KVALITA VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ A HODNOCENÍ PROVOZU ENERGETICKY ÚSPORNÝCH STAVEB Miroslav Urban

Transkript

1 KVALITA VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ A HODNOCENÍ PROVOZU ENERGETICKY ÚSPORNÝCH STAVEB Miroslav Urban Katedra technických zařízení budov ČVUT v Praze Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 1

2 ÚVOD Rodinný dům Administrativní budova Shrnutí spotřeb energie, porovnání s výpočtovými předpoklady. Reálný průběh měřených spotřeb energie celkové hodnocení za uplynulé období, měsíční souhrny pro budovu jako celek a jednotlivé dílčí měřené spotřeby energie. Úvod do vyhodnocení vnitřního prostředí (měřené parametry, princip vyhodnocení) dílčí měsíční hodnocení kvality vnitřního prostředí z pohledu měřených parametrů po jednotlivých místnostech. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 2

3 RODINNÝ DŮM - DŘEVOSTAVBA Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 3

4 PARAMETRY VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 4

5 PARAMETRY PROVOZNÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 5

6 MĚSÍČNÍ SPOTŘEBA ENERGIE PODLE ENERGONOSITELŮ Měsíční spotřeba energie podle energonositelů Produkce tepla do soustavy samotnými zdroji tepla činí 7905 kwh/rok, resp kwh/rok krbová kamna - 74 % (5883 kwh) celková produkce tepla do otopné soustavy, není zahrnuto teplo do prostoru tepelný výkon 10,1 KW, kdy výkon kamen do prostoru je 2,8 kw a výkon teplovodní vložky do otopného systému je 7,3 kw. Lze tedy konstatovat, že poměr tepla do prostoru a tepla do soustavy je v poměru 27 % a 73 %, cca 1/3 tepla jde do prostoru Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 6

7 CELKOVÁ SPOTŘEBA ENERGONOSITELŮ Kusové dřevo 5881 kwh/rok, tzn. cca 4,3 m 3 /rok (plm/rok) Pozn. není započteno teplo do prostoru, čili hodnoty + cca 2175 kwh Elektrokotel a elektrická topná vložka jsou v provozu minimálně a jejich podíl činí cca 7 % (596 kwh) z celkové roční produkce tepla. elektřina z DS 3930 kwh 27,0 kwh/m 2 energie okolního prostředí (solární systém) 1425 kwh 10 kusové dřevo do otopné soustavy 5883 kwh 40 kwh/m 2 Celkem kwh 77 kwh/m 2 35 % 15 % 52 % 100 % Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 7

8 Elektřina - světla Elektřina - elektrokotel Elektřina - zásobník TV Elektřina - ostatní Teplo - teplá voda Teplo - solární systém Teplo - krbová kamna Teplo - elektrokotel Teplo - cirkulace TV ROČNÍ SPOTŘEBA ENERGIE Celkové měřené toky spotřeba energií 06/ /2017 pracovní dny víkendy kwh 712,6 589,2 124,0 2770,7 1998,7 1425,1 6076,0 486,9 37,9 kwh/m 2 4,9 4,1 0,9 19,1 13,8 9,8 41,8 3,4 0,3 kwh 431,4 322,1 62,8 1814,0 1343,0 781,0 4040,1 254,5 19,6 kwh/m 2 3,0 2,2 0,4 12,5 9,2 5,4 27,8 1,8 0,1 kwh 201,6 168,6 53,9 605,9 439,7 305,5 1472,6 149,8 14,7 kwh/m 2 1,4 1,2 0,4 4,2 3,0 2,1 10,1 1,0 0,1 Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 8

9 VLOŽENÉ TEPLO DO OBJEKTU elektrický kotel 487 kwh 3,4 kwh/m 2 5% krbová kamna do soustavy 5883 kwh 40,5 kwh/m 2 58% krbová kamna do prostoru (odhad) cca 2175 kwh 15 kwh/m 2 22% el. topná vložka 109 kwh 0,8 kwh/m 2 1% solární systém 1427 kwh 9,8 kwh/m 2 14% celkem kwh 69,4 kwh/m 2 100% Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 9

10 DALŠÍ INFORMACE Otopná soustava byla v provozu 5124 h, což představuje 213 dní otopného období. Z toho byla krbová kamna v provozu 1775 h, čili cca 35 % času, Poslední týden Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 10

