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.

Simulační nástroje1. Simulační nástroje

2.

1.

3.

4.

5.

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.

2.

1.

Příklady využití dynamických simulací

3.

4.

5.

6.

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.

2.

1.

3. Měření

4.

5.

6.

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]

1.

2.

1.

3.

Závěr4.

5.

6.

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.

Děk j t těší ří d é tá kDěkujeme za pozornost, těšíme se na případné otázky

Výzkumný kolektiv EkoWATTVýzkumný kolektiv EkoWATT