Dotaz k ČSN EN 12831 ohledně venkovní teploty

legislativa

klima

Článek vznikl jako odpověď na otázku položenou čtenářem časopisu a požadavku na její doplnění. V nezkrácené podobě článek přesahuje možnosti rubriky Otázky, a proto je do časopisu zařazen jako samostatný článek.

Otázka:

V ČSN EN 12831, v národní příloze NA, se píše o průměrné roční venkovní teplotě q_m,e. V tabulce NA.1 jsou tyto teploty uvedeny pro různá místa (lokality) a tři různá otopná období. Pokud by šlo opravdu o průměrnou (celo)roční teplotu, pak by každému místu příslušela jen jedna teplota, bez ohledu na různá otopná období. Hodnoty v NA.1, označené q_m,e (průměrná roční teplota), jsou evidentně průměry za topné období a nikoli za rok. Roční průměry jsou uvedeny například v tabulce 1, ČSN 38 3350, nebo tabulce H.3, ČSN 73 0540-3. S jakou teplotou se má tedy počítat, s průměrem za otopné období, nebo s průměrem celoročním?

Odpověď:

Dobrý den,

V ČSN EN 12831 jsou v příloze tabulky NA.1 uvedeny průměrné venkovní teploty za otopné období nikoli za celý rok (tj. 365 dní). Název tabulky je velmi matoucí, neboť obsahuje termín roční průměrná teplota. Různorodost hodnot je dána jednak tím, že jsou uvedeny tři případy hraniční venkovní teploty t_e, a sice +12, +15 a +13 °C. Tato hranice venkovní teploty je rozhodující pro provoz otopné soustavy, resp. od jaké venkovní teploty lze uvažovat s provozem zdroje tepla. Dle vyhlášky č. 237/2014 Sb. (dříve č. 194/2007 Sb.) a §2 odstavce 2 je dodávka tepelné energie zahájena, když průměrná denní teplota venkovního vzduchu v příslušném místě nebo lokalitě poklesne pod +13 °C a ve dvou dnech po sobě následujících a podle vývoje počasí nelze očekávat zvýšení této teploty nad +13 °C pro následující den. Tím je definován začátek otopné sezony, její konec je zrcadlově obráceně. Nicméně toto platí spíše pro CZT, kdy se teplárny tímto nařízením musí řídit. V případě rodinného domu s individuálním zdrojem tepla záleží na obyvatelích domu, kdy otopnou sezonu zahájí. Proto jsou v tabulce uvedeny další dvě hodnoty navíc.

Tab. 1 • Klimatické údaje v souladu s TNI 73 0331

V případě výpočtu potřeby tepla pro danou lokalitu a navržený zdroj tepla je samozřejmě vhodné tyto teploty a počty dnů znát. V případě použití tzv. denostupňové metody je nutné dosazovat průměrnou teplotu venkovního vzduchu za dobu, ve kterém byl zdroj tepla v provozu, tj. v případě vytápění za otopné období. Pokud bilancujeme zároveň potřebu tepla na přípravu teplé vody, bylo by vhodné zohlednit průměrnou roční teplotu, neboť teplou vodu připravujeme celoročně.

Základní výpočtové vztahy jsou pak následující:

kde

• Q_{VYT, teor} – teoretická potřeba
  tepla na vytápění [J],
• Q_c – celková tepelná ztráta objektu [W],
• d – počet dnů otopného období [dny],
• t_is – průměrná vnitřní teplota objektu [°C],
• t_es – průměrná venkovní teplota za otopné období [°C],
• t_ev – oblastní venkovní výpočtová teplota [°C],
• e_i – opravný součinitel vyjadřující vliv nesoučasnosti přirážek (ČSN 06 0210), nebo na nesoučasnost tepelné ztráty větráním a prostupem (ČSN EN 12 831)[–],
• e_t – opravný součinitel na snížení vnitřní teploty při přerušení vytápění [–],
• e_d – opravný součinitel na zkrácení doby provozu otopné soustavy při přerušovaném vytápění [–].
• t_{1, léto} – teplota studené vody v létě [t_1,léto = 15 °C],
• t_{2, zima} – teplota studené vody v zimě [t_1,zima = 5 °C],
• N – počet pracovních dní soustavy [např. rodinný dům N = 365 dní].

