Kam vlastně patří čidlo ekvithermu?

Všichni tvrdí, že na sever a do stínu. Z následujících měření vyplývá, že to až tak výhodné není. Samostatný dům reaguje především na sluneční zisky a proto lépe odpovídá čidlo na jihu a na slunci. Porovnáním naměřených výsledků s okolními meteostanicemi zjistíme, že jejich výsledky odpovídají tak tříhodinové integraci slunečního záření. Je to logické. Teplota vzduchu je ovlivňována především teplotou zemského povrchu, který tuto integraci vytváří.

Velmi zajímavá odpověď je na otázku, zda je na slunci tepleji, než ve stínu. Zjištujeme že není. Vyšší teplota denního svitu je kompenzována nižšími nočními teplotami. Průměr je stejný.
Po poznatku inegračních schopností zemského povrchu se pokusíme popsat integrační funkce izolační obálky domu ve vztahu k jímavostem konstrukčních částí a dalších vsazených izolací.
V dostavěném rodinném domě kousek za Prahou nemá kdo bydlet ( pronajímat ho nechci) a během zimy bylo nutné řešit temperování. Osadil jsem tedy dům měřícími teploměry a sledoval průběhy teplot.
Konkrétně povrch základové desky ve středu domu,
povrch základové desky půl metru od severního okraje domu,
povrch podlahy ve středu domu přízemí,
povrch podlahy na severu domu v přízemí,
povrch podlahy v podkoroví na jižním okraji proti balkovovým dveřím,před balkonovými dveřmi volně v prostoru celodenně osvícené sluncem.
Těchto šest měřících míst dodalo data pro zjištění matematických vztahů popisující celý dům a vyvrácení mnoha mýtů.

Soubor s aktuálními daty zde https://kondenzace.kvalitne.cz/kks/denostupne2016.xlsx
A online měření zde
https://thingspeak.com/channels/352633
Z dat lze pochopit i modelovat řadu souvislostí. Na obrázku je z venkovní teploty na slunci počítána teplota uvnitř budovy. Uplatňují se izolační odpory obálky, tepelná kapacita domu i izolační odpor podlah a liniových mostů do základů. Dále se uplatňuje tepelná kapacita a vodivost podloží pro snazší výpočet pomyslně děleného na vrstvy po jednom metru.

Vnitřní teplota v domě vypočítaná z venkovní teploty na slunci (dům také nemáte pod slunečníkem) je na dalším obrázku porovnávána s teplotou skutečnou uvnitř domu. Souhra je obdivuhodná a označeny jsou pouze topné zkoušky a jistotní temperování. Odchylka výpočtu proti realitě je typicky do 0,5K. Model zároveň jasně ukazuje, že kromě izolace podlah se současně uplatňují tepelné mosty zdí do základů. Tedy 32W/K jsou polystyreny v podlahách a 18 W/K jsou liniové mosty.

Všímavějším neuniklo, že venkovní teplota na slunci je pro přehlednější zobrazení filtrována dolní propustí s T = 4 dny. Počasí je tedy zobrazeno s čtyřdenní prodlevou a logicky tak není vidět transportní zpoždění. To uvidíme na obrázku níže, kde je počasí vypočítáno klouzavým 24 hodinovým průměrem.

Zde lze pozorovat, jak skoková změna počasí začíná okamžitě „tahat“ za teplotu v domě jak reálnou, tak na výpočtovém modelu. Dům má T vůči vnější obálce asi 7 dní, T vůči podloží cca 14 dní a T celkové přibližně 4 dny. V datovém souboru jsou zpracovány energetické náročnosti pro vytápění na teploty od 5°C po 20°C. Potvrzuje se, že každý stupeň představuje navýšení nákladů 9% a pokud budeme předpokládat i typické množství energie dané provozem domácnosti, pak je navýšení nákladů kolem 11% na každý stupeň pohodlí navíc.
Soubor umí velmi přesně simulovat i vliv přerušovaného vytápění, víkendového provozu i „roztápění“ vychladlého objektu včetně cca čtvrt roku trvajícího prohřátí podloží.
Zde tedy máme stav bez topení včetně průběhu teploty v hloubce 1m pod podlahou (1).

náklady na vytápění pochopitelně 0 Kč.
Na dalším obrázku je vytápění ekvitermem se strmostí 105W/K.

je vidět, že tentokrát zemina v hloubce 1m (1) neprochladla až na 8°C a udržela si po celou zimu teplotu cca 18°C. Vytápění spotřebovalo 8682 kWh a pokud by bylo použité tepelné čerpadlo s COP 3,51 W2/35 pak spotřebuje 2872 kWh. SCOP vychází 3,02.
Na dalším obrázku je 24 hodinový výpadek vytápění, teplota interiéru poklesne z 20°C na 16°C a dorovná se během několka dní.

a detail

Dále můžeme vypočítat týdenní výpadek

a konečně i měsíční výpadek vytápění

Podloží se během měsíčního výpadku prochlazuje v hloubce 1m z 18°C na 12°C. aktuální data

Elektricko termická analogie je opravdu náročnější na pochopení. Ke studiu snad pomůže například diplomová práce
https://dspace5.zcu.cz/bitstream/11025/2661/1/DP_Petr_Cisler.pdf
kde je vše pečlivě vysvětleno i pro ty, kteří se v problematice zatím moc neorientují. Stejný postup, stejná náhrada filtrů s rozprostřenými parametry filtry diskrétními.

Proběhlo další přezimování. Z dat lze porovnat denostupně.
Porovnáváme 2016/17 s 2017/18.
Venkovní teploty D21 3399 a 3301. Poslední zima tedy byla o 3% teplejší.
Vnitřní teplota v podkroví daná též slunečními zisky vykazovala D21 2492 a 2559. Poslední zima byla tedy z hlediska vytápění o 2% chladnější.
Na vytápění po odečtení slunečních zisků zbývá 72% a letos 76%. Letošní zima byla tedy teplejší, ale výrazně méně slunečná.

následuje průběh teplot
a teplotní asymetrie domu. Tedy rozdíl mezi prosluněným jihem v podkroví a severním okrajem v přízemí.
Jih může být v několikadenním průměru až o 6 stupňů teplejší. Ekonomicky tyto rozdíly zvládne zónová regulace, neekonomicky nadbytečné větrání.
Porovnání s daty meteostanice Praha Kbely (LKKB) v souboru https://kondenzace.kvalitne.cz/kks/lkkb_hdd_30.0c.xlsx
Se opět potvrzuje fakt, že teplota na slunci opravdu není výrazně vyšší. Průměrné odchylky jsou -0,3K v lednu až +2,7 K ve vrcholícím létě – během začátku srpna
.
a pro kontrolu přesnosti profesionálů porovnání Kbely(LKKB)-Ruzyně(LKPR) s odchylkou +- 0,5K. (+0,45K je dáno rozdílem nadmořských výšek).

jako přehledný závěr uvedu teploty podlah ve vztahu k datům z LKKB

Na „dotápění“ tedy z až 25K zbývá 20K. O 20% se postará slunce a tepelné kapacity podloží.