13_Proracun Toplinske Energije - 1 Dio

Sveučilište u Rijeci Tehnički fakultet

PROGRAM STRUČNOG OSPOSOBLJAVANJA OSOBA KOJE PROVODE ENERGETSKE PREGLEDE I/ILI ENERGETSKO CERTIFICIRANJE ZGRADA

5.4. PRORAČUN TOPLINSKE ENERGIJE ZA GRIJANJE I PRIPREMU TOPLE VODE U ZGRADARSTVU I. DIO Dr. sc. Kristian Lenić, dipl. ing. str.

1/116



5.4.1.

Osnove meteorologije (zone, proračunski parametri)

5.4.2.

Mikroklima i higijena prostora

5.4.3.

Metodologija proračuna gubitka topline prema HRN EN 12 831:2004

5.4.4.

Metodologija proračuna potrošnje energije za grijanje i toplu vodu u zgradarstvu prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada

5.4.5.

Godišnje potrebna toplinska energija za grijanje QH,ls [kWh/a] prema HRN EN ISO 13790:2008

5.4.6.

Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne tople vode QW [kWh/a] prema HRN EN 15316-3-1:2007

5.4.7.

Godišnji toplinski gubici sustava grijanja QH,ls [kWh/a] prema HRN EN 15316:2007

5.4.8.

Godišnji toplinski gubici sustava za zagrijavanje potrošne tople vode QW,ls [kWh/a] prema HRN EN 15316:2007

5.4.9.

Godišnja potrebna energija za rasvjetu El [kWh/a] prema HRN EN 15193:20XX

5.4.10. Godišnja potrebna energija za pogon pomoćnih sustava Qaux [kWh/a] prema HRN EN 15316:2007, HRN EN 15241:2007, HRN EN 15243:2007 5.4.11. Godišnja isporučena energija zgradi Edel [kWh/a] prema HRN EN 15316:2007, HRN EN 15241:2007, HRN EN 15243:2007 5.4.12. Godišnja primarna energija Eprim [kWh/a] 5.4.13. Godišnja emisija CO2 [kg/a] 2/116



Druga stranica energetskog certifikata

Osnove meteorologije (zone, proračunski parametri) Mikroklima i higijena prostora

3/116




Godišnja potrebna toplina za grijanje QH,nd [kWh/a] Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne tople vode QW [kWh/a] Godišnji toplinski gubici sustava grijanja QH,ls [kWh/a] Godišnji toplinski gubici sustava za zagrijavanje potrošne tople vode QW,ls [kWh/a] Godišnja potrebna toplinska energija QH [kWh/a] 4/116




Godišnja potrebna energija za rasvjetu El [kWh/a] Godišnja potrebna energija za pogon pomoćnih sustava Qaux [kWh/a]

Edel

Godišnja isporučena energija zgradi Edel [kWh/a] Godišnja primarna energija Eprim [kWh/a] Godišnja emisija CO2 [kg/a]

5/116



Na potrošnju energije za grijanje i hlađenje zgrade utječu dinamički i statički parametri.

Dinamički parametri

Statički parametri

Meteorološki parametri

Karakteristike zgrade

Parametri ugodnosti

Svojstva materijala

Potrošnja energije tehničkih sustava

6/116


Meteorološki parametri

Parametri ugodnosti

Vanjska temperatura

Toplinska lagodnost

Relativna vlažnost

Osnovna izmjena zraka

Intenzitet Sunčeva zračenja

Osvjetljenje Buka

Vjetar Dinamički parametri

Svojstva materijala

Karakteristike zgrade

k vrijednost

Geometrija

Akumulacija topline Udio površine prozora

Prostorija / zgrada

Ostakljenje

Orijentacija

Zaštita od Sunčeva zračenja

Statički parametri Potrebna energija za grijanje

Potrebna energija za hlađenje

Ogrjevni učin

Rashladni učin

Rezultati

Rubni uvjeti


Temperatura prostorije

Vrijeme trajanja grijanja/hlađenja

Povratna veza

Termoenergetska bilanca zgrade 7/116



5.4.1. Osnove meteorologije (zone, proračunski parametri) Meteorološki parametri često nisu u skladu s željenim stanjem lagodnosti.

Čovjek nastoji prikladnim mjerama postići stanje lagodnosti (odjeća, obuća, pokrivalo za glavu, grijanje ili hlađenje prostora, razvlaživanje, zasjenjenje, osvjetljavanje... ) Potrebno je uložiti energiju radi osiguranja željenog stanja lagodnosti unutar prostora. 8/116



Osnovni meteorološki parametri koji utječu na potrošnju energije pri osiguravanju željenog stanja lagodnosti u prostoru:

- temperatura okolišnjeg zraka - brzina i smjer vjetra - intenzitet i trajanje Sunčeva zračenja - vlažnost okolišnjeg zraka

Meteorološki podaci mjerodavni za proračun potrošnje energije dobivaju se mjerenjima okolišnjeg stanja. Izračunavaju se višegodišnji prosjeci, na dnevnoj, mjesečnoj ili godišnjoj razini.

9/116



Meteorološki parametri mjere se u: Glavnim meteorološkim postajama Klimatološkim (običnim) meteorološkim postajama

10/116



STUPANJ DAN - umnožak broja dana grijanja i temperaturne razlike između dogovorene srednje unutarnje temperature zraka (najčešće 20°C) i srednje dnevne temperature vanjskog zraka. U zbroj stupanj dana uzimaju se samo oni dani u godini kod kojih je temperatura zraka niža od dogovorene temperature za temperaturnu granicu grijanja (10,12 ili 15°C).

SD =

∑ (t Z

u

− t v,i )

(°C dan)

i =1

SD stupanj dan Z broj dana grijanja t u temperatura grijanog prostora (°C)

t v,i prosječna dnevna temperatura vanjskog zraka (°C) 11/116



PRORAČUN ENERGETSKIH POTREBA ZGRADE - energetski certifikat

Na drugoj stranici energetskog certifikata navode se: - energetske potrebe zgrade za referentne klimatske podatke - energetske potrebe zgrade za stvarne klimatske podatke - dopuštene energetske potrebe Referentni klimatski podaci - meteorološki parametri karakteristični za neko geografsko ili klimatološko područje Stvarni klimatski podaci - statističke vrijednosti dobivene obradom izmjerenih meteoroloških parametara na najbližoj meteorološkoj postaji

12/116



Referentni klimatski podaci (Pravilnik o energetskom certificiranju zgrada, NN 36/10)

Temelj su za određivanje energetskog razreda zgrade. Energetski razred zgrade jest indikator energetskih svojstava zgrade, a izražen je preko godišnje potrebne toplinske energije za grijanje za referentne klimatske podatke svedene na jedinicu korisne ploštine zgrade za stambene zgrade. Za nestambene zgrade energetski razred je izražen preko relativne godišnje potrebne toplinske energije za grijanje izraženoj u % u odnosu na zahtijevanu vrijednost. Energetski razred stambenih zgrada

QH,nd,ref kWh/(m²a)

A+

≤ 15

A

≤ 25

B

≤ 50

C

≤ 100

D

≤ 150

E

≤ 200

F

≤ 250

G

> 250

Referentni klimatski podaci određeni su posebno za kontinentalnu i za primorsku Hrvatsku u odnosu na broj stupanj dana grijanja.

13/116



Referentni klimatski podaci (Pravilnik o energetskom certificiranju zgrada, NN 36/10)

Za gradove i mjesta koji imaju 2200 i više stupanj dana grijanja godišnje, proračun energetskih potreba se vrši prema referentnim klimatskim podacima za kontinentalnu Hrvatsku. Za gradove i mjesta koji imaju manje od 2200 stupanj dana grijanja godišnje, proračun energetskih potreba se vrši prema referentnim klimatskim podacima za primorsku Hrvatsku. Referentni broj stupanj dana grijanja utvrđen je uz uvjet da je unutarnja temperatura u zgradi 20 ˚C i da sezona grijanja započinje s padom vanjske temperature u tri uzastopna dana ispod 12 ˚C te da sezona grijanja završava s porastom vanjske temperature u tri uzastopna dana iznad 12 ˚C i iznosi: – 2900 za kontinentalnu Hrvatsku i – 1600 za primorsku Hrvatsku.

14/116



Referentne vrijednosti za kontinentalnu Hrvatsku: broj stupanj dana: SD = 2900 broj dana u sezoni grijanja: Z = 180 vanjska projektna temperatura: θe = -12°C Referentne vrijednosti za primorsku Hrvatsku broj stupanj dana: SD = 1600 broj dana u sezoni grijanja: Z = 135 vanjska projektna temperatura: θe = -4°C Npr. Rijeka stvarni stupanj dan grijanja: 2044 2044 < 2200 → referentni klimatski podaci uzimaju se za primorsku Hrvatsku referentni stupanj dana iznosi 1600, broj dana grijanja 135 i vanjska projektna temperatura -4°C 15/116



Referentne vrijednosti za primorsku Hrvatsku: I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

Temperatura

7,2°C

8,1°C

10,6°C

13,4°C

18,0°C

21,6°C

Ozračenost

50,28 kWh/m2

73,06 kWh/m2

121,39 kWh/m2

156,39 kWh/m2

192,78 kWh/m2

206,94 kWh/m2

J

85,83 kWh/m2

103,06 kWh/m2

116,39 kWh/m2

100,28 kWh/m2

93,61 kWh/m2

87,78 kWh/m2

I, Z

40,00 kWh/m2

56,94 kWh/m2

88,06 kWh/m2

106,39 kWh/m2

125,56 kWh/m2

132,50 kWh/m2

S

17,78 kWh/m2

22,50 kWh/m2

36,94 kWh/m2

46,39 kWh/m2

57,78 kWh/m2

58,89 kWh/m2

SD = 1600

393

330

286

0

0

0

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

Temperatura

24,5°C

24,0°C

20,5°C

16,2°C

11,8°C

8,5°C

Ozračenost

213,89 kWh/m2

183,61 kWh/m2

140,28 kWh/m2

103,33 kWh/m2

56,67 kWh/m2

43,33 kWh/m2

J

94,72 kWh/m2

104,44 kWh/m2

118,33 kWh/m2

134,72 kWh/m2

95,00 kWh/m2

80,28 kWh/m2

I, Z

138,89 kWh/m2

123,33 kWh/m2

100,83 kWh/m2

79,72 kWh/m2

45,28 kWh/m2

35,00 kWh/m2

S

58,33 kWh/m2

51,67 kWh/m2

38,61 kWh/m2

28,61 kWh/m2

18,61 kWh/m2

15,56 kWh/m2

SD = 1600

0

0

0

0

239

352 16/116



Referentne vrijednosti za kontinentalnu Hrvatsku: I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

