Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények

Átírás

1 XXII. Épületgépészeti Szakmai Napok Debrecen, 2016 május Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények BOROS József PhD hallgató dr. NAGY-GYÖRGY Tamás docens Temesvári Műszaki Egyetem Építőmérnöki Kar

2 Energiahatékony iskola VILÁGSZERTE ALIG TÖBB MINT 80 ENERGIAHATÉKONY ISKOLAÉPÜLET! o REFORMÁTUS EGYHÁZ ISKOLÁJA ÉS SZÓRVÁNYKOLLÉGIUMA o NAGYSZALONTA, BIHAR MEGYE o 4 SZINT, 1000 m 2 /SZINT o NYEREGTETŐ KIVITELEZÉSI HATÁRIDŐ: 2016 SZEPTEMBER ROMÁNIAI FÖLDRENGÉSÁLLÓSÁGI KÖVETELMÉNYEK BETARTÁSA!!! Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 2

3 Energiahatékony iskola ROMÁNIAI FÖLDRENGÉSÁLLÓSÁGI KÖVETELMÉNYEK BETARTÁSA NAGYSZALONTA a g =0.10g o VASBETON KERETSZERKEZET DCL / DCM / DCH 25 CM PÓRUSBETON KITÖLTŐ FALAK o ALAPVÁLASZTÁS: GAZDASÁGOSSÁG vs KIVITELEZÉSI IDŐTARTAMON vs SZIGETELHETŐSÉG VASBETON PONTALAP vs GERENDARÁCS-ALAP vs LEMEZALAP o HŐHÍDMENTES CSOMÓPONTOK, KOMPAKT FORMA Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 3

4 Az épület kivitelezési és fenntartási költségeinek vizsgálata KÖLTSÉGEK [ezer euró] Hagyományos megoldás Energihatékony megoldás 511 Euro + ÁFA / m Euro + ÁFA / m Szerkezet +10%-os többletköltség 60% kész állapot - 7% (2016 május) ÉVEK Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 4

5 Energiahatékony iskola A FUNKCIÓK - FÖLDSZINT: KONYHA, ÉTKEZDE, KÖNYVTÁR, RAKTÁROK - I. EMELET: OSZTÁLYTERMEK, LABOROK, ADMINISZTRÁCIÓ - II. EMELET: OSZTÁLYTERMEK, LABOROK - III. EMELET: BENTLAKÁS, REKREÁCIÓS TEREM, ORVOSI SZOBA KIHASZNÁLTSÁG - 16 OSZTÁLYTEREM DIÁK - ÉTKEZDE FÉRŐHELY - 65 TANÁR ÉS SZEMÉLYZET - BENTLAKÁS - 60 SZEMÉLY Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 5

6 Energiahatékony iskola GERENDARÁCS-ALAP VASBETON KERETSZERKEZET NYEREGTETŐ Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 6

7 Energiahatékony iskola Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 7

8 Energiahatékony iskola Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 8

9 Energiahatékony iskola Tervezési koncepció Jelentős vastagságú hőszigetelések Kiváló minőségű nyílászárók Hőhídmentes burkolat Légtömörség Kedvező orientáció Kompakt forma Energiahatékony berendezések Megújuló energia Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 9

10 Energiahatékony iskola Tervezési koncepció Passzívház tervezési csomag (PHPP) alkalmazása METEONORM pontos helyi éghajlati adatok figyelembevétele Specifikus paraméterek: Összetett funkcionalitás (iskola, konyha, ebédlő, bentlakás) Nem folytonos kihasználtság (F, E1, E2) és folytonos kihasználtság (E3) Nagyszámú felhasználó és nagy belső hőnyereség Adott orientáció és alak Nagy ablakfelületek Nagy légcsere szüksége A SZÁMÍTOTT ENERGIAFELHASZNÁLÁS KÜLÖNBÖZHET A VALÓS ÉRTÉKEKTŐL MONITORING RENDSZER SZÜKSÉGESSÉGE Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 10

11 Energiahatékony iskola Tervezési koncepció Hőszigetelés: Külső falak : 25 cm pórusbeton + 15 cm kőzetgyapot Külső pillérek : 15 cm + 5 cm kőzetgyapot Padlólemez : 23 cm polisztirol Külső födémek : 25 cm kőzetgyapot + 3 cm polisztirol Padlás födém : 25 cm kőzetgyapot Hőhídmentes konstruktív megoldások Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 11

