Stanovení tepelných zisků zasklení ze slunečního záření v energetickém hodnocení budov

Při energetickém hodnocení budov, jak v energetickém auditu, tak i v průkazu energetické náročnosti budov, je nezbytné správně určit energetickou bilanci posuzovaného objektu. Klíčovými hodnotami jsou tepelné ztráty a tepelné zisky, které jsou výchozí pro stanovení potřeby a spotřeby energie na vytápění a chlazení. Energetická náročnost budovy se počítá dle normy ČSN EN ISO 13790.

Článek poukazuje na úskalí výpočtu tepelných zisků zasklení ze slunečního záření a porovnává stávající metodiku se staršími způsoby výpočtu.

Metodiky výpočtu tepelných zisků

Nejjednodušší výpočet tepelných zisků ze zasklení pro jednotlivé měsíce je možný dle platné normy ČSN 730542.

Výpočet dle této normy v podstatě nerespektuje užití externích stínicích prvků (slunolamy), které mohou významně snižovat výsledné tepelné zisky.

Norma ČSN EN 832 je v současnosti již neplatná, byla zrušena v roce 2008. Přesto je výpočet dle této normy stále používán mnohými projektanty a energetickými auditory.

Čtěte také: CO2 a CZT

Faktory ovlivňující výpočet

Účinná sběrná plocha As zaskleného prvku obvodového pláště budovy, např. A- plocha otvoru sběrné plochy (např.Stínění horizontem Fh (např. vyvýšeným terénem, stromy, a jinými budovami, viz obrázek 1) závisí na úhlu stínění horizontem, zeměpisné šířce, orientaci, místním klimatu a otopném období.

Dílčí činitele stínění horizontem pro typické průměrné klimatické poměry a otopné období říjen až duben jsou uvedeny v tabulce 5 pro tři zeměpisné šířky a čtyři orientace oken ke světovým stranám. Pro jiné zeměpisné šířky a jiné orientace oken se může provést interpolace.

Stínění markýzami a bočními žebry Fo a Ff závisí na úhlu stínění markýzami a žebry, na orientaci ke světovým stranám a místním klimatu, viz obrázek 2.

Korekční činitel clonění slunečními clonami FC je podíl průměrné solární energie vstupující do budovy se slunečními clonami a množství energie, která by vstupovala do budovy bez slunečních clon.

Celková propustnost slunečního záření zasklení g je časově zprůměrovanou hodnotou podílu propuštěné energie nezastíněným prvkem k energii dopadající na jeho povrch.

Čtěte také: Znečištění a lidské zdraví

Pro okna a další zasklené části obvodového pláště budovy udává EN 410 metodu stanovení celkové propustnosti slunečního záření kolmé k ploše zasklení. Tato hodnota g⊥ je o něco větší než časově zprůměrovaná hodnota propustnosti, viz tabulka 9.

Korekční činitel na vnější překážky Fsh,o, který nabývá hodnot v intervalu 0 až 1, vyjadřuje snížení hodnoty dopadajícího slunečního záření způsobené stálým stíněním zkoumaného povrchu.

Vlastní výpočet Fsh,o může být náročný, z důvodu stanovení průměrného zastínění daného proskleného prvku. V podstatě je zapotřebí provést výpočtovou simulaci odpovídající zvolenému časovému kroku, viz příloha G normy.

Norma uvádí, že v závislosti na zvláštních podmínkách (například druh vnější překážky) může být na národní úrovni rozhodnuto, že bude použito pevného korekčního činitele pro různá okna v budově se stejnou orientací.

Účinná solární sběrná plocha zasklených prvků (např. fsh,with- váhovaný podíl času, kdy jsou stínící prvky používány, např.

Čtěte také: Životní Prostředí a jeho Znečištění

Rovněž norma uvádí, že v závislosti na použití a druhu budovy mohou být na národní úrovni stanoveny orientační hodnoty pro potřebné vstupní údaje.

Příklad výpočtu

S pomocí algoritmů jednotlivých norem uvedených výše byly vypočítány tepelné zisky zasklení ze slunečního záření pro jednotlivé měsíce v otopném období. Pro jednodušší ilustraci byla zvolena východní strana objektu se čtyřmi okny, každé o rozměrech 1,0 × 1,0 m, s šířkou rámu 100 mm, rám je pouze po obvodu. Okna jsou zdvojena, vybavena vnitřními závěsy, sklo je obyčejné (ε = 0,80).

Použití hodnot Isol,k má zásadní vliv na výsledek výpočtu. Dle normy ČSN EN ISO 13790 se klimatické údaje vypočítávají a uvádějí v souladu s ČSN ISO 15927-1 až 6. V praxi to znamená, že projektant musí mít přístup k datům zpracovaným dle platné metodiky od příslušné meteorologické stanice. Hodinová data pro příslušný rok a klimatickou oblast lze zakoupit např. u ČHMÚ. V našem případě byla pro výpočet použita data z programu NKN verze 2.066, kde je uvažováno se čtyřmi klimatickými oblastmi. Tato data jsou vypočtena ze sluneční konstanty [6].

Metodika stanovení tepelných zisků zasklení ze slunečního záření podle norem ČSN 730542 a ČSN EN 832 je poměrně jednoduchá a snadno zpracovatelná např. v prostředí Excel. Nevýhodou těchto metodik je hrubost fyzikálního modelu, který nerespektuje zcela realitu, dále také již neplatnost normy ČSN EN 832.

Předpokládáme, že výpočet dle normy ČSN EN ISO 13790 je po fyzikální stránce nejblíže realitě, což ovšem znamená také to, že je nejsložitější. Tvůrci této normy přímo uvádějí, že norma je určena spíše než pro praktické projektanty programátorům, z důvodů výpočtové náročnosti.

V ilustračním příkladě vykazuje výpočet dle normy ČSN EN ISO 13790 nejvyšší hodnoty tepelných zisků z uvedených tří metodik. Zatímco první dvě normy používají stejných vstupních hodnot slunečního záření (Egm či Isj), tak norma ČSN EN ISO 13790 odkazuje na reálná meteorologická data. V praxi je nutné reálná data zakoupit od příslušných organizací v případě práce s normou.

V energetickém hodnocení budov by mělo být použito metodiky ČSN EN ISO 13790. Vzhledem k výpočtové náročnosti dle této normy a komplikacemi s meteorologickými daty se domníváme, že je vhodnější použít pro výpočet tepelných zisků ze slunečního záření, respektive kompletní bilance budov, komerční software. Tyto software obsahují meteorologická data a výpočet dle normy ČSN EN ISO 13790. Ruční výpočet podle této normy je obtížný a nepraktický s možným rizikem chyb.

V našem příkladu nebylo uvažováno se stupněm využití slunečních zisků, proto také byla zvolena hodnota cm = 1 dle normy ČSN 730542.

tags: #korekční #součinitel #znečištění #atmosféry #výpočet

Oblíbené příspěvky:

• Ekologická firma hledá nové zaměstnance
• Elektrické kompostéry
• Kniha o bezodpadovém životě: Změňte svou domácnost
• Zajímavosti ze života školy
• Vše o škole v přírodě