78
ČVUT v Praze, Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov 4. WORKSHOP STUDENTŮ DOKTORSKÉHO STUDIA 4.10.2011 Praha Konáno s podporou SGS10/234/OHK1/3T/11
ČVUT v Praze, Fakulta stavební
Katedra technických zařízení budov
4. WORKSHOP STUDENTŮ
DOKTORSKÉHO STUDIA
4.10.2011 Praha
Konáno s podporou SGS10/234/OHK1/3T/11
1
Přednášející Číslo snímku
Ing. Lukáš Emingr 3
Ing. Lukáš Hrnčíř 14
Ing. Kristýna Jílková 19
Ing. Filip Jordán 26
Ing. David Kazimour 32
Ing. arch. Martin Kny 37
Ing. Natalya Korostina 49
Ing.Pavel Kvasnička 57
Ing. Petra Nezdarová 66
Michaela Patakiová 78
Ing. Pavla Pechová 82
Ing. Blanka Petrášková 97
Ing. Martin Roith 113
Ing. Eva Smažilová 115
Ing. Zuzana Šestáková 123
Ing. Jakub Ulč 125
Ing. Arch. Kristýna Valoušková 130
Ing. Veronika Vašatová 133
Ing. Kristýna Vavřinová 141
Ing. Lenka Zuská 149
1
Název práce: Facility management –optimalizace provozování systémů TZB
Jméno: Lukáš EmingrŠkolitel: prof. Ing. Karel Kabele, CSc.
3
Osnova práce - Commissioning• Rešerše stávajících monitorovacích systémů na trhu• Průzkum trhu – poptávka po hodnotícím systému• Přehled současné platné legislativy, předpisy revizí• Vytvoření přehledu kontrol a způsobu údržby – předpisy dodavatelů
a výrobců (srovnání)• Tabulkové shrnutí předepsaných kontrol• Seznam zařízení zahrnutých do metodiky• Stanovení klíčových hodnotících parametrů – KPI• Metodika pro hodnocení funkce již realizovaných TZB systémů• Analýza nejfrekventovanějších chyb a problémů• Návrh nápravných opatření• Ekonomická analýza rentability údržby systémů TZB
4
2
Facility management - vývoj§ úroveň 1 – základní („hlava-tužka-papír“)
– nízkonákladová organizační opatření, vyškolení obsluhy (stránka technická i morální), pořizování základních údajů spotřeby, vyhodnocování korekčních zásahů (neudržitelné ve velkém rozsahu)
§ úroveň 2 – pokročilá (použití ICT/IS)– vyhodnocení a analýza žádoucích a skutečných hodnot
spotřeby (software nám umožní jejich realizaci a jeden ze způsobů této realizace je jejich zautomatizování –workflow)
§ úroveň 3 – komplexní (užití IT k řízení budov)– tzv. inteligentní budovy, vyšší investice
5
Data pro ICT podporu FM• sběr a ukládání dat
» papírové (šanony, složky , kartotéky)» elektronické (texty, tabulky, grafické dokumenty,
databáze)• statická data
» architektura a geometrie stavby» doklad o vybavení domu» informace o technických parametrech» informace o stavu zařízení, poruchovosti, umístění
• data a informace v praxi» sledování spotřeb energií
(elektřina, plyn, TV, SV, teplo)» měsíční odběr dat – stav měřiče (5 čísel měsíčně)
možnost analýzy: meziměsíční stavy, meziroční porovnání, analýza provozu, atd. 6
3
Zajištění všestranné komunikace• zavedení požadovaného IT systému a dispečinků (služeb,…)• zavedení systému reportů• systém provozních kontrol a řešení havarijních stavů• systém stížností, připomínek a námětů• zavedení systému porad • zajištění fungujících procesů
» dispečink» helpdesk» inventura a správa majetku» řízení a správa nemovitostí + systémů
Proces: „Průběžná a řízená změna stavů díky vyvíjeným činnostem za účelem vyřešení daného úkolu v rámci podpůrné činnosti.“
7
Využité technologie
§ ICT podpora (pomocné apliakce pro zajištění proceů)
§ Komunikační sítě a technologie
§ Měření, regulace a řídící systémy (pro automatizaci proceů)
§ Nástroje, nářadí a provozní vybavení 8
4
Implementace systému energetického managementu
§ informace pro efektivní řízení– spotřeba energie a paliv (vč. nákladů na ně) pro jednotlivé
objekty– náklady na dodávku paliv a energie (dle fakturačních
měřidel)– přehled a kategorizaci zdrojů, přípojek, spotřebičů– měrné energetické hodnoty - vyhláška č.291/2001– předběžné návrhy opatření na snížení a optimalizaci
spotřeby energie na všech úrovních
9
Implementace FM software
10
PosouzeníPlán
Návrh„Prototyp“
Vývoj
Užití
Podpora
Analýza
Tvorba vzorového řešení a prezentacezadavateli
Převod funkčních požadavků do specifik projektu. Vystavení datového a procesního modelu. Vývoj standardů, revize plánu a akceptace kritérií.
