ENERGETICKÝ AUDIT BUDOV PODROBNOSTI VÝPOČTU ENB Miroslav Urban
VÝPOČET ENB
ROČNÍ Č Í BILANCE SPOTŘEBY Ř ENERGIE BUDOVY ZOHLEDNĚNÍ
VŠECH ROČNÍCH PROVOZNÍCH SATVŮ
BUDOVY DYNAMICKÉ
PŘEDPOKLAD
VNĚJŠÍ VLIVY - KLIMATICKÁ DATA
STANDARDIZOVANÉHO UŽÍVÁNÍ
BUDOVY STATICKÉ
VNITŘNÍ VLIVY - PROVOZNÍ ZATÍŽENÍ BUDOVY
PŘEDPOKLÁDÁ
SE DYNAMICKÉ CHOVÁNÍ ENERGETICKÝCH SYSTÉMŮ
PARAMETRY VÝPOČTU
STAVEBNÍÍ ŘEŠENÍ Ř Š Í OBJEKTU SYSTÉMOVÉ ŘEŠENÍ ENERGETICKÝCH SYSTÉMŮ ROČNÍ PROVOZ BUDOVY = APROXIMOVANÝ FYZIKÁLNÍ MODEL DYNAMICKÉ É
PARAMETRY (KLIMA DATA) STATICKÉ PARAMERY – ZJEDNODUŠENÁ FORMA DYNAMICKÝCH Ý PARAMETRŮ, Ů KTERÉÉ SE V PRŮBĚHU Ů Ě ROKU MĚNÍ
Vytápění
SSystém té vytápění tá ě í je j z pohledu hl d určení č í jjeho h úči účinnostiti nutné t é chápat jako celek, kde se odehrávají celkem tři p procesy: y výroba (transformace) energie – určena zdrojem tepla, principem transformace primární energie distribuce di ib energie i – určena č kkvalitou li di distribuční ib č í sítě íěa efektivitou dodávky do místa spotřeby sdílení ((emise)) energie g – určena systémovým y ý řešením koncových prvků předání tepla, jejich umístění a jejich schopností reagovat na změny uvnitř vytápěného prostoru,
Za předpokladu účinného systému regulace regulace, určitý vliv regulace systémů je zohledněn …
Model energetických systémů
Vytápění – teplovodní systémy, vytápění pomocí VZT VÝROBA ηH,gen
SDÍLENÍ ηH,em
Pří Příprava TV – rozvod d teplé t lé vody, d vč. č cirkulace ik l VÝROBA ηW,gen
DISTRIBUCE ηH,dis
DISTRIBUCE ηW,dis
SDÍLENÍ ηW,em
Chlazení – systémy strojního chlazení, chlazení VZT VÝROBA ηC,gen
DISTRIBUCE ηC,dis
SDÍLENÍ ηC,em
ČSN EN ISO 15316 E
VÝROBA
DISTRIBUCE
SDÍLENÍ
Stanovení účinnosti výroby, distribuce a sdílení energie vč energie, vč. pomocné energie s ohledem na: Otopné soustavy Část Čá t
2-1: 2 1 Sdílení Sdíl í ttepla l pro vytápění tá ě í (účinnost emise..) Část 2-3: Rozvody tepla pro vytápění (účinnost distribuce)
Pří Příprava TV Část
3-1: Soustavy teplé vody, charakteristiky potřeb ( ž d k na odběr (požadavky dbě vody) d ) (roční potřeba TV) Část 3-2: Soustavy teplé vody, rozvody (účinnost distribuce) Část Čá t 3-3: 3 3 Soustavy S t teplé t lé vody, d příprava ří (účinnost přípravy)
ČSN EN ISO 15316 Zdroje energie
Část 4-1: Zdroje tepla pro vytápění, kotle (účinnost výroby)
Část 4-3: Výroba tepla na vytápění, tepelné sluneční soustavy
Část 4-4: 4 4: Výroba tepla na vytápění, vytápění kombinovaná výroba elektřiny a tepla integrovaná do budovy
Čá t 4-5: Část 4 5 Výroba Vý b ttepla l na vytápění, tá ě í úči účinnostt a vlastnosti l t ti dálkového vytápění a soustav o velkém objemu
Čá 4-6: Část 4 6 Výroba b tepla l na vytápění, fotovoltaické f l k systémy
Vytápění - účinnost sdílení energie
S jakou účinností je pokryta potřeba tepla na vytápění v místnosti Resp. s jakou odezvou reaguje otopná plocha např. na změnu p podmínek (vliv ( sluneční radiace,, vliv osob apod.) ηH,em,z = ?
