Reklama

Vstupní parametry pro návrh interního mikroklimatu

4.11.2014

doc. Ing. Vladimír Jelínek, CSc., Ing. Vladimíra Linhartová

Reklama

K tomu aby interní mikroklima v obytných budovách vyhovovalo normovým a předpisovým požadavkům, je nutné mít pro návrh vytápění a větrání dobré vstupní parametry pro výpočet. Následující článek se věnuje shrnutí nejdůležitějších parametrů pro výpočet tepelného výkonu, tj. požadavkům na vnitřní teploty vzduchu a stanovení vhodného průtoku větracího vzduchu.

1. Vnější výpočtová teplota

Významným faktorem, který ovlivňuje výpočet tepelné ztráty objektu a potřebu energie na vytápění je venkovní výpočtová teplota lokality, kde se nachází. Česká republika je rozdělena do třech výškových pásem, pro které je tato teplota určena. Venkovní teplota je velmi proměnná a je odvozena z dlouhodobých průměrů měření pěti nejchladnějších dnů. Výpočtové venkovní teploty pro Českou Republiku jsou uvedeny v tabulce č. 1. Pro místa v oblasti s nadmořskou výškou vyšší než 400, resp. 600 nebo 800 m se snižuje výpočtová teplota o 3 °C. U některých oblastí je zohledněno zvýšené zatížení větrem.

Tabulka č. 1: Výpočtové venkovní teploty v České republice
Nadmořská výška [m.n.m.]	Výpočtová teplota [°C]	Zvýšení výpočtové teploty [°C]
Nad 400	−12	−15
Nad 600	−15	−18
Nad 800	−18	−21

2. Vnitřní výpočtová teplota

2.1. Teplota ve vytápěných místnostech podle vyhlášky 194/2007 a normy ČSN EN 12 831

Jednotlivé místnosti v bytových domech mají předepsané vnitřní výpočtové teploty vzduchu. Otopný systém musí být navržen tak, aby bylo možno dosáhnout vnitřní výpočtové teploty při nejnižší vnější výpočtové teplotě. Návrhové teploty pro jednotlivé místnosti jsou uvedeny v tabulce č. 2.

Tabulka č.2: Vnitřní výpočtové teploty v otopném období
	Vnitřní výpočtová teplota v otopném období dle vyhlášky 194/2007 Sb. a normy ČSN EN 12 831 [°C]
Obývací místnosti (obývací pokoj, ložnice, jídelna, pracovna, atd.)	20
Kuchyně	20
Koupelna	24
Klozet	20
Vytápěné vedlejší místnosti	15
Vytápěná schodiště	10

2.2. Teplota v sousedních nevytápěných místnostech podle normy ČSN 06 0230

Podstatná část bytových domů je z období platnosti normy ČSN 06 0210, které obsahovala i často velmi potřebné teploty v sousedních nevytápěných místnostech. Pokud nechceme vypočítávat tyto teploty přesným a zdlouhavým výpočtem podle ČSN EN 12 831, je možné přijmout tyto zjednodušené údaje, které většinou oproti současným budovám s vyšším teplotním odporem obvodového pláště, dávají výsledky ve prospěch návrhu, tedy vyššího výkonu.

