Apartmánové bydlení - Kramolín, Šumava Daniel Brýda, Fakulta Stavební ČVUT
ARCHITEKTONICKÁ ČÁST ZÁKLADNÍ KONCEPCE
KONCEPT MOBILITY ARCHITEKTONICKÁ ČÁST
01 - ZÁKLADOVÉ PATKY + NOSNÝ RÁM 02 - PODLAHOVÉ PANELY 03 - STĚNOVÉ PANELY 04 - STŘEŠNÍ PANELY 05 - PLÁTOVÁNÍ STŘEŠNÍCH PANELŮ + I NOSNÍKY 06 - IZOLACE + VNĚJŠÍ DESKY + OKENNÍ KASTLÍKY ARCHITEKTONICKÁ ČÁST POSTUP VÝSTAVBY
07 - DIFUZNÍ FÓLIE + LATĚ 08 - OKNA 09 - FOTOTERMICKÉ PANELY 10 - VENKOVNÍ PALUBKY 11 - FOTOVOLTAICKÉ PANELY 12 - OPLECHOVÁNÍ + OKAPY POSTUP VÝSTAVBY ARCHITEKTONICKÁ ČÁST
STAVEBNÍ ČÁST JIŽNÍ POHLED 1:35 APARTMÁN 1 - FOR COUPLE
APARTMÁN 1 - FOR COUPLE PŮDORYS 1:35 STAVEBNÍ ČÁST
STAVEBNÍ ČÁST PODÉLNÝ ŘEZ 1:35 APARTMÁN 1 - FOR COUPLE
APARTMÁN 1 - FOR COUPLE PŘÍČNÉ ŘEZY 1:35 STAVEBNÍ ČÁST
STAVEBNÍ ČÁST JIŽNÍ POHLED 1:35 APARTMÁN 2 - FOR FAMILY
APARTMÁN 2 - FOR FAMILY PŮDORYS 1:35 STAVEBNÍ ČÁST
STAVEBNÍ ČÁST PODÉLNÝ ŘEZ 1:35 APARTMÁN 2 - FOR FAMILY
APARTMÁN 2 - FOR FAMILY PŘÍČNÉ ŘEZY 1:35 STAVEBNÍ ČÁST
STAVEBNÍ ČÁST SITUACE 1:200 POZEMEK
POZEMEK POHLED JIŽNÍ, ŘEZ PŘÍČNÝ 1:100 STAVEBNÍ ČÁST
STAVEBNÍ ČÁST JIŽNÍ POHLED 1:35 APARTMÁN 1 - FOR COUPLE
APARTMÁN 1 - FOR COUPLE PŮDORYS 1:35 STAVEBNÍ ČÁST
Propan-Butanová elektrocentrála Vertikální větrná elektrárna Fotovoltaické CIS Panely Kombinovaný měnič a regulátor nabíjení Nádrž na teplou vodu Fototermické solární kolektory Bateriové články LiFePo4 Kamna s teplovodním výměníkem Akumulační nádrž Sprchový výměník Kapilární topení VNITŘNÍ SYSTÉMY GRAFICKÉ SCHÉMA TZB TECHNICKÁ ČÁST
APARTMÁN 1 - FOR COUPLE SCHÉMA VĚTRÁNÍ S REKUPERACÍ TECHNICKÁ ČÁST
KONSTRUKČNÍ ČÁST SCHÉMA 1:25 VÝPOČET PROSTUPU TEPLA
VÝPOČET PROSTUPU TEPLA SKLADBY KONSTRUKCÍ 1:10 KONSTRUKČNÍ ČÁST
KONSTRUKČNÍ ČÁST KONSTRUKČNÍ DATAILY 1:10 VÝPOČET LINEÁRNÍCH VAZEB
VÝPOČET LINEÁRNÍCH VAZEB KONSTRUKČNÍ DETAILY 1:10 KONSTRUKČNÍ ČÁST
KONSTRUKČNÍ ČÁST PŮDORY A ŘEZ OKNA 1:5 VÝPOČET ZASKLÍVACÍ SPÁRY
VÝPOČET OKENNÍ SPÁRY DETAIL OSTĚNÍ A DETAIL PARAPETU 1:5 KONSTRUKČNÍ ČÁST
APARTMÁN "FOR COUPLE" APARTMÁN "FOR FAMILY" Průměrný součnitel prostupu tepla obálky budovy Uem 0,159 W/m2.K Průměrný součnitel prostupu tepla obálky budovy Uem 0,161 W/m2.K Konstrukce plocha U Konstrukce plocha U S01. Střecha 60,453 m2 0,1646 W/m2.K 9,9506 S01. Střecha 44,275 m2 0,1646 W/m2.K 7,2877 S02. Stěna 93,954 m2 0,1680 W/m2.K 15,7842 S02. Stěna 84,878 m2 0,1680 W/m2.K 14,2595 S03. Podlaha 46,314 m2 0,1249 W/m2.K 5,7846 S03. Podlaha 36,898 m2 0,1249 W/m2.K 4,6085 S04. Okno Sever 1,133 m2 0,6405 W/m2.K 0,7257 S04. Okno Sever 1,133 m2 0,6405 W/m2.K 0,7257 S05. Okno Jih 4,334 m2 0,6366 W/m2.K 2,7592 S05. Okno Jih/Západ 2,890 m2 0,6366 W/m2.K 1,8395 S06. Francouzké dveře Jih 7,464 m2 0,6278 W/m2.K 4,6855 S06. Francouzké dveře Jih 7,464 m2 0,6278 W/m2.K 4,6855 39,6898 W/K 33,4064 W/K Lineární vazba délka psi Lineární vazba délka psi D01. Střecha Střecha 13,821 m 0,0719 W/m.K 0,9936 D01. Střecha Střecha 11,011 m 0,0719 W/m.K 0,7916 D02. Stěna Střecha 36,390 m 0,0140 W/m.K 0,5080 D02. Stěna Střecha 30,064 m 0,0140 W/m.K 0,4197 D03. Stěna