UČINKOVITA RABA ENERGIJE V STANOVANJSKI HIŠI. Magistrsko delo

Transcription

1 UČINKOVITA RABA ENERGIJE V STANOVANJSKI HIŠI Magistrsko delo Študent: Študijski program: Mentor: Lektorica: Primož Mešiček Magistrski študijski program 2. stopnje Energetika red. prof. dr. Jurij Avsec Lidija Petrišič Colarič Krško, april 2014 I

2 II

3 ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju, red. prof. dr. Juriju Avscu za pomoč pri izvajanju diplomskega dela. Posebna zahvala velja staršem za razumevanje, strpnost ter omogočanje študija. III

4 UČINKOVITA RABA ENERGIJE V STANOVANJSKI HIŠI Ključne besede: stanovanjska hiša, toplotna črpalka, toplotne izgube, vdor toplote UDK: : : (043.3) Povzetek V diplomskem delu so opisane težave in problemi stanovanjske hiše, trenutno stanje stanovanjske hiše in želeno predvideno stanje stanovanjske hiše po predvideni obnovi. Izveden je izračun toplotnih izgub hiše obstoječega stanja in predvidenega stanja hiše z novo toplotno izolacijo. Na podlagi predvidenih toplotnih izgub in želja uporabnika je izbrana ustrezna toplotna črpalka. Narejena je tudi ekonomska analiza projekta. IV

5 EFFICIENT USE OF ENERGY IN RESIDENTAL HOUSE Key words: residential house, heat pump, heat loss, heat invasion UDK: : : (043.3) Abstract The diploma work describes the difficulties and problems of residential house, describes the current state of the residential house and describes provided state of the residential house after reconstruction. Also is carried out calculation of the heat loss of the house in the existing situation and in estimated situation. Based on the calculated heat loss and wishes of the owner is selected the appropriate heat pump. The economic analysis of the project is also made. V

6 KAZALO VSEBINE 1 UVOD OPIS OBSTOJEČEGA STANJA IN PROBLEMI GRADNJA HIŠE TEŽAVE / PROBLEM Vlaga Toplotni mostovi OBSTOJEČI OGREVALNI SISTEM Plinska peč Buderus ECO PLUS GB Programirljiv sobni termostat irt Lentherminvest bojler s toplotno črpalko Radiatorji Aklimat in korado Dimni sistem IZRAČUN IZGUB TEMPERATURNI PODATKI IN OSTALI PODATKI Podatki za izračun izgub toplote pri ogrevanju stanovanjske hiše Podatki za izračun toplotnih izgub med hlajenjem IZRAČUN TOPLOTNE PREHODNOSTI ZIDOV, STROPOV IN TAL Zgradba sten, stropov in tal Določitev toplotne prehodnosti za obstoječe stanje IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB PRI OGREVANJU IZRAČUN TOPLOTNIH IZGUB PRI HLAJENJU (VDOR TOPLOTE) Priprava tople sanitarne vode TOPLOTNE IZGUBE HIŠE Z IZOLACIJO Sestava zidov, tal in stropov z izolacijo Izračun potrebne debeline izolacije Izračun toplotne prehodnosti toplote stanovanjske hiše z izolacijo Toplotne izgube pri ogrevanju z izolacijo Toplotne izgube pri hlajenju z izolacijo (vdor toplote) Priprava tople sanitarne vode VI

7 3.5.7 Potrebna toplotna in hladilna moč IZBIRA USTREZNE TOPLOTNE ČRPALKE Ventilatorski konvektorji Sestava sistema STROŠKI IN ANALIZA ZAKLJUČEK VIRI IN LITERATURA PRILOGE PRILOGA A: IZRAČUNI TOPLOTNIH IZGUB IN IZGUB HLADU SKOZI STENE IN ZARADI PREZRAČEVANJA PRILOGA B: SHEMA CENTRALNE NAPELJAVE PRILOGA C: SHEMA CENTRALNE NAPELJAVE S TOPLOTNO ČRPALKO PRILOGA D: NAČRTI STANOVANJSKE HIŠE PRILOGA E: IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE MAGISTRSKEGA DELA IN OBJAVI POSEBNIH PODATKOV AVTORJA PRILOGA F: IZJAVA O AVTORSTVU ZAKLJUČNEGA DELA KAZALO SLIK Slika 2.1: Severna stran hiše Slika 2.2: Prikaz notranjosti plinskega kotla [6] Slika 2.3: Shema gibanja ogrevalne vode in dimnih plinov v toplotnem izmenjevalniku plinskega kondenzacijskega kotla [6] Slika 2.4: Princip vodenja zgorevalnega zraka in dimnih plinov pri stenskem kondenzacijskem kotlu Logamax plus GB112 [6] Slika 2.5: Pravilna namestitev zunanjega tipala [6] Slika 2.6: Zgradba toplotne črpalke z bojlerjem [7] Slika 2.7: Radiatorji Korado [9] Slika 2.8: Dimniški komplet nam omogoča zajem zgorevalnega zraka skozi obstoječi jašek in nato izpust skozi streho [6] VII

8 KAZALO TABEL Tabela 2.1: Tehnični podatki stenskega kondenzacijskega kotla Logamax plus GB [6] Tabela 2.2: Tehnični podatki toplotne črpalke z bojlerjem [7] Tabela 2.3: Trenutne moči radiatorjev v hiši Tabela 3.1: Temperaturni podatki za Brestanico Tabela 3.2: Prikaz temperatur kletnih prostorov Tabela 3.3: Prikaz temperatur v pritličju Tabela 3.4: Prikaz temperatur v mansardi Tabela 3.5 : Projektni temperaturni podatki za Brestanico Tabela 3.6: Temperature v kletnih prostorih med hladilno sezono Tabela 3.7: Temperature v pritličju med hladilno sezono Tabela 3.8: Temperature v mansardi med hladilno sezono Tabela 3.9: Zunanje stene kletnih prostorov Tabela 3.10: Zunanje stene garaže Tabela 3.11: Sestava tal kletnih prostorov Tabela 3.12: Sestava tal v garaži Tabela 3.13: Sestava stropa kleti oz. tal pritličja Tabela 3.14: Strop garaže Tabela 3.15: Zgradba zunanjih sten pritličja Tabela 3.16: Sestava stropa pritličja in tal mansarde Tabela 3.17: Sestava vzhodne mansardne stene Tabela 3.18: Zgradba mansardne severne in južne stene Tabela 3.19: Zgradba zunanjih sten otroške sobe Tabela 3.20: Zgradba tal otroške sobe Tabela 3.21: Zgradba stropov nad mansardnimi prostori (streha) Tabela 3.22: Zgradba sten nove garaže Tabela 3.23: Zgradba tal nove garaže Tabela 3.24: Zgradba notranjih sten v pritličju in mansardi Tabela 3.25: Zgradba notranjih sten kleti Tabela 3.26: Toplotne prehodnosti sten v hiši Tabela 3.27: Izračun toplotnih izgub kurilnice Tabela 3.28: Toplotne izgube prostorov enostanovanjske hiše Tabela 3.29: Toplotne izgube zaradi prezračevanja Tabela 3.30: Vdor toplote v posamezen prostor Tabela 3.31: Toplotne izgube zaradi prezračevanja Tabela 3.32: Tabela potrebnih debelin izolacije Tabela 3.33: Zunanje stene kletnih prostorov Tabela 3.34: Zunanje stene garaže Tabela 3.35: Sestava tal kletnih prostorov in garaže VIII