12 Energiahatékony iskola Nyílászárók Nyílászárók PVC keret Nyílászáró U = 0.82 W / m2k 3 rétegű üveg U = 0.50 W / m2k Külső szerelés Külső és belső légmentes tömítőszalag Légmentesen záródó Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 12

13 Energiahatékony iskola Nyílászárók Nyílászárók Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 13

14 Energiahatékony iskola Nyílászárók Nyílászárók Garázs ajtó Fém keret Ajtó U = 1.05 W / m2k Légmentesen záródó Főbejárati ajtó Fa keret Ajtó U = 0.90 W / m2k Külső beszerelés Külső és belső légmentes szigetelő szallag Légmentesen záródó Padlás ajtó Fém keret Ajtó U = 0.97 W / m2k Légmentesen záródó Meleg védő huzat Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 14

15 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer Fűtési és hűtési energiaszükség T max [h] Q fűtés [W] Q hűtés [W] Földszint emelet emelet emelet Összesen: Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 15

16 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer A helyiségek fűtése/hűtése (termosztatikus szelepekkel) Hőmérsékletszabályozás (az épület minden helyiségében) 1.2/1.4 kw padlókonvektor (fan coil) 2.5/3.5 kw mennyezeti konvektorok (fan coil) falra szerelhető szobatermosztátok Fűtőközeg üzemi hőmérséklet 45/35 C hűtési hőmérséklet 10/15 C. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 16

17 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer Fűtés rendszer : padlókonvektor Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 17

18 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer A bentlakások mellékhelyiségei: fűtés acéllemez radiátorokkal Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 18

19 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer Fűtés rendszer : acéllemez radiátorok Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 19

20 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer A frisslevegő pótlása légkezelőgépek hővisszanyerővel Szellőztető rendszer zónákra osztva m 3 /h hozamú egység mind a három emeleti szinten m 3 /h hozamú egység a földszinti ebédlőnek m 3 /h hozamú egység a földszinti könyvtárnak m 3 /h hozamú és 50 óránkénti légcseréjű egység a földszinti konyhának hővisszanyerővel A légkezelőgépek 21 kw és 7 kw-os fűtőkaloriferek (15 C-tól 22 C-ig) 8 kw és 5 kw-os hűtőkaloriferek (32 C-tól 26 C-ig) A használt hővisszanyerők hatásfoka 55-65%-os. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 20

21 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer Szellőztető rendszer : Földszint Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 21

22 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer Szellőztető rendszer : 2 Emelet Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 22

23 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer Szellőztető rendszer Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 23

24 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer A fűtőközeg és a használati melegvíz előállítása egy külön épületrészben elhelyezett hőközpontban történik: Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 24

25 Energiahatékony iskola Épületgépészeti rendszer víz-víz hőszivattyúk: 2 nyerőkút + 2 nyelőkúttal lemezes hőcserélőkkel 75 kw teljesítménnyel föld-víz hőszivattyúk: 10 db 120 m kút legalább 6 m távolság 75 kw teljesítménnyel Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 25

26 Energiahatékony iskola Monitoring rendszer stratégia Komfort és energiahatékonysági paraméterek Hőmérsékletek, páratartalom, napsugárzás intenzitás és időtartama, emberek száma, hang és fény intenzitás, légtömörség A berendezések paraméterei Hőmérsékletek, vízfogyasztás, levegősebesség, áramfogyasztás, földgázfogyasztás Egészségi szempontok által diktált paraméterek Radonsugárzás, szén-dioxid (CO2), formaldehid gőz (CH2O), dinitrigén-oxid (N2O), nitrógén-dioxid (NO2), illékony szerves vegyületek Pszichológiai mérések A felhasználók viselkedése és viselkedés változások, komfortérzet (levegő sebessége, páratartalom, hőmérséklet) Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 26

