5.4. - potrebna energija

1MODUL 1

PRORAČUN GODIŠNJE POTREBNE ELEKTRIČNE ENERGIJE

5.4.13. GODIŠNJA POTREBNA ENERGIJA ZA RASVJETU

5.4.14 GODIŠNJA POTREBNA ENERGIJA ZA POGON POMOĆNIH SUSTAVA

Davor Perić, dipl.ing.el.

2MODUL 1


GODIŠNJA POTREBNA ENERGIJA ZA RASVJETU

EL (kWh/god) >> (EN 15193:2007) >> (HRN EN 15193:2008)

Godišnja potrebna energija za rasvjetu, EL [kWh/a], jest računski određena količina energije koju treba dovesti zgradi tijekom jedne godine za rasvjetu

2008.g. : Hrvatska je usvojila HRN EN 15193:2008 en naslovljenu “Energijska svojstva zgrade – Energijski zahtjevi za rasvjetu”

3MODUL 1


Reference/popis korištenih dodatnih normi:HRN EN 1838:2008; Primjena rasvjete - Nužna rasvjeta;HRN EN 12193:2008; Svjetlo i rasvjeta – Rasvjeta sportskih objekata;HRN EN 12464 - 1:2002, Svjetlo i rasvjeta- Rasvjeta radnih mjesta – Prvi dio: Unutrašnji radni prostori;HRN EN 60570:2009; Electrical supply track systems for luminaires (IEC 60570:2003, MOD; EN 60570:2003);HRN EN 60598:2008; Luminaires (Rasvjetna tijela);HRN EN 61347:2008; Lamp controlgear (Kontrolni i upravljački sustavi rasvjete).

Norma razlikuje sljedeće tipove zgrada:

-Poslovni prostori

-Obrazovne ustanove

-Bolnice

-Hoteli

-Restorani

-Sportski objekti

-Prodajni centri

-Proizvodna postrojenja

4MODUL 1


LENI - Numerčki Indikator Energije Rasvjete

Norma definira LENI izračun: Numerčki Indikator Energije Rasvjete(engl.Lighting Energy Numeric Indicator) prema EN 15193:

LENI=W/A (kWh/m2 god)

W – ukupna godišnja energija za rasvjetu (kW/h/)A – korisna netto površina zgrade

Ukoliko postoji vanjska rasvjeta napajana iz zgrade (dekorativna rasvjeta, rasvjeta vanjskog parkinga,…) njena potrošnja se ne uzima u obzir za određivanje pokazatelja LENI.

5MODUL 1


Određivanje potrebne energije za rasvjetu – dijagram toka i metode

6MODUL 1


Wt = WL,t + WP,t [kWh/god.]

Wt – ukupna energija potrebna za rasvjetu u određenom vremenskom perioduWL,t – energija potrebna za rasvjetu u određenom vremenskom perioduWP,t – energija potrebna za potrošnju parazitskih opterećenja u određenom vremenskom periodu

Ukupna energija potrebna za rasvjetu promatrane sobe ili zone u određenom vremenskom intervalu zadana je jednadžbom:

7MODUL 1


Wt = WL,t + WP,t [kWh/god.]

Određivanje potrebne energije za rasvjetu – složena metoda

WL,t = ΣPn x FC x {(tD x FO x FD) + (tN xFO)}/1000 [kWh/god.]

WP,t = Σ{{Ppc [ ty – ( tD + tN)]} + (Pem x tem)}/1000 [kWh/god.]

Jednostavno objašnjenje jednadžbe za izračun energije rasvjete je:• ukupna instalirana snaga rasvjete u prostoriji ili zoni (Pn)• množena sa radnim satima tijekom dana (tD) i noću (tN)• dijeljena sa faktorima (≤ 1) za upravljanje na osnovu upadnog dnevog svjetla (FD),upravljanju na osnovi detektora prisutnosti (FO) i sustava dinamičke kontrole rasvjetom (FC)

Pn – ukupna snaga instaliranih svjetiljki Ppc – snaga kontrolnih sustava u svjetiljkamaPem – snaga punjenja rasvjete za nuždu

