Korszerű energetikai modellezés a téglaépítésben I. Bevezető energetikai modellek ismertetése II. III. Téglatermékere vonatkozó életciklus elemzés energetikia számításainak ismertetése Összegzés
I. Bevezető energetikai modellek ismertetése 1. Alapelvek 2. Energetikai modellek 3. Főbb energetikai szoftverek 4. Egyéb szimulációk 5. Milyen energetikai méretezésnél alkalmazunk szimulációt? 6. Épületek tulajdonságok szerinti felülvizsgálata
1. Alapelvek 1.1. A fűtés célja: az egészség és a kényelem. 1.2. A cél elérésének az ára: környezeti és gazdasági ráfordítások. 1.3. A megfelelő mérnökhozzáállás: Biztonság javára történő tévedés helyett optimalizálás. Összefoglalva a cél az energia hatékony felhasználása a megfelelő hőérzet biztosításra. Az energetikai modellezés célja pedig az energia hatékony eszközök felkutatása, kimutatása.
2. Energetikai modellek típusai 2.1. Időbeliség szerint: stacioner / transient 2.2. A vizsgálható geometria szerint (szabadság fok) 2.2.1. Dimenziók száma szerint: 1D, 2D, 3D 2.2.2. Alak szabadsága szerint (2D és 3D esetén) 2.3. Alkalmazott fizikai modell szerint 2.3.1. Hővezetés modellezése 2.3.2. Konvekció modellezése 2.3.3. Hősugárzás modellezése 2.3.4. Nap viselkedése modellezése 2.3.5. Átlátszó anyagok optikai tulajdonságának modellezése 2.3.6. Filtráció, levegőmozgás modellezése 2.3.7. Gépészeti HVAC eszközök, rendszerek modelljei 2.4. Összetett modellek: a fentieket egyesítő szimulációk
3. Főbb energetikai szoftverek 3.1. Szerkezet elemző programok 3.1.1. Páratechnikai rétegrend vizsgáló programok Pl.: GLASTA 3.1.2. Hőhíd elemző programok Pl.: THERM5 3.1.3. Ablak elemző programok Pl.: WINDOW5 3.1.4. Rétegrendi filtrációval elemző programok 3.1.5. CFD elemzések a gépészeti rendszerekre 3.2. Teljes épületet vizsgáló szimulációk 3.2.1. Alapvetően építészeti programok Pl.: ECOTEC 3.2.2. Alapvetően gépészeti programok Pl.: HAP, Energy Express 3.2.3. Teljes körű szimulációs programok: Pl.: Energy Plus, 3.3. LCA programok (építési gyártási adatbázis kezelés) 3.4. Időjárás modellezés
3.1.2. Physibel programok
3.1.5. Hevacomp CFD
3.2.3. 20 program összehasonlítása 1 30 25 20 15 10 Időjárás modellek Napsugárzás modellek Légáramlás modellek Komfort modellek 5 0 BLAST Bsim DeST DOE-2.1E ECOTECT* Ener-Win Energy Express Energy-10 Energy Plus equest ESP-r HAP HEED IDA ICE IES <VE> PowerDomus SUNREL Tas TRACE TRNSYS
3.2.3. 20 program összehasonlítása 2 90 80 70 60 50 40 30 Megújuló energiás eszközök HVAC rendszer HVAC eszközök Körnezeti kibocsátások Minősítési eljárások 20 10 0 BLAST Bsim DeST DOE-2.1E ECOTECT* Ener-Win Energy Express Energy-10 Energy Plus equest ESP-r HAP HEED IDA ICE IES <VE> PowerDomus SUNREL Tas TRACE TRNSYS
4. Egyéb szimulációk 5.1. Szélmozgás épületek körül (állékonyság, járókelők biztonsága) 5.2. Akusztikai modellezés 5.3. Tűzterjedés modellezés 5.4. Földrengés modellezés 5.5. Ember tömegek mozgásának modellezése 5.6. Univerzális szimuláció Az épület energetikai szimuláció olyan fizikai modellezés ami több hőtechnikai modellt foglal magába, az épületet egészében vizsgálja és időben lefutó folyamatokat ábrázol.