Temperatura

0,3°C

3,2°C

7,5°C

11,8°C

15,9°C

19,2°C

Ozračenost

31,94 kWh/m2

48,61 kWh/m2

94,44 kWh/m2

128,06 kWh/m2

170,00 kWh/m2

181,11 kWh/m2

J

43,61 kWh/m2

57,78 kWh/m2

86,11 kWh/m2

83,61 kWh/m2

87,78 kWh/m2

83,61 kWh/m2

I, Z

23,61 kWh/m2

35,56 kWh/m2

66,94 kWh/m2

86,39 kWh/m2

110,56 kWh/m2

116,11 kWh/m2

S

14,17 kWh/m2

20,00 kWh/m2

35,00 kWh/m2

45,28 kWh/m2

57,78 kWh/m2

59,44 kWh/m2

SD = 2900

607

467

385

234

0

0

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

Temperatura

21,1°C

20,1°C

16,4°C

11,7°C

6,5°C

1,8°C

Ozračenost

187,78 kWh/m2

159,44 kWh/m2

118,61 kWh/m2

74,44 kWh/m2

34,72 kWh/m2

24,17 kWh/m2

J

90,28 kWh/m2

94,17 kWh/m2

99,72 kWh/m2

88,06 kWh/m2

45,56 kWh/m2

32,22 kWh/m2

I, Z

121,94 kWh/m2

106,94 kWh/m2

84,72 kWh/m2

55,56 kWh/m2

25,56 kWh/m2

17,22 kWh/m2

S

59,44 kWh/m2

51,67 kWh/m2

37,78 kWh/m2

26,67 kWh/m2

15,28 kWh/m2

11,39 kWh/m2

SD = 2900

0

0

0

245

401

561 17/116



Referentne vrijednosti meteoroloških parametara za kontinentalnu i primorsku Hrvatsku

Prosječne mjesečne temperatura vanjskog zraka 30

Kontinentalna Hrvatska Primorska Hrvatska

25

t v, °C

20 15 10 5 0 I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

Mjesec

18/116




Prosječna mjesečna dozračena Sunčeva energija na horizontalnu plohu 250

Kontinentalna Hrvatska Primorska Hrvatska

G , kWh/m

2

200

150 100

50

0 I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

Mjesec

19/116




Broj stupanj dana grijanja 700 Kontinentalna Hrvatska, SD = 2900

600

Primorska Hrvatska, SD = 1600

500

SD

400 300 200 100 0 I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

X.

XI.

XII.

Mjesec

20/116



Stvarni klimatski podaci (Tehnički propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama, NN 110/08)

Temelj su za određivanje stvarnih energetskih potreba zgrade (ne i za određivanje energetskog razreda). Za proračun potrošnje energije zgrade temeljem stvarnih meteoroloških podataka koriste se meteorološki podaci za najbližu postaju iz podataka sadržanih u Prilogu »E«Tehničkog propisa o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (NN 110/08) Meteorološki podaci dostupni su za 32 postaje: Bjelovar, Borovo, Brestovac Belje, Dubrovnik, Đurđevac, Gospić, Hvar, Karlovac, Knin, Križevci, Lipik, Mali Lošinj, Ogulin, Osijek, Pazin, Požega, Pula, Rijeka, Rovinj, Senj, Sinj, Sisak, Skrad, Slavonski Brod, Split-Marijan, Stubičke toplice, Šibenik, Topusko, Varaždin, Zadar, Zagreb-Grič, Zagreb-Maksimir.

21/116



SADRŽANI METEOROLOŠKI PODACI Svi podaci temeljeni su na prosječnim vrijednostima tridesetogodišnjeg niza (1961-1990. godine) Temperatura vanjskog zraka • Srednje mjesečne i godišnje temperature zraka θmm (ºC); • Srednje minimalne θmin (ºC) i maksimalne θmax (ºC) temperature zraka; • Standardne devijacije srednje temperature θsd (ºC) • Percentili srednje dnevne temperature zraka 1, 5,10, 90, 95 i 99. (θp1, θp2, θp3, θp90, θp95, θp99).

Percentili 1, 5 i 10 su one vrijednosti temperature zraka od kojih 1%, 5% odnosno 10% srednjih dnevnih temperatura ima nižu vrijednost, a percentili 90, 95 i 99 su one vrijednosti temperature zraka koju premašuje 10%, 5% odnosno 1% srednjih dnevnih temperatura.

Broj dana grijanja Broj dana čija je srednja dnevna temperatura zraka, tijekom hladnog dijela godine, manja od temperature početka grijanja (θe). Broj dana grijanja definiran je za različite temperature početka grijanja i to 10 ºC, 12 ºC i 15 ºC. Dani su i percentili broja dana grijanja. 22/116



Stupanj dan Stupanj dan definiran je za temperaturu zraka u grijanom prostoru od 20 ºC i za različite temperature početka grijanja i to 10 ºC, 12 ºC i 15 ºC. Dani su i percentili stupanj dana. Vlažnost zraka Srednje mjesečne vrijednosti relativne vlažnosti zraka φ (%) Srednje vrijednosti relativne vlažnosti zraka mjerene u 7 i 14 sati φ 7h i φ 14h(%) Srednje mjesečne vrijednosti parcijalnog tlaka vodene pare p (hPa) Srednje vrijednosti parcijalnog tlaka vodene pare p (hPa) mjerene u 7 i 14 sati p7h i p14h(hPa) Relativna vlažnost pokazuje stupanj zasićenosti vanjskog zraka vodenom parom. Brzina vjetra Srednje mjesečne i godišnje brzine vjetra vmm (m/s) izračunate su iz podataka o jačini vjetra.

23/116



Sunčevo zračenje Mjesečna i godišnje dozračena energija globalnoga Sunčeva zračenja. Podaci su dani za različite orijentacije plohe (S, SI, I, JI, J, JZ, Z, SZ) i različite nagibe ploha u odnosu na horizontalnu ravninu (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° i 90°).

Potrebni meteorološki podaci obično su učitani u računalni program koji se koristi za izračunavanje energetskih potreba zgrade. Obično je potrebno samo odabrati lokaciju objekta.

24/116



Primjer podataka o stvarnim meteorološkim parametrima za Rijeku

25/116



26/116



27/116



28/116



PRORAČUNSKI PARAMETRI Na gubitke i dobitke topline zgrade, pored ostalih meteoroloških parametara, najviše utječu temperatura vanjskog zraka i željena temperatura unutar zgrade.

tu

tv

Unutarnja temperatura prostora ovisna je o trenutnoj želji i potrebama korisnika tako da ju je nemoguće unaprijed točno predvidjeti. U proračunima se koristi vrijednost unutarnje projektne temperature prostora. Vanjska temperatura zraka također je vrlo promjenjiva. Za određivanje učina komponenata termotehničkih sustava i za određivanje potrošnje energije koristi se vanjska projektna temperatura. One su (ili bi trebale biti) utvrđene normama. 29/116



Unutarnja projektna temperatura Za proračun normiranog toplinskog opterećenja koriste se podaci unutarnje projektne temperature iz HRN EN 12831:2004

Vrsta prostora

Unutarnja projektna temperatura, ºC

Uredi

20

Konferencijske sale

20

Gledališta

20

Restorani, kafići

20

Učionice

20

Robne kuće

16

Stambeni prostori

20

Kupaonice

24

Crkve

15

30/116



Vanjska projektna temperatura zraka To je proračunska vrijednost temperature vanjskog zraka koja se uzima u obzir pri proračunu toplinskog opterećenja sustava grijanja ili hlađenja. Na temelju tih normiranih vrijednosti vanjskih temperatura za zimu i ljeto određuju se nazivne snage uređaja termotehničkih sustava odnosno vrši se izbor termotehničke opreme. Vanjska projektna temperatura zraka prema HRN EN 12831 može biti određena na dva načina: - Izračunata prema normi EN ISO 15927-5 i navedena u nacionalnom dodatku norme EN 12831 - Druga mogućnost za određivanje vanjske temperature je koristiti najmanju dvodnevnu srednju temperaturu, koja je izmjerena barem 10 puta tijekom dvadesetogodišnjeg perioda. Za Hrvatsku nema nacionalnog dodatka normi EN 12831 Koriste se podaci dostupni u stručnoj literaturi. 31/116



5.4.2. Mikroklima i higijena prostora Da bi optimalno funkcionirao, čovjek se mora osjećati ugodno u prostoru u kojem boravi (>90% vremena u zatvorenom prostoru!) Osnovni zadatak termotehničkih sustava za grijanje i hlađenje jest osiguravanje stanja ugodnosti i očuvanje zdravlja. Cilj je pružiti korisniku maksimalnu ugodnost uz minimalnu potrošnju energije. UGODNOST je stanje svijesti koje izražava zadovoljstvo stanjem neposredne boravišne okoline. Osjećaj ugodnosti nužno je individualan, subjektivan dojam. Ne postoji definirani skup stanja okoliša kojim bi baš svaka osoba iz grupe korisnika promatranoga prostora bila zadovoljna. Zadatak tehničkih sustava - stvoriti uvjete koji odgovaraju najvećem mogućem broju korisnika. 32/116



Toplinska ugodnost - stanje svijesti koje izražava zadovoljstvo toplinskim obilježjima okoliša - rezultat je zajedničkoga djelovanja sljedećih parametara: • Temperatura zraka • Temperatura obuhvatnih ploha • Vlažnost zraka UGODNOST • Brzina strujanja zraka • Razina odjevenosti • Razina fizičke aktivnosti

Kvaliteta zraka • Čistoća zraka • Sadržaj CO2 u zraku • Sadržaj štetnih tvari u zraku • Mirisi

Ostali faktori • Osvjetljenje • Buka • Statički elektricitet • Magnetsko polje

33/116



TOPLINSKA UGODNOST Održavanje temperature ljudskog tijela Ljudsko tijelo ima sposobnost održavanja približno konstantne temperature u različitim stanjima vanjskog zraka i pri različitom intenzitetu rada tjelesnih mišića. Ravnomjerna tjelesna temperatura od 37 ºC postiže se cirkulacijom krvi, koja se hladi u perifernim dijelovima tijela, a grije u unutrašnjim organima postupnim sagorjevanjem bjelančevina, masti i ugljikohidrata.

