Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Integrovaný návrh vytápění NZEB s podporou BIM

Článek se zabývá technologií BIM v součinnosti s projektováním TZB. Téma je rozděleno do dvou částí. V první části je popsána komplexní problematika týkající se technologie BIM a její zavedení v TZB praxi. V druhé části je znázorněno porovnání výpočtu tepelných ztrát dle ČSN EN a pomocí BIM nástroje.


© Fotolia.com

Úvod

V současné době je velkým trendem zavádění BIM technologie. V projekční činnosti v oblasti technických zařízení budov není tento způsob natolik daleko, přesto je však dobré některé kroky v BIM technologii provádět z důvodu zefektivnění práce.

Dotazníkový průzkum v oblasti TZB

S podporou ČKAIT byl proveden dotazníkový průzkum mezi autorizovanými inženýry a techniky v oblasti techniky prostředí. Dotazník obsahoval 30 otázek zabývající se zavedením BIM technologie v oboru TZB. Soubor otázek úspěšně vyplnilo 309 respondentů a jejich odpovědi byly použity k analyzování stavu BIM technologie v ČR v projekční činnosti v oblasti techniky prostředí.

Nejprve bylo položeno v dotazníku několik obecných otázek – např. v jaké pozici daný respondent pracuje, jakou profesí se zabývá, zda využívá technologii BIM apod. Další otázky byly konkrétnější pro jednotlivé profese. Největší procento dotazovaných tvořili projektanti, a poté vedoucí projektu. Mezi dotazovanými se vyskytli také technici, techničtí dozorci, rozpočtáři, přípraváři i stavbyvedoucí. O profesním obsazení lze říci, že bylo téměř rovnoměrné. Z celkového počtu dotazovaných však pouze 22 % odpovědělo, že využívají pokročilé technologie BIM.

Obr. 1 Graf: Jakou funkci ve Vaší společnosti zastáváte?
Obr. 1 Graf: Jakou funkci ve Vaší společnosti zastáváte?
Obr. 2 Graf: Jakou profesi projektujete?
Obr. 2 Graf: Jakou profesi projektujete?

Obr. 3 Graf: Jaký software (nejen BIM) používáte pro projektování? (možnost více odpovědí)
Obr. 3 Graf: Jaký software (nejen BIM) používáte pro projektování? (možnost více odpovědí)

Mezi TZB projektanty je nejvíce používaný program AutoCAD od Autodesku, poté Revit, CadCON, ArchiCad a další. Spousta z nich využívá profesně specializovanější softwary – Techcon, Protech apod. Jako BIM software je nejpoužívanější program Revit od Autodesku, pak ArchiCad a také si někteří oblíbili program DDS-CAD.

 

BIM model v oblasti vytápění

Na základě provedeného dotazníku jsou získány informace týkající se využití výpočtů pomocí BIM technologií v současné praxi.

Bylo zjištěno, že více než 90 % dotázaných nevyužívá v žádném případě BIM hned z několika důvodů. Nejčastějším důvodem, proč projektanti nepoužívají BIM technologie je ten, že již pracují v jiných výpočetních programech, které neumožňují BIM technologii. Další častou odpovědí bylo, že výpočtům a hodnotám exportovaných z jednotlivých programů projektanti nevěří a raději si provedou výpočty vlastnoručně. Několik dotázaných autorizovaných projektantů odpovědělo, že BIM technologie je pro ně jak časově, tak finančně náročná.

Deset procent tázaných, kteří BIM technologii naopak používají, odpovědělo, že BIM jim hlavně usnadňuje jejich práci jak z hlediska časového, tudíž i finančního, tak i z hlediska kvality výstupů.

BIM na základě dotazníku nejvíce používají projektanti s cílem získání informací týkajících se výkazu výměr daného objektu.

Dalším nejčastějším důvodem, proč projektanti používají BIM technologie je koordinace s jednotlivými profesemi a nalezení kolizí ještě před zahájením realizace. Tuto funkci využívají nejvíce hlavní inženýři projektu.

Pouze malé procento autorizovaných projektantů využívá BIM technologie s plnou důvěrou např. pro zjištění tlakových ztrát v potrubí, výkazu výměr a jednotlivých částí, dimenzování potrubí, výpočtu tepelných ztrát apod. Pokud projekční kanceláře využívají BIM technologie v plné míře, je nutné si neustále uvědomovat skutečnost, že výsledné hodnoty sice závisí na softwaru, ale ten pracuje pouze na základě správně přednastavených procesů. Chyba může být tedy pouze na straně uživatele kvůli nejrůznějším faktorům, např. nepochopení nastavení výpočtu v programu či chybně zadané hodnoty.