Podlaha 34,344 m 0,1274 W/m.K 4,3754 D03. Stěna Podlaha 28,724 m 0,1274 W/m.K 3,6594 D04. Stěna Stěna 11,900 m 0,0623 W/m.K 0,7416 D04. Stěna Stěna 12,954 m 0,0623 W/m.K 0,8073 D05. Podlaha Podlaha 13,065 m 0,0205 W/m.K 0,2678 D05. Podlaha Podlaha 10,452 m 0,0205 W/m.K 0,2143 D06. Okno ostění 13,254 m 0,0056 W/m.K 0,0740 D06. Okno ostění 10,918 m 0,0056 W/m.K 0,0609 D07. Okno parapet 8,377 m 0,0048 W/m.K 0,0402 D07. Okno parapet 7,140 m 0,0048 W/m.K 0,0343 D08. Okno nadpraží 8,377 m 0,0082 W/m.K 0,0684 D08. Okno nadpraží 7,140 m 0,0082 W/m.K 0,0583 6,9323 W/k 5,9292 W/k Bodová vazba počet chi Bodová vazba počet chi D09. Podlaha Stěna Stěna 4 ks 0,0450 W/K 0,1800 D09. Podlaha Stěna Stěna 4 ks 0,0450 W/K 0,1800 D10. Stěna Stěna Strěcha 4 ks 0,0450 W/K 0,1800 D10. Stěna Stěna Strěcha 4 ks 0,0450 W/K 0,1800 D11. Stěna Strěcha Strěcha 2 ks 0,0450 W/K 0,0900 D11. Stěna Strěcha Strěcha 2 ks 0,0450 W/K 0,0900 D12. Kotva 14 ks 0,0500 W/K 0,7000 D12. Kotva 12 ks 0,0500 W/K 0,6000 1,1500 W/K 1,0500 W/K OKNO SEVER OKNO JIH FRANCOUZSKÉ DVEŘE JIH Plocha okna Sw 1,1330 m2 Plocha okna Sw 7,4636 m2 Plocha okna Sw 7,4636 m2 Plocha zasklení Sg 0,7470 m2 Plocha zasklení Sg 6,0425 m2 Plocha zasklení Sg 6,0425 m2 Plocha rámu Sf 0,3860 m2 Plocha rámu Sf 1,4212 m2 Plocha rámu Sf 1,4212 m2 Délka zasklívací spáry l g 3,4600 m Délka zasklívací spáry l g 17,7420 m Délka zasklívací spáry l g 17,7420 m 0,0870 0,0870 Souč. prost. tepla skla Ug 0,6000 W/m2K Souč. prost. tepla skla Ug 0,6000 W/m2K Souč. prost. tepla skla Ug 0,6000 W/m2K Souč. prost. tepla rámu Uf 0,6500 W/m2K Souč. prost. tepla rámu Uf 0,6500 W/m2K Souč. prost. tepla rámu Uf 0,6500 W/m2K Zasklívací spára psi g 0,0077 W/m Zasklívací spára psi g 0,0077 W/m Zasklívací spára psi g 0,0077 W/m Tepelná ztráta oknem Hw 0,7257 W/K Tepelná ztráta oknem Hw 4,6855 W/K Tepelná ztráta oknem Hw 4,6855 W/K Souč. prost. tepla okna Uw 0,6405 W/m2K Souč. prost. tepla okna Uw 0,6278 W/m2K Souč. prost. tepla okna Uw 0,6278 W/m2K VÝPOČET U EM OBÁLKY OBJEKTŮ A U W OKEN TECHNICKÁ ČÁST
POZEMEK APARTMÁN "FOR COUPLE" APARTMÁN "FOR FAMILY" Řešený pozemek 3659,00 m2 Vnější povrch A 213,652 m2 Vnější povrch A 177,537 m2 Zastavěná plocha 143,00 m2 Vnější objem V 170,344 m3 Vnější objem V 137,891 m3 Zpevněné plochy 189,00 m2 A / V 1,254 m2 / m3 A / V 1,288 m2 / m3 Procento zastavěnosti pozemku 9,07 % Energeticky vztažná plocha 46,314 m2 Energeticky vztažná plocha 36,898 m2 Užitná plocha 34,060 m2 Užitná plocha 26,940 m2 PARKOVÁNÍ Vnitřní objem 98,574 m3 Vnitřní objem 79,445 m3 Zastavěná plocha 62,00 m2 Měrná potřeba tepla na vytápění 2,29 /m2.a Zpevněné plochy 86,00 m2 (při plné obsazenosti) Měrná potřeba tepla na vytápení (při náhodné obsazenosti) 13,02 /m2.a TECHNICKÁ ČÁST TABULKA BILANCÍ
Zásobní nádrž na pitnou vodu Kořenová čistička Hlubinné DC čerpadlo Vrtaná hlubinná studna Vícekomorový septik Horizontální kořenový filtr Regulační šachta Zásak nebo vyústění do potoka TECHNICKÁ ČÁST POPIS FUNGOVÁNÍ SYSTÉMU TZB SCHÉMA VODNÍHO HOSPODÁŘSTVÍ
