Příloha k průběžné zprávě za rok 2016

Transkript

1 Příloha k průběžné zprávě za rok 2016 Číslo projektu: TE Název projektu: Smart Regions Buildings and Settlements Information Modelling, Technology and Infrastructure for Sustainable Development Číslo aktivity: WP5.A3 Název aktivity: Instalace měření pro dlouhodobý monitoring Datum dosažení: 09/2016 Předkládá: Název organizace: ČVUT, fakulta stavební, katedra technických zařízení budov Jméno řešitele: prof. Ing. Karel Kabele, CSc., Ing. Miroslav Urban, Ph. D

2 Obsah 1 ÚVOD 3 2 INSTALACE MĚŘENÍ Rodinný dům Rýmařov Administrativní objekt Fenix Pasivní rodinné domy a nízkoenergetická občanská výstavba Panelové bytové domy v Brně Nový Lískovec 15 3 SHRNUTÍ 16

3 1 Úvod Budova je vzájemně provázaný organismus, kde jakákoliv změna parametrů ovlivňující energetickou náročnost má dopad na kvalitu vnitřního prostředí. Nevyhnutelným důsledkem plnění požadavků na energetickou náročnost je jejich zohlednění při návrhu budovy a jejich technických systémů, což při opominutí souvislostí s dalšími funkcemi budovy vede často k provozním problémům budov s nízkou potřebou energie. Tyto problémy se projevují neočekávanými reakcemi budovy za provozu - přehřívání v zimním období, potíže s regulací hydronických systémů, hlučnost zařízení, špatná kvalita a distribuce vzduchu, vznik plísní, syndrom nemocných budov a další. Tyto potíže se projevují nejčastěji stížnostmi uživatelů na nespokojenost s kvalitou prostředí. Podrobně viz Odborná zpráva o postupu prací a dosažených výsledků za rok 2014 pro pracovní balíček WP5 a výstupy TE DV001 a TE DV002. Na těcgto výstupech jsou následně založeny aktivity vedoucí k hodnocení vnitřního prostředí. 2 Instalace měření V rámci této aktivity bylo realizován návrh a instalace systému měření a monitoringu dat. Výběr objektů byl uskutečněn ve spolupráci s RD Rýmařov, Úsporné bydlení s.r.o. a SOLARENVI s.r.o. a dalšími partnery. Partneři projektu byly obesláni checklistem (viz příloha podrobné zprávy), pomocí kterého jsou nyní vytipovány vhodné objekty k monitoringu a měření. V doplňující zprávě je uveden přehled objektů, ze kterých byly následně podle dalších možností vybráni vhodní zástupci. Přehled objektů je vázán na průmyslové partnery a předpokládá se jejich maximální součinnost. V rámci této aktivity bylo provedeno: Identifikace požadavků na měřené parametry a způsob zaznamenávání požadavků Specifikace senzorů, datalogerů a dalších prvků pro měření vnitřního prostředí, Specifikace senzorů a datalogerů pro měření spotřeb energie v budovách s téměř nulovou spotřebou energie. Seznam požadavků na instalované řešení je uveden v podrobné zprávě za rok V současnosti jsou detailním měřením provozní energetické náročnosti a vnitřního prostředí osazeny následující objekty. Takto osazené komplexní měření dosud na uvedených typech staveb nebylo prakticky v ČR realizováno a jedná se o unikátní projekty. RD Rýmařov objekt rodinného domu v Rýmařově (realizováno, sběr dat probíhá od 03/2016) Administrativní objekt FENIX Trade s.r.o. objekt administrativního charakteru v Jeseníku (realizováno, sběr dat probíhá od 07/2016) Dále budou využita data z objektů Úsporné bydlení s.r.o., kde jejiž měření osazeno: Pasivní bytový dům Dubňany (Úsporné bydlení s.r.o.) RD Dubňany pasivní RD (Úsporné bydlení s.r.o.) 2.1 Rodinný dům Rýmařov

