Vsebina

Bivalno ugodje v stavbah

Raba energije v stavbah

Kako zmanjšamo rabo energije v stavbah ?

Nizko­energijske in pasivne stavbe

Varčna raba energije v stavbah

Energije in okolje

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Sonaravna bivališča

Ljudje so svoja bivališča nekoč prilagajali okolju in jih gradili iz naravnih, lokalno dostopnih snovi.

Glavni namen nekoč: zaščita pred naravnim okoljem

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Sonaravne stavbe

Danes uporabljamo za tak način gradnje “učen” izraz bioklimatske stavbe !

upoštevamo lokalno podnebje

izkoriščamo obnovljive naravne vire in energijo (toploto in hlad) okolice

gradimo jih iz lokalno dostopnih naravnih materialov (smreka:tropski les)

Glavni namen nekoč: zaščita pred naravnim okoljem

Glavni namen danes: zdravo, prijetno, storilno in varno notranje okolje v stavbah

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Sodobne stavbe so bistveno bolj odvisne od delovanja tehnoloških stavbnih sistemov, toda principi bioklimatskega načrtovanja morajo biti vključeni v

proces načrtovanja stavb.

Naloga načrtovalcev stavb – torej tudi naše stroke je:

Zgraditi stavbo z najboljšo možno kakovostjo bivanja ob čim manjši rabi energije in vplivih na okolje. .. in to ni enostavna naloga …

Sonaravne stavbe = energijsko varčne stavbe

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

široka raba

stavbe

promet

industrija ostalo

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Berlin

Bologna

Brussels

Copenhagen

Hanover

Helsinki

London

End­us

e of energy (%)

Domestic Commercial Industry Transport

Raba energije v stavbah

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Stanovanjske in poslovne stavbe Stanovanjske in poslovne stavbe 20

25

5

40

ogrevanje klimatizacija razsvetljava ostalo

73

12

7 3 5

ogrevanje topla voda razsvetljava naprave kuhanje

široka raba

stavbe

promet

industrija ostalo

Stanovanjske stavbe (%)

Poslovne stavbe (%)

Raba energije v stavbah

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Toplotno ugodje Toplotno ugodje Kakovost zraka Kakovost zraka IAQ IAQ

Svetlobno ugodje Svetlobno ugodje Zvo Zvoč čno ugodje no ugodje

Primerno bivalno ugodje v stavbah dosežemo s primernimi toplotnim ugodjem, prezračevanjem stavb, osvetlitvijo in zaščito pred hrupom!

Bivalno ugodje IEQ Indoor environment quality

Ugodje bivanja

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Toplotno ugodje v stavbah

Človek je toplokrvno bitje. S toploto, ki jo proizvajamo v notranjih organih z zgorevanjem (oksidacijo) beljakovin, masti,… vzdržujemo v telesih stalno temperaturo. Ta proces imenujemo presnavljanje ali bazalni metabolizem.

Človek je razmeroma energijsko neučinkovit toplotni stroj, ki proizvaja mehansko delo in prenaša toploto v okolico. Le tako lahko deluje = preživi.

Pri tem se presnavljanje uravnava tako, da je telo v toplotnem ravnotežju z okolico s pomočjo različnih mehanizmov prenosa toplote. Bolj ko smo aktivni, več energije potrebujemo in več toplote mora telo oddati.

Če tega prenosa toplote ne zaznamo in nas pri bivanju ne moti smo dosegli želen cilj: primerno toplotno ugodje !

Kelvinova definicija II. zakona termodinamike: ni mogoč toplotni stroj, ki bi toploto stalno pretvarjal v delo, brez prenosa toplote v okolico.