Tijelo u stanju mirovanja ima najvišu temperaturu kože, dok se pri većem radu temperatura spušta znojenjem, kako bi se toplina brže odvodila. 34/116



Održavanje temperature ljudskog tijela Regulacija tjelesne temperature, kojom upravlja ‘centar za temperaturu’ postiže se na dva načina: - kemijska regulacija topline: procesi metabolizma u organima su tako upravljani da se stvaranje topline mijenja u ovisnosti od temperature krvi; - fizikalna regulacija topline: izmjena topline s okolinom se vrši konvekcijom, provođenjem, zračenjem, isparavanjem, disanjem te izbacivanjem i unošenjem hrane - suha (osjetna) i vlažna (latentna) toplina.

Kada sobna temperatura padne ispod granice ugodnosti (kada je previše hladno) temperatura kože se snižava, kao i odavanje topline. Razni dijelovi tijela imaju različite temperature. Temperatura glave se malo mijenja, dok je temperatura udova jako promjenjiva. 35/116



Odavanje topline i vlage ljudskog tijela Bazalni metabolizam (stvaranje minimalne topline u tijelu koja je potrebna za održavanje života u potpunom mirovanju) iznosi 80 W, odnosno 45 W/m2, a prilikom sjedenja iznosi oko 60 W/m2. Ukupno odavanje topline, pri temperaturi zraka od 18 ºC do 30 ºC, iznosi oko 118 W, a ta vrijednost raste pri temperaturama ispod 18ºC, i pada pri temperaturama iznad 30ºC.

Količina udisanog zraka odraslog čovjeka bez fizičkog napora iznosi 0,5 m3/h (maksimalno 8 do 9 m3/h), a izdisani zrak sadrži oko 95 % vlažnosti i ima temperaturu od oko 35 ºC. 36/116



Odavanje topline i vlage ljudskog tijela Odavanje topline i vlage ljudskog tijela ovisi o tjelesnoj aktivnosti i temperaturi zraka kako je prikazano u ovoj tablici. Aktivnost

Temp. zraka

ºC

18

20

22

23

24

25

26

Qtr (suho)

W

100

95

90

85

75

75

70

Statički sjedeći rad

Qf (vlažno)

W

25

25

30

35

40

40

45

(I stupanj aktivnosti)

Quk

W

125

120

120

120

115

115

115

Odavanje vod. pare GD

g/h

35

35

40

50

60

60

65

Težak fizički rad

Quk

W

270

270

270

270

270

270

270

(IV stupanj aktivnosti)

Qtr

W

155

140

120

115

110

105

95

37/116



Odavanje topline ljudskog tijela Odavanje topline ljudskog tijela ovisi o tjelesnoj aktivnosti pri temperaturi zraka od 22 ºC

Aktivnost

Odavanje topline (W)

Specifično odavanje topline (W/m2)

I

Statički sjedeći rad

120

71

II

Vrlo lagana tjelesna aktivnost, stojeći ili sjedeći

150

88

III

Lagana tjelesna aktivnost

190

112

IV

Srednje teška do teška tjelesna aktivnost

Preko 270

Preko 159

Stupanj aktivnosti

38/116



Odavanje topline i vlage ljudskog tijela

Odavanje topline čovjeka prema okolini pri uredskom radu

Temperatura zraka 20oC Isparavanje 19%

Izdahnuti zrak 2%

Konvekcija 33%

Zračenje 46%

39/116



Operativna temperatura Operativna temperatura predstavlja srednju vrijednost temperatura svih ploha i temperature prostorije.

θ stropa θ zraka θ operativna θ zida

θ poda

Razlika u odnosu na temperaturu prostorije ne smije biti veća od 3K. U iznimnim slučajevima možemo povećanjem temperature prostora kompenzirati veću razliku

40/116



Operativna temperatura Operativna temperatura

Dozvoljena područja operativne temperature prostora za aktivnost lakoga rada

prostorije (°C)

Vanjska temperatura (°C) Dozvoljeno pri kratkotrajnom toplinskom opterećenju Preporučeno područje Dozvoljeno pri izotermnom strujanju zraka

41/116



Operativna temperatura θop (°C)

Srednja temperatura ploha prostorije θs (°C)

Toplinska ugodnost rezultat je zajedničkoga djelovanja ranije navedenih parametara: - promjena jednoga parametra izaziva potrebu za promjenom nekoga drugoga parametra u određenom međuovisnom omjeru ukoliko se želi održati ista ili slična razina toplinske ugodnosti

Temperatura zraka u prostoriji θp (°C)

Područje ugodnosti u ovisnosti o operativnoj temperaturi kao funkciji temperature zraka u prostoriji i srednje temperature obuhvatnih ploha prostorije 42/116



Relativna vlažnost Preporučuje se održavati relativnu vlažnost zraka u području od 35 do 60 (65)% za temperature zraka do 25 °C. Relativna vlažnost ima mali utjecaj na toplinsku ugodnost. Relativna vlažnost zraka prostora φ (%)

Neugodno vlažno

Ugodno

Još dovoljno ugodno

Neugodno suho

Temperatura prostora θp (°C)

Područje ugodnosti u ovisnosti o temperaturi prostorije i relativnoj vlažnosti zraka u prostoriji 43/116



KVALITETA ZRAKA Na kvalitetu zraka u prostoriji utječu: • čestice prašine (zagrijavanje prašine na površini ogrjevnih tijela, lebdeće čestice s površine kože i predmeta u prostoriji...) - nadražuju dišne organe • mirisi - plinovi i pare (ishlapljivanje od osoba, zidova, predmeta u prostoriji, duhanski dim) - mogu biti štetni i otrovni • bioaerosol (pelud, gljivice, bakterije, virusi) • smanjen sadžaj kisika Broj izmjena zraka Tehnički propis o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (NN 110/08)

Broj izmjena zraka svježim zrakom u zgradi u kojoj borave ili rade ljudi treba iznositi najmanje 0,5 h-1. U vremenu kada u dijelu zgrade ne borave ljudi, a namijenjena je za boravak ili rad ljudi, broj izmjena zraka treba iznositi najmanje 0,2 h-1. Prema potrebi u pojedinim dijelovima zgrade broj izmjena zraka mora biti i veći u slučajevima: - ako su ugroženi higijenski i zdravstveni uvjeti - kod uporabe otvorenog plamena

44/116



KVALITETA ZRAKA Minimalne količine svježega zraka prema vrsti prostora Svježi vanjski zrak Vrsta prostora

Radni prostor Prostori za sastajanje Škole, fakulteti

Javni prostori

Primjer

Po osobi (m3/h, osobi)

Prema površini m3/(m2h)

Ured

40

4

Veliki ured

60

6

Koncertne dvorane, kazališta, kina

20

10 do 20

Čitaonice

20

12

Razredi, predavaonice

30

15

Prodajni prostori

20

3 do 12

Ugostiteljski prostori

30

8 45/116



UKRATKO U energetski certifikat obvezan je upis izračunatih vrijednosti potrebne topline za grijanje zgrade i to za referentne i stvarne klimatske podatke, kao i zahtijevana vrijednost. Energetski razred zgrade jest indikator energetskih svojstava zgrade, a izražen je preko godišnje potrebne toplinske energije za grijanje svedene na jedinicu korisne ploštine zgrade i to za referentne klimatske podatke. Referentni klimatski podaci definirani su za dvije klimatske zone - primorsku i kontinentalnu Hrvatsku Određivanje referentne klimatske zone vrši se na temelju stvarnog broja stupanj dana. Unutarnja projektna temperatura potrebna za proračun gubitaka topline određena je normom HRN EN 12831 i ovisi o vrsti zgrade i namjeni prostorije.

46/116



UKRATKO Na toplinsku ugodnost utječu i temperatura zraka i temperatura ploha prostorije čiji su zajednički utjecaji objedinjeni u pojmu operativne temperature. Ljudsko tijelo odaje osjetnu i latentnu toplinu, a toplinski tok ljudskog tijela ovisi najviše o fizičkoj aktivnosti i iznosi između 120 i 270 W. Broj izmjena zraka svježim zrakom u zgradi u kojoj borave ili rade ljudi treba iznositi najmanje 0,5 h-1.

47/116



5.4.3. Metodologija proračuna gubitka topline prema HRN EN 12 831:2004 Postupak proračuna normiranog toplinskog opterećenja Mjerodavan za određivanje nazivnih snaga uređaja termotehničkih sustava odnosno za odabir opreme. Norma sadrži: 1. Metodologiju proračuna normiranog toplinskog opterećenja za pojedini grijani prostor (sobu, ured, ...) radi utvrđivanja učina grijaćih tijela 2. Metodologiju proračuna normiranog toplinskog opterećenja za cijelu zgradu ili zasebnu cjelinu zgrade u svrhu određivanja potrebe za toplinskom energijom. 3. Opis pojednostavljene proračunske metode Za definiranje ulaznih proračunskih parametara može postojati i nacionalni dodatak normi. Nacionalni dodatak za Hrvatsku nije donesen. Koriste se preporučeni ulazni parametri i faktori sadržani u prilogu D. 48/116



HRN EN 12 831

Opisana procedura za osnovne slučajeve se može koristiti za većinu građevina: • sa stropom ne višim od 5 m; • koje su grijane ili se pretpostavlja da su grijane na vremenski nepromijenjenu (stacionarnu) temperaturu; • gdje se pretpostavlja da je temperatura zraka u prostoriji jednaka operativnoj temperaturi. Primjeri takvih građevina su: stambene četvrti; uredske i administrativne građevine; škole; knjižnice; bolnice; rekreacijske građevine; zatvori; građevine za ugostiteljstvo; robne kuće i druge građevine korištene u poslovne svrhe; industrijske građevine. Dodaci normi sadržavaju informacije kako postupati u posebnim slučajevima: - kod visokih stropova u građevinama građevina - građevina u kojoj se temperatura zraka i srednja temperatura zraka znatno razlikuju. 49/116



HRN EN 12 831

Opisana proračunska metoda temelji se na sljedećim pretpostavkama: • raspodjele temperature zraka u prostoru i vanjske temperature zraka su jednolike; • gubici topline računaju se za stacionarno stanje, pretpostavljajući konstantna fizikalna svojstva zraka, građevinskih elemenata i sl.

