Sposoby ochorny budynków energooszczednych przez przegrzewaniem Szymon Firląg
Główne przyczyny Wyróżniamy cztery główne przyczyny przegrzewania się budynków w okresie letnim: Brak elementów zacieniających, Niewłaściwa regulacja i eksploatacja systemu wentylacji mechanicznej i centralnego ogrzewania, Brak otwieranych okien lub otworów wentylacyjnych umożliwiających wykorzystanie przewietrzania nocnego, Zbyt duża masa akumulacyjna wyeksponowana na działanie promieniowania słonecznego.
Brak elementów zacieniających Może prowadzić do przegrzewania budynku w okresie lata Zwiększa zapotrzebowanie na chłód Wymusza zastosowanie systemów chłodzenia lub klimatyzacji Źródło: Grzegorz Tomaszewski
Całoroczna praca z odzyskiem ciepła Źródło: PHI
Zbyt duża powierzchnia okien na elewacji południowej Może pogarszać jakość architektury i atrakcyjność budynku Utrudnia efektywne i funkcjonalne rozplanowanie wnętrz Ogranicza uniwersalność projektu Źródło: PHI
Brak otwieranych okien lub otworów Uniemożliwia przewietrzanie budynku w okresie lata Źródło: Multicomfort Koniczność ciągłego używania wentylacji mechanicznej
Wyeksponowana masa akumulacyjna Duża masa akumulacyjna budynku korzystna w okresie zimowym może być powodem przegrzewania w lato Im więcej energii cieplnej zostanie zakumulowane tym więcej będzie trzeba jej usunąć
Program TRNSYS i model budynku TRNSYS przeznaczony jest do dynamicznej symulacji budynków, działania instalacji grzewczych, wentylacyjnych, systemów ciepłej wody użytkowej. ostatni dom w zabudowie szeregowej typ JDL pow. użytkowa, 120,1 m 2 A/V = 0,58 m -1
Wentylacja mechaniczna
Obliczenia porównawcze Analizowano komfort cieplny w okresie lata, uwzględniono następujące parametry i wskaźniki mikroklimatu wewnętrznego: średniomiesięczną temperaturę powietrza, liczbę godzin z temperaturą powyżej 26ºC w miesiącu, średnie PMV - wrażenia cieplne człowieka, wyrażone w 7- stopniowej skali, Średnie PPD odsetek osób niezadowolonych. Obliczenia całoroczne, dane pogodowe z bazy Meteonorm Wykonano trzy serie obliczeń dla Warszawy
Obliczenia porównawcze Obliczenia wykonano dla III wariantów: Wariant I centrala działa ze stałą wydajnością bez obejścia w okresie letnim Wariant II centrala działa z wydajnością zwiększona o 100 % i obejściem gdy t wyw > 22 ºC i t wyw > t e Wariant III tak jak wariant II plus elementy zacieniające (żaluzje wewnętrzne) Źródło: PHI
Wariant I 33 32 Temperatura powietrza, o C 31 30 Pokój dzienny Kuchnia WC 29 Klatka schodowa, holl Pokój dziecięcy (S7) Pokój dziecięcy (S8) Łazienka Sypialnia 28 17 lip 19 lip 21 lip 23 lip 25 lip 27 lip 29 lip 31 lip
Wariant I Strefa 1 7 8 10 Miesiąc Temperatura Liczba godzin z Średnie Średnie średniomiesięczna, C temperaturą > 26 C PMV PPD, % VI 29,14 1,24 37,89 VII 30,41 1,63 57,91 VIII 30,61 2008 1,67 60,23 VI 28,71 1,10 31,71 VII 29,89 1,47 49,21 VIII 30,09 2008 1,51 51,24 VI 29,79 1,39 45,65 VII 31,11 1,80 66,49 VIII 31,31 2008 1,84 68,90 VI 29,43 1,33 42,32 VII 30,63 1,70 61,33 VIII 30,72 2008 1,70 61,90
Wariant II 29 28 Temperatura powietrza, o C 27 26 Pokój dzienny Kuchnia WC 25 Klatka schodowa, holl Pokój dziecięcy (S7) Pokój dziecięcy (S8) Łazienka Sypialnia 24 17 lip 19 lip 21 lip 23 lip 25 lip 27 lip 29 lip 31 lip
Wariant II Strefa 1 7 8 10 Miesiąc Temperatura Liczba godzin z Średnie Średnie średniomiesięczna, C temperaturą > 26 C PMV PPD, % VI 25,24 0,13 7,27 VII 26,31 0,46 10,16 VIII 26,33 1234 0,45 9,77 VI 24,16-0,15 8,42 VII 25,18 0,16 6,98 VIII 25,16 267 0,14 6,44 VI 24,90 0,05 8,38 VII 26,03 0,39 9,69 VIII 25,99 891 0,37 8,94 VI 25,05 0,10 8,01 VII 26,08 0,41 9,77 VIII 25,96 946 0,36 8,54