Detailní analýza potřeb a tvorba časového HMG
Definice cílů, účelu využití a požadavků
Integrace aplikace, průběh testů a zdokumentování průběhu
Instalace, konfigurace, integrace s místní legislativou, správa uživatelů. Školení administrátorů a koncových uživatelů, přípravná dokumentace
Školení uživatelů, tvorba a předání související dokumentace
Posouzení možností růstu, zhodnocení závazků a hrozeb
Uživatel
5
Počítačové aplikace pro FM• ERP (Enterprise Resource Planing)
firemní informační systémy – komplexní řešení pro vedení firmy
• CRM (Customer Relationship Management)FM TZB zařízení je zahrnut pouze okrajově
• CAFM (Computer Aided Facility Management)specializované aplikace pro FM pracující graficky s prostorem
• EAM (Enterprise Asset Management) / CMMS (ComputerizedMaintenance Management Software)aplikace pro řízení a plánování údržby (časový plán)
• Systémy automatického řízenícíl ve správě moderních inteligentních budov
11
Schéma podnikového IS – mapa řešení
Finančnířízení
Řízení finančních toků
Účetnictví
Správa společnosti
Řízení lidských zdrojů
Rozvoj lidských zdrojů
Personální řízení
Nasazení pracovníků
Nákup a logistika
Nákup
Spolupráce s dodavateli
Řízení skladů a zásob
Řízení přepravy
Výroba a vývoj
Plán výroby
Realizace výroby
Řízení hmotného majetku
Vývoj produktů
Správa dat
Prodej a služby
Řízení zakázek
Dodávky specializovaných
služeb
Provize a prémie
Zahraniční obchod
Korporační služby
Správa nemovitostí
Řízení programů a projektů
Řízení pracovních cest
Ochrana životního
prostředí, zdraví a bezpečnost
Management jakosti
Analytické aplikace
Strategické řízení podniku
Provozní analytické aplikace
Oblast finančního řízení
Oblast personalistiky
12
6
Využití BCS – Building kontrol systém pro EPBD certifikaci
• zkušební provoz budov, který ukáže odlišnosti a chyby mezi měřenými a vypočtenými hodnotami
• shromažďování provozních ukazatelů z oblasti energie do centrálního úložiště pro následné využití k optimalizaci návrhu zařízení
• porovnání měřených hodnot v reálném čase a s ohledem na vnější klimatické podmínky v konkrétní dobu
• zobrazit historická data porovnávat trendy a identifikovat opatření k nápravě
• vytvoření budoucích scénářů pro lepší plánování s prediktivní analýzy
13
Workshopkatedry TZB
Jméno: Ing. Lukáš Hrnčíř Školitel: Ing. Daniel Adamovský, Ph.D.
14
7
Téma a pokrok v doktorské práci
→ Problema ka větrání velkokapacitních prostor (velkoprostorových kanceláří OPEN- space)
15
Výsledky z měření
§ Měřením jsme nezjistili závažné nedostatky§ Ti=24,7-25.5 C§ PPM=567-748§ Vlhkost 41-42%§ Teplota u vyústky 18-19 C§ Rychlost proudění 2,86 m/s
16
8
Závěr z měření
§ 96% zaměstnanců nespokojeno§ Z toho 46% velmi nespokojeno§ 36% spíše nespokojeno§ 18% občas nespokojeno
17
Hlavní stížnosti na:
§ Hluk 43-53 dB§ Chlad§ Špatné osvětlení§ Průvan
18
9
Optimalizace VZT soustav
Kristýna JílkováDoc. Ing. Karel Papež
19
Odborná práce• Výsledky předešlého měření v laboratoři TZB
• Ověření výsledků měření VZT výustky – vířivý anemostat
20
10
Odborná práce§ Výsledky předešlého měření
– Základní parametry:• difuzní anemostat IMOS-ADQ-PK-300• množství přiváděného/odváděného vzduchu – 150
m3/h
800
650
500
350
200
50
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
vert
ikál
ní v
zdál
enos
t [m
m]
horizontální vzdálenost [mm]
Obraz proudění2.750-3.000
2.500-2.750
2.250-2.500
2.000-2.250
1.750-2.000
1.500-1.750
1.250-1.500
1.000-1.250
0.750-1.000
0.500-0.750
0.250-0.500
0.000-0.25021
Odborná práce
• Ověření výsledků měření v programu DESIGN BUILDER – CFD model– model měřící komory
• Rozměry: 3,5 x 3,0 x 2,9 m• Množství přiváděného/odváděného vzduchu – 150 m3/h• Teplota v interiéru – 20 °C• Teplota přiváděného vzduchu – 20 °C
– Model VZT výustě• CFD hranice s možností nastavení vlastností – plocha 0,0175 m2
• Modelová charakteristika– Dvou směrová – úhel výstupu proudu vzduchu – 50° od svislé osy– Bez určení směru – úhel výstupu proudu vzduchu – 50° od svislé osy
22
11
Odborná práce§ Výsledek simulace – dvousměrná
charakteristika
23
Odborná práce§ Výsledek simulace - bez určení směrové
charakteristiky proudu
24
12
Odborná práce
§ Závěr– Přibližná shoda mezi měřením a modelem pouze u
rychlostí proudu vzduchu– Naprostá neshoda u obrazu proudění – nevyhoví
ani jedna charakteristika CFD oblasti výustě– Lze přičítat nízké podrobnosti programu pro
modelované výustě → nutnost použít jiný program
25
Human Performance in Terms ofoptimal Thermal Comfrot
Produktivita člověka z pohledu optimálního teplotního komfortu
Ing. Filip JordánProf. Ing. Miloslav Jokl, DrSc.
4. října 201126
13
Odborná práce• Rozbor problematiky (ASHRAE, ISO, ČSN)• Nově navržená metodika hodnocení teplotního
komfortu, který je součástí komplexního systému hodnocení kvality vnitřního prostředí (prof. Jokl)
• Vyhodnocení souboru dat a následné odvození viz uvedené metodiky
• Porovnání nově navrženého systému hodnocení se stávajícími metodikami
• Implementace (podpora) nového systému hodnocení v simulačních i dalších programech, popř. zařízeních (ESP-r, TRNSYS, EXCEL, APPLE) – návaznost na nově připravovanou vyhlášku ministerstva zdravotnictví
27
Implementace do prostředí ESP-r§ Analýza běhu prostředí pomocí debageru DDD§ Úprava programu pro zobrazovaní výsledků „./res“ (Resault
Analysis)§ Pouze pro prostředí Mac OSX, popř. Linux§ Programovaní v jazyce FORTRAN§ Úprava podprogramu „fanger.F“ se současným přidáním
položky do menu nový podprogram „jokl.F“
28
14
Implementace do prostředí TRNSYS16
§ Programovaní ve FORTRAN§ Compaq Visual Fortran 6.0§ Komponenta spojující hodnocení dle Fangera
(ASHRAE, ISO, ČSN) a nově navržený systém dle Jokla (Připravovaná novela vyhlášky ministerstva zdravotnictví – ČR č.361/2007 Sb.)§ Vstupy (tg, ti, rh, u, M, Icl)§ Výstupy (PMV, PPD, tg,opt, to,min, to,max)
29
Aplikace pro přímé měření s iPhone, iPad, iPod
- Vytvoření jednoduché aplikace v Cocoa- Úprava teplotního čidla na kulový teploměr- Porovnání s klasickým kulovým teploměrem a se stereo teploměrem Jirák-Jokl- Po zadání pracovní aktivity a hodnoty tepelného odporu oděvuvýsledek v dTh
30
15
Publikační činnost- Jokl, Kabele a Jordán - Komplexní způsob hodnocení mikroklimatu
budov na základě odezvy lidského organismu – Část 2.1 Hodnocení tepelně-vlhkostního mikroklimatu z hlediska fyziologie člověka.Topenářství instalace, 2011, r. 15, č. 3, s. 26-31, ISSN 1211-0906
- Huang & Jordán - Model-based robust temperature control for VAV air-conditioning system. HVAC&R Research, 2011, ISSN 1078-9669
- Matios, Jordán, Kabele & Strachan - An initial methodology and experiments for simulation driven building model predictive control. ????
