Energetický management budov Jiří Karásek Fakulta stavební, ČVUT v Praze jiri.karasek@fsv.cvut.cz

Program Energetická náročnost Základní pojmy Diference při posuzování budov a průmyslových objektů Energetická bilance Energetická náročnost budov Energetický audit PENB LCC, LCA Shrnutí

Program Energetická náročnost Softwarové nástroje Diagnostika poruch Blower door Test Termografie (další využití)

Základní pojmy Vytápěný prostor – prostor nebo místnost vytápěný na požadovanou teplotu Vytápěná zóna – část vytápěného prostoru se zanedbatelnou odchylkou teplot Výpočtové období – časový úsek pro výpočet tepelných ztrát, zisků a stanovení energetické bilance Ztráta prostupem tepla – tepelná ztráta obvodovými konstrukcemi nebo přes zeminu Tepelná ztráta větráním – ztráta v důsledku odvádění vzduchu z vytápěného prostoru samovolně nebo cíleně

Základní pojmy Tepelné zisky – teplo vzniklé ve vytápěném prostoru nebo dodané jinak než vytápěním Potřeba konečné energie na provoz budovy – množství dodané energie na provoz budovy

Energetická bilance Co je energetická bilance budovy? Energetická bilance vytápění

Energetická bilance Co je energetická bilance budovy? Dle ČSN EN ISO 13790 Výpočet potřeby energie na vytápění

Energetická bilance Jaké má složky? potřeba tepla na vytápění potřeba tepla na přípravu TV spotřeby ostatních domácích spotřebičů Dle ČSN EN ISO 13790 Výpočet potřeby energie na vytápění

Odlišnosti budov a průmyslových objektů Budovy Průmyslové objekty Energetické medium 2 i více více Energetická bilance standardní nestandardní Zónování není vždy nutné je nutné Optimalizace možná velmi vhodná Energetický zdroj Průměrné využití v obcích Elektřina 4,31 % Elektřina + zemní plyn 60,31 % Elektřina + propan butan 1,27 % Elektřina + hnědé uhlí 10,54 % Elektřina + koks 0,80 % Elektřina + dřevo 16,27 % Elektřina + černé uhlí 1,17 % Elektřina + centrálně dodávané teplo 1,14 % Elektřina + centrálně dodávané teplo + TUV 3,21 % Elektřina + zemní plyn + centrálně dodávané teplo + TUV 0,98 %

Energetická náročnost Co je energetická náročnost budovy? Energetická náročnost budovy je množství energie skutečně spotřebované nebo předpokládané pro splnění různých potřeb spojených se standardizovaným užíváním budovy

Součinitel tepelné vodivosti U

Součinitel prostupu tepla [W/(m2·K)] Požadavky na Un Popis konstrukce Součinitel prostupu tepla [W/(m2·K)] Požadované hodnoty UN,20 Doporučené hodnoty Urec,20 Doporučené hodnoty pro pasivní budovy Upas,20 Stěna vnější 0,30 1) těžká: 0,25 lehká: 0,20 0,18 až 0,12 Střecha strmá se sklonem nad 45° 0,30 0,20 Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45° včetně 0,24 0,16 0,15 až 0,10 Strop s podlahou nad venkovním prostorem Strop pod nevytápěnou půdou (se střechou bez tepelné izolace) Stěna k nevytápěné půdě (se střechou bez tepelné izolace) Podlaha a stěna vytápěného prostoru přilehlá k zemině 4), 6) 0,45 0,22 až 0,15 Strop a stěna vnitřní z vytápěného k nevytápěnému prostoru 0,60 0,40 0,30 až 0,20 Strop a stěna vnitřní z vytápěného k temperovanému prostoru 0,75 0,50 0,38 až 0,25 Strop a stěna vnější z temperovaného prostoru k venkovnímu prostředí Podlaha a stěna temperovaného prostoru přilehlá k zemině 6) 0,85 0,45 až 0,30 Stěna mezi sousedními budovami 3) 1,05 0,70 0,5 Strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10 °C včetně Stěna mezi prostory s rozdílem teplot do 10 °C včetně 1,30 0,90 Strop vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 °C včetně 2,2 1,45 Stěna vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 °C včetně 2,7 1,80 Dle ČSN 73 05 40

Součinitel prostupu tepla [W/(m2·K)] Požadavky na Un Popis konstrukce Součinitel prostupu tepla [W/(m2·K)] Požadované hodnoty UN,20 Doporučené hodnoty Urec,20 Doporučené hodnoty pro pasivní budovy Upas,20 Výplň otvoru ve vnější stěně a strmé střeše, z vytápěného prostoru do venkovního prostředí, kromě dveří 1,5 2) 1,2 0,8 až 0,6 Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45°, z vytápěného prostoru do venkovního prostředí 1,4 7) 1,1 0,9 Dveřní výplň otvoru z vytápěného prostoru do venkovního prostředí (včetně rámu) 1,7 Výplň otvoru vedoucí z vytápěného do temperovaného prostoru 3,5 2,3 Výplň otvoru vedoucí z temperovaného prostoru do venkovního prostředí Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45° vedoucí z temperovaného prostoru do venkovního prostředí 2,6 1,4 Lehký obvodový plášť (LOP), hodnocený jako smontovaná sestava včetně nosných prvků, s poměrnou plochou průsvitné výplně otvoru fw = Aw / A, v m2/m2, kde A je celková plocha lehkého obvodového pláště (LOP), v m2; Aw plocha průsvitné výplně otvoru sloužící převážně k osvě- tlení interiéru včetně příslušných částí rámu v LOP, v m2. fw ≤ 0,5 0,3 + 1,4·fw 0,2 + fw 0,15 + 0,85·fw fw > 0,5 0,7 + 0,6·fw Kovový rám výplně otvoru - 1,8 1,0 Nekovový rám výplně otvoru 5) 1,3 0,9-0,7 Rám lehkého obvodového pláště Dle ČSN 73 05 40