9 Tabela 3.36: Sestava stropa kleti oziroma tal pritličja Tabela 3.37: Strop garaže Tabela 3.38: Zgradba zunanjih sten pritličja Tabela 3.39: Sestava stropa pritličja in tla mansarde Tabela 3.40: Sestava vzhodne mansardne stene Tabela 3.41: Zgradba mansardne severne in južne stene Tabela 3.42: Zgradba zunanjih sten otroške sobe Tabela 3.43: Zgradba tal otroške sobe Tabela 3.44: Zgradba stropov nad mansardnimi prostori (streha) Tabela 3.45: Zgradba sten nove garaže Tabela 3.46: Zgradba tal nove garaže Tabela 3.47: Zgradba notranjih sten v pritličju in mansardi Tabela 3.48: zgradba notranjih sten kleti Tabela 3.49: skozi stene z novo fasado Tabela 3.50: Transmisijske izgube enostanovanjske hiše Tabela 3.51: Toplotne izgube moči zaradi prezračevanja Tabela 3.52: Vrednosti vdora toplote Tabela 3.53: Toplotne izgube zaradi prezračevanja Tabela 3.54: Pregled potrebne hladilne in toplotne moči Tabela 4.1: Tehnični podatki izbrane toplotne črpalke Tabela 4.2: Seštevek toplotnih izgub in vdora toplote skozi stene in zaradi prezračevanja Tabela 4.3: Izbira konvektorjev glede na toplotne izgube prostorov Tabela 5.1: Razlika med obstoječim stanjem in predvidenim stanjem Tabela 5.2: Zmanjšanje toplotnih izgub ogrevanja in hlajenja, upoštevajoč samo izgube skozi ovoj hiše Tabela 5.3: Toplotne izgube zaradi prezračevanja Tabela 5.4: Poraba in stroški plina za leta 2011, 2012 in Tabela 5.5: Poraba in stroški plina in električne energije za leto Tabela 5.6: Primerjava stroškov za leto 2013 in predvideni stroški toplotne črpalke Tabela 5.7: Investicijski stroški Tabela 5.8: Stroški investicije ob upoštevanju subvencije EKO sklada in Modre energije IX

10 UPORABLJENE KRATICE TČ LAS LCCA toplotna črpalka sistem za dovod zgorevalnega zraka iz okolice v kurilno napravo Life Cycle Cost Assessment X

11 UPORABLJENI SIMBOLI U Q T i T e α i α e d λ V ep n ρ c p A toplotna prehodnost toplotne izgube notranja projektna temperatura zunanja projektna temperatura koeficient prestopa toplote (znotraj) koeficient prestopa toplote (zunaj) debelina posameznega sloja (materiala) toplotna prevodnost materiala volumen prostora faktor prezračevanja gostota zraka specifična toplota površina XI

12 1 UVOD Z obdobjem kurilne sezone pride tudi skrb s čim in na kakšen način ogrevati svoje bivalne prostore. Cene energentov (kurilno olje, plin, ) so precej visoke, zato predstavlja ogrevanje stanovanj velik strošek za številne ljudi. Eden izmed vzrokov za visoke stroške so slabo izolirana stanovanja z dotrajanimi ogrevalnimi sistemi. Znižanje teh stroškov poskušamo doseči z učinkovito rabo energije. Številni se zato odločimo za energetsko sanacijo stanovanjskih objektov v upanju, da se bodo stroški ogrevanja zmanjšali. Izbiramo številne alternativne sisteme, s katerimi pridobivamo toploto za ogrevanje stanovanj in sanitarne vode. Danes so predvsem aktualni ogrevalni sistemi s toplotnimi črpalkami in peči na lesno biomaso, predvsem zaradi relativno nizke cene energentov. V magistrskem delu je predstavljen konkreten primer, kaj moramo na stanovanjski hiši sanirati, da bo ta energetsko učinkovita. Zavedati se moramo, da ne gre za novo gradnjo in da bomo z željami in stroški sanacije nekoliko omejeni. Cilj dela je, da na podlagi izračuna toplotnih izgub hiše izberemo ustrezen sistem za ogrevanje in ustrezno izolacijo. 1

13 2 OPIS OBSTOJEČEGA STANJA IN PROBLEMI 2.1 GRADNJA HIŠE Obravnavana stanovanjska hiša je hiša stare gradnje. Zgrajena je bila med leti 1952 in 1958 kot troetažni objekt z delno vkopano kletjo, pritličjem, mansardo in neizkoriščenim podstrešjem.»stanovanjske stavbe, zgrajene do sredine sedemdesetih let, so slabše ali kvečjemu enako kvalitetno grajene kot stavbe, ki so bile zgrajene do leta Razlogi so bili predvsem v pomanjkanju in varčevanju z gradbenimi materiali. Stene so stanjšane na 30 cm, izolacijskih materialov ni, fasade so preproste. Pogosti so balkoni in lože, ki so pritrjeni na vmesne plošče. Večina zgradb je grajenih z modularno opeko, kasneje se pojavi tudi liti beton z nezadostno toplotno izolacijo, zidaki iz žlindre in elektrofiltrskega pepela [1]«. Klet hiše je iz litega betona. Zaradi pomanjkanja materiala je vprašljiva kakovost betona. Hidroizolacije ni. Na hiši so se izvajale številne izboljšave, dograjevanja in obnovitvena dela. Naknadno se je leta 1963 dogradila garaža. Kletni prostori so se zvišali za ca. 30 cm. Pritličje je grajeno s standardno opeko. Vse zunanje stene pritličja imajo dvojno steno, kar pomeni, da je med stenama zračni žep, ki služi kot minimalna toplotna izolacija. Na notranji strani sten je omet, sestavljen iz peska, apna in nekaj malega cementa. Vse do leta 1997 je bil na zunanji strani stene nanesen zaključni sloj oziroma fasada iz apna, peska in cementa. Mešanici so primešali še barvo in tako dobili različne odtenke fasade. Mansarda in podstrešje sta grajena s standardno opeko, kjer pa zračnega žepa ni. Podobno kot v pritličju je na notranji strani nanesen omet. Zaradi različnega načina gradnje etaž so tudi debeline sten po etažah različne, kar se najbolj opazi na stopnišču, kjer pride do prehoda iz ene etaže na drugo. Prvotno so bila vgrajena lesena 2

14 okna, ki niso omogočala dovolj dobre tesnosti. Prav na oknih je uhajalo največ toplote. Leta 1965 je bil vgrajen ogrevalni sistem, predtem pa je ogrevanju služil štedilnik. Ogrevanju prostorov so bili namenjeni veliki»plehnati«radiatorji. Generator toplote je bila oljna peč, ki je bila namenjena ogrevanju prostorov in pripravi sanitarne vode. Na hiši ni bilo vse do leta 1995 večjega gradbenega posega. Po tem letu pa se je pričela obnova in dograjevanje, in sicer: Najprej so bila zamenjana okna, in sicer navadna lesena dvo-krilna okna smo zamenjali s plastičnimi 5 - slojnimi okni termopan z dvojno zasteklitvijo; Marca 1997 smo pristopili k nadzidavi stanovanjske hiše. Nad obstoječo teraso so nili dograjeni še dodatni prostori za povečanje mansardnega stanovanja. Oktobra 1998 je stekla še dozidava stanovanjske hiše, in sicer garaža; Po končani dozidavi je sledil nanos fasade. Že pred letom 1995 so bile na hiši vidne gradbene napake, ki so močno vplivale na učinkovito izrabo energije in na dobro počutje. Obnova hiše leta 1997 je nekatere napake odpravila, nekatere odpravila kratkoročno, nekatere pa so se začele šele pojavljati. Približno 10 let po zaključnih obnovitvenih delih je hiša ponovno potrebna določene sanacije. 2.2 TEŽAVE / PROBLEM Ker leta 1997 ni bila v celoti izvedena energetska obnova hiše, sedaj prihaja do težav. Če želimo hišo obnoviti ter jo energetsko ustrezno in celovito sanirati, je prvi potreben korak energetski pregled hiše.»namen energetskega pregleda je pridobiti podatke, na podlagi katerih lahko lastnik stavbe pravilno izbere med tistimi ukrepi učinkovite rabe energije, ki bodo z upoštevanjem vseh vidikov obstoječega stanja omogočili optimalno energijsko sanacijo. Energetski pregled je torej eno najpomembnejših orodij pri obvladovanju oziroma zmanjševanju stroškov za energijo, saj naj bi predlagani ukrepi v okviru življenjske dobe stavbe zagotovili optimalno usklajenost naložbe, vzdrževanja in obratovanja. Cilj energetskega pregleda je: 3