5. Milyen energetikai méretezésnél alkalmazunk szimulációt? 5.1. Olyan épületeknél, ahol a szoláris nyereség a fűtés jelentős részét helyettesíti 5.2. Nyári felülvizsgálat, vagy hűtési energia igény csak szimulációval számítható 5.3. Szakaszos-fűtés vizsgálata 5.4. Speciális gépészeti berendezés méretezéséhez 5.5. Magas belső hőterhelésnél (nehézipari létesítményekben) 5.6. Természetes szellőztetés méretezéséhez (más módszer nincs) 5.7. Passzív energia hasznosítás modellezésére: napkémény, földcsöves levegő bevezetés
6. Épületek tulajdonságok szerinti felülvizsgálata 6.1. Hőérzeti vizsgálat esetén 6.1.1. Hőtárolási tömeg hatásnak felülvizsgálatához 6.1.2. Hőszigetelés vastagság optimalizálsához 6.1.3. Üvegezés arány felülvizsgálathoz 6.1.4. Árnyékoló típus és árnyékolás üzemeltetés típus felülvizsgálathoz 6.2. Természetes megvilgáítás felülvizsgálatához 6.2.4. Üvegezés arány felülvizsgálathoz 6.2.5. Árnyékoló típus és árnyékolás üzemeltetés mód felülvizsgálathoz 6.2.7. Bevilágító csövek számításhoz
II. Téglatermékekre vonatkozó életciklus elemzés energetikai számításainak ismertetése 1. Mintaház ismertetése 2. Alkalmazott jelölések 3. Hőhidak vizsgálata 4. Téli szimulációk, a fűtési energia mérleg 5. Nyári szimulációk, a hőérzet
1. Mintaház ismertetése
2. Alkalmazott jelölések V38: Porotherm 38 N+F vázkerámiás fal P30: 30cm Pórusbeton klyt v. B30: 30cm kevéslyukú tégla fal + 6 v. 8 cm EPS Acél: Acélvázszerkezetes fal Fa: Favázszerkezetes fal Szerelt: Favázszerkezetes padlásfödém Elemes: Kerámia béléstestes padlásfödém Vb: Monolit vasbeton födém
3. Hőhidak értékelése A saját léptékben mért hőmérséklet: Θ (-) A hőáramsűrűség: q (W/m 2 )
3.1. Falazóblokk csatlakozás Θ q
3.2. Ablak csatlakozás Θ q
3.3. Lábazati kialakítás Θ q
3.4. Eresz-koszorú hőhíd Θ q
3.5. Fal energiaveszteség házléptékben Hőhíd veszteségek aránya ház léptékben 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 V38, szerelt sík V38, elemes sík V38, vb sík P30, szerelt sík B30, szerelt sík Fa, szerelt sík Acél, szerelt sík W/K fal mezőközép rétegtervi hőhíd belső csatlakozás eresz, kiváltó falsarok ablak oldalsó, alsó
4. Téli szimulációk V38:
4.1 Téli hőveszteségi mérlege Vénusz szolár V38, szerelt födémű verzió energia mérlege 39 689 MJ/tél fűtés -15 376-2 824-7 681 nyílás padlásfödém padló és lábazat fal -11 312-12 199 szellőzés
4.2. Energiaigény összehasonlítása Téli fűtési energia igény 45 000 40 000 35 000 39 689 39 597 39 630 39 911 38 368 40 014 36 453 35 251 Energia (MJ) 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 11 312 11 304 11 298 11 577 9 985 11 794 7 627 6 249 fal veszteség fűtés 0 V38, szerelt V38, elemes V38, vb P30, szerelt B30, szerelt B30-6cm, szerelt Acél, szerelt Fa, szerelt
5. Nyári szimulációk V38:
5.1 Hőérzet Kellemetlen órák a hőérzet alapján. PMV érték modellének alapja konvekció, sugárzásos hőleadás a ruha külső felszínéről, a bőrön kidifundálódó pára által, az izzadás bőrfelületről való elpárolgásával, a látens és száraz légzés, végül a hővezetés a bőrtől a ruha felszínéig
5.2. Hőérzet értelmezése A PMV 1-es értéke levegő hőmérséklet, hősugárzás, ruházat, páratartalom, levegő sebesség függvényében 24,5-26,5 C levegőhőmérsékletnél áll fenn. A PMV 0,5-ös érték 22,5-24,5 C levegőhőmérsékletnél áll fenn.
5.3.1 Tömeg hatása hőérzetre Nyári hőkomfort Kellemteteln órák (h) 1 800 1 600 1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 1 488 596 1 320 522 1 290 496 1 497 605 1 389 541 1 364 540 1 637 692 1 674 722 PMV>0,5 PMV>1 0 V38, szerelt V38, elemes V38, vb P30, szerelt B30, szerelt B30-6cm, szerelt Acél, szerelt Fa, szerelt
5.3.2 Tömeg hatása hőérzetre
5.4.1. Üzemeltetés hatása hőérzetre 3000 2726 2500 2234 2000 1500 1000 500 970 281 1488 596 1120 1810 PMV>0,5 PMV>1 0 ÁV ÁN ÁV ÁN SZV SZV SZN SZN
5.4.2. Üzemeltetés hatása hőérzetre
5.5. Ablakméret hatása a hőérzetre Koncentárlt hőterhelés hatása a=5,7 tetőtér 696 868 1494 a=3,4 földszint a=7,7 földszint 378 281 200 614 837 1233 Könnyű Közepes Nehéz a=10,1 földszint 163 138 129 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 1 750 Kellemtlen órák PMV>1 v. t>~25,5 C (h) a = helység hasznos alapterülete / közvetlen bevilágításra szolgáló felület
III. Összegzés Hőhidakról (25% 110% többlet a falon) hőszigetelt ablak bélet, ablak könyöklő lábazatot az alaptestig aljáig kell hőszigetelni két téglasor magas 8 cm koszrúszigetelés talpszelemen tetején is 10 cm hőszigetelés koszorú tégla alá hőszigetelő habarcs Hőkomfort javítási eszközök éjaszakai szellőztetés mozgatható árnyékoló hőtároló tömeg nagy eresz túllógás minimális keleti és nyugati ablak
Köszönöm a figyelmüket! Független Ökológiai Központ Zorkóczy Zoltán zorkoczy.z@gmail.com