Energiatudatos és környezetbarát épületgépészet

Átírás

1 Energiatudatos és környezetbarát épületgépészet Szikra Csaba Építészmérnöki Kar

2 Energiatudatos és Környezetbarát Épületgépészet Épületszerkezetek Nyereségáramok és veszteségáramok (forma, hőszigetelés, benapozottság, árnyékolás stb ) A rendelkezésre álló természetes erőforrások használata Optimális épülettömeg Passzív energiagyűjtő elemek Az épület energiafelhasználása Primer energia hordozók és annak ára Fosszilis vagy elektromos, táv- vagy helyi fűtés Épületgépészeti rendszerek villamos és fosszilis fogyasztása Épületgépészeti berendezésekkel segített természetes erőforrások felhasználása Hibrid szellőzés PV cella Napkollektor Fogyasztói szokások és az épületgépészet Hulladékhasznosítás

3 Alacsony energia fogyasztású épületek Építészet Épületszerkezetek Épületgépészet Épületvillamosság + + +

4 Épületgépészeti elemek fogyasztása A szellőző rendszer energia felhasználása: Villamos berendezések (P=V sz P/η) Hűtő -Fűtő elemek (Q=0.36V sz t) Fűtési rendszerek energia felhasználása Villamos berendezések (P=V m P/η) Hőveszteség (Q=kA t+k l L t) Filtráció (Q=0.36V sz t) HMV termelés energia felhasználása Fogyasztás (Q=mc t) (c=4.2kj/kgk) Villamos berendezések (P=V sz P/η) Hűtés energia felhasználása Fogyasztás (Q=0.36V sz t) Villamos berendezések (P=V m P/η) Villamos berendezések (P) A primer energia átalakítási tényezők

5 Aktív szoláris rendszerek HMV készítés Műszaki változatok: v Egy hőcserélő egy kollektor Egy hőcserélő egy kolletktor + elektromos fűtőpatron Két hőcserélő egy kolletktor + Közvetett fűtés

6 Aktív szoláris rendszerek Központifűtés Méretbecslések: a kollektor felület az épület fűtött alapterületének harmada a tároló térfogat (m 3 ) mérőszáma a kollektor felület (m 2 ) mérőszámának tizede.

7 Aktív szoláris rendszerek Hagyományos - Hőcsöves Kollektorok

8 Hőszivattyús rendszerek Működési elve Elpárologtató, kompresszor, Kondenzátor

9 Hőszivattyús rendszerek Felépítése, Hőforrás, Jósági tényező ε F ( elp, T T ) = kond Q P F Villamos

10 Hőszivattyús rendszerek Felépítése, Hőforrás, Jósági tényező

11 Fatüzeléses fűtési rendszerek Faelgázosító kazánok működési elve

12 Fatüzeléses fűtési rendszerek Faelgázosító kazán rendszerei Puffer tartály

13 Fatüzeléses fűtési rendszerek Faelgázosító kazán rendszere, Puffer tartály + HMV

14 Fatüzeléses fűtési rendszerek Faelgázosító kazán rendszere, Puffer tartály + HMV + SOL

15 Fatüzeléses fűtési rendszerek Faelgázosító kazán méretezése Méretbecslések: A kazán mérete: Q=1,3 Q hőigény a tároló térfogat: V=50l/kW (ennél létezik pontosabb számítás is) Kazán teljesítmény tartománya: 15-50kW Kazánméret (kw) Javasolt tároló méret (l)

16 Hibrid Szellőzési Rendszerek Hibrid rendszerek: A hagyományos természetes, de kontroll nélküli technikák újra éledése, kombinálva a modern szabályozás- és számítástechnikával, Kiegészítve gépi szellőzéssel. Jellemzői: Kettős működésű rendszerek (természetes, mesterséges) Automatikus döntés a mesterséges és a természetes mód között A működésmód függ az évszak, és a napi ciklustól is A tervezés fő szempontja a belső tér szolgálata mellett megjelenik az energia fogyasztás minimalizálásának szempontja is A rendszerek már nem csak a mechanikus elemek méretezésén alapszanak, hanem figyelembe veszik (méretezik) épület szerkezetét belső hőfelszabadulásokat passzív technikákat (szoláris, hűtés) a külső meteorológiai paraméterek pillanatnyi illetve előrevetített értékeit is

17 Hibrid Szellőzési Rendszerek Szélhatással segített szellőztető berendezés Koncepció: 50Pa, 400l/s (40fő) Hővisszanyerő Szinte csak függőleges vezetés Szélirány szerint változtatható be és kifúvások Elektrosztatikus szűrő rendszer Állandó terfogatáramú, kiegyenlített rendszer Alacsony légsebességek (0.15Pa/m) Elektronikus fordulatszám szabályozás a térfogatáramra (18-37W ez kb 5%-a a mai rendszereknek) 50%-os hővisszanyerő hatásfok Továbblépési lehetőség: Igényfüggő térfogatáram Norwegian Building Research Institute épülete

18 Hibrid Szellőzési Rendszerek Kéményhatással segített szellőztető berendezés Slattang School Boras (Sweden) épülete Koncepció: 50Pa, 400l/s (40fő) A belső hőfelszabaduláson és a föld hűtő hatásán alapuló szellőzés Kiegészítő ventillátor Alacsony légsebességek (0.15Pa/m) Épület alatt vezetett, passzív hűtő rendszer mely aktiválja a szunnyadó hőtároló tömeget Továbblépési lehetőség: Hővisszanyerő

