Vsebina
Bivalno ugodje v stavbah
Raba energije v stavbah
Kako zmanjšamo rabo energije v stavbah ?
Nizkoenergijske in pasivne stavbe
Varčna raba energije v stavbah
Energije in okolje
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Sonaravna bivališča
Ljudje so svoja bivališča nekoč prilagajali okolju in jih gradili iz naravnih, lokalno dostopnih snovi.
Glavni namen nekoč: zaščita pred naravnim okoljem
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Sonaravne stavbe
Danes uporabljamo za tak način gradnje “učen” izraz bioklimatske stavbe !
upoštevamo lokalno podnebje
izkoriščamo obnovljive naravne vire in energijo (toploto in hlad) okolice
gradimo jih iz lokalno dostopnih naravnih materialov (smreka:tropski les)
Glavni namen nekoč: zaščita pred naravnim okoljem
Glavni namen danes: zdravo, prijetno, storilno in varno notranje okolje v stavbah
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Sodobne stavbe so bistveno bolj odvisne od delovanja tehnoloških stavbnih sistemov, toda principi bioklimatskega načrtovanja morajo biti vključeni v
proces načrtovanja stavb.
Naloga načrtovalcev stavb – torej tudi naše stroke je:
Zgraditi stavbo z najboljšo možno kakovostjo bivanja ob čim manjši rabi energije in vplivih na okolje. .. in to ni enostavna naloga …
Sonaravne stavbe = energijsko varčne stavbe
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
široka raba
stavbe
promet
industrija ostalo
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Berlin
Bologna
Brussels
Copenhagen
Hanover
Helsinki
London
Endus
e of energy (%)
Domestic Commercial Industry Transport
Raba energije v stavbah
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Stanovanjske in poslovne stavbe Stanovanjske in poslovne stavbe 20
25
5
40
ogrevanje klimatizacija razsvetljava ostalo
73
12
7 3 5
ogrevanje topla voda razsvetljava naprave kuhanje
široka raba
stavbe
promet
industrija ostalo
Stanovanjske stavbe (%)
Poslovne stavbe (%)
Raba energije v stavbah
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Toplotno ugodje Toplotno ugodje Kakovost zraka Kakovost zraka IAQ IAQ
Svetlobno ugodje Svetlobno ugodje Zvo Zvoč čno ugodje no ugodje
Primerno bivalno ugodje v stavbah dosežemo s primernimi toplotnim ugodjem, prezračevanjem stavb, osvetlitvijo in zaščito pred hrupom!
Bivalno ugodje IEQ Indoor environment quality
Ugodje bivanja
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Toplotno ugodje v stavbah
Človek je toplokrvno bitje. S toploto, ki jo proizvajamo v notranjih organih z zgorevanjem (oksidacijo) beljakovin, masti,… vzdržujemo v telesih stalno temperaturo. Ta proces imenujemo presnavljanje ali bazalni metabolizem.
Človek je razmeroma energijsko neučinkovit toplotni stroj, ki proizvaja mehansko delo in prenaša toploto v okolico. Le tako lahko deluje = preživi.
Pri tem se presnavljanje uravnava tako, da je telo v toplotnem ravnotežju z okolico s pomočjo različnih mehanizmov prenosa toplote. Bolj ko smo aktivni, več energije potrebujemo in več toplote mora telo oddati.
Če tega prenosa toplote ne zaznamo in nas pri bivanju ne moti smo dosegli želen cilj: primerno toplotno ugodje !
Kelvinova definicija II. zakona termodinamike: ni mogoč toplotni stroj, ki bi toploto stalno pretvarjal v delo, brez prenosa toplote v okolico.
