A cikk célja, hogy rámutasson a kiválasztott objektum elemzésére, hogy rámutasson az épület nyári terhelés csökkentésének lehetőségeire. Ezen elemzés alapján bemutatjuk a különböző árnyékoló szerkezetek és a különböző típusú üvegszerkezetek alkalmazásának az épület energiafogyasztására és beltéri klímájára gyakorolt hatását, ami nagyon fontos, mivel hatékony és sikeres mentális tevékenység csak optimális beltéri körülmények között lehetséges. környezeti feltételek.
Az új épületeknek vannak szabályai, de mi van a régiekkel?
De mi van a régi épületekkel? Sajnos az 1960 és 1970 között épült középületek felújítása nem követi az egyre szigorúbb szabályozás kritériumait. A tapasztalatok jelentős hiányosságokat mutattak ki, elsősorban gazdasági okokból. A cikk célja az 1960-as években épült kiválasztott iskolaépület energetikai elemzésének eredményeinek bemutatása. Összehasonlítják az üvegburkolat cseréjének az energiafogyasztás változására gyakorolt hatását, valamint az épület energiaosztályba sorolását. Jelenleg az épületeknél már várható a légkondicionálás. Az adminisztratív és fontos iskolaépületek már nem épülnek légkondicionáló nélkül. Emiatt a hűtés energiafogyasztása is fontos tényező. A lehető legkisebb érték elérése érdekében szoros együttműködésre van szükség az építési rész tervezőjének és a technológiai berendezés tervezőjének az épület tervezésének kezdetétől a megvalósításig. A tervezés fázisa döntően befolyásolja az épület energiafogyasztásának mennyiségét.
Elemzett épület
Az elemzett iskolaépület hat emelettel rendelkezik a föld felett és egy földszint a pincéknél.
Fő alakjellemzők:
Teljes alapterület: 9,009 m 2
Fűtött terület: 9,009 m 2
Fűtött térfogat: 3355 m 3
Magasság: 29,7 m
Az épületet a múltban részben felújították. Ablakokat és ajtókat cseréltek, 4-16-4 Low-E típusú üvegezést használtak alumínium vázzal. Két déli oldalra orientált lépcsőház rekonstrukció nélkül maradt az eredeti matt üvegezéssel, amelynek vastagsága 4 mm. Az épület fűtött, a meleg vizet távfűtési rendszer biztosítja. A hő hőátadása az épületben termosztatikus fejű vezérlőszelepekkel ellátott radiátorokon keresztül történik. Az épületben nincs hűtés. A csarnokban és a földszinti közös helyiségben támasztott követelmények teljesítéséhez két rekuperációs szellőzőegység van, mindegyik 2200 m3/h levegőteljesítménnyel. A szellőzőegységek a fűtőrendszert kiegészítő fűtéssel képezik radiátorokkal, hogy növeljék a csarnokban tartózkodók kényelmét.
A külső csomagolóeszközök, ablakok és ajtók hőátbocsátási tényezői
Az épületek energiafogyasztását nagymértékben befolyásolja a külső csomagolószerkezet üvegezett területei (részarányuk) és hőtechnikai tulajdonságai. Télen befolyásolják az épület hőveszteségét, nyáron az épület hőterhelését. A nyári nem stacionárius hőterhelés beltéri klímára gyakorolt hatása nemcsak az üvegezett felületek hőtechnikai tulajdonságait, hanem a használatát, ill. külső árnyékolás hiánya.
A kiválasztott iskola külső szerkezetének rétegeinek összetétele alapján a falak hőátbocsátási tényezői jelentősen meghaladják a Kormány 1. sz. 7/2006. Az épület részleges rekonstrukciója során kicserélték a nyílászárókat és a külső ajtókat, ezért megfelelnek az előírt kritériumoknak. Az épület homlokzati szerkezeteinek és ablakainak minősítését tab. 1.
Adatok a fülről. 1 rámutat arra, hogy az épület nem felel meg a jelenleg érvényes építmények minőségi kritériumainak. Az épület tengelye kelet-nyugati tájolású, így a szobák északra vagy délre vannak orientálva. A déli fekvésű helyiségekben nyári melegben a beltéri levegő hőmérséklete magas a megnövekedett napfény és az árnyékolás hiánya miatt. A beltéri levegő hőmérsékletének helyi méréseinek eredményeit a 2. ábra grafikonja mutatja. 1. Míg augusztus 18. és 21. között a déli oldalon 31 és 35 ° C közötti beltéri levegő hőmérsékletet mértek, az északi oldalon a beltéri levegő hőmérséklete megközelítette a 30 ° C-ot. A 2. ábra alapján Az 1. ábra egyértelműen mutatja, hogy az erős közvetlen napfény miatt a helyiségekben a beltéri levegő hőmérséklete jelentősen meghaladta a kültéri levegő hőmérsékletét. Ezért szükséges az épület légkondicionálása és a külső árnyékolás megépítése. Mivel a lépcső üvegkapuja a déli homlokzat területének akár 27% -át teszi ki, azt is előzetesen ki kell cserélni.