TECHNICKÁ ČÁST EDUKATIVNÍ STRÁNKA VYUŽÍVÁNÍ ENERGIE ZDROJ: http://www.idtec.cz/
VNITŘNÍ SYSTÉMY SCHÉMA VÝPOČETNÍHO SKRIPTU TECHNICKÁ ČÁST
BILANCE PROVOZNÍCH ENERGIÍ A TEPLOTA V INTERIÉRU - DENNÍ HODNOTY BILANCE PRODUKCE A SPOTŘEBY - DENNÍ HODNOTY TECHNICKÁ ČÁST ROČNÍ SIMULACE TEORETICKÉHO PROVOZU S NAHODILOU OBSAZENOSTÍ GRAFY
ROČNÍ SIMULACE TEORETICKÉHO PROVOZU: střídavá obsazenost během celý rok, průměrná obsazenost 48% pobyt osob v exteriréu velkou část dne pokud neprší 22 fotovoltaických panel - 27 m2 bez fototermických panelů nebo větrné elektrárny průměrná spotřeba el. energie - 1,3 / os.den průměrná spotřeba tep. vody - 25 l / os.den mechanické větrání s rekuperací - 100 m3 / h bateriové uložiště s kapacitou 9600 Wh CELOKOVÉ HODNOTY ROČNÍ BILANCE: Produkce VĚTRNÁ ELEKTRÁRNA: Produkce FOTOVOLTAIKA: Produkce FOTOTERMIKA: Produkce OZE CELKEM: Spotřeba ELEKTROSPOTŘEBIČE: Spotřeba UMĚLÉ OSVĚTLENÍ: Spotřeba VENTILACE: Spotřeba TZB (čerpadla, měř., reg.): Spotřeba ČERPÁNÍ VODY ZE STUDNY: Spotřeba ELEKTŘINA NA OHŘEV VODY: Spotřeba ELEKŘINA CELKEM: Spotřeba TEPLA NA OHŘEV VODY: 0 5019 0 5019 770 65 550 312 34 137 1868 1381 Produkce KAMNA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (dřevo): Produkce ELEKTROCENTRÁLA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (propan-butan): Solární zisk OKNY: VNITŘNÍ ZISKY: Ztráta PROSTUPEM: Ztráta VĚTRÁNÍM: TOPENÍ Počet cyklů BATERIE: Maximální hloubka vybití: 521 72 175 235 53 141 1671 3910 3942 2256 439 102 50 h kg h kg cyklů % Díky nižším vnitřním ziskům již nedochází k přehřívání interiéru. Za celý rok projde baterie pouze skrz 102 cyklů a nikdy není vybíjena pod 50%. To zaručuje životnost baterie min. 49 let. Fotovoltaický systém, přestože vykazuje velké přebytky produkce, jedná se o nadprodukci z letního obodobí. V zímním období nestačí výkon na temperování objektu a je tedy nutné častěji topit v kamnech než v simulaci s plnou obsazenoustí. záložní zdroj o výkonu 4,4 kw Nevyužitá produkce OZE CELKEM: 1045 Maximální teplota v INTERIÉRU: nastane dne: 27,9 22.7. st. C Měrná potřeba tepla na vytápění činí 13,02 /m2.a sezóna počet obsazenost týdnů celý týden víkend prázdný % zima 10 5 3 2 63% jaro 16 4 6 6 41% léto 10 4 3 3 53% podzim 16 4 6 6 41% průměr 48% pobyt osob v exteriréru sezóna Po,Út,Čt St Pá So, Ne zima 10-12 15-16 10-12 15-16 10-16 jaro 10-12 15-18 10-12 15-18 10-18 léto 9-12 15-20 9-12 15-20 9-20 podzim 10-12 15-18 10-12 15-18 10-18 UKÁZKA ROZDÍLNÝCH VÝSLEDKŮ ROČNÍ BILANCE PRO RŮZNÉ VELIKOSTI FOTOVOLTAIKY (první varianta odpovídá grafům): Fotovoltaické panely Spotřeba Elektrocentrála Spotřeba Dříví v kamnech Plocha Prudukce Nespotřebováno m2 / a / a kg / a l / os.den 27,016 5019 1045 141 175 17,192 3194 59 252 229 13,508 2510 8 376 261 Ve variantě, která se snaží co nejblíže simulovat skutečný provoz apartmánu, se ukazuje, že jako dostatečný jediný zdroj stačila fotovoltaika a o i o ploše menší než, která byla původně navržena. Pokud by ale v budoucnu byla obsazenost vyšší než modelová, mohla by spotřeba paliva na elektrocentrále výrazně vzrůst, nebo by systém musel být dodatečně doplněn o větrnou elektrárnu. BILANCE VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ - MĚSÍČNÍ HODNOTY PROCENTUÁLNÍ ROZLOŽENÍ PRODUKCE ENERGIE PROCENTUÁLNÍ ROZDĚLENÍ SPOTŘEBY BILANCE ROČNÍ SIMULACE TEORETICKÉHO PROVOZU S NAHODILOU OBSAZENOSTÍ TECHNICKÁ ČÁST