50/116



HRN EN 12 831

Proračun normiranog toplinskog opterećenja obuhvaća:

Proračun TRANSMISIJSKIH GUBITAKA TOPLINE - izmjena topline kroz stijenke prostorije (zid, srop, pod, prozore, vrata) prema susjednim prostorima različite temperature, prema vanjskom zraku ili zemlji Proračun VENTILACIJSKIH GUBITAKA TOPLINE - izmjena topline zbog prisilne ili prirodne ventilacije prostora, te infiltracije kroz fuge prozora i vrata, prema vanjskom te izmjena topline ventilacijom između različitih prostora unutar zgrade. 51/116



Potrebni ulazni podaci

HRN EN 12 831

Meteorološki podaci za lokaciju zgrade • vanjska projektna temperatura θe (°C) • godišnja srednja vanjska temperatura θm,e (°C) za proračun transmisijskih gubitaka prema tlu Unutarnji projektni parametri • unutarnja projektna temperatura prostora u zgradi θint (°C) ovisno o namjeni prostora Podaci o dimenzijama i fizikalnim svojstvima zgrade • unutarnji volumen grijanih i negrijanih prostora Vi (m3) • površine svih dijelova zgrade, Ak (m2) • koeficijenti prolaza topline svih dijelova zgrade Uk (W/m2K) • dužinski koeficijenti prolaska topline svih linijskih toplinskih mostova ψl (W/mK) • duljine linijskih toplinskih mostova ll (m)

52/116




HRN EN 12 831

Radni parametri - za izračun ventilacijskih gubitaka • minimalni broj izmjena zraka prostora u jednom satu nmin (1/h) • broj izmjena zraka prostora u jednom satu pri razlici tlaka od 50 Pa između prostora i vanjskog okoliša n50 (1/h) • infiltracijski protok zraka uslijed propuštanja ovojnice zgrade Vinf (m3/s) • volumenski protok dovedenog zraka u prostor prilikom prisilne ventilacije Vsu (m3/s) • volumenski protok odvedenog zraka iz prostora prilikom prisilne ventilacije Vex (m3/s) • stupanj korisnosti sustava povrata topline prilikom prisilne ventilacije ηv

53/116



Koraci proračuna normiranog toplinskog opterećenja za pojedini grijani prostor su slijedeći:

HRN EN 12 831

a) odrediti vrijednost vanjske projektne temperature i srednje godišnje temperature b) odrediti status svakog prostora (grijanoga ili negrijanoga) i vrijednosti unutarnje temperature svakoga grijanoga prostora c) odrediti dimenzije i fizikalna toplinska svojstva svih elemenata zgrade za svaki grijani i negrijani prostor d) izračunati koeficijent transmisijskih gubitka topline (koeficijent prolaza topline) i množiti ga s razlikom temperatura da bi se dobio transmisijski gubitak topline grijanoga prostora; e) izračunati koeficijent ventilacijskih gubitka topline i množiti ga s razlikom temperatura da bi se dobio ventilacijski gubitak topline grijanoga prostora; f) izračunati ukupni toplinski gubitak grijanog prostora zbrajanjem transmisijskih i ventilacijskih gubitaka topline g) izračunati potrebni toplinski učin za početno zagrijavanje prostora, tj. dodatnu snagu potrebnu da nadoknadi grijanje s prekidima h) izračunati ukupno normirano toplinsko opterećenje grijanog prostora zbrajajući ukupni gubitak topline i toplinski učin za početno zagrijavanje.

54/116



HRN EN 12 831

UKUPNI TOPLINSKI GUBITAK POJEDINAČNOG GRIJANOG PROSTORA Ukupni toplinski gubitak pojedinačnog i-tog grijanog prostora izračunava se prema izrazu:

Φ i = Φ T,i+ Φ V,i (W) gdje je:

Φ T,i Φ V,i

- transmisijski toplinski gubici i-tog grijanog prostora (W) - ventilacijski toplinski gubici topline i-tog grijanog prostora (W).

55/116



Transmisijski toplinski gubici i-tog grijanog prostora

HRN EN 12 831

Φ T,i= (HT,ie+HT,iue+HT,ig+HT,ij) (θint,i-θe) (W) gdje je: HT,ie - koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanog prostora prema okolišu kroz omotač zgrade (W/K) HT,iue - koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanog prostora prema okolišu kroz negrijani prostor (W/K); HT,ig - koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanoga prostora prema tlu (W/K) HT,ij - koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanoga prostora prema susjednom prostoru grijanog na nižu temperaturu (W/K) θint,i - unutarnja projektna temperatura grijanoga prostora (°C) θe

- vanjska projektna temperatura (°C) 56/116



Koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanog prostora prema okolišu kroz omotač zgrade

HRN EN 12 831

Koeficijent transmisijskog gubitka topline iz grijanoga prostora prema okolišu kroz sve građevinske elemente (zidove, pod, strop, vrata, prozore) uključujući linearne toplinske mostove računa se na slijedeći način:

H T,ie = ∑k Ak ⋅ Uk ⋅ ek + ∑ψ l l ⋅ l l ⋅ el

(W/K)

gdje je: - površina građevinskog k-tog elementa (m2) Ak ek,el - korekcijski faktori izloženosti koji uzimaju u obzir utjecaje kao što su različite izolacije, upijanje vlage u građevinske elemente i klimatske utjecaje kao što je brzina vjetra i temperatura u slučaju da ovi uvjeti nisu uzeti u obzir prilikom utvrđivanja koeficijenta prolaza topline U (prema EN ISO 6946). ek i ei trebaju biti određeni na bazi nacionalnog dodatka. U nedostatku nacionalnih vrijednosti koriste se vrijednosti definirane u dodatku D.4.1 (ek=1, el = 1) 57/116



HRN EN 12 831 Uk - koeficijent prolaza topline građevinskog elemenata (W/m2K), računa se prema: • normi EN ISO 6946 (za neprozirne elemente); • normi EN ISO 10077-1 (za prozore i vrata); • ili prema posebno zadanim tehničkim propisima. ll - duljina linearnog toplinskog mosta (m) ψ l - dužinski koeficijent prolaska topline linearnog toplinskog mosta (W/mK) može se odrediti od dva načina: • za grubu procjenu, korištenjem tabeliranih vrijednosti koje su dane u normi EN ISO 14683; • ili izračunati prema normi EN ISO 10211-2.

Pojednostavljeni postupak proračun dodatka za toplinske mostove Ukc=Uk+ΔUtb (W/m2K) Ukc - korigirani koeficijent prolaza topline građevinskih elemenata uzimajući u obzir toplinske mostove (W/m2K) Uk - koeficijent prolaza topline građevinskog elemenata (W/m2K) ΔUtb - korekcijski faktor ovisan o tipu građevinskog elementa. Dan je u prilogu D.4.1. norme (W/m2K)

58/116



Koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanog prostora prema okolišu kroz negrijani prostor

HRN EN 12 831

Ako postoji negrijani prostor između grijanoga prostora i vanjskoga prostora, koeficijent transmisijskog gubitka topline iz grijanog u vanjski prostor kroz negrijani prostor proračunava se prema:

H T,iue = ∑k Ak ⋅ Uk ⋅ bu + ∑ψ l l ⋅ l l ⋅ bu

(W/K)

gdje je: bu - temperaturni redukcijski faktor koji uzima u obzir razliku temperatura negrijanog prostora i vanjske projektne temperature. Način izračunavanja opisan je u normi HRN EN 12 831

59/116



HRN EN 12 831

Koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanoga prostora prema tlu

Gubitak topline kroz podove i zidove podruma ovisi o nekoliko faktora, kao što su površina i izloženi opseg podne ploče, dubinu podrumskoga poda ispod površine tla i toplinska svojstva tla. Ovaj gubitak topline prema tlu se može proračunati prema normi EN ISO 13370 na dva načina: • na detaljan način ili • na pojednostavljen način opisan u nastavku (gubici topline zbog toplinskih mostova nisu uzeti u obzir) Koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanoga prostora prema tlu u stacionarnom stanju iznosi:

H T,ig = fg1 ⋅ fg2 ⋅ (∑k Ak ⋅ U equiv,k ) ⋅ Gw

(W/K) 60/116



H T,ig = fg1 ⋅ fg2 ⋅ (∑k Ak ⋅ U equiv,k ) ⋅ Gw

HRN EN 12 831

(W/K)

gdje je: fg1 - korekcijski faktor utjecaja godišnjih promjena vanjske temperature. Ovaj faktor treba biti određen na nacionalnoj osnovi. U nedostatku nacionalnih vrijednosti, koriste se vrijednosti dane u dodatku D.4.3 norme, predložena vrijednost je 1,45 fg2 - korekcijski faktor koji uzima u obzir razliku između srednje godišnje i projektne vanjske temperature zraka Ak - površina građevinskog elementa koji je u dodiru s tlom (m2); Uequiv,k

- ekvivalentni koeficijent prolaza topline određen u ovisnosti o tipu poda određen prema EN ISO 13370 (W/m2K)

Gw - korekcijski faktor utjecaja podzemne vode. Ako je udaljenost od pretpostavljene podzemne vode i poda podruma manja od 1 m tada se uzima Gw =1,15, a ako je ova udaljenost veća od 1 m tada je Gw =1. 61/116



Koeficijent transmisijskog gubitka topline od grijanoga prostora prema susjednom prostoru grijanog na nižu temperaturu

HRN EN 12 831

Opisuje izmjenu topline iz grijanoga prostora u susjedni prostor koji je grijan na bitno različitu temperaturu. To može biti prostorija unutar stambene jedinice (kupatilo, spremište), prostorija koja pripada susjednoj stambenoj jedinici ili prostorija koja pripada susjednoj zgradi koja se možda ne grije. Proračunava se prema sljedećem izrazu:

HT,ij = ∑k fij ⋅ Ak ⋅ Uk

(W/K)

gdje je: fij - korekcijski faktor koji uzima u obzir razliku između temperature susjednog prostora i vanjske temperature Ak - površina građevinskog elementa (m2) Uk - koeficijent prolaza topline građevinskog elementa (W/m2K)

Pri proračunu izmjene topline sa susjednim prostorom utjecaj toplinskih mostova ne uzima se u obzir. 62/116



Ventilacijski toplinski gubici i-tog grijanog prostora

Φ V,i = H V,i ⋅ (θint,i − θe )

HRN EN 12 831

(W)

gdje je: HV,i - projektni koeficijent ventilacijskih gubitaka topline (W/K) θint,i - unutarnja projektna temperatura grijanog prostora (°C) θe - vanjska projektna temperatura (°C).

Projektni koeficijent ventilacijskih gubitka topline Hv,i izračunava se prema:

H V,i = Vi ⋅ ρ ⋅ cp

(W/K)

gdje je: Vi - protok zraka kroz grijani prostor (m3/s) ρ - gustoća zraka na na temperaturi θint,i (kg/m3) cp - specifičan toplinski kapacitet zraka na temperaturi θint,i (J/kg K) Pretpostavljajući konstantan ρ projektni koeficijent ventilacijskih gubitaka može se izračunati prema izrazu: gdje je Vi u

(m3/h).