Tabulka č. 3: Teploty v sousedních nevytápěných místnostech podle ČSN 06 0230
Druh nevytápěných místností			Teplota v sousedních nevytápěných místnostech `t`_i [°C] při výpočtové venkovní teplotě `t`_e [°C]
Druh nevytápěných místností			−12	−15	−18	−21
1	Podstřešní prostory (půdy)	netěsněná krytina	−6	−9	−12	−15
		těsněná krytina bez tepelné izolace	−3	−6	−9	−12
		těsněná krytina s tepelnou izolací	0	0	−3	−6
2	Vzduchová mezera u větraných dvouplášťových střech		−9	−12	−15	−18
3	Místnosti sousedící	převážně s vytápěnými místnostmi, např. vnitřní chodby atd.	15
		zčásti s vytápěnými místnostmi a zčásti s venkovním prostředím
		– bez venkovních dveří	6	6	3	3
		– s venkovními dveřmi, také vnitřní schodiště	0	0	−3	−3
		převážně s venkovním prostředím, s nímž jsou spojeny venkovními dveřmi	−3	−6	−9	−12
4	Sklepy a jiné suterénní nevytápěné místnosti	částečně nad terénem
		– nevětrané	3	3	0	0
		– větrané	0	0	−3	−3
		zcela pod terénem	5 až 10
5	Zřídka vytápěné místnosti	ve stejné budově	15
5	Zřídka vytápěné místnosti	v sousední budově	10
6	Kotelny, výměníkové stanice, strojovny		15 až 20

2.3. Teplota přilehlé zeminy ke stavebním konstrukcím podle ČSN 06 0230

Podle normy ČSN 06 0230 je možné stanovit si přilehlé teploty zeminy ke stavebním konstrukcím na základě hodnot uvedených v tabulce č. 4.

Tabulka č. 4: Teplota přilehlé zeminy
Poloha přilehlé zeminy	Teplota přilehlé vrstvy `t`_ez [°C] při venkovní výpočtové teplotě `t`_e [°C]
Poloha přilehlé zeminy	−12	−15	−18	−21
Pod podlahou	+5	+5	+5	+5
U svislé stěny do hloubky 1 m	−3	−3	−6	−6
U svislé stěny v hloubce 1 až 2 m	0	0	−3	−3
U svislé stěny v hloubce 2 až 3 m	+3	+3	0	0
U svislé stěny v hloubce přes 3 m	+5	+5	+5	+5

2.4. Kategorizace vnitřního prostředí

Na vnitřní prostředí budovy jsou kladeny nároky z mnoha hledisek a vzhledem k úrovni očekávání obyvatel na jejich plnění jsou rozděleny do čtyř kategorií dle normy ČSN EN 15 251. Popis jednotlivých kategorií a jejich vhodné využití je uveden v tabulce č. 5.

Tabulka č. 5: Kategorizace vnitřního prostředí
Kategorie	Popis
I	Vysoká úroveň očekávání, doporučená pro prostory obsazené velmi citlivými osobami s křehkým zdravím a se zvláštními požadavky, např. osoby postižené, nemocné, velmi malé děti a starší osoby.
II	Běžná úroveň očekávání. Vhodné využití pro nové budovy a rekonstrukce.
III	Přijatelná až střední úroveň očekávání. Použitelná pro stávající budovy.
IV	Hodnoty mimo kritéria kategorie III. Použitelná pouze pro omezenou část roku.

Rozsah teplot vzduchu v interiéru v obytných budovách je uveden v tabulce č. 6. Tato tabulka uvádí doporučené rozsahy vnitřní teploty vzduchu při energetických výpočtech s hodinovým časovým krokem.

Tabulka č. 6: Teplotní rozsahy v místnostech obytných budov dle ČSN EN 15251
	Kategorie	Teplotní rozsah pro vytápění [°C], oděv 1,0 clo	Teplotní rozsah pro chlazení [°C], oděv 0,5 clo
Obytné budovy – obytné místnosti, osoby vsedě 1,2 met	I	21–25	23,5–25,5
	II	20–25	23,0–26,0
	III	18–25	22,0–27,0
Obytné budovy – ostatní místnosti, osoby stojící a přecházející 1,5 met	I	18–25	–
	II	16–25	–
	III	14–25	–

3. Obvodový plášť budovy

Vlastnosti obvodového pláště zásadním způsobem ovlivní tepelný výkon objektu a jeho potřebu energie na vytápění. Tabulka č. 7 uvádí hlavní požadavky normy ČSN 730540-2 Z1 (2012) Tepelná ochrana budov.

