vplyv zasklenych fasad na spotrebu energie
Galรฉria(6)

Vplyv zasklenรฝch fasรกd na spotrebu energie

Partneri sekcie:

Cieฤพom prรญspevku je analรฝzou vybranรฉho objektu poukรกzaลฅ na moลพnosti znรญลพenia tepelnej zรกลฅaลพe budovy vย letnom obdobรญ. Na zรกklade tejto analรฝzy sa prezentujรบ vplyvy rรดznych konลกtrukciรญ tienenia aย aplikรกcie rรดznych typov sklenenรฝch konลกtrukciรญ na spotrebu energie budovy aย na jej vnรบtornรบ klรญmu, ktorรก je veฤพmi dรดleลพitรก, keฤลพe รบฤinnรก aย รบspeลกnรก duลกevnรก ฤinnosลฅ je moลพnรก len pri optimรกlnych podmienkach vnรบtornรฉho ลพivotnรฉho prostredia.

obr1 big image
obr2 big image
obr3 big image
obr4 big image
vplyv zasklenych fasad na spotrebu energie 7006 big image
Spotreba energie budov vย Maฤarsku predstavuje 40 % zย celkovej energetickej spotreby. Otรกzka zniลพovania spotreby energie budov mรก preto prioritu, navyลกe sa zohฤพadลˆuje aj jej vplyv na znรญลพenie emisiรญ CO2 aย trvalo udrลพateฤพnรฝ rozvoj. Tie istรฉ snahy sรบ zrejmรฉ aj vย eurรณpskom kontexte. Eurรณpsky parlament aย Rada Eurรณpy vydali smernicu 2002/91/EU oย energetickej hospodรกrnosti budov (EPBD), vย ktorej sa predpisuje vypracovanie internรฝch regulรกciรญ pre jednotlivรฉ krajiny. Vย Maฤarsku rieลกi poลพiadavky na energetickรบ spotrebu budov aย metodiku hodnotenia budov vyhlรกลกka ฤ. 7/2006 TNM. Vย nej sรบ stanovenรฉ poลพadovanรฉ hodnoty na vonkajลกie obalovรฉ konลกtrukcie aย zasklenรฉ steny, ktorรฉ zniลพujรบ pรดvodnรฉ hodnoty oย 30 aลพ 40 %. Vย ฤase vzniku vyhlรกลกky to bolo vรฝraznรฉ sprรญsnenie poลพiadaviek, domรกci stavebnรฝ priemysel vลกak danรฝm poลพiadavkรกm vyhovel. Postupom ฤasu sa napriek tomu ukรกzalo, ลพe je nevyhnutnรฉ ฤalej zniลพovaลฅ energetickรบ spotrebu. Vย tomto zmysle sa prijala schvรกlenรก prepracovanรก smernica EPBD 31/2010/EU. Vลกetky novรฉ obฤianske budovy postavenรฉ po 31. decembri 2018 aย vลกetky ostatnรฉ novรฉ budovy postavenรฉ po 31. decembri 2020 by mali maลฅ spotrebu energie blรญzku nule.

Novรฉ budovy majรบ pravidlรก, ale ฤo tie starรฉ?
ฤŒo sa vลกak deje so starรฝmi budovami? Obnova verejnรฝch budov vybudovanรฝch vย obdobรญ rokov 1960 aลพ 1970, ลพiaฤพ, nesleduje kritรฉriรก na stรกle prรญsnejลกie predpisy. Skรบsenosti poukazujรบ na znaฤnรฉ nedostatky, ktorรฉ plynรบ najmรค zย ekonomickรฝch dรดvodov. Cieฤพom prรญspevku je prezentovaลฅ vรฝsledky energetickej analรฝzy vybranej ลกkolskej budovy vybudovanej vย 60. rokoch 20. storoฤia. Porovnรกva sa vplyv vรฝmeny sklenenรฉho obalovรฉho plรกลกลฅa na zmenu spotreby energie aย aj vplyv na zaradenie budovy do energetickej triedy. Vย sรบฤasnosti treba poฤรญtaลฅ vย budovรกch uลพ aj sย klimatizรกciou. Administratรญvne ani vรฝznamnรฉ ลกkolskรฉ budovy sa uลพ nestavajรบ bez klimatizaฤnรฉho zariadenia. Zย tohto dรดvodu je dรดleลพitรฝm faktorom aj spotreba energie na chladenie. Aby sa pri nej dosiahla ฤo najniลพลกia hodnota, vyลพaduje sa รบzka spoluprรกca projektanta stavebnej ฤasti aย projektanta technologickรฉho zariadenia od zaฤiatku navrhovania budovy aลพ po jej realizรกciu. Prรกve fรกza projektovania mรก rozhodujรบci vplyv na vรฝลกku spotreby energie vย objekte.

