
Na základě provedených výpočtů s ohledem na velikost krbu navrhuji krbovou vložku CHOPOK R 90 S/330 P 830/480 s proskleným rohem o jmenovitém výkonu 10kW. Krb je navrhován jako doplňkový zdroj tepla a je používán mj. v přechodných teplotních obdobích
-
Trombeho stěna
Částečně přispívá ke snížení spotřeby tepla plynového kotle a krbové vložky. Provoz je závislých na pasivním zdroji tepla – slunci. Případné pasivní zisky jsou automaticky regulovány plynovým kotlem.
5. Řešení spalovacího vzduchu pro spotřebiče paliv Navrhuji komínový systém Schiedel Absolut se dvěmi komínovými průduchy a zaintegrovanou vzduchovou šachtou. Systém ABSOLUT využívám pro přívod spalovacího vzduchu k uzavřenému plynovému spotřebiči. Tímto spotřebičem je kotel, který vytápí dům a ohřívá TUV v zásobníku. Spalovací vzduch je nasáván nad střechou v oblasti komínové hlavy. Dále jde do šachty, zaintegrované v konstrukci komína, kterou proudí k místu, kde je připojen kotel. Odtud se přes speciální tvarovky dostane vzduch až do kotle.
6. Návrh spalinových cest 6.1. volba komínového systému: Jako nejvíce vhodný navrhovaný komínový systém se jeví Schiedel absolut. Lze jej vužít pro přívod spalovacího vzduchu k navrhovanému kondenzačnímu turbo kotli. Cely systém je využitelný pro krbovou vložku (s vysokou teplotou spalin), ale i plynový kotel (nízká teplota spalin) díky dvěma samostatným průduchům s přidruženou šachtou pro přívod vzduchu. Výhodou je jednoduché napojení kouřovodu a široká škála napojovacích tvarovek kompenzujících pnutí. Přidružená šachta pro přívod vzduchu nabízí řadu možností při výběru spotřebičů .
6.2. stanovení průměru průduchů: Navrhuji dvousložkový komínový systém pro vytápění plynem a prokrbovou vložku Schiedel absolut s viceúčelovou šachtou, integrovanou tepelnou izolací a s tenkostěnnou vnitřní vložkou. Navržený průměr profilovaných vložek: 180mm
7. Řešení výměny vzduchu v objektu Čerstvý proudící vzduch je do objektu přiváděn pasivně pomocí regulačních klapek Trombeho stěny na jižní straně z venkovního prostředí. Vzduch je u dolní strany stěny nasáván a přirozeně proudí komínovým efektem. Větrání je zvláště v letních měsících regulováno na severní straně domu pomocí ventilační klapky v okně. Výhodou systému je přívod čerstvého ohřátého vzduchu v zimních měsících pomocí ventilačních klapek v trombeho stěně. K větrání jednotlivých uzavřených pokojů využívá dům větrací systém Schiedel AERA, který odvádí znehodnocený vzduch především z koupelny a záchodu. Pomocí řízeného větrání Schiedel aera můžeme automaticky eliminovat vlhost v domě a její srážení.
