Výpočet tepelné ztráty domu

O výpočtu tepelné ztráty domu

Tato kalkulačka pro výpočet tepelné ztráty domu poskytuje jednoduchý odhad energetických ztrát výpočtem tepelných ztrát přes obvodové stěny, okna, venkovní dveře, strop, podlahu a výměnu vzduchu. Lze ji použít k odhadu potřebného výkonu vytápění pro udržení zvolené vnitřní teploty při zadané zimní venkovní teplotě a k posouzení vlivu stěn, oken, střechy a izolace.

Každá složka tepelné ztráty se vypočítává samostatně a poté se všechny hodnoty sečtou. Výsledek se zobrazuje ve wattech a kilowattech a také jako měrná tepelná ztráta na 1 m² podlahové plochy a na 1 m³ objemu místnosti.

Orientační hodnoty a doporučení

Geometrie místnosti

Podlahová plocha a objem. Podlahová plocha se vypočítá z délky místnosti L a šířky B. Objem navíc zohledňuje výšku místnosti H.

A = L × B

V = L × B × H

Rozměry se zadávají v metrech. Plocha A se proto získá v m² a objem V v m³. Podlahová plocha se používá při výpočtu tepelných ztrát stropem a podlahou, zatímco objem se používá pro výpočet tepelných ztrát způsobených výměnou vzduchu.

Vnější obvod. Do výpočtu stěn se zahrnují pouze ty strany místnosti, které sousedí s venkovním prostředím. Používá se skutečná délka každé vybrané strany. Pokud jsou všechny čtyři stěny obvodové, vnější obvod obdélníkové místnosti je:

Pext = 2 × (L + B)

Pokud místnost nemá žádné obvodové stěny, tepelná ztráta přes stěny, okna a venkovní dveře se považuje za nulovou.

Rozdíl teplot

Rozdíl teplot. Pro všechny složky tepelných ztrát se používá rozdíl mezi zvolenou vnitřní teplotou T_i a venkovní teplotou T_e.

ΔT = Ti - Te

Například při vnitřní teplotě +20 °C a venkovní teplotě -15 °C je výpočtový rozdíl teplot 35 K. Rozdíl teplot v kelvinech je číselně stejný jako rozdíl teplot ve stupních Celsia. Pokud je venkovní teplota stejná nebo vyšší než vnitřní teplota, použije se pro výpočet tepelných ztrát ΔT = 0.

Tepelné ztráty stavebními prvky

Základní vztah. Tepelná ztráta přes stěny, okna, dveře, strop a podlahu se vypočítává jako součin plochy prvku A, součinitele prostupu tepla U a rozdílu teplot ΔT.

Q = U × A × ΔT

Zde Q představuje tepelnou ztrátu ve W, U součinitel prostupu tepla ve W/(m²·K), A plochu prvku v m² a ΔT rozdíl teplot v K. Větší plocha, vyšší hodnota U nebo větší rozdíl teplot znamenají vyšší tepelnou ztrátu.

Obvodové stěny

Plocha stěn. Vnější obvod se nejprve vynásobí výškou místnosti. Poté se odečte plocha oken a předpokládaná plocha venkovních dveří, protože tyto prvky se počítají samostatně.

Awall = Pext × H - Awindow - Adoor

Pokud součet ploch oken a dveří překročí celkovou plochu obvodových stěn, výsledek se nevypočítá, dokud nejsou vstupní údaje opraveny. Tím se zabrání použití záporné plochy stěny.

Tepelná izolace stěn. Místo samostatného výpočtu každé vrstvy konstrukce používá kalkulačka přednastavené orientační hodnoty součinitele prostupu tepla:

• slabá izolace nebo starší dům - U = 1,30 W/(m²·K)
• střední úroveň izolace - U = 0,60 W/(m²·K)
• dobrá izolace nebo moderní dům - U = 0,25 W/(m²·K)

Tyto hodnoty představují celkovou tepelněizolační úroveň stěny. Pokud je znám přesný součinitel U konkrétní konstrukce stěny, je vhodné zjednodušené úrovně izolace chápat jako orientační hodnoty.