ČSN EN ISO 15316 15316-2 2 (výpočet OT)
Ú Účinnost emise tepla (sdílení) ηH,em,z [%]
Stanovení
Měření
Odhad
Výpočet
ηstr1 Proporcielní reg. reg na OT – 2K není regulace na OT 70/55 55/45 Ob d Obvodová stěna Obyčejné zasklení
ηH,em,z = 0,88
ηstr2
ηCtr 0 93 0,93 0,8
ηem
0,93 0,95 0 95 0,95 0,83
1
ČSN EN ISO 15316 15316-2 2 (výpočet VZT)
Účinnost sdílení energie na vytápění u Ú teplovzdušných systémů pro bytové objekty
Charakteristika VZT ηH,em,ahu Způsob regulace systému [-] PI regulace jednotlivých místností 0,93 0,92 VZT systém, kdy P regulace jednotlivé místnosti (1K) Zónová P-regulace (1K) 0,90 θH,supp > θi,supp (vyústka u vnější Centrální regulace zdroje tepla a regulace teploty 0,92 f místnosti přiváděného vzduchu pomocí referenční stěny) Pouze centrální regulace pro přívodně odvodní jednotku 0,88
DTTO p pro nebytové y
Systémové řešení
Ovlivňující faktor
Pokojová teplota přiváděného Dodatečnýý dohřev p řízeníí podle ří dl teploty l přiv ři vzduchu d h vzduchu Teplota odváděného vzduchu indukční zařízení Pokojová teplota
ηH,em,ahu [-]
0,82 0 88 0,88 0,81 0,89
0,87 0 90 0,90 0,85 0,93
Vytápění - účinnost distribuce energie
Účinnostt systému Úči té distribuce di t ib energie i na vytápění tá ě í ηH,dis,z závisí á ií (předpokládá se) na:
stavu tepelné izolace rozvodů a délce rozvodů, hydraulickému vyvážení soustavy a nastavení odpovídajících průtoků distribučního media (vzduch, voda).
Orientačně lze účinnost systému distribuce energie na vytápění z pohledu ztrát rozvodů za předpokladu správné hydroniky (průtoků vzduchu a zaregulování g systému) y ) otopné p soustavyy stanovit
poměrem teoretických ztrát z rozvodů QH,ls,dis s potřebou energie na vytápění QH,nd a stanovit tak zjednodušeně účinnost distribuce energie
ČSN EN ISO 15316 15316-2 2 výpočet distr
Ú Účinnost distribuce tepla ηH,dis,z [%] podle
ČSN EN 15316-2 (2008) (resp. DIN V 18599-5 (2005))
ΨH,ls,dis je průměrný lineární součinitel prostupu tepla rozvodů [W/(m.K] LH,dis,z je délka rozvodů otopné soustavy [m] θH,m je střední teplota otopného media [°C], θi,j je teplota okolí pro příslušné části rozvodů v j-tý časový úsek [°C], tH,op p systému y vytápění y p [[h],], H op jje roční doba provozu
ČSN EN ISO 15316 15316-2 2 výpočet distr
Po 1995 1980 až 1995 do 1980 A ≤ 200m2
Část rozvodů otopné soustavy ΨH,ls,dis [W/(m.K)] Svislé stoupací Připojovací Horizontální rozvody rozvody rozvody (V) (S) (A) 0,20 0,30 0,30 0,30 0,4 0,40 0,40 0,40 0,40 Neizolované rozvody N y 1,00 1,00 1,00