8MODUL 1


Objašnjenje ulaznih veličina

F0 – faktor okupiranosti prostora prema stvarnim podacima ili tablicaFD – faktor ovisnosti umjetne rasvjete o dnevnom osvjetljenju prema stvarnim podacima ili tablicaFC – faktor konstantnosti osvjetljenosti prema stvarnim podacima ili tablicatD – radno vrijeme rasvjete za razdoblje dana prema stvarnim podacima ili tablicatN – radno vrijeme rasvjete za razdoblje noći prema stvarnim podacima ili tablicaPpc – ukupno instalirano parazitno opterećenje elemenata kontrole i upravljanja rasvjetom za prostoriju ili zonu. Ppc= ΣPei(W) iz energetskog pregleda, projektne dokumentacije ili tablicaPei – pojedinačno parazitno popterećenje upravljanja tijekom neaktivnog razdoblja iz energetskog pregleda, projektne dokumentacije ili tablicaPem - ukupno instalirano opterećenje/snaga nužne/sigurnosne rasvjete u sobi ili zonitD - radno vrijeme rasvjete za razdoblje dana (h) iz energetskog pregleda (mjerenja) ili tablicatN – radno vrijeme rasvjete za razdoblje noći (h) iz energetskog pregleda ili tablicatem – radno vrijeme nužne/sigurnosne rasvjete u sobi ili zonity – broj sati u godini (8760h)

9MODUL 1


Za sve elemente u proračunu je potrebno dati što točnije podatke. Za određene veličine će biti potrebna i mjerenja. Ova metoda zavisi i od zemljopisnog položaja, tipa fasade i sl...U složenoj metodi, parametri FO,FC,FD su rezultat analize.

Fc - faktor koji zavisi od svjetlosnog toka svjetiljke

2

_1 održavanjafaktorFc

FO zavisi od okupiranosti prostora i načina upravljanja rasvjetom. U normi postoje empirijske krivulje ovisne o tipu upravljanja rasvjetom i namjeni prostorije.

FD opisuje moguće uštede energije iskorištavanjem dnevnog svjetla. Definira doprinos dnevnog svjetla kroz prozore i krovne otvore ovisno o:

- obliku prostorije

- tipu i nagibu ostakljenja

- dijelovima fasade koji blokiraju upad svjetla

- postojanje atrija/dvorišta

Faktor održavanja – gubljenje svjetlosnog toka svjetiljke s vremenom

10MODUL 1


Određivanje potrebne energije za rasvjetu – jednostavna metoda

LENI=W/A (kWh/m2 god)U postojećim zgradama gdje potrošnja parazitnih tereta nije poznata, na godišnjoj razini se može pretpostavit potrošnja od: - 1 kWh/m2 za sigurnosnu rasvjetu (panik-rasvjeta) i - 5 kWh/m2 za automatsku regulaciju rasvjete (ukoliko postoji).Ukupno Wp=6 kWh/m2.

LENI= Pn x FC x {(tD x FO x FD) + (tN xFO)}/1000 +

{{Ppc [ ty – ( tD + tN)]} + (Pem x tem)}/1000 (kWh/m2a)

Uz uvrštene prije navedenih vrijednosti dolazimo do formule:

LENI = Pn x FC x {(tD x FO x FD) + (tN xFO)}/1000+1+{5/ty x [ty-(tD+tN)] }(kWh/m2a)

11MODUL 1


-PN (specifična snaga rasvjete) se dobije kao omjer instalirane rasvjete i specifične površine. Taj podatak se dobiva preko energetskog pregleda zgrade (umnožak snage pojedinog izvora i količine izvora), iz projektne dokumentacije ili preko norme (tablice)

-tD i tN je najbolje dobiti iz energetskog pregleda ili projektne dokumentacije. Ukoliko podaci nisu dostupni, uzima se vrijednost iz tablica

-Isto vrijedi i za sve ostale potrebne vrijednosti (FO, FD, FC...) – najbolje je izvršiti energetski pregled i definirati što točnije vrijednosti, u slučaju većih odstupanja treba ubaciti u proračun korekcijske faktore