Výpočet tepelných ztrát Zdroj: Ekowatt

Výpočet tepelných ztrát Ztráty prostupem tepla Ht= Ld + Ls + HU Ld tepelná propustnost obvodovým pláštěm Ls ustálená tepelná propustnost přes zeminu HU měrná ztráta prostupem tepla přes nevytápěné prostory

Výpočet tepelných ztrát

Výpočet tepelných ztrát HV = V ρa ca V je objemový tok vzduchu v budově ρaca je tepelná kapacita vzduchu o jednotkovém obj. V = V * n V je objem vytápěného prostoru z vnitřních rozměrů n je intenzita výměny vzduchu intenzita větrání se uvažuje nejméně 0,5 h-1 (tj. vzduch v místnosti se vymění jednou za 2 hodiny)

Výpočet tepelných ztrát Celková tepelná ztráta Q = Hc * (ti - te) Hc je součet všech jednotlivých ztrát ti je požadovaná vnitřní teplota te je extrémní venkovní teplota (dle teplotní oblasti)

Potřeba tepla na vytápění Počet denostupňů D = d * (tim - tem) Pro ČR jsou průměrné hodnoty: D = 3 678 denostupňů d = 242 dní (vytápěcí sezóny) tim = 19°C (průměrná vnitřní teplota) tem = 3,8°C (střední venkovní teplota v době topné sezóny)

Roční potřeba tepla Ev = 24.Qc.ε.D/(ti - te) [Wh] Qc je výpočtová tepelná ztráta ve W ε je opravný součinitel D je počet denostupňů ti je vnitřní teplota (obvykle 20°C) te je vnější výpočtová teplota (podle oblasti -12°C, -15°C, -18°C ) Určení součinitele ε je možné určit podle vztahu: ε = εnεrεuεsεt

Roční potřeba tepla Výpočet potřeby tepla probíhá po jednotlivých měsících Roční potřeba tepla je sumou hodnot potřeb tepla ze všech měsíců, pro které je venkovní teplota nižší než požadovaná vnitřní teplota Potřeba tepla na vytápění Qh = Ql - η * Qg Tepelné ztráty Ql a tepelné zisky Qg se vypočítávají pro každý časový úsek výpočtu η je redukčním činitelem tepelných zisků

Dodaná energie Pro dané období se potřeba energie Q, kterou je třeba do otopné soustavy dodat, stanoví : Q + Qr = Qh + Qw + Qt Q je potřeba energie na vytápění budovy Qr teplo zpětně získané z přídavných zařízení z vytápěcího systému a z okolního prostředí, Qh potřeba tepla pro vytápění budov, Qw potřeba tepla na ohřev teplé užitkové vody, Qt celková tepelná ztráta vytápěcího systému.

Tepelné zisky Zisky od osob Člověk produkuje v normálním režimu 100 až 200W Zisky od spotřebičů Spotřebiče zpravidla převádí elektrickou energie na teplo, výše závisí na příkonu a ztrátách Pasivní solární zisky Množství slunečního záření, které dopadne na okno, závisí na orientaci okna a jeho zastínění. Při výpočtu je dále třeba zohlednit plochu rámu okna Často se počítají paušálně 5W na metr čtverečný

Výpočet tepla na ohřev TUV Závislý na konkrétním chování lidí, počtu osob nebo vybavení domu zdali se jedná o budovu ve městě nebo v obci

Software Národní kalkulační nástroj pro provádění hodnocení energetické náročnosti budov je zpracován podle vyhlášky č. 78/2013 Sb, zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů. Komerční software Protech, Svoboda SW

Diagnostika Blower door test Slouží k měření průvzdušnosti Zařízení osazené do dveří Termografie Energetický audit Energetický posudek

Shrnutí Jak vypadá schéma energetické bilance budovy? Která složka vyvažuje energetickou bilanci vytápění? Kdo má největší šanci snížit energetickou náročnost stávající budovy? Kdo má největší šanci ovlivnit energetickou náročnost budovy nově uvažované?

Diskuze Která obvodová konstrukce má lepší tepelně technické parametry, stěna prosklená nebo vyzděná? Odhadněte poměr mezi součiniteli U. Jaká je situace mezi solárními zisky a ztrátami oken? Proč má podzemní část stěny nižší tepelné ztráty než nadzemní část stěny?