Doprovodný program NÍZKOENERGETICKÁ VÝSTAVBA Pasivní a aktivní systémy pro snižování tepelné zátěže Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební katedra technických zařízení budov 1 / 23

Objekty bez klimatizačních systémů: projektant se snaží vyvarovat nadměrnému přehřívání interiéru nad dovolenou mez, kterou mu ukládá legislativa (ČSN 73 0540-2) a to především použitím kvalitního zasklení orientovaného na příznivou světovou stranu, dále použitím reflexních folii, žaluzii, slunolamů, záclon, aj. Objekty s klimatizací: projektant by měl klást mnohem větší důraz na opatření ke snižování tepelných zisků a to především v letních měsících. Pro klimatizační systémy je aspekt úspory potřebného výkonu značně významný, neboť účinnost získávání chladu je pouze zhruba kolem 25%, na rozdíl od účinnosti topných systémů, které dosahují typické hodnoty cca 75%. AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 2 / 23

Základní rozdělení tepelných zisků Tepelné zisky od vnitřních zdrojů Produkce tepla od: - lidi - osvětlení - elektrických zařízení – počítače, tiskárny, kopírky, televize atd - ventilátorů VZT zařízení Tepelné zisky z vnějšího prostředí: - prostup tepla obvodovou konstrukcí - solární tepelné zisky prostupující průsvitnými konstrukcemi - infiltrací a přívodem venkovního vzduchu v letních měsících celková energetická bilance dle ČSN EN 832 AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 3 / 23

Snižování tepelných zisků zisky od osvětlení jsou nevyhnutelně spjaty s eliminací solárních zisků intenzita slunečního záření se pohybuje okolo 550 - 750 W/m2 doba slunečního svitu (bez oblačnosti) je od 1 400 do 1 700 hodin za rok ročně průměrně 1 100 kWh/m2 energie. AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 4 / 23

Prvky ke snižování tepelné zátěže od slunce 1. volba vhodného druhu zasklení 2. venkovní žaluzie 3. venkovní rolety 4. okenice 5. vnitřní vertikální a horizontální žaluzie 6. plisé 7. baldachýny 8. markýzy 9. slunolamy AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 5 / 23

Volba vhodného druhu zasklení Nejlepším řešením je nedopustit přehřev interiéru tak, že sluneční záření je zasklívacím systémem odraženo ven a do budovy se vůbec nedostane. Vlastnost, která popisuje schopnost nepropouštět radiační složku infračerveného spektra do interiéru se nazývá celková energetická propustnost T [-] Celkovou propustnost lze vyjádřit vztahem: T = g * Fs * Fc * Ff g - energetická propustnost slunečního záření zasklení Fs - korekční faktor stínění pevnými částmi budov Fc - korekční faktor clonění žaluziemi apod Ff - korekční faktor rámu okna. Energetickou propustnost zasklení g pro kolmý dopad slunečních paprsků definuje ČSN EN 410 nebo výrobci skel AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 6 / 23

Volba vhodného druhu zasklení Použití: - REFLEXNÍ SKLA s tzv. tvrdým pokovením (skla Stopsol, Antelio) nevýhoda: kromě infračerveného záření blokují významným způsobem i prostup viditelného světla 37 % IR záření, pouze 34% světla - skla s fólií HEAT MIRROR 35% IR záření, ale 55% světla - SKLA SELEKTIVNÍ + blokují radiační složku slunečního záření, + propouštějí viditelné světlo do interiéru + levnější o cca 250 až 1400 Kč/m2 než HM koeficientu prostupu tepla mají na úrovni ostatních dvojskel - ušetří v zimě o 30 až 50% energie méně AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 7 / 23

Volba vhodného druhu zasklení - folie HEAT MIRROR porovnání běžného jednoduchého zasklení a dvojskla s folii Heat Mirror66 s pokovenou vrstvou a kryptonovou vyplní AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 8 / 23

Volba vhodného druhu zasklení AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 9 / 23

Venkovní žaluzie Při instalaci venkovních žaluzii se nemusí klást takový důraz na kvalitu zasklení Celková energetická propustnost „g“ (radiační složka) se sníží v závislosti na počtu a tvaru použitých lamel ještě dříve než dopadne na plochu okna Výhodou je možnost přímé regulace dopadajícího světla do interiéru podle požadavku osob v místnosti Ovládání motorové (používané v tzv.inteligentních budovách) - pomocí vypínače - dálkového ovládání - sluneční, větrné, dešťové čidlo - časové spínače ruční - pomocí kliky AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 10 / 23

Venkovní rolety Okenice plní nejen zastínění, ale i funkci zateplení budovy, kdy sníží náklady na vytápění. Nejlepší tepelně technické vlastnosti vykazují hliníkové lamely plněné PU pěnou. Okenice možnost regulace světla se zajístí pomocí pohyblivých lamel zaručují vysoký stupeň zabezpečení ovládání okenic může být obdobné jako u venkovních rolet Technickou novinkou jsou v současné době tzv. SOLÁRNÍ OKENICE (vynález berlínské architektky Astrid Schneider) Lemely okenic jsou opatřeny fotovoltaickými články a sluneční energie dopadající na okenice se přeměňuje na elektřinu AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 11 / 23

Vnitřní vertikální a horizontální žaluzie Hlavní nevýhodou vnitřní žaluzie je, že není pro zamezení přehřevu interiéru v létě příliš účinné, neboť se sami ohřejí teplem procházejícím zasklením okna od slunce a poté konvektivně ohřívají interiér budovy. Jde tedy převážně o architektonický doplněk, který zamezí pouze přímému oslnění slunečním světlem. Plisé Na míru skládané žaluzie vhodné do zimních zahrad Baldachýny horizontálnímu zastínění zimních zahrad, skleníků, světlíků AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 12 / 23

