Energetický management budov

Jiří KarásekFakulta stavební, ČVUT v Praze

jiri.karasek@fsv.cvut.cz

K126

Karásek 2014 2

Základní pojmyDiference při posuzování budov a průmyslových objektůEnergetická bilanceEnergetická náročnost budovEnergetický auditPENBLCC, LCAShrnutí

Program Energetická náročnost

Karásek 2014 3

Softwarové nástrojeDiagnostika poruchBlower door TestTermografie (další využití)

Program Energetická náročnost

Karásek 2014 4

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

Karásek 2014 5

Tepelné zisky – teplo vzniklé ve vytápěném prostoru nebo dodané jinak než vytápěním

Potřeba konečné energie na provoz budovy – množství dodané energie na provoz budovy

Základní pojmy

Karásek 2014 6

Co je energetická bilance budovy?

Energetická bilance vytápění

Energetická bilance

Karásek 2014 7

Co je energetická bilance budovy?

Dle ČSN EN ISO 13790 Výpočet potřeby energie na vytápění

Energetická bilance

Karásek 2014 8

Jaké má složky?potřeba tepla na vytápěnípotřeba tepla na přípravu TVspotřeby ostatních domácích spotřebičů

Dle ČSN EN ISO 13790 Výpočet potřeby energie na vytápění

Energetická bilance

Karásek 2014 9

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 %

Odlišnosti budov a průmyslových objektů

Karásek 2014 10

Co je energetická náročnost budovy?

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

Energetická náročnost

Karásek 2014 11

Součinitel tepelné vodivosti U

Karásek 2014 12

Dle ČSN 73 05 40

Požadavky na UnPopis konstrukce Součinitel prostupu tepla [W/(m2·K)]

Požadovanéhodnoty

UN,20

Doporučenéhodnoty

Urec,20

Doporučené hodnotypro pasivní budovy

Upas,20

Stěna vnější 0,30 1) těžká: 0,25lehká: 0,20

0,18 až 0,12

Střecha strmá se sklonem nad 45° 0,30 0,20 0,18 až 0,12Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45° včetně 0,24 0,16 0,15 až 0,10

Strop s podlahou nad venkovním prostorem 0,24 0,16 0,15 až 0,10

Strop pod nevytápěnou půdou (se střechou bez tepelné izolace) 0,30 0,20 0,15 až 0,10

Stěna k nevytápěné půdě (se střechou bez tepelné izolace) 0,30 1) těžká: 0,25lehká: 0,20

0,18 až 0,12

Podlaha a stěna vytápěného prostoru přilehlá k zemině 4), 6) 0,45 0,30 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 0,75 0,50 0,38 až 0,25

Podlaha a stěna temperovaného prostoru přilehlá k zemině 6) 0,85 0,60 0,45 až 0,30

Stěna mezi sousedními budovami 3) 1,05 0,70 0,5Strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10 °C včetně 1,05 0,70

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

Karásek 2014 13

Dle ČSN 73 05 40

Požadavky na UnPopis konstrukce Součinitel prostupu tepla [W/(m2·K)]

Požadovanéhodnoty

UN,20

Doporučenéhodnoty

Urec,20

Doporučené hodnotypro pasivní budovy

Upas,20

Výplň otvoru ve vnější stěně a strmé střeše, z vytápěného prostorudo venkovního prostředí, kromě dveří

1,5 2) 1,2 0,8 až 0,6

Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45°, z vytápěného prostorudo venkovního prostředí

1,4 7) 1,1 0,9

Dveřní výplň otvoru z vytápěného prostoru do venkovního prostředí(včetně rámu)

1,7 1,2 0,9

Výplň otvoru vedoucí z vytápěného do temperovaného prostoru 3,5 2,3 1,7Výplň otvoru vedoucí z temperovaného prostoru do venkovníhoprostředí

3,5 2,3 1,7

Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45° vedoucí z temperovanéhoprostoru do venkovního prostředí