Na druhou stranu existuje, jak jste správně uvedl, tabulka H3 v normě ČSN 73 0540, která uvádí dle nadmořské výšky průměrné měsíční teploty vzduchu v ročním průběhu. Tzn., že dle nadmořské výšky v dané lokalitě lze bilancovat konkrétní provoz zdroje tepla. Tento postup je vhodný zejména u tepelného čerpadla vzduch-voda, kdy lze velice snadno stanovit očekávaný sezonní topný faktor (SCOP). Tj. váženým průměrem přes počet dnů a venkovní teplotu v daném měsíci, určit průměrný měsíční topný faktor tepelného čerpadla na základě požadavku na teploty vody vystupující z tepelného čerpadla (tuto závislost by měl poskytnout výrobce tepelného čerpadla). Tímto postupem se samozřejmě nejedná o přesný výpočet dle ČSN EN 15316-4-2 nebo zjednodušeného postupu dle TNI 73 0351, ale pro fázi předběžného posouzení provozu TČ to ve fázi projektu dostačuje.

V rámci celoročních průměrů pro ČR je možné použít také tabulku z TNI 73 0331 – Energetická náročnost budov – Typické hodnoty pro výpočet, kde jsou mimo jiné uvedeny střední měsíční venkovní teploty t_{e, p} [°C] pro ČR (viz tabulka 1).

Doplnění otázky:

Můj dotaz se netýkal výpočtu potřeby tepla, ale výhradně výpočtu tepelného výkonu dle ČSN EN 12831 Tepelné soustavy v budovách – Výpočet tepelného výkonu. Uvedená norma pracuje s pojmem průměrná roční venkovní teplota q_m,e. V národní příloze NA, uvádí pod tímto označením hodnoty, které jsou evidentně průměry za otopné období, nikoli za celý rok.

Například pro Prahu platí průměrná teplota za topné období (13 °C) je 4,3 °C (dle ČSN EN 12831) a průměrná roční venkovní teplota je 9,0 °C (dle ČSN 38 3350), a to je docela rozdíl.

V ČSN EN 12831 vstupuje průměrná roční venkovní teplota q_m,e do výpočtu tepelné ztráty do přilehlé zeminy (článek 7.1.3) a do stanovení teploty v sousedních vytápěných prostorách (tabulka D.5).

Domnívám se že, v tabulce NA.1 jsou teploty za otopné období chybně označeny jako průměrné roční venkovní teploty a skutečné průměrné roční venkovní teploty zde chybí. V takovém případě bych očekával opravu či změnu ČSN EN 12831.

Odpověď:

Odpověď na to jaká je to teplota naleznete hned v prvním odstavci odpovědi. Ano není to průměrná roční venkovní teplota, ale průměrná teplota za otopné období. Dále je odpověď zaměřena na to, k čemu je tato teplota vhodná a k čemu ne.

V celém výpočtu potřebného tepelného výkonu otopné plochy z pohledu návrhu je, jak píšete, pouze v odstavci 7.1.3 (vzorec č. 8) uvedená roční průměrná venkovní teplota pro stanovení teplotního redukčního součinitele f_g2, se kterým je dále uvažováno pro výpočet měrné tepelné ztráty přilehlou zeminou. Můj názor je takový, že výpočet tepelné ztráty přilehlou zeminou touto metodou, a norma uvádí, že se jedná o zjednodušený výpočet, rozhodně nedoporučuji, protože kromě této věci, kterou vy uvádíte správně, jsou v tomto postupu dva daleko závažnější nedostatky:

• 1. Celá zjednodušená metoda je založena na předpokladu součinitele tepelné vodivosti zeminy l_zem = 2 W·m^–1·K^–1, takže podle grafů v 7.1.3 je pak jedno, jestli dům stojí na hlíně, písku nebo např. skále. V případě, kdy máte součinitel prostupu tepla podlahy v rozmezí od 0,15 do 0,3, je uvedena v grafech pouze jediná křivka (pro hodnotu 0,25 W·m^–2·K^–1 a navíc v dost špatném rozlišení.
• 2. Opravný součinitel f_g1 – korekční činitel zohledňující vliv ročních změny venkovní teploty – je normou uveden jako jedno číslo pro celou ČR (dle přílohy D.4.3 je to hodnota = 1,45), a to je nesmysl. Protože v ČR máme různá teplotní pásma a nemůžeme tedy uvažovat konstantní hodnotu pro celou ČR. Další korekce ve výpočtu stran f_g2 je nedostatečná.

Proto doporučuji provést výpočet součinitele tepelné ztráty do přilehlé zeminy vždy dle ČSN EN ISO 13 370.

Dále bych chtěl upozornit na to, že podle ČSN 73 0540 se výpočet součinitele prostupu tepla u podlahy (s přilehlou zeminou) vypočítá tak, že se místo tepelného odporu zeminy použije tepelný odpor na vnější straně konstrukce (tj. jako u venkovní zdi). Toto ale v žádném případě není hodnota použitelná pro výpočet tepelné ztráty prostupem přilehlé zeminy.

Question to EN 12831 regarding the outdoor air temperature

The paper describes using knowledge of the outside air temperature in relation to the calculation of bulding heat loss and determination of heat demand for heating.

Keywords: heating, heat loss, outside air temperature