Markýzy sluneční rolovací clona jejímž účelem je zabránit pronikání ostrých slunečních paprsků, ale může posloužit i jako ochrana před náhlou nepohodou Slunolamy PEVNÉ PŘEDSAZENÉ SLUNOLAMY: - vertikálních - horizontálních Lamely - hliník nebo tvrzené AL slitiny s teflonovým efektem vnitřní strana - bílí smalt NAKLÁPĚCÍ /POLOHOVACÍ/ SLUNOL. natáčením se reguluje vstup světla. AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 13 / 23

193 400 kč/rok 111 000 kč/rok Slunolamy horizontální slunolamy jsou účinné pouze v případě, kdy je slunce co nejvýše nad horizontem ® nutná kombinace s jinými stínícími prvky IDEÁLNÍ ROK – POŘÁD SLUNEČNO – ANI JEDEN MRÁČEK NÁKLADY NA VYTÁPĚNÍ - 90 MWh/rok … 77 400,-kč/rok NÁKLADY NA KLIMATIZACI - 33,7 MWh/rok … 116 000,-kč/rok 193 400 kč/rok ZAMRAČENÝ CELÝ ROK – BEZ SLUNEČNÍ RADIACE NÁKLADY NA VYTÁPĚNÍ - 120 MWh/rok … 101 500,-kč/rok NÁKLADY NA KLIMATIZACI - 2,7 MWh/rok … 9 500,-kč/rok 111 000 kč/rok AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 14 / 23

Příklad snížení tepelné zátěže kanceláře tab. vzestup vnitřní teploty a tepelný zisk od slunce při různé orientaci zasklení pro klimatizovanou místnost ( V=270m3, P.Z.=18m2 ) – dle ČSN 730540-2 Pokud dojde k výpadku klimatizace, nesmí vzestup vnitřní teploty přesáhnout 12C Zjednodušeně je možno říci, že jestliže musíme chladit vzduch z teploty 30 °C na 24 °C (lepší opatření) nebo z z teploty 35 °C na 24 °C (horší opatření), je rozdíl v počát. investicích veliký Nárůst počátečních nákladů je o cca 7% ceny na každý stupeň ochlazování navíc AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 16 / 23

Využití solární energie Pasivní využití solární energie - trombeho stěny - nezasklený solární vzduchový kolektor - dvojité transparentní fasády - energetická střecha transparentní izolace akumulace do stavebních konstrukcí, ... atd ... AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 18 / 23

Akumulační trombeho solární stěny Jižní strana funguje jako kolektor, stěny a podlaha jsou z masivních stavebních materiálů s vysokou tepelnou kapacitou. Plní funkci tepelného zásobníku, který zabraňuje přehřátí při slunečním svitu a následně uvolňuje teplo, při poklesu teploty. Teplo se dovnitř budovy šíří sáláním. Před tuto konstrukci je umístěna prosklená jižně orientovaná průčelní plocha ve vzdálenosti cca 10 cm. U podlahy a u stropu má stěna uzavíratelné průduchy. Teplo se šíří do místnosti radiací ze stěny (s příslušným fázovým zpožděním) a konvekcí přes průduchy ve stěně. Vytápění se reguluje zavíráním nebo otevíráním průduchů. Návrh TROMBEHO stěny ČSN EN 832 (73 0564) – PŘÍLOHA C AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 19 / 23

Nezasklený solární vzduchový kolektor Základem je tmavý, děrovaný trapézový plech, jenž se umísťuje na fasádu ve vzdálenosti 2 - 4 cm od zateplené obvodové stěny. Ventilátor vytváří podtlak mezi fasádou a plechem a tím dochází k nasávání vzduchu do dutiny přes děrování. Vzduch stoupá dutinou, ohřívá se a je dále rozváděn běžným větracím zařízením Energetická fasáda Energetické fasády jsou jednoduché vzduchové kolektory, jejichž transparentní vrstvu tvoří skleněná deska a absorpční povrch normální fasáda. Výhodou je, že pomocí těchto kolektorů můžeme zásobovat teplem celou budovu. Při zimním provozu se teplo zachycené fasádou využije pro vytápění, tzn. ohřátý vzduch se rozvádí do jednotlivých místností, které vyhřívá buď pomocí radiace nebo konvekce. V letním období je energetická fasáda schopna odvádět větší část tepelné zátěže dopadající na osluněnou stranu budovy AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 20 / 23

Moravská zemská knihovna v Brně Energetická fasáda Moravská zemská knihovna v Brně Cílem měření je energetické ověření funkce energetické fasády v zimním otopném období a vliv fasády na přirozené větrání vnitřních prostor budovy v letním i v přechodném období. AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 21 / 23

Transparentní tepelná izolace Jsou to materiály, které výhodně kombinují dvě základní vlastnosti požadované po zasklívacích prvcích v solární technice – dobrou propustnost slunečního záření a nízkou tepelnou ztrátu vyráběny jsou ze skla anebo z plastů přispívají ke snížení potřeby tepelné energie v budovách Nevýhodou je zatím velmi vysoká cena Pohybující se vším všudy kolem 10.000 Kč /m2 Asi jediná firma na českém trhu, která TTI aplikuje Je fi STO - systém StoThem Solar AQUATHERM 2004 – Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební 22 / 23

Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební katedra technických zařízení budov DĚKUJI ZA POZORNOST Ing. Petr Kotek ČVUT fa stavební katedra technických zařízení budov 23 / 23