{h1}
članci

Nepropusnost energetski učinkovitih zgrada

Anonim

Autori: Michal Kraus i Darja Kubeková

Sažetak

Rad se bavi energetskom izvedbom zgrada s obzirom na zahtjeve Direktive 2010/31 / EU Europskog parlamenta i Vijeća od 19. svibnja 2010. o energetskoj učinkovitosti zgrada. Jedno od osnovnih načela energetski učinkovitih zgrada savršeno je nepropusna omotnica zgrada. Nepravilnost dovodi do nekontrolirane izmjene zraka i povećanog gubitka topline. Energetski učinkovite građevine smještene u područjima s puno vjetra iu izloženim mjestima mogu činiti do 10% ukupne potrošnje topline. Cilj rada je definiranje i karakterizacija parametara i varijabli koji utječu na nepropusnost energetski učinkovitih zgrada . Kvalitetni dizajn omotnice zgrade pridonosi načelima održive gradnje. Dobiveni rezultati predstavljeni su na konferenciji ACE 2013 u Singapuru [1], ICEET 2013 u Kunmingu [2], a objavljeni su i u znanstvenom časopisu JET 2013 [3].

Ključne riječi - nepropusnost; propusnost zraka; energetska učinkovitost; energetski učinkovita zgrada

Uvod

Prema važećim zakonima, proces izgradnje mora biti što učinkovitiji u smislu energije, jer se graditeljska industrija sve više raste i potrebna je veća količina energije. U zemljama članicama EU zgrade sada troše više od 40% energije. U skladu s energetskim načelima koji se primjenjuju u pogledu održivih procesa gradnje, potrebno je poduzeti mjere koje bi mogle smanjiti energetsku ovisnost i emisije ugljičnog dioksida. Razumna i pažljiva uporaba energije iz neobnovljivih izvora koji su sada glavni izvor energije, kao i korištenje alternativnih prirodnih izvora, omogućuju znatno smanjenje potrošnje energije i održavanje izvora energije budućim generacijama u skladu s načelima održiva gradnja. [1, 4]

U skladu s odobrenom revizijom Direktive Europskog parlamenta i Vijeća 2010/31 / EU o energetskoj učinkovitosti zgrada u 2010. godini, države članice Europske unije dužne su poduzeti mjere kojima će se smanjiti potrošnja energije. Među ostalim, potrebno je poduzeti sve napore kako bi se ispunili obveze koje proizlaze iz Protokola iz Kyota o promjenama klime i održati porast globalne temperature ispod 2 ° C, kao i obvezu smanjiti do 2020. ukupne emisije stakleničkih plinova barem za 20% u odnosu na 1990. [1, 4]

Nepropusnost, to znači da je sposobnost zgrade da omotnica ne dopusti ulazak / izlazak zraka, je jedan od ključnih preduvjeta za energetski učinkovite konstrukcije koje mogu smanjiti energetsku učinkovitost zgrada. Osim zemalja EU na jugu Europe, u tipičnoj klimi temperatura zraka unutar zgrade, većina dana u godini, veća je od temperature vanjskog zraka. Ako kuverta zgrade nije dovoljno hermetičan, toplina većinu godine gubi iznutra prema van kroz pukotine, zglobove i propuste. Toplina obično bježi u spoju struktura i materijala. Ako je omotnica zgrade nepropusno nepropusna za zrak, ne postoje otvori za prozračivanje i propuštanja u vanjskom oblogu. [1, 5]

Nepropusnost energetski učinkovitih zgrada

Zračna čvrstoća karakterizira curenje zraka kroz vanjski zid i ključna je komponenta energetski učinkovitih zgrada. Neželjeni i nekontrolirani propuštanje zraka iznutra kroz zidnu oblogu izvana smanjuje učinkovitost toplinske izolacije, smanjuje otpornost na toplinu strukture i povećava gubitke ventilacijom. Povećani gubici zbog ventilacije izravno povećavaju potrebu za toplinom za grijanje, u nekim slučajevima i do 10%. Visoka potrošnja energije za pogon negativno utječe na ekonomiju. [1]

Da bi se postigla niska propusnost zraka kuverte zgrade, potrebna je pažljiva izvedba, pažljiva realizacija i naravno stalna kontrola. Slika 1 prikazuje dijagram procesa, uključujući potrebne kontrole. [2].

