ENERGETICKÁ NÁROČNOST

Transkript

1 ENERGETICKÁ NÁROČNOST ČKAIT PRAHA Martin Jindrák

2 Parametry vnitřní prostředí TEPELNÁ POHODA (vyrovnaná bilance mezi teplem, které člověk produkuje a teplem, které sdílí s okolím; nemělo by docházet k pocení nebo pocitu chladu... faktory ovlivňující tepelnou pohodu: výsledná teplota měřená kulovým teploměrem (teplota vzduchu + radiační teplota) běžně C relativní vlhkost vzduchu: optimálně 35 55% v závislosti na výsledné teplotě rychlost proudění vzduchu v prostoru: w < 0,2 m/s (lépe < 0,15 m/s) Zdroj: ATREA ČKAIT PRAHA -energetická 2 náročnost budov 2

3 Parametry vnitřní prostředí TŘÍDY MIKROKLIMATU (ČSN definuje kvalitu prostředí porovnáním s exteriérem) TŘÍDY MIKROKLIMATU (ČSN definuje kvalitu prostředí porovnáním s exteriérem) koncentrace CO 2 (ppm) třída kvality prostředí (ČSN EN 15251) nedoporučuje se delší pobyt > 5000 otupělost, zívání 2500 snížení koncentrace, únava > tř. (> 1170) akceptovatelná úroveň tř. (1170) přijatelná úroveň - vnitřní prostředí obecně doporučovaná hodnota tř. (870) tř. (720) venkovní prostředí Zdroj: ATREA Seminář SPŠ stavební Liberec 3 3

4 Dimenzování výkonu větrání pro RD a BD 268/2009 Sb. znění 20/2012 Sb. - Vyhláška o technických požadavcích na stavby 11 - Denní a umělé osvětlení, větrání a vytápění. (1) U nově navrhovaných budov musí návrh osvětlení v souladu s normovými hodnotami řešit denní, umělé i případné sdružené osvětlení, aposuzovat je společně svytápěním, chlazením, větráním, ochranou proti hluku, prosluněním, včetně vlivuokolníchbudovanaopakvlivunavrhovanéstavbynastávajícízástavbu. (2) Obytnémístnostimusímítzajištěnodenníosvětlenívsouladusnormovýmihodnotami. (3) Obytné místnosti musí mít zajištěno dostatečné větrání venkovním vzduchem avytápění vsouladu snormovými hodnotami,smožnostíregulacevnitřníteploty. ČSNEN15665, ZměnaZ1 proobytnébudovynebo ČSNEN přílohab (4) Vpobytových místnostech musí být navrženo denní, umělé apřípadně sdružené osvětlení vzávislosti na jejich funkčnímvyužitíanadélcepobytuosobvsouladusnormovýmihodnotami. (5) Pobytové místnosti musí mít zajištěno dostatečné přirozené nebo nucené větrání a musí být dostatečně vytápěny smožností regulace vnitřní teploty. Pro větrání pobytových místností musí být zajištěno vdobě pobytu osob minimální množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m 3 /hna osobu, nebo minimální intenzita větrání 0,5 1/h. Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží oxid uhličitýco 2,jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1500 ppm. ČSNEN13779 Větránínebytovýchprostor, ČSNEN přílohab Vstupníparametryvnitřníhoprostředípronávrh 6/2003 Sb. -Vyhláška, kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálníchabiologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb Příloha č. 1,tabulka č. 4 VYHLÁŠKA JE OPROTI NORMÁM VŽDY ZÁVAZNÝM DOKUMENTEM! (6) V místnostech, kde jsou instalovány spotřebiče paliv, musí být vždy zajištěn přívod venkovního vzduchu rovný minimálně průtokuspalovacíhovzduchuprojmenovitývýkonatypspotřebiče. Zdroj: ATREA ČKAIT PRAHA -energetická náročnost budov 4

5 Rozdělení spotřeb energií V rámci výpočtů máme srovnatelné okrajové podmínky. Skutečný provoz se ale může velmi lišit 5

