Energetická náročnost budov Energie v budově

Energ. náročnost budov Základní cíle hodnocení energetické náročnosti budov: potřeba tepla na vytápění celková dodaná energie primární energie zatřídění NED a EPD, Nová zelená úsporám průkaz energetické náročnosti budovy zatřídění EPD, průkaz energetické náročnosti budovy Metodiky pro výpočet: sada EN ISO (základní EN ISO 13790), vyhl. MPO č. 78/2013 Sb., TNI 730329 + 730330 + 730331, metodika k vyhlášce…

Definiční přestávka Potřeba tepla na vytápění (energy need for heating) [GJ, MWh, kWh/m2] Množství tepla, které je potřeba pro zajištění požadované návrh. vnitřní teploty θi během určitého období (většinou rok). Teoretická hodnota pro 100 % účinnost otopné soustavy. Dodaná energie na vytápění (energy use for heating) [GJ, MWh, kWh/m2] Množství energie, které je potřeba dodat do budovy, aby byla pokryta potřeba tepla na vytápění QH,nd s použitím skutečných zdrojů tepla. Hodnota se zohledněním standardizovaných účinností zdrojů tepla, distribuce a sdílení tepla.

skutečně naměřené hodnoty, protože do výpočtu se musí Definiční přestávka Celková dodaná energie (total energy use) [GJ, MWh, kWh/m2] Není nutně stejná jako skutečně naměřené hodnoty, protože do výpočtu se musí mnoho vstupů odhadovat… Celkové množství energie, které je potřeba dodat do budovy za určité období (většinou rok). Hodnota se zohledněním standardizovaných účinností technických zařízení budov a standardizovaného užívání budovy (např. z hlediska využití osvětlení a teplé vody). Primární energie (primary energy) Energie z přírody, která neprošla konverzním procesem. Dodaná primární energie (primary energy use) [GJ, MWh, kWh/m2] Množství primární energie potřebné pro zajištění celkové dodávky energie do budovy Quse během určitého období (většinou rok). Odvodí se s pomocí konverzních faktorů z Quse podle typu energonositele (viz dále). Vyjadřuje dopad provozu budovy na životní prostředí.

Energ. náročnost budov Základní definice: potřeba tepla na vytápění QH,nd celková dodaná energie Quse primární energie Qprim Jak spolu souvisí? ztráty v otop. soustavě (vliv účinnosti) těžba uhlí, doprava uhlí energ. náročnost těžby, dopravy atd. uhlí kotel

Energ. náročnost budov Metody výpočtu: (sezónní – přes otopné období – již jen výjimečně) s měsíčním krokem – dnešní standard s hodinovým krokem – dynamické simulační programy pro složité budovy Klimatická data: pro konkrétní lokalitu (pro analýzy reálného energ. chování budovy) referenční data (zpracování energ. průkazu, výpočty pro dotační programy) Příprava vstupů pro výpočet: definice zón a jejich vlastnosti (objem, podlah. plocha) plochy a vlastnosti konstrukcí vlastnosti tepelných vazeb vlastnosti technických systémů volba vhodného výpočetního nástroje

Potřeba tepla na vytápění Energetická náročnost budov Potřeba tepla na vytápění

Potřeba tepla na vytápění Cíl výpočtu: zatřídění budov do kategorií: pod 50 kWh/m2: nízkoenergetické domy pod 15 kWh/m2: pasivní domy jemnější dělení v TNI 730329 a 730330 zisk hodnoty bez „zatížení“ vlivem TZB (dotační programy) Faktory zohledněné ve výpočtu: tepelné ztráty přes plošné konstrukce i tep. vazby tepelné zisky (vnitřní + solární) schopnost konstrukcí akumulovat energii způsob větrání (přirozené, nucené, ZZT) přerušované vytápění a proměnný provoz, pokud je to pro daný účel výpočtu přípustné

Potřeba tepla na vytápění Základní princip: tepelná bilance prostoru [MWh] nebo [GJ] množství tepla unikajícího z budovy prostupem a větráním tepelné zisky (vnitřní, solární) množství tepla, které musí dodat zdroj tepla