Tabulka č. 7: Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou `Φ`_im 18 až 22 °C včetně
Popis konstrukce	Součinitel prostupu tepla [W‧m⁻²K⁻¹]
Popis konstrukce	Požadované hodnoty `U`_N,20	Doporučené hodnoty `U`_rec,20	Doporučené hodnoty pro pasivní domy `U`_pas,20
Stěna vnější	0,3	těžká 0,25	0,18–0,12
Stěna vnější	0,3	lehká 0,20	0,18–0,12
Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45°	0,30	0,20	0,18–0,12
Strop s podlahou nad venkovním prostorem	0,24	0,16	0,15–0,10
Výplň otvoru z vytápěného prostoru do venkovního prostředí, kromě dveří	1,5	1,2	0,8–0,6
Dveřní výplň otvoru z vytápěného prostoru do venkovního prostředí (včetně rámu)	1,7	1,2	0,9

Při návrhu obálky budovy můžeme objekt kategorizovat do nízkoenergetického nebo pasivního standardu. Při výpočtech se postupuje podle ČSN EN ISO 13 790 (2009) Energetická náročnost budov – výpočet spotřeby energie na vytápění, v souladu s předpisem TNI 73 0330 (2010) Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění – Bytové domy a s normou ČSN 73 0540-2 Z1 (2012) Tepelná ochrana budov.

3.1. Nízkoenergetický standard budovy

Budova by neměla překročit měrnou roční potřebu tepla na vytápění 70 kWh‧m⁻² půdorysné plochy pro rodinné domy a 55 kWh‧m⁻² pro bytové domy.

3.2. Pasivní standard budovy

Budova by neměla překročit měrnou roční potřebu tepla na vytápění 20 kWh‧m⁻² půdorysné plochy pro rodinné domy a 15 kWh‧m⁻² pro bytové domy a musí splňovat další podmínky, které jsou uvedeny v tabulce č. 8, podle směrnice MŽP č. 9/2009.

Tabulka č. 8: Technické a energetické požadavky pro dosažení pasivního standardu
Veličina	Ozn.	Jednotka	Požadavek	Způsob prokázání	Poznámka
PROSTUP TEPLA
Součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí na systémové hranici	`U`	W/(m²K)	Doporučené hodnoty dle ČSN 73 0540-2	Výpočet v souladu s ČSN 73 0540-2
Střední hodnota součinitele prostupu tepla	`U`_em	W/(m²K)	`U`_em ≤ 0,3	Výpočet v souladu s ČSN 73 0540-2
KVALITA VZDUCHU A TEPELNÁ ZTRÁTA VÝMĚNOU VZDUCHU
Přívod čerstvého vzduchu do všech pobytových místností	–	–	zajištěn	Kontrola projektové dokumentace
Účinnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu	`η`	%	`η` ≥ 70	Podle ověřených podkladů výrobce	V energ. bilančních výpočtech snížená hodnota o 10 %
Neprůvzdušnost obálky budovy ve fázi přípravy stavby	`n`₅₀	1/h	`n`₅₀ = 0,6		Projektový předpoklad
Neprůvzdušnost obálky budovy po dokončení stavby	`n`₅₀	1/h	`n`₅₀ ≤ 0,6	Měření metodou tlakového spádu a výpočet v souladu s ČSN EN 13 829 metoda B, podrobněji v TNI 0330
ZAJIŠTĚNÍ POHODY PROSTŘEDÍ V LETNÍM OBDOBÍ
Nejvyšší teplota vzduchu v pobytové místnosti	`Θ`	°C	≤ 27	Výpočet podle ČSN 73 0540-4	Strojní chlazení se nepředpokládá
POTŘEBA TEPLA NA VYTÁPĚNÍ
Měrná potřeba tepla na vytápění	`Ea`	kWh/m²a	≤ 15
POTŘEBA PRIMÁRNÍ ENERGIE
Potřeba primární energie z neobnovitelných zdrojů na vytápění, přípravu TV a technické systémy budov	`PEa`	kWh/m²a	≤ 60

4. Větrání obytných budov

4.1. Obecné požadavky

Rekonstrukcí objektu dojde k zateplení obvodového pláště a výměně oken za velmi těsná. Těmito opatřeními se sníží energetická náročnost budovy a také se nezanedbatelně sníží průvzdušnost objektu – výměna vzduchu v místnostech. Bez opatření, která zajistí splnění požadavků na větrání, se výrazně zhorší interní mikroklima objektu a může docházet ke vzniku plísní. Při rekonstrukcích objektů je třeba se zabývat množstvím přiváděného vzduchu do obytných místností.

