TABELA III
1.6 OCENA TOPLOTNIH IZGUB ZGRADBE ZA PRIMER STACIONARNEGA STANJA
Materiali iz katerih je zgrajena zgradba so boljši ali slabši toplotni prevodniki, poleg tega pa povzročajo toplotne izgube še vrsta drugih činiteljev, kot n.pr., različne netesnosti, vpliv vetra, padavine, izmenjava notranjega zraka (prezračevanje) in podobno.
V splošnem se toplotne izgube delijo na:
e) delež toplotnih izgub, ki jih je moč oceniti analitično, kjer gre za prevajanje in prestop toplote skozi zidove, okna, strehe, balkone, itd, na prosto, t.im.
transmisijske izgube in
f) delež toplotnih izgub, ki nastane zaradi prezračevanja, kar je ekvivalentno toploti potrebni za segrevanje zraka, ki kroži po zgradbi.
V splošnem, se transmisijske izgube lahko na osnovi projektnih zasnov, oziroma izvedbenih projektov, ocenijo dokaj natančno, dočim so izgube zaradi prezračevanja (kamor sodijo vplivi netesnosti različnih rež, vetra, vlage,itd.) ocenjene na podlagi empiričnih preiskusov in so rezultat inovacijskih dosežkov v stavbarstvu.
Vsi ti vplivi zajeti skupaj se odražajo v izgubi toplote, to je celotnih toplotnih izgubah stavbe, Q1, ki jo je zato potrebno nadomestiti z ustreznimi grelnimi telesi, pri čemer predstavlja količina Q1 toplotne izgube izračunane za ogrevalno sezono enega leta! Iz definicije sledi, da je vrednost celotnih toplotnih izgub Q1 v primerih, ko je zunanja temperatura enaka ali večja, kot je temperatura v notranjosti zgradbe Q1
identično nič, t.j. Q1 ≡ 0.
Celotne toplotne izgube Q1 so podane z naslednjim izrazom,
Q1 = H × DD I-344 kjer je H koeficient celotnih toplotnih izgub stavbe (enota je W K-1) in DD t.im.
temperaturni primanjkljaj (enota je dan K) in predstavlja razliko med notranjo temperaturo v ogrevanem prostoru (t.j. 200 C po dogovoru) in povprečno dnevno zunanjo temperaturo zraka. Temperaturni primanjkljaj upošteva le dneve, ko je povprečna zunanja temperatura zraka nižja od 120 C in je podan, za posamezno geografsko območje v tabelah (glej n.pr. Uradni list RS št. 42/2002). Tako n.pr. znaša temperaturni primanjkljaj DD za južno primorsko cono 2400 dni K za koroško regijo pa DD = 4000 K dan. Povprečna dnevna temperatura zraka, Td, je definirana z meritvami temperatur zraka izvedenimi ob 7 h, 14 h in 21 uri po srednjeevropskem času,
Td = ¼ (T7 + T14 + 2 T21) I-345
Koeficient H, t.j. koeficient skupnih toplotnih izgub ogrevanega prostora, je definiran kot vsota koeficienta transmisijskih toplotnih izgub HT in koeficienta toplotnih izgub zaradi prezračevanja, HV,
H = HT + HV I-346
V izrazu I-346 zapisani koeficient transmisijskih toplotnih izgub, HT, je neposredno povezan s toplotnimi izgubami skozi ovoj stavbe iz ogrevanih prostorov v zunanjost, toplotnih izgub skozi tla in toplotnih izgub skozi neogrevane prostore dane stavbe. Podan je z enačbo,
HT = LD + LS + HU I-347 pri čemer LD pomeni specifične toplotne izgube skozi ovoj stavbe iz ogrevanega prostora v zunanjost, LS specifične toplotne izgube skozi tla in HU specifične toplotne izgube skozi neogrevane prostore.
V splošnem standardi priporočajo, da se neposredne specifične toplotne izgube skozi ovoj stavbe izračunajo po izrazu,
LD =
∑
+ +i i iU
A
∑
Ψk k
Ik
∑
j
Xj I-348
kjer je Ai površina i-tega dela ovoja stavbe, Ui njegova toplotna prehodnost, Ik je dolžina k-tega linijskega toplotnega mostu (enota je m), Ψk je njegova toplotna prehodnost (enota je W/(mK)) in Xj je točkovna toplotna prehodnost j-tega točkovnega toplotnega mostu (enota je W/K). Toplotni most je področje v ovoju zgradbe, kjer je prehod toplote povečan in nastane zaradi spremembe materiala, projektnih debelin ali pa geometrije konstrukcije. Toplotni mostovi so podani v standardu SIST EN ISO 14683 ali pa v katalogih toplotnih mostov.