4 Jedná se o jednopodlažní dřevostavbu stále obývanou jednou rodinou. V objektu jsou sledovány spotřeby energie a parametry vnitřního prostředí v rozsahu (teplota vzduchu, relativní vlhkost, CO2 a VOC v obytných místnostech). Validní data jsou k dispozici od Obr. 1 - Rodinný dům RD Rýmařov osazené senzory pro měření kvality vnitřního prostředí ( ) V objektu byly realizovány tyto požadavky na měření monitring: a) Čidla pro měření kvality vnitřního prostředí: Místnost Ti (0-50 C), 0,2 K Rh %, +- 5 % CO ppm, 1 ppm CO ppm, 1ppm VOC 0-50 ppm, 1 ppm Poznámka 101 Zádveří x x 150 cm nad podlahou, na vnitřní stěně 102 Chodba x x 150 cm nad podlahou, uprostřed místnosti 103 WC x x V blízkosti odtahu vzduchu 104 Spíž x 150 cm nad podlahou 105 Kuchyně x x x 150 cm nad podlahou, na vnitřní stěně

5 106 Obývací pokoj + jídelna x x x X x 150 cm nad podlahou, na vnitřní stěně 107 Pokoj 1 x x x x 150 cm nad podlahou, na vnitřní stěně 108 Pokoj 2 x x x x 150 cm nad podlahou, na vnitřní stěně 109 Koupelna +WC 110 Technická místnost x x V blízkosti odtahu vzduchu x x 150 cm nad podlahou,na vnitřní stěně 111 Pokoj 3 x x x x 150 cm nad podlahou,na vnitřní stěně b) Čidla pro měření klimatických podmínek Te (- Rh %, % C) Místo Rychlost a směr větru 0-40 m/s, 0,2 m/s Intenzita slunečního záření W/m 2 Srážkoměr (litrů/m 2 / 5 min) Exteriér severní strana x x Na vnější stěně budovy, chráněné Exteriér jižní strana x Na vnější stěně budovy, na slunci Střecha nebo nestíněné mimo budovu (x) (x) X X x Např. meteostanice c) Měření provozní energetické náročnosti (aktualizováno na základě dokumentace pro stavební řízení) časový krok výstupu po 15 minutách, případně při změně stavu - Elektřina dodaná do elektrokotle (ohřev + oběhové čerpadlo), (kwh) - Elektřina dodaná do solárního zásobníku na dohřev teplé vody (kwh) - Elektřina dodaná do otopného žebříku (kwh, podle výkonu a stavu zapnutí elektrické topné vložky žebříku)

6 - Elektřina na oběhové čerpadlo cirkulace (kwh, podle výkonu a stavu zapnutí) - Elektřina na oběhové čerpadlo okruhu krbové vložky (kwh, podle výkonu a stavu sepnutí) - Spotřeba elektrických okruhů pro osvětlení (na rozvaděči, možno odlišení VT a NT?), možno odlišení VT a NT? (kwh/min) - Spotřeba elektrických okruhů pro domácí spotřebiče (na rozvaděči, možno odlišení VT a NT?), možno odlišení VT a NT? (kwh/min) - Teplo vyrobené elektrokotlem kalorimetr na otopné vodě (kwh) - Teplo vyrobené krbovou vložkou kalorimetr na otopné vodě za plnicí jednotkou (ve směru od krbové vložky) (kwh) - Teplo vyrobené solárními kolektory kalorimetr na solárním potrubí před zásobníkem (kwh) - Teplo dodané do solárního zásobníku otopnou vodou z krbové vložky kalorimetr na otopné vodě druhého výměníku solárního zásobníku (kwh) - Teplo odebrané ze zásobníku teplou vodou (kwh) - Teplota solárního zásobníku ( C) - Teplota v jímce krbové vložky ( C) - Teplota studené vody na vstupu do zásobníku ( C) - Teplota teplé vody na výstupu ze zásobníku ( C) - Teplota cirkulace na vstupu do zásobníku ( C) - Stav polohy hlavic otopných těles v čase (0-1, při změně stavu) - Spotřeba vody na přípojce objektu (domovní vodoměr, l) - Spotřeba studené vody na přípravu teplé vody (na vstupu studené vody do zásobníku, l) - Stav žaluzií Obr. 2 - Rodinný dům RD Rýmařov sběr dat parametrů vnitřního prostředí z jednotlivých místností (1.pol 2016)