500m2 < A ≤ 500m2
2,00
2,00
2,00
A ≥500m2
3,00
3,00
3,00
Lineární součinitel prostupu tepla
ΨH,ahu,ls,dis [W/(m.K)]
0,45
0,85
0,85
Účinnost zdroje tepla
P i ý údaj Popisný úd j zdroje d j ttepla l
účinnost výroby energie zdrojem – ηH,gen, [-]
S Stanovení í
Výpočtem – výsledek vyjadřuje účinnost kotle při %ním zatížení
RD kotel na tuhá paliva (biomasa) průměrný provoz charakterizuje výkonové zatížení cca 70% … ! Aproximace ročního provozu zdroje tepla – obecně platí pro všechny zdroje
Příklad výpočtu podle ČSN EN 15316 (2008) a DIN V 18599-5 (2005)
A, B QN
korekční faktory podle typu kotle a stáří [-] jmenovitý výkon kotle [kW]
Účinnost zdroje tepla - kotel T kotle Typ k l Kotel na pevná paliva
Zdrojj tepla Zd l do 1978 1978 - 1994 od 1994 99
AH,sys [-] [] 72,0 75,0 77,0 77,
BH,sys [-] [] 3,0 3,0 3,0 ,
do 1978 1978 - 1994 od d 1994
76,0 78,0 81 5 81,5
3,0 3,0 30 3,0
od 1994 od 1994 99 od 1994
68 58 48
7 7 7
do 1978 1978 - 1994 do 1987 1987 - 1992 do 1987 1987 - 1994 od 1994 od 1999
86,0 89 0 89,0
1,5 15 1,5
, 95,0 97,5 98,0 100
1,0 , 1,0 1,0 1,0
Standardní plynový kotel Plynový kotel Kotel na biomasu třída 3 třída 2 třída 1 Nízkoteplotní plynový kotel y ý kotel Plynový Průtokový ohřívač (11kW, 18kW a 24 kW) Kondenzační kotel Kondenzační kotel
Účinnost zdroje tepla příklad - rodinný dům Standardní plynový kotel 20 kW • • • •
ηH,gen = 85 % 74 946,6 946 6 MJ (VYT) 79,1 kWh/m2 Třída B
B
Nízkoteplotní plynový kotel 20 kW • • • •
ηH,gen = 90 % 70 782,9 MJ (VYT) 75,3 kWh/m2 Třída B
B
Kondenzační kotel 20 kW • • • •
ηH,gen = 99 % 64 348,1 348 1 MJ (VYT) 69,1 kWh/m2 Třída B
B
Účinnost zdroje tepla – tepelné čerpadlo
informativní hodnoty COPH,sys reprezentují průměrnou účinnost zdroje při částečném zatížení, pro výpočet se předpokládá konstantní hodnota Aproximace p okrajových j ý p podmínek + využitelného y výkonu TČ
Tepelné čerpadlo principu země - voda (pohon elektřina) Primární teplota -5°C 0°C 5°C -5°C Výstupní teplota ~ 35°C 35 C θH,supp Relativní topný výkon 0,88 1,00 1,12 0,85 COPH,sys [-] [] 37 3,7 43 4,3 49 4,9 26 2,6
0°C 50°C 50 C
5°C
0,98 30 3,0
1,09 34 3,4
ČSN EN ISO 15316 - aplikace
Výpočetní postupy obsažené v balíku ČSN Č EN ISO 15316 Ve
zjednodušené podobě obsahuje Metodická příručka MPO pro výpočet ENB … Pomocné výpočty budou obsahovat v základní podobě výpočetní nástroje pro výpočet ENB … Odborná literatura …
Problematika přípravy teplé vody
Příprava TV - důležitá část pro celkové hodnocení a vytvoření modelu budovy, pokud je potřeba ….