Analyzovanรก budova
Analyzovanรก ลกkolskรก budova mรก ลกesลฅ nadzemnรฝch podlaลพรญ aย jedno podzemnรฉ podlaลพie, kde sรบ pivnice.
Hlavnรฉ tvarovรฉ charakteristiky:
Celkovรก pรดdorysnรก plocha: 9 009 m2
Vykurovanรก plocha: 9 009 m2
Vykurovanรฝ objem:ย  3 355 m3
Vรฝลกka: 29,7 m

Budova sa vย minulosti ฤiastoฤne rekonลกtruovala. Vymenili sa oknรก aย dvere, pouลพilo sa zasklenie typu 4-16-4 Low-E sย hlinรญkovรฝm rรกmom. Dva schodiskovรฉ priestory orientovanรฉ na juลพnรบ stranu zostali bez rekonลกtrukcie sย pรดvodnรฝm matnรฝm zasklenรญm sย hrรบbkou 4ย mm. Vykurovanie budovy aย prรญpravu teplej vody zabezpeฤuje systรฉm diaฤพkovรฉho vykurovania. Vย budove sa odovzdรกva teplo prostrednรญctvom vykurovacรญch telies vybavenรฝch regulaฤnรฝmi ventilmi sย termostatickรฝmi hlavicami. Vย objekte nie je chladenie. Na splnenie poลพiadaviek vย aule aย spoloฤenskej miestnosti na prรญzemรญ sรบ kย dispozรญcii dve vetracie jednotky sย rekuperรกciou, kaลพdรก so vzduchovรฝm vรฝkonom 2 200 m3/h. Vetracie jednotky tvoria doplnkovรฉ vykurovanie kย vykurovacej sรบstave sย vykurovacรญmi telesami na zvyลกovanie komfortu osรดb, ktorรฉ sa nachรกdzajรบ vย aule.

Sรบฤinitele prechodu tepla vonkajลกej obalovej konลกtrukcie, okien aย dverรญ
Spotrebu energie budov ovplyvลˆujรบ vย znaฤnej miere zasklenรฉ plochy vonkajลกej obalovej konลกtrukcie (ich podiel) aย jej tepelnotechnickรฉย  vlastnosti. Vย zimnom obdobรญ majรบ vplyv na tepelnรบ stratu budovy, vย letnom obdobรญ na tepelnรบ zรกลฅaลพ budovy. รšฤinok letnรฉho nestacionรกrneho tepelnรฉho zaลฅaลพenia na vnรบtornรบ klรญmu mรดลพu ovplyvniลฅ nielen tepelno-technickรฉ vlastnosti zasklenรฝch plรดch, ale aj pouลพitie, resp. absencia vonkajลกieho tienenia.

Na zรกklade skladby vrstiev vonkajลกej konลกtrukcie vybranej ลกkoly prevyลกujรบ sรบฤinitele prechodu tepla stien znaฤne hodnoty povolenรฉ vlรกdnym nariadenรญm ฤ. 7/2006. Oknรก aย vonkajลกie dvere sa pri ฤiastoฤnej rekonลกtrukcii budovy vymenili, preto vyhovujรบ poลพadovanรฝm kritรฉriรกm. Kvalifikรกciu fasรกdnych konลกtrukciรญ aย okien budovy obsahuje tab. 1.

รšdaje zย tab. 1 poukazujรบ na to, ลพe budova vรดbec nespฤบลˆa vย sรบฤasnosti platnรฉ kritรฉriรก na kvalitu konลกtrukciรญ. Os budovy mรก orientรกciu vรฝchod โ€“ zรกpad, takลพe miestnosti sรบ orientovanรฉ buฤ na sever, alebo na juh. Vย miestnostiach orientovanรฝch na juh je vย letnรฝch horรบฤavรกch vplyvom zvรฝลกenรฉho slneฤnรฉho ลพiarenia aย vย dรดsledku chรฝbajรบceho tienenia vysokรก teplota vnรบtornรฉho vzduchu. Vรฝsledky miestnych meranรญ priebehu teploty vnรบtornรฉho vzduchu znรกzorลˆuje graf na obr. 1. Kรฝm na juลพnej strane boli vย obdobรญ medzi 18.ย aลพ 21. augustom nameranรฉ hodnoty teploty vnรบtornรฉho vzduchu medzi 31ย aลพ 35 ยฐC, na severnej strane sa pribliลพovala teplota vnรบtornรฉho vzduchu kย hodnote aลพ 30 ยฐC. Zย obr. 1 jasne vyplรฝva, ลพe vย dรดsledku silnรฉho priameho slneฤnรฉho ลพiarenia teplota vnรบtornรฉho vzduchu vย miestnostiach vรฝrazne prevรฝลกila teplotu vonkajลกieho vzduchu. Zย uvedenรฉho dรดvodu je nevyhnutnรฉ budovu klimatizovaลฅ aย vybudovaลฅ vonkajลกie tienenie. Keฤลพe sklenenรฝ portรกl schodรญsk predstavuje aลพ 27 % plochy juลพnej fasรกdy, treba ho pred tรฝm tieลพ vymeniลฅ.