Kvalitního prostředí v bytových domech lze dosáhnout dodržováním tří základních pravidel:

odtah znečišťujících látek a vlhkosti z místa jejich vzniku,
přívod čerstvého vzduchu zajistit zejména do hlavních obytných místností (ložnice, obytný prostor),
pomocí prvků pro průtok vzduchu nebo mezerami pod dveřními prahy zajistit provětrání celého bytu.

Přívod vzduchu lze řešit přirozeným způsobem větrání větracími štěrbinami v obvodových konstrukcích, štěrbinami, které jsou součástí výplní stavebních otvorů nebo u nuceného větrání větrací jednotkou.

Vzhledem k tomu, že cílem rekonstrukce objektu je snížit energetickou náročnost budovy, není vytváření otvorů v obálce budovy vhodným řešením a proto se jako lepší řešení nabízí řízené větrání s rekuperací tepla. Další výhodou nuceného rovnotlakého větrání je, že obytný prostor není zatěžován hlukem z venkovní komunikace, přívodní vzduch je zbaven nečistot.

Základní funkční požadavky na systém větrání zahrnují:

udržet relativní vlhkost vzduchu v požadovaných mezích,
zajistit hygienicky nezbytné množství venkovního vzduchu,
udržet koncentraci škodlivin minimálně na požadovaných mezích,
nezatěžovat obyvatele nadměrným hlukem,
zajistit ekonomicky hospodárný provoz.

4.2. Legislativní požadavky na větrání

4.2.1. Požadovaná výměna vzduchu dle ČSN EN 12 831

V normě ČSN EN 12 831 Tepelná ochrana budov – Výpočet tepelného výkonu je stanovena minimální hygienická výměna vzduchu. Hygienické množství přiváděného vzduchu do místnosti se vypočte podle vzorce:

V_min,i = n_min ‧ V_i [m³‧h⁻¹]

V tabulce č. 9 jsou uvedeny tyto minimální požadované výměny vzduchu v místnosti za hodinu n_min.

Tabulka č. 9: Hygienická výměna vzduchu v místnosti
Druh místnosti	`n`_min [h⁻¹]
Obytná místnost	0,5
Kuchyně nebo koupelna s oknem	1,5
Kancelář	1,0
Zasedací místnost, školní třída	2,0

4.2.2. Průtoky vzduchu dle ČSN EN 15 521

V tabulce č. 10 jsou uvedeny požadované průtoky větracího vzduchu dle kategorizace prostoru uvedené v normě ČSN EN 15251 z roku 2011 Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, tepelného prostředí, osvětlení a akustiky.

Norma uvádí, že požadované návrhové průtoky větracího vzduchu musí být určeny intenzitou větrání za hodinu nebo průtokem přiváděného a odváděného vzduchu nebo celkovou požadovanou intenzitou větrání.

V případě, že obytná budova není delší dobu využívána, umožňuje tato norma snížit průtok větracího vzduchu na hodnotu 0,18 až 0,36 m³‧h⁻¹‧m⁻².