Příklad – NE bytový dům
S Stavební b í řešení ř š í budovy b d
Obvodový plášť kombinuje železobeton, keramické tvárnice Tloušťka tepelné izolace > 160 mm ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov
Tepelně technické vlastnosti splňují DOPORUČENÉ požadavky
Energetický štítek obálky budovy CI = 0,53 třída B - úsporná
Příklad – dům sekce E (NED) Energetické systémy
VYTÁPĚNÍ Á Ě Í Energetické systémy objektu
• Objektová předávací stanice pro vytápění a přípravu TV 30 kW • Teplovodní OS 75/55 °C s ekvitermní regulací , podlahové a nástěnné konvektory, otopná tělesa
VĚTRÁNÍ • Větrací jednotka - řízené větrání v bytech • Účinnost ZZT 65% • Přívod čerstvého vzduchu podlahovými konvektory
OHŘEV TV • Kombinace průtočného ohřevu v PS doplněného zásobníkem, spotřeba TV 665 m3/rok p – objektová j PS • Zdrojj tepla
OSVĚTLENÍ •p příkon osvětlovací soustavy y není znám • standardizovaná hodnota 4,4 kWh/m2 (1,3 kWh/m2)
Příklad – dům sekce E (NED) hodnocení ENB R Roční spotřeba b energie i Vytápění
Příprava TV
% 8%
Osvětlení
Pomocná energie
7% 36%
49% Spotřeba energie na přípravu TV – ROZHODUJÍCÍ
Energetické náročnost budovy
Spotřeba energie – energetické náročnost budovy VYTÁPĚNÍ – typ zdroje tepla, řešení soustavy CHLAZENÍ – systémové řešení výroby a distribuce chladu KLIMATIZACE (VLHČENÍ) – způsob úpravy parametrů vnitřního prostředí (technologie)
PŘÍPRAVA TV – dodaná energie OSVĚTLENÍ – osvětlovací soustava OZE KVET
VYT TV OZE
Dodaná energie na přípravu TV
R č í dodaná Roční d d á energie i na přípravu ří teplé lé vody d Qfuel,W
QW,dis,z,j potřeba energie g dodané do distribučního systému y p přípravy p y teplé p W dis z j jje p vody
QW,nd,z,j je potřeba energie na přípravu teplé vody v z-té zóně v j-tém časovém úseku
Spotřeba energie na přípravu TV
ZÁKLADNÍ Á Í POPIS SYSTÉMU É
Definovat zdroj tepla, systémové řešení
Přiřazení zdroje tepla pro přípravu TV PŘÍPRAVA TV - PŘÍMÉ ČÍSELNÉ VSTUPY Účinnost Úči t di distribučního t ib č íh systému té přípravy ří TV (%) Účinnost systému přípravy TV (%) Množství TV na základě referenční potřeby (m3/rok) Teplota teplé vody (ve zdroji přípravy) (°C) POMOCNÁ ENERGIE
PŘÍMÝ ČÍSELNÝ VSTUP příkonu a typ OBĚHOVÝCH ČERPADEL
Spotřeba energie na přípravu TV
ROČNÍ SPOTŘEBA TV [m3/rok] [ 3/ k] Normové hodnoty
Vyhláška 428/2001 Sb. - Příloha 12
Optimalizační studie předpokládáaného provozu objektu
?
Směrná čísla roční potřeby studené vody
ČSN 06 0320 - Tepelné p soustavyy v budovách - Příprava teplé vody EN 15316 - Tepelné soustavy v budovách DIN V 18599 – 7 energetická náročnost přípravy TV
Měřené odběry Výpočet spotřeby – analýza provozu
ROČNÍ SPOTŘEBA TV [m3/rok]
Podložený obhajitelný a technický správný údaj
Účinnost systému přípravy TV
EN 15316 – tepelné soustavy v budovách (část 3)
Qfuel,W Část
VÝROBA Ý
DISTRIBUCE
SDÍLENÍ Í Í
3-1: 3 1: Soustavy teplé vody vody, charakteristiky potřeb (požadavky na odběr vody) (roční potřeba TV) Část 3-2: 3 2 Soustavy teplé vody vody, rozvody (účinnost (úči di distribuce) ib ) Část 3-3: Soustavy teplé vody, příprava (účinnost přípravy)
Roční spotřeba TV
Stavby pro bydlení podle ČSN Č EN 15 316-3 Byt y A>27 m2 – denní spotřeba p TV Byt 75 m2 denní spotřeba TV/byt = 80,3 l/(byt.den) roční spotřeba TV/byt = 28 m3/(byt.rok)
Byt A>14 m2 a <27 m2
Byt 150 m2 denní spotřeba TV/byt = 153 l/(byt.den) roční spotřeba TV/byt = 53 m3/(byt.rok)
x je konstanta, uvažuje se 39,5 l/den, y je konstanta, uvažuje se 90,2 l/den, z je konstanta, uvažuje se 1,49 l/(m / 2.den).