BILANCE PROVOZNÍCH ENERGIÍ A TEPLOTA V INTERIÉRU - DENNÍ HODNOTY BILANCE PRODUKCE A SPOTŘEBY - DENNÍ HODNOTY TECHNICKÁ ČÁST ROČNÍ SIMULACE IDEALIZOVANÉHO PROVOZU S PLNOU OBSAZENOSTÍ GRAFY
ROČNÍ SIMULACE IDEALIZOVANÉHO PROVOZU: CELOKOVÉ HODNOTY ROČNÍ BILANCE: plná obsazenost celý týden po celý rok stálý pobyt osob v interiéru 22 fotovoltaických panel - 27 m2 3 fototermické panely - 3,25 m2 1 větrná elektrána - 2000 Wp průměrná spotřeba el. energie - 2,5 / os.den průměrná spotřeba tep. vody - 60 l / os.den mechanické větrání s rekuperací - 100 m3 / h bateriové uložiště s kapacitou 9600 Wh záložní zdroj o výkonu 4,4 kw Produkce VĚTRNÁ ELEKTRÁRNA: Produkce FOTOVOLTAIKA: Produkce FOTOTERMIKA: Produkce OZE CELKEM: Spotřeba ELEKTROSPOTŘEBIČE: Spotřeba UMĚLÉ OSVĚTLENÍ: Spotřeba VENTILACE: Spotřeba TZB (čerpadla, měř., reg.): Spotřeba ČERPÁNÍ VODY ZE STUDNY: Spotřeba ELEKTŘINA NA OHŘEV VODY: Spotřeba ELEKŘINA CELKEM: Spotřeba TEPLA NA OHŘEV VODY: Nevyužitá produkce OZE CELKEM: 1624 5019 1229 7872 1862 242 865 303 100 543 3914 3107 725 Produkce KAMNA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (dřevo): Produkce ELEKTROCENTRÁLA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (propan-butan): Solární zisk OKNY: VNITŘNÍ ZISKY: Ztráta PROSTUPEM: Ztráta VĚTRÁNÍM: TOPENÍ Počet cyklů BATERIE: Maximální hloubka vybití: Maximální teplota v INTERIÉRU: nastane dne: 132 19 44 329 75 198 1224 7518 4302 4547 62 125 50 30,2 19.8. h kg h kg cyklů % st. C Celková bilance ukazuje, že topení v navrženém objektu při stálé obsazenosti není absolutně nutné navrhovat a by plně postačila kamna jako záložní zdroj. I přes venkovní stínění a noční větrání dochází vlivem velkých vnitřních zisků k přehřívání interiéru. Za celý rok projde baterie pouze skrz 125 cyklů a nikdy není vybíjena pod 50%. To zaručuje životnost baterie min. 40 let. Měrná potřeba tepla na vytápění činí pouhých 2,29 /m2.a UKÁZKA ROZDÍLNÝCH VÝSLEDKŮ ROČNÍ BILANCE PRO RŮZNÉ KOMBINACE PRVKŮ OZE (první varianta odpovídá grafům): Různé varianty ukazují, že nejdůležitějším a nejefektivnějším prvkem systému jsou Fotovoltaické panely. Produkce větrné elektrárny je příliš nevyvážená a v nárazech příliš vysoká a proto při instalování většího výkonu zůstává velká část produkce nespotřebovaná. Fototermické panely nejsou v navrženém systému příliš efektivní, protože přebytky produkce el. en. jsou ukládány jako teplo do stejné nádrže s kterou pracují panely termické. Jejich výkon je pak velice závislý na spotřebě, viz optimalizace. Zároveň se ukazuje, že snaha výrazně snížit spotřebu paliva elektrocentrálou pod 200kg/rok je pouze za cenu značného zvýšení nadbytečné nespotřebované produkce. Uvažovaná kombinace prvků OZE Produkce