Připravované a doposud nevydané články:
31
Vizualizační programový prostředek pro návrh a řízení inteligentních domů
Jméno: Ing. David KazimourŠkolitel: Ing. Bohumír Garlík, CSc.
32
16
UPLYNULÝ SEMESTR
§ Vytvoření vlastní vize domovní automatizace
§ Návrh struktury vlastního softwaru
§ Realizace zásuvných modulů pro lab. IB
§ Vyhledávání nově vznikajících systémů domovní
automatizace
§ Prohlubování znalostí v již známých systémech
33
VLASTNÍ VIZE AUTOMATIZACEZkombinovat centrální a decentrální systém→ využít výhod každého ze systému
→ decentrální pro strategické funkce (osvětlení, vytápění, EZS)
→ centrální pro spojení, ovládání celého systému a multimédia
osvětlení
vytápění
EZS
Centrální řídící
jednotka
audio internetvideo
M U LT I M É D I A
PC touch panelTV
V I Z U A L I Z A C E
mobil internet
D Á L K O V Ý P Ř Í S T U P
34
17
AUTOMATICKY PROGRAMOVATELNÝ OVLÁDACÍ SOFTVARE
§ Snížení celkové ceny instalace
§ Ovládací software na míru uživateli
§ Naprogramuje sám uživatel
§ Programování pomocí dotazníku
§ Možnost generování přibližné ceny instalace
35
DALŠÍ CÍLE
§ Dokončení laboratorních stolů v lab. IB
§ Rozpracování struktury vlastního softwaru
§ Příprava programovacího dotazníku
§ Sledování nových trendů v domovní automatizaci
36
18
Solární systémy s dlouhodobou akumulací tepla
Student: Ing. Martin KnyŠkolitel: Ing. Miroslav Urban Ph.D.
Workshop studentů Ph.D. katedry TZB 4.10.2011
37
SlatiňanyProvedeno vyhodnocení dat z let 1996 až 2011
Vypočteny energetické toky a solární pokrytí
Provedena měření (účinnost výměníku, solární příspěvěk pro TV)
Určení kritických míst v systému
Vypracování zprávy o systému (poskytnuto DSS ve Slatiňanech)
Vytvořen „výpočtový model“ (Excel)
38
19
SlatiňanySchéma systému
39
Slatiňany
rok 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 201045,7 51,3 45,6 46,3 43,7 43,6 50,0 51,9 43,2 45,8 44,2 39,9 40,0 - 48,636,9 39,0 36,6 36,6 31,3 27,1 31,1 33,3 27,1 26,0 23,6 23,8 20,7 - 34,6
- 14,5 10,5 9,1 10,7 11,9 14,7 10,6 11,0 12,7 8,9 19,9 14,5 12,5 14,1- 13,8 9,9 8,6 10,0 10,9 12,5 9,7 9,7 11,6 8,2 18,2 13,2 12,0 13,1
doba přím. svitu (hod/rok) - - 1734 1711 1776 1571 1778 2283 1791 2003 1939 1876 1782 1709 1511
ptům. te (°C) (listop.-březen)
- - 1,8 1,6 2,8 0,7 2,3 1,1 1,2 0,7 0,8 3,4 3,5 1,5 0,2
solární pokrytí (%) - - - - - 63,2 58,9 64,5 61,2 69,4 - - - - 64,2
t max (°C) (hladina/dno)
t min (°C) (hladina/dno)
Průběhy teplot a solární pokrytí
Teploty v nádrži 40 až 52 °C
Solární pokrytí 59 až 70 %
Potřeba tepla na vytápění: 35 až 42 MWh
Zisk solárního systému: 55 až 73 MWh
Tepelná ztráta akumulačního zásobníku: 32 až 45 MWh
Vyhodnocení dat
40
20
Slatiňany
Bilance pro rok 2010 (vše v KWh)Zisk kolektorů spotř. VYT. spotř. EK spotř. TČ spotř. TV čerp. SOL ztráta AKU.
69 942 42 513 5 137 8 815 19 126 1 159 44 550Solární pokrytí 64,5%
Zisky a ztráty systému (2010)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
leden
únor
březe
ndu
ben
květe
nče
rven
červe
nec
srpen zá
říříje
n
listop
ad
prosin
ec
(kW
h)
ziskKOL.
spot.VYT.
ztrát.AKU
41
Průběh teplot v nádrži v roce 2010
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
1.1.
2010
1.2.
2010
1.3.
2010
1.4.
2010
1.5.
2010
1.6.
2010
1.7.
2010
1.8.
2010
1.9.
2010
1.10
.201
0
1.11
.201
0
1.12
.201
0
1.1.
2011
1.2.
2011
1.3.
2011
1.4.
2011
(°C)
T_32T_33T_34T_35T_36T_37T_38T_39T_40T_41
SlatiňanyPrůběh teplot v nádrži
42
21
Slatiňany
Ohřev teplé vody - denní průběh 23.6.2011
-2,00
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
19:0
0
20:0
0
21:0
0
22:0
0
23:0
0
čas
výkon (kW)
solární výměník el. topná vložka
celková spotřeba energie (kWh)
solární energie (kWh)
elektrická enegie (kWh) solární pokrytí (%)
57,9 27,4 30,5 47
Pro stanovení solárního pokrytí bylo pro TV provedeno měření (20.6.-26.6.2011)
Roční solární pokrytí pro TV odhadnuto na cca 22%
Měření
43
SlatiňanyKritická místa systému
• Vysoké tepelné ztráty akumulačního zásobníku
• Nízké solární pokrytí pro TV (poddimenzovaný systém,nefunkční regulace)
• Nespolehlivé regulační prvky (trojcestné ventily a klapky)
• Snížená účinnost kolektorů (pokles o cca 10%)
• Nastavení a užívání systému (průtok výměníkem, využívání pohotovostních zásobníků v letním období.