Slika 1: shema procesa konstrukcije i realizacije, uključujući kontrole [2]

Priprema i dizajn. Prvi korak kvalitetne nepropusne omotnice je pravilan i pažljiv priprema začeća i projektnu dokumentaciju. Tijekom faze projektiranja potrebno je koordinirati dizajner s drugim članovima tima (građevinski inženjer, inženjeri MEP-a i tehnolozi). Dizajner mora imati dovoljno znanja o nepropusnosti zraka. Važno je izbjeći složene i teške detalje. [2, 6]

Realizacija. U slučaju kvalitetne projektne dokumentacije s odgovarajućim postupcima hermetičkog sustava potrebno je pažljivo i profesionalno provoditi. Pažljivost i dosljednost su neophodni za kvalitetnu nepropusnu zgradu. Tijekom provedbe hermetičkog sloja potrebni su veći zahtjevi za iskustvom i vještinama obrtnika. [2, 6]

Kontrola i mjerenje. Zračna čvrstoća zidne ovojnice može se odrediti testom ventilatora. Načela ovog testa su vrlo jednostavna. Kalibrirani ventilator ugrađen je u otvor, obično u ulazna vrata ili prozor. Ventilator stvara podtlak ili pretlak u zgradi. Ventilator je povezan preko automatske upravljačke jedinice na računalo koje automatski pokreće i procjenjuje mjerenje. [2]

Zračnost se može automatski mjeriti pomoću softvera koji se isporučuje uz mjernu jedinicu za hlađenje, na primjer TECTITE Express. Softver obrađuje grafikone podataka i grafikona koji prikazuju ovisnost protoka zraka [m3 / h] na intervalima koji su uneseni za razliku tlaka [Pa]. Moguće je zatim statičnu regresijsku krivulju prilagoditi dobivenim točkama i, zauzvrat, procijeniti brzinu promjene zraka n50 ili propusnost zraka q50 za razliku tlaka od 50 Pa u skladu s gore navedenim odnosima. Prema SN EN 13829 [7], postoje dvije moguće metode mjerenja nepropusnosti zgrade. [2, 7]

Važnost nepropusnosti u energetski učinkovitoj zgradi

Neželjeni i nekontrolirani propuštanje zraka iznutra kroz zidnu oblogu izvana smanjuje učinkovitost toplinske izolacije, smanjuje otpornost na toplinu strukture i povećava gubitke ventilacijom. Povećani gubitci ventilacijom izravno povećavaju potrebu za toplinom u svrhu grijanja. Visoka potrošnja energije za pogon negativno utječe na ekonomiju. [1. 8]

Planira se prisilno provjetravanje s povratom topline kako bi se dobili dovod svježeg zraka i ispunili zdravstveni uvjeti za energetski učinkovite zgrade. Previše prolaza zraka kroz vanjsko obloge negativno utječe i smanjuje učinkovitost sustava za povrat topline. [1]

Slika 2 prikazuje ovisnost o specifičnoj potrebi za grijanje i specifičnom toplinskom gubitku ventilacijom na nepropusnosti referentne energetski učinkovite zgrade s povratom topline (učinkovitost 85%). Referentna zgrada nalazi se u klimi koja je tipična za Srednju Europu. Ovo je dvoetažna zgrada građena od drvenih masovnih materijala. Površina je 150 m2. Površina zgrade koja se hladi iznosi 420 m2, au grijanom prostoru ima 440 m3 zraka. [1]

Slika 2: Odnos između brzine promjene zraka i godišnje specifične potrebe za grijanje i specifičnog gubitka topline putem ventilacije [1]

Jasno je da je manja nepropusnost zgrade, što je veći specifični gubitak topline putem ventilacije. To zauzvrat izravno utječe na specifičnu potrebu za toplinom u svrhu grijanja. Ako je zgrada prirodno prozračena i preporuka je ispunjena, specifična potreba za toplinom za grijanje iznosi 26, 41 kWh / m2.a prema SN 730540-2 (n50 = 4, 50 ACH) [9]. Ako je zadovoljena maksimalna propusnost zraka kao što je navedeno u Institutu Passivhaus [10] (n50 = 0, 60 ACH), specifična potreba za toplinom za grijanje je 23, 96 kWh / (m2.a). To će uštedjeti više od 10% energije za potrebe grijanja. [1]

Ako omotnica nije dovoljno hermetičan, potražnja za energijom će se povećati, a postoji i rizik da će struktura omotnice degradirati i skratiti njegov životni vijek. Razlika tlakova uzrokuje da vlažni zrak propušta iznutra kroz zglobove i neprovornost u strukturu omotača, što može rezultirati kondenzacijom vodenih para i rastom gljiva. [1, 11]

