Integrálny plánovací proces Budúci seminár v Minsku Prihlásiť sa na stiahnutie PDF zadarmo
Medzinárodné vzdelávacie a konferenčné centrum podľa GmbH a medzinárodné vzdelávacie a konferenčné centrum Johannes Rau Minsk: Budúci workshop v Minsku Referenčné číslo: 28463-25 Záverečná správa Dipl.-Ing. Klaus Beck, Dipl.-Ing. Jörg Hannemann, Dipl.-Ing. Patrick Jung, Dipl.-Ing. Heli Kasa, Dipl.-Ing. Ernst Merkschien, Dipl.-Ing. Werner Murken, Dipl.-Ing., Dipl-Wirtsch.-Ing. Jörg Probst, Dipl.-Ing. Jörg Rogowski, Peter Junge-Wentrup Dr. Astrid Sahm Martin Schön Essen, december 2011
Vydavateľ: IBB gem. GmbH Dortmund Peter Junge-Wentrup Bornstr. 66 44145 Dortmund Tel: 0231-952096-0 Fax: 0231-521233 2
Obsah Zoznam obrázkov 4 Zoznam tabuliek 5 1 Zhrnutie 6 2 Úvod 7 3 Predbežné plánovanie/návrh plánovania 10 3.1 Architektúra - vývoj konceptových verzií 10 3.2 Vypracovanie koncepcie dodávok 13 3.3 Energetická koncepcia vykurovania a chladenia 26 4 Štandard pasívneho domu Bielorusko (PH-St) 30 4.1 Zhromažďovanie údajov o miestnych podmienkach 30 4.2 Výpočty PHPP 33 4.3 Simulácia budovy 40 4.4 Porovnanie variantov výstavby budov 49 4.5 Posúdenie životného cyklu stavebných materiálov 57 4.6 Didaktická príprava konštruktívneho porovnania variantov 60 4.7 Energetická koncepcia - technické vybavenie budov 61 5 Didaktika 62 5.1 Program hodnotenia a zabezpečenia kvality 62 5.2 Plánovacie dielne 63 5.3 Vypracovanie usmernenia pre integrálne plánovanie 63 5.4 Vypracovanie didaktickej Celková koncepcia využitia budovy ako školiaceho miesta 63 5.5 Vytvorenie internetovej prezentácie 64 5.6 Vedenie jednodňovej záverečnej konferencie v Minsku 65 6 Záver 65 7 Príloha 67 3
Zoznam tabuliek Tabuľka 1 Elektráreň s údajmi o výkone 27 Tabuľka 2 Limitné hodnoty pasívneho domu 33 Tabuľka 3 Hodnoty U použitých komponentov 34 Tabuľka 4 Okrajové podmienky pre tepelné straty vetraním 34 Tabuľka 5 Výsledky potreby tepla 35 Tabuľka 6 Zmena kvality izolácie 36 Tabuľka 7 Teplotná štatistika - kancelárie 41 Tabuľka 8 Teplotná štatistika výstav, kongresov, seminárov 42 Tabuľka 9 Porovnanie variantov V2.1 až V2.3 45 Tabuľka 10 V2.1 až V2.3 46 Tabuľka 11 Porovnanie variantov V2.1 až V2.3 47 Tabuľka 12 Matica variantov pre stavebné konštrukcie 52 Tabuľka 13 Energetická bilancia pre komponenty, variant BK3 54 Tabuľka 14 Energetická bilancia pre komponenty, variant BK4 54 Tabuľka 15 Energetická bilancia komponentov, variant BK5 54 Tabuľka 16 Energetická bilancia, komponenty variantu BK6 56 Tabuľka 17 Výpis bilancie stavebného materiálu 59 5
140 kw celkové zaťaženie základné zaťaženie 120 100 80 60 40 20 33 kw - 0 h 1 000 h 2 000 h 3 000 h 4 000 h 5 000 h 6 000 h 7 000 h 8 000 h Obrázok 4 Ročná krivka trvania so základným zaťažením 33 kw, jednoduchá simulácia založená na údajoch o klíme V ďalšom priebehu plánovacieho procesu, a Bola vykonaná simulácia budovy, ktorá viedla k ešte extrémnejšej krivke trvania. Krivka trvania simulácie tvorí základ pre koncepciu a návrh zvoleného vykurovacieho a chladiaceho systému. V porovnaní s krivkou trvania prvej jednoduchej simulácie to vyzerá nasledovne. 140 kw celkové zaťaženie základné zaťaženie 120 100 80 60 40 20 33 kw - 0 h 1 000 h 2 000 h 3 000 h 4 000 h 5 000 h 6 000 h 7 000 h 8 000 h Obrázok 5 nová ročná krivka trvania tepla so základným zaťažením 33 kW na základe dynamickej simulácie budovy 3.2.3 Porovnanie nákladov na vykurovanie v počiatočnej fáze Porovnanie nákladov na vykurovanie bolo založené na systéme VDI 2067, nezahŕňalo však dynamickú aktualizáciu cien energie počas obdobia 22