Potřeba tepla na vytápění Základní princip: tepelná bilance prostoru [MWh] nebo [GJ] [MWh] nebo [GJ] v technických výpočtech se upravuje na: faktor využitelnosti zisků

Potřeba tepla na vytápění Faktor využitelnosti zisků zisky nelze vždy plně využít, nejsou pravidelně rozloženy v čase (den/noc) v ideálním případě se akumulují pro pozdější využití využitelnost zisků závisí na účinné vnitřní tepelné kapacitě budovy Praktické určení faktoru využitelnosti: metodika EN ISO 13790 - a na poměru zisků a ztrát: z malých zisků se využije skoro vše a naopak

Potřeba tepla na vytápění [MWh] nebo [GJ] výpočet pro každý měsíc, roční potřeba = suma kladných hodnot Výpočet podle EN ISO 13790: faktor využitelnosti zisků tepelná ztráta (přesněji: potřeba tepla na pokrytí tep. ztráty budovy) měrný tok prostupem tepla Stejné vztahy jako u výpočtu Uem, tj. podle ČSN 730540-4 podle EN ISO 13789 při známém Uem

Potřeba tepla na vytápění Výpočet podle EN ISO 13790: [MWh] nebo [GJ] tepelná ztráta (přesněji: potřeba tepla na pokrytí tep. ztráty budovy) pro výpočty: n=0,3-0,5/h měrný tep. tok větráním objem. tok větracího vzduchu v m3/s Odlišně stanoven pro: přirozené větrání nucené větrání (+ ZZT)

Potřeba tepla na vytápění Základní vztah: potřeba tepla na pokrytí tep. ztráty budovy [MWh] nebo [GJ] požad. návrhová vnitřní teplota během hodnoceného úseku délka trvání hodnoceného úseku prům. venkovní teplota během hodnoceného úseku

Potřeba tepla na vytápění Základní vztah: [MWh] nebo [GJ] Solární zisky QH,s: okna solární prvky (TIM, Trombeho stěny, zimní zahrady) (neprůsvitné kce) + Vnitřní zisky QH,i: osoby osvětlení spotřebiče obecně časově proměnné, uvažují se často prům. hodnotami, typicky ve W/m2 (např. RD: 2-6 W/m2)

Potřeba tepla na vytápění Základní vztah: [MWh] nebo [GJ] Praha horizont celk. množství energie glob. slun. záření za hodnocený úsek na 1 m2 (podle orientací) Solární zisky QH,s: okna solární prvky (TIM, Trombeho stěny, zimní zahrady) (neprůsvitné kce)

Potřeba tepla na vytápění korekční činitel pro markýzy korekční činitel pro boční stěny korekční činitel pro stínění okolím budovy Základní vztah: [MWh] nebo [GJ] tab. hodnoty dle EN 13790 solární účinná plocha (každé okno zvlášť): Solární zisky QH,s: okna solární prvky (TIM, Trombeho stěny, zimní zahrady) (neprůsvitné kce) sklad. plocha korekční činitel stínění korekční činitel clonění (žaluzie) korekční činitel rámu (podíl plochy rámu k celkové ploše okna)

Potřeba tepla na vytápění Základní vztah: [MWh] nebo [GJ] propustnost slunečního záření pro zasklení solární účinná plocha (každé okno zvlášť): Solární zisky QH,s: okna solární prvky (TIM, Trombeho stěny, zimní zahrady) (neprůsvitné kce) Vyjadřuje celk. prostup sol. energie do interiéru: sklad. plocha korekční činitel stínění přímo prostupující energie odraz korekční činitel clonění (žaluzie) sekundární sálání sekundární sálání pohlcení korekční činitel rámu (podíl plochy rámu k celkové ploše okna) parametr od výrobce (pro kolmý dopad), do výpočtu se uvažuje 90% z g┴

Potřeba tepla na vytápění Měrná potřeba tepla na vytápění: [kWh/m2] Celková energeticky vztažná plocha: pouze z vytápěných či chlazených zón (bez garáží atd.!) zahrnuje všechna podlaží ve vytáp. zónách v ČR se počítá od 2013 z vnějších rozměrů

