Tyto podklady jsou určeny výhradně pro výukové účely v předmětu SYB. Další šíření a jiné využití není povoleno. Systémy budov (124 SYB, 125 SYB)

Transkript

1 Tyto podklady jsou určeny výhradně pro výukové účely v předmětu SYB. Další šíření a jiné využití není povoleno. Systémy budov (124 SYB, 125 SYB) Jan Tywoniak, k.kps A428, tywoniak@fsv.cvut.cz

2 organizace BaP, IB, A 4+0, přednášky Tywoniak (k.kps), Kabele (k.tzb) Proč není cvičení? Střídání, někdy i nepravidelně? hosté (Exkurse) JT: Stavebně-energetické koncepce budov Mozaika poznatků s odkazy na další informace Principy raději než normy, předpisy Pokládání otázek, učit se z příkladů řešení, zkušeností Zvyšování imunity

3 Integrované navrhování stanovení cílů plochy, funkce, energie, podíl OZE, vyloučení/preference kategorií materiálů,... aktivní účast specialistů od počátku procesu využití metod širšího hodnocení jako nástroje pro ovlivňování procesu návrhu vyhodnocení výsledku v porovnání s řešeními obvyklými

4 Kvalitní architektura jako přirozená vlastnost budovy s minimální energetickou náročností atraktivní pro uživatele - vysoká kvalita vnitřního prostředí minimální provozní náklady - srovnatelné investiční náklady - dlouhodobě vysoká hodnota

5 Kvalitní architektura jako přirozená vlastnost budovy s minimální energetickou náročností

6 Stavebně energetické koncepce budov součást Udržitelné výstavby (sustainable building) Integrované navrhování integrated building design Pasivní, nulové, nízkoenergetické domy zásady návrhu Typologicky odlišné druhy budov Novostavby/rekonstrukce Podklady: Vaše poznámky z přednášek, pdf z přednášek Tywoniak a kol.: Nízkoenergetické domy 3. Nulové, pasivní a další. GRADA 2012 Web, například passipedia.org, časopisy Konference: např. Pasivní domy 2016

7 Budovy a velké cíle Cíle EU pro 2020: výrazné snížení energet. náročnosti, emisí CO 2 Budovy: největší jednotlivá část energetického koláče národních ekonomik Navrhování budov s násobně nižší energetickou náročností je praxí ověřené a realizovatelné ve velkém měřítku Jediný sektor, kde je řešení známé a okamžitě použitelné Budovy jsou součástí problému změny klimatu, ale mohou být také součástí jeho řešení, pokud budou splňovat vyšší standard z hlediska environmentální udržitelnosti. Eliot Spitzer, Governor NY

8 Budova a její metabolismus energie, hmoty, voda (životní cyklus etapy)

9 Zisky Import Energie Ztráty Export Neobnovitelná Obnovitelná placená Obnovitelná neplacená Neobnovitelná Obnovitelná Elektro, teplo, chlad

10 Energie: změna systémové hranice on site nearby distant

11 Změna přístupu Prvek Zóna budovy Budova Pozemek Okolí,město, region Energetická spolupráce Fyzikální, technické, psychologické a legislativní důsledky Střednědobá a dlouhodobá akumualce Řízení sítí Elektro mobilita

12 Energie: měřítka a limity Primární energie celková a neobnovitelná část Započítatelnost produkce OZE pro vyjádření kvality budovy Odlišně podle relativní velikosti produkce (ostrovní a exportní s.)

13 Primary energy Energy Balance Space heating Cooling Hot water Auxiliary electricity Lighting User appliances Renewables (own use or export)

14 Důležité body integrovaného návrhu - stavebně-energetická část redukce potřeby tepla na vytápění vyloučení / redukce aktivního chlazení např.peak cooling, solární chlazení, noční větrání, velikost a ochrana oken omezení zvlhčování např. řízení větrání, rostliny, čisté materiály redukce pomocné elektrické energie např. optimalizace technických systémů (dimenze a řízení VZT, optimalizace koncepce nočního větrání, efektivní komponenty a dobré řízení) redukce spotřeby energie na umělé osvětlení např. optimalizace osvětlovacích prvků, řízení, prodloužení využití denního osvětlení (okna, žaluzie)

15 Důležité body integrovaného návrhu redukce uživatelské spotřeby elektrické energie např. nejlepší spotřebiče (třída A++ ), PC, monitory, server, kopírky,. kávovar

16 Důležité body integrovaného návrhu Zdroje energie teplo od osob teplo od elektrických spotřebičů a osvětlení teplo od serveru, energie od dalších technických systémů (vytápění chlazení) energie zemního masivu (podzákladí)! problém bilancí a kvality prognozy solární energie teplo, chlazení, elektrická energie konvenční zdroje (vč. biomasy)

17 Solární střecha - úspora invest. nákladů Fotovoltaická krytina: 100% plochy modulů, aktivní plocha m2, Instal.výkon 174 kwp PPP financování střechy

18 Stavební tepelná technika jako Podklad pro navrhování podložené rozhodování, varianty řešení! Odhady a výpočty nástroj Průzkumy, monitoring, měření Zvládnutelné výpočty /složité měření a prokazování Se snazší dostupností a vyšší výkonností výpočetní techniky roste počet uživatelů S nárůstem počtu uživatelů klesá jejích průměrné IQ Potřebné povědomí o fyzikální podstatě problému S poklesem cen jednoduchých měřicích zařízení klesá kvalita předkládaných výsledků (termokamery!)