37+0.8°C 37+0.8°C
160
120
80
40
0 14 10 18 22 26 30 34 38
odvajanje toplote(W
)
temp. zraka (C) o
izparevanje konvekcija
sevanje
116 g/h 30 g/h W
Osnovni fizikalni parametri s katerimi opisujemo toplotno okolje v prostorih so:
Toplotno ugodje v stavbah
temperatura zraka v prostoru (ti)
srednja (povprečna) sevalna temperatura obodnih površin prostora (ts)
hitrost gibanja zraka v prostoru (v)
vlažnost zraka v prostoru (ϕ)
Opomba: na toplotno ugodje na določenem delovnem mestu vplivajo tudi drugi parametri kot na primer:
nesimetričnost sevalne temperature (∆t)
spreminjanje temperature po višini prostora
prepih
temperatura poda (tp) in toplotna vpojnost (b) snovi s katerimi smo v stiku bosi, ….
nevtralno
hladno
prijetno
toplo
vroče
mrzlo
prijetno
hladno toplo
Toplotno ugodje v stavbah
Toplotno ugodje vrednotimo s pomočjo integralnega kazalnika PMV (predicted mean vote) napovedana stopnja toplotnega ugodja.
Je relativna ocena vpliva naštetih parametrov toplotnega okolja na ljudi. Vrednost PMV so po dogovoru med 3 (mrzlo), 0 nevtralno in +3 (vroče).
Opomba: to je najenostavnejša in najbolj razširjena skala imenovana po Fangerju. Z napravo na sliki lahko izmerimo
vse parametre, nastavimo aktiv nost in oblečenost ljudi v prostoru ter odčitamo PMV vrednost.
S pomočjo znane PMV lahko ugotovimo odstotek ljudi, ki bo v takem okolju zadovoljnih.
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
solarni dobitki naravno
ogrevanje s soncem
prehod toplote preko ovoja stavbe
prezračevanje stavb
notranji viri toplote
Raba energije za ogrevanje in hlajenje stavb
solarni dobitki pregrevanje stavb zaradi sončnega
sevanja
prehod toplote preko ovoja stavbe
prezračevanje stavb
notranji viri toplote
Rabo energije za ogrevanje in hlajenje določimo z energijsko bilanco toplotnih tokov.
Varčno rabo dosežemo z:
dobro toplotno zaščito ovoja stavbe (poletje+zima)
učinkovitim prezračevanjem (zima)
nočnim prezračevanjem (poletje)
naravnim ogrevanjem s soncem (zima)
senčenjem steklenih površin (poletje)
nadzorom nad notranjimi viri energije (poletje+zima)
Energijski tokovi v
stavbi pozimi
Energijski tokovi v
stavbi poleti
Prehod toplote v gradbenih konstrukcijah je posledica razlik v temperaturi med notranjostjo stavbe in okolico. Na prehod toplote vplivajo vsi trije mehanizmi – prestop s konvekcijo in sevanjem ter prevod toplote.
Toplotni tok s konvekcijo in sevanjem prestopa na hladnejšo notranjo površino gradbene konstrukcije
Toplotni tok se prevaja skozi vsak od slojev gradbene konstrukcije
Toplotni tok s konvekcijo in sevanjem prestopa na hladnejšo notranjo površino gradbene konstrukcije
Prehod toplote skozi gradbene konstrukcije
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Ena od najpomembnejših toplotnih lastnosti gradbene konstrukcije navaja toplotni tok, ki prehaja skozi m 2 veliko površino gradbene konstrukcije pri razliki med temperaturo v stavbi in okolici 1 K. To lastnost imenujemo toplotna prehodnost gradbene konstrukcije U (W/m 2 K).
Posamezne mehanizme prehoda toplote (prestop toplote, prevod toplote,..) lahko ovrednotimo z njihovimi recipročnimi vrednostmi, ki jih imenujemo toplotne upornosti.
Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije je enaka recipročni vrednosti vsote vseh uporov prehodu toplote ΣR !
Toplotno prehodnost U najučinkoviteje zmanjšamo s toplotno izolacijskimi materiali. To so porozne snovi z zaprtimi zračnimi prostori v katerih zrak miruje.
Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije
ΣR = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6
U = 1/ΣR
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 (cm)
W/m 2 K
0,6
0
0,2
0,4
Toplotna prehodnost U zidu iz 19 cm debele opeke s toplotno izolacijo različnih debelin
Debelina toplotne izolacije
Toplotna prehodnost gradbenih konstrukcij ni linearno odvisna od debeline toplotne izolacije – podvojena debelina toplotne izolacije ne zmanjša toplotno prehodnost gradbene konstrukcije U na polovico !
Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije
V Sloveniji dovoljene toplotne prehodnosti U
Konvektivni in sevalni prestop toplote na notranji strani zasteklitve
Konvektivni in sevalni prestop toplote med stekli
Prevod toplote v steklu
Prehod toplote je bolj kompleksem, zato za določitev Uoken uporabljamo računalniška orodja ali preskuse. Toplotne prehodnosti zasteklitve so nekajkrat večje kot toplotna prehodnost kvalitetno toplotno izoliranega zidu !
Toplotna prehodnost zasteklitev zmanjšamo s povečanjem uporov konvektivnemu in sevalnemu prenosu toplote med stekli !
večjim številom stekel (2 > 3) (U = 2 W/m 2 K) zamenjava zraka med stekli z žlahtnimi plini (Ar, Kr, Xe) (U = 1,4 W/m 2 K) z nizkoemisijskim nanosom na steklu (U = 0,8 W/m 2 K)
Toplotna prehodnost U oken
Konvektivni in sevalni prestop toplote na zunanji strani zasteklitve
Izoliran zid
Streha neogrevanega podstrešja
Okno
Nezoliran zid Okno s spuščeno
roleto
Stavba je ogrevana
Vir: M. Zupan
Preverjanje U na zgrajenih stavbah
Konstrukcije z visoko toplotno prehodnostjo imajo nižjo temperaturo na notranji površini, in višjo temperaturo na zunanji površini; z uporabo termografije ali IR slikanja stavb ugotavljamo “šibke toplotne točke” stavbe.
Kakovost zraka v stavbah (IAQ)
Prezračevanje stavb je proces s katerim razredčimo onesnaževala zraka v stavbi z zrakom iz okolice. Zrak v stavbah je onesnažen zaradi onesnaževal, ki jih oddajajo:
ljudje (oddajajo CO 2 , vodno paro, mnoge druge pline,..)
rastline (oddajajo vodno paro)
pohištvo, naprave (trdne delce, ozon, hlapljive ogljikovodike,..)
Prezračevanje je učinkovito kadar:
razredčimo onesnaževala v zraku, ki ga vdihujejo ljudje z najmanjšo možno količino svežega zraka (približno 40 – 50 m 3 svežega zraka na uro vsaki osebi);
če za segrevanje (pozimi) ali hlajenje (poleti) zunanjega zraka s katerim stavbo prezračujemo porabimo čim manj energije.
Neučinkovito prezračevanje lahko povzroči “učinek bolnih stavb” (sick buildings sindrome) v katerih ljudje bolj pogosto zbolijo (asma, virusni prehladi, oboljenja dihal,…)
Prezračevanje stavb
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Kakovost zraka v stavbah (IAQ)
Stavbe prezračujemo naravno ali mehansko:
naravno prezračevanje poteka skozi netesne rege stavbnega pohištva ali prezračevalne odprtine; je posledica razlike v tlaku zraka zaradi razlike v gostoti zraka zaradi različnih temperatur v okolici in stavbi;
pri mehanskem prezračevanju ustvarja potrebno tlačno razliko ventilator, po ceveh ali kanalih dovajamo pa svež zrak dovajamo v bivalne prostore in iz njih odvajamo onesnažen (“star”) zrak.
