TOMÁŠ PRÁZNOVSKÝ JOZEF ĎUĎÁK

Transkript

1 VÝPOČET TEPELNÝCH STRÁT BUDOVY, EFEKTIVITA ZATEPLENIA DOMU PRI RÔZNYCH DRUHOCH A HRÚBKACH TEPELNÝCH IZOLÁCIÍ WÄRMEVERLUSTEKALKULATION DER GEBÄUDE, EFEKTTIVITÄT DER WÄRMEISOLATION DES HAUSES BEI VERSCHIEDENEN ARTEN UND DICKEN TOMÁŠ PRÁZNOVSKÝ JOZEF ĎUĎÁK Zusammenfassung Bei der Wärmeisolationwahl der Einfamielienhäuser hängt an den Finanzfähigkeiten des Investors ab für welchen Wärmeisoliationsart entscheidet sich. Die richtige Wahl ist einfacher, wenn der Investor die Kalkulationen der Wärmeverluste des Hauses bei verschiedenen Wärmeisolationsarten und ihren verschiedenen Dicken zur Verfügung hat. Bei schlechter Wahl des Artes und Dicke der Wärmeisolation kommt zur Steigerung der Umschlagszeit, die für Wärmeisolation des Einfamilienhäusers ausgegeben wurden. Bei der falschen Wahl der Wärmeisolationdicke kommt nicht zu effektivem Sparen der Finanzmittel. Dabei die Kaufkosten dieser Wärmeisolation sind nicht günstig. Dasselbe gilt auch bei der Wahl des Materials, aus dem die Wärmeisolation hergestellt ist. Manche Wärmeisolationsarten haben höhere Einkaufpreisen, aber die Wärmeverluste sind dabei fast gleich. Schlüsselwort: Baumaterial, Kraftstoffverbrauch, Heizelement Úvod Vykurovanie rodinných a bytových domov je síce odborná problematika technického charakteru, ale zaujíma aj laikov. Môžeme povedať, že každý človek túži po útulnom bývaní, pričom jedným z jeho aspektov je práve zabezpečenie tepelnej pohody pre užívateľov bytov, rodinných, alebo bytových domov. Vykurovanie bytov, alebo rodinných domov predstavuje komplexný celospoločenský fenomén, ktorý možno charakterizovať: - energetickou náročnosťou, - environmentálnou bezpečnosťou, - ekonomickou efektívnosťou (Petráš a kol., 2005). Na veľkosti tepelných strát budov má veľký vplyv druh použitých stavebných materiálov. Súčasné stavebníctvo spracúva tradičné materiály, ktoré sa na stavbách používajú už celé generácie, rovnako ako úplne nové, vyrobené na základe najnovších vedeckých poznatkov. Počet stavebných materiálov, ktoré sa vyvíjajú cielene pre potreby nejakej významnej stavby alebo na špeciálne stavebné účely, stále narastá. Veľká pozornosť sa venuje zlepšovaniu vlastností existujúcich stavebných materiálov a pôvodne špeciálne materiály sa menia na bežné. Mnohé stavebné materiály a stavebniny sú dostupné vo viacerých látkových modifikáciách, či výrobných variantoch a rozdiely vo vlastnostiach zdanlivo podobných doc. Ing. Jozef Ďuďák CSc., Katedra strojov a výrobných systémov, Technická fakulta SPU Nitra, Tr. A. Hlinku 2, Nitra, Jozef.Dudak@uniag.sk 198