15 določitev referenčnega stanja porabe energije v objektu; prikaz letnih stroškov za energijo in vplivov na letno porabo energije; določitev energijsko šibkih mest in drugih nevidnih gradbeno-fizikalnih poškodb na objektu na podlagi termografskih posnetkov; pregled in analiza obstoječega gradbeno-fizikalnega stanja objekta in energetskih sistemov v njem; predlog ukrepov za celovito energetsko sanacijo in priprava različic za analizo izvedljivosti; analiza izvedljivosti izbranih ukrepov in ocena njihove vračilne dobe (z upoštevanjem stroškov v življenjski dobi stavbe LCCA); ocena stroškov izbranih ukrepov po kategorijah stroškov (višina naložbe, obratovanje, vzdrževanje); ocena prihrankov zaradi izvedenih ukrepov energijske sanacije.[3]«2.2.1 Vlaga Vlažni zidovi se pojavljajo tako v starih kot tudi novih objektih. Vlaga vpliva na bivalne pogoje in celo na pojav plesni. Vemo, da lahko plesen v našem stanovanju povzroča hujše alergije. Vlaga v zidovih povzroča solne madeže, odstopanje ometa, barve. Ob daljšem obdobju prisotnosti vlage v zidu ta vpliva na zmanjšanje nosilnosti konstrukcije.»najpogostejši vzroki za vlažne zidove so: vlaga iz prostorov, ki kondenzira na notranji površini zidov ali v samih zidovih; vlaga, ki prehaja iz tal; zamakanje določenih delov objekta (strehe, slabi odkapniki na okenskih policah in balkonih, puščajoče cevi, itd.) [4]V obravnavani stanovanjski hiši največ težav povzroča vlaga, ki prehaja iz tal, in zračna vlaga, ki kondenzira na notranji površini zidov. Do kondenzacije vlage pride zaradi konstrukcijskih napak ali napačnih bivalnih navad. V našem primeru vlaga nastane zaradi kombinacije obeh vzrokov. Z relativno vlažnostjo lahko dobro opišemo ugodnost bivalnih prostorov. Relativna vlažnost v hiši se giblje med 65 % - 70 %. Največja 4

16 relativna vlažnost se pojavlja v kuhinjah, bivalnih prostorih in kopalnici. Priporoča se, da bi se ta gibala med 40 % in 55 %. Vzrokov, ki pripomorejo k tako veliki vlažnosti, je več: rastline; ljudje s svojim dihanjem in potenjem; kuhanje; prhanje; v mansardnih prostorih med jedilnico in dnevno sobo stoji akvarij, iz katerega v povprečju izhlapi 3 l vode v enem tednu. [4]«Ker ima vodna para to lastnost, da potuje iz mesta z večjim nasičenjem vodne pare na mesto z manjšim nasičenjem vodne pare, vodna para prehaja iz prostorov v zunanjost. Vlaga pri prehodu naleti na oviro v obliki zidu. Ker je ta hladnejši, se zgodi, da vodna para na stenah zidu ali v njegovi notranjosti kondenzira. Zaradi kondenzacije vodne pare se je na stenah hiše začela pojavljati plesen. Intenzivnost pojava plesni ni enaka na vseh stenah. Najbolj vlažne so stene, ki so obrnjene proti severu. Stene na severni strani hiše so skozi celo leto v senci in niso izpostavljene soncu, da bi te stene segrelo in s tem preprečilo nastajanje kondenzacijske vlage. Za nastanek kondenzacijske vlage smo krivi tudi sami z našim načinom življenja. Čez kurilno sezono v dopoldanskem času so temperature po celotni hiši 15,5 C, relativna vlažnost pa se giblje okoli 68 %. Hiša se ne ogreva, saj za to ni potrebe. V popoldanskem času, ko pridemo domov, pa dvignemo temperaturo prostorov na 20 do 22 C, pri tem pa se relativna vlažnost ne spremeni, kvečjemu poveča. Ker se prostor hitreje ogreje kot zidovi, pride do kondenzacije vlage na stenah oziroma v njih. S tem pa tudi do zmanjšanja izolacijskih lastnosti materiala in s tem do povečanja toplotnih izgub. V kletnih prostorih pa imamo težave z drugo vrsto vlage - to je kapilarna vlaga. Vzrok za nastanek kapilarne vlage je dokaj očiten. Kletni prostori so iz litega betona, ki ni ustrezno izoliran, oziroma hidroizolacije sploh ni. Poleg tega se je kapilarna vlaga na severni strani in s tem tudi plesen v zadnjih letih razširila. Vzroka sta: menjava ogrevalnega sistema; 5

17 vdor podtalnice leta Leta 2005 je bil v celoti zamenjan ogrevalni sistem. Stara peč oziroma star sistem je imel dovolj toplotnih izgub, ki so ogrevale steno in jo sproti sušile. Nov sistem z novo plinsko pečjo pa je imel in še ima zanemarljive toplotne izgube. Zaradi tega se stena ne suši, vlaga in plesen pa se širita. Po končani sanaciji ogrevalnega sistema so v avgustu leta 2005 nastopile poplave, ki so povzročile dvig podtalnice do take mere, da je poplavila kleti. Po umiku vode se je na stenah pojavila rja. V stenah kleti oziroma kurilnice so kovinski profili, ki so služili za izravnavo sten. Ti profili so zaradi prevelike vlažnosti sten začeli rjaveti. Iz tega lahko vidimo, da je konstrukcija objekta močno načeta Toplotni mostovi»toplotni mostovi so mesta v zunanjem ovoju stavbe, kjer je toplotni upor bistveno manjši od toplotnega upora na sosednjih mestih [5]«. Toplotni mostovi lahko nastanejo zaradi različnih vzrokov. Poznamo:»Konstrukcijski toplotni most, ki največkrat nastane zaradi nesklenjenosti toplotne zaščite. Toplotna zaščita je lahko predrta ali prekinjena z materialom, ki ima veliko toplotno prevodnost, ta pa ni toplotno izoliran. Navlažena izolacija ali zidovi zaradi vsebnosti vlage povečajo prehod toplote in predstavljajo tudi konstrukcijski toplotni most [5]«.»Geometrijski toplotni most nastopi na delu ovoja stavbe, pri katerem je zunanja površina, preko katere toplota prehaja iz ogrevanega prostora v zunanje okolje, precej večja od notranje. Geometrijskim toplotnim mostovom se v praksi ne moremo izogniti, lahko pa njihov vpliv močno omilimo. Pomen geometrijskih toplotnih mostov se zmanjša z debelino toplotne zaščite na zunanji strani ovoja stavbe [5]«.»Mesto v ovoju stavbe, kjer je zaradi prekinitev ali netesnosti omogočen pretok notranjega, navlaženega zraka v konstrukcijski sklop, imenujemo konvekcijski toplotni most [5]«6

18 Že dolga leta se v gradbeništvu termografija uporablja za opazovanje toplotnih tokov skozi gradbene konstrukcije. Ta metoda nam razkrije, kje nastajajo toplotni mostovi, in nam v nadaljevanju pomaga pri odločitvah, kako sanirati stanovanjsko hišo. Leta 2010 je bila stanovanjska hiša slikana s termo kamero, ki razkriva slabosti na ovoju hiše. Slika 2.1: Severna stran hiše. Zgornja slika razkriva, na katerih mestih so največje izgube toplote skozi ovoj hiše. Razvidno je, da toplota najbolj uhaja skozi okna. Izgube toplote skozi pritličje so najmanjše, zaradi dvojne stene. Velike toplotne izgube so tudi na mestih, kjer je plošča, in na neizoliranih kletnih prostorih. 2.3 OBSTOJEČI OGREVALNI SISTEM 7