Prezračevanje stavb
Zaradi učinkovite rabe energije – oboje za segrevanje in hlajenje zraka ter delovanje sistemov – morajo stavbe biti primerno tesne. Tesnost preverjamo z različnimi metodami, med njimi z metodo “vrat z ventilatorjem” (“Bloower door”) in navajamo kot število izmenjav zraka na uro (n [h 1 ] pove kolikokrat se zrak v prostoru zamenja z zunanjim vsako uro). Je opredeljena v predpisih o varčni rabi energije v stavbah.
∆p = 50 Pa V .
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Povprečna koncentracija radona v naravnem okolju SLO je 74 Bq/m 3 (Taborska jama 6000 Bq/m 3 ).
Rešitev: tesnenje razpok, odprtin v stiku s terenom in prezračevanje v slabo prezračevanih stavbah namesto 100 Bq/m 3 kar 1000 – 2000 Bq/m 3
Kem
ijski
sim
bol i
n št
evilo
pro
tono
v masno število (protoni+neutroni)
202 222 210 230 206 226 218 214 234 238
U 92
Pa 91
230 Th 234 Th
234 U 238 U
α α
α
α
α
α α α
α
β
β
β
β
β β
β
226 Ra
222 Rn
218 Po
214 Pb
214 Po 210 Po
206 Pb
210 Tl
Th 90
Ac 89
Ra 88
Fr 87
Rn 86
At 85
Po 84
Bi 83
Pb 82
TI 81
Pozor!
Radon Rn222 je radioaktivni žlahtni plin, ki nastaja pri razpadu urana;
Oddaja α delce, ki se nahajajo v zraku in jih vdihujemo, naša čutila ga ne zaznajo, povzroča maligna obolenja;
V stavbe prihaja iz okoliškega terena, greznic, netesnih instalacijskih vodov, drenaž
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Prezračevanje stavb – problem radona
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Pozor!
Pri sanaciji starejših objektov najpogosteje stanovalci zamenjajo okna, z novimi bolj tesnimi
Posledica je bistveno višja vlažnost zraka in občutek zatohlega zraka.
Rešitev:
prenova ogrevalnega sistema (prostori se ne pregrevajo);
toplotna izolacija ovoja (temperature zidu znotraj so višje in razvoj plesni preprečen);
mehansko prezračevanje po potrebi.
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Prezračevanje stavb – ali so stavbe lahko pretesne
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
S posebnimi prenosniki toplote prenašamo toploto iz toplega odpadnega zraka na sveži zrak, ki vstopa v prostore. V prenosniku sta svež in onesnažen zrak ločena. Te naprave imenujemo rekuperatorji toplote.
Uporabljamo dve izvedbi: križne in protitočne rekuperatorje.
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Zmanjšanje toplotnih izgub pri prezračevanju
filter
dovod svežega zraka iz okolice
odvod odpadnega zraka
ventilator za odpadni zrak
lamelni prenosnik toplote
gumijasti podstavek preprečuje širjenje tresljajev
odvod svežega zraka v prostore
dovod odpadnega zraka iz prostorov
ventilator za sveži zrak z zaščito proti zmrzovanju
posoda za kondenzat
ohišje
Tout,stavba
Tin,stavba
Tokolica
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Učinkovitost rekuperatorjev navajamo s temperaturno učinkovitostjo:
Teoretična učinkovitost križnih prenosnikov 75%, protitočnih 100%. V praksi do 95+%.
Energijska učinkovitost (ang. COP coefficient of performance)) rekuperatorjev je razmerje med preneseno toploto in porabljeno električno energijo za delovanje v istem časovnem obdobju. Najboljše izvedbe imajo COP do 20.
Učinkovitost delovanja povečamo s senzorji zasedenosti prostorov, vsebnosti CO 2 ali vlažnosti zraka (v stanovanjskih stavbah), ki poskrbijo, da se prezračevanje vklopi le ko je potrebno.
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Zmanjšanje toplotnih izgub pri prezračevanju
Vgradnja rekuperatorjev toplote v prezračevalne sisteme je obvezna:
v vseh večjih stavbah v katerih potrebujemo za prezračevanje velike količine svežega zraka;
v energijsko varčnih stavbah, saj zgolj dobra toplotna izolacija ovoja stavbe ne zadostuje za izpolnitev zahtev in moramo uporabiti mehansko prezračevanje.