OZE Nespotřebovaná produkce OZE Spotřeba Spotřeba Větrná el. Fotovoltaika Fototermika Větrná el. Fotovoltaika Fototermika Větrná el. Fotovoltaika Fototermika Elektrocentrála Dříví v kamnech Wp m2 m2 / a / a / a / a / a / a kg / a l / os.den 2000 27,016 3,249 1624 5019 1229 276 423 26 198 44 0 27,016 0 0 5019 0 0 8 0 856 121 0 27,016 3,249 0 5019 1613 0 205 12 499 76 2000 27,016 0 1624 5019 0 168 196 0 351 91 3000 27,016 0 2436 5019 0 505 292 0 249 71 3000 34,384 0 2436 6388 0 698 922 0 147 59 3000 34,384 3,249 2436 6388 795 791 1236 54 116 25 5000 17,192 0 4060 3194 0 1175 72 0 501 81 BILANCE VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ - MĚSÍČNÍ HODNOTY PROCENTUÁLNÍ ROZLOŽENÍ PRODUKCE ENERGIE PROCENTUÁLNÍ ROZDĚLENÍ SPOTŘEBY BILANCE ROČNÍ SIMULACE IDEALIZOVANÉHO PROVOZU S PLNOU OBSAZENOSTÍ TECHNICKÁ ČÁST
MOŽNOSTI VYUŽITÍ VÝPOČETNÍ SIMULACE K OPTIMALIZACI NÁVRHU - VSTUPNÍ ÚDAJE SCHODNÉ SE SIMULACÍ PROVOZU S PLNOU OBSAZENOSTÍ ZÁVISLOST PRODUKCE FOTOTERMICKÝCH PANELŮ NA SPOTŘEBĚ TEPLÉ VODY: (při spotřebě el. energie cca 2,75 / os.den) Spotřeba Teplá voda produkce FOTOTERMIKA Nespotřebovaná produkce OZE Spotřeba Elektrocentrála Větrná el. Fotovoltaika Fototermika l / os.den / a / a / a / a kg / a 44 889 396 672 37 172 48 973 344 591 36 175 52 1052 319 529 32 179 56 1138 299 474 28 187 60* 1229 276 423 26 198 64 1326 258 378 22 212 68 1425 231 339 21 229 72 1523 214 303 19 256 76 1621 199 270 17 291 80 1712 183 242 15 327 *průměrná hodnota v České republice ZÁVISLOST PRODUKCE FOTOTERMICKÝCH PANELŮ NA SPOTŘEBĚ EL. ENERGIE : (při spotřebě teplé vody cca 60 l / os.den) Spotřeba El. Energie Produkce FOTOTERMIKA Nespotřebovaná produkce OZE Spotřeba Elektrocentrála Větrná el. Fotovoltaika Fototermika / os.den / a / a / a / a kg / a 2,00 856 406 755 42 41 2,25 999 353 602 36 73 2,50 1121 306 488 31 150 2,75 1245 270 399 26 221 3,00 1363 232 338 20 319 3,25 1465 203 281 18 438 3,50 1554 181 235 16 567 3,75* 1632 160 195 13 711 *průměrná hodnota v České republice Je evidentní, že efektivita fototermických panelů jako zdroje OZE, je velice závislá na spotřebě úměrné produkci. Pokud ale zvýšenou spotřebu simulujeme plošným navýšením průměrné spotřeby, je následkem nepříliš zlepšený stav v době nadprodukce, ale velmi zhoršený stav v době nedostatečné produkce, což se projevuje na spotřebě paliva v záložním zdroji. V tabulce spotřeby el. energie je velice zjevné, že uvědomělý přístup vedoucí k omezení spotřeby, zejména pak v dny s nízkou produkcí je základem dobře fungujícího systému ostrovního domu. VLIV KAPACITY BATERIE NA HOSPODÁRNOST CELÉHO SYSTÉMU PŘI MAX. HLOUBCE VYBITÍ 50%: - předpokládaná životnost 5000 cyklů - finanční úspora počítána při ceně 30Kč/kg propan butanu - úspory a návratnosti jsou počítáni oproti předcházející menší baterii Kapacita Baterie Cena Baterie Spotřeba Elektrocentrála Roční úspora Zvýšení vstupní náklady Základní návratnost Počet cyklů Baterie Očekáváná životnost Náklady na 50 let provozu Wh Kč kg / a Kč / a Kč roku cyklů / a roku Kč / a 