Okna a venkovní dveře

Zasklení. Na celou zadanou plochu oken se použije jedna hodnota součinitele prostupu tepla podle zvolené energetické úrovně:

• starší okna s vysokými tepelnými ztrátami - U = 2,80 W/(m²·K)
• moderní izolační zasklení - U = 1,40 W/(m²·K)
• energeticky úsporná moderní okna - U = 0,90 W/(m²·K)

Venkovní dveře. Rozměry dveří se nezadávají samostatně. Pro dostupné typy dveří se používají typické plochy a součinitele prostupu tepla:

• zateplené jednokřídlé dveře - plocha 2,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• zateplené dvoukřídlé dveře - plocha 4,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• nezateplené venkovní dveře - plocha 2,0 m², U = 3,00 W/(m²·K)
• prosklené jednokřídlé dveře - plocha 2,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)
• prosklené dvoukřídlé nebo terasové dveře - plocha 4,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)

Plochy oken a dveří se z plochy stěn odečítají, takže přenos tepla přes stejnou část obálky budovy není započítán dvakrát.

Strop a podlaha

Strop. Tepelná ztráta se počítá z celé plochy místnosti A. Podle prostoru nebo konstrukce nad místností se používají následující efektivní koeficienty:

• vytápěná místnost nad posuzovanou místností - U = 0
• dobře izolovaná střecha nebo půda - U = 0,18 W/(m²·K)
• střední izolace střechy nebo půdy - U = 0,35 W/(m²·K)
• slabá izolace nebo studená půda - U = 0,90 W/(m²·K)

Podlaha. Také pro spodní hranici místnosti se používají efektivní koeficienty, které zohledňují typické rozdíly mezi vytápěným prostorem, suterénem a izolovanou podlahou:

• vytápěná místnost pod posuzovanou místností - U = 0
• nevytápěný suterén nebo garáž - U = 0,35 W/(m²·K)
• dobrá izolace podlahy - U = 0,20 W/(m²·K)
• střední izolace podlahy - U = 0,40 W/(m²·K)
• slabá izolace nebo bez izolace - U = 0,80 W/(m²·K)

Pro strop i podlahu se používá celá plocha místnosti a celkový rozdíl mezi vnitřní a venkovní teplotou. Tyto koeficienty jsou zjednodušené efektivní hodnoty, takže se teplota půdy, suterénu nebo zeminy nepočítá samostatně.

Výměna vzduchu a infiltrace

Tepelná ztráta vzduchem. Část tepla se spotřebuje na ohřev venkovního vzduchu, který do místnosti vstupuje větráním a netěsnostmi. Výpočet používá objem místnosti V, intenzitu výměny vzduchu n a rozdíl teplot ΔT.

Qair = 0,34 × n × V × ΔT

Koeficient 0,34 představuje přibližnou objemovou tepelnou kapacitu vzduchu pro tento způsob výpočtu. Intenzita výměny vzduchu n udává, kolikrát se za hodinu nahradí objem vzduchu v místnosti venkovním vzduchem.

• n = 0,3 h^-1 - nízká výměna vzduchu
• n = 0,5 h^-1 - běžná výměna vzduchu
• n = 0,8 h^-1 - mírně zvýšená výměna vzduchu
• n = 1,0 h^-1 - zvýšená výměna vzduchu
• n = 1,5 h^-1 - vysoká výměna vzduchu
• n = 2,0 h^-1 - velmi vysoká výměna vzduchu

Pro jednoduchý odhad tepelné ztráty domu se u běžné obytné místnosti často používá přibližně 0,5 h^-1. Vyšší hodnoty zvyšují vypočtenou tepelnou ztrátu větráním přímo úměrně intenzitě výměny vzduchu.