SWOT analiza nepropusnosti zgrade

SWOT analiza je jedan od osnovnih alata strateškog upravljanja i upravljanja kvalitetom. SWOT je kratica početnih slova riječi analize: Prednosti, slabosti, mogućnosti i prijetnje. SWOT analiza je jednostavna, specifična i temelji se uglavnom na činjenicama, a ne na osjećajima. [2. 12]

Temelj metode sastoji se u klasifikaciji i procjeni pojedinačnih čimbenika, koji su podijeljeni u četiri osnovne skupine navedene gore. Prednosti i slabosti uglavnom se fokusiraju na unutarnje čimbenike u procesu, kao što su stopa proizvodnje i učinkovitost. Prednosti i slabosti su čimbenici koji stvaraju ili smanjuju intrinzičnu vrijednost procesa analize. Nasuprot tome, procjena mogućnosti i prijetnji fokusira se na vanjsko okruženje procesa. Vanjski faktori procesa nisu kontrolirani. [2, 12]

Tablica 1 prikazuje SWOT analizu nepropusnosti zraka u zgradi. Opseg presude određuje se s obzirom na hvatanje bitnih značajki bez ograničenja jasnoće i sažetosti. Hijerarhija od važnosti presude izvodi se po redoslijedu smanjuje značaj u svakoj skupini. Ukupna važnost svake skupine doseže maksimalno 1. Presude koje su bez većeg utjecaja nisu prikazane u tablici. [2]

Prednosti. Najznačajnija snaga je smanjenje gubitka topline zgrade i smanjenje potrošnje energije. Dovoljno nepropusna konstrukcija karakterizira isključivanje kalupa i kondenzacije unutar konstrukcije. [2]

Slabost. Povećani troškovi za osiguranje dobre nepropusnosti zgrade će se vratiti za nekoliko godina kroz smanjenje troškova za potrošnju energije. HVAC oprema je potrebna za zgrade s visokom razinom nepropusnosti za dovod svježeg zraka. Tijekom gradnje i nakon njegovog završetka, potrebno je izmjeriti nepropusnost zidne konstrukcije zgrade (Test puhala ventilatora). Što negativno utječe na financijske i vremenske troškove gradnje. Još jedna slabost je povećana cijena obuke i osposobljavanja obrtnika. [2]

Mogućnosti. Iz globalne perspektive, energetski učinkovite građevine donose pozitivne učinke na poboljšanje energetske učinkovitosti i smanjenje emisija stakleničkih plinova. Ušteda energije i smanjenje emisija su u skladu s EPBD II [4]. [2]

Prijetnji. S globalnim smanjenjem potrošnje energije u sektoru građevina može se očekivati ​​eskalacija trgovinske politike i borba između dobavljača energije. Osjetljive osobe ne mogu stajati u zgradama nepropusnim za zrak. Oni mogu izraziti ograničenje osjećaja i neprobojnost. [2]

Tablica 1: SWOT analiza nepropusnosti zgrade [2]


prednosti

nedostaci

- Povećan život strukture

0.1

- povećani troškovi kupnje

0.4

- smanjenje potrošnje energije

0.4

- Potreba za HVAC opremom

0, 3

- Uklanjanje plijesni unutar strukture

0.2

- potrebu za mjerenjima nepropusnosti zraka

0.2

- Isključenje intersticijske kondenzacije

0, 3

- Povećani troškovi osposobljavanja obrtnika

0.1

Mogućnosti

prijetnje

- Mogućnost smanjenja globalne potrošnje energije

0.5

- Produbljivanje trgovinske politike energetskih tvrtki

0, 8

- Mogućnost smanjenja globalnih emisija zelenog plina

0, 3

- Moguće je osjećati ograničenje i netransparentnost.