11 PŘÍPRAVA TV příprava teplé vody činí 1998 kwh/rok, produkce energie solárního systému celoročně 1425 kwh/rok, solární pokrytí přípravy teplé až 78 %. solární pokrytí přípravy TV 78% % ztráty v cirkulaci TV 2% % spotřeba studené vody 128 m3 vypočtená spotřeba teplé vody 30 m3 energie pro přípravu TV 1998 kwh Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 11

12 PŘÍPRAVA TV Odběry teplé vody Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 12

13 ROČNÍ SPOTŘEBA ELEKTŘINY elektrický kotel dd 584 kwh 4,0 kwh/m2 15% el. topná vložka 122 kwh 0,8 kwh/m2 3% světla 663 kwh 4,6 kwh/m2 17% ostatní 2560 kwh 17,6 kwh/m2 65% celkem 3929 kwh 27,0 kwh/m2 100 % Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 13

14 SPOTŘEBA ELEKTŘINY Průběh spotřeby elektřiny Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 14

15 VÝPOČTOVÝ PŘEDPOKLAD A REÁLNÁ SPOTŘEBA Porovnání teplot leden únor březen duben květen červen červen ec srpen září říjen listopa d prosine c realita -6,2 0,2 4,9 6,2 12,5 16,6 17,7 15,9 14,1 6,5 2,5-1,9 PENB -1,3-0,1 3,7 8,1 13,3 16, ,9 13,5 8,3 3,2 0,5 elektřina z DS Porovnání PENB vs. realita energie okolního prostředí (solární systém) kusové dřevo Celkem kwh realita PENB kwh kwh 35 % 27,0 kwh/m 2 80,5 kwh/m kwh kwh 15 % 10 8, kwh kwh 52 % 40 kwh/m 2 55,5 kwh/m kwh 77 kwh/m % 144,6 kwh/m 2 55 % 38 % 6 % 100 % Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 15

16 VÝPOČTOVÝ PŘEDPOKLAD A REÁLNÁ SPOTŘEBA PENB je zpracovaný správně a celkově vykazuje prakticky 2x vyšší předpokládanou spotřebu energie. Tento nesoulad je způsobený několika faktory: V reálné spotřebě energie není započteno sálavé teplo z krbových kamen, které ohřívá vzduch v obytných místnostech (předpoklad cca kwh/rok). Objekt má nižší předpokládanou spotřebu teplé vody, než výpočtový předpoklad. Rozhodujícím faktorem bude intenzita větrání, která se ve výpočetním modelu předpokládá 0,3-0,5 h-1, což ve skutečnosti není dosahováno ani v obytných místnostech, natož v ostatních místnostech. Tento fakt má v případě obdobného rodinného domu vliv na zvýšení vypočtené spotřeby energii o cca 5000 MWh. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 16

17 HODNOCENÍ PARAMETRŮ VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ KATEGORIE I II III IV Kategorie vnitřního prostředí podle ČSN EN Popis vhodného použití kategorií Vysoká úroveň očekávání; prostory s velmi citlivými osobami s křehkým zdravím, se zvláštními požadavky Běžná úroveň očekávání - pro nové budovy a rekonstrukce Přijatelné, střední úroveň očekávání - pro stávající budovy Hodnoty mimo kritéria pro výše uvedené kategorie přípustné pouze pro omezenou část roku Kategorie letní období teplota vzduchu přechodné období otopné období relativní vlhkost vzduchu koncentrace CO2 I C C C % ppm II C C C % ppm III C C C % ppm IV ostatní ostatní ostatní ostatní > 1300 ppm Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 17

18 TEPLOTA VZDUCHU Hodnocení teploty vzduchu pro pobytové místnosti Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 18

19 TEPLOTA VZDUCHU obývací pokoj, kde jsou umístěna krbová kamna, trpí poměrně velkými výkyvy teplot nad požadované rozhraní C 60 % celkové doby v měsících listopad, prosinec, v souhrnu za celé otopné období jde o 38 % celkového otopného období 12/ /2017 Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 19

20 TEPLOTA VZDUCHU Letní stabilita Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 20

21 POSLEDNÍ TÝDEN Teplota vzduchu - obývací pokoj Topná voda krbový výměník Venkovní teplota vzduchu Topná voda elektrokotel Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 21