7 Obr. 3 - Rodinný dům RD Rýmařov sběr dat parametrů provozní energetické náročnosti z technických systémů budovy (1.pol 2016) K datům je možné přistupovat přes vzdáleně přes webové rozhraní na adrese: nebo přes aplikaci pomocí klienta v PC, data nejsou veřejně přístupná.

8 Obr.4 - Týdenní přehled měřených parametrů Obr.5 - Měsíční přehled měřených parametrů K vyhodnocení vnitřního prostředí této budovy, která je zástupcem budovy s téměř nulovou spotřebou energie slouží data ukládaná v 15 min. intervalech. Pokud se využije postup podle ČSN EN 15251, potom lze pro jednotlivé místnosti vyjádřit dílčí třídy kvality vnitřního prostředí. Pro celou budovu jsou pak třídy stanovy váhovým průměrem podle podlahové plochy jednotlivých místností. Na obrázcích je příklad vyhodnocení, které bude zpracováno pro všechny měřené parametry. Obr.6 - Zatřídění teploty vzduchu v obývacím pokoji pro srpen 2016 po jednotlivých časových úsecích (interval 2 hodiny)

9 Obr.7 - Zatřídění teploty vzduchu v obývacím pokoji pro srpen Administrativní objekt Fenix Další měření bylo osazeno do administrativní budovy Fenix trade s.r.o. v Jeseníku. Budova využívá ke svému provozu pouze elektřinu ze sítě a elektřinu z hybridního fotovoltaického systému, který bude umožňovat efektivní provoz budovy, ale také možné vyrovnávání distribuční sítě. Budova má splňovat nejen legislativní požadavky ve smyslu požadavků na budovy s téměř nulovou spotřebou, ale současně naplňovat technický smysl tohoto termínu. Účelem specifického technického řešení budovy je ověřit spolupráci hybridního fotovolatického systému a distribuční chytré sítě tak, aby byla prokázána výhodnost tohoto řešení pro provozovatele energetické soustavy i pro uživatele. Otevření budovy se uskuteční Sběr dat začal probíhat od , jde nyní o surová data. Čistá data budou sbírána po provozním nastavení budovy. Obr. 8 Administrativní budova v Jeseníku (stav ) V objektu byly osazeny následující senzory: d) Čidla pro měření kvality vnitřního prostředí: Místnost Ti (0-50 C), 0,2 K Rh %, +- 5 % CO ppm, 1 ppm VOC 0-50 ppm, 1 ppm Kouřové čidlo 101 expozice x x x x

10 103 kancelář technici x x x x 104 kuchyňka, šatna x x x 105 WC x x x 202 kancelář x x x x 203 kancelář x x x x 204 kancelář x x x x 205 Kuchyňka x x x 206 WC x x x 302 technická místnost x x x x 303 zasedací místnost x x x x e) Čidla pro měření klimatických podmínek Te ( Rh C) %, +- 5 % Místo Rychlost a směr větru 0-40 m/s, 0,2 m/s Intenzita slunečního záření W/m 2 Srážkoměr (litrů/m 2 / 5 min) Exteriér severní strana x x Na vnější stěně budovy, chráněné Exteriér jižní strana x x Na vnější stěně budovy, na slunci Exteriér západní strana Střecha nebo nestíněné mimo budovu x x Na vnější stěně budovy, na slunci (x) (x) x x x Např. meteostanice Čidla budou stažena do slaboproudého rozvaděče umístěného v technické místnosti 303