6 Vliv chování uživatelů Dvě stejné budovy nebudou mít stejnou spotřebu energie. Nebudou mít stejné faktury. Vztáhněme údaj na dodanou energii do budovy kwh/m2 a Běžné budovy BESTAND 6

7 Vliv chování uživatelů -PENB Velmi šetrně se chovající majitelé NED objektu mohou dosáhnout takové spotřeby energie, jako nešetrní majitelé EPD. Dvě rozdílné rodiny v typově stejném domě nebudou mít shodné spotřeby energií. Podle čeho tedy zatřídit objekt a stanovit parametry? Měřená spotřeba stejných budov kwh/m2 a Běžné budovy BESTAND Nízkoenergetické domy NED Pasivní domy EPD 7

8 Provoz konkrétního objektu - EPD Co vlastně zvolit? Každý radí něco jiného.?? Skutečná měřená spotřeba energií v energeticky pasivním objektu 2200 kwh/a na UT 3500 kwh/a na ohřev TV 3320 kwh/a provoz domácnosti 410 kwh/a provoz VZT systému 8

9 Provoz konkrétního objektu - EPD o místo stavby: Rychnov u Jablonce nad Nisou (zimní.výp.teplota = -18 C, délka top. období = 256 dní tabulkově, 151 skutečná ) o Energeticky vztažná plocha objektu 175,5 m 2 o Vnitřní plocha objektu 141,4 m 2 o obestavěný prostor 320 m 3 o výpočtová tepelná ztráta objektu cca. 2,1 kw o výpočtová potřeba tepla na vytápění PENB -12,5 kwh/m 2 a o skutečná spotřeba ,8 kwh/m2a ,6 kwh/m2a ,8 kwh/m 2 a ,6 kwh/m 2 a ,6 kwh/m 2 a v případě větrání bez rekuperace by byla spotřeba : Cca 5100 kwh/a na vytápění (místo 2200) 0 kwh/a provoz VZT zařízení 9

10 Doplnění systému větrání 268/2009 Sb. znění 20/2012 Sb. - Vyhláška o technických požadavcích na stavby 37 Vzduchotechnická zařízení Čl. 4. Vzduchotechnická zařízení v provozech s vysokou intenzitou výměny vzduchu musí mít zajištěno zpětné získávání tepla z odváděného vzduchu zařízením s ověřenou dostatečnou účinností, pokud se neprokáže například energetickým auditem, že takové řešení není v daných podmínkách vhodné. 10

11 Rekuperace tepla účinnost Je možné větrat, aniž bychom ztráceli teplo otevřeným oknem? Je možné toto unikající teplo vrátit zpět do objektu? REKUPERACE TEPLA = znovuzískávání odpadního tepla v protiproudém rekuperačním výměníku odpadní teplý vzduch předává svou energii nasávanému čerstvému (obvykle chladnějšímu) vzduchu. Tyto dva okruhy se nikdy nemísí, jsou vždy dokonale odděleny. Samotnou rekuperací není možné vytápět! Teplota přiváděného čerstvého vzduchu po rekuperaci je v zimním období vždy nižší, než teplota odváděného vzduchu z objektu. Rekuperace eliminuje velkou část tepelné ztráty větráním a tím snižuje náklady na vytápění. Zdroj: ATREA ČKAIT PRAHA -energetická 11 náročnost budov 11

12 Rekuperace tepla účinnost Snížení nákladů rekuperací tepla Úspora energie (kwh/rok) Roční SNÍŽENÍ NÁKLADŮ (Kč / rok) Topení elektro sazba (D45) Topení plynem sazba (elektro D02) Typ ventilátorů Spotřeba elektrické energie (kwh/rok) Roční náklady na provoz VZT (Kč / rok) Topení elektro sazba (D45) Topení plynem (elektro D02) AC pouze se točí EC řídící elektronika EC volné oběžné kolo Výrobci VZT jednotek odebírají ventilátory od stejných dodavatelů = proti konkurenci nemají extrémně účinnější ventilátory Zdroj: ATREA 12

