Inteligentní regiony Informační modelování budov a sídel, technologie a infrastruktura pro udržitelný rozvoj

Transkript

1

2

3 Inteligentní regiony Informační modelování budov a sídel, technologie a infrastruktura pro udržitelný rozvoj Financování: Technologická agentura ČR (TAČR) Kód projektu: TE Délka trvání: 6 let ( ) Celkové náklady: 248 mil. Kč Web:

4 32 spolupracujících subjektů

5

6 Databáze dostupných vodních technologií Metodiky hodnocení. Technologické strategie k minimalizaci znečištění vody a poptávky po energii

7 Energetické analýzy využití nástroje Energy Plus Energetický management využití nových technologii Informační model budov a regionů Strategické rozhodování Desktopová aplikace pro multikriteriální analýzy v GIS MCA Analýza vnitřního prostředí CO2, VOC, teplota, vlhkost

8 Nový nástroj pro dynamickou analýzu tepelných sítí Využití obnovitelných sítí v centrálním zásobování teplem či chladem Využití akumulace budov a samotných rozvodů tepla

9 Technologie pro bioplynovou stanici Vývoj, validace a komercializace pokročilých integrovaných membránových technologií pro přechod z bioplynu a skládkového plynu na biometan. Testování a hodnocení vybavení využívajícího energii z obnovitelných zdrojů k větrání, vytápění, chlazení a zajišťování teplé vody v budovách.

10

11 Budovy EU - spotřebovávají cca 40% energie - vyprodukují cca 36% emisí CO2-35% z budov je starší než 50 let

12 Budovy s téměr nulovou spotřebou energie Požadavek Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU, Zákon 406/2000 Sb. o hospodaření s energií, Vyhláška 78/2013 Sb. o energetické náročnosti budov Jedná se o budovu s velmi nízkou energetickou náročností, jejíž spotřeba energie je ve značném rozsahu pokryta z obnovitelných zdrojů Kvalitní obálka budovy -> U em Vysoká účinnost systémů OZE - > Δe p,r Příp. produkce energie

13 Budovy s téměr nulovou spotřebou energie

14 Dynamické simulace Využití dynamické simulace pomocí pokročilých softwarů BesignBuilder, BSim, Autodesk Insight, TRNSYS, WUFI, MATLAB, ANSYS Simulace chování budovy ve zvoleném časovém kroku Simulace provozních stavů Simulace sistému TZB a OZE v budově

15 Dynamické simulace

16 Dynamické simulace Ukázka: simulace osvětlení

17 Energetická udržitelnost CÍL: Efektivní využívání energii redukce spotřeby energie a energetická účinnost Náplň: Přehled nad spotřebou energii = online monitorovací systém Zavedení energetického managementu částečně automatizované Odhalování poruch či špatného nastavení systémů Hodnocení v reálném čase

18 Energetická udržitelnost Nasazení: Využití čidel Internetu věcí s komunikací pomocí sítě Sigfox = snadné nasazení i do stávajících budov Vizualizační webová aplikace Aplikace měření plynu

19 Webová aplikace

20 nzeb v regionu Vize sídelního celku s budovami s téměř nulovou spotřebou energie Typický region (sídelní celek) mívá strukturu postavenou z různých typů budov (bytové domy/rodinné domy, administrativní budovy, budovy pro vzdělávání, nemocnice, hotely a další), které mají rozdílné průběhy potřeby energie a rozdílný potenciál využívání energie z obnovitelných zdrojů Pomocí přenosových distribučních sítí může být energie z centrálního zdroje i z decentrálních zdrojů napojených na distribuční síť distribuce, akumulace, využití OZE, efektivnost, nižší náklady spolupráci s TU Graz již v roce 2003 v rámci Česko-rakouského energetického partnerství

21 Inteligentní nzeb Umělá inteligence je obor informatiky zabývající se systémy a zařízením, které vykazují prvky inteligentního chování Inteligentní budovy jejich konstrukce, technologie, technické systémy a způsob jejich užívání zahrnují množství dat, které se dají využít jako informace. Informace mohou být podnětem k určitému chování, které může u budov vykazovat prvky inteligence - chytrého řešení Aktuální téma, průmyslová revoluce 4.0 Cíl Snížení provozních nákladů Řízení větších celků Zlepšení kvality vnitřního prostředí Flexibilita, prodloužení životnosti, zrychlení návratnosti investic

22 Rekonstrukce stávajících budov - Zlepšení tepelně technických vlastností obálky budovy ÚSPORY ENERGIE - Kvalita vnitřního prostředí - přitom v něm trávíme až 90% času

