Upload
lycong
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
VYUŽITÍ DYNAMICKÝCH POČÍTAČOVÝCH SIMULACÍ PRO ZPŘESNĚNÍ NĚKTERÝCHVYUŽITÍ DYNAMICKÝCH POČÍTAČOVÝCH SIMULACÍ PRO ZPŘESNĚNÍ NĚKTERÝCHVSTUPNÍCH ÚDAJŮ A SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ HLAVNÍCH MĚŘENÍ
Ing. Lucie Šancovák l kti ý k éh úk l VAV SP 3 5 221 07a kolektiv výzkumného úkolu VAV-SP-3g5-221-07
1. 1. Simulační nástroje
2.
1. 1. Simulační nástroje
2. Příklady využití dynamických simulací3.
4.3. Měření v panelových domech
5. 4. Závěr
6.
Výpočet ENB – statické matematické modely
1.
Standardní hodnotící nástroje
statické matematické modely ustálený stav
2.
1. - statické matematické modely, ustálený stav
- výpočet tepelné ztráty objektu
t í č í tř b tř b i
3.
- stanovení roční potřeby a spotřeby energie
- výpočet dle normy: ČSN EN ISO 13 790 Tepelné chování budov -
4. - okrajové podmínky:
- Výpočet potřeby energie na vytápění
TNI 73 0329 (rodinné domy)
5.- software: Svoboda SW - Energie 2010
TNI 73 0330 (bytové domy)
6.
software: Svoboda SW Energie 2010
NKN (národní kalkulační nástroj)
ProtechProtech
Hodnotící nástroje energetické náročnosti budov
1.
2.
1.
stavební
3.
objekt se hodnotí jako
4. spotřeba energie za „laboratorních“ podmínek
jvýrobek …
5.… jako lednička ve výrobě
6.ve výrobě
Hodnotící nástroje energetické náročnosti budov
1.
REÁLNÝ STAV BUDE JINÝ ….
Na lednici svítí slunce, je zabudovaná vedle sporáku, často
2.
1. , j p ,se otevírá, je plná k prasknutí, neodmrazuje se, …
3.reálný stavlaboratoř
4.
5.B d tř b ál é šší? ižší?
?6.
Bude spotřeba v reálném provozu vyšší? nižší?
Hodnotící nástroje energetické náročnosti budov
1.
REÁLNÝ STAV BUDE JINÝ ….Na objekt působí také celá řada vlivů - svítí slunce, je stíněný
2.
1.objekty, lidé otvírají okna, zatahují žaluzie, systémy TZB seautomaticky regulují, …
3.
reálný stav„laboratoř“
4.
?5.Bude spotřeba v reálném provozu vyšší? nižší?
?6.
É
Bude spotřeba v reálném provozu vyšší? nižší?
DYNAMICKÉ SIMULACE
Výpočet ENB – dynamické matematické modely
1.
Dynamické simulační modely
- dynamický výpočet zohledňuje časovou závislost parametrů
2.
1. dynamický výpočet zohledňuje časovou závislost parametrů
- proměnné okrajové podmínky (klimatické, chování uživatel, větrání)
- předpověď reálného chování budovy nedýchatelno
3.
- předpověď reálného chování budovy
- hodnocení kvality vnitřního prostředí
řešení nestandardních případů
4.
- řešení nestandardních případů
- výpočetní krok: ~ min, hodteplo zima
5.
6.
Dynamické matematické modely – postup výpočtu
1.Průběh teploty
20
30
40
Dynamický výpočetVstupní parametry140
120
100
Výstupní parametry
2.
1.
-20
-10
0
10
20
1 668 1335 2002 2669 3336 4003 4670 5337 6004 6671 7338 8005 8672
rok (8760 hodin)
tepl
ota
o C
hodinová klimatická data Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan
100
80
60
40
20
0
Sys
load
(kW
)
Date: Fri 01/Jan to Fri 31/Dec
Room heating plant sens. load: (panel_vvueta_praha_1974.aps)
3.tvar objektu a orientace
neomezené množství zón posouzení vlivů:zateplení výměna
roční spotřeba tepla na vytápění
pomocné energie (chlazení,
4.
vlastnosti konstrukcí c, λ, ρ
uživatelské profily (pohyb osob)
zateplení, výměna oken, větrání, …
osvětlení, elektřina)
hodinové průběhy teplot
PPD PMV
5.vnitřní zisky, produkce vlhkosti, produkce CO2
systémy TZB
PPD, PMV
CO2, rh
6.
systémy TZB
Dynamické matematické modely – přehled softwaru
1. ECOTECT
Komplexní analýza chování budovy
2.
1. ECOTECT
3.
4.
5.stínění objektů byty v dolních patrech mají
6.stínění objektů – byty v dolních patrech mají
menší solární pasivní zisky v ziměvětší spotřebu energie na vytápění
Dynamické matematické modely – přehled softwaru
1. IES VE
Komplexní analýza chování budovy
2.
1. IES<VE>
SketchUp
3.
- 3D model
4.
