energetska certifikacija zgrada i … · projektiranje novih niskoenergetskih i gotovo nula...

1

ENERGETSKA CERTIFIKACIJA ZGRADA I

PLANIRANJE SUVREMENOG ENERGETSKOG KONCEPTA PRI GRADNJI NOVIH ZGRADA

TE PRI ENERGETSKIM OBNOVAMA POSTOJEĆIH ZGRADA

Projektiranje novih niskoenergetskih i gotovo nula energetskih zgradaPredavač: Toni Borković, dipl.ing.arh.

Energetski institut Hrvoje Požar/Hrvatska udruga energetskih certifikatora

2

Razlozi za energetsku obnovu zgrada

� Niskoenergetski, pasivni, nula energetski i plus energetski standardi gradnje:

budućnost suvremene arhitekture

�Niz međusobno teško usporedivih termina u upotrebi, budući da opisuju različite

oblike energije koji se koriste u zgradama, kao i veći broj parametara od same

potrošnje energije

�Niskoenergijska zgrada

�Visoko učinkovita zgrada

�Pasivna zgrada

�Zgrada bez CO2 emisija

�Nul energetska zgrada

�Štedljiva zgrada

�3 litarska zgrada

�Ultra niskoenergijska zgrada

�Eko zgrada, “zelena” zgrada

Uvod

3

< 35+1100/AkWh/m2(a)-grijanje-hlađenje-ventilacija -PTV

< 42kWh/m2(a)-grijanje-hlađenje-ventilacija -PTV

< 50kWh/m2(a)-grijanje-hlađenje-ventilacija -PTV-rasvjeta

< 120kWh/m2(a)-grijanje-hlađenje-ventilacija -PTV-rasvjeta-kućanski uređaji

<15kWh/m2(a)-potrebna energija za grijanje

omjer primarne i finalne energije za električnu energiju

2,5 2 2,58 2,70

Trendovi

� Niskoenergetski standard: ≤

40 kWh/m2a toplinske

energije

� Pasivni standard: ≤ 15

kWh/m2a toplinske

energije, do 120 kWh/m2a

ukupno primarne energije

� EPBD 31/2010

� Niskoenergetski, pasivni, nul-energetski i plus energetski standardi

gradnje:

� budućnost suvremene arhitekture

Suvremeni standardi gradnje

� Pasivni standard

�aktivni sustav za zagrijavanje

konvencionalnim izvorima energije

nije nužan

� mehanički sustav ventilacije s

rekuperatorom

� zgrada bez grijanja ili jednolitarska

zgrada ( 1 L lož ulja po m2 godišnje)

pasivna

niskoenergetska

• QH,nd

• (kWh/m2)

� Ukupna energija koja se koristi u pasivnoj kući:

� 2,5 puta manja od energije za niskoenergetsku kuću

� ≥10 puta manja od prosječne potrošnje energije u zgradama danas

standardna

prosje čna


� Nul-energetska zgrada

proizvodi svu potrebnu

energiju na lokaciji iz sustava s

obnovljivim izvorima energije

ili u kombinaciji s

visokoučinkovitim sustavima

� Plus energetska zgrada

proizvodi više energije nego

što je potrebno za njezino

korištenje


I princip

�jasno definirana

granica energetskog

toka za zgradu s jasnim

uputama za

određivanje traženih

vrijednosti

�Ograničenje

maksimalne potrebne

energije

Osnovni principi gotovo nula energetskih zgrada

II princip

� jasno definirana

granica za određivanje

udjela obnovljivih

izvora energije

�Određivanje

minimalnog udjela

obnovljivih izvora

energije

III princip

�Treći princip: jasno

definirana granica

energetskog toka za

proračun primarne

energije i CO2 emisija

�Ograničenje potrebne

primarne energije i

CO2 emisija

� arhitektonski-građevinsko-

termodinamički-ekonomski

� balansirana zgrada

� uskladiti topografiju i orijentaciju

parcele, klimatske uvjete i eventualne

utjecaje izgrađene okoline, omogućiti

maksimalno osunčanje, izbjeći svako

nepoželjno zasjenjenje, izloženost

udarima vjetra, i dr.