Výpočet tepelných ztrát

Pro ukázku, zda se vyplatí použít pro výpočet tepelných ztrát vytvořený stavební model s informacemi o konstrukcích, je níže proveden výpočet tepelných ztrát prostupem dle ČSN EN a výpočet tepelných ztrát prostupem v programu BIM a jejich porovnání. Tepelné ztráty větráním jsou počítány v obou případech stejně, proto jsou porovnávány pouze tepelné ztráty prostupem.

Charakteristika objektu

Obr. 4 Vizualizace řešeného objektu
Obr. 4 Vizualizace řešeného objektu

Jedná se o třípodlažní bytový dům s plochou střechou. Konstrukční systém je stěnový částečně monolitický v nižších patrech a ve vyšších patrech převazující zděný systém. Obálku objektu tvoří zděný systém se zateplením. Stropní konstrukce je železobetonová. Plochá střecha se extenzivní střechou.

Vytápění pomocí plynového kondenzačního kotle. Stoupací potrubí vytápění vedeno v jedné instalační šachtě. Z instalační šachty vede přívodní potrubí do patrového R/S. Z patrového R/S vede podlahové potrubí do jednotlivých bytových jednotek k jednotlivým otopným tělesům.

Výpočtová venkovní teplota je uvažována −13 °C.

Objekt je navržen na hodnoty prostupu tepla splňující doporučené požadavky pro pasivní domy. Hodnoty součinitelů prostupu tepla jsou uvedeny v následující tabulce.

Tab. 1 Součinitele prostupu tepla konstrukcemi
KonstrukceU [W/m2.K]
Vnější stěna0,15
Podlaha na terénu0,20
Střecha0,13
Okna/dveře0,70

Výpočet tepelné ztráty prostupem dle ČSN EN 12831-1

Výpočet je proveden podle vzorců uvedených v normě. Hodnoty venkovní a vnitřní teploty jsou stanoveny dle základních tabulek. V každé místnosti byl stanoven její stav – vnitřní výpočtové teploty, zda je vytápěná nebo ne apod.

Výpočet v BIM programu

BIM programy umožňují výpočet tepelných ztrát konstrukcemi, tedy výpočet tepelného odporu konstrukce při prostupu tepla, výpočet součinitele prostupu tepla a výpočet tepelných ztrát větráním. V BIM programech se tepelné ztráty počítají na základě vytvoření energetického modelu, na základě jeho podrobnosti a kvality jsou výpočty správné.

Konstrukcím je nutno přiřadit tepelně technické vlastnosti, pokud je nastavené nemají. Místnostem popř. zónám se přiřadí vlastnosti stejně jako v ručním výpočtu – výpočtové teploty apod.

Porovnání výsledků tepelných ztrát prostupem dle ČSN EN a BIM

V níže uvedené tabulce jsou uvedeny tepelné ztráty vypočteny ručním výpočtem dle ČSN EN a v BIM programu Revit.