− η =
− in,stavba okolica
rek out,stavba okolica
T T T T
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Kako navajamo rabo energije ?
kot primarno energijo – notranja energija goriva;
kurilnost premoga v TETO Ljubljana
Kot končno energijo – elektrika, toplota, bencin, ..energija v obliki, ki jo lahko uporabimo za delovanje naprav; toplota, ki jo prenesemo v stavbo v toplotni postaji (€)
kot koristno energijo svetloba, kinetična energija,,
toplota, ki jo prenesemo na zrak v prostoru, da je njegova
temperatura 20°C Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Končna energija Primarna energija
Potrebna primarna energija za delovanje stavbe (neobnovljivi viri katerih zaloge v naravi zmanjšujemo
Emisije CO 2
Sistemi, naprave Potrebna končna
energija za delovanej stavbe
Koristna energija
Svetlobno ugodje
Kakovost zraka
Stavba Potrebna koristna
energija za delovanje stavbe
Toplotno ugodje
Zaščita pred hrupom
Zaka
j ogr
evan
je s
son
cem
? Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Kako vrednotimo rabo energije v stavbah ?
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
koristna energi ja
vračljiva energija
končna energi ja energija za delovanje stavbe
stavba
ogrevanje Q’ NH
obnovljivi viri energije: sončna energija,
geotermalna energija, toplota okolja
električna energija
potrebna primarna energija Q’p
izpusti CO2
specifične emisije CO 2
faktor pretvorbe primarne energije
goriva: fosilna, biomasa prezračevanje
hlajenje Q’NC
klimatizacija
topla sanitarna voda
razsvetljava
daljinska toplota
izko
rist
ek o
z.
učin
kovi
tost
nap
rav
in s
iste
mov
topl
ota
elek
trič
na
ener
gija
primarna energi ja
Kako vrednotimo rabo energije v stavbah ?
Faktor pretvorbe za izračun emisij CO 2 in potrebne primarne energije za delovanje stavbe
kurilno olje 2,6 kg/l; 0,265 kg/kWh 1,1 kWh/kWh
zemeljski plin 1,9 kg/Sm 3 ; 0,20 kg/kWh 1,1
UNP 2,9 kg/kg; 0,216 kg/kWh 1,1
daljinska top. 0,33 kg/kWh 1,0(kogen)
daljinska top. 0,33 kg/kWh 1,2(brez kogen)
električna energija 0,55 kg/kWh 2,5
sončna energija 0 0
geotermalna energija 0 0
biomasa 0 0,1
Kako vrednotimo rabo energije v stavbah ?
Se spreminja glede na
delež energentov
60 60
0 0
15 15
30 30
120 120
“Pasivne stavbe”
Stavbe z nizko rabo toplote
Kvalitetno toplotno izolirane stavbe
“Zero energy house”
“Energie +” stavbe s presežkom energije
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nizko-energijske in pasivne stavbe trenutno na osnovi rabe koristne energije za ogrevanje
kWh kWh/m /m 2 2 a 0,1 lit ELKO/m a 0,1 lit ELKO/m 2 2 0,1 m3 ZP/m 0,1 m3 ZP/m 2 2
180 + 180 +
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
60 60
0 0
15 15
30 30
120 120
“Pasivne stavbe”
Stavbe z nizko rabo toplote
Kvalitetno toplotno izolirane stavbe
“Zero energy house”
“Energie +” stavbe s presežkom energije
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nizko-energijske in pasivne stavbe
v v
Dobra toplotna zaščita ovoja stavbe
Stavbne instalacije
OVE
Energija okolja
kWh kWh/m /m 2 2 a 0,1 lit ELKO/m a 0,1 lit ELKO/m 2 2 0,1 m3 ZP/m 0,1 m3 ZP/m 2 2
180 + 180 +
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
ovoj ovoj stavbe stavbe
prezra prezrač čevanje evanje topla topla sanitarna sanitarna
voda voda
raba energije za ogrevanje
ovoj ovoj stavbe stavbe
prezra prezrač čevanje evanje topla topla sanitarna sanitarna
voda voda
raba energije za ogrevanje
raba energije za ogrevanje
ovoj ovoj stavbe stavbe
prezra prezrač čevanje evanje topla topla sanitarna sanitarna
voda voda
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nizkoenergijske in pasivne stavbe
V NE in PS se poleg bistvenega zmanjša rabe energije in izboljšanega bivalnega ugodja, bistveno zmanjša tudi potrebna moč ogrevalnih in hladilnih sistemov.