� oblikovanje, orijentacija i visoki nivo

toplinske izolacije vanjske ovojnice

� ventilacija prostora sa sustavom povrata

topline

� bez konvencionalnih sustava grijanja,

korištenje OIE

•Qukupno = (Qtrans +Qvent ) - Qdobici < 15 kWh/m 2

Pasivna ku ća

�Projektirana potrebna energija za grijanje

�QH, nd=16,32 kWh/m²a, A = 143,75 m²

� udio obnovljive energije: 86%

� vanjski zid - U=0,16 W/m²K (20 cm MW)

� zidovi prema negr. prostoru- U=0,15 W/m²K

� pod na tlu - U=0,20 W/m²K (14 cm MW)

� kosi krov - U=0,17 W/m² (20 cm MW)

� strop iznad otvorenog prostora -U=0,20 W/m²K

� prozori - U=0,86 W/m²K

� drvoaluminijski prozor s trostrukim ostakljenjem,

staklo 4/12Ar/4/12Ar/4

� ulazna vrata - drvena vrata s aluminijskom

oblogom U=0,86 W/m²K

Niskoenergetska kuća Čakovec

13

•ENERGETSKI KONCEPT

�Projektirana potrebna energija za grijanje 16,32 kWh/m²

� centralno podno niskotemperaturno grijanje – toplinska crpka

� bojler za pripremu PTV, bivalentni, s dvije medijske grijalice (moguć kotao i solarni

kolektori) zapremine 500 l, s dodatnim el. grijačem 2 kW

� vakuumski solarni kolektori neto površine 3,21 m², 7 kom – ukupno 22,47 m²

� ventilacijski uređaj s rekuperatorom topline Helios KWLC 350 SEH s el. dogrijačem

snage 1 kW, s podzemnim izmjenjivačem topline zemlja/zrak duljine 60 m, ukopanim na

dubini 2 m

� fotonaponski moduli s inverterom, postavljeni na stupovima s tracker-om za praćenje

kretanja Sunca. Paneli površine 4 i 16 m².

� staklenik ispred prostora dnevnog boravka s autonomno upravljanim zaklopkama i

prestrujavanjem toplog zraka iz staklenika u dnevni boravak

� hlađenje prostora predviđeno kao pasivno – noćno hlađenje prostora poprečnom

ventilacijom, te kao aktivno površinsko hlađenje bunarskom vodom stalne temperature

13°C kroz instalaciju podnog grijanja/hlađenja


Projektirana potrebna energija za grijanje

�QH''=29,02 kWh/m²a, A = 256,06 m²

� Faktor oblika zgrade 0,79

� vanjski zid - U=0,17 W/m²

� zidovi prema negrijanom prostoru-U=0,17 W/m²K

� pod na tlu - U=0,17 W/m²K

� pod iznad podruma - U=0,17 W/m²

� strop iznad otvorenog prostora - U=0,20 W/m²K

� strop prema tavanu - U=0,18 W/m²K

� Prozori - U=0,96 W/m²K

� drvoaluminijski prozor s trostrukim ustakljenjem,

staklo 4/12Ar/4/12Ar/4 U=0,86 W/ m²K

� drvoaluminijski vezani prozor s ustakljenjem

4//6/14/4 U=1,0 W/m²K

� Ulazna vrata-drvena vrata s aluminijskom oblogom

punjena fenolnim pločama U=0,86 W/m²K

Niskoenergetska kuća Mala Mlaka

•ENERGETSKI KONCEPT

�Projektirana potrebna energija za grijanje 29,02 kWh/m²

� etažni kondenzacijski bojler 21 kW, sa spremnikom potrošne tople vode s

recirkulacijskom crpkom V=150 l

� centralno podno i radijatorsko niskotemperaturno grijanje

� ventilacijski kompaktni uređaj s rekuperatorom topline Helios KWLC 350,

kapaciteta 350 m³/h, s predgrijavanjem dolazne struje zraka električnim

grijačem snage 1 kW

� Zaštita od prekomjerne insolacije ljeti:

� vanjske žaluzine s podžbuknom kutijom za žaluzine, lamele širine 80 mm, na

ustakljenim stijenama i prozorima orijentiranim prema jugoistoku i

jugozapadu u prostoru atrija

� žaluzine unutar prozora krilo na krilo s trostrukim ustakljenjem na ostalim

prozorima orijentiranim prema jugoistoku


Toni Borković, dipl.ing.arh.18

Pasivna kuća Sv. Ivan Zelina

VZ1 – vanjski

zid

U=0,15 W/m2K

VZ2 – zidovi

prema

negrijanom

prostoru

U=0,15 W/m2K

VZ3 – zidovi

prema tlu

U=0,18 W/m2K


P1 – pod

grijanih

prostora na tlu

U=0,14 W/m2K

P2 – pod iznad

podruma

U=0,17 W/m2K

S1 – strop iznad

negrijanih

prostora

U=0,19 W/m2K

S2 – strop

prema tavanu

U=0,19 W/m2K



drvoaluminijski prozor s trostrukim ustakljenjem, staklo 4c/12Ar/4/12Ar/c4punjeno argonom s dvostrukim reflektirajućim slojem

