Průběh výpočtu potřeby tepla podle ISO 13790

Qh

Potřeba tepla na vytápění
Qh = QL - η*QG
Výpočet je prováděn po měsících, nebo po hodinách.
Výsledná roční potřeba tepla na vytápění je pak dána součtem 12ti měsíčních hodnot nebo součtem 8760ti hodinových hodnot.
K tomu je potřeba dále popsaným způsobem vypočítat příslušný počet hodnot veličin QL, η a QG.

QL

Tepelná ztráta budovy za posuzovaný časový interval
QL = Hb * (Θi - Θe) * t

Hb

Hb = HT + HV

HT

HT = HTe + HTg + HTu + HA

HV

HV = Vv *1200/3600

QL = (HTe + HTu*bu + HTg*bg + HA*bA + HV) * (Θi - Θe) * t  

Z hlediska měrné ztráty můžeme konstrukce tvořících obálku hodnoceného objektu (zóny)
rozdělit do těchto skupin

HTe

Měrná ztráta konstrukcemi oddělujícími posuzovaný prostor
od vnějšího vzduchu

HTu

Měrná ztráta konstrukcemi oddělujícími posuzovaný prostor
od sousedního nevytápěného prostoru

HTg

Měrná ztráta konstrukcemi přilehlými k zemině

HA

Měrná ztráta konstrukcemi oddělujícími posuzovaný prostor
od sousedního vytápěného prostoru

Θi

Vnitřní výpočtová teplota pro posuzovaný časový interval

Θe

Vnější výpočtová teplota pro posuzovaný časový interval
Základním časovým intervalem je měsíc. K výpočtu je tedy třeba znát hodnoty měsíční průměrné venkovní teploty vzduchu

Při hodinovém výpočtu je potřeba mít k dispozici teploty v jednotlivých hodinách. Takový datový soubor je součástí NKN.

t

Délka časového intervalu: měsíc, hodina

b

Činitel teplotní redukce
Činitel teplotní redukce uvedený ve vztahu pro QL řeší redukci tepelných toků pro případy, kdy se za konstrukcí vyskytuje prostředí s teplotou odlišnou od teploty venkovního vzduchu příslušející danému časovému intervalu.

η

Stupeň využití tepelných zisků ?
Závisí na:
-vnitřní tepelné kapacitě objektu
-časové konstantě budovy
-tepelných ztrátách QL budovy
-tepelných ziscích QG budovy

QG

Tepelné zisky
QG = Qsol + Qi

Qsol

Výpočet solární zisků Qsol je závislý na tom, kterou veličinou máme sluneční energii v klimatických datech popsánu
A
Celková měsíční energie globálního slunečního záření  Gm  (kWh/m²)
Kompletní soubor údajů pro všechny světové strany v členění po měsících je v TNI 73 0329.
V tomto případě platí
Qsol = Asol * Gm
Kde Asol je účinná solární plocha okna (nikoliv stavební plocha výplně).

B
Intenzita slunečního záření Isol (W/m²)
Kompletní soubor průměrných měsíčních hodnot Isol pro všechny světové strany v členění po měsících je součástí NKN. Tento datový soubor byl vypočítaný ze sluneční konstanty.
V tomto případě ale musíme mít k výpočtu zisků z oslunění k dispozici ještě časový údaj, tedy dobu svitu slunce v jednotlivých měsících. Je též součástí NKN
Qsol =Asol * Isol * tsol
Problematiku využívání těchto dvou soborů viz dále.