27 Energiahatékony iskola Monitoring rendszer stratégia Burkolat hőmérséklet monitoring részletek Monitoring terv alap, talaj DS18B20 - digitális hőmérő Monitoring terv - földszint A betervezett hőmérséklet szenzorok száma 360, melyekből eddig 340 lett elhelyezve az - alapokba - talajba - padlólemezbe - gerendákba - oszlopokba - falazatokba és ezek hőszigeteléseibe! Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 27

28 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Alap gerendái 80 cm mélységig egy 12 cm-es vastagságú extrudált polisztirollal szigetelve talajhőmérséklet variációja elkerülve alapben gépészeti csövek hőhidak Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 28

29 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Padlólemez hőszigetelés 23 cm vastag extrudált polisztirol hőszigetelés nyomószilárdsági követelményei költségvetés Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 29

30 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Belső földszinti gerenda hőszigetelés és szenzorok 12 cm vastag folytonosan polisztirol hőhíd lekerülve extrudált Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 30

31 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső földszinti gerenda hőszigetelés A földszinti falakat tartó gerendák hőszigetelése megszakítás nélkül csatlakoznak a falak és padlólemez hőszigeteléséhez hőhíd lekerülve Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 31

32 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső földszinti pillér hőszigetelés Vasbeton pillérek a falakhoz képest 5 cm-rel beljebb vannak pozicionálva 5 cm hőszigetelés a pilléreken + 15 cm folytonos hőszigetelés hőhíd lekerülve Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 32

33 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső sarki pillér fűtetlen garázs felé hőszigetelés és szenzorok 5 cm + 15 cm kőzetgyapot hőszigetelés Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 33

34 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső közbülső pillér hőszigetelés és szenzorok 5 cm + 15 cm kőzetgyapot hőszigetelés Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 34

35 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső sarki pillér hőszigetelés és szenzorok 5 cm + 15 cm kőzetgyapot hőszigetelés Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 35

36 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Kültéri pillér hőszigetelés, hőhíd és szenzorok A kültéri (főbejárati) pilléren (földszint = kültér / emelet = beltér) 5 cm vastag kőzetgyapot hőszigetelés hőhíd lecsökkentve Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 36

37 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső fal hőszigetelés 15 cm vastag kőzetgyapot hőszigetelés Pórusbeton külső falak kisebb súly jobb hőveszteségi paraméterek Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 37

38 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső fal szenzorok Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 38

39 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Tűzfal (padlás) hőszigetelés, hőhíd és szenzorok A tűzfalon 100 cm magas és 15 cm vastag kőzetgyapot hőszigetelés hőhíd lecsökkentve Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 39

40 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Külső (bejárat feletti) födém hőszigetelés és szenzorok 25 cm vastag kőzetgyapottal hőszigetelve Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 40

41 Energiahatékony iskola Hőszigetelés, hőhidak, monitoring Padlásfödém hőszigetelés és szenzorok 25 cm vastag kőzetgyapottal hőszigetelve Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 41

42 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRSÉKLET-SZENZOROK Föld-víz hőszivattyúk monitoring két, a furathálóban átellenesen elhelyezett szondában 10 m-ként vezetékek elosztó-kollektor csomópontjában egy-egy szenzor minden egyes kút előremenő és visszatérő vezetékére Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 42

43 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRSÉKLET-SZENZOROK Hőközpont monitoring minden előremenő és visszatérő vezetékre a kutak és szivattyúk a hőcserélő és a szivattyúk a szivattyúk és a puffertartály a puffertartály és az elosztó a gázkazán és az elosztó minden elosztókörre a puffertartály különböző magasságaiban adatok a hűtés-fűtés rendszer minden egyes részegységéről az épület különböző zónáinak energiafogyasztása A szenzorok szerelése a csövekbe helyezett speciális hüvelyekkel történik. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 43

44 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRSÉKLET-SZENZOROK Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 44

45 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRSÉKLET-SZENZOROK Használati melegvíz monitoring minden keringési körre hőszivattyúk és bojler előremenő és visszatérő vezetékbe a hidegvíz-elosztó előremenő oldalára a visszatérő melegvíz vezetékbe a bojler különböző magasságaiba a melegvíz előállítására vonatkozó fogyasztások az elosztó útvonalak veszteségére A szenzorok szerelése a csövekbe helyezett speciális hüvelyekkel történik. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 45