37+­0.8°C 37+­0.8°C

160

120

80

40

0 14 10 18 22 26 30 34 38

odvajanje toplote(W

)

temp. zraka (C) o

izparevanje konvekcija

sevanje

116 g/h 30 g/h W

Osnovni fizikalni parametri s katerimi opisujemo toplotno okolje v prostorih so:

Toplotno ugodje v stavbah

temperatura zraka v prostoru (ti)

srednja (povprečna) sevalna temperatura obodnih površin prostora (ts)

hitrost gibanja zraka v prostoru (v)

vlažnost zraka v prostoru (ϕ)

Opomba: na toplotno ugodje na določenem delovnem mestu vplivajo tudi drugi parametri kot na primer:

nesimetričnost sevalne temperature (∆t)

spreminjanje temperature po višini prostora

prepih

temperatura poda (tp) in toplotna vpojnost (b) snovi s katerimi smo v stiku bosi, ….

nevtralno

hladno

prijetno

toplo

vroče

mrzlo

prijetno

hladno toplo

Toplotno ugodje v stavbah

Toplotno ugodje vrednotimo s pomočjo integralnega kazalnika PMV (predicted mean vote) napovedana stopnja toplotnega ugodja.

Je relativna ocena vpliva naštetih parametrov toplotnega okolja na ljudi. Vrednost PMV so po dogovoru med ­3 (mrzlo), 0 nevtralno in +3 (vroče).

Opomba: to je najenostavnejša in najbolj razširjena skala imenovana po Fangerju. Z napravo na sliki lahko izmerimo

vse parametre, nastavimo aktiv­ nost in oblečenost ljudi v prostoru ter odčitamo PMV vrednost.

S pomočjo znane PMV lahko ugotovimo odstotek ljudi, ki bo v takem okolju zadovoljnih.

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

solarni dobitki­ naravno

ogrevanje s soncem

prehod toplote preko ovoja stavbe

prezračevanje stavb

notranji viri toplote

Raba energije za ogrevanje in hlajenje stavb

solarni dobitki ­ pregrevanje stavb zaradi sončnega

sevanja

prehod toplote preko ovoja stavbe

prezračevanje stavb

notranji viri toplote

Rabo energije za ogrevanje in hlajenje določimo z energijsko bilanco toplotnih tokov.

Varčno rabo dosežemo z:

dobro toplotno zaščito ovoja stavbe (poletje+zima)

učinkovitim prezračevanjem (zima)

nočnim prezračevanjem (poletje)

naravnim ogrevanjem s soncem (zima)

senčenjem steklenih površin (poletje)

nadzorom nad notranjimi viri energije (poletje+zima)

Energijski tokovi v

stavbi pozimi

Energijski tokovi v

stavbi poleti

Prehod toplote v gradbenih konstrukcijah je posledica razlik v temperaturi med notranjostjo stavbe in okolico. Na prehod toplote vplivajo vsi trije mehanizmi – prestop s konvekcijo in sevanjem ter prevod toplote.

Toplotni tok s konvekcijo in sevanjem prestopa na hladnejšo notranjo površino gradbene konstrukcije

Toplotni tok se prevaja skozi vsak od slojev gradbene konstrukcije

Toplotni tok s konvekcijo in sevanjem prestopa na hladnejšo notranjo površino gradbene konstrukcije

Prehod toplote skozi gradbene konstrukcije

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Ena od najpomembnejših toplotnih lastnosti gradbene konstrukcije navaja toplotni tok, ki prehaja skozi m 2 veliko površino gradbene konstrukcije pri razliki med temperaturo v stavbi in okolici 1 K. To lastnost imenujemo toplotna prehodnost gradbene konstrukcije U (W/m 2 K).

Posamezne mehanizme prehoda toplote (prestop toplote, prevod toplote,..) lahko ovrednotimo z njihovimi recipročnimi vrednostmi, ki jih imenujemo toplotne upornosti.

Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije je enaka recipročni vrednosti vsote vseh uporov prehodu toplote ΣR !

Toplotno prehodnost U najučinkoviteje zmanjšamo s toplotno izolacijskimi materiali. To so porozne snovi z zaprtimi zračnimi prostori v katerih zrak miruje.

Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije

ΣR = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6

U = 1/ΣR

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 (cm)

W/m 2 K

0,6

0

0,2

0,4

Toplotna prehodnost U zidu iz 19 cm debele opeke s toplotno izolacijo različnih debelin

Debelina toplotne izolacije

Toplotna prehodnost gradbenih konstrukcij ni linearno odvisna od debeline toplotne izolacije – podvojena debelina toplotne izolacije ne zmanjša toplotno prehodnost gradbene konstrukcije U na polovico !

Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije

V Sloveniji dovoljene toplotne prehodnosti U

Konvektivni in sevalni prestop toplote na notranji strani zasteklitve

Konvektivni in sevalni prestop toplote med stekli

Prevod toplote v steklu

Prehod toplote je bolj kompleksem, zato za določitev Uoken uporabljamo računalniška orodja ali preskuse. Toplotne prehodnosti zasteklitve so nekajkrat večje kot toplotna prehodnost kvalitetno toplotno izoliranega zidu !

Toplotna prehodnost zasteklitev zmanjšamo s povečanjem uporov konvektivnemu in sevalnemu prenosu toplote med stekli !

večjim številom stekel (2 ­> 3) (U = 2 W/m 2 K) zamenjava zraka med stekli z žlahtnimi plini (Ar, Kr, Xe) (U = 1,4 W/m 2 K) z nizko­emisijskim nanosom na steklu (U = 0,8 W/m 2 K)

Toplotna prehodnost U oken

Konvektivni in sevalni prestop toplote na zunanji strani zasteklitve

Izoliran zid

Streha neogrevanega podstrešja

Okno

Nezoliran zid Okno s spuščeno

roleto

Stavba je ogrevana

Vir: M. Zupan

Preverjanje U na zgrajenih stavbah

Konstrukcije z visoko toplotno prehodnostjo imajo nižjo temperaturo na notranji površini, in višjo temperaturo na zunanji površini; z uporabo termografije ali IR slikanja stavb ugotavljamo “šibke toplotne točke” stavbe.

Kakovost zraka v stavbah (IAQ)

Prezračevanje stavb je proces s katerim razredčimo onesnaževala zraka v stavbi z zrakom iz okolice. Zrak v stavbah je onesnažen zaradi onesnaževal, ki jih oddajajo:

ljudje (oddajajo CO 2 , vodno paro, mnoge druge pline,..)

rastline (oddajajo vodno paro)

pohištvo, naprave (trdne delce, ozon, hlapljive ogljikovodike,..)

Prezračevanje je učinkovito kadar:

razredčimo onesnaževala v zraku, ki ga vdihujejo ljudje z najmanjšo možno količino svežega zraka (približno 40 – 50 m 3 svežega zraka na uro vsaki osebi);

če za segrevanje (pozimi) ali hlajenje (poleti) zunanjega zraka s katerim stavbo prezračujemo porabimo čim manj energije.

Neučinkovito prezračevanje lahko povzroči “učinek bolnih stavb” (sick buildings sindrome) v katerih ljudje bolj pogosto zbolijo (asma, virusni prehladi, oboljenja dihal,…)

Prezračevanje stavb

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Kakovost zraka v stavbah (IAQ)

Stavbe prezračujemo naravno ali mehansko:

naravno prezračevanje poteka skozi netesne rege stavbnega pohištva ali prezračevalne odprtine; je posledica razlike v tlaku zraka zaradi razlike v gostoti zraka zaradi različnih temperatur v okolici in stavbi;

pri mehanskem prezračevanju ustvarja potrebno tlačno razliko ventilator, po ceveh ali kanalih dovajamo pa svež zrak dovajamo v bivalne prostore in iz njih odvajamo onesnažen (“star”) zrak.

Prezračevanje stavb

Zaradi učinkovite rabe energije – oboje za segrevanje in hlajenje zraka ter delovanje sistemov – morajo stavbe biti primerno tesne. Tesnost preverjamo z različnimi metodami, med njimi z metodo “vrat z ventilatorjem” (“Bloower door”) in navajamo kot število izmenjav zraka na uro (n [h ­1 ] pove kolikokrat se zrak v prostoru zamenja z zunanjim vsako uro). Je opredeljena v predpisih o varčni rabi energije v stavbah.