19 Hibrid Szellőzési Rendszerek Árnyékolóval segített szellőztetés, kéményventillátor (üveg) BRE Iroda épülete Anglia (Watford) Koncepció: 2000m 2 3 szint, irodák, előadók Déli oldal 45% üvegezett, árnyékvetőkkel Nagy betontömegű szerkezet Üvegkémény ventillátor a szoláris szellőzés motorja Az angol időjárásnak megfelelően kiegészítő ventillátor Kiegészítő csatorna álmennyezet. A szolár-kémény felhajtó erőt generál: az északi oldalról hűvös levegőt szív át az épületen (nyitott északi ablakok, nyitott álmennyezeti csappantyúk) A szolár-kémény lehajtó erőt generál: az északi oldal felé nyomja az elhasznált levegőt (Night Ventillation Concept) Télen a szolár-kémémy előfűti a levegőt

20 Hibrid Szellőzési Rendszerek Az épülettel szinbiózisban élő gépészet Koncepció: Biztonsági okokból a friss levegő vételi hely csak a tető síkjában volt elhelyezhető A kéményhatás és a szélhatás mellet, kisegítő ventillátorok segítik a szellőzést A csőhálózat integrált az épület szerkezetébe, ezáltal mozgósítja az épület tömegét. A déli homlokzat üvegfelületei előfűtik a levegőt. A szellőző rendszer természetesen hővisszanyerővel felszerelt, de az egymás mellett haladó falazott elemek tovább segítik a hővisszanyerés Az angol Parlament új épülete

21 Hibrid Szellőzési Rendszerek Az épülettel szinbiózisban élő gépészet Koncepció: Biztonsági okokból a friss levegő vételi hely csak a tető síkjában volt elhelyezhető A kéményhatás és a szélhatás mellet, kisegítő ventillátorok segítik a szellőzést A csőhálózat integrált az épület szerkezetébe, ezáltal mozgósítja az épület tömegét. A déli homlokzat üvegfelületei előfűtik a levegőt. A szellőző rendszer természetesen hővisszanyerővel felszerelt, de az egymás mellett haladó falazott elemek tovább segítik a hővisszanyerés Az angol Parlament új épülete

22 Hibrid Szellőzési Rendszerek A tűzvédelem, biztonságtechnika hatása az éjszakai szellőzésre:

23 Hibrid Szoláris rendszerek Fedetlen és s fedett légkollektor Rendszerint a tetőidomra ráépített vagy a héjalással szerkezetileg és funkcionálisan integrált, energiagyűjtő elem, az elnyelő felület tipikusan alumínium, esetleg szelektív felületbevonatolással, a hőhordozó közeg levegő. Fedetlen: A levegő az elnyelő lemez alatt áramlik, az elnyelő lemezt a teljes sugárzás éri, a kollektor hővesztesége nagy. Fedett: Az elnyelő lemez felett üvegezés van, a levegő vagy a kettő között áramlik, vagy az elnyelő lemez alatt áramlik.

24 Hibrid Szoláris rendszerek OM szolár r rendszer Energiagyűjtés a tetőhéjalással integrált lég-kollektorral. Ennek első szakasza fedetlen (itt az áramló levegő hőmérséklete alacsonyabb, a hőveszteség kicsi), második szakasza fedett (a levegő az elnyelő lemez alatt áramlik). A levegő összegyűjtése a gerinc alatti légcsatornában. Kezelődobozban ventilátor, bordáscsöves hőcserélő használati-melegvíz készítésre, csappantyú - nyáron a levegőt innen a szabadba fújják, télen a szellőztetett légjáratos épületszerkezetekbe. Az áramkör kombinált. Télen az áramlási irány időnkénti pár perces megfordításával a tetőn hóolvasztás.

25 Hibrid Szoláris rendszerek

26 Hulladékhasznosítás Helyi szennyvízkezelés - tisztítás Organica Élőgép: Biológiai A leghatékonyabban működő biológiai szennyvíztisztítási eljárás. Önszabályozó és önfenntartó teljes ökológiai rendszer működik. Főbb egységei: 1. anaerob előtisztító (növények gyökereit oxigénburok veszi körül) 2. anoxikus zóna 3. Miközben a szennyvíz keresztülömlik a különböző tartályokon, élő organizmusok vonják ki belőle a hulladékot és táplálékként használják fel azt. Az organizmusok önszerveződő, illetve napenergia-hasznosító képességét használjuk a szennyezőanyagok legjobb hatásfokú biológiai lebontására. Az Élőgépen belül kialakuló változatos ökoszisztémák nagyon stabil és ellenálló rendszert képeznek, mely ellenáll a szennyvízterhelés ingadozásának. 4. Az ülepítőben a lebegőanyagok válnak ki 5. Az ökológiai fluid-ágy távolítja el a visszamaradó kisebb méretű részecskéket illetve a patogén anyagokat vonja ki a szennyvízből.

27 Hulladékhasznosítás Helyi szenny(víz)kezelés Komposztálás Fekália és egyéb háztartási hulladék keveréke optimális bomlási feltételeket teremt 20 C-on A baktériumok oxigént vesznek fel ezért szellőztető rendszer szükséges Egy bomlási ciklus 1-3 év. A keletkezett végtermék: Humusz

28 Hulladékhasznosítás Helyi szenny(víz)kezelés Komposztálás