2,6 1,7 1,4

Lehký obvodový plášť (LOP), hodnocený jako smontovanásestava včetně nosných prvků, s poměrnou plochouprůsvitné výplně otvorufw = Aw / A, v m2/m2,kdeA 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 1,0Nekovový rám výplně otvoru 5) - 1,3 0,9-0,7Rám lehkého obvodového pláště - 1,8 1,2

Karásek 2014 14Zdroj: Ekowatt

Výpočet tepelných ztrát

Karásek 2014 15

Ztráty prostupem tepla

Ht= Ld + Ls + HU

Ld tepelná propustnost obvodovým pláštěmLs ustálená tepelná propustnost přes zeminuHU měrná ztráta prostupem tepla přes

nevytápěné prostory

Výpočet tepelných ztrát

Karásek 2014 16

Výpočet tepelných ztrát

Karásek 2014 17

HV = V ρa ca

V je objemový tok vzduchu v budověρaca je tepelná kapacita vzduchu o jednotkovém obj.

V = V * nV je objem vytápěného prostoru z vnitřních rozměrůn je intenzita výměny vzduchuintenzita větrání se uvažuje nejméně 0,5 h-1 (tj. vzduch v místnosti se vymění jednou za 2 hodiny)

Výpočet tepelných ztrát

Karásek 2014 18

Celková tepelná ztrátaQ = Hc * (ti - te)

Hc je součet všech jednotlivých ztrát

ti je požadovaná vnitřní teplota

te je extrémní venkovní teplota (dle teplotní oblasti)

Výpočet tepelných ztrát

Karásek 2014 19

Počet denostupňůD = d * (tim - tem)

Pro ČR jsou průměrné hodnoty:D = 3 678 denostupňůd = 242 dní (vytápěcí sezóny) tim = 19°C (průměrná vnitřní teplota)

tem = 3,8°C (střední venkovní teplota v době topné sezóny)

Potřeba tepla na vytápění

Karásek 2014 20

Ev = 24.Qc.ε.D/(ti - te) [Wh]

Qc je výpočtová tepelná ztráta ve W

ε je opravný součinitelD je počet denostupňůti 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

Karásek 2014 21

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 vytápěníQh = Ql - η * Qg

Tepelné ztráty Ql a tepelné zisky Qg se vypočítávají pro každý časový úsek výpočtuη je redukčním činitelem tepelných zisků

Roční potřeba tepla

Karásek 2014 22

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 budovyQr 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.

Dodaná energie

Karásek 2014 23

Zisky od osobČlověk produkuje v normálním režimu 100 až 200WZisky od spotřebičůSpotřebiče zpravidla převádí elektrickou energie na

teplo, výše závisí na příkonu a ztrátáchPasivní solární ziskyMnožství 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

Tepelné zisky

Karásek 2014 24

Závislý na konkrétním chování lidí, počtu osob nebo vybavení domu

zdali se jedná o budovu ve městě nebo v obci

Výpočet tepla na ohřev TUV

Karásek 2014 25

Národní kalkulační nástroj pro provádění hodnocení energetické náročnosti budov je zpracován podlevyhlášky č. 78/2013 Sb, zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve

znění pozdějších předpisů.Komerční software Protech, Svoboda SW

Software

Karásek 2014 26

Blower door testSlouží k měření průvzdušnostiZařízení osazené do dveříTermografieEnergetický auditEnergetický posudek

Diagnostika

Karásek 2014 27

1. Jak vypadá schéma energetické bilance budovy?2. Která složka vyvažuje energetickou bilanci vytápění?3. Kdo má největší šanci snížit energetickou náročnost

stávající budovy? 4. Kdo má největší šanci ovlivnit energetickou

náročnost budovy nově uvažované?

Shrnutí

Karásek 2014 28

1. Která obvodová konstrukce má lepší tepelně technické parametry, stěna prosklená nebo vyzděná? Odhadněte poměr mezi součiniteli U.

2. Jaká je situace mezi solárními zisky a ztrátami oken?3. Proč má podzemní část stěny nižší tepelné ztráty

než nadzemní část stěny?

Diskuze