0.2

- Razvoj građevinskog materijala i tehnologije

0.2

Utjecaj građevinskih parametara na nepropusnost

50 energetski učinkovitih objekata odabrano je za analizu. Cijela zgrada je slučajni uzorak energetski učinkovitih zgrada u Češkoj Republici. Građevine se međusobno razlikuju, među ostalim, godinama gradnje, tipu građevine, veličini i obliku. Sve su zgrade izgrađene u godinama između 2007. i 2011. Sve analizirane energetski učinkovite zgrade projektirane su i izrađene u skladu s pravilima Instituta pasivnih kuća (PHI) [10] u Darmstadtu. [1, 3]

Slika 3 je grafikon brzine promjene zraka histograma po satu na 50 Pa s kumulativnom krivuljom. Jasno je da više od 90% svih zgrada ima brzinu promjene zraka po satu na 50 Pa manje od 0, 6 ACH. Vrijednost 0, 6 ACH je maksimalna vrijednost za energetske pasivne kuće prema Pasivnom kućnom institutu. Srednja brzina promjene zraka na 50 Pa je 0, 44 ACH, s standardnom pogreškom 0, 03. Najveća vrijednost je 1.00 ACH, a najniža je 0.13 ACH. [1, 3]

Slika 3: Histogram fregucije za brzinu promjene zraka pri 50 Pa s kumulativnom frekvencijom [3]

Godina izgradnje. Povećan interes za mjerenje nepropusnosti energetski učinkovitih objekata koji su izazvali Zeleni program štednje Ministarstva zaštite okoliša u 2009. Program Zelene štednje usmjeren je na potporu ulaganju u uštedu energije u rekonstrukcijama i novim zgradama. Program Zelene štednje uspostavio je uvjete za financijsku potporu izgradnji energetskih pasivnih kuća. Jedan od mnogih uvjeta je također zahtjev za postizanje brzine promjene zraka na 50 Pa 0, 60 ACH, kako je navedeno u TNI 73 0329 [9] za izgradnju energetskih pasivnih kuća. [3, 8]

Program Zelene štednje suspendiran je za nove aplikacije krajem 2010. godine. Budući da je moguće primijetiti zamjetno smanjenje potražnje za mjerenjem nepropusnosti u zgradama energetski učinkovite. Trenutno se ponovno pokreće Green Savings program. U takvoj situaciji moguće je očekivati ​​obnovljeni interes za mjerenje nepropusnosti energetski učinkovitih zgrada. [3]

Na slici 4 prikazana je ovisnost zatezne debljine zgrade o izgradnji godine. Postoji mali, ali ne i značajan trend novijih zgrada koji su hermetičniji od starijih. Broj zgrada relativno je mali za određene zaključke. Pad je trend linija na slici 4. [3]

Slika 4: Zračna energija energetski učinkovitih zgrada grupiranih po godinama [3]

Ostali parametri. Pri proračunu nepropusnosti zgrade, neophodno je uzeti u obzir ne samo volumetrijsku brzinu protoka ventilatora s razlikom tlaka od 50 Pa nego i parametrima zgrade. Svrha rada je provjeriti da li ti parametri igraju statistički značajnu ulogu za konačnu nepropusnost zgrade. Pozornost se posvećuje parametrima gradnje, na primjer, omotnici su unutarnji volumen, izgrađeno područje, podna površina, zatvoreni prostor i volumetrijski faktor A / V oblika zgrade koji ovise o temperaturi nepropusnosti zgrada. [1]

Analiza korelacije. Korelacijska analiza koristi se za određivanje bliskosti ovisnosti (čvrstoće odnosa) dviju neprekinutih slučajnih varijabli. Dvije slučajne varijable koreliraju, ako se određene vrijednosti jedne varijable zajednički pojavljuju zajedno s određenim vrijednostima druge varijable. [1, 13]

Blizina dviju slučajnih varijabli može biti u rasponu od potpune odsutnosti korelacije (sve vrijednosti Y pojavljuju se s istom vjerojatnosti s bilo kojom vrijednošću X) do apsolutne korelacije (za svaku vrijednost Y postoji samo jedna vrijednost X). [1]

Tablica 2: SWOT analiza zagađenja zraka

korelacije

'N '50

Spearmanov rho

Izgrađeno područje zgrade

Koeficijent korelacije Sig. (1-red)

0, 121

0.202

Područje

Koeficijent korelacije Sig. (1-red)

-0, 095

0.257

Unutarnji volumen grijanog

Koeficijent korelacije

-0, 098

prostor

Sig. (1-red)

0.264

Zatvoreni prostor

Koeficijent korelacije Sig. (1-red)

0.042

0.390

Volumetrijski faktor

Koeficijent korelacije

-0, 023

oblik zgrade

Sig. (1-red)

0.443

Omotnica površine

Koeficijent korelacije Sig. (1-red)

0, 147

0.186

 Tablica 2 prikazuje Spearmanove korelacijske koeficijente za nepropusnost zgrade, gdje je varijabla zastupljena stopom promjene zraka jednakom n50 i drugim parametrima zgrade. Neparametrijska korelacija izračunata je u IBM SPSS Statistics ver. 19.0.0. [1] 

Vrijednosti koeficijenta korelacije su vrlo male, a neke su čak i nula. Snaga odnosa varijabli je trivijalan i gotovo ne postoji u smislu statistike. Prema tablici IV, odnos je najbliže sljedećim par varijabli: brzina promjene zraka, n50.