1920 23224 641 - - - 421 11,9 21 182 2880 34956 558 2490 11732 4,7 347 14,4 19 168 4320 52376 449 3270 17420 5,3 233 21,5 15 906 9600 125840 195 7620 73464 9,6 124 40,3 8 973 12480 165584 153 1290 39744 30,8 100 50 7 901 VLIV KAPACITY BATERIE NA HOSPODÁRNOST CELÉHO SYSTÉMU PŘI MAX. HLOUBCE VYBITÍ 80%: - předpokládaná životnost 2000 cyklů Kapacita Baterie Cena Baterie Spotřeba Elektrocentrála Roční úspora Zvýšení vstupní náklady Základní návratnost Počet cyklů Baterie Očekáváná životnost Náklady na 50 let provozu Wh Kč kg / a Kč / a Kč roku cyklů / a roku Kč / a 1920 23224 541 - - - 478 4,2 21 759 2880 34956 427 3420 11732 3,4 355 5,6 19 052 4320 52376 287 4200 17420 4,1 260 7,7 15 412 9600 125840 123 4920 73464 14,9 133 15 12 079 12480 165584 91 960 39744 41,4 105 19 11 445 Z finanční analýzy problematiky výběru baterie vyplývá, že zatímco baterie s nižší kapacitou nabízí nižší pořizovací náklady, investice do větší kapicity se vyplatí v podobě snížených nákladů na provoz záložního zdroje a to zejména při započítání do bilance i životnost baterie ve formě ročních nákladů na dalších 50 let provozu. Pokud je systém navrhován na kratší dobu životnosti a je zvolena baterie s menší kapacitou, tak je možné si dovolit baterii vybíjet více hluboko (80%), protože snížená životnost je téměř úměrně zaplacena sníženou spotřebou paliva v záložním zdroji. Naopak při investici do baterií s vysokou kapacitou je velice výhodné dodržovat přísný režim nízké hloubky vybíjení, což se velice pozitivně projevuje na finanční bilanci z dlouhodobého hodnocení. Z analýzy vychází jako vítěz baterie s kapacitou 9600 Wh (jedná se o baterii LiFePO4 16x 3,2V/200Ah), která přináší výraznou úsporu spotřeby neobnovitelného paliva záložního zdroje a tím i velice příznivé provozní náklady. Větší baterii 12480Wh je ještě o něco výhodnější v dlouhodobém měřítku, ale zvýšené náklady na její pořízení oproti baterii 9600 Wh představují příliš dlouhou návratnost. TECHNICKÁ ČÁST MOŽNOSTI VYUŽITÍ VÝPOČETNÍ SIMULACE K OPTIMALIZACI NÁVRHU
VLIV SOUČINITELE PROSTUPU TEPLA OBÁLKY NA HOSPODÁRNOST CELÉHO SYSTÉMU : - Produkce Fotovoltaiky 5019 /a a produkce větrné elektrátny 1624 /a Produkce FOTOTERMIKA Nespotřebovaná produkce OZE Spotřeba Elektrocentrála Spotřeba dřeva v kamnech Potřeba tepla na vytápění Uem Větrná el. Fotovoltaika Fototermika W / m2.k / a / a / a / a kg / a kg / a / m2.a 0,12 1301 263 392 24 131 6 0,28 0,16 1283 269 401 25 124 33 1,62 0,20 1295 274 407 25 122 132 7,32 0,24 1329 270 399 26 123 263 16,30 0,28 1334 249 399 26 117 457 28,33 0,32 1417 214 376 22 123 589 39,94 Součinitele prostupu tepla a tedy tepelně izolační kvalita obálky domu má výrazější vliv pouze na výkon topení a provoz kamen. Nárust potřeby tepla na vytápění je velice rychlý a oblátka s Uem na 0,24 W/m2.K by již nesplnila požadavek normy pro pasivní domy. Nicméně to neznamená, že dům by byl nehospodárný nebo výrazně nákladný na provoz. Naopak se ukazuje, že i s nejhroší uvažovanou obálkou nepřekročí výšené náklady na topení 1 m3 