Energie 2023.2: Podlahové vytápění a další změny a opravy

Během několika dní umístíme na www.kcad.cz druhou letošní bezplatnou aktualizaci Energie 2023.2.

Novinek je ve srovnání s předchozím update 2023.1 méně, ale protože jde v několika případech o opravu chyb, které mohou v určitých kombinacích vstupních dat vést k zamrznutí výpočtu, zveřejníme novou aktualizaci programu bez dalšího prodlení.

Největším zásahem je podstatné rozšíření výpočtu vlivu podlahového vytápění na prostup tepla podlahou na zemině. Program nyní zohledňuje zvýšenou ztrátu při podlahovém vytápění i v hodinovém kroku, což zatím nebylo z časových důvodů v programu dokončeno. Upozornit je nicméně třeba na to, že výpočet je pouze orientační, protože evropské normy neobsahují žádnou metodiku pro toto hodnocení. K výpočtu byl proto použit modifikovaný postup pro měsíční krok výpočtu, který podle našich testů poskytuje i pro hodinový krok výsledky srovnatelné s měsíčním krokem.

Vzhledem k tomu, že nejde o platný normový postup, doporučujeme výpočet vlivu podlahového vytápění používat hlavně pro srovnávací výpočty (např. ověření vlivu tloušťky tepelné izolace v podlaze).

Podrobnější přehled novinek najdete dále v článku...

Úprava výpočtu podlah s podlahovým vytápěním

Revidován byl výpočet vlivu podlahového vytápění na energetickou náročnost budovy. Ve verzích 2023.0 a 2023.1 byl zatím vliv podlahového vytápění zohledněn jen v rámci měsíčního kroku, kterým se určují roční ztráty přes konstrukce tištěné do tabulky E v PENB a do přehledných tabulek v protokolu o výpočtu.

Ve verzi 2023.2 se vliv podlahového vytápění zohledňuje orientačně i v hodinovém kroku výpočtu, přičemž se pro tento účel používají upravené vztahy z ISO/TR 52019-2. Výpočet je jen orientační, protože ani základní norma EN ISO 52016-1, ani související normy (např. EN ISO 13370) neuvádí žádnou metodiku, která by se měla použít pro zohlednění vlivu podlahového vytápění v hodinovém kroku výpočtu. Pro výpočet byly proto použity vztahy z ISO/TR 52019-2, které jsou sice určené pro měsíční krok, ale umožňují po modifikaci na hodinový krok určit přirážku k tepelnému toku zeminou v každém časovém kroku.

Současně s popsanými úpravami byl doplněn i protokol o výpočtu, aby v něm bylo lépe patrné, jak velká je přirážka na vliv podlahového vytápění. Upraven byl i tisk procentuálních podílů v přehledné tabulce měrných toků přes stavební konstrukce v závěru protokolu, aby správně zohledňoval zvýšený tok přes podlahu s podlahovým vytápěním.

Další opravy a změny

Přidána byla kontrola dělení nulou u výpočtu využitelnosti elektřiny z fotovoltaického systému na přípravu teplé vody v zónách bez fotovoltaiky, jejíž absence mohla vést v určitých situacích k zamrznutí výpočtu.

Upřesněno bylo načítání parametrů nuceného větrání při importu úloh z Energie 2020/21. Program lépe kontroluje průtoky vzduchu a přesněji ověřuje jejich jmenovité hodnoty.

Opravena byla chyba v ukládání dnů s mimořádným provozem u tepelných zisků od osob ve vlastních profilech, která způsobovala chybné rozpočítání zisků do jednotlivých hodin v roce. Chyba se projevovala jen u profilů se zadaným mimořádným provozem uvažovaným jen v některé dny v týdnu.

Pevné datum zpracování energetického průkazu, které lze volitelně nastavit při zadávání údajů o budově a které se dosud používalo pouze při generování PENB, se nově vkládá i do souboru XML s údaji pro databázi ENEX místo dosavadního dne provedení výpočtu.

Nastavení pevného data pro PENB a XML

Upraven byl výpočet orientačních měsíčních a ročních ztrát a zisků tištěných jednak do tabulek v protokolu o výpočtu a jednak do tabulky E v energetickém průkazu. Program nově pro všechny měsíce kontroluje, zda je potřeba tepla na vytápění stanovená hodinovým krokem nižší, než ztráty stanovené krokem měsíčním (jiným způsobem nelze měsíční a roční ztráty určit). Pokud je vyšší (což znamená, že u dané budovy měsíční krok podceňuje tepelnou ztrátu), je automaticky zvýšena tepelná ztráta větráním tak, aby součet ztrát byl rovný potřebě tepla na vytápění (a využitelné zisky byly tudíž nulové). Podobné situace sice nastávají jen velmi výjimečně (např. u budov s velmi lehkými konstrukcemi a zanedbatelnými zisky), ale pokud už nastanou, tak by bez popsané úpravy nedávala tepelná bilance smysl (využitelné vnitřní zisky by např. vycházely záporné).

Zbyněk Svoboda

Pokud je měsíční potřeba tepla na vytápění při hodinovém kroku výpočtu vyšší jak při měsíčním kroku, pak se upraví pouze ztráta větráním pro tabulky v části E průkazu, nebo se uvažuje vyšší ztráta větráním v celém hodnocení budovy?

