Tepelná ztráta budovy a dimenzování otopné soustavy – výpočet

Potřebujete zjistit tepelné ztráty svého domu, navrhnout otopná tělesa nebo výkon kotle? Prozradíme vám jak na to. Kdy potřebujete výpočet tepelných ztrát budovy a kolik takový výpočet stojí?

Výpočet tepelných ztrát domu potřebujete nejčastěji v případě, když:

– stavíte dům

– rekonstruujete dům

– zateplujete dům

V prvé řadě je potřeba si uvědomit, zda budete potřebovat výpočet tepelných ztrát domu vypočítaných po jednotlivých místnostech, nebo stačí celková ztráta objektu vypočtená obálkovou metodou. Pokud budete například zateplovat rodinný dům, ale otopná tělesa zůstanou původní, stačí spočítat ztráty pro celý dům a dle tepelných ztrát navrhnout příkon nového instalovaného kotle. V případě novostavby, nebo kompletní rekonstrukce domu je potřeba vyhotovit výpočet tepelných ztrát budovy po jednotlivých místnostech. Dle tohoto výpočtu se nejenže navrhne příkon zdroje tepla, ale i velikost jednotlivých topných těles (radiátorů), příp. jiných sálavých ploch a dimenze rozvodů.

Přibližné určení tepelné ztráty domu

Tepelnou ztrátu objektu je možné přibližně stanovit na základě měrné tepelné ztráty objektu q (W/m3). V tabulce níže jsou uvedeny některé orientační hodnoty měrné ztráty objektu v závislosti na typu stavby a době výstavby objektu.

Zdroj: http://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/40-merne-tepelne-ztraty-objektu-q-w-m3

Do objemu budovy se přitom započítají všechny vnitřní prostory, které jsou vytápěny. Naopak se do objemu nezapočítává nevytápěná přistavěná garáž, nevytápěný sklep nebo nevytápěná půda.

On-line kalkulačka – Nová zelená úsporám

Přibližný výpočet je možné provést i na stránkách nové zelené úsporám pomocí on-line kalkulačky pro výpočet tepelných ztrát. Nejedná se sice přímo o nástroj určený k výpočtu tepelných ztrát, ale na základě průměrného součinitele prostupu tepla Uem obálky budovy a ochlazované plochy konstrukcí spočítáte měrný tepelný tok konstrukcemi budovy H (W/K). Vynásobením měrného tepelného toku s rozdílem vnitřní a venkovní teploty dostanete přibližnou tepelnou ztrátu objektu.

On-line kalkulačka tepelných ztrát je velmi jednoduchá, zadáte typ budovy, venkovní rozměry budovy, orientaci budovy ke světovým stranám, přibližnou skladbu konstrukce a program vám v PDF formátu vypíše všechny potřebné informace.

Výpočet tepelných ztrát domu

Potřebujete-li provést kompletní návrh otopné soustavy, která je tvořena kotlem, rozvody, otopnými tělesy, akumulační, expanzní nádobou, armaturami a oběhovými čerpadly, budete potřebovat podrobný výpočet tepelného výkonu domu.

Přesný výpočet tepelných ztrát (tepelného výkonu) budovy se provádí dle ČSN EN 12 831 Tepelné soustavy v budovách – Výpočet tepelného výkonu.

Tepelné ztráty se počítají pro každou místnost zvlášť. Součet jednotlivých ztrát udává celkovou tepelnou ztrátu objektu. Z výsledku výpočtu víte, jakou ztrátu má kterákoli místnost a na základě těchto dat je projektant schopen určit velikost otopného tělesa.

Výpočet je možné provést ručně, příp. pomocí tabulkového procesoru, výpočet je však zdlouhavý a vyžaduje jisté znalosti a praxi. Druhou variantou je výpočet ve speciálních programech (viz níže), ovšem ani to není jednoduchou záležitostí. Pokud nejste v tomto oboru zběhlí, doporučujeme výpočet přenechat odborníkům, kteří vám tepelné ztráty objektu spočítají na základě vámi poskytnutých podkladů.

Co je potřeba pro výpočet tepelného výkonu objektu?

Pro výpočet tepelného výkonu je potřeba pouze projektová dokumentace. Z dokumentace se následně vypíší všechny místnosti a skladby obvodových konstrukcí a v návrhových klimatologických tabulkách se pro daný objekt určí vnější podmínky dle lokality, ve které stavba bude stát.

Celková tepelná ztráta domu je tvořena ztrátou prostupem obalovými konstrukcemi a ztrátou větráním (přirozeným nebo nuceným).

Tepelná ztráta obalovými konstrukcemi

Abychom správně určili ztrátu obvodovými konstrukcemi domu, potřebujeme znát pro každou místnost velikost plochy konstrukcí vedoucích do venkovního prostředí, do nevytápěného prostoru, do zeminy nebo do prostoru s odlišnou teplotou. K tomu je potřeba znát tepelně technické vlastnosti obvodových konstrukcí – jedná se o součinitel prostupu tepla U (W/(m2K)) – postup výpočtu součinitele prostupu tepla.

