STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STAVEBNÍ VALAŠSKÉ MEZIŘÍČÍ
NÍZKOENERGETICKÝ DŮM Vypracoval : Jakub Kos Vedoucí práce : Ing. Petr Kosík
Architektonické, dispoziční a konstrukční řešení Cílem bylo vytvořit rodinný dům jednoduchého tvarosloví, který bude splňovat požadavky kladené na nízkoenergetické stavby. U objektu byl kladen důraz na jednoduchost a účelnost objektu. Otevřený prostor společenské části je v přímém kontaktu s vnějším prostředím a díky důmyslnému rozmístění oken je objekt zaplavován denním světlem. Rohový krb ve společenské části dodává pocit příjemné, nejen tepelné pohody. Objekt je navržen jako dvoupodlažní stavba bez podzemního podlaží s krytým venkovním stáním pro auto. Konstrukce zastřešení parkovacího stání v úžené míře pokračuje až k objektu, a tvoří tak krytí chodníku vedoucího k objektu. V přízemí se nachází otevřený prostor vyčleněný na společenskou část, kuchyň a jídelní prostor a také členěno na dvě výškové úrovně. Odděleně od tohoto prostoru je navržena technická místnost, kde je umístěn hlavní zdroj vytápění, sklad a WC. Zádveří je od otevřeného prostoru také odděleno, aby nedocházelo ke zbytečným tepelným ztrátám. Druhé podlaží je opět členěno na dvě výškové úrovně a také je rozděleno na dvě části, kde každá má svou vlastní promenádu vzájemně spojenou schodištěm. V části přímo přístupné z přízemí se nachází koupelna s ložnicí, v protilehlé části jsou umístěny dva pokoje. Stavba je navržena jako rámová dřevěná konstrukce splňující požadavky nízkoenergetického domu. Stavba využívá dostatečné prosklení jižní fasády a další prosvětlení je zajištěno střešním světlíkem, který skrz proluku mezi jednotlivými promenádami v druhém podlaží propouští světlo přímo do obývacího pokoje a kuchyně. Všechny prosklené plochy jsou tvořeny izolačním trojsklem, díky kterému jsou tepelné ztráty minimální. Vytápění je řešeno jako teplovzdušné, kromě koupelny, kde je navrženo podlahové vytápění. Vytápění zajišťuje vzduchotechnická jednotka s protiproudým rekuperačním výměníkem DUPLEX‐S od firmy Atrea, která zajišťuje vytápění celého domu a ohřev vody. Jako případné pomocné vytápění v zimním období je navržen krb napojený skrz fasádu na hliníkový komín KERASTAR firmy Schiedel. Prosklenou fasádou na jižní straně se stavba otevírá do exteriéru na terasu, která je v přímé návaznosti na společenskou část objektu. Tato prosklená stěna je konstrukčně řešena rozšířením a vyztužením středového sloupku rámu okna, díky čemuž slouží jako částečné podepření nadokenní části. Vzhledem ke zvolené konstrukci, jejíž jedna z hlavních vlastností je lehkost, nepředstavuje tato část stavby velký problém. Na obvodovou konstrukci stavby je použita speciální omítka – imitace betonu (firma Němec), která se vyznačuje velkou odolností a trvanlivostí a velmi dobrou opravitelností v případě poškození. Principem této ruční techniky je takový, že za použití speciální cementové stěrky se gletováním vytváří povrch
vyhlížející jako pohledový beton. Část stavby je z hlediska vzhledu navíc obložena tmavým dřevem, které je také použito na obložení příchodové cesty a parkovacího stání. Nosná konstrukce zastřešení tohoto stání a příchodové cesty spolu s konstrukcí zastřešení je provedena z betonu.
STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STAVEBNÍ VALAŠSKÉ MEZIŘÍČÍ
TECHNICKÁ ZPRÁVA Vypracoval : Jakub Kos Vedoucí práce : Ing. Petr Kosík
1. Zdůvodnění koncepce vytápění Vytápění v objektu je zajištěno systémem DUPLEX‐S od firmy Atrea. Pracuje na principu rekuperace tepla, kdy je čerstvý vzduch přiváděn přívodním potrubím umístěným v nezámrzné hloubce a jímací místo je ve vzdálenosti 25m od samotné rekuperační jednotky. Vývody teplého vzduchu jsou umístěny v blízkosti prosklených ploch, kvůli vytvoření teplené clony, ikdyž tepelné ztráty prostupem okny jsou minimální díky složení trojskel Planitherm Ultra 4 mm, kde má rámeček u zasklení šířku 16 mm a prostor mezi skly je vyplněn kryptonem. Vzhledem k nízkoenergetickému řešení domu, kde jsou nízké tepelné ztráty, a tím pádem také nároky na vytápění, je toto řešení vytápění dostačující. Na jednotku je napojen ohřev vody a podlahové topení, které je navrženo v koupelně v IINP. Jako pomocné vytápění v zimním období slouží krbová vložka napojená skrz fasádu na nerezový komín Schiedel KERASTAR.
2. Tepelné ztráty objektu 2.1. Tepelně technické parametry stavebních konstrukcí Obvodová konstrukce – U=0,12W/m2K Střešní plášť – U=0,12W/m2K Podlaha – U=0,16W/m2K Izolační trojsklo – U=0,50W/m2K Dveře – U=2,50 W/m2K
2.2. Tepelné ztráty objektu Výpočet tepelných ztrát dle ochlazovaných ploch ‐ obálková metoda Vstupní data: ‐teplota podzemního podlaží (nevytápěný prostor) tp= ‐12 °C (ČSN 06 0210) ‐rozdíl teplot mezi vnitřním a vnějším prostředím Dte=tis‐te=18+12= 30 K ‐rozdíl teplot mezi vnitřním prostředím Dtp=tis‐tp=18‐0= 18 K ‐rozdíl teplot mezi vnitřním prostředím Dts=tis‐ts=18+12= 30 K ‐součinitel vyjadřující vliv přirážek a tepelné ztráty infiltrací pi= 1,75 Přehled vstupních hodnot: Druh Plocha kcí S Součinitel prostupu tepla U Rozdíl teplot t 2 ‐2 ‐1 Okna 64,73 m 0,50 W.m .K 30 K 2 ‐2 ‐1 2,50 W.m .K 30 K Dveře 3,46 m 2 ‐2 ‐1 Okna 223,77 m 0,12 W.m .K 30 K 2 ‐2 ‐1 Dveře 116,11m 0,12 W.m .K 30 K 2 ‐2 ‐1 Okna 132,00 m 0,17 W.m .K 18 K Tepelné ztráty budovy ‐ obálková metoda Qz= (Sa*ka*te+So*ko*te+Sd*kd*te+Ss*ks*te+Sp*kp*tppi Qz= 4685,07375 W
2.3. Vyčíslení výkonové potřeby tepla pro vytápění, TUV, větrání Lokalita Střední denní venkovní teplota tem = 13 °C Délka topného období d = 236 dnů Venkovní výpočtová teplota te = ‐15 °C Průměrná teplota během otopného období tes = 3,6 °C
Vytápění Tepelná ztráta objektu Qc = 5 kW Průměrná vnitřní výpočtová teplota tis = 19 °C Vytápěcí denostupně D = d * (tis – tes) = 3634 K*dny Opravné součinitele a účinnosti systému ei = 0,85 ηo = 0,95 et = 0,90 ηr = 0,95 ed = 1,00 Opravný součinitel ε = ei * et * ed = 0,765
24 Qc D 3,6 10 3 tis te n0 n r QVYT ,r = 39,1 GJ/rok (10,9 MWh/rok)
QVYT ,r
Ohřev teplé vody t1 = 10 °C ρ = 1000 kg/m3 t2 = 55 °C c = 4186 J/kgK V2p = 0,328 m3/den Koeficient energetických ztrát systému z = 0,5 Denní potřeba tepla pro ohřev teplé vody QTUV ,d 1 z
p c V2 p t 2 t1
3600
25,7kWh
Teplota studené vody v létě tsvl = 15 °C Teplota studené vody v zimě tsvz = 5 °C Počet pracovních dní soustavy v roce N = 365 dnů t 2 t svl N d t 2 t svz = 29,5 GJ/rok (8,2 MWh/rok)
QTUV ,r QTUV ,d d 0,8 QTUV ,d QTUV ,r
Qr = QVYT,r + QTUV,r = 68,7 GJ/rok (19,1 MWh/rok)
3. Návrh zdroje vytápění Navržena je vzduchotechnická jednotka s protiproudým rekuperačním výměníkem DUPLEX‐S. Princip jednotky spočívá v tom, že vzduch je přiváděn potrubím umístěným v nezámrzné hloubce a jímacím zařízením ve vzdálenosti od jednotky 25mm. Díky tomuto potrubí se přiváděný vzduch v zimním období částečně ohřeje a v letním období naopak ochladí. V rekuperační jednotce je dále ohříván odpadním vzduchem přiváděným z jednotlivých místností. Po předání tepla je odpadní vzduch vyveden pryč z objektu. Účinnost rekuperace je až 80%. Jednotka dokáže také vzduch přihřívat či ochlazovat. Kromě teplovzdušného vytápění zajišťuje jednotka také ohřev teplé vody a je na ni napojeno podlahové topení, které je navrženo v koupelně v IINP. Rozvody vytápění jsou vedeny v podlaze a částečně ve stěně.