UG= 0,7 W/m2K,

Uw

=0,86 W/ m2K

drvoaluminijski vezani prozor s ustakljenjem4//6/14Ar/c4

Uw

=1,0 (0,94) W/m2K

zaštita od osunčanja – žaluzine duette unutar vezanog prozora

drvena vrata s aluminijskom oblogom punjena fenolnim pločama

UD=0,86 W/m2K

(max = 2,90 W/ m2K)



�Energetski koncept

�Visoka razina toplinske izolacije vanjske ovojnice zgrade

�Maksimalni zahvat topline zračenja Sunca

�Izbjegavanje redundantnih sustava

�Mehanička ventilacija s povratom topline s dva paralelno izvedena ventilacijska uređaja

(veća učinkovitost)

�Mogućnost izdvajanja hobi prostora iz grijanog dijela kuće (smanjeni volumen grijanog

zraka u kritičnom zimskom razdoblju uz isti maksimalni učin grijanja9

�Korištenje topline otpadnog zraka iza rekuperatora za grijanje kolnog pristupa


� Mehanička ventilacija s rekuperacijom otpadne

topline zraka, visokoefikasna dizalica topline (zrak-

voda) učina grijanja 79,1 kW i učina hlađenja 88,4

kW, COP 3, radna tvar R410A, sustav za PTV su

Sunčani topl. kolektori 80 m2

� Rezervni toplinski sustav su 2 plinska kondenzacijska

kotla nazivnog učina 90 kW

� Spremnik topline volumena 4000 l izoliran je s 100

mm mineralne vune s refleksivnim vanjskim slojem

� U stanovima se koristi podno grijanje i hlađenje

Višestambena zgrada u pasivnom standardu u Koprivnici

H-Value:U × A[W/K]

114,420,973,133,80,00,0

228,417,066,936,158,644,80,0

ΨΨΨΨ*l [W/K]

34,523,90,0

0,0

752,3

Input ofThermal Bridge

Heat Loss Coefficient

W/(mK)

ΨΨΨΨW/(mK)

flat roof 0,160

loggia 1st floor -0,052loggia 1st floor side walls

0,022

loggia 0,282

loggia side walls 0,025

corner walls -0,044

loggia partition wall 0,292

loggia-flat roof 0,152

staircase wall 0,334

GF columns 0,230masonry wall-foundation

0,279

concerte wall-foundation

0,244

heated basement wall 0,230unheated bacement wall

0,240

additional 0,400

H-Value:ΨΨΨΨ × l[W/K]

16,42

-1,25

0,42

13,93

0,97

-13,49

1,27

6,67

4,061,616,053,031,739,018,00

• U, Ψ i HD

• Neprozirna vanjska ovojnica / Toplinski mostovi / Tlo / Transmisijski gubici

Building Element OverviewAverage U-

Value[W/(m²K)]

North Windows 0,941

East Windows 1,031

South Windows 0,906

West Windows 0,997

Horizontal Windows Exterior DoorExterior Wall - Ambient 0,196

Exterior Wall - Ground 0,202

Roof/Ceiling - Ambient 0,115

Floor Slab 0,1340,172

wall to unheated 0,418

Floor Slab above outside

Thermal Bridge Overview Ψ Ψ Ψ Ψ [W/(mK)]

Thermal Bridges Ambient 0,056

Perimeter Thermal Bridges 0,262

Thermal Bridges Floor Slab

Partition Wall to Neighbour

Average Therm. Envelope 0,268

Steady-State Transmittance

LS 107,29W/K

Exterior PeriodicTransmittance

Lpe 62,68W/K

• Toplinska izolacija vanjske ovojnice 15-30 cm

• Prozori 3-struko izo-staklo, lowe, plinovito punjenje


• Uw, HD, Qsol

• Transparentna ovojnica - Trasmisijski gubici

• Solarni dobici

WindowArea

Orientation

Global Radiation(Cardinal Points)

