VYUŽITÍ DYNAMICKÝCH POČÍTAČOVÝCH SIMULACÍ PRO ZPŘESNĚNÍ NĚKTERÝCH. VSTUPNÍCH ÚDAJŮ A SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ HLAVNÍCH MĚŘENÍ Ing.

Transkript

1 VYUŽITÍ DYNAMICKÝCH POČÍTAČOVÝCH SIMULACÍ PRO ZPŘESNĚNÍ NĚKTERÝCH VSTUPNÍCH ÚDAJŮ A SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ HLAVNÍCH MĚŘENÍ Ing. Lucie Šancová a kolektiv kti výzkumného úkolu VAV-SP-3g

2 1. 1. Simulační nástroje Příklady využití dynamických simulací Měření v panelových domech Závěr

3 1. Simulační nástroje

4 Výpočet ENB statické matematické modely Standardní hodnotící nástroje 1. - statické matematické modely, ustálený stav - výpočet tepelné ztráty objektu -stanovení roční č potřeby a spotřeby energie - výpočet dle normy: ČSN EN ISO Tepelné chování budov - - okrajové podmínky: -Výpočet potřeby energie na vytápění TNI (rodinné domy) TNI (bytové domy) - software: Svoboda SW - Energie 2010 NKN (národní kalkulační nástroj) Protech

5 Hodnotící nástroje energetické náročnosti budov 1. spotřeba energie za laboratorních podmínek stavební objekt se hodnotí jako výrobek jako lednička ve výrobě

6 Hodnotící nástroje energetické náročnosti budov REÁLNÝ STAV BUDE JINÝ. 1. Na lednici svítí slunce,,je zabudovaná vedle sporáku, často se otevírá, je plná k prasknutí, neodmrazuje se, laboratoř reálný stav? Bude spotřeba v reálném provozu vyšší? nižší?

7 Hodnotící nástroje energetické náročnosti budov 1. REÁLNÝ STAV BUDE JINÝ. Na objekt působí také celá řada vlivů - svítí slunce, je stíněný objekty, lidé otvírají okna, zatahují žaluzie, systémy TZB se automaticky regulují, laboratoř reálný stav Bude spotřeba v reálném provozu vyšší? nižší? DYNAMICKÉ SIMULACE?

8 Výpočet ENB dynamické matematické modely Dynamické simulační modely 1. - dynamický výpočet zohledňuje časovou závislost parametrů -proměnné okrajové podmínky (klimatické, chování uživatel, větrání) - předpověď reálného chování budovy - hodnocení kvality vnitřního prostředí - řešení nestandardních případů - výpočetní krok: ~ min, hod nedýchatelno teplo zima

9 Dynamické matematické modely postup výpočtu Vstupní parametry Průběh teploty Dynamický výpočet Výstupní parametry 1. teplota o C Sys load (kw) rok (8760 hodin) hodinová klimatická data tvar objektu a orientace neomezené množství zón vlastnosti konstrukcí c, λ, ρ uživatelské profily (pohyb osob) vnitřní zisky, produkce vlhkosti, produkce CO 2 posouzení vlivů: zateplení, výměna oken, větrání, 20 0 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Date: Fri 01/Jan to Fri 31/Dec Room heating plant sens. load: (panel_vvueta_praha_197aps) roční spotřeba tepla na vytápění pomocné energie (chlazení, osvětlení, elektřina) hodinové průběhy teplot PPD, PMV CO 2, rh systémy TZB

10 Dynamické matematické modely přehled softwaru Komplexní analýza chování budovy 1. ECOTECT stínění objektů byty v dolních patrech mají menší solární pasivní zisky vzimě větší spotřebu energie na vytápění

11 Dynamické matematické modely přehled softwaru Komplexní analýza chování budovy 1. IES<VE> SketchUp - 3D model další SW: ESP-r, ENERGY+,

12 Dynamické matematické modely přehled softwaru Analýza dílčích komponent 1. CFD - PV*Sol T*Sol chování vnitřního prostředí (proudění vzduchu) další SW: TRNSYS, Fluent, výpočet solárních systémů

13 1. Příklady využití dynamických simulací

14 1) Spotřeba tepla na vytápění jednotlivých bytů IES<VE> 1. - vícezónový simulační model, 12 typových zón v objektu - tvorba 3D modelu: SketchUp - dynamický výpočet: č IES<VE> - porovnání vlivu zateplení jednoltivých bytů

15 1) Spotřeba tepla na vytápění jednotlivých bytů IES<VE> Jednozónový model Spotřeba tepla na vytápění spotřeba tepla (MWh) tl. tepelné izolace od 1 do 30 cm Vícezónový model IES<VE> horní a krajní byty velké spotřeba tepla (MWh) střední byty malé 0 tl. tepelné izolace od 1 do 30 cm

16 2) Letní přehřívání místností IES<VE> 1. - zateplení objektu přehřívání bytů??? kterých??? - vícezónový model - řešení: použití markýzy? 26 C počet hodin> spotře eba tepla [kwh] ( ) tloušťka tepelné izolace [m] tloušťka tepelné izolace [m]

17 3) Vliv zasklívání lodžií Flovent - validace modelu: měření v panelovém objektu Ondříčkova, Praha lodžie zasklená se spárami mezi skly - měření - teploty vzduchu na lodžii - teploty vzduchu v exteriéru - povrchové teploty zasklení - povrchové teploty v rohu lodžie -relativní eat vlhkosti na lodžii - relativní vlhkosti v exteriéru