11 f) Měření provozní energetické náročnosti časový krok výstupu po 1 minutě, případně při změně stavu - elektřina dodaná do systému vytápění, - elektřina pro vytápěné venkovní plochy, - elektřina pro systém kompresorového chlazení jako celku, - elektřina pro VZT systém, pohon ventilátorů, - elektřina pro venkovní kondenzační jednotku pro VZT jednotku, - elektřina pro elektrický ohřívač ve VZT jednotce, - elektřina jednotky multisplit systému, - elektřina pro přípravu TV, - spotřeba elektrických okruhů pro osvětlení (na rozvaděči), možno odlišení VT a NT? - spotřeba elektrické energie světelných reklam a osvětlení na fasádě objektu - spotřeba elektrických okruhů pro zásuvky (na rozvaděči, možno odlišení VT a NT?) - Teplota studené vody na vstupu ve stoupačce ( C) - Spotřeba vody na přípojce objektu (domovní vodoměr, l) - Stav venkovních žaluzií (zapnuto/vypnuto) Některá data jsou online prezentována na webové adrese: data jsou veřejně dostupná. Budova splňuje všechny legislativní požadavky, nicméně z pohledu investora je důležitý provoz budovy a kvalitní vnitřní prostředí uvnitř budovy, které utváří technické systémy. Z tohoto důvodu budou monitorované v maximální míře všechny provozní spotřeby a parametry vnitřního prostředí ve vazbě na provozní režim HFV systému. Monitorované parametry budou sloužit k vyhodnocení provozních stavů budovy ve vazbě na provoz HFV systému a provozní energetickou náročnost v kombinaci s hodnocením vnitřního prostředí budovy.

12 0br. 9 Ukázka online monitoringu budovy Každý systém (vytápění, chlazení, klimatizační jednotka, fotovoltaický systém) má vlastní řídicí systém. Budova nedisponuje centrálním zastřešujícím řídicím systémem. Vybraná data však budou ukládána lokálně v analyzátorech BMR, současně pak v centrální jednotce TECO a dále na portálu dálkového monitoringu UCEEB MONITOR. V jednotce TECO budou dále shromažďovány aktuální data ze zvolených zařízení a dávány k dispozici při dotazu zařízením, které o to požádají. Jednotka TECO bude tímto sloužit jako centrální uzel pro výměnu informací instalovaných systémů. Budova jako celek využívá ke svému provozu jediný energonositel elektřinu. Energetické toky v budově v podobě elektřiny budou sledovány a měřeny pomocí analyzátorů výkonu typu BMR PLA 33 a BMR PLA 34 umístěnými v hlavním rozvaděči ve 3.NP budovy. Okruhy v budově budou rozděleny na dvě části zálohované okruhy (ZO) a nezálohované okruhy (NO). U objektu se následně předpokládají tyto provozní stavy:

13 Energie pro okruhy budovy (ZO a NO) je zajištěna pouze ze sítě - např. Standby režim, či režim Self consumption při dosažení spodního limitu nabití akumulátoru Energie pro okruhy budovy (ZO a NO) je zajištěna ze sítě a HFV systému - Např. Standby režim, či režim Self consumption pokud je akumulátor dostatečně nabit, či je energie z FV zdroje Energie pro okruhy budovy (ZO a NO) je zajištěna téměř výlučně z HFV systému, DS je připojena - Např. Nucený autonomní režim, či režim Self consumption pokud akumulátor dosáhne definovaného stavu nabití. Energie pro okruhy budovy (ZO) je zajištěna výlučně z HFV systému, NO jsou bez dodávky energie - Stav výpadku elektrické energie ze strany DS, autonomní zásobování objektu. V budově budou snímány parametry vnitřního prostředí a provozní energetické náročnosti budovy, viz obr. 4. Vyhodnocení měřených parametrů vnitřního prostředí a provozních parametrů energetické náročnosti budovy v rámci různých provozních stavů, viz výše. Současně budou provoz budovy a parametry vnitřního prostředí sledovány ve vazbě na vnitřní prostředí, bude sledováno chování objektu v rámci: letních a zimních teplotních extrémů (vždy po souvislou dobu týdenního extrému), letních a zimních extrémů z pohledu intenzity ozáření (nemusí se shodovat s teplotním extrémem), přechodného období (typický provoz budovy). V režimu nuceného autonomního režimu bude vyhodnocován stav nejnižší spotřeby energie ve vazbě na dodržení požadovaného vnitřního prostředí. Tento stav bude vyvolán v denním kroku v závislosti na klimatických podmínkách pro: letní a zimní teplotní extrém (vazba na provoz vytápění, resp. chlazení a VZT systému), běžný provozní stav v přechodném období. Obr. 10 Administrativní objekt Jeseník schéma technických systémů