Obr. 1 Priebeh dennej teploty vzduchu v miestnostiach orientovanรฝch na sever a juh


Obr. 2ย  ฤŒasovรก zmena tepelnรฝch tokov cez zasklenรฉ plochy fasรกdy

Vรฝsledky poฤรญtaฤovej simulรกcie
Pri energetickej analรฝze sa pouลพil vlastnรฝ poฤรญtaฤovรฝ simulaฤnรฝ program. Na zรกklade tejto analรฝzy sa prezentujรบ vplyvy rรดznych konลกtrukciรญ tienenia aย aplikรกcie rรดznych typov sklenenรฝch konลกtrukciรญ na spotrebu energie budovy aย na jej vnรบtornรบ klรญmu.

Pomocou poฤรญtaฤovรฉho simulaฤnรฉho proยญgramu sa vย rรกmci energetickej analรฝzy budovy urobili tieto simulรกcie:

  • ฤasovรฝ priebeh tepelnรฉho toku cez juลพnรบ sklenenรบ fasรกdu pri jej rรดznych vyhotoveniach,
  • ฤasovรก zmena vรฝslednรฉho tepelnรฉho zaลฅaลพenia budovy pri rรดznych vyhotoveniach sklenenej fasรกdy,
  • roฤnรก energetickรก potreba budovy pri rozliฤnรฝch vyhotoveniach juลพnej sklenenej fasรกdy.

Pri sklenenej fasรกde schodรญsk sa vykonali simulรกcie spotreby energie pri alternatรญvach:
A.ย ย ย  sรบฤasnรฝ stav, oknรก sย pรดvodnรฝmi rรกmami,
B.ย ย ย  aplikรกcia novej sklenenej fasรกdy,
C.ย ย ย  aplikรกcia novej sklenenej fasรกdy sย antireflexnou vrstvou,
D.ย ย ย  aplikรกcia novej sklenenej fasรกdy sย vonkajลกรญm tienenรญm okien proti slneฤnรฉmu ลพiareniu.

Charakteristiky jednotlivรฝch alternatรญv rieลกenia obsahuje tab. 2. Sรบฤiniteฤพ tienenia zahล•ลˆa pomer zasklievania, reflexiu slneฤnรฉho ลพiarenia aย รบฤinok tienenia.

Nestacionรกrne letnรฉ tepelnรฉ zaลฅaลพenia juลพnej sklenenej fasรกdy
Na potreby tepelnotechnickรฉho hodnotenia budovy sa pouลพil vlastnรฝ simulaฤnรฝ poฤรญtaฤovรฝ program. Pomocou simulรกcie sa na zรกklade nรกvrhovรฝch podmienokย  meteorologickรฝch รบdajov urฤilo tepelnรฉ zaลฅaลพenie pri rรดzne orientovanรฝch fasรกdach aย celkovรฉ tepelnรฉ zaลฅaลพenie budovy.

Na obr. 2 je znรกzornenรฝ ฤasovรฝ priebeh zmeny vonkajลกieho tepelnรฉho zaลฅaลพenia na jednotlivรฝch zasklenรฝch fasรกdach. Na obr. 3 je znรกzornenรฉ vรฝslednรฉ tepelnรฉ zaลฅaลพenie budovy. Je zrejmรฉ, ลพe 80 % zย celkovej tepelnej zรกลฅaลพe prechรกdza cez zasklenรฉ ฤasti fasรกdy. Vย prรญpade zmeny sklenenej fasรกdy aย vybudovania vonkajลกieho tienenia by sa tepelnรก zรกลฅaลพ znรญลพila aลพ oย 47 %. Zรญskanรฉ vรฝsledky sรบ zhrnutรฉ vย tab. 3, ktorรก obsahuje maximรกlne hodnoty tepelnej zรกลฅaลพe pri nestacionรกrnom tepelnom zaลฅaลพenรญ budovy.