Výpočet si můžeme zaznamenat do jednoduché tabulky

Korekční součinitel b vyjadřuje odlišnost návrhových teplot v exteriéru a v (ne)vytápěných prostorech. Pokud konstrukce odděluje vnitřní prostor od venkovního, kde je návrhová venkovní teplota, korekční součinitel b = 1. Pokud ovšem je teplota vyšší, součinitel se sníží, jelikož dochází k nižším tepelným ztrátám.

Výpočet korekčního součinitele

Korekční součinitel b se vypočte následovně:

b = (ti-te1)/(ti-te2)

Teplota ti v tomto případě vyjadřuje vnitřní teplotu (ti = 20 °C), te1 vyjadřuje skutečnou teplotu na straně exteriéru (např. te = 10 °C) a te2 vyjadřuje návrhovou venkovní teplotu (např. te = -12; -15; -17 °C).

Při výpočtu tepelných ztrát místnosti prostupem se nesmí zapomenout na přirážku na tepelné mosty. Ve stavebnictví se rozlišují lineární a bodové tepelné mosty a jejich podrobný výpočet se provádí dle platné ČSN. Pro zjednodušení se však může použít korekční součinitel prostupu tepla, který je uveden v tabulce níže:

Korekční součinitel je nutné volit s ohledem na stav domu a jeho konstrukcí, na konstrukce procházející skrze obvodové konstrukce tvořící obálku budovy a kvalitu provedení detailů, jako je ostění oken, sokl domu apod.

Takto vypočtená celková měrná tepelná ztráta prostupem se musí vynásobit rozdílem vnitřní a venkovní teploty. Vnitřní teplota je nejčastěji 20 °C a venkovní návrhová teplota se odvíjí od konkrétní lokality. V zásadě existují 3 oblasti – návrhová venkovní teplota -12 °C, -15 °C a -18°C. Ke každé lokalitě jsou také zveřejněny průměrné venkovní teploty za otopné období a počet otopných dní, ovšem tyto hodnoty nás v případě výpočtu tepelného výkonu nezajímají, jelikož tepelný výkon se navrhuje na nejmenší možnou venkovní teplotu. Hodnoty průměrné teploty a počtu otopných dní se použijí pouze pro výpočet spotřeby energií pro vytápění za sezónu.

Dle tabulky výše je zřejmé, že měrná tepelná ztráta ukázkové místnosti je 9,84 W/K. Pokud bude rozdíl vnitřní a venkovní teploty například 10 °C, tepelná ztráta místnosti bude Q = 9,84 * 10 = 98,4 W.

Výpočet tepelné ztráty větráním

Tepelná ztráta větráním je závislá na výši objemového toku vzduchu, neboli na množství vzduchu v m3/h, které proudí mezi interiérem a exteriérem. Vynásobíme-li tuto hodnotu objemového toku koeficientem 0,34, dostaneme měrnou tepelnou ztrátu větráním Hv (W/K). Součinitel 0,34 se získá vynásobením měrné tepelné kapacity vzduchu c a objemové hmotnosti vzduchu ró.

Jak zjistíme míru výměny vzduchu?

Pro zjištění intenzity výměny vzduchu existují dvě možnosti. Výměna vzduchu se vypočítá  jako výměna infiltrací pláštěm budovy  dle postupu uvedeném v ČSN 73 0540-2, nebo jako požadovaná minimální z hygienických důvodů (dle počtu hygienických zařízení, osob apod.). Do výpočtu se řadí vypočtená vyšší hodnota.

Výsledná ztráta větráním se vypočte vynásobením měrné tepelné ztráty větráním a rozdílem vnitřní a vnější teploty stejně jako je tomu u tepelné ztráty prostupem tepla.

Celková tepelná ztráta objektu

Pro získání celkové tepelné ztráty objektu stačí sečíst tepelnou ztrátu prostupem a tepelnou ztrátu větráním.

Dotaz: Dá se ztráta objektu určit z průkazu energetické náročnosti budovy (PENb)?

Tepelná ztráta objektu se dá určit z průkazu energetické náročnosti budovy, ale opět se jedná jen o přibližný orientační výpočet, dle kterého není možné navrhovat otopnou soustavu domu. Z průkazu energetické náročnosti budovy je možné vyčíst měrnou tepelnou ztrátu prostupem a větráním. Ovšem další výpočty, do kterých vstupují návrhové venkovní teploty, jsou normové a nejsou vztaženy na konkrétní lokalitu. Pro přibližný výsledek stačí vynásobit celkovou měrnou tepelnou ztrátu objektu rozdílem vnitřní návrhové teploty a venkovní návrhové teploty pro konkrétní lokalitu.