Qi

Vnitřní zisky Qi
Jedná se o nejproblémovější údaj v celém výpočtu.
A
V ISO 13790  je pro stále užívané budovy, například bytové, uváděna hodnota 4 W/m2
B
TNI 73 0329: únor 2009, používá pro zjištění vnitřních zisků výpočtový postup závislý na počtu osob. Tímto postupem získaná hodnota pro rodinné domy bude v převážné většině případů menší než 4 W/m2.
Takto zjištěný zisk v sobě zahrnuje teplo od osob, teplo od domácích spotřebičů a teplo od umělého osvětlení.
C
Národní kalkulační nástroj NKN
Vstupní údaje pro výpočet zisků jsou součástí standardizovaných profilů. Profily řeší výpočtové teploty, doby trvání teplot a vnitřní zisky.
Vnitřní zisky zahrnují i zisky od osvětlení, a to tak, že 90 % energie na osvětlení je započítáno jako vnitřní zisk a ovlivňuje výpočet potřeby tepla na vytápění. Navyšováním instalovaného příkonu na osvětlení sice navyšujeme celkovou energetickou náročnost budovy, ale podíl vytápění na celkové náročnosti budovy se vlivem současného navyšování zisků snižuje.
Stejný problém je samozřejmě i v programu ENB firmy PROTECH, který využívá stejné postupy jako program NKN.
To je jeden ze zásadních důvod, proč nelze žádné údaje z programu ENB v původní verzi, určené k výpočtu energetické náročnosti budov, použít k jakýmkoliv jiným účelům.     

η

Stupeň využití tepelných zisků
Na tomto místě je potřeba se ještě zmínit o ročním průběhu stupně využití tepelných zisků
Roční průběh této veličiny je takový, že v měsíci lednu může dosahovat hodnoty více než 90 %, pak postupně klesá až cca na 30 % a znovu se vrací k hodnotám více než 90%.
To znamená, že v otopném období je potřeba tepla na vytápění krácená prakticky o celý zisk, v letním období je krácená méně.
Důležitost správného "nastavení" výpočtu vnitřních zisků Qi, které jsou v podstatě konstantní po celý rok, je více než patrná.

Shrnutí
A
Vlastní údaj potřeby tepla na vytápění je v podstatě nic neříkající číslo, pokud současně neznáme okrajové výpočtové podmínky.
Jedině soubor  měsíčních hodnot veličin QL, ?, Qi a Qsol dává jakousi představu, jak byla hodnota Qh potřeby tepla na vytápění vypočítána.

B
Dále by mělo být patrné, jaká klimatická data byla použita. V části o slunečních ziscích jsem uvedl, že máme k dispozici dva datové soubory. Jeden je používán při hodnocení pasivních domů, druhý je používán pro účely hodnocení s vyšší potřebou energie.
Problém je v tom, že použití modelově určených hodnot intenzit slunečního záření z NKN, vede k minimálně třikrát větším ziskům Qsol, ve srovnání s výpočtem podle dat z TNI 73 0329.
Otázka je, který datový soubor je ten správný, pokud máme provést výpočet potřeby tepla na vytápění podle ISO 13790,

C
Problematika vnitřních zisků Qi byla popsána výše.  Je to další z faktorů, který je třeba upřesnit, nemá-li být tentýž objekt  hodnocen různými zpracovateli výpočtu potřeby tepla odlišně.

D
Dalším údajem, o kterém je třeba při výpočtu potřeby tepla uvažovat, jsou měsíční venkovní výpočtové teploty.
D1
TNI 73 0329 obsahuje jednu sadu průměrných měsíčních venkovních teplot, platnou pro celou ČR. Z porovnání těchto teplot s teplotami uváděnými v NKN vyplývá, že TNI má nepatrně mírnější klimatické podmínky.
D2
NKN obsahuje čtyři sady hodnot těchto teplot, v závislosti na nadmořské výšce. Tato skutečnost vede k tomu, že stejný objekt situovaný do Polabí bude z hlediska potřeby tepla na vytápění hodnocen lépe, než kdyby byl umístěn na Vysočině.
V NKN lze dosáhnout v tomto bodě hodnot blížících se více realitě.
Musí se ale zvážit, k jakému účelu výsledek slouží a zda tato objektivnost je v tomto případě potřebná.