5.
6.
další SW: ESP r ENERGY+další SW: ESP-r, ENERGY+, …
Dynamické matematické modely – přehled softwaru
1.
Analýza dílčích komponent
2.
1.PV*Sol T*SolCFD -
3.
4.
5.chování vnitřního prostředí
6.další SW: TRNSYS Fluent
chování vnitřního prostředí(proudění vzduchu) výpočet solárních systémů
další SW: TRNSYS, Fluent, …
1) Spotřeba tepla na vytápění jednotlivých bytů – IES<VE>
1.
- vícezónový simulační model, 12 typových zón v objektu- tvorba 3D modelu: SketchUp
d i ký ý č t IES VE
2.
1. - dynamický výpočet: IES<VE>- porovnání vlivu zateplení jednoltivých bytů
3.
4.
5.
6.
1) Spotřeba tepla na vytápění jednotlivých bytů – IES<VE>
1. 140
160
Jednozónový model Spotřeba tepla na vytápění
2.
1.
40
60
80
100
120
spotře
ba te
pla
(MW
h)
3.
0
20
0.01
0.03
0.05
0.07
0.09
0.11
0.13
0.15
0.17
0.19
0.21
0.23
0.25
0.27
0.29
s
tl. tepelné izolace od 1 do 30 cm
4.Vícezónový model – IES<VE>
horní a krajní byty velké140
160
5.
horní a krajní byty velké
60
80
100
120ře
ba te
pla
(MW
h)
6.
0
0.02
0.04
0.06
0.08 0.
1
0.12
0.14
0.16
0.18 0.
2
0.22
0.24
0.26
0.28 0.
3
střední byty malé0
20
40
spotř
tl. tepelné izolace od 1 do 30 cm
2) Letní přehřívání místností – IES<VE>
1.
- zateplení objektu přehřívání bytů ??? …kterých???- vícezónový model
2.
1.
3.- řešení: použití markýzy?
1500
2000
1200
14004.
26°C
- řešení: použití markýzy?
a [k
Wh]
500
1000
1500
()
400
600
800
1000
5.
t hod
in>
eba
tepl
a0
0
0.02
0.04
0.06
0.08 0.
1
0.12
0.14
0.16
0.18 0.
2
0.22
0.24
0.26
0.28 0.
3
0
200
0
0.02
0.04
0.06
0.08 0.
1
0.12
0.14
0.16
0.18 0.
2
0.22
0.24
0.26
0.28 0.
36. poče
t
tloušťka tepelné izolace [m] tloušťka tepelné izolace [m]
spotře
tloušťka tepelné izolace [m] tloušťka tepelné izolace [m]
3) Vliv zasklívání lodžií – Flovent
1.- validace modelu: měření v panelovém objektu Ondříčkova, Praha 3
- lodžie zasklená se spárami mezi skly
2.
1. lodžie zasklená se spárami mezi skly
- měření - teploty vzduchu na lodžii- teploty vzduchu v exteriéru
3.
- povrchové teploty zasklení- povrchové teploty v rohu lodžie- relativní vlhkosti na lodžii
4.
e at ost a od- relativní vlhkosti v exteriéru
5.
6.
3) Vliv zasklívání lodžií – výsledky měření
1.- výsledky měření:
teplota na lodžii o ~ 5 °C vyšší než v exteriéru
2.
1.
30,0
při te < 0 °C překročeny hodnoty rosného bodu kondenzace
3.20,0
25,0
otevřená lodžiezavřená lodžie zavřená lodžie
4.10 0
15,0
20,0
pokoj1k j2
5. 5,0
10,0 pokoj2zaskle lodžieexterierrosný bod v lodžii
6. -5,0
0,0
21:0
0:00
0:00
:00
3:00
:00
6:00
:00
9:00
:00
12:0
0:00
15:0
0:00
18:0
0:00
21:0
0:00
0:00
:00
3:00
:00
6:00
:00
9:00
:00
12:0
0:00
15:0
0:00
18:0
0:00
21:0
0:00
0:00
:00
3:00
:00
6:00
:00
9:00
:00
12:0
0:00
15:0
0:00
18:0
0:00
21:0
0:00
0:00
:00
3:00
:00
6:00
:00
9:00
:00
12:0
0:00
15:0
0:00
18:0
0:00
21:0
0:00
0:00
:00
3:00
:00
6:00
:00
-10,0
3) Vliv zasklívání lodžií – Flovent
1.
Flovent - modelování proudění vzduchu- spára mezi skly o šířce 0,5; 1; 2 mm
závislost průtoku vzduchu na ∆p
2.
1. - závislost průtoku vzduchu na ∆p- výpočet spárové průvzdušnosti
3. ∆p = 5 Pa
4.
5.
6.
3) Vliv zasklívání lodžií – Flovent
1.
IES<VE> - porovnání bytů s a bez zasklené lodžie- různé tepelně-technické vlastnosti konstrukcí
snížení tepelné ztráty prostupem ve všech variantách (21 37%)
2.