investície 20 rokov. Namiesto toho bolo riziko odhadnuté pomocou scenára vysokých cien, v ktorom sú mapované jasné možné zvýšenia. Scenár vysokej ceny zahŕňa zvýšenie ceny zemného plynu o 20 EUR/MWh a zvýšenie ceny elektriny o 30 EUR/MWh. Drevné pelety a diaľkové vykurovanie rastú oveľa miernejšie s 10 EUR/MWh, respektíve 8 EUR/MWh. Výsledok porovnania bol nasledovný: 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Náklady na vykurovanie v/m².a Vysoko cenový scenár, základný variant - plynový FW HP Geoth. monov. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL Plyn BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL Plyn Obrázok 6 Porovnanie nákladov na vykurovanie pre 10 systémov, plánovacia fáza 1 3.2.4 Porovnanie fázy 2 Po spresnení projektových údajov s výsledkami simulácie budovy a príslušnom prispôsobení porovnania nákladov na vykurovanie nasledujúce zmenené obrazové výsledky. 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Náklady na vykurovanie v/m².a Vysoko cenový scenár, základný variant - plynový FW HP Geoth. monov. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL plyn BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL plyn Obrázok 7 Rozdelenie nákladov na vykurovanie pre 10 systémov, plánovacia fáza 2 23
jemne o 200 prítomných osôb, pri chladení zvyšujte záťaž a pri zahrievaní znížte výkon. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 kw 19. januára 20. januára 21. januára 22. januára 23. januára 23. januára 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Obrázok 9 Typické denné profily zaťaženia v januári Koncepcia vykurovania a chladenia preto umožňuje lepšie využitie systémov a rovnomernejšie generovanie niekoľkých vyrovnávacích nádrží. Všetky generačné systémy sú umiestnené v samostatnej kotolni s pripojením na kompetenčné centrum IBB Minsk a hotel. Nasledujúca výstava zobrazuje inštalované výrobné jednotky s príslušnými údajmi o výkone: Teplo NT Teplo HT Studená elektrina Zemný plyn CHP 1 12,5 5,5 Zemný plyn CHP 2 12,5 5,5 Tepelné čerpadlo 91 65 26 Geotermálne sondy 98 98 98 RLT chladiaci stroj 36 10 Chladič vzduchu 46 Predohrev WRG 65 Tabuľka 1 Elektráreň s údajmi o výkone Distribúcia tepla a chladu v budove vrátane systémov spätného získavania tepla pre vetranie je v prílohe uvedená ako schéma vykurovania a chladenia. 27
Na zníženie tepelných strát vetraním sa používa ventilačný systém so spätným získavaním tepla. Predpokladá sa, že stupeň spätného získania tepla je 75 percent. 4.2.3 Výsledky podľa PHPP Požiadavka na vykurovanie budovy vyplýva zo súčtu tepelných strát prenosu a vetrania mínus solárny a vnútorný príjem. Pre lokalitu Minsk a pre štandardnú lokalitu v Nemecku sa získavajú tieto výsledky: Tabuľka 5 Výsledky pre požiadavky na vykurovanie pre lokalitu Minsk Nemecko pre lokalitu - DIN V 4108-6 Potreby pre vykurovanie 37,105 kWh/(m² a) 26,569 kWh/(m² a) Požiadavka pasívneho domu by mala mať požiadavku na vykurovanie maximálne 15 kWh/(m² a) a je zreteľne prekročená pre obe miesta. Na určenie potreby primárnej energie sa k požiadavke na vykurovanie pripočíta energetický výdaj pre technické systémy zásobovania, čo vedie k požiadavke na vykurovaciu energiu. Výsledok sa potom vynásobí faktorom primárnej energie podľa normy DIN V 18599-100: 2009-10, tabuľka A1. Výsledky zobrazené na nasledujúcom obrázku vychádzajú pre miesto v Minsku a pre štandardné miesto v Nemecku: Obrázok 14 Zmena v požiadavke na primárnu energiu 35