19 Za ogrevanje hišnih prostorov in sanitarne vode je v hiši integriranih več virov toplote. V mrzlih zimskih mesecih je ogrevanju namenjena plinska peč. S plinsko pečjo ogrevamo tako sanitarno vodo kot tudi prostore. V prehodnem obdobju med poletjem in zimo (pomlad, jesen) je narazpolago klima, ki služi samo za ogrevanje prostorov, v tem času pa sanitarno vodo ogrevamo preko toplotne črpalke. Poleti prostorov ni potrebno ogrevati, zato ogrevamo samo sanitarno vodo preko toplotne črpalke. Obstoječ ogrevalni sistem sestavljajo naslednji pomembni deli: plinska peč BUDERUS ECO plus GB 112 bojler oz. zalogovnik s toplotno črpalko termostat irt-30 in zunanje tipalo radiatorji (Aklimat in Korado) dimni sistem oz. dimnik Plinska peč Buderus ECO PLUS GB 112»Za te peči je značilno, da se namestijo v eno-, dvo- ali več stanovanjske hiše. Emisijske vrednosti škodljivih snovi v zrak so nižje od dopustnih mejnih vrednosti, ki jih predpisuje ekološki znak»modri angel«. Peč ima tudi nizke emisije hrupa. Obtočna črpalka, ki je elektronsko krmiljena, občutno zniža porabo električne energije. Plinske kondenzacijske kotle lahko vgradimo v vsak ogrevalni sistem. Koristna kondenzacijska toplota in stopnja izkoristka sta odvisna od ogrevalnega režima. Optimalno koriščenje kondenzacijske toplote dosežemo pri nizko temperaturnih režimih obratovanja, npr. 40/30 C. Celo stare ogrevalne naprave, ki obratujejo v režimu 90/70 C in z drsno regulacijo temperature kotlovske vode v odvisnosti od zunanje temperature, še vedno koristijo kondenzacijsko toploto v 80% kurilnega časa. Stenski plinski kondenzacijski kotellogamax plus GB112 je preizkušen v skladu z zahtevami evropske smernice za plinska trošila 90/396/EEC. Ogrevalni kotli Logamax so plinska trošila kategorije II 2ELL3B/P za zemeljski plin in utekočinjen naftni plin. Kotel je sestavljen iz: zaprtega zgorevalnega prostora; 8

20 predmešalnega keramičnega gorilnika; toplotnega izmenjevalnika iz specialne, proti koroziji odporne legirane aluminijeve litine; kombiniranega plinskega ventila z nastavljivim regulatorjem tlaka plina in plinskimi magnetnimi ventili razreda B in C; ionizacijski nadzor plemena; vžigalna naprava 120 V; obtočna črpalka ogrevalnega kroga; Grundfos UPER 25-50: elektronsko regulirana črpalka za ogrevalne kotle; termomanometer za kotlovski predtok; avtomatski odzračevalnik; varnostni ventil (varnostni tlak 3 bar) [6]«. Legenda k sliki 2.2: Slika 2.2: Prikaz notranjosti plinskega kotla [6]. 9

21 AKO odvod kondenzata Gas RK VK plinski priključek kotlovski povratek kotlovski predtok 1 dimovodni priključek 2 priključek za bypass cev za kondenzat 3 odprtina za svež zrak 4 keramični ploskovni gorilnik 5 toplotni izmenjevalnik 6 tipalo temperature povratka 7 ventilator 8 elektronsko regulirana obtočna črpalka 9 sesalna cev ventilatorja 10 zbiralni kos povratka (z ventilom za polnjenje/praznjenje) 11 priključek za ročni terminal UBA 12 termomanometerpredtoka 13 univerzalni krmilni avtomat UBA 14 plinska armatura (se ne vidi) 15 šoba za zrak 16 vžigalna naprava in ionizacijska elektroda 17 šoba za plin 18 avtomatski odzračevalnik»toplotni izmenjevalnik iz rebrastih cevi je narejen iz specialne, proti koroziji odporne aluminij silicijeve zlitine. Njegova izredno velika površina omogoča optimalen prenos toplote. S konstrukcijo toplotnega izmenjevalnika iz rebrastih cevi se doseže: 10

22 močno znižanje dimnih plinov, ki omogoča koriščenje kondenzacijske toplote skozi celotno kurilno obdobje; maksimalen normni izkoristek[6]«.»plinski kondenzacijski kotli Logamax plus GB112 so opremljeni s keramičnim ploskovnim gorilnikom s popolnim predmešanjem plina in zraka ter modulirano regulacijo moči. Gorilnik je vgrajen vodoravno nad rebrastimi cevmi, tako da plamen gori navzdol. Za razliko od konvencionalnih ogrevalnih kotlov z električno vžigalno iskro ali vžigalnim plemenom so stenski kondenzacijski kotli Logamax, opremljeni z vžigom na žarilno svečko. Prednosti: optimalen vžig zmesi plina in zraka; postopek vžiga je tih, tudi pri nizkotlačnih vrstah plina; vžigalna svečka je v primerjavi s konvencionalnimi vžigalnimi napravami popolnoma neslišna [6]«.»Če gorilnik ne vžge ali če plamen ugasne, potem ionizacijska elektroda krmilniku UBA preneha pošiljati signal o plamenu. Krmilnik UBA takoj prekine dovod plina na plinski armaturi, izklopi gorilnik in javi motnjo. Kotel ima vgrajeno elektronsko frekvenčno regulacijo. Črpalka se samodejno brezstopenjsko prilagaja toplotni obremenitvi kotla oz. hidravličnim razmeram sistema. Elektronsko regulirana črpalka porabi občutno manj električne energije, poleg tega pa zagotavlja tiho delovanje sistema. Kotel nima vgrajenega prelivnega ventila, zato je potrebno s pravilno hidravlično vezavo zagotoviti optimalno koriščenje kondenzacijske toplote [6]«. 11

23 Slika 2.3: Shema gibanja ogrevalne vode in dimnih plinov v toplotnem izmenjevalniku plinskega kondenzacijskega kotla [6]. Legenda k sliki 2.3: 1 dovod plina 10 priključek za kondenzat 2 mešalna komora 11 plinska armatura 3 žarilna vžigalna elektroda 12 ventilator 4 keramična površina gorilnika 13 vodno hlajena notranja stena 5 ionizacijska elektroda 14 šoba za zrak 6 telo kotla 7 priključek predtoka na toplotnem menjalniku 8 odvod dimnih plinov 9 priključek povratne vode 12

24 »Zrak, potreben za proces zgorevanja, se v kotel dovaja s pomočjo sesalnega ventilatorja. Zgorevalni zrak zaradi nadtlaka potiska pri zgorevanju nastale dimne pline v sistem za odvod dimnih plinov. V primeru, da ventilator preneha delovati ali postane pot za dovod svežega zraka ali odvod dimnih plinov neprehodna, se dovod plina preko regulacije zmanjša ali popolnoma zapre. Če plamen ugasne, to zazna v kotel vgrajeni element za nadzor plamena in pošlje ustrezen signal krmilniku UBA, ki kotel izklopi in javi motnjo [6]«. Slika 2.4: Princip vodenja zgorevalnega zraka in dimnih plinov pri stenskem kondenzacijskem kotlu Logamax plus GB112 [6]. 13