13 EPD Rychnov měsíců; na rok cca 7900 kwh/rok 8388 kwh/rok 9200 kwh/rok Želva terárko + práce Odpovídá teoretickému výpočtu 9850 kwh/rok Akvárium + další PC kwh/rok Děti rostou (telefony, PC) Dlouhé sprchování kwh/rok Ještě delší sprchování kwh/rok Výměna zásobníku, VZT EC Vliv solárního systému 8720 kwh/rok Od záři 12 v chodu TČ; Problém s by-passem VZT 6215 kwh/rok (odpovídá výpočtu S realizací TČ a mírné zimě) Práce doma / LED v pracovně 13

14 VLIV PASIVNÍCH SLUNEČNÍCH ZISKŮ NA SPOTŘEBU TEPLA NA VYTÁPĚNÍ přelom roku 2005/

15 Zdroje tepla pro NED a EPD Velkou roli hrají sazby elektro pro provoz domu 15

16 Zdroje tepla pro NED a EPD 16

17 Zdroje tepla pro NED a EPD 17

18 Výběrové podmínky pro výběr systému Paninko dáme podlahovku bude teplo a budete spokojená mám to doma (a co zdroje a návaznosti??) Co dávají do domů okolo nás? Životnost, rozšířitelnost Co os systému chceme neřešíme to zbytečně moc? Co je na pozemku plyn, elektro? Obsluha, uživatelské přenastavení Realizační cena (sofistikovaný systém obvykle dražší) A bude dotace? Systém vytápění, větrání a ohřevu TV (chlazení) Sofistikované systémy jsou náročnější Provozní náklady (sofistikovaný systém je má nižší) ČKAIT PRAHA - energetická náročnost budov 18

19 Volba systému rozvodu tepla Sálavé systémy - vyšší teplota topné vody u těles - Obvykle levnější realizace - Rychlá a jednoduchá regulovatelnost Plošné systémy - Nižší teploty topné vody výhoda pro TČ, kondenzační kotle (s radiátory větší rozměry těles) - U podl. A stěnových systému vyšší akumulace = setrvačnost, nepružnost - Cena Teplovzdušné vytápění - Sloučení systému řízeného větrání a rozvodu tepla do jednoho VZT systému 19

20 Volba zdroje tepla (a chladu) Elektrické přímotopy a el. Kotel (+ el. Boiler) - Přímotopy neumožňují záměnu v budoucnu - Obtíže se splním neobnovitelných energií Plynové kondenzační kotle - Plynová přípojka, modulace, výkon A další zdroje nebo jejich kombinace.. Tepelná čerpadla - Vzduch/voda, vzduch - Zem / voda - Umožňují chlazení Zdroje na biomasu - Interiérové teplovzdušné - Teplovodní s napojením na AKU zásobníky Solární systémy - Ohřev TV - Ohřev TV a přitápění Fotovoltaické systémy - Dodávající do sítě - Ostrovní systém 20

21 Volba zdroje tepla a rozvodu s vlivem dotace Program NZÚ v části B (volně) podpora novostaveb v EPD standardu kromě dalších podmínek vyžaduje max. hranici neobnovitelných primárních energií : - Pro B.1 max. 90 kwh/m 2 a - Pro B.2 max. 60 kwh/m 2 a Např. ohřev TV elektrickou energií pro 4-člennou rodinu obnáší cca 3980 kwh/a. Pro dům se 150 m 2 vztažné plochy to znamená cca 79 kwh/m 2 a neobnovitelné primární energie ( + vytápění, větrání a osvětlení = nutno se zaměřovat v B2) I u objektů s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění ( díky skladbám konstrukcí + větrání se ZZT) je tak vytvářen další tlak na instalaci ekologických zdrojů ( na malé množství energie technologie, které by mohli fungovat pro několik objektů nutné velmi malé výkony, ale cena realizace neklesá lineárně) Podíl podpory systémů vytápění a větrání z dotace je tak orientačně: - Pro B.1 z Kč cca Kč - Pro B.2 z Kč cca Kč (spíše na Pve systémy) 21