12MODUL 1


Primjer proračuna– jednostavna metoda

Zgrada se sastoji od 4 dijela:-Uredskih prostora u prizemlju (200m2), Pn=25W/m2, tD=2250h, tN=250h-Podruma (200m2), PN=5W/m2, tD=300h, tN=500h-Stubište (100m2), PN=4W/m2, tD=300h, tN=500h-Stanova (8 stanova od po 75m2), PN=10W/m2, tD=500h, tN=1000h

-Ukupno:-Uredski prostor: LENI=41,53kWh/m2a, za 200m2 EL=8305kWh-Podrum: LENI=0,9kWh/m2a, za 200m2 EL=180kWh-Stubište: LENI=9,1kWh/m2a, za 100m2 EL=91kWh-Stanovi: LENI=10,5kWh/m2a, za 600m2 EL= 6300kWh

-Sveukupno: EL = 8305 + 180 + 91 + 6300 = 14 876 kWh-Sveukupno primarna energija ( EL x 3 prema pravilniku o certificiranju):-EprimL = 14 876 x 3 = 44 628 kWh

13MODUL 1


TabliceVrijednosti energetskih pokazatelja i standarda opremljenosti za sustav rasvjete

14MODUL 1


Razredi standarda opremljenosti za sustave

Vrijednosti FD – brza metoda Vrijednosti FO – brza metoda

15MODUL 1


0

20

40

60

80

100

120

140

Klasična žarulja (E 27)

Fluokompaktnažarulja (E27)

Fluorescentnacijev (T12)



Halogenarasvjeta

Metal Halid Živina rasvjeta(HQL)

Natrijeva rasvjeta(NTNa)

(VTNa) LED

lm/W

η (lm/W)

Em (lux) Ra Em (lux) Ra

Predvorje 100 60 Frizeri, zlatari 500-1500 90

Hodnici 100 40 Restoran 200-300 80

Medicinske prostorije 500 90 Kuhinja 500 80

Sobe za med. preglede 1000 90 Kazališta, muzeji 200-300 80

OP sale >5000 90 Parking (unutarnji) 300/75 40

Uredi 300-500 80 Škola 200 80

Kontrolne sobe 150-250 60-80 Učionica 300 80

Industrija 300-1500 80-90 Likovna/tehnička soba 750 90

Osvijetljenost radnih mjesta u zatvorenom prostoru

16MODUL 1


P (W) Φ (lm) η (lm/W) Vijek (h) RAZRED

Klasična žarulja (E 27) 100 1.300 13 1000 E

Fluokompaktna žarulja (E27) 7 400 57 10-15.000 A

23 1.500 65 10-15.000 A

(Stick) 13 900 69 16-20.000 A

26 1.800 69 16-20.000 A

Fluorescentna cijev (T12) 20 1.200 60 4-10.000 B

40 3.000 75 4-10.000 B

Fluorescentna cijev (T8) 18 1.350 75 17-20.000 A

36 2.700 75 17-20.000 B

58 4.350 75 17-20.000 B

Fluorescentna cijev (T5) 21 1.900 90 16-20.000 A

HE 28 3.500 125 18-24.000 A

35 3.300 94 16-20.000 A

HE 35 4.450 127 18-24.000 A

Halogena rasvjeta 33 460 14 2-4.000 C

230 5.060 22 2-4.000 C

Metal Halid 37 3.500 95 12.000 A

136 14.500 107 15.000 A

Živina rasvjeta (HQL) 125 6.300 50 25.000 B

Natrijeva rasvjeta (NTNa) 37 4.600 124 18.000 A

(VTNa) 250 33.200 133 24-32.000 A

LED (E27) 21 1.5001.500 7171 30-60.000 30-60.000 A A

(T8 HE) 18 1.550 86 >50.000 A

Potrošnja elektronike i predspojnih naprava/upravljanja često nije prikazana u bilanci potrošnje rasvjete/izvora svjetlosti

17MODUL 1


GODIŠNJA POTREBNA ENERGIJA ZA POGON POMOĆNIHSUSTAVA

1. Potrebna godišnja energija za pogon pomoćnih sustava u sklopu sustava za ventilaciju zgrada prema normama HRN EN 15241, 15242 i 15243- Energija za pogon pumpi, ventilatora, regulacije, zaštite od smrzavanja...

2. Potrebna godišnja energija za pogon pomoćnih sustava u sklopu sustava grijanja prema normi HRN EN15316-Energija za pogon kotlova, pripreme PTV, rashladnika...