14 Obr. 11 Způsob sběru měřených dat a monitoring budovy Obr Zatřídění teploty vzduchu kanceláře po hodinách v pracovních dnech v srpnu 2016 Obr Zatřídění teploty vzduchu v kanceláři v pracovní době a pro celou dobu v srpnu 2016

15 2.3 Pasivní rodinné domy a nízkoenergetická občanská výstavba Monitoring a měření je také instalováno v objektech parntera projektu Úsporné bydlení s.r.o., Pasivní bytový dům Dubňany o Data sběrnice přes Atreu o Energie ÚB Byt v bytovém domě Květnice o Data sběrnice přes ÚB. o Energie ÚB Pasivní rodinný dům Dubňany - Trávníky o Data sběrnice přes Z. Kaňa ml. Tel , možno využít stahování dat přes webové rozhraní. o Energie dtto Pasivní rodinný dům Dubňany o Data sběrnice o Energie dtto o LTG Jabor, Rekupera Šafařík, Školka Ratíškovice o Data sběrnice přes ÚB. o Možnost měření formaldehydu s využitím rekuperace a sádrokartonu antiformaldehyd. Pasivní bytový dům Dubňany 2 v přípravě projektu o Možno měřit požadované hodnoty. Vytápění kombinace fotovoltaiiky a plynové kogenerace. Systém monitoringu, výstupy z měření jsou v csv: Energie, vlhkosti, CO2. Organických těkavých látek (formaldehyd apod.) 2.4 Panelové bytové domy v Brně Nový Lískovec Základní informace o lokalitě Městská část Brno Rozloha: 1,66 km 2 Počet obyvatel: Celkem bytů 16 obecních bytových domů s 32 vchody 950 bytů, 3 mateřské školky 2 základní školy, 2 základní umělecké školy Pilotní lokalita TAČR Centra kompetence Smart Regions Bytové domy ve vlastnictví obce 16 obecních bytových domů (zakroužkované) Většina objektů zateplena, nové okenní výplně ( ) Spotřeba tepla na vytápění a ohřev TV monitorován u většiny objektů po dobu posledních 15 let Většina objektů napojena na dálkový rozvod tepla (CZT) Úspora po zateplení činí až 70% ročně Mon;itoring vnitřního prostředí Od roku 2014 je monitorováno vnitřní prostředí ve 3 vybraných bytech v rámci 3 bytových domů a ve vybraných kancelářích v budově úřadu městské části Monitorována hladina koncentrace CO2, vnitřní teplota a relativní vlhkost vzduchu Z měření je zřejmé, že v bytech dochází k výraznému a pravidelnému překračování limitních hladin koncentrace CO2, místy až k hodnotám 3500 ppm, především v zimním období a nočních hodinách

16 K překračování hodnot dochází i přes zaškolení uživatelů o správném režimu větrání 3 Shrnutí Na základě uvedených objektů a výše prezentovaného přístupu bude probíhat vyhodnocení všech měřených parametrů vnitřního prostředí (teplota vzduchu, relativní vlhkost, CO2 a VOC v obytných místnostech a kancelářích). Současně tato vyhodnocována dat budou konfrontována s měřenými parametry provozní energetické náročnosti budovy (provozní stavy a spotřeba energie technických systémů).