Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu ČSN EN 12 831 Ing. Petr Horák, Ph.D.
Platnost normy ČSN 060210 - Výpočet tepelných ztrát budov při ústředním vytápění Pozbyla platnost 1.9 2008. ČSN EN 12 831 Tepelné soustavy v budovách - Výpočet tepelného výkonu Platí v současnosti.
Úvod Norma popisuje výpočet návrhového tepelného výkonu - Pro jednotlivé místnosti nebo vytápěný prostor pro dimenzování otopných ploch - Pro celou budovu nebo její funkční část pro dimenzování tepelného výkonu - Norma také uvádí zjednodušenou výpočtovou metodu Standardní případy - S výškou místnosti do 5 m - S vytápěním do ustáleného stavu při návrhových podmínkách Zvláštní případy -Budovy s vysokou výškou stropu nebo halové stavby -Budovy s výrazně rozdílnou teplotou vzduchu a střední teploty sálání Zásady pro výpočet Při výpočtu návrhových tepelných ztrát vytápěného prostoru se uvažují: Návrhové tepelné ztráty prostupem Jsou to tepelné ztráty do vnějšího prostředí způsobené vedením tepla obklopující konstrukcí a šířením tepla mezi prostory vytápěné na jinou. Návrhové tepelné ztráty větráním Jsou to tepelné ztráty do vnějšího prostředí větráním nebo infiltrací pláštěm budovy a šíření tepla větráním z jednoho vytápěného prostoru do jiných vytápěných prostorů uvnitř budovy. Celková návrhová tepelná ztráta vytápěného prostoru - základní případy Фi = ФT,i + ФV,i [W] ФT,i – návrhová tepelná ztráta prostupem tepla vytápěného prostoru ФV,i – návrhová tepelná ztráta větráním vytápěného prostoru ФT,i = (HT,ie + HT,iue + HT,ig + HT,ij).(θint,i - θe) [W] 1
HT,ie - součinitel TZ z vytápěného prostoru do venkovního prostředí pláštěm HT,iue - součinitel TZ do venkovního prostředí přes nevytápěný prostor HT,ig - součinitel TZ do zeminy z vytápěného prostoru HT,ij - součinitel TZ z vytápěného prostoru do prostoru s jinou teplotou θint,i - výpočtová vnitřní teplota vytápěného prostoru θe - výpočtová venkovní teplota Tepelná ztráta do venkovního prostředí HT,ie HT,ie = Σ(Ak .Uk .ek) + (Σψi .li . ei) [W/K] Oproti ČSN 060210 ztráta tepelnými mosty Ak – plocha stavební části ek, ei – korekční činitelé vystavení povětrnostním vlivům (příloha D.4.1) Uk – součinitel prostupu tepla li – délka lineárních tepelných mostů ψi – činitel lineárního prostupu tepla lineárního tepelného mostu (určení dle EN ISO 14683 nebo EN ISO 10211-2) Zjednodušená metoda pro stanovení lineárních tepelných ztrát Ukc = Uk + ΔUtb [W/m2K] ΔUtb – korekční součinitel viz příloha D.3 (0 až 0,35) pak platí HT,ie = Σ(Ak .Ukc .ek) [W/K] Tepelná ztráta nevytápěným prostorem HT,iue HT,iue = Σ(Ak .Uk . bu) + (Σψi . li . bu) [W/K] bu – redukční činitel zahrnující teplotní rozdíl mezi teplotou vytápěného prostoru a venkovní návrhové teploty Známe-li teplotu nevytápěného prostoru θu pak je bu
bu
int,i u int,i e
nebo bu – stanovíme z přílohy D.4
2
Tepelná ztráta do přilehlé zeminy HT,ig HT,ig = fg1 . fg2 . (Σ Ak . Uequie,k ) . Gw [W/K] fg1 – korekční činitel zohledňující vliv ročních změn venkovní teploty, příloha D.4 fg2 – teplotní redukční činitel zohledňující rozdíl mezi roční průměrnou venkovní teplotou θm,e a výpočtovou venkovní teplotou
fg2
int,i m,e int,i e
Gw – korekční činitel zohledňující vliv spodní vody Gw = 1, je-li spodní voda dále než 1 m od úrovně základů Gw = 1,15 je-li spodní voda blíže než 1 m od úrovně základů Uequie,k – ekvivalentní součinitel prostupu tepla stanovený podle typologie podlahy Ekvivalentní součinitel prostupu tepla stanovený podle typologie podlahy Uequie,k Nejprve se stanoví parametr B´
B´
Ag 0,5 P
Ag – plocha podlahy. Pro budovu se Ag stanoví jako celková plocha podlahové konstrukce. Pro výpočet části budovy, je Ag plocha podlahové konstrukce uvažované části. P – obvod podlahové konstrukce. Hodnota P je pro budovu je celkový obvod budovy. Pro výpočet části budovy je P délka stěn oddělující vytápěný prostor od venkovního prostředí. Stanovení Ag , P a B
15 m
8m
7,5 m
8m
10 m
10 m
Ag =150 m2 P = 50 m B´ = 6
Ag = 75 m2 P = 15 m B´ = 10
Při výpočtu jednotlivých místností metodou místnost po místnosti se B´ vypočte pro každou místnost jedním z těchto způsobů:
3
-
pro všechny místnosti bez vnějších stěn oddělujících vytápěný prostor od venkovního prostředí se užije B´ vypočtené pro celou budovu pro všechny místnosti s dobře izolovanou podlahou (Upodlahy < 0,5 ) se užije B´ vypočtené pro celou budovu pro všechny ostatní místnosti se vypočítá samostatně B´ metodou místnost po místnosti.