22 Energetická náročnost budovy dle vyhl. 78/2013 sb. / NZÚ NZUsolar+krb 78/2013-solar na TV + krb 78/2013-jen teplovz. Krb (pokrývá část z malého množství energie na vytápění; zbytek elektro) NZU/2013-bez Solar a bez krbu vše elektro 22

23 Porovnání jednotlivých systémů zdrojů tepla s větráním Není větrání se zpětným ziskem tepla znevýhodněno? referenční budova posuzovaná budova zdroje tepla (el. Kotel. Plyn. Kotel, TČ) zdroj tepla je potřeba vždy, stanovená účinnost 80% porovnává se se zadanou účinností % (TČ) příprava TV zdroj a způsob ohřevu vždy, stanovená účinnost 85% porovnává se se zadanou účinností solární systém (OZE) neobsahuje pokrytí energie dle výpočtu % (TČ) řízené větrání s rekuperací tepla je uvažováno 60% porovnává se se zadanou účinností např % - Zpětný zisk tepla v RD sníží potřebu na vytápění o kwh/a - Zajistí komfort vnitřního prostředí vyvětráno, sníží prach v interiéru, omezí hluk z venkovního prostředí - ZZT má u velmi dobře zaizolovaných objektů (EPD) stejný nebo i větší vliv na primární energie než TČ 23

24 Zdroje tepla pro EPD B2 - Teplovzdušné vytápění a větrání spojené s podlahovým temperováním - Splnění neobnovitelné energie díky TČ vzduch / voda na UT a TV (akumulační zásobník) - Další zlepšení díky PVE systému a TČ variantě 48V, bateriím a LED osvětlením na baterie. Zároveň VZT ventilátory 48V, čidla a servopoh. 24V z baterek (OSTROVNÍ SYSTÉM) - Instalace 6 ks panelů 260 Wp(suma 1,56 kwp) Výroba Pve systému: 1508 kwh/a TČ využití / COP teoretické Využití osvětlení, čidel, pohonů: Odběr elektro TČ / TČ s PVe 24

25 Zdroje tepla pro EPD B2 EPD Dubňany u Hodonína Zhmotnění do nedávné doby jen myšlenek a koncepcí 25

26 Zdroje tepla pro NED a EPD 26

27 Zdroje tepla pro NED a EPD 27

28 Zdroje tepla pro EPD 2200 kwh/a na UT (17,2 kwh/m2a) 28

29 Zdroje tepla pro EPD 2200 kwh/a na UT 29

30 Zdroje tepla pro EPD 2200 kwh/a na UT 30

31 Zdroje tepla pro NED 5100 kwh/a na UT 31

32 Zdroje tepla pro NED kwh/a na UT 32

33 Zdroje tepla pro EPD bez dotace (např. NZÚ) 2200 kwh/a na UT 33

34 Zdroje tepla pro EPD vč. dotace (např. NZÚ) 2200 kwh/a na UT 34

35 Spotřeby energie, velikosti objektů, počty osob EPD RD: 4 osoby ( 160 l TV / den) EPD BD: 27 bytů, 81 osob (až l TV / den) 35

36 AKUMULAČNÍ ZÁSOBNÍK A SOLÁRNÍ SYSTÉM Vytvoření podmínek pro provoz solárního systému h=1,6 m Ohřev TV: Pro 4 osoby cca 3500 kwh/a Rozumně navržený a provozovaný systém pokryje 45-65% požadavku - cca 1750 kwh/rok Parametry záznamu: -solární pole 5,4 m 2 -Zásobník 625 l; h=1,9 m -Ideální stratifikace teplot Dne systém dodal 18,5 kwh/den 36

37 AKUMULAČNÍ ZÁSOBNÍK A SOLÁRNÍ SYSTÉM Říjen 2014 Teplota pod víkem zásobníku (udržuje TČ) Prázdný dům (svátek 28) Teplota 1/3 h Teplota solárních panelů Venkovní teplota 37