Wariant III 28 Pokój dzienny Kuchnia WC Temperatura powietrza, o C 27 26 25 Klatka schodowa, holl Pokój dziecięcy (S7) Pokój dziecięcy (S8) Łazienka Sypialnia 24 23 17 lip 19 lip 21 lip 23 lip 25 lip 27 lip 29 lip 31 lip
Wariant III Strefa 1 7 8 10 Miesiąc Temperatura Liczba godzin z Średnie Średnie średniomiesięczna, C temperaturą > 26 C PMV PPD, % VI 24,30-0,14 6,60 VII 24,94 0,07 5,70 VIII 24,85 22 0,04 5,50 VI 23,34-0,39 10,32 VII 24,02-0,17 6,80 VIII 23,89 0-0,21 6,96 VI 24,01-0,20 8,30 VII 24,76 0,03 6,29 VIII 24,62 95-0,02 6,06 VI 24,19-0,15 7,42 VII 24,87 0,07 6,16 VIII 24,68 44 0,00 5,83
Regulacja i użytkowanie systemu ogrzewania/wentylacji Proponowany schemat pracy centrali wentylacyjnej nawiewnowywiewnej z odzyskiem ciepła: w przypadku, gdy temperatura powietrza usuwanego z budynku przed centralą jest wyższa od 22 C i jednocześnie wyższa od temperatury powietrza zewnętrznego, sprawność odzysku ciepła wynosi 0% (powietrze nawiewane do budynku płynie przez bypass), a strumień objętościowy powietrza nawiewanego i usuwanego z budynku zostaje zwiększony o 150%. w pozostałych przypadkach (temperatura powietrza zewnętrznego wyższa od temperatury powietrza usuwanego) system wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej działa z odzyskiem ciepła, a wielkość strumienia powietrza nawiewanego i usuwanego jest zmniejszona do 60%. Zbyt mała odległości pomiędzy zadanymi temperaturami grzania i chłodzenia
Przewietrzanie nocne Podczas dania okna pozostają zamknięte. Otwieramy je na noc w celu odprowadzenia zysków ciepła. Intensywność przewietrzania mogą zwiększyć odpowiednio rozmieszczone otwory okienne Źródło: The Autodesk Sustainability Workshop
GWC budynek pasywny Smolec Źródło: SKAVEN Rekuperacja
GWC budynek pasywny Smolec
Przebieg temperatur 40 koniec sezonu grzewczego początek sezonu grzewczego 30 20 10 temperatura [ o C] 0 temperatura powietrza zewętrznego -10 temperatura powietrza opuszczającego wymiennik ciepła temperatura gruntu otaczającego wylot z wymiennika ciepła -20 01-sty 15-sty 29-sty 12-lut 26-lut 12-mar 26-mar 09-kwi 23-kwi 07-maj 21-maj 04-cze 18-cze 02-lip 16-lip 30-lip 13-sie 27-sie 10-wrz 24-wrz 08-paź 22-paź 05-lis 19-lis 03-gru 17-gru 31-gru czas Źródło: dr inż. Adrian Trząski
Oszacowanie efektów energetycznych 1400,0 Oszacowanie ciepła i chłódu Q [kw Wh] 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 chłód uzyskany z GWC ciepło odzyskane w rekuperatorze ciepło uzyskane z GWC 200,0 0,0-200,0 styczeń luty marzec kwiecień maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień październik listopad grudzień
GWC budynek biurowy Ludwigshafen
Osłony przeciwsłoneczne Stałe elementy architektoniczne (wysunięte poza obrys budynku okapy, balkony, daszki); Łamacze światła w postaci nadwieszonych nad nadprożem rusztów (skuteczne tylko na elewacjach południowych); Zewnętrzne osłony przeciwsłoneczne, np. żaluzje, okiennice, markizy; Wewnętrzne osłony przeciwsłoneczne; Elementy zacieniające w przestrzeni międzyszybowej; Odpowiednio zaprojektowana roślinność, drzewa i pnącza okresowo zielone (od strony południowej).
Przykłady osłon przeciwsłonecznych Źródło: The Florida Solar Energy Center
Stałe elementy zacieniające Źródło: Dworek Polski
Źródło: PHI
Wkomponowanie budynku w otoczenie, projekt zieleni Źródło: budynkipasywne.pl
Podsumowanie Budynki energooszczędne mogą bardzo łatwo ulegać przegrzewaniu. Błędy popełnione na etapie projektowym i wykonawczym są bardzo trudne do usunięcia na etapie eksploatacji. Największym błędem jest wyposażenie budynku energooszczędnego w aktywnych system chłodzenia lub klimatyzacji.
Dziękuję za uwagę