1 KOMFORT- ÉS ENERGETIKAI KÖVETELMÉNYEK, ÜVEGFELÜLETEK HATÁSA, HŐFORRÁSOK, ENERGIAHATÉKONY MEGOLDÁSOK Dr. habil. Kajtár László tanszékvezető BME Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék MMK Szakmai Továbbképzés Tatabánya 2018. november 13.
Tartalom 2 1. Hőkomfort, belsőlevegő minőség 2. Irodaházak helyszíni komfort mérése, minősítése 3. Energiahatékony rendszermegoldások
1. Hőkomfort, belsőlevegő minőség 3 AKTUALITÁS 1. MSZ CR 1752:2000; MSZ EN 15251:2007 2. Igényes komfortfokozatú épületek iroda, színház, szálloda 3. Nemzetközi konferenciák INDOOR AIR (Koppenhága,Nagoya,Peking,Austin) HEALTHY BUILDINGS, ROOMVENT (Lisszabon, Szingapúr, Helsinki, Budapest, Peking,Brisbane)
Elméleti alapok- követelmények 4 Kellemes hőkomfort definíció M = H + W Hőegyensúlyi alapegyenlet H - E d - E sw - E re - L = K = R + C Differenciált hőkomfort A, B, C kategóriák MSZ CR 1752 I, II, III, IV kategóriák MSZ EN 15251
Hőkomfort értékelése 5 PMV = f M A Du,I cl,t l,t KS, p v,w
6 Javasolt komforthőmérsékletek
Komfortkategóriák MSZ CR 1752 7 A test egészének hőállapota Helyi diszkomfort Kategória Az elégedetlenek százaléko s érték, PPD Várható hőérzeti érték, PMV Az elégedetlenek százalékos értéke huzat esetében, DR Vertikális hőmérséklet különbség esetén, % Meleg vagy hideg padló esetében, % Sugárzási aszimmetri a következtében, % A <6-0,2<PMV<+0,2 <15 <3 <10 <5 B <10-0,5<PMV<+0,5 <20 <5 <10 <5 C <15-0,7<PMV<+0,7 <25 <10 <15 <10
Komfortkategóriák MSZ CR 1752 8 Épület/tér típusa Ruházat (clo) Aktivitási Bent tartózkodó szint személy/ Kategória Operatív Átlagos levegő- Hangnyo hőmérséklet, C sebesség, m/s más szint Nyár Tél (met) m 2 padló Nyár Tél Nyár Tél db(a) Kis A 24,5± 0,5 22,0 ±1,0 0,18 0,15 30 iroda- 0,5 1,0 1,2 0,1 B 24,5± 1,5 22,0 ±2,0 0,22 0,18 35 helyiség C 24,5 ±2,5 22,0 ±3,0 0,25 0,21 40 Nagyterű A 24,5 ±0,5 22,0 ±1,0 0,18 0,15 35 iroda- 0,5 1,0 1,2 0,07 B 24,5 ±1,5 22,0 ±2,0 0,22 0,18 40 helyiség C 24,5 ±2,5 22,0 ±3,0 0,25 0,21 45 Konferen A 24,5 ±0,5 22,0 ±1,0 0,18 0,15 30 cia 0,5 1,0 1,2 0,5 B 24,5 ±1,5 22,0 ±2,0 0,22 0,18 35 terem C 24,5 ±2,5 22,0 ±3,0 0,25 0,21 40 A 23,5 ±1,0 20,0 ±1,0 0,16 0,13 35 Vendéglő 0,5 1,0 1,4 0,7 B 23,5 ±2,0 20,0 ±2,0 0,20 0,16 45 C 23,5 ±2,5 20,0 ±2,5 0,24 0,19 50 A 24,5 ±0,5 22,0 ±1,0 0,18 0,15 30 Iskola 0,5 1,0 1,2 0,5 B 24,5 ±1,5 22,0 ±2,0 0,22 0,18 35 C 24,5 ±2,5 22,0 ±3,0 0,25 0,21 40 A 23,5 ±1,0 20,0 ±1,0 0,16 0,13 30 Óvoda 0,5 1,0 1,4 0,5 B 23,5 ±2,0 20,0 ±2,0 0,20 0,16 40 C 23,5 ±2,5 20,0 ±2,5 0,24 0,19 45
Helyi diszkomfort tényezők 9 Hideg- és meleg padlók Csoport A B C Felületi hőmérséklet 19-29 C 19-29 C 17-31 C Az elégedetlenek várható százalékos aránya a padlóhőmérséklet függvényében.
