Co je tepelná ztráta objektu a výpočet potřeby tepla na vytápění

31.1.2011



Tepelná ztráta tepla na vytápění je okamžitá hodnota tepelné energie (přesněji tepelný tok), která z domu uniká prostupem tepla, zářením skrz průsvitné konstrukce a větráním.

Tuto hodnotu je nutné počítat vždy na extrémní podmínky, tedy v ČR obvykle –15°C, v Praze a některých dalších místech, kde je tepleji, j
e tato výpočtová teplota –12°C, naopak na horách –18°C. Je sice pravda, že se
u nás občas vyskytují i větší mrazy, ale akumulační schopnosti domu a jeho vybavení tyto extrémní výchylky přenesou. Na tuto hodnotu tepelné ztráty musí být nadimenzované radiátory a tepelný zdroj na vytápění. Protože tyto extrémní teploty jsou u nás během zimního období velmi krátkou dobu, u dražších zdrojů energie, jako je například tepelné čerpadlo, se tyto zdroje dimenzují na nižší výkon s tím,
že pokud je potřebný vyšší tepelný příkon, dotápí se dalším zdrojem, například elektřinou.

Roční potřeba tepla na vytápění je pak množství tepelné energie, kterou je potřeba do domu dodat tak, aby v něm byla požadovaná teplota. Počítá se s průměrnou vnější teplotou za vytápěcí období, která je v ČR přibližně +3,8°C, průměrnou délkou topného období, jež obvykle trvá okolo 242 dnů a dále s obvyklou dobou vytápění, která se většinou vnímá coby 16 hodin. (Průměrná vnější teplota
a délka otopného období závisí na konkrétní lokalitě a ve vyhlášce jsou uvedeny přesnější hodnoty pro různé lokality. Zde jsou uvedeny v příloze 1.) Od této tepelné ztráty pak ještě můžeme odpočítat tepelné zisky, jež získáme ze slunce, a tepelné zisky z vnitřního prostředí (pokud je ovšem dokážeme využít, čili pokud máme tomu odpovídající regulaci vytápění a pokud dům má potřebnou tepelnou akumulaci). Můžeme zde pochopitelně počítat i s průměrnou teplotou v interiéru a zohlednit tak pokles vnitřní teploty během doby, kdy nevytápíme, popřípadě kdy nejsme přítomni. Při uvažování s poklesem vnitřní teploty nám právě zase tepelná akumulace domu brání započítávat příliš vysoké snížení teploty. Obvykle se u našich staveb uvažují řádově desetiny stupně Celsia.

Příloha č.1 - Tabulka dlouhodobě průměrných klimatických podmínek v ČR

Princip je uveden výše, a proto se zde soustředím pouze na vzorečky. Upozorňuji odborníky, že tento text je určen pro laiky, a tudíž je zjednodušený tak, aby bylo možné tepelné ztráty a potřebu tepla jednoduše spočítat. Je pochopitelné, že zde není možné poskytnout informace o všech souvislostech a přesná čísla
a koeficienty tak, jak se mají používat, ale je zde shrnut přibližný postup výpočtu takovým způsobem, aby jej mohl provést poučený laik.

Tepelný odpor R = Rsi + Rse + ΣRj

Rsi je součinitel přestupu tepla na vnitřní straně a obvykle se uvažuje
0,13 (m2.K)/W

Rse je součinitel přestupu tepla na vnější straně a obvykle se uvažuje
0,04 (m2.K)/W

Rj = dj/lj je tepelný odpor jednotlivých vrstev konstrukce vypočítaný jako podíl tlouštěk jednotlivých vrstev konstrukce v metrech a součinitelů tepelné vodivosti těchto materiálů (l některých materiálů jsou v příloze č.1 viz Teorie výpočtu tepelných ztrát objektu)

Součinitel tepelné vodivosti U = 1/R (součinitele prostupu tepla U některých stavebních

konstrukcí jsou uvedeny v příloze č.2 viz Teorie výpočtu tepelných ztrát objektu.)

Tabulka některých vybraných konstrukcí a jejich součinitelů prostupu tepla je uvedena

v příloze č.2 viz Teorie výpočtu tepelných ztrát objektu.

Na obr. 18 je znázorněn průběh teplot ve zdivu se zateplením v ustáleném stavu. Jsou zde vyznačeny také jednotlivé tepelné odpory.

