Varčna raba energije v stavbah

Transcription

1 Energije in okolje Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Varčna raba energije v stavbah Vsebina Bivalno ugodje v stavbah Raba energije v stavbah Kako zmanjšamo rabo energije v stavbah? Nizko-energijske in pasivne stavbe

2 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

3 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 danes: Prof.dr. Sašo Medved, UL FS zdravo, prijetno, storilno in varno notranje okolje v stavbah

4 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Sonaravne stavbe = energijsko varčne stavbe 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

5 industrija ostalo široka raba stavbe Raba energije v stavbah Poslovne stavbe (%) 20 promet 5 100% 25 90% 80% ogrevanje klimatizacija razsvetljava ostalo ogrevanje topla voda razsvetljava naprave kuhanje End-use of energy (%) 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Domestic Industry Commercial Transport Stanovanjske stavbe (%) 73 Berlin Bologna Brussels Copenhagen Hanover Helsinki London Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

6 Raba energije v stavbah Učinek in strošek zmanjševanja izpustov McKinsley greenhouse gas abatement cost curve

7 Raba energije v stavbah Direktiva o energijski učinkovitosti stavb EPBD -> po letu 2018 bodo vse nove ali obnovljene (večje) javne stavbe morale biti skoraj nič energijske : oskrba energijsko varčnih stavb z energijo za ogrevanje, hlajenje, prezračevanje, TSV in osvetlitev pretežno s pretvarjanjem obnovljivih virov energije na stavbi sami ali v bližini stavbe (daljinski sistemi). Principi Tehnologije pasivne stavbe aktivne stavbe

8 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Brez kompromisov: Ugodje bivanja Primerno bivalno ugodje mora biti prijetno, zdravo, storilno! V stavbah zagotavljamo s toplotnim ugodjem, primerno kakovostjo zraka v stavbi, osvetlitvijo in zaščito pred hrupom! Toplotno ugodje Svetlobno ugodje Kakovost zraka IAQ Zvočno ugodje Bivalno ugodje IEQ Indoor environment quality

9 Toplotno ugodje v stavbah odvajanje toplote (W) 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. 160 W konvekcija sevanje C 30 g/h izparevanje 116 g/h temp. zraka (C) o

10 Toplotno ugodje v stavbah Osnovni fizikalni parametri s katerimi opisujemo toplotno okolje v prostorih so: temperatura zraka v prostoru (ti) srednja (povprečna) sevalna temperatura obodnih površin prostora (ts) hitrost gibanja zraka v prostoru (v) vlažnost zraka v prostoru (j) Opomba: na toplotno ugodje na določenem delovnem mestu vplivajo tudi drugi parametri kot na primer: nesimetričnost sevalne temperature (Dt) spreminjanje temperature po višini prostora prepih temperatura poda (tp) in toplotna vpojnost (b) snovi s katerimi smo v stiku bosi,.

11 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS mrzlo hladno Toplotno ugodje v stavbah prijetno hladno nevtralno prijetno toplo toplo vroče 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). Z napravo na sliki lahko izmerimo vse parametre, nastavimo aktivnost in oblečenost ljudi v prostoru ter odčitamo PMV vrednost. Opomba: to je najenostavnejša in najbolj razširjena skala imenovana po Fangerju. S pomočjo znane PMV lahko ugotovimo odstotek ljudi, ki bo v takem okolju zadovoljnih.

12 Raba energije za ogrevanje in hlajenje stavb Energijski tokovi v stavbi pozimi prehod toplote preko ovoja stavbe Rabo energije za ogrevanje in hlajenje določimo z energijsko bilanco toplotnih tokov. solarni dobitkinaravno ogrevanje s soncem notranji viri toplote prezračevanje stavb Varčno rabo dosežemo z: dobro toplotno zaščito ovoja stavbe (poletje+zima) Energijski tokovi v stavbi poleti učinkovitim prezračevanjem (zima) nočnim prezračevanjem (poletje) prehod toplote preko ovoja stavbe naravnim ogrevanjem s soncem (zima) solarni dobitki - pregrevanje stavb zaradi sončnega sevanja notranji viri toplote prezračevanje stavb senčenjem steklenih površin (poletje) nadzorom nad notranjimi viri energije (poletje+zima)