U proračun ulaze:- sustavi za obradu i distribuciju zraka- sustavi za distribuciju rashladne energije i toplinske energije

Uređaji:– ventilatori– crpke– ostali pomoćni uređaji

18MODUL 1


Prema Pravilniku o uvjetima i mjerilima za osobe koje provode energetske preglede i energetsko certificiranje zgrada (NN 113/08 i 89/09) zgrade s jednostavnim tehničkim sustavom jesu:

– stambene ili nestambene zgrade bez sustava grijanja, hlađenja, ventilacije te s individualnim sustavima za pripremu potrošne tople vode,

– zgrade s pojedinačnim i centralnim izvorima topline za grijanje bez posebnih sustava za povrat topline, s razdiobom toplinske energije i sa centralnim ili individualnim sustavima za pripremu potrošne tople vode bez korištenja alternativnih sustava te pojedinačnim rashladnim uređajima, sustavima ventilacije bez povrata topline i ograničenjem buke u ventilacijskim sustavima bez dodatne obrade zraka;

19MODUL 1


1. Ventilacijski sustavi

Potrebna električna snaga za pogon tlačnih i odsisnih ventilatora je:

Δp – ukupni pad tlaka u svim kanalima i uređajima (tlak i odsis) Δpstat+Δpdin

- - ukupni dovedeni volumni protok zraka ventilatora (tlak i odsis) (m3/h)

μ – efikasnost ventilatora, motora i zračnih sustava (tlak i odsis)

Potrebna energija za pogon ventilatora:

tfan,uk – period proračuna (h), tfan,uk =tv,mech d, kod satne metode tfan,uk=1 h.tv,mech – dnevni broj sati rada u promatranom periodu (h/d);d – ukupni broj dana u promatranom mjesecu (d).

20MODUL 1


2. Ventilatori istrujnih jedinicama u i sobnim sustavima

Potrebna električna energija

fC,aux,fan – specifična potrebna energija za pogon ventilatora temeljena na 1000 h rada(kWh/kWh), - tablicatC,op – vrijeme rada rashaldnog sustava (h), tC,op= tC,uk βC,dis.

3. Generator rashladnog učina

EER – faktor energetske učinkovitosti rashladnog uređaja kW/kW - tablicePLVAV – prosječni faktor djelomičnog opterećenja, tablice

21MODUL 1


4. Sustavi za grijanje prostora zračenjem topline

Pomoćna energija, u obliku električne energije, služi za pogon ventilatora kakobi se olakšala emisija topline (ventilokonvektor), ventila i regulacije.

Pomoćna energija procesa emisije topline u prostoriji može se izraziti kao:

Wem,aux = Wctr + Wothers

Wem,aux - pomoćna energija (u vremenskom periodu), u kWhWctr - pomoćna energija sustava regulacije (u vremenskom periodu), u kWhWothers - pomoćna energija ventilatora i dodatnih crpki (u vremenskom periodu), u kWh

Wctr i Wothers definiraju se kao:

22MODUL 1


Pctr - nazivna električna snaga sustava regulacije s pomoćnom energijom, u W - tablicad - broj dana u razmatranom periodunfan - broj ventilatoranpmp - broj dodatnih crpkith - broj sati rada u razmatranom perioduPfan - nazivna električna snaga ventilatora, u W - tablica

Ppmp - nazivna električna snaga crpki, prema podacima proizvođača, u W ili:

QLH - nazivna električna snaga grijača zraka, u kW

23MODUL 1


Pomoćna energija procesa emisije topline, za prostore veće od 4m

Pomoćna energija za velike objekte (h>4m) - sustavi s direktnim grijanjem-Sustavi s plinskim ili infracrvenim zračećim plohama-Potrebna pomoćna energija:

-Pomoćna energija za velike objekte (h>4m) - sustavi bez direktnog grijanja-Potrebna pomoćna energija:

Wem,aux - pomoćna energija u razmatranom periodu, u kWhPH,aux - nazivna snaga opreme za proizvodnju i emisiju topline,prema podacima proizvođača, u W - tablicaPem,aux - nazivna snaga opreme za emisiju topline, prema podacima proizvođača, u W - tablicath - broj radnih sati u razmatranom periodu, u satima