Tab. 2 Tepelné ztráty prostupem v místnostech
č.m.účelti
[°C]
Ai
[m2]
QTm
ČSN EN
[W]
QTm
BIM
[W]
10000zádveří156,62577
10001chodba1521−484−432
10002úklid153,4−36−53
10101chodba196,6528
10102ob+kk2022,5279308
10103ložnice2011240273
10104koupelna244,2163201
10105šatna202−10−9
10201chodba197,1−144−140
10202ob+kk2030,8575562
10203ložnice2014,4232280
10204koupelna244,2163201
10205šatna202−10−9
10301chodba194,4−14−11
10302ob+kk2026,1309365
10303koupelna244,2343303
10304šatna203,44246
10401chodba199,9−101−54
10402ob+kk2034,2482316
10403ložnice2011,4303302
10404ložnice2013,9302497
10405koupelna244,2180213
10406wc201,1−36−23
10407šatna203,49698
10501chodba199,9−31−18
10502ob+kk2034,2473494
10503ložnice2011,4303303
10504ložnice2013,9192193
10505ložnice2017,6543582
10506koupelna244,2185214
10507wc201,1−36−23
10508šatna203,49699
20000chodba1520,6−759−772
20002chodba196,4−95−45
20103ob+kk2030,8454491
20104ložnice2014,7290226
20104koupelna244,2144177
20105šatna202−48−19
20201chodba197,1−190−165
20202ob+kk2029453446
20203ložnice2011189226
20204koupelna244,3153177
20205šatna202−48−19
20301chodba194,4−63−26
20302ob+kk2034251265
20303koupelna244,2266279
20304šatna203,43132
20401chodba199,9−165−89
20402ob+kk2034,2372370
20403ložnice2011,4244260
20404ložnice2013,9272263
20405koupelna244,2198190
20406wc201,1−40−28
20407šatna203,41084
20501chodba1911,6−155−58
20502ob+kk2034,2366366
20503ložnice2011,4251260
20504ložnice2012143147
20505ložnice2019,9276515
20506koupelna244,2222191
20507wc201,1−40−28
20508šatna203,21085
30000chodba1520,2−183−227
30102ob+kk2030,3582436
30101chodba196,4−35−52
30103ložnice2014,2310298
30104koupelna244,2144138
30105šatna2022113
30201chodba197−98−114
30202ob+kk2030,3583436
30203ložnice2013,6310254
30204koupelna244,2144138
30205šatna2022113
30301chodba194,3−28−47
30302ob+kk2026,1357262
30303koupelna244,2223172
30304šatna203,23319
30401chodba1910−57−61
30402ob+kk2033,1524385
30403ložnice2010,7305256
30404ložnice2013,2275258
30405koupelna244,2131151
30406wc201,1−10−26
30407šatna203,35743
30501chodba1911,6−45−90
30502ob+kk2033,1520385
30503ložnice2010,7302256
30504ložnice2011,5192144
30505ložnice2017,1399391
30506koupelna244,2131151
30507wc201,1−10−26
30508šatna203,25743
CELKEM [W]12 77612 983
ROZDÍL [W]2072 %

Z tabulky je patrné, že tepelné ztráty z obou výpočetních variant nejsou stejné. V některých místnostech je tepelná ztráta prostupem vypočtená v BIM vyšší a jinde naopak. Výsledný rozdíl tepelných ztrát prostupem je ale přibližně 2 %. Proto stojí za zvážení, zda v případě, kdy projektant vytápění dostane vytvořený stavební BIM model s informacemi o konstrukcích, nechá si programem ručně vypočítat tepelné ztráty, nebo si tepelné ztráty vypočítá v jiném výpočetním nástroji. Nevýhodou integrovaných výpočetních nástrojů v BIM softwarech je, že projektant neví, jak se program chová, a výsledky mohou být nepravdivé.

Závěr

Na základě porovnání výpočtu tepelných ztrát provedených ručním výpočtem a v BIM nástroji lze říci, že rozdíl není tak velký, aby výsledky nemohly být použity pro návrh vytápění v objektu, nebo alespoň pro zjištění tepelné ztráty již v počátcích projektu. Závěrem lze tedy říci, že technologie BIM je přínosná především při koordinací všech profesí, ale pro samotné počítání a dimenzování je prozatím ještě lepší využívat jiné nástroje.

Poděkování

Tento příspěvek vzniknul za podpory grantu SGS19/098/OHK1/2T/11 Fakulty stavební ČVUT v Praze.

Seznam značení

tinávrhová teplota v místnosti[°C]
Aiplocha místnosti[m2]
QTmtepelná ztráta místnosti prostupem tepla[W]
Usoučinitel prostupu tepla konstrukcí[W/m2.K]

Literatura

  1. Kubrichtová, K., Kabele, K.: ČKAIT – Dotazníkový průzkum: Zavedení BIM v TZB. 2018. Nepublikováno.
  2. ČSN EN 12831-1 Energetická náročnost budov – Výpočet tepelného výkonu – Část 1: Tepelný výkon pro vytápění, Modul M3-3. 2018.
English Synopsis
Integrated NZEB heating design with BIM support

The article deals with BIM technology in co-operation with design of HVAC. The theme is divided into two related parts. The first part describes the complex issues related to BIM technology and its implementation in TZB practice. In the second part there is a practical way of comparing the calculation of heat losses according to CSN EN and using the BIM tool.

 
 
Reklama