38 AKUMULAČNÍ ZÁSOBNÍK A SOLÁRNÍ SYSTÉM 2.Listopadu 2014 Odpolední pohled z hradu Ralsko V Rychnově bylo také slunce celý den, optimalizace regulace byla zapnutá (pro účely semináře v Praze - která nebyla vidět byla optimalizace vypnutá ) Praha?? nebyla vidět Bezděz 38

39 AKUMULAČNÍ ZÁSOBNÍK A SOLÁRNÍ SYSTÉM Listopad 2014 Teplota pod víkem zásobníku (udržuje TČ) Vypnuta optimalizace Teplota 1/3 h Teplota solárních panelů Venkovní teplota 39

40 Akumulační zásobníky fyzikální možnosti Akumulovanáenergievzásobníku objemu kwh = 5 kw x 8 h 40 kwh = 8 kw x 5 h energie [kwh] rozdíl v energii (v teple) 40 kwh výkon nabíjení/vybíjení čas nabíjení/vybíjení 950 l 40 Δ T = 35 C teplota [ C] běžný provozní rozsah teplot Zdroj: ATREA 40

41 Využití zdroje na biomasu Pro srovnání vyššího výkonu zdroje na biomasu (např. interiérových kamen) a okamžitého odběru energie je vhodné využít AKU zásobníky Pokud bychom vzali teoreticky cenu kwh získané spálením biomasy 0 Kč/kWh a zanedbali náklady na : - Vlastní zdroj tepla a propojení na AKU + regulaci+ komín - Cenu motorové pily, řetězů, benzínu, štípačky - Vlastního času na přípravu dřeva a obsluhu kamen (přikládání a čištění) - Stačí cca 2-3 m 3 dřeva na 70% pokrytí za rok Vychází pro EPD dům s UT cca 2100 kwh/a a 4 osoby (ohřev TV) následovně: Stále zůstávají náklady paušální, které tímto zdrojem neovlivníme: - Platba za jističe (např. D 45 12*435 = cca 5220 Kč/a) - Provoz elektro domácnosti (D 45 cca 8845 Kč/a, u plynu v D Kč/a) 41

42 Tepelná čerpadla TČ vzduch vzduch: - Ovlivňují UT (bez vazby na TV) - Umožňují chlazení (náklad elektro) TČ vzduch voda: - Ovlivňují UT a TV - Umožňují chlazení (náklad elektro) TČ zem voda: - Ovlivňují UT a TV - Umožňují chlazení (přímé chlazení nebo převod do ohřevu TV) TČ využití odpadního vzduchu: - Energii při větrání převádí do dohřevu, TV a případně UT 42

43 TČ -EPD Rychnov Pokrytí požadavků TČ UT: zima 2012 / % TČ, 3% elektrické spirály zima 2013 / % TČ; 0% elektrické spirály - Pokrytí TV: TČ cca 45%, solární systém cca 55% 43

44 Zdroj tepla nejen pro EÚB Pozor na ventilační TČ Odebírá energii z vnitřního vzduchu, který po ochlazení odvádí z interiéru Vzduch z venkovního prostředí je přiváděn bez předehřevu bez ZZT 44

45 Fotovoltaickésystémy Využití vyrobené elektřiny: Nejlépe maximum v místě výroby (Zelený bonus už v zásadě není): - na provoz spotřebičů (svícení, vaření, počítače ) - na ohřev teplé vody - na podporu vytápění Přebytky lze dodat do sítě, ale je vhodné omezit je na minimum (výkupní cena je minimální) 45

46 EPD Dubňany -porovnání domů - Podlahové topení a konvektory společně s teplovzdušnou jednotkou - Zdroj tepla elektrické spirály v zásobníku - Splnění neobnovitelné energie díky větší Pve -4 kwp inst 000 Kč) - Podlahové topení a konvektory společně s teplovzdušnou jednotkou - Zdroj tepla Pve systém, baterky, stejnosměrné TČ vč. chlazení - Instalováno cca 2 kwp 46

47 Dřevostavby a moderní technologie energetických úspor 47

48 Děkuji za pozornost ČKAIT PRAHA Martin Jindrák 48