Dodaná a primární energie Energetická náročnost budov Dodaná a primární energie

Celková dodaná energie Cíl výpočtu: stanovení celkové „spotřeby“ energie v budově (většinou v kWh/m2) energetické certifikáty (průkaz energ. náročnosti budovy podle vyhl. 78/2013 Sb.) Zohledňují se: účinnosti všech systémů TZB (produkce, distribuce i emise) všechny energetické toky v budově a samozřejmě: vlastnosti kcí, tep. vazeb, zisky… kotel těleso potrubí

Celková dodaná energie Základní součásti energetické bilance: [MWh] nebo [GJ] dodaná energie na vytápění dodaná energie na chlazení dodaná energie na nucené větrání dodaná energie na úpravu vlhkosti vzduchu dodaná energie na přípravu TV dodaná energie na osvětlení (event. i na spotřebiče) Dodané energie zahrnují i příslušné spotřeby pomocných energií (čerpadla, ventilátory…) výpočet pro každý měsíc, roční dodaná energie = součet měsíčních

Celková dodaná energie Roční dodaná energie: Měsíční dodané energie:

Celková dodaná energie Princip výpočtu dílčí dodané energie na vytápění: účinnost zdroje tepla účinnost distribuce tepla účinnost emise tepla pomocná energie (čerpadla, regulace…) část energie ze solár. kolektorů použitá pro vytápění Ve skutečnosti mnohem složitější!

Celková dodaná energie Princip výpočtu dílčí dodané energie na chlazení: nejprve se určí potřeba energie na chlazení (analogie vytápění: zisky, ztráty + využitelnost) dále se zohlední všechny účinnosti + pomocné energie Princip výpočtu dílčí dodané energie na přípravu TV: východisko: předpokládaná roční (měsíční) spotřeba TV, výchozí a konečná teplota dále se zohlední všechny účinnosti + pomocné energie Princip výpočtu dílčí dodané energie na osvětlení: východisko: předpokládaný instalovaný příkon + účinnosti svítidel (dtto pro spotřebiče) POZOR: Běžně (měs. krok) se hodnotí prům. chování, všechny účinnosti proto také průměrné! Princip výpočtu dílčí produkce energie: východisko: parametry PV panelů a kogener. jednotek

Celková dodaná energie Měrná dodaná energie budovy: [kWh/m2] Celková energeticky vztažná plocha: pouze z vytápěných či chlazených zón (bez garáží atd.!) zahrnuje všechna podlaží ve vytáp. zónách v ČR se počítá od 2013 z vnějších rozměrů

Neobnovitelná primární energie podíl faktor energetické přeměny výpočet po energonositelích Emise CO2: analogie pro energonositele se používá součinitel emisí v kg/kWh

Přesnost výpočtu záleží vždy na účelu výpočtu pro běžné situace a budovy je přesnost výpočtu s měsíčním krokem: dostatečná pro roční součet v přechodových měsících mohou být ale výraznější chyby u složitých budov ale měsíční krok nestačí – nutné dynamické simulace (programy ESP-r, TRNSYS atd.) srovnávání se skutečností: přímo problematické (jak vytvořit model reality?) lze provést postupnou kalibraci modelu

Typické vstupní údaje výměna vzduchu: přirozená: n = 0,5 h-1 nucená: 25 – 30 m3/(h.os) [administrativa 50 m3/(h.os)] účinnost ZZT z větracího vzduchu: 75 – 80 % účinnost moderní otopné soustavy: 80 – 95 % vnitřní zisky - RD a BD: ~ 2 – 6 W/m2 zisky nutné redukovat podle předpokládaného provozu (8 h 5 dní v týdnu atd.) dtto lze i pro výměnu vzduchu a požadovanou vnitřní teplotu

TNI 730329 a 730330 obsahují metodiky pro hodnocení energetické náročnosti nízkoenergetických a pasivních RD a BD zjednodušený měsíční výpočet se smluvními daty: klimatické údaje vnitřní zisky (osoby, osvětlení) potřeba čerstvého vzduchu pro větrání spotřeba tepla na přípravu teplé vody spotřeba pomocné energie kategorizace nízkoenergetických a pasivních RD a BD (tj. použije se, když chceme prokázat, že je dům nízkoenergetický či pasivní)