Tabulka č. 10: Příklad průtoku větracího vzduchu pro bytové domy pro nepřetržité větrání během doby kdy je objekt obsazen
Kategorie	Průtok vzduchu		Obytné místnosti a ložnice		Odtah vzduchu [m³‧h⁻¹]
Kategorie	m³‧h⁻¹‧m⁻²	h⁻¹	m³‧h⁻¹‧os⁻¹	m³‧h⁻¹‧m⁻²	kuchyně	koupelna	toaleta
I (nejlepší)	1,76	0,7	36,0	5,0	100	72	50
II (střední)	1,51	0,6	25,2	3,6	72	54	36
III (horší)	1,26	0,5	14,4	2,16	50	36	25

4.2.3. Průtoky vzduchu dle ČSN EN 15 665

Větrání budov se věnuje norma ČSN EN 15 665 se změnou Z1 Větrání budov – Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov. Národní příloha evropské normy definuje požadavky na větrání obytných budov. Norma požaduje zajištění trvalého přívodu venkovního vzduchu s minimální intenzitou větrání 0,3 h⁻¹ v obytných prostorech a kuchyních. Pro vyšší kvalitu vnitřního vzduchu doporučuje intenzitu větrání 0,5 až 0,7 h⁻¹ a v období, kdy budova není dlouhodobě používána lze připustit intenzitu 0,1 h⁻¹. Pro dimenzování přívodu vzduchu může sloužit tabulka č. 11, ale zároveň musí být splněn požadavek na minimální intenzitu větrání.

Tabulka č. 11: Požadavky na větrání obytných budov dle ČSN EN 15665/Z1
Požadavek	Průtok venkovního vzduchu		Nárazové větrání – průtok odsávaného vzduchu
Požadavek	Intenzita větrání [h⁻¹]	Množství venkovního vzduchu na osobu [m³‧hod⁻¹‧os⁻¹]	Kuchyně [m³‧hod⁻¹]	Koupelna [m³‧hod⁻¹]	WC [m³‧hod⁻¹]
Minimální hodnota	0,3	15	100	50	25
Doporučená hodnota	0,5	25	150	90	50

4.2.4. Průtoky vzduchu dle nařízení vlády 523/2002

Požadavky na množství větracího vzduchu v závislosti na druhu a počtu zařizovacích předmětů uvádí nařízení vlády 523/2002. Požadavky jsou shrnuty v tabulce č. 12.

Tabulka č. 12: Požadavky na množství větracího vzduchu dle typu zařizovacího předmětu
Název místnosti	Typ zařizovacího předmětu	Množství přiváděného vzduchu [m³/h]
Toaleta	pisoár	25
Toaleta	klozet	50
Sprcha	sprcha	150 až 200
Umývárna	umyvadlo	30
Šatna	šatní místo	20

4.2.5. Shrnutí požadovaných průtoků větracího vzduchu pro jednotlivé místnosti

Požadavky na množství větracího vzduchu pro místnosti se vznikem škodlivin v bytových domech jsou uvedeny v tabulce č. 13.

Tabulka č. 13: Požadavky na množství větracího vzduchu pro místnosti se vznikem škodlivin [m³/h]
	WC	koupelna	kuchyně
Dle požadavku ČSN 747110 Bytová jádra z roku 1988 na typ místnosti.	25	75	100
Dle doporučení směrnice STP-OS4 z roku 2005	40	60	60
Dle DIN 1946-6. Pro místnosti s délkou provozu kratším než 12 hodin za den	20	40 (koupelna i s toaletou)	40 (stálé větrání), 200 (nárazové větrání)

4.2.6. Větrání domovních komunikací a domovního vybavení

Domovní komunikace, ze kterých se vstupuje do bytů, musí být trvale větratelné alespoň nepřímo.

Sušárny, žehlírny, místnosti pro údržbu zařízení a prostory pro odkládání odpadků musí mít přímé větrání.

Prostory pro ukládání kol, kočárků a jiných občasně používaných předmětů, pro skladování paliva, úklidová komora musí být větrány alespoň nepřímo.

Prostor pro záchodovou mísu u domovního vybavení musí být větrán alespoň průduchem, při nuceném větrání smí být napojen na sběrný průduch pro nucené větrání obdobných prostorů bytů.

Větrané prostory bytu a domovního vybavení se nesmějí spojovat do společného větracího průduchu.