∆p = 50 Pa V .

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Povprečna koncentracija radona v naravnem okolju SLO je 74 Bq/m 3 (Taborska jama 6000 Bq/m 3 ).

Rešitev: tesnenje razpok, odprtin v stiku s terenom in prezračevanje ­ v slabo prezračevanih stavbah namesto 100 Bq/m 3 kar 1000 – 2000 Bq/m 3

Kem

ijski

sim

bol i

n št

evilo

pro

tono

v masno število (protoni+neutroni)

202 222 210 230 206 226 218 214 234 238

U 92

Pa 91

230 Th 234 Th

234 U 238 U

α α

α

α

α

α α α

α

β

β

β

β

β β

β

226 Ra

222 Rn

218 Po

214 Pb

214 Po 210 Po

206 Pb

210 Tl

Th 90

Ac 89

Ra 88

Fr 87

Rn 86

At 85

Po 84

Bi 83

Pb 82

TI 81

Pozor!

Radon Rn­222 je radioaktivni žlahtni plin, ki nastaja pri razpadu urana;

Oddaja α delce, ki se nahajajo v zraku in jih vdihujemo, naša čutila ga ne zaznajo, povzroča maligna obolenja;

V stavbe prihaja iz okoliškega terena, greznic, netesnih instalacijskih vodov, drenaž

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Prezračevanje stavb – problem radona

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Pozor!

Pri sanaciji starejših objektov najpogosteje stanovalci zamenjajo okna, z novimi bolj tesnimi

Posledica je bistveno višja vlažnost zraka in občutek zatohlega zraka.

Rešitev:

prenova ogrevalnega sistema (prostori se ne pregrevajo);

toplotna izolacija ovoja (temperature zidu znotraj so višje in razvoj plesni preprečen);

mehansko prezračevanje po potrebi.

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Prezračevanje stavb – ali so stavbe lahko pretesne

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

S posebnimi prenosniki toplote prenašamo toploto iz toplega odpadnega zraka na sveži zrak, ki vstopa v prostore. V prenosniku sta svež in onesnažen zrak ločena. Te naprave imenujemo rekuperatorji toplote.

Uporabljamo dve izvedbi: križne in protitočne rekuperatorje.

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Zmanjšanje toplotnih izgub pri prezračevanju

filter

dovod svežega zraka iz okolice

odvod odpadnega zraka

ventilator za odpadni zrak

lamelni prenosnik toplote

gumijasti podstavek preprečuje širjenje tresljajev

odvod svežega zraka v prostore

dovod odpadnega zraka iz prostorov

ventilator za sveži zrak z zaščito proti zmrzovanju

posoda za kondenzat

ohišje

Tout,stavba

Tin,stavba

Tokolica

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Učinkovitost rekuperatorjev navajamo s temperaturno učinkovitostjo:

Teoretična učinkovitost križnih prenosnikov 75%, protitočnih 100%. V praksi do 95+%.

Energijska učinkovitost (ang. COP coefficient of performance)) rekuperatorjev je razmerje med preneseno toploto in porabljeno električno energijo za delovanje v istem časovnem obdobju. Najboljše izvedbe imajo COP do 20.

Učinkovitost delovanja povečamo s senzorji zasedenosti prostorov, vsebnosti CO 2 ali vlažnosti zraka (v stanovanjskih stavbah), ki poskrbijo, da se prezračevanje vklopi le ko je potrebno.

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Zmanjšanje toplotnih izgub pri prezračevanju

Vgradnja rekuperatorjev toplote v prezračevalne sisteme je obvezna:

v vseh večjih stavbah v katerih potrebujemo za prezračevanje velike količine svežega zraka;

v energijsko varčnih stavbah, saj zgolj dobra toplotna izolacija ovoja stavbe ne zadostuje za izpolnitev zahtev in moramo uporabiti mehansko prezračevanje.