ÁBRA. 1 A napi léghőmérséklet alakulása az északra és délre néző helyiségekben
ÁBRA. 2 A hőáramok időbeli változása a homlokzat üvegezett felületein keresztül
Számítógépes szimulációs eredmények
Saját energia-szimulációs programot használtunk az energiaelemzéshez. Ezen elemzés alapján bemutatják a különböző árnyékoló szerkezetek és a különböző típusú üvegszerkezetek alkalmazásának hatásait az épület energiafogyasztására és beltéri klímájára.
Számítógépes szimulációs program segítségével a következő szimulációkat hajtották végre az épület energiaelemzésének részeként:
- a déli üveghomlokzaton keresztüli hőáramlás időbeli lefutása annak különböző kiviteli alakjaiban,
- az épület ebből adódó hőterhelésének időbeli változása az üveghomlokzat különböző változataihoz,
- az épület éves energiaigénye a déli üveghomlokzat különböző változataihoz.
Az energiafogyasztás alternatívákkal történő szimulációját végeztük a lépcső üveghomlokzatán:
A. jelenlegi állapot, ablakok eredeti keretekkel,
B. új üveghomlokzat felvitele,
C. új üveghomlokzat visszaverődés nélküli bevonata,
D. új üveghomlokzat alkalmazása az ablakok külső árnyékolásával a napfény ellen.
Az egyes megoldási alternatívák jellemzőit a fül tartalmazza. (2) Az árnyékolási tényezőnek tartalmaznia kell az üvegezés arányát, a napsugárzás visszaverődését és az árnyékoló hatást.
A déli üveghomlokzat bizonytalan nyári hőterhelései
Az épület hőtechnikai értékelésének igényeihez saját szimulációs számítógépes programunkat használtuk. Szimulációval meghatározták a különböző orientációjú homlokzatok hőterhelését és az épület teljes hőterhelését a meteorológiai adatok tervezési viszonyai alapján.
A 2. ábrán A 2. ábra az egyes üvegezett homlokzatok külső hőterhelésének változásának időbeli alakulását mutatja. A 2. ábrán A 3. ábra az épület ebből adódó hőterhelését mutatja. Nyilvánvaló, hogy a teljes hőterhelés 80% -a áthalad a homlokzat üvegezett részein. Ha megváltoztatnák az üveghomlokzatot és megépítenék a külső árnyékolást, a hőterhelés akár 47% -kal is csökkenhetne. A kapott eredményeket a tab. 3., amely az épület nem álló hőterhelésénél a hőterhelés maximális értékeit tartalmazza.
Az épület éves energiaigénye
Az éves energiaigény követelményeit a hatályos kormányhatározat alapján határozták meg. 7/2006. Ez a követelmény összhangban áll az EU rendeleteivel, irányelveivel és ajánlásaival. Saját szimulációs programunkat használtuk az energiaértékeléshez. Meghatároztuk az épület melegvíz-előállításához, az épület légkondicionálásához és világításához szükséges primer energia felhasználását.
Energiafogyasztás átalakítva primer energiává:
Forró víz: 8,4 kWh/m 2. év
Légkondicionálás: 9 kWh/m 2. év
Világítás: 18,0 kWh/m 2. év
Összesen: 32,3 kWh/m 2. év
A primer energia konverziós tényezői:
- villamos energia esetén: e = 2,5 a csúcsfogyasztáskor,
- villamos energia esetén: e = 1,8 a csúcsfogyasztáson kívül,
- távfűtés: e = 1,12.
A számítások eredményeit a 2. ábra grafikonja mutatja. 4 és a fülön. 4. Az épület jelenlegi állapotában az energiafogyasztás a 242,8 kWh/(m 2. év) primer energiához kapcsolódik, amely megfelel a H jelű, azaz alacsony energiaosztályba sorolás mértékének. A modern üveghomlokzat alkalmazásával és az épület ablakainak árnyékolásával ez az energiafogyasztás 134,5 kWh/(m 2 év) -ra csökken, és ezt követően az épület besorolása az E jelű kategóriába, azaz jobb átlagba kerül.
ÁBRA. 3 Az épület nem álló hőterhelésének időbeli lefutása
ÁBRA. 4 A primer energiafogyasztás szerkezete az egyes épületrekonstrukciós alternatívákhoz
Összefoglaló értékelés
A teljes magyarországi energiafogyasztás csökkenésének elérése érdekében csökkenteni kell az épületek energiafogyasztását. Az 1960 és 1970 között épített polgári létesítmények hőtechnikai tulajdonságai messze elmaradnak a jelenlegi követelményektől. Ezeket az épületeket azonban csak fokozatosan lehet felújítani, a rendelkezésre álló pénzügyi forrásoktól függően. Az uniós források megszerzésének különféle lehetőségei felgyorsíthatják az épületek felújítását.