Helyi diszkomfort tényezők 10 Sugárzási aszimmetria Kategória Sugárzási hőmérséklet aszimmetria, C meleg menny. hideg fal hideg menny. meleg fal A 5 10 14 23 B 5 10 14 23 C 7 13 18 35 Az elégedetlenek várható százalékos aránya különböző sugárzási aszimmetria esetén
Frisslevegő igény 11 1. Légzés 2. Érzékelhető BLM olf, decipol 3. Egészségügyi követelmények CO 2, formaldehid, VOC, radon, azbeszt
A frisslevegő-igény 12 -MSZ 21875-2-1991 Szellemi munka, könnyű fizikai munka: 30 m 3 /h,fő Közepes fizikai munka: 40 m 3 /h,fő Nehéz fizikai munka: 50 m 3 /h,fő A kategória: 43,5 m 3 /h,fő (MSZ CR 1752) -DIN 1946/2 40-55 m 3 /h,fő a hazai gyakorlat irodaházaknál Munkatér Térfajta Rendezvény terek Oktatási terek Közönségforgalmi terek Példa Kisterű iroda Nagyterű iroda Koncertterem Színház Konferencia terem Olvasóterem Osztályterem Előadóterem Előadótér Vendéglő Fejadag szerint m 3 /h 40 60 Alapterület szerint m 3 /m 2,h 4 6 20 10-20 20 30 20 30 12 15 3-12 8
Komfortkategóriák a CO 2 -koncentráció alapján 13 Komfort kategória MSZ CR 1752 A B C PD, % 15 20 30 Δk, ppm 460 660 1 190 V, m 3 /h,fő 43,5 30,3 16,8
14 Laboratóriumi mérések
Laboratóriumi mérések 15 Az olf-box és a levegőminőségi etalonok
BLM követelmény alapján 16 Tevékenység Ember olf c b = 1,0 15% Csak ember (0,1 fő/m 2 ) c b = 1,4 20% c b = 2,5 30% m 3 /h,fő Ember + épület + légtech. (ép. + légtech. = 0,2 olf/m 2 ) c b = 1,0 15% c b = 1,4 20% c b = 2,5 30% Aktivitás: 120W 1 45 30 15,6 135 90 46,8 Aktivitás: 150W 1,5 67,5 45 23,5 157,5 105 54,8 20% dohányzik 2 90 60 31,3 180 120 62,6 40% dohányzik 3 135 90 47,0 225 150 78,3 dohányzó átl. 6 270 180 94 360 240 125,3 MSZ CR 1752 KÜLSŐ LEVEGŐ: 0,2 dp, város közepes levegő (e=1)
Tanszéki OTKA - kutatás 17 0,70 0,60 0,50 Fanger skála eredményei Ülés elején Első szünet elött Második szünet elött/ülés végén Ülés végén Dr. Herczeg Levente - PhD disszertáció Témavezető: Dr. Kajtár László Szavazatok átlaga 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00-0,10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 CO 2 koncentráció [ppm]
A komfort biztosítása 18 - Komfort ismeretek 1997 óta Komfortelmélet tárgy a BME-n 2000: Bánhidi-Kajtár: Komfortelmélet, egyetemi tankönyv, Műegyetemi Kiadó 2017: Bánhidi-Kajtár: Válogatott fejezetek a komfortelmélet témaköréből, Akadémiai Kiadó - Komfort követelmények MSZ CR 1752:2000 Épületek szellőztetése. Épületek belső környezetének tervezési alapjai. MSZ EN 15251:2007 Épületek energia-teljesítőképességének tervezésére és becslésére, levegőminőségére, hőmérsékletére, fény-és akusztikai viszonyaira vonatkozó bemeneti paraméterek. - Beruházási műszaki terv, tender dokumentáció - Mérés, értékelés.