25 Legenda k sliki 2.4: 1 Zajem zraka iz prostora preko zračne rešetke, nameščene na koaksialni cevi ob priključku na kotel. 2 Zajem zraka na prostem preko koaksialne cevi za dovod zraka in odvod dimnih plinov.»pri kotlu se moč uravnava zvezno v odvisnosti od števila vrtljajev ventilatorja. Statični tlak za ventilatorjem služi kot referenčna veličina za regulacijo dovoda plina. Membrana v plinski armaturi dozira potrebno količino plina. Regulator izračunava potrebno vrednost za temperaturo vode predtoka v odvisnosti od zunanje temperature in glede na ogrevalno krivuljo. Podatke o zahtevani temperaturi predtoka pošilja krmilniku UBA, ki zahtevane vrednosti primerja z dejanskimi vrednostmi, izmerjenimi na kotlovskem tipalu. Če primerjava pokaže razliko, t.i. regulacijsko odstopanje sledi prilagoditev moči gorilnika po principu modulacije [6]«. Tabela 2.1: Tehnični podatki stenskega kondenzacijskega kotla Logamax plus GB [6]. Toplotna moč /normni izkoristek Nazivna toplotna moč pri ogrevalnem režimu 75/60 C kw 6,4 21,4 40/30 C kw 7,0 23,4 Zgorevalna toplotna moč kw 6,6 22,0 Normni izkoristek pri ogrevalnem režimu 75/60 C % 105 (po DIN ) 40/30 C % 109 Plinski priključek Kategorija trošila/vrsta plina Nemčija Kategorija trošila/vrsta plina Avstrija II 2ELL3B/P II 2H3B/P Priključne vrednosti za plin pri 15 C in 1013 mbar Zemeljski plin LL z 8,1 kwh/m 3 m 3 /h Zemeljski plin E z 9,5kWh/m 3 m 3 /h Utekočinjen naftni plin 3BP z 32,2kWh/m 3 butan m 3 /h Propan m 3 /h Wobbejevo število (pri 15 C in 1013 mbar) Zemeljski plin LL kwh/m 3 Zemeljski plin E kwh/m 3 Utekočinjen naftni plin 3BP kwh/m 3 2,72 2,32 0,68 0,79 9,5-12,4 11,3-15,2 20,2-24,3 Ogrevanje Max. Temperatura predtoka (nastavljiva) C Dopustni delovni tlak (kotel) bar 3,0 Količina vode v kotlu l 2,5»se nadaljuje«14

26 »nadaljevanje«zakasneli izklop črpalke položaj 1 min 4 položaj 2 h 24 Priprava sanitarne vode Trajna zmogljivost bojlerja pri 60 C l/min Prostornina bojlerja l 20/2 Dopustni delovni nadtlak bojlerja bar 21/2 Zakasneli izklop črpalke min Toplotne izgube v stanju pripravljenosti (ϑ ww =60 C) kwh/24 h Odvod dimnih plinov Vrsta plinskega trošila po EN 483 B 23 /B 33 /C 13X / C 33X /C 43X /C 53X Kategorija dimnih plinov za sistem LAS pri ogrevalnem režimu 40/30 C G 61 Masni pretok dimnih plinov pri polni moči 100% kg/s 0,0100 Temperatura dimnih plinov pri ogrevalnem režimu 75/60 C 65 (polna moč) 40/30 C 45 Vsebnost CO 2 pri polni moči % 9,2 Normni emisijski faktor Emisije škodljivih snovi nižje od mejnih vrednosti ekološkega znaka»modri angel«(stanje 1997) CO mg/kwh 15 NO x mg/kwh 20 Razpoložljivi potisni tlak Pa 140 Električni priključek Omrežna priključna napetost V AC 230 Frekvenca Hz 50 Zaščita IP X4 D (IP 44) Poraba el. moči pri delni obremenitvi W 60 Pri polni obremenitvi W 120 Razno Količina kondenzata pri ogrevalnem režimu 40/30 C (zemeljski plin E) l/h 2,6 ph - vrednost kondenzata 4,1 Teža kg 52 15

27 2.3.2 Programirljiv sobni termostat irt 30»Termostat irt 30 je bil načrtovan izključno za uporabo pri kotlih z univerzalnim krmilnim avtomatom UBA Ta termostat se obesi na steno in se napaja z elektriko preko priključka kotla. Zaradi tega termostat ne potrebuje baterij. S pomočjo računalniškega programa se neprestano izmenjujejo podatki med termostatom in kotlom. S temi podatki lahko termostat posreduje kotlu podatke, zato da je hiša primerno ogrevana, da je v bojlerju pravočasno topla voda in da se energija uporablja čim bolj varčno. Termostat irt 30 je bil načrtovan za tri vrste regulacije temperature: 1. regulacija v odvisnosti od sobne temperature, 2. regulacija v odvisnosti od zunanje temperature 3. regulacija v odvisnosti od zunanje temperature s kompenzacijo sobne temperature. Če želimo izvesti 2 in 3 vrsto regulacije, moramo namestiti tipalo za odčitanje zunanje temperature. Tipalo se namesti na zunanjo steno. Stena pa ne sme biti neposredno izpostavljena soncu in zunanji zrak, mora prosto krožiti okoli tipala [6]«. Slika 2.5: Pravilna namestitev zunanjega tipala [6]. 16

28 »Regulacija v odvisnosti od sobne temperature je najenostavnejši način regulacije. S tem načinom dosežemo visoko udobje in visok učinek. Instalacija, ki deluje skladno s tem načinom regulacije, mora izpolnjevati določene zahteve. V naši hiši mora biti na primer soba, ki je reprezentativna za ostale temperature v naši hiši. V takšnem prostoru ne sme goreti ves dan odprti kamin, prav tako se ne smejo pogosto odpirati zunanja vrata ali okna itd. Takšen prostor se označuje kot referenčni prostor. Termostat irt 30 neprestano meri temperaturo v prostoru, kjer je nameščen. Izmerjena temperatura se primerja z želeno nastavljeno temperaturo. irt 30 mora določiti, kako močno mora kotel greti, da segreje ogrevalno vodo ter doseže in ohrani želeno temperaturo. Izračuna se čim nižja temperatura ogrevalne vode, zato da kotel ne greje močneje, kot je nujno potrebno. Kotel greje običajno dalj časa pri nižji moči. Zaradi takšne regulacije je ogrevalna voda stalno na voljo. Če se v nekem drugem prostoru odpre zaprti radiatorski ventil, se lahko ta prostor v kratkem času segreje. Takšna regulacija je primerna v primeru, ko je hiša ogrevana samo s pomočjo radiatorjev, kot v našem primeru. Takšni regulaciji pa se izogibamo, če v hiši nimamo primernega referenčnega prostora, kje bi bil lahko nameščen termostat irt 30 oz. če se hiša ogreva s talnim gretjem, zračnim ogrevanjem in konvektorji [6]«.»Pri regulaciji v odvisnosti od zunanje temperature je temperatura ogrevalne vode odvisna od zunanje temperature in nekaterih drugih ponastavljenih vrednosti na irt 30: to je potrebno npr. takrat, ko ni na voljo reprezentativnega prostora, ta način regulacije se uporablja tudi v stavbah, kjer mora obstajati možnost, da se prostori ogrevajo medsebojno neodvisno (domovi ostarelih, poslovni prostori itd.), vendar morajo biti pri tem sistemu regulacije posamezni prostori opremljeni z radiatorskimi ventili, da se lahko regulira temperatura v vsakem posameznem prostoru. V hiši s talnim ogrevanjem v prostoru ne sme biti prevelikih temperaturnih nihanj. To je vrsta ogrevanja, pri katerem se prostor počasi ogreje in zrači. Regulacija v odvisnosti od zunanje temperature je v tem primeru pravilna odločitev, ker pri takšni regulaciji na delovanje kotla vpliva samo zunanja temperatura. To pomeni, da je obratovanje kotla odvisno od zunanje temperature in določenih prednastavljenih vrednosti na termostatu irt 30. Če se zunaj ohladi, kotel močneje greje, ogrevalna voda pa se ogreva na višjo vrednost (do prednastavljene 17