24MODUL 1


5. Razvodi sustava grijanja prostora

-Potrebna pomoćna energija hidrauličkih mreža ovisi o distribuiranom protoku, padu tlaka i radnom režimu cirkulacijske crpke.-Hidrauličku snagu u radnoj točki moguće je izračunati, međutim do iznosa hidrauličke snage u pogonu moguće je doći samo simulacijom

Godišnja potreba pomoćne energije za cirkulacijske crpke, sustava grijanja s vodom, računa se prema:

WH,dis,aux,an – godišnja potrebna pomoćna energija [kWh/godina]WH,dis,hydr,an – godišnja potrebna hidraulička energija [kWh/godina]edis – faktor potrošnje električne energije za pogon cirkulacijske crpke

25MODUL 1


Godišnja potreba hidrauličke energije za cirkulacijske crpke u sustavu grijanja, određuje se prema hidrauličkoj snazi u nazivnoj radnoj točki, srednjoj vrijednosti parcijalnog opterećenja i broju sati grijanja u vremenskom koraku proračuna:

Phydr,des – projektna hidraulička snaga[W]βdis – faktor opterećenjaedis – faktor energetskog utroškatuk – broj sati grijanja u godini [h/godina]fS – korekcijski faktor regulacije temperature polazafNET – korekcijski faktor hidrauličkih mreža

fNET = 1 – za dvocijevni sustav,fNET = 8,6.kby+0,7 - za jednocijevni sustav, kby je omjer protoka kroz ogrjevno tijelo i ukupnog protoka u grani tj. kby ≈1/ukupan broj ogrjevnih tijela u grani;

fHB – korekcijski faktor hidrauličkog balansiranja fHB =1 - za balansiranefHB =1.15 - nebalansirane mreže

fG,PM – korekcijski faktor generatora s integriranim upravljanjem crpkom fG,PM = 1 standardni generator, regulacija prema vanjskoj temperaturi,fG,PM = 0.75 zidni generator, regulacija prema vanjskoj temperaturi,fG,PM = 0.45 zidni generator, regulacija prema unutarnjoj temperaturi.

26MODUL 1


Hidraulička snaga određuje se na način:

Vdes – protok u nazivnoj radnoj točki [m3/h]Δpdes – pad tlaka u nazivnoj radnoj točki [kPa]

gdje je:

Projektni pad tlaka (aproksimacija) – vrijedi za primarne i sekundarne krugove je:

ΔpFH – dodatni pad tlaka za sustave podnog grijanja (kPa), ΔpFH=25 kPa;ΔpG – pad tlaka generatora topline (kPa) - tablica

gdje je:

Najveća duljina kruga grijanja u promatranoj zoni (aproksimacija)

lc = 10 m za dvocijevni sustavlc = LL+Lw za jednocijevni sustav(za ostale veličine - tablica)

27MODUL 1


Projektna razlika temperatura

Projektni volumni protok

Фem,out – projektno toplinsko opterećenje (kW) (prema HRN EN 12831), ukoliko nije poznato, uzeti Фem,out = Фem

Faktor učinkovitosti

Pel,pmp – nazivna električna snaga pumpe (pri broju okretaja na kojem radi) (W), podatakproizvođača ili kad nije poznata Pel,pmp:

b=1 za nove zgradeb=2 za postojeće zgrade

Faktor energetskog utroška

CP1, CP2 – konstante - tablica

28MODUL 1


6. Sustavi za proizvodnju topline izgaranjem (kotlovi)

Prosječna potrebna pomoćna energija pojedinog kotla Paux,Px računa se linearnominterpolacijom, prema faktoru opterećenja kotla βgnr , između vrijednosti:

-Paux,Pn – pomoćna energija kotla pri punom opterećenju (βgnr =1) (W);-Paux,Pint – pomoćna energija kotla pri djelomičnom opterećenju (βgnr= βint ) (W);-Paux,P0 – pomoćna energija kotla u stanju pripravnosti (βgnr = 0 ) (W);