− η =

− in,stavba okolica

rek out,stavba okolica

T T T T

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Kako navajamo rabo energije ?

kot primarno energijo – notranja energija goriva;

kurilnost premoga v TE­TO Ljubljana

Kot končno energijo – elektrika, toplota, bencin, ..energija v obliki, ki jo lahko uporabimo za delovanje naprav; toplota, ki jo prenesemo v stavbo v toplotni postaji (€)

kot koristno energijo svetloba, kinetična energija,,

toplota, ki jo prenesemo na zrak v prostoru, da je njegova

temperatura 20°C Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Končna energija Primarna energija

Potrebna primarna energija za delovanje stavbe (neobnovljivi viri katerih zaloge v naravi zmanjšujemo

Emisije CO 2

Sistemi, naprave Potrebna končna

energija za delovanej stavbe

Koristna energija

Svetlobno ugodje

Kakovost zraka

Stavba Potrebna koristna

energija za delovanje stavbe

Toplotno ugodje

Zaščita pred hrupom

Zaka

j ogr

evan

je s

son

cem

? Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Kako vrednotimo rabo energije v stavbah ?

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

koristna energi ja

vračljiva energija

končna energi ja energija za delovanje stavbe

stavba

ogrevanje Q’ NH

obnovljivi viri energije: sončna energija,

geotermalna energija, toplota okolja

električna energija

potrebna primarna energija Q’p

izpusti CO2

specifične emisije CO 2

faktor pretvorbe primarne energije

goriva: fosilna, biomasa prezračevanje

hlajenje Q’NC

klimatizacija

topla sanitarna voda

razsvetljava

daljinska toplota

izko

rist

ek o

z.

učin

kovi

tost

nap

rav

in s

iste

mov

topl

ota

elek

trič

na

ener

gija

primarna energi ja

Kako vrednotimo rabo energije v stavbah ?

Faktor pretvorbe za izračun emisij CO 2 in potrebne primarne energije za delovanje stavbe

kurilno olje 2,6 kg/l; 0,265 kg/kWh 1,1 kWh/kWh

zemeljski plin 1,9 kg/Sm 3 ; 0,20 kg/kWh 1,1

UNP 2,9 kg/kg; 0,216 kg/kWh 1,1

daljinska top. 0,33 kg/kWh 1,0(kogen)

daljinska top. 0,33 kg/kWh 1,2(brez kogen)

električna energija 0,55 kg/kWh 2,5

sončna energija 0 0

geotermalna energija 0 0

biomasa 0 0,1

Kako vrednotimo rabo energije v stavbah ?

Se spreminja glede na

delež energentov

60 60

0 0

15 15

30 30

120 120

“Pasivne stavbe”

Stavbe z nizko rabo toplote

Kvalitetno toplotno izolirane stavbe

“Zero energy house”

“Energie +” ­ stavbe s presežkom energije

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nizko-energijske in pasivne stavbe trenutno na osnovi rabe koristne energije za ogrevanje

kWh kWh/m /m 2 2 a 0,1 lit ELKO/m a 0,1 lit ELKO/m 2 2 0,1 m3 ZP/m 0,1 m3 ZP/m 2 2

180 + 180 +

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

60 60

0 0

15 15

30 30

120 120

“Pasivne stavbe”

Stavbe z nizko rabo toplote

Kvalitetno toplotno izolirane stavbe

“Zero energy house”

“Energie +” ­ stavbe s presežkom energije

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nizko-energijske in pasivne stavbe

v v

Dobra toplotna zaščita ovoja stavbe

Stavbne instalacije

OVE

Energija okolja

kWh kWh/m /m 2 2 a 0,1 lit ELKO/m a 0,1 lit ELKO/m 2 2 0,1 m3 ZP/m 0,1 m3 ZP/m 2 2