Celková tepelná ztráta

Součet. Po samostatném výpočtu jednotlivých složek kalkulačka sečte tepelné ztráty přes obvodové stěny, okna, dveře, strop, podlahu a výměnu vzduchu.

Qtotal = Qwall + Qwindow + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Q_total představuje celkovou tepelnou ztrátu ve wattech za zvolených podmínek. Hodnota v kilowattech se získá vydělením výsledku ve wattech číslem 1000.

Měrné hodnoty. Pro porovnání místností s různou podlahovou plochou a výškou stropu se také počítá tepelná ztráta na jednotku plochy a objemu:

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

První hodnota se vyjadřuje ve W/m², druhá ve W/m³. Hodnota v BTU/h se počítá podle vztahu 1 W = 3,41214 BTU/h. Procentní podíl každé složky tepelné ztráty se vypočítá jako její tepelná ztráta dělená Q_total.

Související evropské normy

EN 12831-1 „Energetická náročnost budov - Metoda výpočtu návrhového tepelného výkonu - Část 1: Tepelný výkon pro vytápění prostor“. Tato norma stanovuje obecnou metodiku pro určení návrhové tepelné zátěže místností a budov, včetně prostupu tepla obálkou budovy a tepelných ztrát větráním. Kalkulačka používá zjednodušený postup pro tyto hlavní složky tepelných ztrát s předem stanovenými koeficienty.

EN ISO 6946 „Stavební prvky a konstrukce - Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla - Výpočtové metody“. Tato norma popisuje způsob stanovení tepelného odporu a součinitele prostupu tepla U stavebních prvků. V tomto výpočtu se vícevrstvé stěny nesestavují z jednotlivých materiálů. Místo toho se používají přednastavené orientační hodnoty U pro několik úrovní tepelné izolace.

FAQs

Jakou venkovní teplotu použít pro výpočet tepelné ztráty domu?

Pro zimní výpočet vytápění se běžně používá návrhová venkovní teplota pro chladné období v dané oblasti, nikoli aktuální venkovní teplota. Čím nižší je zvolená venkovní teplota při stejné vnitřní teplotě, tím větší je ΔT a tím vyšší vychází tepelná ztráta.

Jak zvolit úroveň izolace obvodových stěn?

Zvolená úroveň určuje součinitel prostupu tepla použitý pro stěnu. Kalkulačka používá U = 1,30 W/(m²·K) pro slabou izolaci, U = 0,60 pro střední izolaci a U = 0,25 pro dobrou izolaci. Pokud je k dispozici vypočtená hodnota U skutečné konstrukce stěny, lze tyto hodnoty použít jako orientační body pro výběr nejbližší možnosti.

Proč se plocha oken a dveří odečítá od plochy stěn?

Okna a venkovní dveře mají vlastní součinitele prostupu tepla a počítají se samostatně. Pokud by jejich plocha zůstala současně zahrnuta v ploše stěny, stejná část obálky budovy by byla započítána dvakrát a celková tepelná ztráta by byla nadhodnocena.

Jak výrazně ovlivňuje výměna vzduchu tepelnou ztrátu domu?

Tepelná ztráta výměnou vzduchu je přímo úměrná intenzitě výměny vzduchu n. Například při stejném objemu místnosti a stejných teplotách zvýšení n z 0,5 na 1,0 zdvojnásobí právě větrací složku tepelné ztráty. Větrání a infiltrace proto mohou tvořit významnou část celkové tepelné zátěže.

Co znamenají hodnoty W/m² a W/m³?

W/m² ukazuje, jaká část celkové tepelné zátěže připadá na jeden metr čtvereční podlahové plochy, zatímco W/m³ vyjadřuje zatížení na jeden metr krychlový objemu místnosti. Tyto hodnoty jsou užitečné pro porovnávání místností různých rozměrů, zatímco celkový požadovaný tepelný výkon představuje Q_total.