H V,i = 0,34 ⋅Vi

(W/K) 63/116



Protok zraka grijanog prostora Vi bez ventilacijskog sustava

HRN EN 12 831

Kada nema prisilne ventilacije za vrijednost protoka zraka grijanoga prostora uzima se veća vrijednost između protoka zraka infliltracijom kroz fuge u ovojnici zgrade i minimalno potrebnog protoka zraka iz higijenskih razloga:

Vi = max (Vinf,i, Vmin,i ) (m3 /h) Vinf,i - infliltracija zraka kroz fuge u ovojnici zgrade (m3/h) Vmin,i - higijenski minimalni volumni protok zraka (m3/h)

Protok zraka grijanog prostora Vi s mehaničkom ventilacijom

Vi = Vinf,i + Vsu,i ⋅ fV,i + Vmech,inf,i

(m3 /h)

Vinf,i - infliltracija zraka kroz fuge u ovojnici zgrade (m3/h) Vsu,i - protok dovodnog ventilacijskog zraka (m3/h) Vmech,inf,i - višak odsisnog zraka (m3/h) fV,i - korekcijski faktor temperature

64/116



HRN EN 12 831

Higijenski minimalni protok zraka iznosi:

Vmin,i = nmin ⋅Vi

(m3 /h)

gdje je: = minimalni broj izmjena zraka svježim zrakom (h-1) nmin Vi = volumen grijanoga prostora (m3). Minimalni protok zraka treba biti određen u nacionalnome dodatku ovoga standarda ili prema projektnom zadatku (nmin= 0,5 ÷ 2,0 h-1 ovisno o vrsti prostorije). Infliltracija zraka kroz fuge u ovojnici zgrade :

Vinf,i = 2 ⋅Vi ⋅ n50 ⋅ ei ⋅ εi (m3 /h) gdje je: n50 - broj izmjena zraka prostora u jednom satu pri razlici tlaka od 50 Pa između prostora i vanjskog okoliša (h-1) ei - koeficijent zaklonjenosti εi - korekcijski faktor za visinu prostorije od tla (do 10 m εi=1)

65/116



HRN EN 12 831

TOPLINSKO OPTEREĆENJE POJEDINAČNOG GRIJANOG PROSTORA Za grijani prostor toplinsko opterećenje proračunava se prema izrazu

Φ HL,i = Φ T,i + Φ V,i + Φ RH,i

(W)

gdje je:

ΦT,i - transmisijski toplinski gubici i-tog prostora (W) Φ V,i - ventilacijski toplinski gubici i-tog prostora (W) Φ RH,i - dodatni toplinski učin kojim se kompenziraju učinci nekontinuiranog grijanja prostora (W) Određuje se prema podacima u projektnom zadatku ili prema izrazu:

Φ RH,i = Ai ⋅ fRH

(W)

gdje je: Ai - površina poda prostorije (m2); f RH - korekcijski faktor koji ovisi o trajanju prekida grijanja i padu temperature tijekom prekida grijanja (prema dodatku D.6 norme)

66/116



HRN EN 12 831

TOPLINSKO OPTEREĆENJE CIJELE ZGRADE Toplinsko opterećenje zgrade jest suma toplinskih opterećenja pojedinih prostora:

Φ HL = ∑Φ T,i + ∑Φ V,i + ∑Φ RH,i (W) i

i

i

gdje je: ∑ΦT,i - suma transmisijskih toplinskih gubitaka svih grijanih prostora isključujući izmjenu topline unutar zgrade (W) ∑Φ V,i - suma ventilacijskih toplinskih gubitaka svih grijanih prostora isključujući i zmjenu topline unutar zgrade (W); ∑ΦRH,i - suma dodatnih toplinskih učina kojima se kompenziraju učinci nekontinuiranog grijanja svih prostora unutar zgrade (W)

67/116



HRN EN 12 831

POJEDNOSTAVLJENA METODA ODREĐIVANJA TOPLINSKOG GUBITKA I TOPLINSKOG OPTEREĆENJA Pojednostavljena metoda proračuna smije se koristiti za zgrade stambene namjene kod kojih je broj izmjena zraka prostora u jednom satu pri razlici tlaka od 50 Pa između prostora i vanjskog okoliša n50< 3 h-1.

68/116



HRN EN 12 831

UKUPNI TOPLINSKI GUBITAK POJEDINAČNOG GRIJANOG PROSTORA - pojednostavljena metoda Ukupni toplinski gubitak pojedinačnog i-tog grijanog prostora izračunava se prema izrazu:

Φ i = (Φ T,i + Φ V,i ) ⋅ fΔθ ,i (W) gdje je: Φ T,i - transmisijski toplinski gubici i-tog grijanog prostora (W) Φ V,i - ventilacijski toplinski gubici topline i-tog grijanog prostora (W) fΔθ,i - korekcijski temperaturni faktor koji uzima u obzir dodatni gubitak topline prostorija koje su grijane na veću temperaturu nego susjedne grijane prostorije (npr. kupaonica koja se grije na 24°C)

69/116



HRN EN 12 831

Transmisijski toplinski gubitak i-tog grijanog prostora - pojednostavljena metoda Transmisijski toplinski gubitak i-tog grijanog prostora izračunava se prema izrazu:

Φ T,i = ∑k fk ⋅ Ak ⋅ Uk ⋅ (θint,i − θe ) (W) gdje je: fk - temperaturni korekcijski faktor za pojedini slučaj izmjene topline (dodatak D.7.2. norme) Ak - površina k-tog građevinskog elementa m2; Uk - koeficijent prolaza topline k-tog građevinskog elementa W/m2K

70/116



HRN EN 12 831

Ventilacijski toplinski gubitak i-tog grijanog prostora - pojednostavljena metoda Ventilacijski toplinski gubitak i-tog grijanog prostora izračunava se prema izrazu:

Φ V,i = 0,34 ⋅Vmin,i ⋅ (θint,i − θe ) (W) gdje je: Vmin,i - higijenski minimalni volumni protok zraka (m3/h)

71/116



HRN EN 12 831

TOPLINSKO OPTEREĆENJE CIJELE ZGRADE - pojednostavljena metoda Proračun toplinskog opterećenja cijele zgrade ne uzima se u obzir izmjenu topline između pojedinih cjelina unutar zgrade (npr. između pojedinih stanova u zgradi) i može se izračunati koristeći izraz:

Φ HL = ∑Φ T,i + ∑Φ V,i + ∑Φ RH,i (W) i

i

i

gdje je: ∑ΦT,i - suma transmisijskih toplinskih gubitaka svih grijanih prostora isključujući izmjenu topline unutar zgrade (W) ∑Φ V,i - suma ventilacijskih toplinskih gubitaka svih grijanih prostora isključujući i zmjenu topline unutar zgrade (W); ∑ΦRH,i - suma dodatnih toplinskih učina kojima se kompenziraju učinci nekontinuiranog grijanja svih prostora unutar zgrade (W)

72/116



UKRATKO Proračun toplinskog gubitka prema normi HRN EN 12 831 služi za određivanje kapaciteta (učina) ogrjevnih tijela i ostalih komponenata termotehničkih sustava. Pri proračunu ukupnog toplinskog gubitka prema normi HRN EN 12 831 uzimaju se u obzir transmisijski i ventilacijski toplinski gubici.

Pri proračunu ukupnog toplinskog opterećenja prema normi HRN EN 12 831 ne uzimaju se u obzir toplinski dobici.

73/116



5.4.4. Metodologija proračuna potrošnje energije za grijanje i toplu vodu prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada (NN 36/10) Druga stranica energetskog certifikata

Energetske potrebe Neke vrijednosti se ispunjavaju obavezo, a neke opcijski.

74/116



1. Godišnje potrebna toplinska energija za grijanje 2. Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne vode 3. Godišnji toplinski gubici sustava grijanja 4. Godišnji toplinski gubici sustava za zagrijavanje potrošne vode 5. Godišnja potrebna toplinska energija 6. Godišnja isporučena energija zgradi 7. Godišnja primarna energija 8. Godišnja emisija CO2

1. Godišnje potrebna toplinska energija za grijanje QH,nd u kWh/a i kWh/(m2a) - prema normi HRN EN ISO 13790:2008 - računa se za referentne klimatske podatke QH,nd,ref i stvarne klimatske podatke QH,nd te se navodi i zahtijevana vrijednost Q''H,nd (prema Tehničkom propisu o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti NN 110/08)

75/116



2. Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne vode Qw u kWh/a i kWh/(m2a) - prema normi HRN EN 15316-3-1:2007 - računa se za stvarne klimatske podatke 3. Godišnji toplinski gubici sustava grijanja QH,ls u kWh/a i kWh/(m2a) - prema normi HRN EN 15316:2007 - računa se za stvarne klimatske podatke 4. Godišnji toplinski gubici sustava za zagrijavanje potrošne tople vode QW,ls u kWh/a i kWh/(m2a) - prema normi HRN EN 15316:2007 - računa se za stvarne klimatske podatke 5. Godišnja potrebna toplinska energija QH u kWh/a i kWh/(m2a) - računa se za stvarne klimatske podatke 6. Godišnja isporučena energija zgradi Edel u kWh/a i kWh/(m2a) - računa se za stvarne klimatske podatke 76/116



7. Godišnja primarna energija Eprim u kWh/a i kWh/(m2a) - prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada (NN 36/10) - računa se za stvarne klimatske podatke 8. Godišnja emisija CO2 u kg/a i kg/(m2a) - prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada (NN 36/10) - računa se za stvarne klimatske podatke - ovisno o izvoru energije koje se koristi

77/116



Okvirni tijek proračuna potrošnje energije (prema HN EN ISO 13790) - Proračun tokova energije vrši se za definiranu granicu objekta (npr. stan, zgrada, i sl.) - Proračun potrebne energije vrši se u obrnutom smjeru od toka energije (korisna energija → konačna energija → primarna energija): 1. proračun potrebne toplinske energije koju treba dovesti u svrhu održavanja željenog stanja u prostoru (korisna energija) 2. proračun potrebne energije za pogon tehničkog sustava zgrade koji isporučuje toplinsku energiju prostoru (konačna energija) 3. proračun potrebne primarne energije (koristeći faktore konverzije u ovisnosti o izvoru energije) Bilance topline Odvojeno se izračunavaju 2. bilance topline: 1. Bilanca energije na razini zgrade - njome se proračunava potrebna korisna energija (tj. potreba toplinske i rashladna energija koju treba dovesti zgradi za održavanje željenog stanja. 2. Bilanca energije na razini tehničkog sustava - njome izračunavamo potrebnu energiju za pogon tehničkih sustava (konačnu energiju) te gubitke sustava (neiskoristive gubitke topline sustava, gubitke topline sustava koji se mogu iskoristiti unutar samog sustava i gubitke topline koji se mogu iskoristiti unutar zgrade). 78/116