Obrázek č.18

Tepelná ztráta

Tepelná ztráta prostupem Qp = Σ(U * A * b) * (qai - qae) [W]

A je plocha konstrukce v m2

b je součinitel vlivu exteriéru (hodnoty jsou uvedeny v příloze 6)

qai je teplota interiéru, pro obytné budovy se rovná +21°C

qae je teplota exteriéru, obvykle se rovná –15°C Rozdíl těchto hodnot
je tedy 36°C


Tepelná ztráta tepelnými mosty se přesně spočítá takto:
Qpm = Σ(y * l) * (qai - qae) + Σc * (qai - qae) [W]

Je možné použít i méně přesný výpočet, který zní takto:
Qpm = 0,1 * ΣA * (qai - qae) [W]

y [W/(m.K)] je lineární tepelný most a l jeho délka

c [W/K] je bodový tepelný most

ΣA je součet všech ploch ochlazovaných konstrukcí

Druhý způsob výpočtu představuje předpoklad, že tepelné mosty se projeví jako zvýšení součinitele prostupu tepla U o 0,1 W/(m2.K). To je možné použít u běžných tepelných mostů. Pokud se však tepelnými mosty při stavbě nezabýváme, může být tato hodnota i výrazně vyšší. Posledním možným způsobem započítání vlivu tepelných mostů je zvýšení součinitele prostupu tepla U a hodnotu DU (obvykle 0,1 W/(m2.K) přímo při výpočtu tepelných ztrát prostupem.

Tepelná ztráta větráním Qvv = cvz * n * V / 3600 * (qai - qae) [W]

cvz je měrné teplo vzduchu a rovná se přibližně 1250 J/(m3K)

n je násobnost výměny vzduchu a uvažuje se 0,5 1/hod. (čti žádná celá pětkrát za hodinu, nebo také jednou za 2 hodiny) při dosazování vnitřního prostoru místnosti (budovy), a nebo 0,4 1/hod. při dosazování vnějšího obestavěného prostoru, u starších oken se tato hodnota zvětšuje až na 1 1/hod. a naopak, pokud je místnost málo větraná, protože v ní nejsou kytky a je málo používaná, může být
u těsných oken minimalizována až na 0,1 1/hod.

V je objem místnosti nebo budovy

3600 je převod z hodin na vteřiny

Celková tepelná ztráta se pak vypočte Q = Qp + Qpm + Qvv [W]

Potřeba energie na vytápění

Roční potřeba energie pro krytí tepelných ztrát prostupem je:
Evp = [ (Qp + Qpm) * (qais - qaes) ] * τ * d / (qai - qae) / 1000 [kWh/a]


qais je střední teplota interiéru během topného období. Obvykle se pro bytové domy volí +20°C

qaes je střední teplota exteriéru během topného období. Závisí na místě stavby (viz tabulka). Pro srovnávání se používá smluvní hodnota +3,8°C. Rozdíl těchto teplot je 16,2°C

τ je počet hodin vytápění denně. Pro výpočet reálné potřeby tepla na vytápění se obvykle volí 16 hodin, pro hodnocení budov 24 hodin.

d je počet dnů vytápění. Závisí na místě stavby (hodnoty jsou uvedené v příloze 7). Pro srovnávání se používá smluvní hodnota 242 dnů.

(qai - qae) je rozdíl vnitřní a vnější teploty tak, jak jsme ji uvažovali při výpočtu tepelných ztrát

1000 je přepočítávací koeficient z wattů na kilowatty

Roční potřeba energie pro krytí tepelných ztrát větráním je:
Evv = [ Qvv * (qais - qaes) ] * τ * d / (qai - qae) / 1000 [kWh/a]

Roční tepelné zisky ze slunečního záření jsou:
Ezs = 2,7 * V [kWh/a]

V je objem budovy

Tento uvedený výpočet je velmi přibližný a uvažuje s obvyklým zastíněním objektu a obvyklými plochami oken u domu. Přesnější výpočet je složitější a závisí
na orientaci ke světovým stranám a na mnoha součinitelích zastínění, zašpinění, propustnosti slunečního záření, lokalitě … Proto zde není uveden. Zájemce
o přesnější výpočty odkazuji na příslušné normy, nebo výpočtové programy.

Roční tepelné zisky z vnitřního prostředí jsou: Evz = 5,4 * V [kWh/a]

Tento uvedený výpočet je opět přibližný.

Potřeba tepelné energie za otopné období je: Er = Evp + Evv – Ezs – Evz [kWh/a]

S tepelnými zisky pochopitelně můžeme počítat, respektive je odečítat, pokud nám regulace vytápění umožní tyto zisky využívat. Regulace tedy musí být automatická podle vnitřního prostředí, aby se vytápění vypnulo, když je v místnosti dostatečná teplota.

Pokud počítáme skutečnou potřebu tepla na vytápění a nikoliv smluvní, používají se u značky E indexy ro, tedy Ero

Měrná potřeba tepla

Výpočet měrné potřeby tepla eV se vypočte eV = Er / V

Tato hodnota musí být menší a nebo rovna normovému požadavku eVN. Požadavky na hodnoty eVN jsou uvedeny v příloze 3. Ten je stanoven tabulkově v závislosti na geometrické charakteristice budovy A/V [1/m] a nebo pro něj platí následující podmínky:

pokud je A/V ≤ 0,2, pak eVN = 25,8 kWh/m3,a

pokud 0,2 < A/V < 1,0, tak eVN = 20,64 + 26,03 (A/V) kWh/m3,a

pokud je A/V ≥ 1,0, pak eVN = 46,7 kWh/m3,a

Ing. Roman Šubrt, specialista na oblast energií, energetický auditor www.e-c.cz


Fotografie - Co je tepelná ztráta objektu a výpočet potřeby tepla na vytápění