Obrázok 19 Porovnanie nameraných údajov o počasí a údajov o počasí PHPP Ďalšie výpočtové parametre a stavebné fyzikálne charakteristiky nájdete v prílohe. 4.3.1 Základný variant V0 Potreba vykurovacej energie Špecifická potreba vykurovacej energie zohľadňujúca energetickú referenčnú plochu podľa Inštitútu pasívnych domov (PHI) 2 005,5 m² (k 23. máju 2011) je pre budovu v základnom variante 15,5 kWh/m². Predpokladané vnútorné zaťaženie je vysoké pri 9 W/m² (čo zodpovedá 75 kWh/(m² a)), čo je spôsobené neregulovaným osvetlením a vysokou hustotou použitia. V základnej verzii by budova kvôli vysokému dopytu po elektrine nespĺňala kritérium pasívneho domu pre primárnu energiu. 4.3.2 Letné teploty V0 V nasledujúcich tabuľkách sú uvedené hodiny prehrievania pre hlavné využiteľné oblasti. V lete sa môže vyskytnúť teplota vnútorného vzduchu až 42 ° C. Tabuľka 7 Štatistika teploty - hodiny kancelárskych zón nad 27 C [h] Podiel ročného prevádzkového času max. 40 40,90 1. poschodie_kancelária_O 1205 46 40,85 1. poschodie_kancelária SO 1010 39 40,64 41
CC Záverečná správa 33 Denný priebeh vnímanej teploty (07.08.) Vonkajšie suterény_kancelárie EG_kancelárie 1. poschodie_kancelárie_NW 1. poschodie_kancelárie_W 1. poschodie_kancelárie_O 1. poschodie_kancelárie SO 2. poschodie_kancelárie_NW 2. poschodie_kancelárie_W 2. poschodie_kancelárie_NO 2. poschodie_kancelárie_O 2. poschodie_kancelárie_SO 2. poschodie 2. poschodie_kancelárie 26 25 24 23 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hodina dňa (07.08.) Obrázok 20 V1 Denný priebeh vnímaných teplôt v kanceláriách 33 Denný priebeh vnímanej teploty (07.08.) Vonku UG_Ausst. Černobyľ UG_Ausstellung EG_Ausstellung EG_Kongress 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hodina dňa (07.08.) Obrázok 21 V1 Denný priebeh vnímaných teplôt Výstava 43
Obrázok 23 V2.1 až V2.3 Ročné energetické výnosy pre tri architektonické varianty Vykurovanie zodpovedá tepelnej požiadavke, hodnota elektriny na osvetlenie zodpovedá energetickej náročnosti elektrického svetla. Solárne tepelné zisky znamenajú pasívne solárne energetické zisky cez okná. Ak sa čiastkové energetické sumy hodnotia z hľadiska primárnej energie, potom najlepšie funguje variant 2.2 s doteraz plánovanými plochami okien. Potreba primárnej energie vo variante 2.3 s vyšším podielom okien vykazuje vyššiu potrebu vykurovacej energie. To je možné do značnej miery kompenzovať zníženou potrebou energie na osvetlenie. Pri variante 2.1 s polovičnými plochami okien je potreba vykurovacej energie nižšia ako pri variante 2.2. Energetická potreba osvetlenia je však podstatne vyššia a tiež vyššia ako úspora energie na vykurovanie. Tabuľka 9 V2.1 až V2.3 Porovnanie variantov Rozdelená plocha okna V2.1 QH = 14,62 kwh/m²a (tepelná) QBel = 24,57 kwh/m² (elektrická) QEnd, H + Bel = 39,19 kwh/m²a QPE, H + Bel = 84,87 kWh/m²a 45
Plánovaná plocha okna V2.2 QH = 20,14 kWh/(m² a) (tepelná) QBel = 16,71 kWh/m² (elektrická) QEnd, H + Bel = 36,85 kWh/(m² a) QPE, H + Bel = 69,95 kwh/(m² a) Zvýšený podiel okien V2,3 QH = 25,49 kwh/(m² a) (tepelné) QBel = 14,42 kwh/m² (elektrický) QEnd, H + Bel = 39,91 kwh/(m² a) QPE, H + Bel = 70,10 kWh/(m² a) 4,3.6 Varianta 2.2 - Analýza tieňov Aby sa ukázal slnečný vplyv susedných budov na budovu, vykonali sa analýzy tieňov so susednými budovami alebo bez nich. Tabuľka 10 V2.1 až V2.3 Model so susednými budovami Model bez susedných budov Boli vyhodnotené štyri okná s rôznou orientáciou z 1. poschodia. 46