PROGRAM STRUČNOG OSPOSOBLJAVANJA OSOBA KOJE PROVODE ENERGETSKE PREGLEDE I/ILI ENERGETSKO CERTIFICIRANJE ZGRADA Vanjski dobici topline

Zgrada ili zona (grijani prostor) Unutarnji dobici topline

Trans. gubici Vent. gubici Korisna energija

Podsustav spremika

Podsustav proizvodnje (izvora) energije

Primarna energija

Podsustav razvoda

Konačna energija

Podsustav izmjene topline u prostoru

Termotehnički sustav

Tok energije Tijek proračuna 79/116



Bilanca energije na razini zgrade obuhvaća • izmjenu topline transmisijom između kondicioniranog prostora zgrade i vanjskog okoliša zbog razlike temperature kondicioniranog prostora i vanjske temperature • izmjenu topline ventilacijom između kondicioniranog prostora zgrade i vanjskog okoliša • izmjenu topline transmisijom i ventilacijom između susjednih zona • unutarnje toplinske dobitke i gubitke (od osoba, uređaja, rasvjete, te toplina oslobođena ili apsorbirana radom ostalih tehničkih sustava) • toplinske dobitke od sunca • potrebnu korisnu energiju za grijanje (ako se zona grije, sustav grijanja dovodi toplinu kako bi se povećala unutarnja temperatura na zahtijevanu najmanju postavnu vrijednost) • potrebnu korisnu energiju za hlađenje (ako se zona hladi, sustav hlađenja odvodi toplinu kako bi se smanjila unutarnja temperatura na zahtijevanu najveću postavnu vrijednost) • akumuliranu toplinsku energiju koja se oslobađa ili pohranjuje u masi zgrade Bilanca energije na razini zgrade uključuje i povratnu toplinu iz različitih izvora (iskoristivi toplinski gubici iz sustava i iskoristivi toplinski gubici sustava grijanja, hlađenja i ventilacije) Dio ove topline se iskorištava kao korisna energija za grijanje i hlađenje te je zbog toga proračun potrebno provesti iteracijski u dva koraka. 80/116



Zgrada Pregrijavanje Transmisijski gubici topline

Tehnički sustav Dobici od Sunca Unutarnji dobici topline Iskoristivi gubici teh. sust.

Ventilacijski gubici topline Toplina odvedena ventilacijom

Potrebna korisna energija za grijanje

Rekuperacija topline

81/116



Bilanca energije na razini tehničkog sustava obuhvaća • potrebnu energiju za grijanje i hlađenje zone zgrade koje se dobiju zbrajanjem potrebnih korisnih energija za grijanje i hlađenje zona koje koriste zajednički tehnički sustav • energiju iz obnovljivih izvora energije • toplinske gubitke sustava za grijanje i hlađenje prostora zgrade • potrebnu energiju za pogon tehničkih sustava grijanja i hlađenja (konačnu energiju) • potrebnu konačnu energiju za sustav predgrijanja i prethlađenja zraka za ventilaciju, uključivo toplinske gubitke • u posebnim slučajevima proizvedenu energiju tehničkih sustava zgrade (kada se npr. koristi kogeneracijsko postrojenje za zajedničku proizvodnju toplinske i električne energije) Tehnički sustav općenito obuhvaća sljedeće podsustave: • • • •

podsustav proizvodnje (izvora) energije podsustav spremnika podsustav razvoda podsustav izmjene topline u prostoru

82/116



Zgrada ili zona (grijani prostor)

Korisna energija

Toplinski gubici sustava iskoristivi unutar sustava

Dobici topline od ljudi, uređaja,...

Unutarnji dobici topline

Toplinski gubici sustava iskoristivi unutar zgrade Termotehnički sustav

Podsustav razvoda

Podsustav spremika

Podsustav proizvodnje (izvora) energije

Konačna energija

Podsustav izmjene topline u prostoru

Neiskoristivi toplinski gubici sustava

83/116



Proračun se provodi u koracima na sljedeći način: • definiraju se granice svih kondicioniranih i nekondicioniranih zona • odrede se ulazni podaci o okolišu (unutarnji i vanjski klimatski podaci) • za svaku zonu zgrade i za svaki mjesec u godini proračuna se potrebna energija za grijanje i potrebna energija za hlađenje • odredi se godišnja potrebna energija po zonama zbrajanjem mjesečnih potreba • zbroji se potrebna energija po zonama koje opslužuju iste kombinacije tehničkih sustava • odredi se potrebna konačna energije za grijanje i hlađenje uzimajući u obzir toplinske gubitke sustava za grijanje i za hlađenje • zbroje se rezultati za različite zone zgrade s različitim tehničkim sustavima. Interakcija između zgrade i tehničkog sustava - dio toplinskih gubitaka može se direktno iskoristiti u zgradi za namirenje potrebne toplinske energije. Bilance energije zgrade i termotehničkog sustava međuovisne su i proračun je potrebno provesti iteracijski.

84/116



Ukupna potrošnja energije i energetski razred zgrade HN EN ISO 13790

Zbroj na razini zgrade Potrebna konačna energija za pogon sustava grijanja, hlađenja i ventilacije (Sustav 1)

Pot. kon. ener. za pog. sust. gr., hl. i vent. (Sustav 2)

Zbroj na razini tehničkog sustava

Potrebna korisna energija za grijanje i hl.



Izmijenjena toplina i toplinski izvori/ponori



Zona 1

Zona 2

Sustav 1

Gubici energije i potrebna pomoćna energija za sustav grijanja, hlađenja i ventilacije

Toplinski gubici sustava iskoristivi unutar zone

Zona 3 Sustav 2

Podjela zgrade na zone Određivanje granica zgrade

Ulazni podaci (fizikalna svojstva zgrade, tipovi tehničkih sustava, meteo. parametri)

Karakteristika sustav grijanja, pripreme tople vode, hlađenja, ventilacije i regulacije 85/116



Da bi se uzelo u obzir međudjelovanje zgrade i tehničkog sustava proračun se provodi u dva koraka (dvije iteracije) na sljedeći način:

U prvom koraku se proračunava potrebna korisna energija za grijanje i hlađenje prostora ne uzimajući u obzir toplinske gubitke sustava grijanja i hlađenja jer su u toj fazi proračuna oni još nepoznati. Iz izračunate potrebne korisne energije za grijanje i glađenje proračunavaju se, između ostalog, i gubici tehničkog sustava koji se mogu iskoristiti. U drugom koraku vrši se ponovni proračun potrebne korisne energije za grijanje i hlađenje pri čemu se uzimaju u obzir u prethodnoj iteraciji izračunati iskoristivi toplinski gubici sustava koji se uzimaju u proračun kao dodatni unutarnji toplinski dobici.

Zgrada

Gubici topline prostora

Tehnički sustav Potrebna korisna energija za grijanje

Energija dovedena tehničkom sustavu (konačna energija)

Gubici tehničkog sustava

Zgrada

Gubici topline prostora

Tehnički sustav Potrebna korisna en. za grijanje

Energija dovedena tehničkom sustavu (konačna energija)

Iskoristivi gubici tehničkog sustava Neiskoristivi gubici tehničkog sustava

86/116



5.4.5. Godišnje potrebna toplinska energija za grijanje QH,nd [kWh/a] prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada Prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada (NN 36/10): GODIŠNJA POTREBNA TOPLINSKA ENERGIJA ZA GRIJANJE jest računski određena količina topline koju sustavom grijanja treba tijekom jedne godine dovesti u zgradu za održavanje unutarnje projektne temperature u zgradi tijekom razdoblja grijanja. Izračunava se prema “posebnom propisu kojim se propisuju tehnički zahtjevi glede racionalne uporabe energije i toplinske zaštite novih i postojećih zgrada” i prema normi HRN EN ISO 13 790 i to za referentne i stvarne klimatske podatke. U energetski certifikat potrebno je unijeti i dopuštenu vrijednost (određenu prema Tehničkom propisu o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti NN 110/08)

87/116



HRN EN ISO 13 790

Norma HRN EN ISO 13790 : “Energetska svojstva zgrada – Proračun potrebne energije za grijanje i hlađenje prostora” Norma opisuje postupak proračuna godišnje potrošnje energije za grijanje i hlađenje stambenih i nestambenih zgrada ili dijelova zgrada. Norma obuhvaća: - proračun izmjene topline transmisijom i ventilacijom unutar dijela zgrade koji se grije ili hladi na konstantnu temperaturu - proračun utjecaja unutarnjih dobitaka topline kao i dobitaka topline od sunčeva zračenja na toplinsku bilancu - proračun godišnje potrebne (korisne) energije za grijanje i hlađenje - proračun potrebne energije za pogon uređaja za grijanje i hlađenje (konačna energija)

Zgrada može imati više zona s različitim postavkama temperatura, te može biti grijana i hlađena s prekidima.

88/116



HRN EN ISO 13 790

Podjela zgrade na proračunske zone Zgradu je prema potrebi nužno podijeliti u različite zone za koje se odvojeno računa potrebna energija za grijanje i hlađenje Proračun je moguće provesti na tri načina: - cijela zgrada predstavlja jednu zonu - zgrada je podijeljena u nekoliko zona pri čemu se ne uzima u obzir izmjena topline između zona (ako je razlika unutarnjih projektnih temperatura među zonama < 5K) - zgrada je podijeljena u nekoliko zona pri čemu se uzima u obzir izmjena topline između zona (ako je razlika unutarnjih projektnih temperatura među zonama ≥ 5K)

Kriteriji podjele zgrade na zone Podjela zgrade na proračunske zone vrši se za dijelove zgrade koji se razlikuju: - prema namjeni (ako je 10% ili više površine u drugoj namjeni) - u pogledu vrste i režima uporabe termotehničkog sustava - u vrijednostima unutarnje projektne temperature za više od 4 K.