Shading Dirt

Non-Perpendi

cu-lar

Incident Radiation

GlazingFraction

g-Value

Reduction Factor for

Solar Radiation

WindowArea

WindowU-Value

GlazingArea

AverageGlobal

Radiation

TransmissionLosses

Heat GainsSolar

Radiation

maximum: kWh/(m²a) 0,75 0,95 0,85 m2 W/(m2K) m2 kWh/(m 2a) kWh/a kWh/a

North 190 0,75 0,95 0,85 0,739 0,51 0,45 121,53 0,94 89,9 190 8671 5261

East 305 0,75 0,95 0,85 0,656 0,51 0,40 20,23 1,03 13,3 305 1582 1249

South 463 0,75 0,95 0,85 0,773 0,51 0,47 80,64 0,91 62,3 463 5540 8917

West 305 0,75 0,95 0,85 0,686 0,51 0,42 33,93 1,00 23,3 305 2564 2189

Horizontal 426 0,75 0,95 0,85 0,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,0 426 0 0

Total or Average Value for All Windows.

0,51 0,45 256,33 0,94 188,7 18357 17617


• Hv

• Ventilacijski gubici

Ventilation System Design - Standard Operation

Occupancy m²/P 23

Number of Occupants P 75,0

Supply Air per Person m³/(P*h) 30

Supply Air Requirement m³/h 2250

Extract Air Rooms Kitchen Bathroom Shower WC storage

Quantity 28 28 13

Extract Air Requirement per Room m³/h 60 40 20 20

Total Extract Air Requirement m³/h 3060

Design Air Flow Rate (Maximum) m³/h 3060

Average Air Change Rate CalculationDaily Operation Factors Referenced to Air Flow Rate Air Change RateDuration Maximum

Type of Operation h/d m³/h 1/hMaximum 1,00 3060 0,71

Standard 24,0 0,77 2354 0,55

Basic 0,54 1648 0,38

Minimum 0,40 1224 0,28

Average Air Flow Rate (m³/h)

Average Air Change Rate

(1/h)

x Residential BuildingAverage

value0,77 2354 0,55

Effective Heat Recovery Efficiency ηHR,eff 89,7%


• QH,nd

• Godišnja potrebna toplinska energija za grijanje

Ventilation Heat Losses Q V 4317 * 0,070 * 0,33 * 75,8 = 7537

Total Heat Losses Q L ( 51338 + 7537) *

1,0 = 58875 34,1

Annual Heat Demand Q H QL - QG= 24627 14,3

Available Solar Heat Gains Q S Total 17617 10,2

kWh/(m²a)Transmission Heat Losses Q T Total 51338 29,7

Length Heat. Period

Spec. Power qI

ATFA

kh/d d/a W/m² m² kWh/a kWh/(m²a)

Internal Heat Gains Q I 0,024 * 205 * 2,10 * 1726,7 = 17798 10,3

kWh/a kWh/(m²a)

Heat Gains Q G ηG * QF = 34248 19,8


• QC,nd

• Godišnja potrebna toplinska energija za hlađenjekWh/(m²a)

Transmission Losses Q T (Negative: Heat Loads) Total 29466 17,1

QL,ext QL,ground QL,summer

kWh/a kWh/a kWh/a kWh/a kWh/(m²a)

Ventilation Heat Losses Q V 11739 + 0 + 0 = 11739 6,8

QT QV

kWh/a kWh/a kWh/a kWh/(m²a)

Total Heat Losses Q L 29466 + 11739 = 41204 23,9

kWh/(m²a)

Available Solar Heat Gains Q S Total 42239 24,5

Length coolingPeriod

Spec. Power qI

ATFA

kh/d d/a W/m² m² kWh/a kWh/(m²a)

Internal Heat Gains Q I 0,024 * 183 * 2,1 * 1726,7 = 15925 9,2

kWh/a kWh/(m²a)

Sum Heat Loads Q F QS + QI = 58164 33,7

Useful Heat Losses Q V,n ηG * QL = 40192 23,3

kWh/a kWh/(m²a)

Useful Cooling Demand Q K QF - QV,n = 17973 10,4


• Qw

• PTV + solar Solar Fraction with DHW Demand including Washing an d Dish-Washing

Heat Demand DHW qgDHW 50179 kWh/a

Latitude: 50,0

°

Selection of collector from list (see below): 6Selection: 6 Standard Flat Plate Collector