To pomeni, da lahko uporabimo za ogrevanje nižje (namesto 60+°C >25°C), za hlajenje pa višje temperature (namesto 7°C >18°C) nosilcev toplote in/ali hladu (najpogosteje voda ali zrak) t.i. nizkoeksergijske sisteme.
Izkoriščanje OVE in toplote/hladu okolja postane veliko bolj učinkovito!
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: kondenzacijski kotli
Pri gorenju ogljikovodikov (snovi s pretežno vsebnostjo ogljika in vodika) nastaja pri oksidaciji vodika vodna para. Toploto, ki se pri tem sprosti iz enote mase goriva imenujemo kurilnost (staro spodnja kurilnost).
Če pa iz vodne pare (ta nastane pri oksidaciji vodika) odvzememo toploto in vodno paro utekočinimo je količina toplote, ki nastane v generatorju večja. Imenujemo jo zgorevalna toplota (staro zgornja kurilnost); razlika 11% ZP, 6% pri ELKO
Kurilnost in zgorevalno toploto goriv določimo teoretično, če poznamo maso (oz. delež) vseh elementov, ki jih vsebuje gorivo ali z eksperimenti s kalorimetri.
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: kondenzacijski kotli
Generatorji tolote so lahko zasnovani tako, da se v njih vodna para utekočini > grelni medij z nizko temperaturo > nizkoenergijske in pasivne stavbe.
Ker “tradicionalno” merimo izkoristek kotla brez upoštevanja toplote pridobljene s kondenzacijo vodne pare v dimnih plinih, imajo take naprave:
COP 1,05 1,07
kur ilnost kur ilnost
zgorevalna zgorevalna toplota toplota
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Kakovost zraka v stavbah (IAQ)Primeri low-ex tehnik: toplotne črpalke
Pretvarjajo navidez nekoristno toploto okolja (anergijo) (0K > 293K) v koristno (eksergijo) (293 K –> 323 K)
S TČ tekočino (imenujemo jo hladivo) spremenimo v plin z veliko količino toplote, ki jo imenujemo uparjalna toplota; ker ima tekočina v uparjalniku nizek tlak se uparja pri temperaturah okolja (zrak, podtalnica, zemlja)
kompresor
kondenzator
visok tlak hladiva nizek
tlak hladiva kompresor
kondenzator
visok tlak hladiva nizek
tlak hladiva
Za delovanje rabimo električno energijo, toda porabimo jo mnogo manj kot je v stavbo prenesena količina toplote !
COP 3,5 6 Možni viri toplote v okolju za delovanje TČ
Kakovost zraka v stavbah (IAQ)Primeri low-ex tehnik: toplotne črpalke
Teoretično grelno število ε (=COP) je odvisno od absolutne
temperature vira toplote in temperature
ponora (~ temperature
ogrevalnega medija)
kompresor
kondenzator
Toplota oddana stavbo
Vloženo delo = električna energija (delo=energija)
TČ W
Q in
Q out
[ ] = − out
TČ out in
T COP 1
T T
[ ] = out TČ
Q COP 1
W
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: zemeljski prenosnik toplote
Pred vstopov v prezračevalni sistem lahko zrak predgrejemo (pozimi) ali predhladimo (poleti) v zemeljske prenosniku toplote.