Dominantní význam mají tepelné ztráty akumulačního zásobníku
44
22
Slatiňany
Vstupní hodnoty tvoří:
• solární zisky
• potřeba tepla na vytápění,
• teploty exteriéru
• teploty v zemině pod zásobníkem
Výpočtový model (denní krok, pro podmínky roku 2010)
(dno vždy U = 0,4)
U = 0,35 SP 64 %
U = 0,175 SP 81 %
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0,4000,375
0,3500,325
0,3000,275
0,2500,225
0,2000,175
0,1500,125
stěna + strop U (W/m2.K)
solární pokrytí(%)
tepelná ztráta(MWh)
max. teplota(°C)
45
Moravský KrumlovTepelné čerpadlo země voda 12 KW (plošný kolektor)
Solární kolektory 20 m2
Pohotovostní zásobník 800 litrů
Akumulační zásobník 30 m3 (nepřímé připojení na otopnou soustavu)
Klasická otopná soustava (deskové „radiátory“)
46
23
Moravský Krumlov schéma systému
www.voral.name 47
Moravský KrumlovUvedení do provozu jaro 2011
Zatím ve zkušebním „provozu“
Systém zatím pouze sledován (hodnocení možné nejdříve na jaře 2012)
Teploty v akumulačním zásobníku (XII. 2010 až 15.IX. 2011) www.voral.name48
24
Workshop 2011
Natalya KorostinaŠkolitel: doc. Ing. Karel Papež, CSc
Natalya KorostinaŠkolitel: doc. Ing. Karel Papež, CSc
49
Název disertační práce
Efektivní výužití solární energii
Solární absorpční chlazení(kombinace se solárním topením a ohřevem užitkové vody)
50
25
Studentská grantová soutěž ČVUT
Výzkumná práce“Ekonomická analýza chladícícho absorpčního
solárního systemu”
Výpočty byly provedeny pomocí software
Polysun: Polysun Solar Cooling Software, který poskytnula společnost Vela Solaris.
51
Účelem práce je analýza solárního systému malého meřítka z hospodářského a technického hlediska pro různá klimatická pásma, prostřednictvím simuláce několik variant s různým počtem solárních kolektorů, úhlem sklonu kolektoru ( v závislosti na lokalitě budovy) a velikostí nádrže
52
26
Aplikace tepelného solárního chlazení v kombinaci se solárním topením a přípravou užitkové vody
53
Porovnavací data o energetickýchpotřebách
54
27
Celkový podíl solárních energií, %
55
Ekonomická analýza
56
28
Předpokládané téma práce
ANALÝZA PROVOZU ZDROJŮENERGIE
(aneb kondenzační plynové kotle s některými z obnovitelných zdrojů energie)
Ing.Pavel KvasničkaŠkolitel: Ing.Michal KABRHEL, Ph.D.
57
Kondenzační kotel ve standardním RD s nepřímo-vytápěným zásobníkem TV
58
29
Kondenzační kotel ve vybavenějším RD s nepřímo-vytápěným zásobníkem TV
59
Kondenzační kotle ve spojení se solárními systémy pro přípravu teplé vody
60
30
Kondenzační kotel ve spojení se zásobníkem s vrstveným ohřevem TV
61
Kondenzační kotel ve spojení s vrstveným ohřevem TV v kombinaci se solárním ohřevem
62
31
Kondenzační kotel ve spojení se solární přípravou TV a solární podporou vytápění
63
Kondenzační kotel ve spojení s kotlem na dřevo sesolární přípravou TV včetně solární podpory vytápění
64
32
Kondenzační kotel ve spojení s tepelným čerpadlem (vzduch-voda)
65
DOBA NÁVRATNOSTI ZABUDOVANÉ ENERGIESOLÁRNÍCH TERMICKÝCH SYSTÉMŮ A JEJÍ VYUŽITÍ PRO OPTIMALIZACI NĚKTERÝCH
PRVKŮ SOLÁRNÍ SOUSTAVY
Petra NezdarováIng. Stanislav Frolík, Ph.D.
66
33
Úvod
Hl. Cíl: Vytvoření jednoduchého kalkulačního nástroje pro výpočet doby návratnosti zabudované energie solárních termických systémů a následné využití tohoto parametru pro optimalizaci prvků solární soustavy.
- Kalkulační nástroj je vytvářen v programu MS Excel a VBA for applications- Hodnocení solárních termických systémů pro ohřev TV a pro vytápění- Výpočet je proveden s hodinovým krokem pro každý den
během celého roku
67
Proč se zabývat energetickou dobou návratnosti:
• Jednou z nejrozšířenějších metod pro hodnocení budov (nebo systémů) je metodika LCA, která se zabývá celým životním cyklem od výroby jednotlivých prvků přes provoz až po recyklaci po skončení doby životnosti.
• Řada parametrů, které vstupují do tohoto hodnocení, se v průběhu životnosti může změnit, např:
§ Provoz v budově: počet obyvatel, teplota, provozní doba, provozování pouze části budovy
§ Zastínění soustavy (vlivem nových sousedních objektů, stromů)
§ Doba životnosti - zničení soustavy před koncem životnosti§ Neodborné zásahy do systému
68
34
Příklad zastínění kolektoru
69
• Energetická návratnost pro dobře navržené soustavy se pohybuje v řádech několika let, proto je pravděpodobné, že vstupní údaje po tuto dobu zůstanou stejné.