Solar Collector Area 80,00 m²

Deviation from North 180 °

Angle of Inclination from the Horizontal 45 °

Height of the Collector Field 1,7 m

Occupancy 75,0 Persons

Specific Collector Area 1,1 m²/Pers

Estimated Solar Fraction of DHW Production 51%

Solar Contribution to Useful Heat 25389 kWh/a 15

Total Heat Losses of the DHW System

QWL = QZ+QU+QS 10485 kWh/a

Specif. Losses of the DHW System

qWL = QWL / ATFA kWh/(m²a) 6,1

Utilisation Factor DHW Distrib and Storage ηa,WL = qDHW / (qDHW + qWV) 79,1% -

Total Heat Demand of DHW system

QgDHW = QDHW+QWL 50179 kWh/a

Total Spec. Heat Demand of DHW System

qgDHW = QgDHW / ATFA kWh/(m²a) 29,1


• EL, Eaux

• Električna energija za uređaje, rasvjetu i pomoćne uređaje

Application

Use

d ?

(1/0

)

With

in th

e T

herm

al

Env

elop

e? (

1/0)

Nor

m D

eman

d

Util

izat

ion

Fac

tor

Fre

quen

cy

Ref

eren

ce Q

uant

ity

Use

ful E

nerg

y (k

Wh/

a)

Ele

ctri

c F

ract

ion

Non

-Ele

ctri

c F

ract

ion

Dishwashing 1 11,20

kWh/Use * 1,00 * 65 /(P*a) * 75,0 P = 5850 * 100%

Cold Water Connection

* 0%

Clothes Washing 1 11,10

kWh/Use * 1,00 * 57 /(P*a) * 75,0 P = 4703 * 100%

Cold Water Connection * 0%

Clothes Drying with: 1 13,50

kWh/UseResidual

dampness 0,75 * 57 /(P*a) * 75,0 P = 0 0%

Clothesline 0,50 = 0 0%Energy Consumed by Evaporation 1 1 3,13 kWh/Use * 0,50 * 57 /(P*a) * 75,0 P = 6690 * 100%

Refrigerating 0 10,78

kWh/d * 1,00 * 365 d/a * 28 HH = 0 * 100%

Freezing 0 00,88

kWh/d * 0,90 * 365 d/a * 28 HH = 0 * 100%

or Combined Unit 1 11,00

kWh/d * 1,00 * 365 d/a * 28 HH = 10220 * 100%

Cooking with: 1 10,25

kWh/Use * 1,00 * 500 /(P*a) * 75,0 P = 9375 * 100%

Electricity Percentage CFLs * 0%

Lighting 1 1 13 W 95% * 1,00 * 2,90 kh/(P*a) * 75,0 P = 2925 * 100%Consumer Electronics

1 1 80 W * 1,00 * 0,55 kh/(P*a) * 75,0 P = 3300 * 100%

Small Appliances, etc.

1 1 50 kWh * 1,00 * 1,00 /(P*a) * 75,0 P = 3750 * 100%

Total Aux. Electricity 11311

Total 58124kWhPrimarna energija (kWh/a)

30539


• Eprim

• Primarna energija

Total Electricity Demand (without Heat Pump) 29,8 80, 4 20,3

Final Energy Primary EnergyEmissions

CO2-Equivalent

kWh/(m2a) kWh/(m2a) kg/(m2a)

Total Electricity Demand Heat Pump 4,3 11,7 2,9

Total Heating Oil/Gas/Wood 10,2 11,3 2,6

Heating, Cooling, DHW, Auxiliary and Household Elec tricity 44,4 103,4 25,8


Zaključak

� Smanjenje potreba za energijom i pokrivanje potreba energijom

proizvedenom u samoj zgradi ili u neposrednoj blizini je nužno, neovisno o

nazivu koji koristimo za takve zgrade

� Povećanje cijene građenja je u većoj mjeri posljedica dodatnih zahtjeva u

pogledu opremljenosti i funkcionalnosti, nego smanjenja potrošnje energije

� Za gradnju energetski učinkovitijih zgrada ključno je znanje, a ne raspoloživa

oprema i materijali na tržištu

32

HVALA NA PAŽNJI

www.eihp.hr

www.huec.hr

[email protected]

[email protected]

energetska certifikacija zgrada i … · projektiranje novih niskoenergetskih i gotovo nula...

Documents