46 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRSÉKLET-SZENZOROK Fan coil és radiátor monitoring minden elemre elosztójára, úgy az előremenő és visszatérő vezetékekre egyaránt felbecsülhető az épület különböző zónáiban a hűtésre és fűtésre fordított energia nagyságrendje A szenzorok a vezetékek külső felületére kerülnek, a hőszigetelés alá. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 46

47 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRSÉKLET-SZENZOROK Szellőztető rendszer monitoring minden légkezelőgépre egyenként 5 hőmérsékletszenzor a hőcserélők elé a friss és távozó levegő légcsatornára a hőcserélők után a friss és távozó levegő légcsatornára - 1 a kaloriferek után mindegyik rendszer legtávolabb eső friss levegő nyílására 1 a légcsatornák hőmérséklete a hőcserélők által visszanyert energia a kaloriferek hozzájárulása a szellőztető útvonalak veszteségeinek meghatározása A légkezelőgépekbe a szenzorok beszerelése a berendezések lemezének perforációjával, majd utólagos tömítésével van megoldva. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 47

48 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring ÁRAMLÁSMÉRŐK Hőforrások és a használati melegvíz monitoring az előremenő hálózatokra a következők elemek közzé - 2 db a kutak és a szivattyúk - 2 db a szivattyúk és a puffertartály - 2 db a szivattyúk és bojler - 1 db a gázkazánok és az elosztók közzé az előremenő hidegvizes hálózatokra visszatérő használati melegvíz hálózatokra a kutak, a szivattyúk és a gázkazánok energia hozzájárulása a szükséges fűtés, hűtés és melegvíz biztosítása érdekében Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 48

49 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRŐ, PÁRAMÉRŐ és CO2 MÉRŐ rendszerek a beltéri és kültéri klimatikus körülményeket monitorizálják minden típusú helyiségbe - könyvtár - folyosó - étkező - mosókonyha - garázs - adminisztrációs terek - tantermek - mellékhelyiségek - szobák - tetőtér - hőközpont Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 49

50 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring HŐMÉRŐ, PÁRAMÉRŐ és CO2 MÉRŐ rendszerek Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 50

51 Energiahatékony iskola Épületgépészeti monitoring VILLAMOSENERGIA-FOGYASZTÁS külön-külön minden légkezelőgép hőszivattyú hőközpont szint világitás szint fogyasztók + fan-coilok + alacsony áram konya GÁZFOGYASZTÁS a konyhai felszerelések működéséhez a fűtés rendszer működéséhez Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 51

52 Energiahatékony iskola monitoring előzetes eredmények 51 EFB2_PF EFB2_PL Hőmérséklet mérés Hőáram modelezés és kalibráció Energiaveszteség EFB2_CI 15.9 Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 52

53 Energiahatékony iskola monitoring előzetes eredmények FFEW1_WE FFEW1_WM FFEW1_BRI Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T

54 Tervezési / Kivitelezési folyamat tapasztalai Egy tradicionális és egy megújuló koncepciókat is használó energiahatékony épület kivitelezési költségei szinte megegyeznek! A lényeges különbségek a tervezési fázisban a hozzáadott tudás és a gondosabb kivitelezésben keresendők. Szükséges egy tapasztalt tervező csapat (műszaki tanácsadók) részvétele az előzetes döntéshozó megbeszélgetéseken és a kivitelező kiválasztásánál. Elengedhetetlen a technikai segítségnyújtás és a kivitelezés szigorú követése. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 54

55 Konkluziók Energia hatékony épületek tervezéséhez és kivitelezéséhez egy különleges és részletes megközelítés szükséges Energia hatékony épületekből származó tapasztalatok megváltoztathatja a befektetők és felhasználók hozzállását és elvárásait A monitoring rendszer egy hasznos eszköz amelyik bizonyít(hat)ja az épület hatékonyságát és valós időben jelezi a belső téri paraméterek alakulását 2017-ben a nagyszalontai oktatási komplexumot egy energiahatékony tornateremmel és egy fedett úszómedencével kívánják bővíteni. Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T. 55

56 Köszönjük szépen a figyelment! Energiahatékony iskolaépület monitoring terve és előzetes eredmények Boros J., Nagy-György T.