Komfortkategóriák, épületgépészeti rendszer 19 Beruházási, üzemeltetési költségek A B C igényszint beruházási költség
2. Irodaházak helyszíni komfort mérése, minősítése 20 Mérési eredmények értékelése irodaházban: - Hőmérséklet, nedvességtartalom és levegősebesség mérés PMV, PPD Turbulencia fok: Tu, DR - CO 2 (ppm) mérés - Kiértékelés valószínűségelméleti alapon 95%-os konfidenciatartomány
21 Komfort helyszíni mérések
2. Irodaházak helyszíni komfort mérése, minősítése 22 Telepített mérőműszerek: mérőrudak (8 12 db), mintavételezés 5 percenként, turbulenciafok és a huzathatás mérése (2db) műszercsoport, mintavételezés 2 másodpercenként, áttelepítés 3-5 naponta, mérési időtartam 2-4 hét, naponta tárolt adatmennyiség 90 000 95 000 adat. Kiértékelés: saját fejlesztésű programmal.
Hűtőmennyezet rendszer PMV-, PPD eredmények 23 PMV [-] PMV számított érték változása 02. szoba 2006.06.28 1,00 0,80 A komfortkategória 0,60 0,40 0,20 0,00-0,20-0,40-0,60-0,80-1,00 0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00 Idő PPD [%] 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 PPD számított érték változása 02. szoba 2006.06.28 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00 Idő
24 Légcsatornázott fan coil rendszer
Légcsatornázott fan coil rendszer 25 Helyiség Dátum PMV PPD Átlag Szórás Átlag Szórás Kategória 5. Iroda Déli tájolás 8. Iroda Nyugati tájolás 06.08. 0,08 0,60 6,8 2,7 B 06.09. -0,08 0,50 6,4 3,4 B 06.10. -0,05 0,24 6,6 0,7 B 06.10. 0,08 0,34 5,6 1,7 B 06.11. 0,03 0,14 5,1 0,2 A 06.12. -0,13 0,48 6,5 5,5 C 06.12. 0,07 0,04 5,1 0,1 A 1. Iroda Északi tájolás 06.13. -0,08 0,06 5,2 0,2 A 06.14. -0,06 0,08 5,1 0,2 A 06.15. 0,23 0,74 8,7 9,8 >C 7. Iroda Déli tájolás 9. Iroda Nyugati tájolás 06.16. -0,22 0,42 6,8 5,7 C 06.17. -0,06 0,50 6,3 2,9 B 07.23. 0,33 1,61 19,9 35,6 >C 07.24. -0,08 0,51 6,4 3,4 B
Légcsatornázott fan coil rendszer 26 100,00% 80,00% CO2 koncentráció Hőérzet PMV, PPD 60,00% Levegő hőmérséklet Huzatérzet DR 40,00% 20,00% 0,00% A B C >C Hőérzet PMV, PPD Levegő hőmérséklet Huzatérzet DR Komfort kategóriák CR 1752 szerint A B C >C 22,22% 38,89% 27,78% 11,11% 7,14% 35,71% 27,38% 29,77% 72,21% 5,56% 16,67% 5,56% CO 2 koncentráció 100,00% 0,00% 0,00% 0,00%
A komfort újraértelmezése 27 Differenciált komfort Komfortkategóriák Komfort minősítése valószínűségelméleti alapok Igényes komfort költségesebb klímarendszer
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 Külső árnyékolás hiánya, PMV 28 PMV 1.0 (a) PMV 1.0 (b) 0.5 0.5 0.0 0.0-0.5-0.5-1.0-1.0 Time Time a. Északi tájolású iroda b. Déli tájolású iroda
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 Külső árnyékolás hiánya, PPD 29 PPD [%] 25 (a) PPD [%] 25 (b) 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0 Time Time a. Északi tájolású iroda b. Déli tájolású iroda
Macskásy komfort-klímatechnika laboratórium 30
Macskásy komfort-klímatechnika laboratórium 31
Macskásy komfort-klímatechnika laboratórium 32
Macskásy komfort-klímatechnika laboratórium 33
3. Energiahatékony rendszermegoldások 34 Hőforrások: kondenzációs kazán, hőszivattyú, napenergia hasznosítás Alacsony hőmérsékletű fűtés, magas hőmérsékletű hűtés Felületfűtés, -hűtés, Épülettemperálás, Klímatechnikában: külső árnyékolás, free-cooling alkalmazása, nagyhatékonyságú hővisszanyerés, entalpia-szabályozásos rendszer, hűtőenergia tárolás, frekvenciaváltós szivattyú, illetve ventilátor.