Stanovení Uequie,k – s podlahou na zemině
Stanovení Uequie,k – s podlahou 1,5 m pod zeminou
4
Stanovení Uequie,k – s podlahou 3 m pod zeminou
Stanovení Uequie,k – pro stěny v kontaktu se zeminou v hloubce z metrů pod podlahou
Tepelná ztráta do nebo z vytápěných prostorů při různých teplotách HT,ij HT,ij = Σ(fi,j . Ak . Uk ) [W/K] 5
fi,j – redukční činitel, který koriguje teplotní rozdíl mezi teplotou sousedního prostoru a venkovní výpočtové teploty
fi, j
int,i vytáp _ sous_ prostoru int,i e
Tepelná ztráta větráním ФV,i ФV,i = HV,i .(θint,i - θe) [W] HV,i – součinitel návrhové tepelné ztráty větráním [W/K] HV,i = 0,34 . Vi Vi - množství větracího, je závislé na použitém systému větrání [m3/hod]. Je vypočteno buďto pro nucené nebo přirozené větrání Není-li nainstalován systém nuceného větrání pak Vi = max (Vinf,i , Vmin,i) kde Vinf,i – množství vzduchu infiltrací obvodovým pláštěm Vmin,i – množství vzduchu požadované z hygienických důvodů Vmin,i = nmin .Vi [m3/h] kde nmin – minimální intenzita výměny venkovního vzduchu za hodinu (příloha D.5) Vi – objem místnosti vypočtený z vnitřních rozměrů Vinf,i = 2 . Vi . n50 . ei . εi [m3/h] n50 – intenzita výměny vzduchu za hodinu při rozdílu tlaku 50 Pa mezi vnitřkem a vnějškem budovy a zahrnující účinky přívodu vzduchu (příloha D.5)
Objekt RD Ostatní (bytové domy nebo jiné budovy)
n50 vysoký
n50 střední
n50 nízký
<4 <2
4-10 2-5
>10 >5
ei – stínicí činitel (příloha D.5) εi – výškový korekční činitel, který zohledňuje zvýšení rychlosti proudění vzduchu s výškou prostoru nad povrchem země (příloha D.5) 6
Je-li nainstalován systém nuceného větrání pak Vi = Vinf.i + Vsu,i . fv,i + Vmech,inf,i [m3/hod] kde Vinf,i – množství vzduchu infiltrací obvodovým pláštěm Vsu,i – množství vzduchu přiváděné do místnosti pomocí VZT Vmech,inf,i – rozdíl množství mezi nuceně přiváděným a odváděným vzduchem θsu,i – teplota přiváděného vzduchu do místnosti
f v ,i
int,i su,i int,i e
Návrhový tepelný výkon ФHL,i Pro vytápěnou místnost ФHL,i = ФT,i + ФV,i + ФRH,i [W] Pro vytápěný objekt ФHL,i = ФT,i + ФV,i + ФRH,i [W] Zátopový tepelný výkon ФRH,i = Ai . fRH [W] Ai – podlahová plocha vytápěného prostoru fRH – korekční součinitel závisející na době zátopu a předpokládaném poklesu vnitřní teploty v útlumové době (příloha D.6) Postup výpočtu pro jeden vytápěný prostor a) Stanovení hodnoty výpočtové venkovní teploty a průměrné roční venkovní teploty. b) Stanovení stavu každého prostoru (vytápěný, nevytápěný) a hodnot pro výpočtovou vnitřní teplotu každého vytápěného prostoru. c) Stanovení rozměrových a tepelných vlastností pro všechny stavební části a pro každý vytápěný a nevytápěný prostor d) Výpočet součinitele návrhových tepelných ztrát prostupem a násobení návrhovým rozdílem teplot pro získání tepelných ztrát prostupem vytápěného prostoru. e) Výpočet součinitele návrhových tepelných ztrát větráním a násobení návrhovým rozdílem teplot pro získání tepelných ztrát větráním vytápěného prostoru. f) Stanovení celkové návrhové tepelné ztráty vytápěného prostoru sečtením návrhových tepelných ztrát prostupem a návrhových tepelných ztrát větráním. g) Výpočet zátopového výkonu vytápěného prostoru h) Stanovení návrhového celkového tepelného výkonu sečtením celkových návrhových tepelných ztrát a zátopového výkonu. 7