4. Řešení spalovacího vzduchu pro spotřebiče paliv Spalovací vzduch je řešen systém Schiedel KERASTAR, který zajišťuje jak přívod vzduchu pro krb tak odvod spalin. Vzhledem k nízkoenergetickému řešení stavby je vzduch pro krb nasáván pomocí tohoto systému z venkovního prostředí, aby nedocházelo k odběru teplého vzduchu z místností, který je nezbytně nutný k rekuperaci tepla, která slouží jako hlavní zdroj vytápění v objektu.
5. Návrh spalinových cest 5.1. Volba komínového systému Navržen je komínový systém Schiedel KERASTAR. Je navržen jako venkovní a odvádí spaliny z krbu na dřevo, který slouží jako pomocné vytápění spodní části objektu v zimním období. Tento systém je lehký třísložkový komínový systém s vnitřní keramickou tenkostěnnou vložkou, která se vyznačuje mimořádnou těsností a tvarovou přesností, masivní tepelnou izolací a vnějším pláštěm z ušlechtilé oceli. Hrdlové spojení keramických vložek společně s originální spárovací hmotou zajišťuje absolutní těsnost systému. Tenkostěnná keramická vložka je odolná při teplotních změnách, bezpečně odolává kyselinám a korozi. Napojení spotřebičů se provádí pomocí celokeramických tvarových T‐kusů. Tepelná izolace sestává z vysoko jakostního minerálního vlákna (tloušťka 60 mm), které má vysoké izolační vlastnosti. Nevznikají žádné tepelné mosty, protože jde o přímou tepelnou izolaci. Vnější plášť je proveden z ušlechtilé nerez oceli (1.4301) o síle materiálu 0,4 mm. 1 ‐ Drážka pro sponu 2 ‐ Spona zajištěná šroubem 3 ‐ Hrdlový spoj keramických vložek vyplněn tmelem Schiedel Rapid 4 ‐ Profilovaná keramická vložka 5 ‐ Tepelná minerální izolace 6 ‐ Plášť z ušlechtilé oceli 5.2. Stanovení průměru průduchu s ohledem na typ a výkon spotřebiče Průměr průduchu je navržen 180mm. Je na něj napojen krb a měl by, vzhledem k účinné výšce – 5,6 m a výkonu krbu – 10kW, být dostačující.
6. Řešení výměny vzduchu v objektu Výměna vzduchu v objektu je zajištěna rekuperační jednotkou. Vzhledem k nízkoenergetickému řešení stavby, je většina oken řešena s pevným zasklením až na posuvné okno v prvním patře, které umožňuje vstup na terasu. Výměnu vzduchu tedy zajišťuje rekuperační jednotka, kde se vzduch nasávaný z venku čistí přes vzduchové filtry. Jakékoliv přímé větrání snižuje účinnost jednotky a vede ke ztrátám tepla a to vede ke zvyšování potřeby tepla a potřeby energie na vytápění.