180 + 180 +

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

ovoj ovoj stavbe stavbe

prezra prezrač čevanje evanje topla topla sanitarna sanitarna

voda voda

raba energije za ogrevanje

ovoj ovoj stavbe stavbe

prezra prezrač čevanje evanje topla topla sanitarna sanitarna

voda voda

raba energije za ogrevanje

raba energije za ogrevanje

ovoj ovoj stavbe stavbe

prezra prezrač čevanje evanje topla topla sanitarna sanitarna

voda voda

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nizkoenergijske in pasivne stavbe

V NE in PS se poleg bistvenega zmanjša rabe energije in izboljšanega bivalnega ugodja, bistveno zmanjša tudi potrebna moč ogrevalnih in hladilnih sistemov.

To pomeni, da lahko uporabimo za ogrevanje nižje (namesto 60+°C ­>25°C), za hlajenje pa višje temperature (namesto 7°C ­>18°C) nosilcev toplote in/ali hladu (najpogosteje voda ali zrak) t.i. nizko­eksergijske sisteme.

Izkoriščanje OVE in toplote/hladu okolja postane veliko bolj učinkovito!

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: kondenzacijski kotli

Pri gorenju ogljikovodikov (snovi s pretežno vsebnostjo ogljika in vodika) nastaja pri oksidaciji vodika vodna para. Toploto, ki se pri tem sprosti iz enote mase goriva imenujemo kurilnost (staro ­ spodnja kurilnost).

Če pa iz vodne pare (ta nastane pri oksidaciji vodika) ­ odvzememo toploto in vodno paro utekočinimo je količina toplote, ki nastane v generatorju večja. Imenujemo jo zgorevalna toplota (staro ­ zgornja kurilnost); razlika 11% ZP, 6% pri ELKO

Kurilnost in zgorevalno toploto goriv določimo teoretično, če poznamo maso (oz. delež) vseh elementov, ki jih vsebuje gorivo ali z eksperimenti s kalorimetri.

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: kondenzacijski kotli

Generatorji tolote so lahko zasnovani tako, da se v njih vodna para utekočini ­> grelni medij z nizko temperaturo ­> nizko­energijske in pasivne stavbe.

Ker “tradicionalno” merimo izkoristek kotla brez upoštevanja toplote pridobljene s kondenzacijo vodne pare v dimnih plinih, imajo take naprave:

COP 1,05 ­ 1,07

kur ilnost kur ilnost

zgorevalna zgorevalna toplota toplota

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Kakovost zraka v stavbah (IAQ)Primeri low-ex tehnik: toplotne črpalke

Pretvarjajo navidez nekoristno toploto okolja (anergijo) (0K ­> 293K) v koristno (eksergijo) (293 K –> 323 K)

S TČ tekočino (imenujemo jo hladivo) spremenimo v plin z veliko količino toplote, ki jo imenujemo uparjalna toplota; ker ima tekočina v uparjalniku nizek tlak se uparja pri temperaturah okolja (zrak, podtalnica, zemlja)

kompresor

kondenzator

visok tlak hladiva nizek

tlak hladiva kompresor

kondenzator

visok tlak hladiva nizek

tlak hladiva

Za delovanje rabimo električno energijo, toda porabimo jo mnogo manj kot je v stavbo prenesena količina toplote !

COP 3,5 ­ 6 Možni viri toplote v okolju za delovanje TČ

Kakovost zraka v stavbah (IAQ)Primeri low-ex tehnik: toplotne črpalke

Teoretično grelno število ε (=COP) je odvisno od absolutne

temperature vira toplote in temperature

ponora (~ temperature

ogrevalnega medija)

kompresor

kondenzator

Toplota oddana stavbo

Vloženo delo = električna energija (delo=energija)

TČ W

Q in

Q out

[ ] = − out

TČ out in

T COP 1

T T

[ ] = out TČ

Q COP 1

W

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: zemeljski prenosnik toplote

Pred vstopov v prezračevalni sistem lahko zrak predgrejemo (pozimi) ali predhladimo (poleti) v zemeljske prenosniku toplote.