22 RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU Hodnocení relativní vlhkosti vzduchu pro pobytové místnosti zimní měsíce, kdy zejména i v důsledku vyšších teplot vzduchu je relativní vlhkost vzduchu obytných prostorech výrazně pod 35 %, nicméně většinu doby v otopném období( 53 % - 66 % celkové doby) se relativní vlhkost pohybuje v kategorii II, tzn. dosahuje rozmezí hodnot % relativní vlhkosti vzduchu. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 22

23 KONCENTRACE CO 2 Hodnocení koncentrace CO 2 v pobytových místnostech Obecně je problém s nadlimitní koncentrací CO 2 ( ppm) ve všech sledovaných místnostech, zejména pak v ložnici, dětském pokoji a masérně. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 23

24 KONCENTRACE CO 2 Ložnice a dětský pokoj jsou nadlimitními koncentracemi CO 2 zatíženy především ve večerních a nočních hodinách Senzory CO 2 mají nastavený limit koncentrace CO ppm, tohoto limitu je v zimních měsících v ložnici běžně dosahováno, byť v řádu několika desítek hodin během zimního období. místnost č.02 ložnice (12/2016) místnost č.04 dětský pokoj (12/2016) Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 24

25 POSLEDNÍ TÝDEN Koncentrace CO2 dětský pokoj Koncentrace CO2 - masérna Koncentrace CO2 - ložnice Topná voda elektrokotel Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 25

26 OFFICE CENTRE FENIX místo stavby: Jeseník využití obnovitelných zdrojů kvalitní parametry stavebních prvků obálky účinné technické systémy budovy kvalitní vnitřní prostředí Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 26

27 OFFICE CENTRE FENIX Představení myšlenky nzeb jako aktivního prvku sítě 2014 Projekce budovy spolupráce s ČVUT 04 / / 2015 Zahájení stavby 10/2015 Ukončení stavby 05/2016 Spolupráce 7.2 kwp střešní FVE s bateriiemi 26kWh a distribuční sítí Baterie slouží nejen ke 100 % vlastnímu využití energie z FVE ale i k aktivní spolupráci se sítí, to znamená, že v době NT se nabíjí, v době VT přejímá plně zásobování budovy energií. Budova byla projektována s pomocí ČVUT UCEEB a k jejímu dvouletému sledování byla ustanovena odborná skupina se zástupců MPO, MŽP, ERU, ČEZ-ESCO, ČEPS a ČVUT Shromažďování dat o energetické spotřebě jakož i o kvalitě vnitřního prostředí zajišťuje ČVUT-UCEEB Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 27

28 PROVOZNÍ PARAMETRY BUDOVY Dostupné z: Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 28

29 CELKOVÉ INVESTIČNÍ NÁKLADY STAVBY Obestavěný prostor ( m3) m3 Celkové náklady ( bez FVE a baterií) tis CZK náklady na m CZK/m3 Celkové náklady ( včetně FVE a baterií) tis. Náklady na m CZK/m3 Dnešní standardní náklady běžných budov ( dle CS ÚRS 2015) CZK/m3 Je evidentní, že při řádné předprojektové a projektové přípravě je možno dosáhnout i u těchto vysoce nadstandardních objektů naplněných technologiemi cen srovnatelných se standardními budovami (2015) zdroj: Fenix Group a.s. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 29

30 VÝPOČETNÍ PŘEDPOKLAD Porovnání výpočet vs. skutečnost Činnost Hodnocení energetické náročnosti (PENB) podle vyhl. 78/2013 Sb. Detailní výpočet pro návrh HFV systému pro celý rok Skutečná spotřeba neobnovitelné primární energie 61,1 MWh (193,4 kwh/m 2.rok) (pozn.: fnpe=3,0) Skutečná roční spotřeba energie za období 07/ /2017 Vytápění a el. ohřev vzduchu [kwh] ,0 kwh/m2.rok Chlazení [kwh] ,3 kwh/m2.rok Příprava TV [kwh] ,1 kwh/m2.rok Osvětlení [kwh] ,2 kwh/m2.rok Kancelářské vybavení [kwh] ,8 kwh/m2.rok Ventilátory VZT jednotky [kwh] ,0 kwh/m2.rok Slaboproud [kwh] není hodnoceno ,0 kwh/m2.rok Expozice výrobků [kwh] není hodnoceno 1042 viz slaboproud Výtah [kwh] není hodnoceno ,8 kwh/m2.rok Chladničky, kuchyňka [kwh] není hodnoceno 250 kanc. vybavení Celkem [kwh] ,7 kwh/m2.rok Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 30

