Top Banner
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 [email protected] 3 Bilanci lze sestavit pro krátký nebo dlouhý časový úsek – odlišná využitelnost (proměňujících se) tep.zisků Smluvní předpoklady výpočtu: – Klimatická data – Obsazenost budovy, chování uživatelů !
20

Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 [email protected] 3 Bilanci

Nov 30, 2019

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Fakulta stavební

Stavební fyzika (L)

Jan Tywoniak

A428

[email protected]

3

Bilanci lze sestavit pro krátký nebo dlouhý

časový úsek – odlišná využitelnost

(proměňujících se) tep.zisků

Smluvní předpoklady výpočtu:

– Klimatická data

– Obsazenost budovy, chování uživatelů !

Page 2: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Systém výpočtového hodnocení

• Model podle ČSN ISO 13790

• časový úsek výpočtu:

• sezonní výpočet (pevná délka, celý rok), měsíční (12)

• klimatická data

– podle lokality

– referenční

• jednozónový model, vícezónový model

• (propojený, nepropojený)

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

8 000

9 000

10 000

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

Měsíč

potř

eba t

epla

[MJ] Využitelné tepelné zisky

Potřeba tepla navytápění

Page 3: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

složitější budovy – komplexnější výpočet v budoucnu

propojení energetických toků, odlišné účinnosti a odlišná media

jemný krok výpočtu (hodinový), měsíční, roční

ruční výpočet prakticky vyloučen

profesní problém: kdo počítá tepelné ztráty? (předání dat a jejich interpretace)

přerušované vytápění, tlumené (noc, víkend, prázdniny)

ověřený software

Základní hodnocení

Q + Qr = Qh + Qw + Qt + … +

Q potřeba energie na vytápění budovy

Qr teplo zpětně získané z přídavných zařízení, z

vytápěcího systému a z okolního prostředí

Qh potřeba tepla na vytápění budovy

Qw potřeba tepla na TV

Qt celková tepelná ztráta otopné soustavy

Page 4: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

metoda rovnováhy tepelných toků

Pro sousední nevytápěné prostory

Hiu

HU

Hue

HU = Hiu . b b = Hue/(Hiu + Hue)

metoda rovnováhy tepelných toků

Teplota v sousedním nevytápěném prostoru

(s vlivem jiných zdrojů – např.solárních)

Hiu

Hue

?

Page 5: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

metoda rovnováhy tepelných toků

Pro sousední budovu (nevytápěnou, vytápěnou na

nižší teplotu) – pomocí redukčního faktoru b

HA

Činitel teplotní redukce !??

Page 6: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Problém „podzemní“ části budovy

Podlaha na terénu

Zvýšená podlaha (průlezný prostor)

Nevytápěný suterén

Částečně/zcela vytápěný suterén

Samostatná ČSN EN ISO 13370

Řeší celkový prostup tepla s vlivem okrajů půdorysu

Mj. i dynamické efekty zeminy

Problém „podzemní“ části budovy

Page 7: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Problém „podzemní“ části budovy

okrajové tepelné izolace – horizontální, vertikální

Model budovy – rozdělení na zóny

Jednozónový model

Vícezónový model s ovlivněním zón mezi sebou

(propojený)

Vícezónový model bez ovlivnění zón mezi sebou

(nepropojený)

Rozdělení: podle pravidel EN ISO 13790 a/nebo

národních podmínek (energetická legislativa)

Problém: s nevytápěnými suterény, schodišti,…

Typický příklad vícezónové budovy: výrobní budova s

navazující administrativní částí (odlišné provozní

profily, odlišné prosklení,…)

Page 8: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci
Page 9: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Vícerozměrné vedení tepla

1D, 2D, 3D

Page 10: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

07/03/2014

Zdroj: Z.Svoboda

Page 11: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci
Page 12: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Vícerozměrné vedení tepla

2D, 3D stacionární, nestacionární

Diferenciální rovnice vedení tepla – numerické metody

(software)

Klíčové: volba adekvátního modelu, vstupní údaje,

vyhodnocení výsledku

Cíle výpočtu:

– zjištění nejnižší povrchové teploty (teplotního

faktoru)

– přídavný tepelný tok – vyjádřen pomocí lineárního

nebo bodového činitele prostupu tepla

Rovnice vedení tepla (Fourierovy

rovnice)

q = - λ . grad

ca

2

2

2

2

2

2

.zyx

at

Page 13: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Tepelné mosty, tepelné vazby

Tepelné mosty --- nehomogenita konstrukce

! Pravidelné nehomogenity již v hodnotě U

Tepelné vazby --- důsledek styku dvou a více

konstrukcí

Thermal bridges, heat bridges, cold bridges

Wärmebrücken,...

