Tepelná stabilita obytných budov

Abstract

Předpokládaná změna klimatu v nedaleké budoucnosti vyvolává obavu o chování velmi dobře tepelně izolovaných budov, které již za dnešních klimatických podmínek mohou mít problémy s přehříváním. Rozsáhlý výpadek dodávky energie také může na nějakou dobu znemožnit budovy vytápět. Proto je cílem této práce vytvořit analytickou studii, která popíše dynamické tepelné chování obytných budov při delším výpadku dodávky energie v zimním období a při delším období letního horka. Sleduje se tepelné chování jednoduchého modelového domu v extrémní zimní a letní situaci. Tepelné chování modelové budovy je vypočteno dynamickým simulačním modelem. Hodnotí se šest variant modelové budovy, přičemž tepelně technické vlastnosti vnějších a vnitřních stavebních prvků se mění podle vývoje tepelně technických parametrů od počátku 20. století až po současnost. Jednotlivé varianty jsou porovnávány z hlediska rychlosti chladnutí, rychlosti zpětného vytopení a z hlediska tendence k letnímu přehřívání. Rychlost chladnutí modelových budov závisí na hodnotě časové konstanty budovy (poměr celkové účinné tepelné kapacity a měrného tepelného toku budovy). Nezanedbatelnou úlohu ve zpomalení chladnutí hraje teplo uložené ve vnitřních stavebních prvcích. Paradoxním výsledkem je nejrychlejší zpětné vytopení nejhůře izolovaných domů a nejpomalejší zpětné vytopení těžkého pasivního domu. Lehké domy v pasivním standardu naopak vykazovaly nejhorší výsledky z hlediska letního přehřívání, které mu je prakticky nemožné zabránit bez účinného systému stínění. Stínění oken se jeví jako nejúčinnější opatření bránící přehřívání interiéru. U velmi dobře tepelně izolovaných staveb je proto účelné se pečlivě věnovat jejich technickému návrhu. Noční větrání je naopak možné považovat pouze za opatření doplňkové. Tato práce umožňuje vytvořit si představu o chladnutí a přehřívání budovy v závislosti na změně tepelně izolační kvality obvodových konstrukcí, tepelně akumulačních vlastnostech vnějších a vnitřních stavebních prvků a na zlepšujících provozních opatřeních (stínění, noční větrání).

The expected climate change in the near future causes concerns about the behavior of very well-insulated buildings, that may already have overheating problems in today's climatic conditions. Excessive blackout may make heating the building impossible for some time. The target of this work is to create an analytical study which describes the dynamic thermal behavior of residential buildings during a longer power supply outage in the winter and longer summer heat periods. The thermal behavior of a simple model house in an extreme winter and summer situation is monitored. The thermal behavior of the model building is calculated by the dynamic simulation model. Six variants of the model building are evaluated, where the thermal-technical properties of the external and internal building components are changing with the development of the thermal-technical parameters from the beginning of the 20th century to the present. Individual variants are compared in aspect of cooling rate, rate of re-heating and tendency to summer overheating. The cooling rate of model buildings depends on the value of the building's time constant (the ratio of the total effective thermal capacity and the specific heat flow of the building). A significant role in slowing down cooling plays the heat stored in internal building components. The paradoxical result is the fastest re-heating of the worst insulated houses and the slowest re-heating of the heavy passive house. Lightweight houses in the passive standard showed the worst results in aspect of summer overheating, which is practically impossible to prevent without an effective shading system. Window shading appears to be the most effective way of preventing overheating. For very well-insulated buildings it is therefore advisable to carefully deal with their technical design. Night ventilation can be conversely considered supplementary measures. This work allows to create view of getting cool and overheating of a building, depending on the change in the thermal insulating properties of the external building components, the thermal accumulation properties of the external and internal building components and the improvement of the operational measures (shading, night ventilation).