Roฤnรก potreba energie budovy
Poลพiadavky na roฤnรบ potrebu energie sa urฤili na zรกklade platnรฉho vlรกdneho nariadenia ฤ. 7/2006. Tรกto poลพiadavka je vย sรบlade sย predpismi, direktรญvami aย odporรบฤaniami Eรš. Na energetickรฉ hodnotenie sa pouลพil vlastnรฝ simulaฤnรฝ program. Urฤila sa spotreba primรกrnej energie na vรฝrobu teplej vody, na vzduchotechniku aย na osvetlenie budovy.

Spotreba energie prepoฤรญtanรก na primรกrnu energiu:
Teplรก voda: 8,4 kWh/m2 . rok
Vzduchotechnika: 9 kWh/m2 .ย rok
Osvetlenie: 18,0 kWh/m2 . rok
Spolu:ย  32,3 kWh/m2 . rok

Prepoฤtovรฉ koeficienty na primรกrnu energiu:

  • na elektrickรบ energiu: e = 2,5 vย ฤase ลกpiฤkovรฉho odberu,
  • na elektrickรบ energiu: e = 1,8 vย ฤase miยญmo ลกpiฤkovรฉho odberu,
  • diaฤพkovรฉ vykurovanie: e = 1,12.

Vรฝsledky vรฝpoฤtov sรบ znรกzornenรฉ vย grafe na obr. 4 aย vย tab. 4. Pri sรบฤasnom stave budovy je spotreba energie vztiahnutรก na primรกrnu energiu 242,8 kWh/(m2 . rok), ฤomu zodยญpovedรก stupeลˆ zaradenia do energetickej triedy sย oznaฤenรญm H, to znamenรก slabรก. Aplikรกciou modernej sklenenej fasรกdy aย vybudovanรญm tienenia okien budovy by tรกto spotreba energie klesla na hodnotu 134,5ย kWh/(m2 . rok) aย nรกsledne by sa stupeลˆ zatriedenia budovy posunul do kategรณrie sย oznaฤenรญm E, to znamenรก lepลกรญ priemer.


Obr. 3 ฤŒasovรฝ priebeh nestacionรกrneho tepelnรฉho zaลฅaลพenia budovy


Obr. 4 ล truktรบra spotreby primรกrnej energie pri jednotlivรฝch alternatรญvach rekonลกtrukcie budovy

Sรบhrnnรฉ zhodnotenie
Na dosiahnutie znรญลพenia celkovej spotreby energie vย Maฤarsku je nevyhnutnรฉ znรญลพiลฅ spotrebu energie budov. Tepelnotechnickรฉ vlastnosti budov obฤianskej vybavenosti vybudovanรฉ vย rokoch 1960 aลพ 1970 vรฝrazne zaostรกvajรบ za sรบฤasnรฝmi poลพiadavkami. Tieto budovy vลกak moลพno obnovovaลฅ len postupne, vย zรกvislosti od disponibilnรฝch finanฤnรฝch zdrojov. Prรกve rรดzne moลพnosti na zรญskavanie prostriedkov zย fondov Eรš mรดลพu urรฝchliลฅ proces obnovy budov.

Vย prรญspevku sme predstavili jednu metodiku energetickej analรฝzy aย jej aplikรกciu vย prรญpade konkrรฉtnej budovy. Na zรกklade vรฝsledkov moลพno konลกtatovaลฅ, ลพe:

  • realizรกcia energeticky รบspornรฝch budov si vyลพaduje spoluprรกcu architekta aย projektanta technickรฝch zariadenรญ budov od samรฉho zaฤiatku procesu vรฝstavby,
  • cez zasklenรฉ plochy konลกtrukcie sa dostรกva do objektu rozhodujรบci podiel letnej tepelnej zรกลฅaลพe, ฤo vย prรญpade naลกej budovy predstavuje 80 %,
  • vรฝmenou zasklenรฝch plรดch aย pouลพitรญm vonkajลกieho tienenia sa znaฤne znรญลพi tepelnรก zรกลฅaลพ, vย analyzovanom prรญpade nastalo znรญลพenie oย 47 %,
  • roฤnรก spotreba energie prepoฤรญtanรก na priยญmรกrnu energiu klesla zย pรดvodnej hodnoty 242,8 kWh/(m2โ€‰.โ€‰rok) na 134,5 kWh/(m2โ€‰. rok), ฤo predstavuje รบsporu 45,6 %.