29 najvišje temperature). Če se zunaj segreje, kotel greje z manjšo močjo, ogrevalna voda pa se ogreva na nižjo vrednost (do prednastavljene najnižje temperature). Prostori se ogrevajo tako, da se ogrevalna voda neprestano prečrpava. Temperatura v prostorih, ki jih je potrebno segreti, se lahko regulira s pomočjo termostatskih radiatorskih ventilov. Takšna regulacija je najprimernejša v primerih, ko nimamo v hiši reprezentativnega prostora in če želimo temperaturo posameznih prostorov natančno regulirati [6]«.»Regulacija v odvisnosti od zunanje temperature s kompenzacijo sobne temperature je to samo druga izvedba regulacije v odvisnosti od zunanje temperature. Pri tem načinu regulacije se temperatura ogrevalne vode najprej določi v odvisnosti od zunanje temperature in prednastavljenih vrednosti na irt 30. irt 30 izmeri tudi temperaturo v prostoru, kjer je nameščen termostat. Te informacije se uporabljajo, da se izvedejo manjši popravki na krmiljenju kotla in da se lahko doseže želena temperatura. Na ta način termostat samostojno določa temperaturo v prostoru, kjer je nameščen irt 30. Temperatura v preostalih prostorih se lahko regulira s pomočjo termostatskih radiatorskih ventilov. Načeloma se lahko v enakih primerih odločite za regulacijo v odvisnosti od zunanje temperature z ali brez kompenzacije, vendar pa mora biti v hiši reprezentativen prostor. Temperatura ogrevalne vode se najprej določi v odvisnosti od zunanje temperature in prednastavljenih vrednosti na irt 30. Termostat meri tudi temperaturo v prostoru, kjer je termostat nameščen. Na osnovi ugotovljene sobne temperature irt 30 samodejno regulira temperaturo ogrevalne vode. Prostori se segrevajo tako, da se ogrevalna voda neprestano prečrpava. Termostat samostojno določa temperaturo prostora, kjer je nameščen. Temperatura v preostalih prostorih, ki jih je treba segreti, se lahko regulira s pomočjo termostatskih radiatorskih ventilov. Takšna regulacija je primerna, če želimo natančno regulirati temperaturo v več prostorih, v vaši hiši pa obstaja reprezentativni prostor. Če hiša ne izpolnjuje pogojev za takšno regulacijo, je takšen sistem manj varčen [6]«. 18

30 2.3.3 Lentherminvest bojler s toplotno črpalko»bojler Lentherminvest s toplotno črpalko zrak/voda je namenjen za ogrevanje sanitarne vode. V bojler sta vgrajena dva izmenjevalca toplote, kar omogoča ogrevanje s toplotnim agregatom in centralno kurjavo (v našem primeru s plinsko pečjo). Je 300-literski l bojler, ki je namenjen za 4 6-članska gospodinjstva. Izolacija je iz trdega poliurethana brez freonov, ki preprečuje izgubo toplote. Zunanji plašč je iz polistirola. Toplotne črpalke z bojlerjem Lenthrminvest imajo vgrajeno avtomatiko z optimalno nastavitvijo temperature in stikalom. Ima hermetični kompresor z novim uparilcem in kondenzatorjem [7]«. Tabela 2.2: Tehnični podatki toplotne črpalke z bojlerjem [7]. Volumen grelnika l 296 Skupna višina H mm 1530 Zunanji premer D1 mm 650 Premer grelnika D2 mm 550 Skupna teža kg 164 Hladna voda (a) mm 77 Povratni tok (b) mm 305 Cirkulacija (c) mm 984 Dotok (d) mm 789 Topla voda (e) mm 1435 Površina toplotnega menjalnika m 2 1,45 Volumen toplotnega menjalnika l 9,5 Trajni pretok vode z 10/45 C l/h 1330 Najvišji dovoljeni tlak v grelniku bar 10 Najvišji dovoljeni tlak v menjalniku bar 12 Najvišja dovoljena temperatura v grelniku C 70/55 Najvišja dovoljena temperatura v menjalniku C 140 Magnezijeva anoda Premer mm 26 Dolžina mm 1180 Agregat toplotne črpalke Max. Temperatura ogrete sanitarne vode C 55 Min. temperatura prostora (toplotnega vira) C 7 Max. Temperatura prostora (toplotnga vira) C 35 Priklop na el. Omrežje A/V 10A/230V Delovni medij R134a Masa polnitve del. Medija kg 0,41»se nadaljuje«19

31 »nadaljevanje«obratovalna točka agregata Grelno število 3,4 Grelna moč (na kondenzatorju) kw 1,8 Režim sanitarne vode C 15/45 Temp. prostora (toplotnega vira) C 15 Pretok zraka m 3 /h 700 Nivo hrupa na razdalji 5 m dba 60 Slika 2.6: Zgradba toplotne črpalke z bojlerjem [7].»Takšna toplotna črpalka omogoča izrabo več ogrevalnih virov. Delujejo lahko kot toplotne črpalke, kadar odjemajo za ogrevanje sanitarne vode potrebno toploto zraku iz prostora, kjer so nameščene. Kadar ta vir ne zadošča, lahko toplotne črpalke koristijo kot toplotni vir za ogrevanje sanitarne vode toploto kotlovske vode. Toplotna črpalka je sestavljena iz dveh osnovnih delov, in sicer iz 300-litrskega akumulatorja z dvema toplotnima menjalnikoma. Delovanje kompresorskega dela toplotne črpalke je popolnoma avtomatsko in neodvisno od ostalih virov ogrevanja sanitarne vode. Na krmilni plošči kompresorskega dela sta vklopno stikalo in nastavljivi termostat. Notranjost akumulatorja je kvalitetno dvoslojno emajlirana in dodatno zaščitena z magnezijevo anodo, kar ob pravilni uporabi in rednem vzdrževanju zagotavlja dolgo 20

32 življenjsko dobo naprave in oskrbo z neoporečno toplo sanitarno vodo. Primerno mesto za namestitev takšne črpalke je klet ali večja shramba, kjer je še dodatna korist učinek hlajenja prostora, v katerem je toplotna črpalka. V primeru, da hlajenja ne potrebujemo, je zelo primerno mesto postavitve tudi kotlovnica, kje je navadno priključek za toplo in hladno vodo. Pri izbiri prostora za namestitev toplotne črpalke je potrebno paziti, da izbran prostor ni prašen, kajti prah škodljivo vpliva na učinek toplotne črpalke. Če želimo priključiti dovod hladne vode, je potrebno grelnik zaščititi pred velikim tlakom in vgraditi sklop za varovanje grelnika. Varnostni ventil mora biti najmanj nazivnega premera DN 20 (R3/4'') ter nazivnega tlaka do NP 10. Med varnostnim ventilom in grelnikom vode ne sme biti nobenega zapornega elementa. Kapljajočo vodo iz varnostnega ventila speljemo v odtok preko lovilnega nastavka. Odtočna cev pod izpustom varnostnega ventila mora biti nameščena navzdol in v okolju, ki ne zmrzuje. Vgradnja reducirnega ventila za zmanjšanje tlaka je potrebna, če je tlak na dotoku v grelnik vode večji od 6 bar. Če cirkulacijski vod ni ne obhoden, se izognemo njegovi priključitvi, saj povzroča dodatne toplotne izgube. Smiseln je pri daljših cevnih vodih, da na iztočnem mestu dobimo takoj toplo vodo. V cirkulacijski vod vgradimo nepovratni ventil, ki preprečuje cirkulacijo hladnejše vode v smeri k potrošniku. Če cirkulacijskega priključka na grelniku ne uporabimo, ga začepimo [7]« Radiatorji Aklimat in korado»aklimatovi radiatorji so iz aluminija. Večina radiatorjev na trgu je iz pločevine, ki ima krajšo življenjsko dobo, ker začne na spojih rjaveti. Jekleni radiatorji kot druga vrsta pa so izredno težki, se počasi segrevajo in niso primerni za sodobne peči, ki večinoma delujejo v nizko temperaturnem območju. To pomeni, da je pri Aklimatovih radiatorjih lahko voda v peči na maksimalni temperaturi 60 C in prostor že lahko ogrevamo, medtem ko ostali tipi radiatorjev zahtevajo višjo temperaturo in okrog 80 C, radiatorji se dlje časa segrevajo, kar pomeni, da porabimo več energije. Izredne termične lastnosti aluminija, odpornost proti oksidaciji, možnost različnih načinov priključitve omogočajo radiatorjem iz aluminija izjemno učinkovitost. Zaradi visoke gospodarnosti, ki jo 21