19 Co počítáme a proč Základní hodnocení budov a jejich částí ČSN Tepelná ochrana budov část 2: Požadavky Šíření tepla konstrukcí nejnižší teplota na povrchu C součinitel prostupu tepla W/(m2K) lineární a bodový činitel prostupu tepla W/(m.K), W/K Pokles dotykové teploty podlahy K Šíření vlhkosti konstrukcí kondenzace vodní páry v konstrukci kg/(m2a) Šíření vzduchu konstrukcí budovou

20 co počítáme a proč Výměna vzduchu (VĚTRÁNÍ) v místnostech h -1 Tepelná stabilita místností Zimní Letní Prostup tepla obálkou budovy W/(m2K) Potřeba tepla na vytápění kwh/(m2a) Souvislost s technickými systémy (TZB), hygienické požadavky Nová generace stavebně energetických požadavků na budovy (EPBD II)

21 pro každý jev: veličina, výpočtový postup, kriterium závazné, doporučené, (cílové) Ovlivňují: kvalitu prostředí v budovách životnost konstrukcí energetickou náročnost provozní náklady životní prostředí (globální i regionální pohled) Výpočty v : ČSN , ČSN EN ISO a mnoho (!) dalších, vhodný software Požadavky ČSN (revize 2012!) naplnění Stavebního zákona Vazba na legislativní požadavky

22 Fyzikální realita Model děje (naše vnímání a znalosti) Matematické vyjádření zjednodušení Provedení výpočtu s korektními daty Získání výsledku a jeho interpretace Zatřídění: podle normy a jiných předpisů (problém: boj o dotační peníze, okouzlení investora)

23 . Stavební program a tvar budovy Základy budovy Nosné konstrukce Energetické cíle Tepelně-izolační koncept Řešení neprůvzdušnosti Vytápění Chlazení Větrání Příprava teplé vody Požární bezpečnosti Ochrana proti radonu Přístup pro handicapované osoby Zásobování vodou... Zabezpečení provozu v nouzových situacích. Možnost adaptace pro jiné využití Vyměnitelnost prvků po morálním nebo fyzickém dožití Možnost demolice, nového využití prvků a materiálů, recyklace Stavebně-energetická koncepce

24 primární Q s (1- )Q g 1 2 Q m r Q V Q g Q oa Q i Q g Q V energie vytápění Q h Q T Q l ztráty Q na 3 vstupu TV Q ww Q r Q hs 4

25 Proporce energetických potřeb a jejich vývoj elektro teplá voda vytáp.

26 Faktor energetické přeměny elektrická energie 3,0 dřevo 0,05 solární termický systém 0,05 peletky 0,15 fotovoltaika 0,20 Primární energie

27 European Parliament, January 2008: navrhl závazné požadavky, podle nichž by všechny nové budovy vyžadující vytápění či chlazení musely být od roku 2011 postaveny podle norem pro pasivní domy nebo obdobných norem pro nebytové domy.. European Parliament, April 2009: Všechny nové budovy energeticky neutrální nebo s energetickým přebytkem od r. 2019

28 EPBD (recast) 2010 Směrnice EU úloha národní implementace výpočty v hodnotách primární energie 2021 (2019) všechny nové budovy jako energeticky nulové nebo blízké nulovým (nearly zero) "nearly zero-energy building" means a building that has a very high energy performance Směrnice o podpoře energie z OZE Směrnice o ekodesignu 2013 kontrola požadavků na budovy: cost optimum?

29 2010: EPBD Directive (recast) (a) by 31 December 2020, all new buildings are nearly zero-energy buildings (b) after 31 December 2018, new buildings occupied and owned by public authorities are nearly zero-energy buildings. nearly zero-energy building means a building that has a very high energy performance, as determined in accordance with Annex I. The nearly zero or very low amount of energy required should be covered to a very significant extent by energy from renewable sources, including energy from renewable sources produced onsite or nearby;

30 Energetická služba Matice energetických služeb Energetický nosič Jednoduchý přehled - > šance pro porozumění

31 < --- Energá služba -- > neobnovitelné obnovitelné úspory Ident. N x y 3 druh plyn elektr.. dřevo solární tepelné FV. Vytápění Chlazení Convers. Factor 1,1 3,0 x 0,05 0,05 0,2 y 0 < Energetický nosič > --- Teplá voda --- Elektro pro technologie Elektro pro spotřebiče Další celkem