Zย prezentovanรฝch vรฝsledkov vidieลฅ, ลพe vย sรบฤasnosti je zย energetickรฉho hฤพadiska nevyhnutnรฉ rekonลกtruovaลฅ vลกetky jestvujรบce budovy. Rieลกenie tejto รบlohy si vyลพaduje zosรบladenie ฤinnosti architekta aย projektanta technickรฝch zariadenรญ budov, ktorรก spoฤรญva vย obnove obalovej konลกtrukcie aย zรกroveลˆ vย obnove technickรฝch zariadenรญ budov modernejลกou technolรณgiou. Na รบฤinnรบ duลกevnรบ prรกcu je nevyhnutnรก aplikรกcia klimatizรกcie.
Na dosiahnutie energetickรฝch รบspor treba realizovaลฅ aj tienenie zasklenรฝch plรดch. Prรกve tรฝmito opatreniami dosiahnutรฉ energetickรฉ รบspory predstavujรบ dlhoroฤnรฉ znรญลพenie prevรกdzkovรฝch nรกkladov. Odporรบฤanรฉ rekonลกtrukฤnรฉ opatrenia sรบ potrebnรฉ nielen na zabezpeฤenie hospodรกrnosti, ale aj na zlepลกenie komfortu vnรบtornรฉho prostredia, keฤลพe vย sรบฤasnosti sรบ vย mnohรฝch budovรกch vย lete takรฉ teploty vnรบtornรฉho vzduchu, ktorรฉ neumoลพลˆujรบ รบฤinnรบ duลกevnรบ prรกcu.

Pri komplexnom posรบdenรญ energeticky รบspornรฝch opatrenรญ ลกkolskรฝch stavieb by bolo vhodnรฉ posudzovaลฅ aj vplyv obnovy netransparentnรฝch konลกtrukciรญ (stien, striech aย podlรกh). Plochy aย sรบฤinitele prechodu tepla tรฝchto konลกtrukciรญ znaฤne ovplyvnia tepelnรบ bilanciu vykurovania aย chladenia aย tรฝm aj vรฝslednรฉ zaradenie do energetickej triedy.

Dr. Lรกszlรณ Kajtรกr, Jรกnos Szabรณ
Recenzoval: prof. Ing. Ivan Chmรบrny, PhD.
Obrรกzky: archรญv autorov
Ilustraฤnรฉ foto: Tomรกลก Malรฝ

L. Kajtรกr je zรกstupcom vedรบceho tejto katedry.

Autori pรดsobia na Katedre technickรฝch zariadenรญ budov aย stojnรฝch procesnรฝch technolรณgiรญ Budapeลกtianskej univerzity technickรฝch aย ekonomickรฝch vied.

Literatรบra
1.ย ย ย  Bรกnhidi, L. โ€“ Kajtรกr, L.: Komfortelmรฉlet 2000 Budapest. Mลฑegyetemi Kiadรณ.
2.ย ย ย  Ilaria, B. โ€“ Vincenzo, C.: Application of Energy Rating Methods to the Existing Building Stock: Analysis of Some Residential Buildings in Turin. In: Energy and Buildings, 2009, ฤ. 41,s. 790 โ€“ 800.
3.ย ย ย  Kajtรกr, L. โ€“ Leitner, A. et al.: High Quality Thermal Environment by Chilled Ceiling in Office Building. In: 9th REHVA World Congress Clima โ€žWell-Being Indoorsโ€ 2007, Helsinki, 2007.
4.ย ย ย  Kajtรกr, L. โ€“ Hrustinszky, T. et al.: Indoor Air Quality and Energy Demand of Buildings. In: 9th International Conference Healthy Buildings 2009, Syrakรบzy, 2009.
5.ย ย ย  Fauchoux, T. M. โ€“ Simonson, C. J. โ€“ Torvi, A. D.: The Effect of Energy Recovery on Perceived Air Quality, Energy Consumption, and the Economics of fan Office Building. In: ASHRAE Transactions, 2007, zv. 112, ฤasลฅย 2, s. 440.
6.ย ย ย  Petrรกลก, D โ€“ Lulkoviฤovรก, O. โ€“ Takรกcs, J. โ€“ Fรผri, B.: Obnoviteฤพnรฉ zdroje energie na vykurovanie. In: Vykurovanie rodinnรฝch aย bytovรฝch domov. Bratislava: JAGA, 2005. s. 193 โ€“ 217.
7.ย ย ย  Petrรกลก, D. โ€“ Kalรบs, D. โ€“ Takรกcs, J.โ€“ Matej, P: Racionรกlna spotreba energie pri prevรกdzke budov vย areรกli priemyselnรฉho zรกvodu. In:ย Acta Mechanica Slovaca, 2004, roฤ. 8, ฤ.ย 3-A.

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZBย HAUSTECHNIK.