18 3) Vliv zasklívání lodžií výsledky měření 1. - výsledky měření: teplota na lodžii o ~ 5 C vyšší než v exteriéru 30,0 při te < 0 C překročeny hodnoty rosného bodu kondenzace zavřená lodžie otevřená lodžie zavřená lodžie 25,0 20,0 5,0 15,0 pokoj1 10,0 0 pokoj2 zaskle lodžie exterier rosný bod v lodžii 21:00:00 0:00:00 3:00:00 6:00:00 9:00:00 12:00:00 15:00:00 18:00:00 21:00:00 0:00:00 3:00:00 6:00:00 9:00:00 12:00:00 15:00:00 18:00:00 21:00:00 0:00:00 3:00:00 6:00:00 9:00:00 12:00:00 15:00:00 18:00:00 21:00:00 0:00:00 3:00:00 6:00:00 9:00:00 12:00:00 15:00:00 18:00:00 21:00:00 0:00:00 3:00:00 6:00:00 0,0-5,0-10,0

19 3) Vliv zasklívání lodžií Flovent Flovent - modelování proudění vzduchu - spára mezi skly o šířce 0,5; 1; 2 mm 1. - závislost průtoku vzduchu na p - výpočet spárové průvzdušnosti p = 5 Pa

20 3) Vliv zasklívání lodžií Flovent IES<VE> - porovnání bytů s a bez zasklené lodžie -různé tepelně-technické vlastnosti konstrukcí 1. - snížení tepelné ztráty prostupem ve všech variantách (21-37%) - teplota na lodžii závisí na výměně vzduchu - vysoká teplota na lodžii nižší ztráta prostupem vyšší ztráta větráním (konc. CO) 2 -zavřené zasklení větší výměna vzduchu vyšší ztráta - je nutné vyměňovat vzduch mezi exteriérem a lodžií! byt vpůvodním stavu byt se zasklenou lodžií

21 4) Rovnotlaké větrání s rekuperací tepla IES<VE> porovnání spotřeby energie rovnotlakých systémů větrání v panelových domech 1. lokální rekuperace centrální rekuperace tepla ventilátor s frekvenčním měničem ( Kč/byt) s dvěma stupni otáček ( Kč/byt) x přirozené větrání

22 4) Rovnotlaké větrání s rekuperací tepla IES<VE> Modelovaný byt m 2 obytné plochy 4 osoby profil užívání klimatická databáze regulace průtoku vzduchu dle CO 2 Dg dynamická simulace potřeba tepla na větrání (kwh/rok) pomocné energie (ventilátory)

23 4) Rovnotlaké větrání s rekuperací tepla IES<VE> Výsledky simulace: tepelná ztráta větráním kwh/rok (27 kwh/m 2.rok) otopné období 360 kwh/rok (5 kwh/m 2.rok) otopné období + spotřeba elektrické energie na pohon ventilátorů Dg 2 otáčkový ventilátor s frekvenčním měničem 400 kwh/rok 280 kwh/rok

24 5) Solární energie - ECOTEC výpočet dopadající sluneční energie [kwh/rok] na plochu fasády 1. množství solárních zisků v objektu posouzení PVE instalací analýza vlivu venkovního a vnitřního stínění studie osvětlení, oslunění

25 1. Měření

26 1) Sledování vnitřního klimatu v bytě kontinuální měření 4 měsíce (srpen prosinec) 1. byt 3+1, VVU ETA, Praha Prosek 70 % času nad hranicí 1000 ppm (Vyhláška č. 268/2009 Sb.)

27 2) Větrání pomocí rotačních hlavic 1. měření na panelovém domě měření v laboratorních podmínkách výrobci udávají závislost průtoku vzduchu na rychlosti větru tlaková charakteristika hlavice - dopravní tlak > tlaková ztráta potrubní sítě (panelové domy: nad 100 Pa) -průtok vzduchu > potřeba (25 m 3 /h na osobu)

28 2) Měření efektivnosti rotačních hlavic in-situ 1. objekt: panelový dům T06B,14 NP Praha, ul. Vavřenova 2 větrací průduchy (kuchyň, koupelna) průduchy zakončeny rotační hlavicí vyměněná plastová okna s mikroventilací měření efektivnosti větrání ve třech režimech otáčení hlavice zabržděná rotační hlavice odbržděná hlavice (5,5 m/s) nahrazení hlavice ventilátorem s přidaným elektromotorkem a ve dvou režimech oken zavřená otevřená na polohu větračka

29 2) Měření efektivnosti rotačních hlavic in-situ 1. průtok vzduchu na výústce v koupelnách a) zabržděná hlavice 3-27 m 3 /h b) odbržděná hlavice 6-27 m 3 /h c) centrální ventilátor m 3 /h

30 2) Měření efektivnosti rotačních hlavic na měřící trati měřící trať: 3 m, Ø 315 mm 1. hybridní hlavice elektormotorek 7 W vtoková dýza (sání) měření: dopr ravní tlak [Pa] Tlaková charakteristika hlavice 10 Pa << 100 Pa!!! průtok vzduchu [m 3 /h]

31 1. Závěr

32 Závěry 1. Simulace - dynamické modely poskytují přesnější výsledky než statické (spotřeba energií ekonomické hodnocení) - výměna vzduchu (tepelná ztráta větráním) - hodnocení vnitřního klimatu -zpřesnění vstupů do parametrického modelu Měření - validaci matematických modelů -výběr jednotlivých úsporných opatření pro analýzu

33 Děkujeme za pozornost, těšíme se na případné otázky Výzkumný kolektiv EkoWATT