Cevni prenosnik dolžine 60 do 80 m premera 120 mm (enodružinska stavba)

Ker za delovanje porabimo le nekoliko več električne energije za pogon ventilatorja je

COP 50

Tokolica

Tvstop

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: zemeljski prenosnik toplote

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

‐10,00

‐5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

1 731 1461 2191 2921 3651 4381 5111 5841 6571 7301 8031 8761

hours [h]

Tair,in

‐ Tair,ou

t (°C)

deepness 2,9 m deepness 2,3 m deepness 1,7 m

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: hlapilno hlajenje

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Termodinamične procese vlažnega zraka prikazujemo v psihometričnem ali Mollierovem T­x diagramu.

Vsebnost vodne pare v zraku navajamo z relativno ϕ [1 ali %]in absolutno vlažnostjo x [g vodne pare v kg suhega zraka]

∆x Če ob fontani 4 g vode izhlapi v 1 kg zrak s temperaturo 29°C in relativno vlažnostjo 30% se bo zrak ohladil na temperaturo 20°C. Proces poteka pri konstantni entalpiji.

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Primeri low-ex tehnik: hlapilno hlajenje

Drobne kapljice vode v zraku hlapijo, za kar črpajo toploto iz zraka. Zrak se zato ohladi – učinek fontane .

Ker porabimo za brizganje vode v tok zraka zelo malo energije je

COP 100+

H 2 O

8

12

16

20

24

28

32

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100

number of hours per year

ventilatio

n air tem

perature (°C)

Ta Tevaporative V večji predavalnici :

­40 kW

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Zahteve svetlobnega okolja izhajajo iz psiholoških in fizioloških potreb ljudi:

osvetlitev usmerja pri gibanju in orientiranju v prostoru

sovpada z interno uro v našem telesu

naredi predmete prostorsko prepoznavne

usmerja pozornost in pripomore k razločevanju pomembnosti informacij

zagotavlja občutek individualnosti z bolj ali manj osvetljenimi deli velikih prostorov

odpravlja občutek strahu v okolju kjer pričakujemo nevarnost (hodniki, podhodi)

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb

20

25

5

40

ogrevanje klimatizacija razsvetljava ostalo

Kakovostna osvetlitev pomembno vpliva na storilnost in je predvsem v poslovnih stavbah povezava z veliko rabo (električne) energije).

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Osnovni zahtevi svetlobnega ugodja: nivo osvetlitve

je opredeljen z gostoto svetlobnega toko na kvadratni meter osvetljene površine (lm/m2, lx).

Da prepoznamo (navpičen) obraz ljudi mora biti ta osvetljen s približno 10 lx, kar ustreza osvetlitvi vodoravne ploskve 20 lx.

Za prepoznavanje detajlov na obrazu pa mora biti osvetlitev precej večja, vsaj 200 lx. Potreben nivo osvetlitve je odvisen od zahtevnosti vizualnih opravil v prostorih.

enakomernost osvetlitve delovnih površin v globini prostora (1:3, 1:6)

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

osvetlitev E (lx)

zahtevnost vizualnih opravil, prostori v stavbah

50 ni potrebno zaznavanje detajlov, omogo?ena varna hoja; skladiš?a, hodniki

100 ob?asno uporabljeni prostori, pravilno prepoznavanje predmetov, sanitarni prosotri, hodniki

200 dolgotrajno delo, zaznavanje ve?jih detajlov, strežni pulti,

300 dolgotrajno delo, lažja vizualna opravila zaznavanje detajlov velikosti > 10 kotnih min ob velikem kontrastu, sejne sobe

500 srednje zahtevna vizualna opravila, zaznavanje detajlov velikosti 5 do 10 kotnih min ob majhnem kontrastu; sejne sobe, jedilnice, pisarne, u?ilnice, toaletni prostori