33 pridobimo z veliko oddajo toplote, radiatorji Aklimat omogočajo varčevanje z energijo. Njihova tehnična dovršenost in funkcionalnost ter nizka masa omogočajo enostavno rokovanje in montažo na ogrevalni sistem. Zaradi boljše toplotne prevodnosti so primerni tudi za delovanje pri nizkotemperaturnem načinu ogrevanja. Izgube toplote, to je tiste, ki jo absorbirajo radiatorji sami, so namreč izredno nizke. Manjše so tudi toplotne izgube pri kroženju vode v sistemu, saj je količina vode v aluminijastih radiatorjih manjša. Zaradi svoje značilne konstrukcije so aluminijasti radiatorji primerni za vgradnjo v vse prostore. Njihova učinkovitost se izkaže tudi v kombinaciji s talnim gretjem, predvsem v kopalnicah in ostalih sanitarnih prostorih [8]«.»Radiatorji KORADO so jekleni panelni radiatorji z naravno cirkulacijo zraka okoli radiatorskih površin. Poznamo več različnih tipov teh radiatorjev. So različnih velikosti in moči. Narejeni so za sisteme centralnega ogrevanja, kjer delujejo največji obratovalni tlaki 10 barov. Za prenosni medij se uporablja voda. Največja dovoljena temperatura delovanja je 110 C. Ti radiatorji nam zagotavljajo dolgotrajno korozijsko zaščito in mehansko dolgotrajnost ter dobre higienske razmere [9]«. Slika 2.7: Radiatorji Korado [9]. 22

34 Tabela 2.3: Trenutne moči radiatorjev v hiši Prostor Tip radiatorja Moč (W) Mansarda Kopalnica Aklimat M ,13 Računalniška soba Korado 22 VM 1167 Otroška soba Korado 22 VM 1167 Korado 22 VM 2042 Dnevna soba Korado 22 VM 1788 Jedilnica kuhinja Korado 22 VM 1788 Spalnica Aklimat M ,5 Kuhinja Aklimat M Hodnik Aklimat M ,3 Pritličje Dnevna soba Korado 33 VM 3309 Jedilnica Korado 33 VM 3723 Kopalnica Aklimat M Spalnica Korado 22 VM 3208 Hodnik Aklimat M Stopnišče Aklimat M Klet Kurilnica Cevni radiator EURORA RONDO 1322 X L 1055 Skupno: 23956, Dimni sistem V hiši je vgrajen aluminijasti dimniški sistem GA K. Dimniški komplet sestoji iz priključnega kosa, koaksialnega revizijskega T kosa, koaksialnega podaljška, prehodnega stenskega kosa, kolena z držalom, držalo dimne cevi in zaključnega kosa. 23

35 Slika 2.8: Dimniški komplet nam omogoča zajem zgorevalnega zraka skozi obstoječi jašek in nato izpust skozi streho [6]. 24

36 3 IZRAČUN IZGUB Želimo si zmanjšati stroške ogrevanja, ki nastajajo zaradi izgube toplotne moči in vdora toplote v stanovanjsko hišo, ter preprečiti vdor vlage z ustreznimi izolacijskimi in hidroizolacijskimi materiali. Želimo tudi vgraditi sistem hlajenja, ki bo služil hlajenju prostorov v poletnih mesecih. V stanovanjsko hišo je potrebno vgraditi nov sistem ogrevanja in hlajenja ter zmanjšati toplotne izgube z gradnjo nove fasade. Preden se lahko odločimo, kateri sistem bi bil najbolj ustrezen za ogrevanje in hlajenje, pa je potrebno izračunati, kakšne so toplotne izgube in vdor toplote obstoječega stanja v primerjavi s toplotnimi izgubami in vdorom toplote predvidenega stanja. Izvesti je potrebno: izračun toplotnih izgub in izgub hlajenja obstoječega stanja (hiša brez izolacije); določiti debelino plasti izolacije nove fasade; izvesti izračun toplotnih izgub in izgub hlajenja stanja hiše po obnovi (hiša z izolacijo); na podlagi izračunanih toplotnih izgub in izgub vdora toplote določiti in izbrati primeren sistem za ogrevanje, hlajenje in pripravo sanitarne vode. Za izračun toplotnih izgub potrebujemo nekatere podatke, ki so podani v nadaljnjem podpoglavju. 25

37 3.1 TEMPERATURNI PODATKI IN OSTALI PODATKI Podatki za izračun izgub toplote pri ogrevanju stanovanjske hiše Za izračun potrebujemo zunanjo projektno temperaturo in povprečno letno zunanjo temperaturo. Podatke dobimo na strani Agencije Republike Slovenije za okolje. Potrebno je vnesti Gauss Krügerjeve koordinate lokacije in dobimo želene podatke za naše območje. Tabela 3.1: Temperaturni podatki za Brestanico. Zunanja projektna temperatura, T e (za Brestanico): -13 C Temperaturni primanjkljaj, TP (za Brestanico): 3100 (Kdan) Trajanje ogrevalne sezone, n h (za Brestanico): 235 dni (1. okt. 15. maj) Temperatura tal: 8 C Za izračun izgub moči toplote skozi stene stanovanjske hiše potrebujemo še notranje temperature posameznih prostorov. Tabela 3.2: Prikaz temperatur kletnih prostorov. Prostor: T [ C] Shramba 10 Kmečka soba 10 Hodnik 10 Delavnica 10 Kurilnica 15 Stopnišče 20 Garaža 10 26

38 Tabela 3.3: Prikaz temperatur v pritličju. Prostor T [ C] Spalnica 20 Stopnišče 20 Hodnik 20 Dnevna soba 20 Jedilnica + kuhinja 20 Shramba 15 Kopalnica 22 Tabela 3.4: Prikaz temperatur v mansardi. Prostor: T [ C] Otroška soba 20 Računalniška soba 20 Hodnik 20 Stopnišče 20 Spalnica 20 Kopalnica 22 Kuhinja 20 Dneva soba 20 Jedilnica Podatki za izračun toplotnih izgub med hlajenjem Tabela 3.5 : Projektni temperaturni podatki za Brestanico Notranja projektna temperatura prostorov [T i ] 26 C Projektna zunanja temperatura [T e ] 35 C Temperatura tal 8 C Tabela 3.6: Temperature v kletnih prostorih med hladilno sezono. Prostor: T [ C] Shramba 10 Kmečka soba 10 Hodnik 10 Delavnica 10»se nadaljuje«27

39 »nadaljevanje«kurilnica 10 Stopnišče 26 Garaža 10 Tabela 3.7: Temperature v pritličju med hladilno sezono. Prostor T [ C] Spalnica 26 Stopnišče 26 Hodnik 26 Dnevna soba 26 Jedilnica + kuhinja 26 Shramba 26 Kopalnica 26 Tabela 3.8: Temperature v mansardi med hladilno sezono. Prostor: T [ C] Otroška soba 26 Računalniška soba 26 Hodnik 26 Stopnišče 26 Spalnica 26 Kopalnica 26 Kuhinja 26 Dneva soba 26 Jedilnica IZRAČUN TOPLOTNE PREHODNOSTI ZIDOV, STROPOV IN TAL Iz priloge D (str. 106,107,108) je razvidno, da so debeline sten različne. Zaradi različnih debelin sten in zaradi različne sestave so tako različne tudi toplotne prehodnosti sten. 28