• Využití energetické návratnosti:§ Parametr pro optimalizaci jednotlivých prvků soustavy§ Parametr pro porovnávání různých soustav§ Parametr pro stanovení doby, po kterou je nutné
provozovat soustavu za projektových podmínek, abytyto systémy byly energeticky výhodné
Proč se zabývat energetickou dobou návratnosti:
70
35
Algoritmus kalkulačního nástroje
71
Výsledný graf – pro optimalizaci některého prvku soustavy
72
36
Zpřesňování kalkulačního nástroje:klimatická data
§ TMY – typical meteorogical year, využití databáze Meteonorm (použitá v programu TRNSYS)
§ Praha:
73
Zpřesňování k. n.: modifikátor úhlu dopadu
Modifikátor úhlu dopadu pro ploché kolektory:
Modifikátor úhlu dopadu pro trubkové kolektory
θK
aAHKE tks ηθ=
74
37
Zpřesňování k. n.: zabudovaná energie v kolektorech
Zabudovaná energie
v materiálech plochého kolektoru
Zabudovaná energie v ostatních prvcíchsoustavy
75
Analýza spotřeby bazénu
Měření spotřeby energie nutné na ohřev bazénové vodyv obci Tuchlovice u Kladna
76
38
Analýza spotřeby bazénu
Roční průběh měsíčních spotřeb stanovených na základě denní spotřeby zemního plynu:
77
Simulace CFD
Michaela Patakiováprof. Ing. Karel Kabele, CSc.
78
39
Odborná práce§ Model požáru v programu Flovent
– Zjednodušený model v ustáleném stavu– Zadán jen zdroj tepla– Výstup – rozložení teplot po místnosti
79
Odborná práce§ Využití CFD pro optimalizaci umístění čidla měření
– Model kancelářského prostoru katedry TZB, FSv ČVUT v Praze
– Zadán zdroj tepla a větrání (přirozené / nucené)– Výstup – rozložení teplot po místnosti
80
40
Odborná práce• Krby– Rozdělení krbů dle různých parametrů– Používané palivo– Využití krbu jako hlavního zdroje vytápění objektu– Využití krbu v nízkoenergetických domech– Jednoduchý model krbu v programu Flovent
81
Požárně bezpečnostní zařízení a inteligentní budovy
Ing. Pavla Pechová
Ing. Bohumír Garlík, CSc.
82
41
Odborná práceSystémová instalace - teorie
- využití jednotné sběrnice- prvky komunikují po sběrnici- zjednodušení el. instalace- snížení počtu vodičů » snížení požár. zatížení
Základní prvky systémové instalace:- vstupní prvky (snímače)- akční členy- výstupní prvky (termoelektrické hlavice)
83
Systémová instalace – druhy● Centralizované systémy
(s centrální řídicí jednotkou)● Decentralizované
(každý prvek má svou malou řídicí jednotku)● Hybridní – kombinace prvních dvou
Topologie systémové instalace- liniová, stromová,
hvězdicová, polygonová
84
42
Porovnání používaných instalačních sběrnic
85
Přístup na sběrniciSběrnice propojuje účastníky na sběrnici a zajišťujepřenos informace mezi nimiAby nedocházelo k znehodnocování informací jsouvyužívány tyto metody přístupu na sběrnici:1) Přístup dle přidělení – účastníci přistupují náhodněprotokol: CSMA/CD – kontroluje kolize
CSMA/CA – zabraňuje kolizím (KNX/EIB)2) Přístup dle požadavku– účastníci přistupují cyklicky
86
43
Sběrnice KNX/EIB- Kroucená dvoulinka (2 dvoulinky)- Černý a červený vodič připojen k napájecímu zdroji, bílý
a žlutý rezerva- Zkroucení pomáhá proti rušení- Průměr měděných jader vodičů 0,8mm
87
Propojení PBZ se systémy řízení budov• V současnosti omezené možnosti začlenění PBZ do
jednotného systému řízení- Při porovnání EPS a ASŘ - mají společné rysy (prvky po
budově, komunikace a napájení přes kabel, podobná topologie)
- Využít společné rysy a zajistit správnou součinnost systémů
- Začlenění EPS do ASŘ usnadní evakuaci a požární zásah
- Při začlenění EPS do systémů řízení je nutné zajistit bezpečnou komunikaci
88
44
Bezpečná komunikace při začlenění EPS do systémové instalace• Zprávy týkající se
požární bezpečnosti budou mít absolutní přednost
• Této přednosti je dosaženo úpravou protokolu řídícího přístup na sběrnici resp. změnou času nečinnosti mezi zprávami
89
Příklad současné systémové instalace
90
45
1. Stanovení počtu vstupů (snímačů) Zatížení sběrnice
• Součet všech proudů odebíraných jednotlivými moduly• Důležité pro návrh napájecího modulu
• Součet všech proudů = 628 mA » napájecí modul s jmenovitým výstupním proudem 640mA
91
2. Stanovení počtu výstupů (akčních členů)
- akční prvky, provádí požadovanou akci- umístěny v rozvaděči (pozor na přehřívání – nutné
mezery mezi akčními členy)
92
46
Moduly v rozvaděči – ztrátový a poskytovaný výkon
Ztrátový výkon na všech prvcích v rozvaděči = 2050 mWPoskytovaný výkon celkem = 10212 W
93
Regulační prvky
• Akční členy uvádí do pohybu jednotlivé prvky (např. termoelektrické hlavice), které také spotřebovávají energii.
94
47
Závěr k příkladu systémové instalace
§ jmenovitým výstupním proud napájecího modulu musí být větší než součet všech proudů instalovaných modulů§ systém řízení spotřebovává energii na provoz akčních členů, regulačních prvků a poskytuje určitý výkon§ energie spotřebovaná na akčních členech se
pohybuje řádově ve stovkách miliWattů, zatímco výkon poskytovaný těmito členy ve stovkách Wattů
95
Děkuji za pozornost !
96
48
Alternativní zdroje ve vytápění administrativních budov
Ing. Blanka PetráškováŠkolitel: doc. Ing. Karel Papež, CSc.
97
Odborná práce
• Alternativní zdroje ve vytápění administrativních budov
• Ve své doktorské práci jsem se rozhodla zabývat se problematikou administrativních budov, jejich otopnými soustavami a alternativními zdroji tepla. Výsledkem práce by mělo být porovnání jednotlivých systémů a zdrojů vytápění u vybrané administrativní budovy, a to jak z hlediska technického, tak z hlediska ekonomického.