750 Zahtevna vizualna opravila, prepoznavanje detajlov velikost 3 do 5 kotnih min; dobro prepoznavanje barv, samopostrežne trgovine, biroji, risalnice

1000 zelo težka vizualna opravila, prepoznavanje detajlov velikosti 2 do 3 kotne min; majhen contrast; natan?no prepoznavanje barv; montažni prostori, pregled barv

> 1500 zelo težka opravila, prepoznavanje detajlov velikost < 1 kotno minuto, priporo?ena uporaba opti?nih pripomo?kov, fina mehanska dela, kontrola barv

Enakomernost osvetlitve po globini prostora

z razporeditvijo oken na več vzporednih sten in vgradnjo svetlobnikov

s preusmerjanjem svetlobnega toka proti stropu in v globino prostora z refleksijskimi žaluzijami, prizmatičnimi elementi in holografskimi filmi;

Visokoodbojne obokenske površine, ki jih namestimo na zunanji ali notranji strani okna in jih imenujemo svetlobne police.

Emax

Eav

Emin

E

Emax

Eav

Emin

E

Kakovostna in energijsko varčna osvetlitev:

optimalna in usklajena kombinacija naravne in električne osvetlitve

energijsko učinkovite sijalke in svetilke

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb

8

4

2

0 0

6

10

12

14

16

18

20

15 30 45 60 75 90

Aok/Atal = 16%

Aok/Atal = 50%

Pora

ba e

lekt

ričn

e en

ergi

je z

a ra

zsve

tljav

o (k

Wh/

m

a)

2

Transmitivnost svetlobe zasteklitve (%)

vir umetne svetlobe

električna moč

(W/m 2 )

poraba električne energije

(kWh/m 2 ) žarnica z žarilno nitko

25 9,6

halogenska žarnica

20 7,6

fluorescentna sijalka

6 2,3

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS LED ~ fluorescentne sijalke

Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah

Varčna raba energije v sodobnih stavbah ni odvisna zgolj od zasnove in toplotne zaščite stavb, temveč (predvsem) od učinkovitih in usklajeno delujočih sistemov stavbnih instalacij !

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Uvajanje sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) in vgradnjo centralnega nadzornega sistema (CNS) je mogoč nadzor nad delovanjem vseh povezanih krmilnikov in podsistemov, kar zelo poenostavi krmiljenje in upravljanje s porabo energije. Najpogostejši podrazred SCADE v stavbah so BMS (Building Managment Systems ali Stavbni nadzorni sistemi).

osnovni nivo (field lavel)

upravljalni nivo (control &

automatization level)

nadzorni nivo (management level)

Kakovost zraka v stavbah (IAQ)

Sodobne stavbe so zato opremljene s centralnimi nadzornimi sistemi (ang.BMS Building Management System), ki preko senzorjev, krmilnikov in kontrolnih elementov v stavbi usklajujejo delovanje sistemov …..

… povezane z računalniki pa omogočajo tudi nadzor nad rabo energije. Spremljanje rabe energije pa je pogoj za varčno rabo energije v stavbah !

Senzorja: magnetno stikalo, temperaturno zaznavalo

Krmilnik v klima­

konvektorju Kontrolni elementi v napravi

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah

Kakovost zraka v stavbah (IAQ)

Uporabniški vmesniki

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah

IT tehnologije www.ee.fs.uni­lj.si/celica

Kaj je bioklimatsko načrtovanje stavb ?

Opišite parametre in kazalnike s katerimi vrednotimo toplotno ugodje v stavbah ?

Kako zmanjšamo toplotne izgube stavb ?

Kako zmanjšamo rabo energije pri prezračevanju stavb ?

Kaj so nizko eksergijske tehnologije, ki jih uporabljamo v nizkoenergijskih in pasivnih stavbah ?

Kaj veste o varčevanju z energijo pri osvetljevanju stavb ?

Zakaj uporabljamo v stavbah CNS ?

Možna izpitna vprašanja

Prof.dr. Sašo Medved, UL FS