Cevni prenosnik dolžine 60 do 80 m premera 120 mm (enodružinska stavba)
Ker za delovanje porabimo le nekoliko več električne energije za pogon ventilatorja je
COP 50
Tokolica
Tvstop
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: zemeljski prenosnik toplote
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
‐10,00
‐5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
1 731 1461 2191 2921 3651 4381 5111 5841 6571 7301 8031 8761
hours [h]
Tair,in
‐ Tair,ou
t (°C)
deepness 2,9 m deepness 2,3 m deepness 1,7 m
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: hlapilno hlajenje
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Termodinamične procese vlažnega zraka prikazujemo v psihometričnem ali Mollierovem Tx diagramu.
Vsebnost vodne pare v zraku navajamo z relativno ϕ [1 ali %]in absolutno vlažnostjo x [g vodne pare v kg suhega zraka]
∆x Če ob fontani 4 g vode izhlapi v 1 kg zrak s temperaturo 29°C in relativno vlažnostjo 30% se bo zrak ohladil na temperaturo 20°C. Proces poteka pri konstantni entalpiji.
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: hlapilno hlajenje
Drobne kapljice vode v zraku hlapijo, za kar črpajo toploto iz zraka. Zrak se zato ohladi – učinek fontane .
Ker porabimo za brizganje vode v tok zraka zelo malo energije je
COP 100+
H 2 O
8
12
16
20
24
28
32
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
number of hours per year
ventilatio
n air tem
perature (°C)
Ta Tevaporative V večji predavalnici :
40 kW
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Zahteve svetlobnega okolja izhajajo iz psiholoških in fizioloških potreb ljudi:
osvetlitev usmerja pri gibanju in orientiranju v prostoru
sovpada z interno uro v našem telesu
naredi predmete prostorsko prepoznavne
usmerja pozornost in pripomore k razločevanju pomembnosti informacij
zagotavlja občutek individualnosti z bolj ali manj osvetljenimi deli velikih prostorov
odpravlja občutek strahu v okolju kjer pričakujemo nevarnost (hodniki, podhodi)
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb
20
25
5
40
ogrevanje klimatizacija razsvetljava ostalo
Kakovostna osvetlitev pomembno vpliva na storilnost in je predvsem v poslovnih stavbah povezava z veliko rabo (električne) energije).
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Osnovni zahtevi svetlobnega ugodja: nivo osvetlitve
je opredeljen z gostoto svetlobnega toko na kvadratni meter osvetljene površine (lm/m2, lx).
Da prepoznamo (navpičen) obraz ljudi mora biti ta osvetljen s približno 10 lx, kar ustreza osvetlitvi vodoravne ploskve 20 lx.
Za prepoznavanje detajlov na obrazu pa mora biti osvetlitev precej večja, vsaj 200 lx. Potreben nivo osvetlitve je odvisen od zahtevnosti vizualnih opravil v prostorih.
enakomernost osvetlitve delovnih površin v globini prostora (1:3, 1:6)
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
osvetlitev E (lx)
zahtevnost vizualnih opravil, prostori v stavbah
50 ni potrebno zaznavanje detajlov, omogo?ena varna hoja; skladiš?a, hodniki
100 ob?asno uporabljeni prostori, pravilno prepoznavanje predmetov, sanitarni prosotri, hodniki
200 dolgotrajno delo, zaznavanje ve?jih detajlov, strežni pulti,
300 dolgotrajno delo, lažja vizualna opravila zaznavanje detajlov velikosti > 10 kotnih min ob velikem kontrastu, sejne sobe
500 srednje zahtevna vizualna opravila, zaznavanje detajlov velikosti 5 do 10 kotnih min ob majhnem kontrastu; sejne sobe, jedilnice, pisarne, u?ilnice, toaletni prostori
750 Zahtevna vizualna opravila, prepoznavanje detajlov velikost 3 do 5 kotnih min; dobro prepoznavanje barv, samopostrežne trgovine, biroji, risalnice
1000 zelo težka vizualna opravila, prepoznavanje detajlov velikosti 2 do 3 kotne min; majhen contrast; natan?no prepoznavanje barv; montažni prostori, pregled barv
> 1500 zelo težka opravila, prepoznavanje detajlov velikost < 1 kotno minuto, priporo?ena uporaba opti?nih pripomo?kov, fina mehanska dela, kontrola barv
Enakomernost osvetlitve po globini prostora
z razporeditvijo oken na več vzporednih sten in vgradnjo svetlobnikov
s preusmerjanjem svetlobnega toka proti stropu in v globino prostora z refleksijskimi žaluzijami, prizmatičnimi elementi in holografskimi filmi;
Visokoodbojne obokenske površine, ki jih namestimo na zunanji ali notranji strani okna in jih imenujemo svetlobne police.