Ebben a cikkben bemutattuk az energiaelemzés egyik módszertanát és annak alkalmazását egy adott épület esetében. Az eredmények alapján megállapítható, hogy:
- Az energiatakarékos épületek megvalósításához az építkezés kezdetétől építész és műszaki berendezések tervezőjének együttműködésére van szükség,
- a szerkezet üvegezett felületein keresztül a nyári hőterhelés döntő hányada kerül az épületbe, amely épületünk esetében 80% -ot képvisel,
- üvegezett felületek cseréje és külső árnyékolás használata jelentősen csökkenti a hőterhelést, az elemzett esetben 47% -os csökkenés volt tapasztalható,
- a primer energiára átszámított éves energiafogyasztás az eredeti 242,8 kWh/(m 2. év) értékről 134,5 kWh/(m 2. év) értékre csökkent, ami 45,6% -os megtakarítást jelent.
A bemutatott eredményekből látható, hogy jelenleg energetikai szempontból szükséges az összes meglévő épület rekonstrukciója. Ennek a feladatnak a megoldása megköveteli az építészek és az épületek műszaki berendezésének tervezője tevékenységének összehangolását, amely a csomagolószerkezet megújításában és egyúttal az épületek műszaki felszereltségének korszerűbb technológiával történő megújításában áll. . A légkondicionálás alkalmazása elengedhetetlen a hatékony szellemi munkához.
Az energiatakarékosság elérése érdekében az üvegezett felületek árnyékolása is szükséges. Ezen intézkedések révén az elért energiamegtakarítás a működési költségek hosszú távú csökkenését jelenti. Az ajánlott felújítási intézkedésekre nemcsak a takarékosság biztosítása, hanem a beltéri környezet kényelmének javítása érdekében is szükség van, mivel sok épületben jelenleg a beltéri levegő hőmérséklete nyáron nem teszi lehetővé a hatékony szellemi munkát.
Az iskolaépületek energiatakarékossági intézkedéseinek átfogó értékelése során helyénvaló lenne felmérni az átlátszatlan szerkezetek (falak, tetők és padlók) helyreállításának hatását. Ezeknek a szerkezeteknek a területei és hőátadási tényezői jelentősen befolyásolják a fűtés és a hűtés hőegyensúlyát, és ennek eredményeként az energiaosztályba sorolást.
Dr. László Kajtáron randevúzik, Szabó János
Felülvizsgálta: prof. Ing. Ivan Chmurny, PhD.
Képek: a szerzők archívuma
Illusztrációs fotó: Tomáš Malý
Kajtár L. ennek az osztálynak a helyettes vezetője.
A szerzők a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Épületgépészeti és Folyamatos Technológiai Tanszékén dolgoznak.
Irodalom
1. Bánhidi, L. - Kajtár, L.: Komfortelmélet 2000 Budapest. Műszaki tervezés.
2. Ilaria, B. - Vincenzo, C.: Energiaminősítési módszerek alkalmazása a meglévő épületállományra: Néhány torinói lakóépület elemzése. In: Energia és épületek, 2009, sz. 41. o. 790 - 800.
3. Kajtár, L. - Leitner, A. és mtsai: High Quality Thermal Environment by Chilled Ceiling in Office Building. In: 9. REHVA Világkongresszus Clima „Beltéri jólét”, 2007, Helsinki, 2007.
4. Kajtár L. - Hrustinszky, T. et al.: Beltéri levegőminőség és épületek energiaigénye. In: 9. Nemzetközi Konferencia Egészséges épületek 2009, Syracuse, 2009.
5. Fauchoux, T. M. - Simonson, C. J. - Torvi, A. D.: Az energia-visszanyerés hatása az észlelt levegőminőségre, az energiafogyasztásra és a rajongói irodaház gazdaságosságára. In: ASHRAE Tranzakciók, 2007, Vol. 112, 2. rész, p. 440.
6. Petráš, D - Lulkovičová, O. - Takács, J. - Füri, B.: Megújuló energiaforrások a fűtéshez. In: Családi és apartmanházak fűtése. Pozsony: JAGA, 2005. o. 193 - 217.
7. Petráš, D. - Kalús, D. - Takács, J.– Matej, P: Racionális energiafogyasztás az ipari üzem épületeinek üzemeltetésében. In: Acta Mechanica Slovaca, 2004, vol. 8. sz. 3-A.
A cikk a TZB HAUSTECHNIK folyóiratban jelent meg.