13 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Prehod toplote skozi gradbene konstrukcije 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 s konvekcijo in sevanjem prestopa na hladnejšo notranjo površino gradbene konstrukcije Toplotni tok se prevaja skozi vsak od slojev gradbene konstrukcije

14 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije 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 SR! SR = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 5 + R 6 U = 1/SR Toplotno prehodnost U najučinkoviteje zmanjšamo s toplotno izolacijskimi materiali. To so porozne snovi z zaprtimi zračnimi prostori v katerih zrak miruje.

15 Toplotna prehodnost U gradbene konstrukcije W/m 2 K 0,6 Toplotna prehodnost U zidu iz 19 cm debele opeke s toplotno izolacijo različnih debelin 0,4 V Sloveniji dovoljene toplotne prehodnosti U 0, (cm) 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!

16 Toplotna prehodnost U oken Konvektivni in sevalni prestop toplote med stekli Konvektivni in sevalni prestop toplote na notranji strani zasteklitve Konvektivni in sevalni prestop toplote na zunanji strani zasteklitve Us Y Prevod toplote v steklu Uokv Prehod toplote je bolj kompleksem, zato za določitev toplotno prehodnost oken določamo z računalniškimi orodji ali preskusi. Toplotne prehodnosti zasteklitve so nekajkrat večje kot toplotna prehodnost kvalitetno toplotno izoliranega zidu!

17 z zmanjšanjem toplotnih izgub skozi zasteklitev večjim številom stekel (2 -> 3 -> 4) zamenjavo zraka med stekli z žlahtnimi plini (Ar, Kr, Xe) z nizko-emisijskimi nanosom na steklu z zmanjšanjem toplotnih izgub na distančniku stekel Us Y Uokv z zmanjšanjem toplotnih izgub skozi okvir oken

18 Preverjanje U na zgrajenih stavbah Vir: M. Zupan 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. Streha neogrevanega podstrešja Izoliran zid Stavba je ogrevana Okno Nezoliran zid Okno s spuščen roleto

19 Kakovost zraka v stavbah Preverjanje (IAQ) tesnosti stavb na zgrajenih stavbah Prof.dr. Sašo Medved, UL FS 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. Dp = 50 Pa. V

20 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Prezračevanje stavb 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 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, )

21 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Prezračevanje stavb problem radona Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Pozor! Radon Rn-222 je radioaktivni žlahtni plin, ki nastaja pri razpadu urana; ga vdihujemo, razpada v polonij Ko izotop polonija razpade, nastane ionizirajoče sevanje ( delci), ki povzročajo maligna obolenja dihal; Kemijski simbol in število protonov U 92 Pa 91 Th 90 Ac 89 Ra 88 Fr 87 Rn 86 At 85 Po 84 Bi 83 Pb 82 TI Pb 210 Po 210 Tl 214 Po 214 Pb 218 Po 222 Rn 226 Ra 230 Th 234 U 234 Th 238 U V stavbe prihaja iz okoliškega terena, greznic, netesnih instalacijskih vodov, drenaž masno število (protoni+neutroni) 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 Bq/m 3

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

23 Kakovost zraka v stavbah Preverjanje (IAQ) tesnosti stavb na zgrajenih stavbah Prof.dr. Sašo Medved, UL FS 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. Tako prezračevanje je kontrolirano higrosenzibilno

24 Kakovost zraka v stavbah Zmanjšanje (IAQ) toplotnih izgub pri prezračevanju 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. dovod odpadnega zraka iz prostorov odvod svežega zraka v prostore ohišje ventilator za sveži zrak z zaščito proti zmrzovanju posoda za kondenzat filter dovod svežega zraka iz okolice odvod odpadnega zraka lamelni prenosnik toplote ventilator za odpadni zrak gumijasti podstavek preprečuje širjenje tresljajev Prof.dr. Sašo Medved, UL FS do 350 m³/h 800 m³/h do 6000 m³/h do m³/h

25 Kakovost zraka v stavbah Zmanjšanje (IAQ) toplotnih izgub pri prezračevanju Učinkovitost rekuperatorjev navajamo s temperaturno učinkovitostjo: V praksi do 95+%. rek T T in,stavba out,stavba T okolica okolica 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. T 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.