Požadavky: vyjádření pomocí teploty

přímo (ČSN do r.2007)

Povrchové teploty

si si,N

kde si,N = si,cr + si

si,cr je kritická vnitřní povrchová teplota,, kdy vnitřní

vzduch dosáhne kritické vnitřní povrchové vlhkosti si,cr.

si,cr kritická vnitřní povrchová vlhkost, v %, při

vnitřním povrchu konstrukce, která nesmí být pro danou

konstrukci překročena.

Page 14: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

požadavky

pro neprůsvitné konstrukce si,cr = 80 %.

pro výplně otvorů si,cr = 100 %

si bezpečnostní teplotní přirážka podle

způsobu vytápění a tepelné setrvačnosti

konstrukce (tabulka)

v různých zemích odlišně, problém bývá u

oken, zejména střešních

(do r.2007)

Stavební

konstrukce

Těžká Lehká

Způsob vytápění si [°C]

Nepřerušované 0 0,5

Tlumené s poklesem výsledné

teploty r < 7 °C 0,5 1,0

Přerušované s poklesem

výsledné teploty r > 7 °C 1,0 1,5

Page 15: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

OKNA (do r.2007)

Otopná tělesa pod

výplněmi otvorů

Ano Ne

Způsob vytápění Bezpečnostní teplotní

přirážka si [°C]

Nepřerušované -1,0 0

Tlumené s poklesem výsledné

teploty

r < 7 °C

-0,5 0,5

Přerušované s poklesem výsledné

teploty r > 7 °C

0 1,0

Příklad (nejběžnější situace):

ai = 21°C a i = 50 %

si,cr = 13,6 °C (neprůsvitné)

si,cr = 10,2 °C (okna)

(Rsi výplně otvorů hodnotou Rsi = 0,13 m2·K/W,

ostatní Rsi = 0,25 m2·K/W.)

Page 16: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Nejnižší teplota vnitřního povrchu

- nepřímé vyjádření (teplotní faktor)

požadavky odlišně pro neprůsvitné (přísnější) a pro

výplně otvorů

vyloučení vzniku plísní: do relat.vlhkosti 80% při

povrchu

vyloučení kondenzace: do relat.vlhkosti 100% při

povrchu

Pro běžné situace: relativní vlhkost vzduchu v místnosti

nejvýše 60%

pak musí být splněno:

povrchová teplota

teplota vnitřního vzduchu

(návrhová)

teplotní faktor

Page 17: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

07/03/2014

stavební konstrukce

výplně otvorů

07/03/2014

Trvalá vnitřní vlhkosti (klimatizace)

Proměnlivá vlhkost

Při nižší teplotě venku – snížení relat. vlhkosti vzduchu -

jako okrajová podmínka – o 1% na každý 1°C od -5°C-

Page 18: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

07/03/2014

Proměnlivá vlhkost - pro stavební konstrukce alespoň

Vlhké provozy : řešit bezpečný odvod kondenzátu!

07/03/2014

Page 19: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

07/03/2014

Pro prostory s vlhkostí do 60 % (běžné):

podle teploty vnitřního prostředí a návrhové teploty

venkovního vzduchu (teplotní oblasti)

pro návrhovou relat.vlhkost 50% - uvedeny v tabulce

v normě (pro odlišné venkovní teploty)

pro jiné situace – stanovení požadavku výpočtem

(obsaženo v počítač.programech)

Požadované hodnoty kritického teplotního

faktoru

Page 20: Stavební fyzika (L) - kps.fsv.cvut.czkps.fsv.cvut.cz/upload/files/tywoniaksfl32014pdf.pdf · Fakulta stavební Stavební fyzika (L) Jan Tywoniak A428 tywoniak@fsv.cvut.cz 3 Bilanci

Prostory s vlhkostí nad 60 % a při změnách staveb:

- splnění požadavku

- nebo vyloučení růstu plísní jiným způsobem

(prokazatelným)

- vyloučení vzniku kondenzátu nebo bezchybná

funkce při jeho přítomnosti + ochrana navazujících

konstrukcí

07/03/2014

Požadované hodnoty kritického teplotního

faktoru

v kritických detailech (napojení konstrukcí,

tepelné mosty)

u výplní otvorů: kde je možné počítat korektně

2D vedení tepla

(nikoliv kouty a „povrch kliky“)

stanovení výpočtem - měření jsou sporná

(dosažení okrajových podmínek)

07/03/2014

Ověřování