Emax
Eav
Emin
E
Emax
Eav
Emin
E
Kakovostna in energijsko varčna osvetlitev:
optimalna in usklajena kombinacija naravne in električne osvetlitve
energijsko učinkovite sijalke in svetilke
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb
8
4
2
0 0
6
10
12
14
16
18
20
15 30 45 60 75 90
Aok/Atal = 16%
Aok/Atal = 50%
Pora
ba e
lekt
ričn
e en
ergi
je z
a ra
zsve
tljav
o (k
Wh/
m
a)
2
Transmitivnost svetlobe zasteklitve (%)
vir umetne svetlobe
električna moč
(W/m 2 )
poraba električne energije
(kWh/m 2 ) žarnica z žarilno nitko
25 9,6
halogenska žarnica
20 7,6
fluorescentna sijalka
6 2,3
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS LED ~ fluorescentne sijalke
Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah
Varčna raba energije v sodobnih stavbah ni odvisna zgolj od zasnove in toplotne zaščite stavb, temveč (predvsem) od učinkovitih in usklajeno delujočih sistemov stavbnih instalacij !
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Uvajanje sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) in vgradnjo centralnega nadzornega sistema (CNS) je mogoč nadzor nad delovanjem vseh povezanih krmilnikov in podsistemov, kar zelo poenostavi krmiljenje in upravljanje s porabo energije. Najpogostejši podrazred SCADE v stavbah so BMS (Building Managment Systems ali Stavbni nadzorni sistemi).
osnovni nivo (field lavel)
upravljalni nivo (control &
automatization level)
nadzorni nivo (management level)
Kakovost zraka v stavbah (IAQ)
Sodobne stavbe so zato opremljene s centralnimi nadzornimi sistemi (ang.BMS Building Management System), ki preko senzorjev, krmilnikov in kontrolnih elementov v stavbi usklajujejo delovanje sistemov …..
… povezane z računalniki pa omogočajo tudi nadzor nad rabo energije. Spremljanje rabe energije pa je pogoj za varčno rabo energije v stavbah !
Senzorja: magnetno stikalo, temperaturno zaznavalo
Krmilnik v klima
konvektorju Kontrolni elementi v napravi
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah
Kakovost zraka v stavbah (IAQ)
Uporabniški vmesniki
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS
Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah
IT tehnologije www.ee.fs.unilj.si/celica
Kaj je bioklimatsko načrtovanje stavb ?
Opišite parametre in kazalnike s katerimi vrednotimo toplotno ugodje v stavbah ?
Kako zmanjšamo toplotne izgube stavb ?
Kako zmanjšamo rabo energije pri prezračevanju stavb ?
Kaj so nizko eksergijske tehnologije, ki jih uporabljamo v nizkoenergijskih in pasivnih stavbah ?
Kaj veste o varčevanju z energijo pri osvetljevanju stavb ?
Zakaj uporabljamo v stavbah CNS ?
Možna izpitna vprašanja
Prof.dr. Sašo Medved, UL FS