26 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Low-ex sistemi stavbnih instalacij V stavbah z nizko rabo energije 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. nizko-eksergijske sisteme. Izkoriščanje OVE in toplote/hladu okolja postane veliko bolj učinkovito! Prof.dr. Sašo Medved, UL FS raba energije za ogrevanje ovoj stavbe prezračevanje evanje topla sanitarna voda raba energije za ogrevanje ovoj stavbe prezračevanje evanje topla sanitarna voda

27 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

28 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 -> nizko-energijske in pasivne stavbe. zgorevalna toplota kurilnost Ker tradicionalno merimo izkoristek kotla brez upoštevanja toplote pridobljene s kondenzacijo vodne pare v dimnih plinih, imajo take naprave: COP 1,05-1,07 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

29 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) nizek tlak hladiva kompresor kondenzator visok 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

30 Kakovost zraka v stavbah (IAQ)Primeri low-ex tehnik: toplotne črpalke kompresor Toplota oddana stavbo kondenzator Teoretično grelno število e (=COP) je odvisno od absolutne temperature vira toplote in temperature ponora (~ temperature ogrevalnega medija) Tout COPTČ 1 T T out in Q out Q in TČ W Vloženo delo = električna energija (delo=energija) Q COP out TČ 1 W

31 Primeri low-ex tehnik: toplotne črpalke Pretok zraka 0,15 m 3 /h na 1 kw; COP: 2,8 to 4,3 Pretok podtalnice l/h na 1 kw; COP: 5 to 6 20 to 35 W na m dolžine, W/m 2 ; COP: 4 to 4,5

32 Kakovost zraka v stavbah Primeri (IAQ) 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) Tvstop Tokolica Ker za delovanje porabimo le nekoliko več električne energije za pogon ventilatorja je COP 50 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

33 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Kakovost zraka v stavbah Primeri (IAQ) low-ex tehnik: zemeljski prenosnik toplote Tair,in- Tair,out ( C) 15,00 10,00 5,00 deepness 2,9 m deepness 2,3 m deepness 1,7 m 0,00-5,00-10, hours [h]

34 Hlajenje stavb Trendi v lastnostih in arhitekturi stavb, kot npr. povečevanje razmerja prosojnih ter neprosojnih površin ovoja stavbe (vse do popularnih popolnoma steklenih zgradb) so vzrok za večje solarne dobitke. Boljši življenjski standard in novi gospodinjski aparati povečujejo notranje toplotne dobitke zgradb. Zagotavljanje dobrega notranjega okolja je bistveno bolj pomembno kot sama raba energije; prebivalstvo EU postaja vse starejše in je zato bolj ranljivo na toplotne šoke. Zato je hlad eden bolj pomembnih

35 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 T-x diagramu. Vsebnost vodne pare v zraku navajamo z relativno j [1 ali %]in absolutno vlažnostjo x [g vodne pare v kg suhega zraka] 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. Dx

36 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. H 2 O 32 Ker porabimo za brizganje vode v tok zraka zelo malo energije je V večji predavalnici : -40 kw ventilation air temperature ( C) Ta Tevaporative COP 100+ Prof.dr. Sašo Medved, UL FS number of hours per year

37 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb 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) Kakovostna osvetlitev pomembno vpliva na storilnost in je predvsem v poslovnih 20 stavbah povezava z veliko rabo (električne) energije) Prof.dr. Sašo Medved, UL FS 40 ogrevanje klimatizacija razsvetljava ostalo

38 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb Osnovni zahtevi svetlobnega ugodja: nivo osvetlitve je opredeljen z gostoto svetlobnega toko na kvadratni meter osvetljene površine (lm/m 2 = 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) Prof.dr. Sašo Medved, UL FS osvetlitev E zahtevnost vizualnih opravil, prostori v stavbah (lx) 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

39 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; Eav Eav Emin E Emax Emin Emax E Visokoodbojne obokenske površine, ki jih namestimo na zunanji ali notranji strani okna in jih imenujemo svetlobne police.