Alternativni izračun neposrednih specifičnih toplotnih izgub skozi ovoj zgradbe iz ogrevanega prostora v zunanjost podaja izraz,
LD =
∑
+ +i AiUi
∑
k
D k kL
I 2
∑
j D
Lj3 I-349
kjer pomenita Lk2D in Lj3D izračunano dvodimenzionalno in tridimenzionalno linijsko toplotno prehodnost skladno predpisanim standardom (EN ISO 10211).
Zapisane vrednosti toplotnih mostov so običajno podani v standardih ter v katalogih toplotnih mostov toda v splošnem je namesto teh vrednosti, v primerih obstoja običajnih toplotnih mostov (in zgradbah ne prevelike uporabne površine), enostavneje računati na način, da se vrednost toplotne prehodnosti cele konstrukcije poveča za 0.1 W/(m2K).
Transmisijske toplotne izgube skozi talne površine LS so podane z enačbo,
LS = A U0 + Otal∆ψ I-350
kjer je U0 toplotna prehodnost tal (izračun za različne primere podaja standard EN ISO 13370), A je površina tal, Otal je obseg tal in ∆ψ je linearni popravek, ki upošteva rob tal.
Koeficient toplotnih izgub zaradi prezračevanja HV, enačba I-135, podaja standard EN 832, ki definira,
HV = n° V ρz cp I-351
kjer je n° minimalna stopnja izmenjave zraka v zgradbi (za povsem tesne prostore n°
= 0, za tesne prostore s tesnimi okni in vrati je n° = 0,5, za prostore z manjšimi odprtinami za prezračevanje je n° = 1, za prostore z odprtinami je n° = 5 in za prostore s stalnim prepihom je n° = 10), V je neto prostornina ogrevanega prostora in produkt, t.j. prostorninska toplotna kapaciteta zraka, ρz cp, ki znaša 1200 J(m3 K).
Celotne toplotne izgube v eni ogrevalni sezoni, Q1, ob predpostavki konstantne temperature v notranjosti, je tedaj,
Q1 = H (Tzunaj - Tznotraj) t = H × DD I-352 kjer pomeni t trajanje celotne ogrevalne sezone enega leta.
Toda v vsaki (naseljeni) zgradbi obstaja vrsta energijskih virov, ki oddajajo toploto neodvisno od ogrevalnih teles. Najpomembnejši tovrstni izvori so n.pr., sevanje uporabnikov, energija svetil in raznovrstnih naprav (hladilniki itd.) in toplota ogrevane sanitarne in odpadne vode. V primerih, ko ne obstajajo posebni predpisi, ki bi opredeljevali te t.im. notranje toplotne dobitke, Qi, se le-ta računa z izrazom,
Qi = Φi t I-353
kjer se za notranje toplotne pritoke vzame priporočeno vrednost Φi = 5 W/m2 pomnoženo s površino ogrevanega prostora, t pa je računsko obdobje ogrevanja.
Poleg notranjih toplotnih dobitkov je pomemben energijski vir predvsem sončno sevanje, Qs, ki zavisi od orientacije obsevanih elementov, trajnega zasenčenja ter karakteristik prepustnosti in absorpcije obsevanih površin (stekla, zidovi, tla, itd.).
Dobitki energije sončnega sevanja se izračunajo na naslednji način,
Qs =
∑ ∑
, I-354j n
snj
sj A
I
kjer pomeni Isj skupno energijo sončnega obsevanja (v računskem obdobju) na enoto površine katere orientacija je podana z indeksom j in Asnj je n-ta površina izpostavljena sončnemu obsevanju katere orientacijo opredeljuje indeks j.
Za zastekljeni del ovoja stavbe je efektivna zbirna površina (n.pr. okna) As
podana z izrazom,
As = g A Fs Fc Ff I-355
kjer je A velikost zbirne površine (okna, steklene stene, in pd.), Fs je faktor osenčenosti, Fc faktor zaves, Ff faktor okvirja (razmerje stekla s celotno površino zastekljenega elementa) in g pomeni celotno transmisivnost sončne energije.
K toplotnim izgubam stavbe je potrebno prišteti toplotne dobitke, pri čemer je potrebno upoštevati še dodatne zahteve, n. pr. preprečitev kondenzacije vodne pare, predpisane največje dopustne vrednosti toplotne prehodnosti, vključitev sprejemnikov sončne energije (kolektorjev) in hranilnikov toplote, itd. Podrobnosti so razdelane v standardu SIST EN 832 iz l. 1998 z naslovom »Toplotne karakteristike stavb-Izračun potrebne energije za ogrevanje- Stanovanjske zgradbe«, oziroma v originalu
»Thermal performance of buildings-Calculation of energy use for heating-Residental buildings«.
1.7 TOPLOTNA IZOLACIJA