okrajové tesnenie a situácia pri inštalácii, upravené. Upravená hodnota U W je 0,91 W/(m² K). Výšky podlahy boli revidované v súlade s pohľadovými výkresmi architektov Beckovcov z 19. apríla 2011. Variant BK2 Variant BK2 nadväzuje na variant BK1. Konštrukcie nepriehľadných komponentov boli upravené podľa odporúčaného nezáväzného stavebného štandardu TKP45-2-04-43- 2006 platného od 1. júla 2010 v Bielorusku. - Vonkajšia stena U = 0,30 W/(m² K) - Vonkajšia stena pri zemi U = 0,30 W/(m² K) - Strecha U = 0,16 W/(m² K) - Základňa U = 0,30 W/(m² K) - okno U = 0,91 W/(m² K) Hodnoty pre vetranie a vnútorné zaťaženie zostávajú nezmenené. Varianty BK3 až BK6 Varianty BK3 až BK6 stavajú na variante BK1. Konštrukcie boli postavené podľa nasledujúcej matice: Tabuľka 12 Variabilné maticové stavebné konštrukcie Označenie/náčrt Konštrukcia V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 AW - Drevená rámová konštrukcia 1) Drevené debnenie 2) Laty 3) Pultové laty 4) 2,2 cm DWD 6) 24 cm MW WLG 035 7 ) 1,8 cm OSB 8) 6 cm MW WLG 035 9) 2,5 cm sadrokartón U = 0,127 W/(m²K) XXXX AW proti pôde V_1 1) pôda 2) PP filtračné rúno 3) 8 cm odtok EPS. 4) 26 cm XPS WLG 035 5) 1 cm bitúmen 6) 25 cm železobetón U = 0,129 W/(m²K) X X X 52
AW proti zemi V_3 AW železobetón 1) zem 2) PP filtračné rúno 3) 4cm nosný prvok. 4) 30 cm sklenený penový granulát WLG 080 5) 16 cm XPS WLG 035 6) 1 cm bitúmen 7) 25 cm železobetón U = 0,116 W/(m²K) 1) 1 cm špachtľa 2) 28 cm EPS WLG 035 3) 20 cm železobetón U = 0,121 W/(m²K) XXXXX Označenie/štruktúra náčrtu V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 Základ dosky 1 1) Povrch 2) 6 cm cementový poter 3) 12 cm EPS WLG 035 4) 30 cm železobetón 6) 20 cm penové sklo WLG 050 XXXU = 0,129 W/(m²K) Základ dosky 2b 1) Krytina 2 ) 6 cm cementový poter 3) 12 cm PUR WLG 025 4) 30 cm železobetónový 6) 20 cm penové sklo WLG 050 U = 0,131 W/(m²K) X plochá strecha 1) 1 cm bitúmen XXXX 2) 2,2 cm hrubá zátka 3) 4 cm vetranie 4) 2,2 cm OSB 6 ) 30 cm WLG 040 celulózová izolácia 8) 6 cm WLG 040 celulózová izolácia 9) 2,5 cm sádrokartón U = 0,120 W/(m²K) tepelnoizolačné zasklenie Ug = 0,7 W/m² K XXX g = 57% protislnečné zasklenie Ug = 0,7 W/m² K X 53
Tabuľka 17 Výňatok zo súvahového základu stavebného materiálu 1 AW oproti drevenej konštrukcii Erdreich V_3 AW 59
odčítajte časti a ich vlastnosti z hľadiska vlhkosti a dokumentujte ich po dlhšiu dobu. 4.7 Energetická koncepcia - technické vybavenie budovy Z didaktických dôvodov bola pre budúci projekt dielne zvolená koncepcia dodávky tepla a chladu, ktorá bola hodnotená nielen z čisto ekonomického hľadiska. Pre čo najlepšiu komunikáciu vybranej systémovej technológie je technické centrum vytvorené ako samostatná budova, ktorá je vhodná pre návštevy skupín návštevníkov. Je možné vidieť nasledujúcu systémovú technológiu: - Pripojenie geotermálnych sond - Čerpadlá geotermálnych sond - Doskové výmenníky tepla geotermálnych sond - Tepelné čerpadlo - Rozvádzač pre vykurovanie a chladenie - Kombinovaná výroba tepla a elektriny - Zásobník akumulácie - Ventilácia sacieho chladiaceho stroja - Ventilácia chladiaceho stroja - Ventilácia chladiaceho stroja odvádzaného vzduchu - Ovládacia skrinka, technológia MSR - Pripojenie stanice diaľkového vykurovania (voliteľné) Obrázok 25 Pôdorys technického strediska Podrobnejšie plánovacie dokumenty technického strediska s príslušnou legendou nájdete v prílohe. 61