40 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Varčna raba energije pri osvetlitvi stavb Kakovostna in energijsko varčna osvetlitev: optimalna in usklajena kombinacija naravne in električne osvetlitve energijsko učinkovite sijalke in svetilke Poraba električne energije za razsvetljavo (kwh/m 2 a) Aok/ Atal = 50% Aok/ Atal = 16% Transmitivnost svetlobe zasteklitve (%) Prof.dr. Sašo Medved, UL FS vir umetne svetlobe žarnica z žarilno nitko halogenska žarnica fluorescentna sijalka LED električna moč (W/m 2 ) poraba električne energije (kwh/m 2 ) 25 9,6 20 7,6 6 2,3 4-5 W/m2

41 Kakovost zraka v stavbah (IAQ)Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Varčna raba energije v sodobnih stavbah ni odvisna zgolj od zasnove in toplotne zaščite, temveč (predvsem) od učinkovitih in usklajeno delujočih sistemov stavbnih instalacij! 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)

42 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah Prof.dr. Sašo Medved, UL FS 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.. Senzorja: magnetno stikalo, temperaturno zaznavalo Krmilnik v klimakonvektorju Kontrolni elementi v napravi povezane z računalniki pa omogočajo tudi nadzor nad rabo energije. Spremljanje rabe energije pa je pogoj za varčno rabo energije v stavbah!

43 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Nadzor in upravljanje sistemov v stavbah Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Uporabniški vmesniki IT tehnologije

44

45 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Kako navajamo rabo energije? kot primarno energijo notranja energija goriva; kurilnost premoga v TE-TO 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 ( ) Prof.dr. Sašo Medved, UL FS kot koristno energijo svetloba, kinetična energija,, toplota, ki jo prenesemo na zrak v prostoru, da je njegova temperatura 20 C

46 Zakaj ogrevanje s soncem? Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Kako vrednotimo rabo energije v stavbah? Koristna energija Končna energija Primarna energija Stavba Potrebna koristna energija za delovanje stavbe Sistemi, naprave Potrebna končna energija za delovanej stavbe Potrebna primarna energija za delovanje stavbe (neobnovljivi viri katerih zaloge v naravi zmanjšujemo Emisije CO 2 Toplotno ugodje Svetlobno ugodje Zaščita pred hrupom Kakovost zraka

47 električna energija toplota izkoristek oz. učinkovitost naprav in sistemov Kako vrednotimo rabo energije v stavbah? stavba vračljiva energija specifične emisije CO 2 faktor pretvorbe primarne energije koristna energija končna energija energija za delovanje stavbe primarna energija ogrevanje Q NH prezračevanje daljinska toplota goriva: fosilna, biomasa potrebna primarna energija Q p hlajenje Q NC klimatizacija topla sanitarna voda obnovljivi viri energije: sončna energija, geotermalna energija, toplota okolja izpusti CO 2 razsvetljava električna energija Prof.dr. Sašo Medved, UL FS

48 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) Se spreminja glede na delež energentov električna energija 0,55 kg/kwh 2,5 sončna energija 0 0 geotermalna energija 0 0 biomasa 0 0,1

49 Kakovost zraka v stavbah (IAQ) Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Specifična (na m 2 ) koristna energija za ogrevanje v letu dni Indikatorji energijske učinkovitosti

50 Indikatorji energijske učinkovitosti Toplota za ogrevanje [kwh/m 2 ] Ajdovščina Sežana Nova Gorica Koper Ljubljana Zagorje ob Savi Raba električne energije [kwh/m 2 ] Površina stavbe [m 2 ] Ljubljana Zagorje ob Savi Ajdovščina Sežana Nova Gorica Koper Površina stavbe [m 2 ]

51 Indikatorji energijske učinkovitosti Računska EI Merjena EI

52 Prof.dr. Sašo Medved, UL FS Možna izpitna vprašanja 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? Kaj navaja Energetska izkaznica stavbe?