89/116




HRN EN ISO 13 790

Meteorološki podaci za lokaciju zgrade • prosječna gustoća toplinskog toka sunčeva zračenja za proračunski period Isol (W/m2) • prosječna vanjska projektna temperatura za proračunski period θe (°C) Unutarnji projektni parametri • unutarnje projektne temperature za sve proračunske zone θint (°C) • broj izmjena zraka u svakoj proračunskoj zoni n (h-1) Podaci o dimenzijama i fizikalnim svojstvima zgrade • površine svih građevinskih dijelova zgrade, Ak (m2) • netto površina poda kondicioniranih dijelova zgrade, Af (m2) • koeficijenti prolaza topline svih dijelova zgrade Uk (W/m2K) • koeficijenti prolaska topline svih točkastih toplinskih mostova χ (W/K) • dužinski koeficijenti prolaska topline svih linijskih toplinskih mostova ψ (W/mK) • duljine linijskih toplinskih mostova l (m)

90/116




HRN EN ISO 13 790

Podaci o sustavima u zgradi • karakteristike sustava grijanja, pripreme tople vode, hlađenja, ventilacije, rasvjete i druge opreme • raspored ugrađenih sustava unutar zgrade • način korištenja sustava • regulacija ugrađenih sustava • karakteristike unutarnjih izvora topline

91/116



Tipovi proračuna – vremenski korak

HRN EN ISO 13 790

Standard opisuje tri različita pristupa proračunu potrošnje energije za grijanje i hlađenje s obzirom na vremenski korak proračuna: 1. Kvazi-stacionarni proračun na bazi sezonskih vrijednosti 2. Kvazi-stacionarni proračun na bazi mjesečnih vrijednosti 3. Dinamički proračun s vremenskim korakom od jednog sata ili kraćim

Računalni programi najčešće koriste proračun na MJESEČNOJ BAZI Proračuni omogućuju određivanje potrebne topline za grijanje i hlađenje za svaki mjesec u godini. - godišnja potrošnja energije – suma mjesečnih potrošnji Proračunsko TRAJANJE SEZONE GRIJANJA - trajanje sezone grijanja nije u proračunu fiksno određeno - godišnja potrebna toplina za grijanje jednaka je zbroju toplinske energije za sve mjesece u kojima je srednja vanjska temperatura niža od unutarnje 92/116



Godišnja potrebna toplinska energija za grijanje

HRN EN ISO 13 790

- za kontinuirano grijanje:

QH, nd = QH, nd, cont = QH,nt − ηH, gn ⋅ QH,gn

(kWh/a)

gdje je: QH,ht - ukupni toplinski gubici zgrade u periodu grijanja prema vanjskom okolišu (kWh/a) QH,ht,cont - ukupni toplinski gubici zgrade u periodu grijanja prema vanjskom okolišu pri kontinuiranom grijanju (kWh/a) QH,gn - ukupni toplinski dobici zgrade u periodu grijanja (kWh/a) ηH,gn - faktor iskorištenja toplinskih dobitaka pri grijanju

- za nekontinuirano (intermitentno) grijanje:

QH, nd = QH, nd, interm = aH,red ⋅ QH, nd, cont

(kWh/a)

gdje je: aH,red - redukcijski faktor za nekontinuirano grijanje prema HRN EN ISO 13790 (-) Izrazi vrijede i za sezonski i za mjesečni proračun. 93/116



HRN EN ISO 13 790

TOPLINSKI GUBICI Toplinski gubici proračunske zone za promatrani vremenski period (mjesec):

QH,ht = (H tr + H ve ) ⋅ (θint − θ e ) ⋅ t

(Wh)

gdje je: Htr - koeficijent transmisijskih toplinskih gubitaka proračunske zone (prema HN EN ISO 13789) (W/K) Hve - koeficijent ventilacijskih toplinskih gubitaka proračunske zone (W/K) θint

- unutarnja projektna temperatura grijane zone (°C)

θe

- srednja vanjska temperatura za proračunski period (npr. mjesečna) (°C)

t

- proračunski vremenski period (h)

94/116



HRN EN ISO 13 790

Koeficijent transmisijskih toplinskih gubitaka određuje se u skladu s normom HN EN ISO 13789) prema sljedećem izrazu:

H tr = HD + Hg + HU + H A

(W/K)

gdje je: HD - koeficijent transmisijskog gubitka prema vanjskom okolišu (W/K) Hg

- stacionarni koeficijent transmisijskog gubitaka prema tlu (W/K)

HU

- koeficijent transmisijskog gubitka kroz negrijani prostor prema vanjskom okolišu (W/K)

HA

- koeficijent transmisijskog gubitka prema susjednim zgradama (W/K)

95/116



HRN EN ISO 13 790

Općeniti izraz za pojedini koeficijent transmisijskog gubitka sastoji se od tri dijela i može se prema normi HN EN ISO 13789 napisati u obliku:

⎤ ⎡ H x = btr,x ⎢∑ A iUi + ∑ l kψ k + ∑ χ j ⎥ k j ⎣i ⎦

(W/K)

gdje je: Ai - površina i-tog građevinskog elementa (m2) Ui

- koeficijent prolaza topline i-tog građevinskog elementa (W/m2K)

lk

- duljina k-tog linearnog toplinskog mosta (m)

ψk

- dužinski koeficijent prolaza topline k-tog linearnog toplinskog mosta (W/m K)

χk

- koeficijent prolaza topline j-tog točkastog toplinskog mosta (W/K)

btr,x

- faktor prilagodbe, btr,x≠1 ako je temperatura s druge strane građevinskog elementa različita od vanjske temperature zraka. Određuje se u skladu s normom HN EN ISO 13789. Npr. za proračun gubitaka kroz negrijani prostor prema vanjskom okolišu btr,U iznosi:

Hue btr,U = Hiu + Hue

Hue - koeficijent transmisijskog gubitka od negrijanog prostora prema vanjskom okolišu (W/K) Hiu - koeficijent transmisijskog gubitaka od grijanog prostora prema negrijanom prosstoru (W/K)

96/116



HRN EN ISO 13 790

Koeficijent ventilacijskih toplinskih gubitaka određuje se u skladu s normom HN EN ISO 13790) prema sljedećem izrazu:

H ve = ρ ⋅ cp ⋅ ∑ (bve,k ⋅ qve,k,mn ) (W/K) k

gdje je: ρ - gustoća zraka (kg/m3) cp

- specifični toplinski kapacitet zraka pri konstantnom tlaku (J/kgK)

bve,k - faktor prilagodbe za svaki pojedini (k-ti) element koji pridonosi ventilacijskim gubicima. bve,k≠1 ako je temperatura ulaznog zraka različita od vanjske temperature zraka. Određuje se posebno za različite slučajeve prema normi (infiltracija kroz vanjsku ovojnicu zgrade, infiltracija iz susjednih nekondicioniranih prostora, ventilacija zrakom iz staklenika, ...) qve,k,mn

- prosječni protok zraka za svaki pojedini (k-ti) element koji pridonosi ventilacijskim gubicima z proračunskom periodu (m3/s)

97/116



HRN EN ISO 13 790

TOPLINSKI DOBICI Toplinski dobici proračunske zone za promatrani vremenski period (mjesec):

QH,gn = Qint + Qsol

(W/h)

gdje je: Qint - unutarnji toplinski dobici (Wh) Qsol - toplinski dobici od sunčeva zračenja (Wh)

98/116



HRN EN ISO 13 790

Unutarnji toplinski dobici

Obuhvaćaju: - toplinski tok koji odaju ljudi u prostoru - toplinski od rada raznih korisnikovih uređaja u prostoru - toplinski tok od rasvjete - toplinski tok od potrošne tople vode i otpadne vode - toplinski tok nastao radom elemenata sustava grijanja, hlađenja i ventilacije (onaj dio gubitaka koji se može rekuperirati unutar zgrade) Unutarnji toplinski gubici proračunske zone za promatrani vremenski period (mjesec):

Qint = ⎛⎜ ∑ Φint,mn,k ⎞⎟ ⋅ t + ⎛⎜ ∑ (1− btr,l )Φint,mn,u,l ⎟⎞ ⋅ t ⎠ ⎠ ⎝k ⎝ l

(Wh)

gdje je:

φint,mn,k

φint,mn,u,l btr,l t

- prosječni toplinski učin k-tog unutarnjeg izvora topline u grijanom prostoru: ljudi, uređaji, rasvjeta ...(W) - prosječni toplinski učin l-tog unutarnjeg izvora topline u susjednom negrijanom prostoru (W) - faktor smanjenja za susjedni negrijani prostor s l-tim unutarnjim toplinskim izvorom (prema normi HRN EN ISO 13789) - proračunski vremenski period (h) 99/116



Unutarnji toplinski dobici Prema Tehničkom propisu o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti (NN 110/08) unutarnji dobici Qint računaju se s vrijednošću 5 W/m² ploštine korisne površine zgrade

100/116



Toplinski dobici od sunčeva zračenja

HRN EN ISO 13 790

Toplinski gubici proračunske zone od sunčeva zračenja za promatrani vremenski period (mjesec):

Qsol = ⎛⎜ ∑ Φsol,mn,k ⎞⎟ ⋅ t + ⎛⎜ ∑ (1− btr,l )Φsol,mn,u,l ⎞⎟ ⋅ t ⎠ ⎠ ⎝k ⎝ l

(Wh)

gdje je:

φsol,mn,k

- prosječni toplinski učin sunčanog toplinskog izvora kroz k-ti građevni dio u grijani prostor (W)

φsol,mn,u,l - prosječni toplinski učin sunčanog toplinskog izvora

kroz l-ti građevni dio u susjedni negrijani prostor (W)

btr,l

- faktor smanjenja za susjedni negrijani prostor s ltim sunčanim toplinskim izvorom (prema normi HRN EN ISO 13789)

t

- proračunski vremenski period (h)

101/116



HRN EN ISO 13 790

Prosječni toplinski učin sunčanog toplinskog izvora kroz k-ti građevni dio:

Φsol,k = Fsh,ob,k Asol,kIsol,k − Fr,kΦr,k

(W)

gdje je: Fsh,ob,k

- faktor smanjenja zbog sjene od vanjskih prepreka direktnom sunčevu zračenju na površinu k-tog građevnog elementa

Asol,k

- efektivna površina k-tog građevnog elementa uzimajući u obzir orijentaciju i nagib plohe (m2)

Isol,k

- prosječna gustoća toplinskog toka sunčeva zračenja na površinu k-tog građevnog elemenata (W/m2)

Fr,k

- faktor oblika između k-tog građevnog elementa i neba npr. Fr,k=1 za nezasjenjeni vodoravan krov Fr,k=0,5 za nezasjenjeni okomiti krov

φr,k

- toplinski tok zračenja k-tog građevnog elementa prema nebu (W) 102/116



HRN EN ISO 13 790

FAKTOR ISKORIŠTENJA TOPLINSKIH DOBITAKA ZA GRIJANJE

QH, nd = QH, nd, cont = QH,nt − ηH, gn ⋅ QH,gn

(kWh/a)

ηH,gn je bezdimenzijski faktor koji definira koliki se udio ukupnih toplinskih dobitaka iskorištava za grijanje (koristi se kod mjesečnog ili sezonskog proračuna) Računa se posebno za svaku proračunsku zonu i za svaki mjesec.