tvrdého dřeva. Je pak tedy jen otázkou návrhu a částečně komfortu, má-li být objekt provozu schopný i bez topení a kamna sloužit pouze jako záložní zdroj, nebo je topení v kamnech pro uživatele přidanou hodnotou a zážitkem. VLIV VELIKOSTI OKEN V JIŽNÍ STĚNĚ NA HOSPODÁRNOST CELÉHO SYSTÉMU A RIZIKO PŘEHŘÍVÁNÍ: - Produkce Fotovoltaiky 5019 /a a produkce větrné elektrátny 1624 /a - Venkovní stínění textilní roletou (duben - září) Prosklení jižní fasády Solární zisky Spotřeba Elektrocentrála Spotřeba dřeva v kamnech Potřeba tepla na vytápění Max. teplota v interiéru nastává dne % / a kg / a kg / a / m2.a st. C 10 759 122 41 1,88 29,9 9.7. 14 1063 123 36 1,56 30,0 9.7. 18 1366 122 35 1,50 30,1 19.8. 22 1671 123 39 1,66 30,2 19.8 26 1973 123 40 1,90 30,4 19.8 30 2276 124 48 2,19 30,5 19.8. Velikost prosklení fasády při dobrém návrhu stínění a větrání nehraje výraznější vliv. ROČNÍ SIMULACE IDEALIZOVANÉHO PROVOZU S PLNOU OBSAZENOSTÍ TECHNICKÁ ČÁST
VENKOVNÍ KLIMATICKÉ ÚDAJE - HODINOVÁ DATA BILANCE PROVOZNÍCH ENERGIÍ A TEPLOTA V INTERIÉRU - HODINOVÁ DATA STAV PRVKŮ TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ - HODINOVÁ DATA TECHNICKÁ ČÁST TÝDENNÍ SIMULACE - ZIMNÍ JASNÝ TÝDEN GRAFY
TÝDENNÍ SIMULACE - ZIMNÍ JASNÝ TÝDEN - 7.1. - 13.1. Počáteční teplota v interiéru: 20,0 st. C Počáteční stav nabití baterie: 60 % Počáteční teplota v akumulaci: 35 st. C Počáteční teplota v teplovodní nádrži: 55 st. C Počáteční stav naplnění nádrže na pitnou vodu: 60 % Koncová teplota v interiéru: 22,7 st. C Koncový stav nabití baterie: 66 % Koncová teplota v akumulaci: 72 st. C Koncová teplota v teplovodní nádrži: 41 st. C Koncový tav naplnění nádrže na pitnou vodu: 54 % Produkce VĚTRNÁ ELEKTRÁRNA: Produkce FOTOVOLTAIKA: Produkce FOTOTERMIKA: Produkce OZE CELKEM: Spotřeba ELEKTROSPOTŘEBIČE: Spotřeba UMĚLÉ OSVĚTLENÍ: Spotřeba VENTILACE: Spotřeba TZB (čerpadla, měř., reg.): Spotřeba ČERPÁNÍ VODY ZE STUDNY: Spotřeba ELEKTŘINA NA OHŘEV VODY: Spotřeba ELEKŘINA CELKEM: Spotřeba TEPLA NA OHŘEV VODY: 34,14 59,75 38,06 131,95 29,75 0,35 7,54 7,99 1,51 6,36 53,50 56,8 Produkce KAMNA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (dřevo): Produkce ELEKTROCENTRÁLA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (propan-butan): Solární zisk OKNY: VNITŘNÍ ZISKY: Ztráta PROSTUPEM: Ztráta VĚTRÁNÍM: TOPENÍ Počet cyklů BATERIE: Maximální hloubka vybití: 56 7 18,66 0,44 0,10 0,27 53,79 110,40 157,50 40,77 24,56 2 50 h kg h kg cyklů % PRODUKCE - HODINOVÁ DATA Nevyužitá produkce OZE CELKEM: 0 Maximální teplota v INTERIÉRU: nastane dne: 25,8 9.1. st. C SPOTŘEBA - HODINOVÁ DATA BILANCE TÝDENNÍ SIMULACE - ZIMNÍ JASNÝ TÝDEN TECHNICKÁ ČÁST
VENKOVNÍ KLIMATICKÉ ÚDAJE - HODINOVÁ DATA BILANCE PROVOZNÍCH ENERGIÍ A TEPLOTA V INTERIÉRU - HODINOVÁ DATA STAV PRVKŮ TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ - HODINOVÁ DATA TECHNICKÁ ČÁST TÝDENNÍ SIMULACE - ZIMNÍ ZATAŽENÝ TÝDEN GRAFY