2 stavebných materiálov pritom môžu byť podstatné. Naopak, na rovnaký účel možno často použiť stavebné materiály rozličného druhu s celkom rozličným látkovým zložením. O výbere stavebného materiálu na konkrétny účel rozhodujú legislatívne, technické, ekonomické a subjektívne požiadavky (Svoboda a kol., 2005). Materiály a metódy Vykonaný modelový výpočet tepelných strát rodinného domu bol spracovaný podľa normy STN Zistením veľkostí tepelných strát pri zateplenom a nezateplenom dome, ako aj pri rôznych druhoch použitých tepelných izolácii a ich následné porovnanie nám dáva možnosť voľby správneho vykurovacieho zariadenia. Po výbere veľkosti vykurovacieho zariadenia je možné určiť spotrebu zdroja tepla a následne návratnosť investícii vynaložených na zateplenie budovy. Tepelné straty budov delíme na tri základné druhy: - Tepelné straty prechodom tepla sú všetky tepelné straty, ktoré vznikajú pri prestupe tela z teplejšieho prostredia do chladnejšieho. Ide o straty cez stavebné konštrukcie (vonkajšie obvodové steny, strop, podlaha ako aj straty medzi vykurovanými miestnosťami, ktorých rozdiel vnútorných teplôt je veľmi veľký). - Tepelné straty vetraním jedná sa o straty spôsobené výmenou vzduchu, pričom vetranie môže byť nútené alebo prirodzené. Voľba druhu vetrania pri rodinných domoch závisí zväčša na investorovi. Pri nútenom type vetrania je možné znížiť tepelné straty až o 90 %, je to možné vďaka rekuperácii vzduchu. Pri rekuperácii dochádza k ohrievaniu vstupného čerstvého vzduchu vystupujúcim teplým vzduchom z domu. - Tepelný príkon na zakúrenie ide o navýšenie výkonu kotla, ktorý je potrebný na vyrovnanie vplyvu prerušovaného vykurovania vo vykurovanom priestore. Pri výpočte tepelných strát je nutné určiť nasledovné hodnoty vstupných veličín: - vonkajšia teplota -10 C - vnútorná teplota 20 C - hrúbku použitých stavebných materiálov h - súčiniteľ tepelnej vodivosti (stavebných materiálov a okien) λ, W/(m.K) - druh domu (bungalov) - rozmery okien, m - rozmery stien, m - rozmery podláh a stropov miestností, m - výšku miestností, m - veľkosti lineárnych tepelných mostov, W/(m.K) Ako základný stavebný materiál na konštrukciu vonkajších obvodových stien bola pri výpočtoch použitá tehla POROTHERM 44 Si. Použité rôzne druhy tepelných izolácii sa líšia druhom materiálu, z ktorého sú vyrobené. Vybrané druhy tepelnej izolácie a stavebných materiálov spolu s ich súčiniteľmi tepelnej vodivosti sú uvádzané v tab

3 Tabuľka1: Súčinitele tepelných vodivostí tepelných izolácii Tepelná izolácia súčiniteľ tepelnej vodivosti λ, W/(m.K) isover - min. vlna 0,035-0,042 isover EPS 0,036-0,041 KOLL2KOLL 0,039-0,043 HOFATEX 0,039-0,044 Tepelné izolácie od spoločností KOL2KOLL a HOFATEX sú vyrábané na prírodnej báze (t.j. celulóza). Výsledky a diskusia Pri výpočte tepelných strát bolo brané do úvahy celkové zateplenie domu, tzn. zateplenie vonkajších obvodových stien, stropu a podlahy. Na dome sa počíta s osadením plastových okien s termoizolačným trojsklom, ktorých vnútro je vyplnené plynom (kryptón). 1. Tepelné straty počítane pre nezateplený dom. Osadené okná sú vo všetkých prípadoch rovnaké ich tepelné ani termoizolačné vlastnosti sa nemenia. To isté platí aj pre stavebné materiály navrhnuté na základnú konštrukciu domu (hrúbka stien, podláh a stropu sa nemení). 2. Tepelné straty počítané pre zateplený dom. Hrúbka použitej izolácie v podlahe, v strope a na vonkajších obvodových stenách je hrúbky h = mm. Výsledky vypočítaných tepelných strát z bodu 1 a 2 sú uvedené v tabuľke Tepelné straty počítané pre zateplený dom. Hrúbka použitej izolácie v podlahe, v strope a na vonkajších obvodových stenách je hrúbky h = 200 mm. Hodnoty tepelných strát zatepleného domu s hrúbkou izolácie 200 mm a nezatepleného domu sú uvedené v tabuľke 3. Tab. 2 Tepelné straty zatepleného a nezatepleného domu Tepelné straty hrúbka použitej izolácie h = mm bez isover - izolácie min. vlna isover EPS KOLL2KOLL HOFATEX celkové tepelné straty, W 14401, , , , ,12 tepelné straty prestupom tepla, W 5218, , , , ,59 tepelné straty vetraním, W 4883, , , , ,96 tepelné straty na zakúrenie, W 4299, , , , ,56 Tab. 3 Tepelné straty zatepleného a nezatepleného domu pri zmene hrúbky izolácie Tepelné straty hrúbka použitej izolácie h=200 Bez isover - izolácie min. vlna isover EPS KOLL2KOLL HOFATEX celkové tepelné straty, W 13836, , , ,12 tepelné straty prestupom tepla, W 4653, , , ,59 tepelné straty vetraním, W 4883, , , , ,96 tepelné straty na zakúrenie, W 4299, , , , ,56 200