Ako nisu dostupni podaci proizvođača, potrebna pomoćna energija pojedinog kotla Paux,Px kod sva tri stanja opterećenja tj. Paux,Pn , Paux,Pint i Paux,P0, računa se prema sljedećem izrazu:

c7, c8 – parametri za proračun potrebne energije za pogon pomoćnih uređaja (W)-tablican – koeficijent za proračun potrebne energije za pogon pomoćnih uređaja - tablicaФPn – nazivni učinak kotla (kW);

29MODUL 1


Ako je 0 < βgnr ≤ βint tada se Paux,Px računa prema sljedećem izrazu:

Ako je βint < βgnr ≤ 1 tada se Paux,Px računa prema sljedećem izrazu:

Ukupna pomoćna energija za kotao, računa se prema sljedećem izrazu:

Paux,off – pomoćna energija tijekom mirovanja sustava (W). Ako je kotao tijekom mirovanja odvojen od izvora električne struje, onda vrijedi Paux,off = 0 , inačevrijedi Paux,off =Paux,P0 ;tci– proračunski period (h);

Ukupna pomoćna energija podustava proizvodnje

30MODUL 1


Ukoliko je kotao opremljen akumulacijskim spremnikom, potrebna je još energija za pogon pumpe:

Ovu energiju treba zbrojiti potrebnoj energiji za sustav proizvodnje

31MODUL 1


7. Sustavi za pripremu potrošne tople vode, razvod

Pomoćna energija potrebna za pogon pojedine cirkulacijske pumpe u cirkulacijskoj petlji upromatranom periodu se računa prema :

Phydr – hidraulička snaga cirkulacijske pumpe (W)epmp,ef – faktor energetskog utroška

Projektna hidraulička snaga

Pad tlaka u cirkulacijskoj petlji (aproksimacija)

LW,dis,col,max – najveća duljina cjevovoda u cirkulacijskoj petlji (m);ΔpW,fittings – pad tlaka na armaturi (kPa) (npr. protupovratni ventil), iz projektne dokumentacijeili en. pregleda;

ΔpW,gen – pad tlaka generatora topline (kPa), podaci proizvođača iliΔpW,gen= 1 kPa – za sustave sa spremnikom tople vodeΔpW,gen= 15 kPa – za sustave s kontinuiranim protokom (npr. protočni grijač vode)

32MODUL 1


Najveća duljina cjevovoda u cirkulacijskoj petlji (aproksimacija)

Volumni protok u cirkulacijskoj petlji

QW,dis,ls,col – toplinski gubici petlje (tijekom perioda cirkulacije) (kWh)ΔϴW,gen – najveća razlika temperatura kroz generator (K), Δϴ W,gen=5 K (preuzetavrijednost).

gdje je:

Faktor učinkovitosti

33MODUL 1


Ppmp – nazivna električna snaga pumpe (pri broju okretaja na kojem radi) (W), podatak proizvođača ili kada nije poznata Ppmp:

b=1 za nove zgrade b=2 za postojeće zgrade.

Faktor energetskog utroška

Cpmp – faktor regulacije pumpe - tablicaβD – faktor opterećenja je omjer stvarnog i najvećeg protoka pumpe. Ukoliko ne postojiregulator protoka βD=1.

34MODUL 1


8. Sustavi za pripremu potrošne tople vode, zagrijavanje

Proračun se provodi temeljem odgovarajućih izraza iz prošlog poglavlja PTV, razvod. Pri tome je protok u primarnom krugu određen sljedećim izrazom:

Pad tlaka u primarnom kruguΔp=10 [kPa]

Projektna hidraulička snaga

Električna energija potrebna za pogon pumpe primarnog cirkulacijskog kruga (između generatora i spremnika)

epmp,eff – faktor energetskog utroška

35MODUL 1


Proračun ukupne pomoćne energije generatora

WW,gnr,aux – pomoćna energija generatora (kWh)WW,p,,aux – pomoćna energija pumpe primarnog kruga (kWh).

36MODUL 1


Zahvaljujem se na pažnji

Davor Perić

[email protected]@vip.hr

mailto:[email protected]

37MODUL 1


Korištena literatura:

-dokumentacija i energetski pregledi EIHP -algoritmi za izračunavanje energetskih svojstava zgrade (MGIPU)

http://www.mgipu.hr/default.aspx?id=13112

5.4. - potrebna energija

Documents