Roční spotřeba TV
Měrné spotřeby teplé vody pro nebytové budovy VW,f,z,j podle ČSN EN 15 316-3
Typ budovy Zdravotnická zařízení (bez prádelny) Zdravotnická zařízení (s prádelnou) Stravovací zařízení (samoobslužné) Stravovací zařízení (s obsluhou) Hotel 1*-4* (bez prádelny) Hotel 1* - 4* (s prádelnou) S Sportovní í zařízení ří í
VW,f,z,j [l/(mj.den)] 56 l/(mj.den) 88 l/(mj.den) 4 l/(mj.den) 10 l/(mj.den) l/(mj den) 56 – 118 l/(mj.den) 70 – 132 l/(mj.den) 101 l/(mj.den) l/( j d )
Měrná jednotka lůžko lůžko host host lůžko lůžko sprcha h
Roční spotřeba TV – energie
Zjednodušeně lze potřebu energie pro přípravu teplé vody v příslušné z-té zóně za den QW,nd,z,d v GJ stanovit podle DIN V 18599-10
Typ zóny
Administrativní budova Nemocnice - lůžka Škola Budovy pro obchod Výrobní provozy, dílny (šatny) Hotell (ubytovna) ( b ) Hotel (standard ***) Hotel (vyšší standard ****) Restaurace, stravování Sportovní zařízení (sprchy)
qW,nd,f,z,d [kWh/(mj den)] [kWh/(mj.den)] 0,4 kWh na osobu a den 8 kWh na osobu a den 0 5 kWh na osobu a den 0,5 1 kWh na zam. a den 1,5 kWh na zam. a den 1,5 kWh na lůžko lů k a d den 4,5 kWh na lůžko a den 7 kWh na lůžko a den 1,5 kWh na místo a den 1,5 kWh na místo a den
qW,nd,A,z,d [kWh/(m2.den)] den)] 30 Wh/(m2.d) 530 Wh/(m2.d) 170 Wh/(m2.d) d) 10 Wh/(m2.d) 75 Wh/(m2.d) 190 90 Wh/(m Wh/( 2.d) d) 450 Wh/(m2.d) 580 Wh/(m2.d) 1250 Wh/(m2.d) -
Mechanické větrání vzduchotechnika
Použití VZT jednotky s ZZT průměrnou roční hodnotu účinnosti zpětného p p získávání tepla. V podkladech výrobců - uvedena návrhová hodnota odpovídající p j maximálnímu zatížení energetického systému, která je vzhledem k průměrnému ročnímu provozu o 10 - 15% nižší.
Systém zpětného získávání tepla Deskový výměník Křížový deskový výměník Křížový kompaktní deskový výměník Rotační výměník (sorpční)
ηH,hr,sys [-] 05 0,5 0,65 07 0,7 0,7
Princip chlazení budovy
St j í chlazení Strojní hl í distribuční rozvod chladu
zdroj chladu - chladící jednotka -
obsluhovaný prostor
kondenzátor zisky chlazení kondenzátoru Distribuční medium: • chladící voda - teplotní spád 6/12; 18/25 °C, pozn. nutný odvod kondenzátu z koncového spotřebiče, v závislosti na potřebě odvlhčení vzduchu • vzduch - klimatizace • samotné chladivo - chladivové systémy, přímé výparníky • roztoky soli - nemrznoucí směs pro t < 0°C
tepelné é zisky
výparník
koncový spotřebič chladu
Příklad strojního chlazení SSystém té chlazení hl í pokrývající k ý jí í potřebu tř b chladu hl d v budově b d ě se skládá kládá z několika ěk lik částí: zdroje chladu rozvodu d chladu hl d k jednotlivým j d li ý koncovým k ý zařízením ří í koncových odběrných zařízení zařízení chladící kondenzátor zdroje chladu
okruh distribučního media
okruh chladiva
okruh chladící vody
Strojní chlazení
Model pro výpočet celkové dodané energie do budovy je analogií k vytápění Odlišné okrajové podmínky pro výpočet – parametryy účinností - p p př. Emise,, distribuce Účinnost výroby chladů – závislá na systémovém řešení (EER + PLV (iPLV))
ηC,em,z [-] Studená voda 6/12°C (např. fancoil s ventilátorem) 0,81 Studená voda 8/14°C (např. fancoil s ventilátorem) 0,91 Studená voda 14/18°C (např. fancoil s ventilátorem, 1 indukční jednotky) Studená voda 16/18°C (např. chladící strop) 1 Studená voda 18/20°C (např. chladící strop) 1
ηC,dis,z [-] 0,9 0,9 1 1 1
DĚKUJI ZA POZORNOST Miroslav Urban
[email protected]