40 3.2.1 Zgradba sten, stropov in tal Spodnje tabele nam prikazujejo sestavo sten, stropov in tal. Kletni prostori so delno vkopani, zato bodo toplotne prehodnosti različne, saj je en del stene v stiku s tlemi. Tabela 3.9: Zunanje stene kletnih prostorov d [m] λ [W/mK] 1 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 2 Beton s kamninskimi agregati 0,3895 2,04 3 Apnena malta 0,02 0,81 4 JUB osnovni omet 0,0025 0,107 5 JUB fini omet 0,003 0,7 Tabela 3.10: Zunanje stene garaže d [m] λ [W/mK] 1 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 2 Beton s kamninskimi agregati 0,2345 2,04 3 Apnena malta 0,02 0,81 4 JUB osnovni omet 0,0025 0,107 5 JUB fini omet 0,003 0,7 Tabela 3.11: Sestava tal kletnih prostorov d [m] λ [W/mK] 1 Beton s kamninskimi agregati 0,15 2,04 2 Estrih 0,235 1,4 3 Ploščice 0,015 1,28 Tabela 3.12: Sestava tal v garaži d [m] λ [W/mK] 1 Beton s kamninskimi agregati 0,15 2,04 2 Estrih 0,275 1,4 3 Ploščice 0,015 1,28 Tabela 3.13: Sestava stropa kleti oz. tal pritličja d [m] λ [W/mK] 1 Parket 0,007 0,21 2 Iverne plošče 0,022 0,12 3 Gramoz + štafli 0,171 0,21/0,81 4 Beton s kamninskimi agregati 0,15 2,04 5 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 29

41 Tabela 3.14: Strop garaže d [m] λ [W/mK] 1 Ploščice 0,007 1,28 2 Estrih 0,123 1,4 3 Beton s kamninskimi agregati 0,15 2,04 4 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 Tabela 3.15: Zgradba zunanjih sten pritličja d [m] λ [W/mK] 1 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 2 Polna opeka 0,12 0,76 3 Zrak 0,0945 0,026 4 Polna opeka 0,12 0,76 5 Apnena malta 0,02 0,81 6 JUB osnovni omet 0,0025 0,107 7 JUB zaključni sloj 0,003 0,7 Tabela 3.16: Sestava stropa pritličja in tal mansarde d [m] λ [W/mK] 1 Parket 0,025 0,21 2 Iverne plošče 0,022 0,12 3»Štafli«+ zrak 0,043 0,14/0,16 4 Parket 0,025 0,21 5 Deske 0,022 0,14 6 Trami + gramoz 0,16 0,14/0,81 7 Deske 0,022 0,14 8»Štafli«+ gramoz 0,099 0,14/0,81 9 Deske 0,022 0,14 10 Trstika 0,03 0, Podaljšana apnena malta 0,01 0,87 Tabela 3.17: Sestava vzhodne mansardne stene d [m] λ [W/mK] 1 Gips plošče 0,015 0,7 2 Tervol (Steklena volna) 0,15 0,041 3 Polna opeka + les 0,12 0,76/0,14 4 Brune (les) 0,045 0,14 5 Podaljšana apnena malta 0,0395 0,87 6 JUB osnovni omet 0,0025 0,107 7 JUB fini omet 0,003 0,7 30

42 Tabela 3.18: Zgradba mansardne severne in južne stene d [m] λ [W/mK] 1 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 2 Polna opeka 0,2645 0,76 3 Apnena malta 0,02 0,81 4 JUB osnovni omet 0,0025 0,107 5 JUB fini omet 0,003 0,7 Tabela 3.19: Zgradba zunanjih sten otroške sobe d [m] λ [W/mK] 1 Podaljšana apnena malta 0,025 0,87 2 Mrežasta votla opeka 0,29 0,61 3 Polistiren plošče 0,05 0,041 4 JUB osnovni omet 0,0025 0,107 5 JUB fini omet 0,003 0,7 Tabela 3.20: Zgradba tal otroške sobe d [m] λ 1 Parket 0,025 0,21 2 Estrih 0,075 1,4 3 Toplotna izolacija v PE foliji 0,09 0,041 4 Beton s kamninskimi agregati 0,2 2,04 Tabela 3.21: Zgradba stropov nad mansardnimi prostori (streha) d [m] λ 1 TYVEK folija 0,013 0,19 2 NOVOTERM LIF 0,12 0,04 3 Polietilenska folija 0,02 0,19 4 Gips plošče 0,015 0,21 Tabela 3.22: Zgradba sten nove garaže d [m] λ 1 Podaljšana apnena malta 0,01 0,87 2 Mrežasta votla opeka 0,2845 0,61 3 JUB osnovni omet 0,0025 0,107 4 JUB fini omet 0,003 0,7 31

43 Tabela 3.23: Zgradba tal nove garaže d [m] λ 1 Ploščice 0,01 1,28 2 Estrih 0,07 1,4 3 Hidroizolacija 0,01 0,19 4 Beton s kamninskimi agregati 0,15 2,04 Tabela 3.24: Zgradba notranjih sten v pritličju in mansardi d [m] λ 1 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 2 Polna opeka različno 0,76 3 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 Tabela 3.25: Zgradba notranjih sten kleti d [m] λ 1 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 2 Beton s kamninskimi agregati različno 2,04 3 Podaljšana apnena malta 0,02 0,87 Notranje stene mansarde in pritličja imajo enako zgradbo, vendar so toplotni prehodi notranjih sten različni zaradi različnih debelin materiala. Notranje stene kleti se razlikujejo od preostalih notranjih sten v hiši po tem, da niso iz opeke, ampak iz betona. Toplotni prehodi notranjih sten kletnih prostorov so tudi različni, zaradi različnih debelin sestavnih materialov. V nadaljevanju bomo določili, kakšna je toplotna prehodnost sten, tal in stropov brez izolacije oziroma kakšna je toplotna prehodnost trenutnega stanja hiše Določitev toplotne prehodnosti za obstoječe stanje se izračuna po naslednji formuli: [ ] (3.1) Kjer je: U toplotna prehodnost λ toplotna prevodnost materiala 32

44 d α i α e debelina posameznega sloja koeficient prestopa toplote (znotraj 1/8 W/m 2 K (za ogrevanje); 1/6 W/m 2 K (za hlajenje)) koeficient prestopa toplote (zunaj 1/23 W/m 2 K (za ogrevanje); 1/17,5 W/m 2 K (za hlajenje)) iz tega sledi, da je [ ] ( )[ ] [ ] [ ] (3.2) [ ] ( )[ ] [ ] [ ] (3.3) V spodnji tabeli so podane toplotne prehodnosti tal, sten in stropov stanovanjske hiše. Vse toplotne prehodnosti se izračunajo enako po formuli 3.1. V tabeli 3.26 so podane največje dovoljene toplotne prehodnosti, ki jih moramo pri zdajšnji gradnji upoštevati. Vidimo, da izračunane toplotne prehodnosti močno presegajo največje dovoljene toplotne prehodnosti, ki so zapisane v Pravilniku o učinkoviti rabi energije, št. 93/2008. Tabela 3.26: Toplotne prehodnosti sten v hiši Trenutna toplotna prehodnost skozi stene hiše U Element: Ogrevanje [U h ] Hlajenje [U c ] Zunanje stene kletnih prostorov Zunanje stene garaže * U 1 * U 2 * U 1 * U 2 Prehod toplote po pravilniku U 2,3 2,04 0,28 2,95 2,62 0,30 2,79 2,41 0,28 3,8 3,28 0,30 Tla kletnih prostorov 2,64 2,38 0,30 Tla v garaži 2,46 2,23 0,30 Strop kleti oz. tla pritličja 1,19 1,078 0,28 Strop garaže 2,79 2,41 0,20 Zunanje stene pritličja 0,238 0,235 0,28»se nadaljuje«33