Zkusím situaci vysvětlit podrobněji, v článku je to dost stručné.
Problémem výpočtu s hodinovým krokem je to, že z něj nelze odvodit měsíční a roční solární zisky a měsíční a roční tepelné ztráty přes konstrukce.
Pokud se tyto hodnoty mají někde uvádět (tabulka E v PENB, tabulky v protokolu o výpočtu, který tiskne Energie), tak nezbývá, než je vypočítat měsíčním krokem.
Měsíčním krokem se tedy určí měsíční ztráty a měsíční zisky a poté se vypočte, jaký má být faktor využitelnosti těchto měsíčních zisků eta, aby platilo:
QH,nd = Q,l - eta * Q,g,
kde QH,nd je měsíční potřeba tepla na vytápění stanovená hodinovou metodou, Q,l je měsíční ztráta stanovená měsíční metodou a Q,g je měsíční zisk stanovený měsíční metodou.
Vše, co popisuji, je ale vlastně jen formální cvičení kvůli tisku tabulek v protokolu a tabulky E v PENB. Výsledek hodinového výpočtu, tj. QH,nd, se samozřejmě touto procedurou nijak nemění a neupravuje. Zůstává stále takový, jaký vyšel z výpočtu s hodinovým krokem.

Výše popsaný postup (převzatý z čl. 6.5.15.1 v EN ISO 52016-1) funguje velmi dobře, pokud je hodnota QH,nd nižší než Q,l. V drtivé většině případů to tak vychází, ale už jsme za cca 3 měsíce ostrého používání SW v praxi narazili na výjimečné případy, kdy bylo QH,nd vyšší než Ql.
V takové situaci pak vycházel faktor využitelnosti zisků samozřejmě záporný. Bilance v tabulkách pak sice funguje, ale působí nesrozumitelně, až podezřele (zisky jsou záporné). Abychom se tomuto vyhnuli, byla do programu přidána výše popsaná kontrola.

Korekce na měsíční ztrátu se přidává k původní měsíční ztrátě větráním v podstatě proto, že to lze snadno provést. Kdyby se korekce přidávala ke ztrátě prostupem, musela by se nějakým způsobem rozdělit mezi konstrukce, nebylo by to vůbec jednoduché.
Korigovaná měsíční a roční ztráta větráním se pak tiskne jak do tabulky E v PENB, tak do tabulek v protokolu o výpočtu.
Jak už jsem ale uvedl, jde vždy o výjimečnou situaci. Potřebu této korekce jsme zaznamenali např. u lehké montované haly bez oken a bez vnitřních zisků, která měla být celoročně temperovaná na 16 C. U běžných bytových a občanských budov se tento postup těžko kdy použije.

Děkuji za komentáře #3, #4 a #5. U zmíněného příkladu haly je problém v tom, že po korekci výpočet energetické náročnosti není podle ČSN EN ISO 52016-1. Chápu, že jste problém s tabulkami v části E průkazu chtěli nějak vyřešit. Nevím, jakou máte vazbu od uživatelů programu, ale já jej používán i k výpočtu spotřeb energií pro energetické posudky (posouzení), kdy popsané zvýšení může zbytečně vnést nepřesnost odhadu úspory energie na vytápění.

Nevím bohužel, co se přesně vyplňuje do zmíněného posudku, ale výsledky výpočtu potřeby tepla na vytápění a dodané energie na vytápění nejsou výše popsaným postupem nijak změněny. Všechny tyto hodnoty jsou výsledkem hodinového modelu, takže jsou tedy samozřejmě stále v souladu s EN ISO 52016-1.
Pokud vyčíslujete úspory, pak prosím hodnoťte vždy celkový výsledek, tj. snížení potřeby tepla na vytápění, nebo snížení dodané energie na vytápění.

Děkuji za komentář #7, který snad situaci vyjasnil. Tedy případné korigované měsíční a roční ztráty větráním se neprojeví ve spotřebách energií na vytápění. I z Vaší odpovědi z 25. 11: "U dodané energie se pro každý časový krok řeší iterace kvůli určení referenčního tlaku v zóně." by se mohlo zdát, že případné měsíční korekce by se mohli nějak rozpočítat do hodin a následně použít pří výpočtu spotřeb energií na vytápění.

Řekl bych, že jde o nějaké nedorozumění. Nevysvětluji to asi úplně jasně, pardon. Zkusím to jinak.
-----
Základní výpočet potřeb energie, dodaných energií a primární energie probíhá hodinovým krokem, přičemž se pro výchozí potřeby energie (vytápění, chlazení, úprava vlhkosti) používá metodika EN ISO 52016-1. V celém tomto výpočtu se nikde nic nekoriguje, výsledky nejsou ničím nijak upravovány. Jde o standardní normový postup.
Během výpočtu potřeb energií se v každém časovém kroku s pomocí iterace počítá, zda je v každé zóně přetlak či podtlak, aby se mohl spočítat průtok skrz netěsnosti v obálce. Toto je opět standardní normový postup, tentokrát podle EN 16798-7.
-----
Kdyby neexistovala tabulka E v PENB, tak se nic dál počítat nemusí, výpočet končí. Tabulka ale existuje a musí se vyplnit... a aby to bylo možné, použije se v dřívějších komentářích popsaný postup. Tímto postupem se ale vůbec nijak nemění potřeby energie, dodané energie a primární energie určené hodinovým krokem.

Děkuji za komentář #9, který s předchozími komentáři úplně vyjasnil poslední odstavec článku.