Funkcija je omjera toplinskih dobitaka i gubitaka te toplinske inercije zgrade (koja se opisuje parametrom a). Definiran je sljedećim izrazima:

ηH,gn

gdje je:

1− γ a = 1− γ a+1

za γ > 0 i γ ≠ 1

ηH,gn =

a za γ = 1 a +1

ηH,gn =

1

γ

za γ < 0

γ

- omjer toplinskih dobitaka i gubitaka (-)

a

- bezdimenzijski numerički parametar koji uzima u obzir utjecaj toplinske inercije (-)

103/116



HRN EN ISO 13 790 - omjer toplinskih dobitaka i gubitaka

QH,gn γ= QH,ht

- bezdimenzijski numerički parametar koji uzima u obzir utjecaj toplinske inercije funkcija je vremenske konstante zgrade

a = a0 +

τ τ0

gdje je: - za mjesečni proračun a0 = 1 τ0=15 h - za sezonski proračun a0 = 0,8 τ0=30 h Vremenska konstanta zgrade

τ=

Cm 3600 H tr + H ve

(h)

gdje je: Htr - koeficijent transmisijskih toplinskih gubitaka proračunske zone (W/K) Hve - koeficijent ventilacijskih toplinskih gubitaka proračunske zone (W/K) Cm - toplinski kapacitet zgrade ili proračunske zone (J/K) 104/116



HRN EN ISO 13 790 Toplinski kapacitet zgrade ili proračunske zone I. NAČIN

Cm = ∑ κ j Aj

(J/K)

j

gdje je: κj - toplinski kapacitet j-tog građevnog dijela zgrade po jedinici površine prema HN EN ISO 13786 (J/m2K) npr. κj = 110 000 J/m2K za laganu konstrukciju κj = 260 000 J/m2K za tešku konstrukciju Aj - površina građevnog dijela zgrade (m2) II. NAČIN

Cm = 470 kJ/m2K ⋅ Af Cm = 330 kJ/m2K ⋅ Af Cm = 180 kJ/m2K ⋅ Af

za teške zone zgrade za srednje teške zone zgrade za lagane zone zgrade

gdje je: - površina kondicioniranog dijela proračunske zone zgrade proračunata s vanjskim Af dimenzijama (m2) 105/116



HRN EN ISO 13 790 TEŠKE ZONE ZGRADE One zone zgrade koje zadovoljavaju sljedeće uvjete: - masivni unutarnji i vanjski građevni dijelovi (gustoća materijala ≥ 1000 kg/m3 - bez ovješenih stropova ili obloga stropova toplinsko-izolacijskim materijalima - bez toplinske izolacije na unutarnjoj strani vanjskih građevnih dijelova - bez visokih prostorija SREDNJE TEŠKE ZONE ZGRADE One zone zgrade koje zadovoljavaju sljedeće uvjete: - masivni unutarnji i vanjski građevni dijelovi (gustoća materijala ≥ 600 kg/m3 - bez ovješenih stropova ili obloga stropova toplinsko-izolacijskim materijalima - bez toplinske izolacije na unutarnjoj strani vanjskih građevnih dijelova - bez visokih prostorija LAGANE ZONE ZGRADE One zone zgrade koje ne zadovoljavaju uvjete za teške i srednje teške zone zgrade.

106/116



FAKTOR ISKORIŠTENJA TOPLINSKIH DOBITAKA ZA GRIJANJE

Može se, za potrebe certificiranja, računati na pojednostavljen način (prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada, NN113/08):

ηH,gn = 1 za masivnu zgradu (tešku zgradu) ηH,gn = 0,98 za srednje tešku zgradu ηH,gn = 0,90 za laku zgradu

107/116



Godišnje potrebna toplinska energija za grijanje - zahtijevana (dopuštena) vrijednost Q''H,nd u kWh/(m2a) Druga stranica energetskog certifikata

108/116



Godišnje potrebna toplinska energija za grijanje - zahtijevana (dopuštena) vrijednost Q''H,nd u kWh/(m2a) Zahtjevi za zgrade grijane na temperaturu 18 °C ili višu prema Tehničkom propisu o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (NN 110/08). Stambena zgrada za koju je grijanje predviđeno na temperaturu 18 °C ili višu mora biti projektirana i izgrađena na način da godišnja potrebna toplinska energija za grijanje po jedinici ploštine korisne površine zgrade, Q’’H,nd [kWh/(m²·a)], ovisno o faktoru oblika zgrade, f0, nije veća od vrijednosti: – za f0 ≤ 0,20 – za 0,20 < f0 < 1,05 – za f0 ≥ 1,05

Q’’H,nd = 51,31 kWh/(m²·a) Q’’H,nd = (41,03 + 51,41·f0) kWh/(m²·a) Q’’H,nd = 95,01 kW·h/(m²·a)

gdje je: - faktor oblika zgrade, f0 = A/Ve (m-1), jest omjer oplošja, A (m²), i obujma, Ve (m³), grijanog dijela zgrade. 109/116



5.4.6. Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne tople vode QW [kWh/a] prema HRN EN 15316-3-1:2007 HN EN 15316-3-1 - Metoda proračuna energijskih zahtijeva i učinkovitosti sustava - Dio 3-1: Sustav za pripremu potrošne tople vode Norma sadrži metode proračuna potrebne toplinske energije za pripremu potrošne tople vode u zgradi na 4 načina: • prema dnevnoj dinamici potrošnje (u prilogu A dani su standardizirani programi dnevne potrošnje za različite slučajeve ovisno o broju osoba i korištenju kade ili tuša) • prema dnevnom utrošenom volumenu (u prilogu B dani su standardizirane vrijednosti potrebnog volumena potrošne tople vode ovisno o vrsti prostora, broju osoba i sl.) • prema površini zgrade (samo ako je donesen nacionalni dodatak normi u kojem se definira specifična vrijednost) • prema vrsti zgrade (samo ako je donesen nacionalni dodatak normi - temelji se na pretpostavci da potrošnja tople vode ovisi o vrsti i namjeni zgrade) 110/116



HRN EN 15316-3-1

Za potrebe energetskog certificiranja zgrada (prema Pravilniku o energetskom certificiranju zgrada, NN113/08) koriste se: ZA STAMBENE ZGRADE - proračun prema površini zgrade ZA NESTAMBENE ZGRADE -proračun prema dnevnom utrošenom volumenu

STAMBENE ZGRADE Godišnja potrebna toplinska energija za pripremu tople vode računa se prema korisnoj površini objekta:

QW = 12,5 ⋅ Ak

(kWh/a)

gdje je Ak - korisna površina objekta (m2) Oko 300 l/m2a (za Δt=35°C) Npr. Stan od 60 m2 → 18m3 tople vode godišnje → cca. 50 l/dan 111/116



HRN EN 15316-3-1

NESTAMBENE ZGRADE Dnevno potrebna toplinske energija za pripremu tople vode računa se prema izrazu:

QW,d = ρ W ⋅ c W ⋅VW,d ⋅ (θ W − θ0 )

(kWh/d)

gdje je: ρW - gustoća vode (kg/m3) - specifični toplinski kapacitet vode (kWh/kg K) cW VW,d - potrebni dnevni volumen tople vode (m3/d) θW - temperatura potrošne tople vode 60 °C θ0 - temperatura hladne vode iz vodovoda 13,5 °C

ρ W ⋅ c W = 1,16 (kWh/m 3K)

QW,d = 1,16 ⋅VW,d ⋅ (θ W − θ0 )

(kWh/d)

112/116



Dnevno potreban volumen tople vode VW,d određuje se temeljem vrste zgrade i njene namjene:

VW,d =

VW,f,d ⋅ f 1000

HRN EN 15316-3-1

(m3 /d)

gdje je: VW,f,d - specifična dnevna potrošnja tople vode po jedinici proračuna f - jedinica proračuna ovisno o tipu i namjeni objekta npr. za bolnice VW,f,d =88 l/(broj ležaja ⋅ dan) f = broj ležaja za hotel *** VW,f,d =90 l/(broj ležaja ⋅ dan) Ostalo je dano u dodatku B norme HN EN 15316-3-1. Tjedne, mjesečne i godišnje potrebne količine toplinske energije za pripremu tople vode dobiju se zbrajanjem dnevnih vrijednosti: 7

QW,t = ∑ QW,d

(kWh/tjedno )

QW,m = ∑ QW,d

(kWh/mjesečno)

1 30

1 365

QW = ∑ QW,d 1

(kWh/a) 113/116



UKRATKO Proračun prema normi HN EN 13790 služi za određivanje godišnje potrebne toplinske energije za grijanje prostora. Godišnja potrebna toplinska energija za grijanje jest računski određena količina topline koju sustavom grijanja treba tijekom jedne godine dovesti u zgradu za održavanje unutarnje projektne temperature u zgradi tijekom razdoblja grijanja. Pri proračunu godišnje potrebne toplinske energije za grijanje prema normi HR EN 13790 djelomično se uzimaju u obzir i toplinski dobici koji smanjuju toplinsko opterećenje. Dopuštena (zahtijevana) godišnja potrebna toplinska energija za grijanje određuje se temeljem Tehničkog propisa o racionalnoj uporabi energije i toplinskoj zaštiti u zgradama (NN 110/08) i to u ovisnosti o faktoru oblika zgrade (omjeru oplošja i obujma grijanog dijela zgrade)

114/116



UKRATKO Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne tople vode u svrhu upisa u energetski certifikat određuje se prema normi HN EN 15316-3-1 Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne tople vode za stambene zgrade određuje se na temelju površine zgrade. Godišnja potrebna toplinska energija za zagrijavanje potrošne tople vode za nestambene zgrade određuje se na temelju utrošenog volumena tople vode.

115/116



Hvala na pažnji!

116/116

13_Proracun Toplinske Energije - 1 Dio

Recommend Documents