98
49
1. Tepelně-vlhkostní mikroklima administrativních budov
Tepelně-vlhkostní vlastnosti mikroklimatu interiéru budov lzeobjektivně vyjádřit čtyřmi faktory, jejichž hodnoty jsouměřitelné :
• teplotou vnitřního vzduchu,• účinnou teplotou okolních ploch,• vlhkostí vnitřního vzduchu danou parciálním tlakem vodní
páry nebo relativní vlhkostí,• rychlostí proudění vnitřního vzduchu.
99
Požadavky na administrativní budovy dle vyhlášky MZd č. 6/2003 Sb.
§ Zajištění přípustných mikroklimatických podmínek v pobytových místnostech (kanceláře, zasedací místnosti)§ Tab.1 – výsledná teplota kulového teploměru§ Tab.2 – rychlost proudění vzduchu§ Tab.3 – relativní vlhkost vzduchu
100
50
Tabulka č. 1: Požadavky na výslednou teplotu kulového teploměru
+----------------------------------+-------------------------+ | | Výsledná teplota | | Typ pobytové místnosti1) | tg (st. C) | | | období roku | | | teplé chladné | +----------------------------------+------------+------------+ | Ubytovací zařízení | 24,0+/-2,0 |22,0+/-2,0 | +----------------------------------+------------+------------+ | Zasedací místnost staveb | | | | pro shromažďování většího | 24,5+/-1,5 |22,0+/-2,0 | | počtu osob | | | +----------------------------------+------------+------------+ | Haly kulturních | 24,5+/-1,5 |22,0+/-2,0 | | a sportovních zařízení | | | +----------------------------------+------------+------------+ | Učebny2) | 24,5+/-1,5 |22,0+/-2,0 | +----------------------------------+------------+------------+ | Ústavy sociální péče | 24,0+/-2,0 |22,0+/-2,0 | +----------------------------------+------------+------------+ | Zdravotnická zařízení3) | 24,0+/-2,0 |22,0+/-2,0 | +----------------------------------+------------+------------+ | Výstaviště | 24,5+/-2,5 |22,0+/-3,0 | +----------------------------------+------------+------------+ | Stavby pro obchod | 23,0+/-2,0 |19,0+/-3,0 | +----------------------------------+------------+------------+ 101
Tabulka č. 2: Rychlost proudění vzduchu v pobytových místnostech
+----------------------------+-------------------------+ | teplé období roku | 0,16 - 0,25 m.s-1 | +----------------------------+-------------------------+ | chladné období roku | 0,13 - 0,20 m.s-1 | +----------------------------+-------------------------+
102
51
Tabulka č. 3: Relativní vlhkost vzduchu v pobytových místnostech
+----------------------------+-------------------+ | teplé období roku | nejvýše 65 % | +----------------------------+-------------------+ | chladné období roku | nejméně 30 % |
103
Požadavky na administrativní budovy dle vyhlášky MPO č. 194/2007 Sb.
Druh místnosti Výpočtová teplota (st.C) Relativní vlhkost vzduchu (%) Kanceláře,čekárny,zasedací síně,jídelny 20 50
Vytápěné vedlejší místnosti (chodby, hlavní schodiště, záchody, aj.)
15 50
Vytápěná vedlejší schodiště 10 50 Haly, místnosti s přepážkami 18 50
Výpočtové vnitřní teploty a relativní vlhkosti vnitřního vzduchu v otopném období ve vytápěných místnostech administrativních budov
104
52
Požadavky na administrativní budovy dle nařízení vlády č. 361/2007 Sb. ve znění
nařízení vlády č. 68/2010 Sb.
Operativní vnitřní teplota min 20, max 28 st.C
Rychlost proudění vzduchu 0,1 – 0,2 m/s
Relativní vlhkost vzduchu 30 – 70%
105
2. Alternativní zdroje energie pro vytápění administrativních budov
Zdroj Využitelná forma energie Radioaktivní rozpad uvnitř Země Geotermální energie Záření kosmického prostoru Sluneční záření
Energie vodních toků Větrná energie Energie mořských vln Energie živé hmoty (biochemická energie)
Pohyb Slunce, Měsíce a planet Slapová energie (energie přílivu a odlivu)
106
53
Energetický zákon č. 458/2000 Sb. definuje obnovitelné zdroje energie následovně:
§ vodní energie do výkonu zdroje 10 MW,§ sluneční energie,§ větrná energie,§ geotermální energie,§ biomasa,§ bioplyn.
107
Vybrané obnovitelné zdroje energie pro výrobu tepla :
§ sluneční energie,§ geotermální energie,§ biomasa v zařízeních do 5 MW,§ bioplyn.
108
54
Hodnotící kritéria při výběru optimální varianty lze formulovat pomocí pravidla TESES :
• technická (vyhodnocení technické uskutečnitelnosti)• ekonomická (vyhodnocení investičních a provozních
nákladů)• sociální (vyhodnocení společenských dopadů a
dodržování platné legislativy)• ekologická (vyhodnocení vlivu projektu na životní
prostředí)• strategická (vyhodnocení dlouhodobých a širších
důsledků projektu)
109
Další směřování práce
§ U vybrané administrativní budovy budou porovnány různé způsoby vytápění zejména pomocí alternativních zdrojů energie a bude provedeno jejich technické a ekonomické hodnocení.
110
55
CITY CENTER Č.Budějovice
111
Inteligentní budova
112
56
Aplikace umělé inteligence ve stavebnictví
Ing. Martin Roithprof. Ing. Miloslav Jokl, DrSc.
Ing. Bohumír Garlík, CSc.
113
Odborná práce
§ Základní úvod do problematiky
§ Systémy automatizace
§ Způsob odborné práce
114
57
Možnosti energetických úspor v systémech chlazení budov
Ing. Eva SmažilováDoc. Ing. Karel Papež, CSc.