31 DÍLČÍ SPOTŘEBY ENERGIE Největší podíl na ročních spotřebách energie: vytápění objektu (48 %) kwh (36,4 kwh/m2.rok) zásuvková spotřeba (17 %) kwh (12,8 kwh/m2.rok) ost. provozní energie (13 %) kwh (3148 (10 kwh/m2.rok) osvětlení (6%) kwh (4,2 kwh/m2.rok) ventilátory VZT (4%) 956 kwh (3,0 kwh/m2.rok) Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 31

32 07/2016 [kwh] 08/2016 [kwh] 09/2016 [kwh] 10/2016 [kwh] 11/2016 [kwh] 12/2016 [kwh] 01/2017 [kwh] 02/2017 [kwh] 03/2017 [kwh] 04/2017 [kwh] 05/2017 [kwh] 06/2017 [kwh] Celkem [kwh/rok] SPOTŘEBA A SOBĚSTAČNOST ½ roční výroba elektřiny (1.pol 2017) kwh/rok, budovou využito 2232 kwh (pozn. systém se ladil, nelze zohledňovat jako tvrdé číslo) Solární pokrytí (soběstačnost ve vztahu k porytí vlastní spotřeby) Celkové roční 18 % (pozn. systém se ladil, nelze zohledňovat jako tvrdé číslo), nejvyšší 76 % v 06/2017 Celková spotřeba budovy Odběr z distribuční sítě Výroba HFVE Dodávka HFVE do budovy Solární pokrytí provozu budovy 48% 44% 55% 7% 4% 1% 0% 5% 19% 17% 45% 76% 18% Solární pokrytí vč. exportu do DS 0% 0% 0% 0% 0% 0% 3% 5% 17% 19% 55% 86% Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 32

33 SOBĚSTAČNOST Časová soběstačnost zimní období: ½ pracovního dne, ¾ víkendového dne, za předpokladu slunného víkendu 2 dny letní období: 1 pracovní den, 2 víkendové dny, za předpokladu slunných dnů a víkendového provozu až 4 dny bez odběru energie z distribuční sítě ( , pátek včetně pondělí včetně). Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 33

34 PRŮMĚRNÉ SPOTŘEBY ENERGIE Průměrná spotřeba energie v období mimo otopnou sezónu 215 kwh/pracovní týden (43 kwh/pracovní den) Cca 20 kwh/víkendový den Průměrná spotřeba energie v otopném období cca kwh/pracovní týden ( kwh/den) v závislosti na venkovní teplotě (týdenní průměr -6 C až 9 C) a průměrnému solárnímu ozáření ( W/m2) kwh/víkendový den v závislosti na venkovní teplotě. Nejvyšší průměrná spotřeba energie v pracovních dnech V otopném období vždy mezi 6 9 hodinou ranní 4,51 kwh/hodinu 12/2016 5,16 kwh/hodinu 1/2017 a 2/2017 5,5 kwh/h 03/2017 (pozn. opětovné zavedení nočního útlumu) Mimo otopné období vždy mezi 7 16 (17) hodinou Cca 1,5 2 kwh/hodinu v časovém období 7-16h v nočním režimu budovy 0,6-0,8 kwh/h Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 34

35 07/ / / / / / / / / / / /2017 Celkem DÍLČÍ SPOTŘEBY ENERGIE - VYTÁPĚNÍ Pracovní dny - průměrná spotřeba (kwh/den) 0,0 0,0 0,0 36,0 70,7 69,5 96,8 80,4 43,6 49,8 14,1 0,0 Víkendový den - průměrná spotřeba (kwh/den) 0,0 0,0 0,0 12,7 40,2 30,2 69,2 37,1 9,5 4,6 0,0 0,0 Celková spotřeba Vytápění 2.pol 2016 Vytápění 1.pol 2017 Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 35

36 VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ - KATEGORIE ČSN EN Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, tepelného prostředí, osvětlení a akustiky KATEGORIE I II III IV Popis vhodného použití kategorií Vysoká úroveň očekávání; prostory s velmi citlivými osobami s křehkým zdravím, se zvláštními požadavky Běžná úroveň očekávání - pro nové budovy a rekonstrukce Přijatelné, střední úroveň očekávání - pro stávající budovy Hodnoty mimo kritéria pro výše uvedené kategorie přípustné pouze pro omezenou část roku Kategorie letní období teplota vzduchu relativní vlhkost vzduchu koncentrace CO2 přechodné období otopné období I C C C % ppm II C C C % ppm III C C C % ppm IV ostatní ostatní ostatní ostatní > 1300 ppm Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 36