Épületszerkezet és árnyékolás 35 270% 276% 202% 164% 149% 100%
Free-cooling Nyári üzem
Free-cooling Téli üzem
Free-cooling Energiamegtakarítás
Levegőkezelő központ nagyhatékonyságú levegő-víz hővisszanyerővel Rendszerterv
Levegőkezelő központ nagyhatékonyságú levegő-víz hővisszanyerővel
41 Entalpia-szabályozásos rendszer
Entalpia-szabályozásos rendszer 42 A friss [%] 100 Frisslevegő arány Entalpia szabályozásos Állandó visszakeveréses 50 0 70-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 t K [ C] Q H [kw] Hűtési teljesítmény 60 50 40 Entalpia szabályozásos Állandó visszakeveréses 30 20 10 0-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 t K [ C]
Entalpia-szabályozásos rendszer 43 Q gőz [kw] 50 Gőzbeporlasztás teljesítményigénye Entalpia szabályozásos Állandó visszakeveréses 0-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 t K [ C]
Klimatizálás hűtőenergia tárolóval 44 KSS1 FCK Verbr. PWT ESP = Folyadékhűtő berendezés = Szabadhűtéses kondenzátor = Fogyasztók = Laphőcserélő = Jégakkumulátor
Klimatizálás hűtőenergia tárolóval 45 kw of refrigeration 1 200 1 000 800 600 400 200 0 Daily Consumption 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hours kw of refrigeration 1000 800 600 400 200 0 Discharge Direct Production Charge 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hours
Klimatizálás hűtőenergia tárolóval 46 LYNWOOD JAIL Los Angeles (USA) - 1998 STL - AC - 600
Klimatizálás hűtőenergia tárolóval 47 OFFICE BUILDING Frankfurt (Germany) - 1985 STL - 00-70
Klimatizálás hűtőenergia tárolóval 48 DCS MM21 Yokohama (Japan) 1994 2 STL - 00-1 100
Klimatizálás hűtőenergia tárolóval 49 MUSEUM La Villette Paris - 1985 3 STL - 00-183
Klimatizálás hűtőenergia tárolóval 50 CALMAC rendszer
ErP (Energy related Products Directive) korábban EuP (Energy Using Products Directive) 51 A direktíva hatása: Az EU ErP irányelv 2009/125/EK, amelyet Eco Design direktívának is hívnak definiálja az energiát felhasználó berendezésekkel támasztott minimális követelményeket. Az ErP irányelv célja az energia felhasználás és a CO2 kibocsátás csökkentése és a megújuló energiák részarányának növelése. Az irányelv minden olyan termékre vonatkozik, amelyet az Unió területén építenek be, és helyeznek üzembe. (European Economic Area - EEA). Az unión kívülre irányuló exportra nem vonatkozik a hatálya. CE címke alkalmazásának feltétele, akkreditált laboratóriumok alapján.
ErP előírások (kivonat) 52 Rendelet száma Dátum Termék EK 640/2009 2009. 07. 22. Elektromos motor EK 641/2009 2009. 07. 22. Szivattyúk EK 327/2011 2011. 03. 30. Ventilátor (125W - 500kW) EU 206/2012 2012. 03. 06. Légkondicionáló és komfort ventilátorok EU 547/2012 2012. 06. 25. Vízszivattyúk EU 813/2013 2013. 02. 02. Fűtőtestek EU 814/2013 2013. 02. 02. Vízmelegítők EU 548/2014 2014. 05. 21. Transzformátorok EU 1253/2014 2014. 07. 07. Szellőztető egységek (> 30W)
53 Köszönöm a figyelmet!