115
OBSAH PRÁCE:
1 POTŘEBA CHLADU2.1 Vnitřní podmínky2.2 Tepelná zátěž interiéru
2 SYSTÉMY CHLAZENÍ3.1 Mechanické chlazení3.2 Alternativní chlazení3.3 Pasivní chlazení
3 MOŽNOST VYUŽITÍ PASIVNÍHO CHLAZENÍ V KLIMATICKÝCH PODMÍNKÁCH ČR4.1 Případové studie ze zahraničí4.2 Aplikace principů pasivního chlazení
116
58
Principy pasivního chlazení
Omezení tepelné zátěže interiéruVyužití přirozených chladících principů
• procento zasklení, skladba obvodového pláště, vhodné dispoziční uspořádání, stínění, využití chladu země
117
a) zemní chlazení – využití chladu zemského masivu- přímým kontaktem, výměníky země-vzduch
Santorini, Řecko Vicenza, Itálie
Případové studie
Příklady historický aplikací principů pasivního chlazení
118
59
b) adiabatické chlazení- snižování teploty vzduch využitím přeměny citelného tepla na teplo latentní při vypařování vody
Pot in Pot Cooling System (Desert refrigerator)
Případové studie
Příklady historický aplikací principů pasivního chlazení
119
Případové studie
Příklady historický aplikací principů pasivního chlazení
c) přirozené větrání
Wind catcher Baud-geer
120
60
EDIFÍCIO SOLAR XXILisabon, 2006
Rodinný dům PortoVila Nova de Gaia, 1998
Prémio DGE 2003Eficiência Energética em Edifícios
Případové studie
121
Prémio DGE 2003Eficiência Energética em Edifícios
- stavby pro bydlení, administrativní budovy
Případové studie
122
61
Snižování energetické náročnosti budov
Ing. Zuzana Šestákováprof. Ing. Karel Kabele, CSc.
123
Odborná práce§ téma disertační práce:
SNIŽOVÁNÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV
§ plán na tento semestr:- tvorba příručky pro zpracování energetického auditu- problematika budov s téměř nulovou spotřebou energie- simulační program Designbuilder- splnění odborných předmětů – individuální studijní plán- výuka: EEB1, TBA1
124
62
Doktorand: Ing. Jakub Ulč
Školitel: Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.
Představení dílčí části z disertační práce
Na téma optimalizace solárních systémů
125
PostupSouhrn informací o FVE (výrobky a instalace)
Program PV energy – výpočet energetického přínosu
Aktuálně probíhá analýza vlivu klimatických vlivů na účinnost FVE
Využití vyrobené energie v malých objektech
126
63
Analýza vlivu klimatických vlivů na účinnost FVEZáznamy v intervalu 10 minut – wheaterlink + SMA Sunny Beam
Data porovnány na základě energetického přínosu FVE E [W], solární radiace Rad[W/m2], rychlosti větru w [m/s] a teploty t [°C]
Vznik Indexu výkonu
Pohybuje se na úrovni 5 – 7 ve slunečních dnech.
V ostatních dnech se může lišit od 3 – 5 a proto nejsou zájmem sledování.
127
Závěr analýzy vlivu klimatických vlivů na účinnost FVE
Po shrnutí dosavadních výsledků měření a současně probíhající analýzy vlivu teplotyna celkovou účinnost fotovoltaického systému je možné konstatovat, že původnípředpoklad snížení účinnosti vlivem vysoké teploty je potvrzen a kvantifikován. Proilustraci je v předchozím grafu viditelné, že při zvýšení teploty vzduchu z 8°C na 32°C arychlosti větru totožné, se index výkonu snižuje o 1,3 což představuje sníženíúčinnosti o 15%.
Výsledkem je potvrzená závislost rychlosti větru, který má za následek chlazenípanelů v teplém období. Za běžných podmínek má vítr o rychlosti 5 m/s za následekzvýšení redukovaného indexu výkonu o 0,7 a to představuje zvýšení aktuálníhovýkonu fotovoltaických panelů až o 10 %. Z hlediska denního času je tento jev nejvícepatrný v době nejvyššího zatížení od solární radiace, tedy v našem případě v době od11:00 do 14:00.
128
64
Využití energie z FVE v objektu
Porovnání zisků a následného upotřebení energie na základě rozdílu výroby, odchozí energie z objektu a příchozí energie do objektu.
129
INTELIGENTNÍ PROSKLENÉ FASÁDY
Ing. arch. Kristýna ValouškováDoc. Ing. Karel Papež, CSc.
130
65
131
DISERTAČNÍ PRÁCEINTELIGENTNÍ PROSKLENÉ FASÁDY
• typy dvojitých inteligentní prosklených fasád a jejich tepelně technické vlastnosti v závislosti na vzdálenosti fasád
• porovnání vlastností jednoduchých inteligentních prosklených fasád a dvojitých
• způsoby větrání a vytápění s využitím vlastností inteligentních prosklených fasád
• vliv na vnitřní mikroklima budovy
• lze za využití těchto fasád dosáhnout nízkoenergetického (popř. pasivního) typu budov za optimalizace s vhodným typem větrání a vytápění
132
66
Výměna vzduchu a ochlazování stěn v místnosti v závislosti na délce přirozeného větrání při různých
povětrnostních podmínkách.
Veronika Vašatovádoc. Ing. Karel Papež, CSc.
133
Model větrání s různým otevřením oken§ Modelovaný objekt o vnějších rozměrech 3 x 3 x 3,3
m (šířka x hloubka x výška)§ Tloušťka stěny 0,3 m§ Použitý materiál – cihly § Vnější teplota byla zvolena -10°C.§ Uvnitř objektu pod oknem byl umístěn zdroj, jehož
teplota byla zvolena 45°C
Odborná práce
134
67
Schéma místnosti
V Y K L O P N E O K N ON A K L O P E N I 6 5 °
V E N T IL A C K AN A K L O P E N I 7 9 °
P O O T E V R E N E D V O U K R ID L EO K N O
135
Způsoby modelovaných otevření
PUDORYS REZ
136
68
Způsoby modelovaných otevření
OTEVRENÁ POLOVINAOKNA
OTEVRENE CELEOKNO
137
Objemový průtok vzduchu m3/s
0
0,05
0,10,15
0,20,25
0,30,35
0,40,45
Výklopné okno -náklon 65°
Ventilačka - náklon79°
Pootevřené okno -levá 59° , pravá 28°
(téměř stejné)
polovina otevrena otevrene cele
m3/
s
Volume Flow High (m^3/s)
138
69
Rozložení teplot pří větrání ventilačkou
139
otevřeného okna – řezová rovina je umístěna v otevřené polovině
Rychlost proudění v případě poloviny
140
70
Geotermální tepelná čerpadla s vrty
Ing. Kristýna VavřinováProf. Ing. Karel Kabele, CSc.