1. - snížení tepelné ztráty prostupem ve všech variantách (21-37%)- teplota na lodžii závisí na výměně vzduchu - vysoká teplota na lodžii nižší ztráta prostupem
šší t át ět á í (k CO )
3.
vyšší ztráta větráním (konc. CO2)- zavřené zasklení větší výměna vzduchu vyšší ztráta- je nutné vyměňovat vzduch mezi exteriérem a lodžií!
4.byt v původním stavu
byt se zasklenou lodžií
5.
6.
4) Rovnotlaké větrání s rekuperací tepla – IES<VE>
1.porovnání spotřeby energie rovnotlakých systémů větrání v panelových domech
lokální rekuperace centrální rekuperace tepla
2.
1. p p p
3.
4.
5.
6. s frekvenčním měničem (75 200 Kč/byt)s dvěma stupni otáček (55 300 Kč/byt)
ventilátor
x přirozené větrání
4) Rovnotlaké větrání s rekuperací tepla – IES<VE>
1.Modelovaný byt 3+1
75 m2 obytné plochy
2.
1. 75 m obytné plochy
4 osoby
3. profil užívání
4.klimatická databáze
regulace průtoku vzduchu dle CO2 Dg
5. dynamická simulace
Dg
6. potřeba tepla na větrání (kWh/rok)
pomocné energie (ventilátory)pomocné energie (ventilátory)
4) Rovnotlaké větrání s rekuperací tepla – IES<VE>
1.
Výsledky simulace: tepelná ztráta větráním
2.
1.1800 kWh/rok (27 kWh/m2.rok)
otopné období otopné období
360 kWh/rok (5 kWh/m2.rok)
3.
4.Dg+ spotřeba elektrické energie na pohon ventilátorů
5.
Dg2 otáčkový ventilátor s frekvenčním měničem
6. 400 kWh/rok 280 kWh/rok
5) Solární energie - ECOTEC
1.výpočet dopadající sluneční energie [kWh/rok] na plochu fasády
množství solárních zisků v objektu
2.
1. množství solárních zisků v objektu
3. posouzení PVE instalací
4.
5. analýza vlivu venkovního a vnitřního stínění
studie osvětlení oslunění
6.
studie osvětlení, oslunění
1) Sledování vnitřního klimatu v bytě
1.kontinuální měření 4 měsíce (srpen – prosinec)byt 3+1, VVU ETA, Praha Prosek
2.
1. y , ,70 % času nad hranicí 1000 ppm (Vyhláška č. 268/2009 Sb.)
3.
4.
5.
6.
2) Větrání pomocí rotačních hlavic
1.
měření na panelovém doměměření v laboratorních podmínkách
2.
1.výrobci udávají závislost průtoku vzduchu na rychlosti větrutlaková charakteristika hlavice
dopravní tlak > tlaková ztráta potrubní sítě (panelové domy: nad 100 Pa)
3.
- dopravní tlak > tlaková ztráta potrubní sítě (panelové domy: nad 100 Pa)- průtok vzduchu > potřeba (25 m3/h na osobu)
4.
5.
6.
2) Měření efektivnosti rotačních hlavic – in-situ
1.
panelový dům T06B,14 NP Praha, ul. Vavřenova
objekt:
2.
1.2 větrací průduchy (kuchyň, koupelna) průduchy zakončeny rotační hlavicívyměněná plastová okna s mikroventilací
3.
vyměněná plastová okna s mikroventilací
měření efektivnosti větrání ve třech režimech otáčení hlavicezabržděná rotační hlavice
4.odbržděná hlavice (5,5 m/s)nahrazení hlavice ventilátorem s přidaným elektromotorkem
5.… a ve dvou režimech oken
zavřenáotevřená na polohu “větračka“
6.otevřená na polohu větračka
2) Měření efektivnosti rotačních hlavic – in-situ
1.
průtok vzduchu na výústce v koupelnácha) zabržděná hlavice
2.
1.3-27 m3/h
b) odbržděná hlavice6 27 3/h
3.
6-27 m3/hc) centrální ventilátor
8-110 m3/h
4.
5.
6.
2) Měření efektivnosti rotačních hlavic na měřící trati
1.3 m, Ø 315 mmhybridní hlavice
měřící trať:
2.
1. yelektormotorek 7 Wvtoková dýza (sání)
3. Tlaková charakteristika hlaviceměření:
4.
k [P
a]
Tlaková charakteristika hlavice
5.
ravn
í tla
k
6. dopr 10 Pa << 100 Pa !!!
průtok vzduchu [m3/h]
Závěry
1.
Simulace- dynamické modely poskytují přesnější výsledky než statické
2.
1.(spotřeba energií ekonomické hodnocení)- výměna vzduchu (tepelná ztráta větráním)- hodnocení vnitřního klimatu
3.
hodnocení vnitřního klimatu- zpřesnění vstupů do parametrického modelu
Měř í
4.
Měření- validaci matematických modelů- výběr jednotlivých úsporných opatření pro analýzu
5.
ý j ý p ý p p ý
6.