TÝDENNÍ SIMULACE - ZIMNÍ ZATAŽENÝ TÝDEN - 16.12. - 22.12. Počáteční teplota v interiéru: 20,0 st. C Počáteční stav nabití baterie: 60 % Počáteční teplota v akumulaci: 35 st. C Počáteční teplota v teplovodní nádrži: 55 st. C Počáteční stav naplnění nádrže na pitnou vodu: 60 % Koncová teplota v interiéru: 21,0 st. C Koncový stav nabití baterie: 58,9 % Koncová teplota v akumulaci: 35 st. C Koncová teplota v teplovodní nádrži: 39,8 st. C Koncový tav naplnění nádrže na pitnou vodu: 0 % Produkce VĚTRNÁ ELEKTRÁRNA: Produkce FOTOVOLTAIKA: Produkce FOTOTERMIKA: Produkce OZE CELKEM: Spotřeba ELEKTROSPOTŘEBIČE: Spotřeba UMĚLÉ OSVĚTLENÍ: Spotřeba VENTILACE: Spotřeba TZB (čerpadla, měř., reg.): Spotřeba ČERPÁNÍ VODY ZE STUDNY: Spotřeba ELEKTŘINA NA OHŘEV VODY: Spotřeba ELEKŘINA CELKEM: Spotřeba TEPLA NA OHŘEV VODY: 71,24 16,06 7,87 95,17 30,20 3,55 6,69 6,46 1,30 14,26 62,46 47,24 Produkce KAMNA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (dřevo): Produkce ELEKTROCENTRÁLA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (propan-butan): Solární zisk OKNY: VNITŘNÍ ZISKY: Ztráta PROSTUPEM: Ztráta VĚTRÁNÍM: TOPENÍ Počet cyklů BATERIE: Maximální hloubka vybití: 20 3 6,66 6,49 1,47 3,89 12,44 106,87 108,52 22,68 7,7 1 50 h kg h kg cyklů % PRODUKCE - HODINOVÁ DATA Nevyužitá produkce OZE CELKEM: 0 Maximální teplota v INTERIÉRU: nastane dne: 22,7 18.12. st. C SPOTŘEBA - HODINOVÁ DATA BILANCE TÝDENNÍ SIMULACE - ZIMNÍ ZATAŽENÝ TÝDEN TECHNICKÁ ČÁST
VENKOVNÍ KLIMATICKÉ ÚDAJE - HODINOVÁ DATA BILANCE PROVOZNÍCH ENERGIÍ A TEPLOTA V INTERIÉRU - HODINOVÁ DATA STAV PRVKŮ TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ - HODINOVÁ DATA TECHNICKÁ ČÁST TÝDENNÍ SIMULACE - LETNÍ JASNÝ TÝDEN GRAFY
TÝDENNÍ SIMULACE - LETNÍ JASNÝ TÝDEN - 12.8. - 18.8. Počáteční teplota v interiéru: 20,0 st. C Počáteční stav nabití baterie: 60 % Počáteční teplota v akumulaci: 35 st. C Počáteční teplota v teplovodní nádrži: 55 st. C Počáteční stav naplnění nádrže na pitnou vodu: 60 % Koncová teplota v interiéru: 26,6 st. C Koncový stav nabití baterie: 63,5 % Koncová teplota v akumulaci: 84,6 st. C Koncová teplota v teplovodní nádrži: 40,7 st. C Koncový tav naplnění nádrže na pitnou vodu: 77,5 % Produkce VĚTRNÁ ELEKTRÁRNA: Produkce FOTOVOLTAIKA: Produkce FOTOTERMIKA: Produkce OZE CELKEM: Spotřeba ELEKTROSPOTŘEBIČE: Spotřeba UMĚLÉ OSVĚTLENÍ: Spotřeba VENTILACE: Spotřeba TZB (čerpadla, měř., reg.): Spotřeba ČERPÁNÍ VODY ZE STUDNY: Spotřeba ELEKTŘINA NA OHŘEV VODY: Spotřeba ELEKŘINA CELKEM: Spotřeba TEPLA NA OHŘEV VODY: 13,30 129,43 11,06 153,79 27,05 3,05 26,49 6,02 1,43 3,49 67,54 55,91 Produkce KAMNA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (dřevo): Produkce ELEKTROCENTRÁLA: Počet hodin v provozu: Spotřeba paliva (propan-butan): Solární zisk OKNY: VNITŘNÍ ZISKY: Ztráta PROSTUPEM: Ztráta VĚTRÁNÍM: TOPENÍ Počet cyklů BATERIE: Maximální hloubka vybití: 0 0 0 7,69 1,75 4,61 13,34 126,38 26,77 99,15 0 2 50 h kg h kg cyklů % PRODUKCE - HODINOVÁ DATA Nevyužitá produkce OZE CELKEM: 12,3 Maximální teplota v INTERIÉRU: nastane dne: 27,1 14.8. st. C SPOTŘEBA - HODINOVÁ DATA BILANCE TÝDENNÍ SIMULACE - LETNÍ JASNÝ TÝDEN TECHNICKÁ ČÁST