37 TEPLOTA VZDUCHU Během otopného období je teplota vzduchu v místnostech se stálým pobytem osob 60 % pracovní doby v kategorii I a 21 % pracovní doby v kategorii II (-), resp. 7 % v kategorii II (+), čili lze předpokládat mírně chladný tepelný pocit Při detailnějším pohledu tuto skutečnost způsobují dvě částečně obývané místnosti (204 a zasedací místnost 303). Ostatní stabilně obývané místnosti (103, 202, 203) mají % pracovní doby v kategorii I a shodně 15 % doby v kategorii II (-), resp. 7-10% v kategorii II (+). V otopném období je dosaženo velmi přesnému dodržení požadovaného rozsahu teploty vzduchu během pracovní doby. Při shrnutí celoročního provozu tzn. také s vlivem letního období je kategorizace vnitřního prostředí podobná, tzn. 58 % pracovní doby v kategorii I, 15 % pro kategorii II(-), resp. 13 % pro kategorii II(+). Kategorie III(+) je zastoupena podílem 6 % a kategorie IV(+) pouze 2 % z celkové pracovní doby, čili 8 % času z pracovní doby lze hovořit o teplém až horkém prostředí. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 37

38 RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU Hodnocení relativní vlhkosti vzduchu závisí díky absenci zvlhčování vzduchu na roční době, resp. měrné vlhkosti obsažené ve venkovním vzduchu. Nicméně i přes tuto skutečnost je hodnocení relativní vlhkosti vzduchu velmi dobré. Pouze 5% pracovní doby v otopném období je relativní vlhkost v kategorii IV(-) a 18 % v kategorii III (-). Většinu pracovní doby v otopném období doby se relativní vlhkost pohybuje v kategorii II(+) 44 % a kategorii I 29 %. V případě zahrnutí letního období je zvýšený podíl vlhkosti v tzv. (+) kategoriích III(+) a IV(+), v celoročním průměru se jedná o 3 %, resp. 2%. Při detailnějším pohledu tuto zvýšenou relativní vlhkost způsobují pouze dva měsíce 07/2016 a 08/2016. jde o první dva měsíce provozu, kdy lze předpokládat zvýšenou zabudovanou vlhkost ze stavby. V následujících měsících tento problém pomíjí. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 38

39 KONCENTRACE CO2 Koncentrace CO 2 je díky VZT systému hodnocena jako výborná. V otopném období je 88 % pracovní doby zařazeno do kategorie I, pouze 11 % představuje kategorii II. Hodnocení koncentrace CO 2 vysoce splňuje základní hygienický limit 1500 ppm kladený na prostory se stálou přítomností osob. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 39

40 TEPLOTA VZDUCHU OTOPNÉ OBDOBÍ ff Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 40

41 TEPLOTA VZDUCHU KANCELÁŘ 204 Prověřit umístění senzoru teploty a relativní vlhkosti v místnostech 203 a 204, které při slunečných dnech vykazují abnormální hodnoty. V místnosti 203 bude pravděpodobně ovlivněno sluncem v dopoledních hodinách, v místnosti 204 v dopoledních a odpoledních hodinách. Platí pro zimní měsíce prosinec, leden, únor. V jarních měsících senzory vyšší teplotu zaznamenávají po 12:00. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 41

42 SHRNUTÍ Sledování budovy hodnotí jak jednotlivé spotřeby energie v různých periodách, tak se zabývá chováním budovy jako celku. Roční naměřené hodnoty spotřeb energie a jednotlivé měrné úhrny jsou být podkladem pro tzv. směrná čísla, která by budova měla dosahovat a mohou být podkladem pro energetický management sledování a vyhodnocování spotřeb energie. Budova Fenix má z pohledu kategorizace vnitřního prostředí splňuje většinu své provozní doby požadavek na kategorii I, tzn. požadavek pro vysokou úroveň očekávání; prostory s velmi citlivými osobami s křehkým zdravím, se zvláštními požadavky, zbytek provozní doby splňuje požadavek pro běžnou úroveň očekávání - pro nové budovy a rekonstrukce. Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 42

43 Děkuji za pozornost Miroslav Urban Katedra technických zařízení budov Fakulta stavební, ČVUT v Praze Dřevostavba RD shrnutí ročního provozu (2.pol pol 2017) 43