141
Vrty 6x 50 m
Vnější hydraulický okruh
Akumulační nádoba 370l
12 fancoilů
Vnitřní hydraulický okruh
TČ země/voda s reverzním chodem
Model v TRNSYSU pro část budovy na UPV Valencia
142
71
Odborná práce
§ Provedení denních simulací optimálního nastavení teplot na vstupu do fancoilů
§ Provedení denních simulací optimálního nastavení frekvencí oběhových čerpadel
§ Na základě výsledků denních simulací provedeny roční simulace s optimálními hodnotami nastavení
143
CONSUMPTION kWh_BCE kWh_BCI kWh_HP kWh_FC kwhTOTANNUAL NOMINAL 450,64 2054,88 6547,44 2190,76 11243,73
TEMPERATURE VARIATIONS 362,10 2054,88 4998,20 2190,76 9605,94
% -19,65 0,00 -23,66 0,00 -14,571637,79
SPF1 ALL SEASON COOLING HEATINGANNUAL NOMINAL 4,41 4,45 4,41
TEMPERATURE VARIATIONS 5,78 5,49 6,22 SAVING 1,64MWh
SPF4 ALL SEASON COOLING HEATINGANNUAL NOMINAL 2,57 2,73 2,4
TEMPERATURE VARIATIONS 3,00 3,15 2,85
OPTIMALIAZCE TEPLOTYàVÝRAZNÉ SNÍŽENÍ SPOTŘEBY ENERGIE VNĚJŠÍHO OBĚHOVÉHO ČERPADLA A KOMPRESORU TČ
Optimalizace nastavení teploty na vstupu do fancoilů - roční simulace
144
72
CONSUMPTION kWh_BCE kWh_BCI kWh_HP kWh_FC kwhTOTANNUAL NOMINAL 450,64 2054,88 6547,44 2190,76 11243,73
FREQUENCY VARIATIONS 231,75 563,42 6627,21 2190,76 9613,15
% -48,57 -72,58 1,22 0,00 -14,501630,57
SPF1 ALL SEASON COOLING HEATINGANNUAL NOMINAL 4,41 4,45 4,41
FREQUENCY VARIATIONS 4,36 4,68 4,05 SAVING 1,63 MWh
SPF4 ALL SEASON COOLING HEATINGANNUAL NOMINAL 2,57 2,73 2,4
FREQUENCY VARIATIONS 3,00 3,42 2,62
SNÍŽENÍ FREKVENCEàVÝRAZNÉ SNÍŽENÍ SPOTŘEBY ENERGIE OBĚHOVÝCH ČERPADEL, ALE KOMPRESOR TČ MÁ PŘÍKON LEHCE VYŠŠÍ
Optimalizace nastavení frekvence oběhových čerpadel- roční simulace
145
Optimalizace nastavení frekvence oběhových čerpadel i teploty na vstupu do FC
kWh_BCE kWh_BCI kWh_HP kWh_FC QCI_HP_kJ kWh_total QCI_HP_kWh
ANNUAL NOMINAL 450,64 2054,88 6547,44 2190,76 104142378,05 11243,73 28928,44OPTIMAL FR. +
TEMP 189,01 563,42 5161,35 2190,76 85289413,10 8104,54 23691,50
% -58,06 -72,58 -21,17 0,00 -18,10 -27,92 -18,10
SPF 1 ALL SEASON COOLING HEATING
ANNUAL NOMINAL 4,42 4,71 4,1 SAVING 3,139 MWhOPTIMAL FR. +
TEMP 4,59 4,73 4,44
SPF 4 ALL SEASON COOLING HEATING
ANNUAL NOMINAL 2,57 2,92 2,21OPTIMAL FR. +
TEMP 2,92 3,31 2,55
146
73
Kombinace geotermální TČ a solárních panelů - EED
8 případů simulace (RD)
1. TČ použito pouze na vytápění
2. TČ použito na vytápění a přípravu TV
3. TČ použito na vytápění a chlazení
4. TČ použito na vytápění, chlazení a přípravu TV
5. TČ použito na vytápění a solární energie na TV
6. TČ plus solární energie použita na vytápění a přípravu TV
7. TČ použito na vytápění a chlazení a solární energie na přípravu TV
8. TČ použito na vytápění i chlazení a solární energie na vytápění a přípravu TV
147
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
1 2 3 4 5 6 7 8
°c
Pokles teploty teplonosné kapaliny v čase
1.rok
5.rok
10.rok
50.rok
148
74
Možnosti kulového stereoteploměru
Ing. Lenka Zuská
školitel: prof. Ing. Miloslav Jokl, DrsC
149
Disertační práce
àMěření mikroklimatických podmínek při práci – doposud dle nařízení vlády č. 361/2007 Sb., ve znění nařízení vlády č. 68/2010 Sb.
§ V listopadu vyjde novelizované NV – zachováno hodnocení podle operativní teploty to (vypočtené) nebo výsledné teploty tg (kulového teploměru), avšak bude přidáno hodnocení dle stereoteploty tst
§ Hodnocení nerovnoměrnosti tepelné zátěže při práci – způsobená radiací§ Měření pomocí přístroje: kulový stereoteploměr Jokl-Jirák
§ Rozdíl stereoteploty korespondující k exponovanému povrchu koule minus globeteplota.
§ V nařízení vlády budou prostředkem pro hodnocení „dTh – decithermy“ (jedná se o vyjádřené pocity člověka)
150
75
Měření v Laboratoři TZB
§ Léto 2011
V místnosti:- otopné těleso- čidla teplot na stěnách- měřící sestava- 1 – Stereoteploměr- 2 – Kulový teploměr
151
Měření v Laboratoři TZB
152
76
Měření v Laboratoři TZB
§ Nyní: Zpracovávání výsledků a jejich porovnání s ohledem na nové hodnocení neuniformního tepelně-vlhkostního mikroklimatu
§ Vyhodnocení à přípustné horizontální rozdíly mezi stereoteplotou a výslednou teplotou kulového teploměru [∆(tst-tg)] na úrovni hlavy pro různé typy kategorií (A,B a C)
Vztah mezi Tst v °C a Lth v dThst (chladný povrch v létě Tst = 20°Ckorespondující s optimální letní teplotou Tg,opt = 24,5°C)
153