23 Kvalita vnitřního prostředí Lidé ve vyspělých zemích tráví v uměle vytvářeném vnitřním prostředí (budovy, dopravní prostředky) 80 až 90% svého času (Wargocki et al. 1999) toho více než polovina připadá na čas strávený doma (Kabele 2012) Pobyt v tomto prostředí výrazně ovlivňuje naše zdraví, produktivitu práce a stav našeho organismu. Vnitřní prostředí budov lze zkoumat a hodnotit z hlediska jednotlivých složek vnitřního prostředí (tepelně vlhkostní, kvality vzduchu, akustická, světelná, elektrických, ionizujících a radiačních polí a psychologická (Jokl 1986)

24 Hodnocení kvality vnitřního prostředí Kvalita vnitřního prostředí se hodnotí subjektivními a objektivními metodami. Objektivní metody jsou založené na rovnici tepelné rovnováhy člověka a skutečném účinku agencií na člověka lze měřit (operativní teplota, vlhkost, rychlost proudění vzduchu, ) či modelovat Subjektivní metody jsou založeny na tom, jak vnímá člověk prostředí pocitově - dotazníkově (dle ČSN EN ISO 7730 používá výpočet veličin PMV a PPD)

25 Kvalita vnitřního prostředí - zákony, normy, vyhlášky, nařízení vlády - Vyhl. 20/2012 Sb. o technických požadavcích na stavby: Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží oxid uhličitý CO2, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu by neměla překračovat hodnotu 1500 ppm. - plyn bez barvy a zápachu - vzniká při spalování nebo dýchání ppm = Pettenkoferovo kritérium 1000ppm 2000ppm 5000ppm 45000ppm

26 Nový Lískovec pilotní lokalita v projektu Inteligentní regiony pod záštitou Technologické agentury ČR dlouhodobá měření, implementace nových technologií a trendů koncepce Smart City

27 Nový Lískovec - typová bytová výstavba panelových domů v soustavě T06B a 70 R/K z 60. až 80. let - proběhla rekonstrukce

28 Nový Lískovec - aktivity

29 Nový Lískovec - aktivity

30 Nový Lískovec - aktivity

31 Monitorování CO2 - cíl: překračující koncentrace CO2-4 měsíce měření - tři byty ve třech objektech Byt 1-4+1; 6 osob (2 dospělí a 4 děti) Byt 2-4+1; 3 osob (2 dospělí a 1 dítě) Byt 3-2+1; 1 osoba Online měřicí přístroj Záznamníkový měřicí přístroj

32 Koncentrace CO2 v průběhu týdne v bytě 1

33 Koncentrace CO2 v průběhu týdne v bytě 1 Průměr od 24:00 do 8:00 Obývací pokoj od 8:00 do 16:00 Koncentrace CO2 v interiéru od 16:00 do 00:00 od 24:00 do 8:00 Ložnice od 8:00 do 16:00 od 16:00 do 00:00 [ppm] [ppm] [ppm] [ppm] [ppm] [ppm] Byt Byt Byt Koncentrace CO2 nás zajímají především v době obsazení bytu osobami, jež mají vliv na kvalitu vnitřního prostředí a tudíž i na kvalitu bydlení. Dospělý člověk průměrně vyprodukuje až ppm CO2 (100 krát více než je CO2 ve venkovním vzduchu).

34 Charakter užívání se promítá do koncentrací CO2 Je třeba přísun čerstvého vzduchu

35 Množství přiváděného vzduchu pro udržení hladiny koncentrace CO2 Koncentrace CO2 v interiéru Přívod čerstvého vzduchu (m3/h na osobu) Rozdíl CO2 (venkovní/vnitřní) Odpovídá výměně vzduchu místnosti 5x5x2,8 m 800 ppm ppm 0,5 /hod 1000 ppm ppm 0,4 /hod 1400 ppm ppm 0,2 /hod 2400 ppm ppm 0,1 /hod Zjednodušení: dospělá osoba produkující konstantní množství CO2, konstantní rychlosti odvětrávání, koncentraci CO2 ve venkovním vzduchu 380 ppm a ideální mísení vzduchu

36 Fakta: Časté překračování limitní koncentrace CO2 Vyšší koncentrace mohou způsobovat bolesti hlavy a další zdravotní potíže Koncentrace závisí na obsazenosti a tím i na typu místnosti Opatření: Nucené větrání Přirozené větrání -> edukace uživatelů, měřit koncentrace

37 Kvalita vnitřního prostředí CÍL: Monitorování parametrů vnitřního prostředí budov (obytné, administrativní, školy,...) Nasazení: Využití čidel Internetu věcí s komunikací pomocí sítě Sigfox = snadné nasazení i do stávajících budov Vizualizační webová aplikace Aplikace měření CO2, teplota, vlhkost

38 Přehřívání v letním období

39 Koncentrace CO2 vyšší v zimním období

40 Děkuji Vám za pozornost. Ing. Petr Komínek Admas Vysoké učení technické v Brně Veveří 331/ Brno Tel.: kominek.p@fce.vutbr.cz