4 Na základe vypočítaných tepelných strát boli pre zabezpečenie vykurovania vybraté dva plynové kondenzačné kotle. Grizzly 65KLO EKO a Medveď 20KLZ. Výkon, cena kotla a cena spotrebovaného paliva za vykurovacie obdobie sú uvedené v tabuľke 4. Ako vykurovacie obdobie sa bralo do úvahy obdobie od októbra do marca. Cena spotrebovaného paliva bola vypočítaná na základe spotreby množstva plynu m 3 /h ktorá je udávaná výrobcom. Tab. 4 Výkon, cena kotla a cena spotrebovaného paliva KOTOL Výkon, Cena, cena spotrebovaného paliva max., kw Grizzly 65KLO EKO Medveď 20 KLZ Následne boli uskutočnené výpočty ekonomickej náročnosti zateplenia domu pre jednotlivé druhy použitej tepelnej izolácie. Cena spotrebovanej tepelnej izolácie pre celý dom je uvedená v tabuľke 5. Tab. 5 Cena tepelnej izolácie potrebnej na zateplenie rodinného domu hrúbka použitej izolácie h = mm isover - min. vlna isover EPS KOLL2KOLL HOFATEX orientačná cena izolácie, hrúbka použitej izolácie h = 200 mm isover - min. vlna isover EPS KOLL2KOLL HOFATEX orientačná cena izolácie, Na základe vypočítaných hodnôt spotrebovaného paliva a hodnôt cien použitých izolácii možno predvídať dobu návratnosti investície na zateplenie domu. Návratnosť investícii potrebných na zateplenie domu je uvedená v tabuľke 6. Tab. 6 Doba návratnosti investícii na zateplenie domu. izolácia hrúbka izolácie, mm návratnosť, r hrúbka izolácie, mm návratnosť, r isover - min. vlna isover EPS KOLL2KOLL HOFATEX Porovnaním hodnôt tepelných strát po zateplení z tabuľky 2 a tabuľky 3 vidieť, že rozdiely veľkostí tepelných strát sú maximálne 500 W a to aj pri použití väčšej hrúbky izolácie. Z tabuľky 5 ale vyplýva, že ceny jednotlivých druhov izolácii sa medzi sebou líšia, a to až o Tento rozdiel nie je zanedbateľný. Po zohľadnení všetkých aspektov (spotreba paliva, cena izolácie a veľkosti tepelných strát) možno povedať, že na zateplenie domu postačuje fúkaná tepelná izolácia hrúbky mm, od spoločnosti KOLL2KOLL. Pri použití hrubšej vrstvy tepelnej izolácie nedochádza k výraznejšiemu poklesu tepelných strát, ale zato cena tepelnej izolácie sa podstatne zvýši. Preto treba považovať použitie väčšej vrstvy tepelnej izolácia za nerentabilné. 201

5 Záver Z výpočtov vyplýva, že z hľadiska tepelno-technických parametrov nie je markantný rozdiel v hodnotách tepelných strát tepelnoizolačných materiálov. Použitie hrubších vrstiev tepelných izolácii má za následok iba zvýšenie obstarávacej ceny tepelných izolácii od predajcov. Tak isto aj materiál, použitý na výrobu tepelných izolácii, nemá na veľkosť tepelných strát skoro žiadny účinok. Výber materiálov tepelných izolácii závisí iba na finančných možnostiach investora a jeho subjektívnom rozhodnutí. Literatúra 1. PETRÁŠ, D. a kol Vykurovanie rodinných a bytových domov. Bratislava: vydavateľstvo JAGA group, s.r.o s. ISBN SVOBODA, L. a kol Stavebné materiály. Bratislava: vydavateľstvo JAGA group, s.r.o s. ISBN STN Vykurovacie systémy v budovách. Metóda výpočtu projektovaného tepelného príkonu Súhrn Pri voľbe tepelnej izolácie na zateplenie rodinných domov, veľmi často záleží na finančných schopnostiach investora, pre aký druh tepelnej izolácie sa rozhodne. Možnosť správnej voľby je jednoduchšia, ak má investor k dispozícii vypočítané veľkosti tepelných strát domu pri rôznych druhoch tepelných izolácii a ich rôznych hrúbkach. Pri zlej voľbe druhu a hrúbky tepelnej izolácie dochádza k nárastu doby návratnosti investícií vynaložených na zateplenie rodinného domu. Pri voľbe nadmernej hrúbky tepelnej izolácie nedochádza k veľmi veľkej úspore tepla, no pritom finančné požiadavky na zakúpenie danej tepelnej izolácie sú omnoho vyššie. To isté platí aj pri voľbe materiálu, z akého je tepelná izolácia vyrobená. Niektoré druhy tepelnej izolácie majú omnoho vyššiu nákupnú cenu, no tepelné straty sú pritom skoro rovnaké. Touto cestou ďakujem doc. Ing. Jozefovi Ďuďákovi, CSc. za odborné vedenie a cenné rady, ktoré mi poskytol pri spracovaní príspevku. 202