Određivanje koeficijenta. Koeficijent određivanja, d, koristi se za jasno razjašnjenje ovisnosti dvaju koeficijenata. Koeficijent određivanja obično se izražava u postocima i definira se kao kvadrat koeficijenta korelacije pomnožen sa 100. Koeficijent određivanja određuje postotak kroz koji parametar doprinosi konačnom učinku. [1]

Tablica 3 .: Koeficijent određivanja

parametriKoeficijent korelacijeOdređivanje koeficijenta
Izgrađeno područje zgrade0, 1211, 464%
Područje0, 0950, 903%
Unutarnji volumen grijanog prostora0, 0980.960%
Zatvoreni prostor0.0420, 176%
Volumetrijski faktor oblika zgrade0.0230, 053%
Omotnica površine0, 1472.161%

Koeficijenti određivanja su vrlo niski, a statistički podaci ne pridonose konačnoj nepropusnosti zgrade. Područje zidne ovojnice najviše utječe na nepropusnost zraka. Doprinos omotnice na nepropusnost zgrade je 2, 161%. 97, 839% nepropusnosti zraka utječu drugi čimbenici od površine omotnice zgrade. [1]

Zaključci

Točke SWOT analize pokazuju da je dovoljno nepropusna građevinska omotnica važna konkurentska prednost u odnosu na konvencionalnu konstrukciju. Izlaz interakcije između čimbenika je vrijedan karakteriziranje informacija i procjena razine međusobnih sukoba. U slučaju dovoljno čvrste konstrukcije energetski učinkovitih zgrada dominiraju prednosti i mogućnosti iznad slabosti i prijetnji. [2]

Nema normalnosti datoteke uzorka za građevinske parametre i bilo je neophodno napraviti testiranje pomoću neparametrijske korelacije s Spearmanovim korelacijskim koeficijentom. Vrijednosti koeficijenta korelacije su vrlo male, gotovo nula. Ali nula hipoteza ne može se isključiti i može se pretpostaviti da parametri zgrade nemaju relevantan utjecaj na

 zračnost u kojoj takav utjecaj može biti linearan ili nelinearan u smislu statistike. Koeficijent određivanja koji opisuje, u posto, utjecaj na konačnu količinu nije relevantan u smislu statistike. To je površina građevinske omotnice koja najviše utječe na brzinu promjene zraka, n50. Doprinos površine konačne nepropusnosti zraka je 2, 161%. [2] 

Zahvale

Ovaj istraživački rad izrađen je pod pokroviteljstvom specifičnog sveučilišnog istraživanja - Studentskog natječaja VŠB-TU Ostrava s ID brojom SP2013 / 27.

Ušla je u natječaj pokrenut od strane --BRE Group i UBM pozvan da istraži vezu između zgrada i dobrobiti onih koji ih zauzimaju.

Reference

[1] M. Kraus i D. Kubeková: "Nepropusnost energetski učinkovitih zgrada " na 1. godišnjoj međunarodnoj konferenciji o arhitekturi i građevinarstvu, Singapur: Globalni znanstveni i tehnološki forum, 2013., 29 - 35. ISSN 2301-394X. DOI: 10.5176 / 2301-394X_ACE13.10.

[2] M. Kraus i D. Kubeková: "Dijagnostika trenutnih dostignuća u području zidova nepropusnosti" u 3. međunarodnoj konferenciji o građevinarstvu i prometu (ICCET 2013), Kunming, Kina: 2013.

[3] M. Kraus i. D. Kubeková: "Nepropusnost energetski učinkovitih zgrada " u GSTF Journal of Engineering Technology, sv. 2, No.2, 2013, Singapur: GSTF, 2013. DOI: 10.5176 / 2251-3701_2.2.74.

[4] Europska unija, "Direktiva 2010/31 / EU parlamenta i vijeća od 19. svibnja 2010. o energetskoj učinkovitosti zgrada (preinačeno)", u Službenom listu Europske unije. 2010, L 153, str. 13-35.

[5] M. Kraus, "Važnost pasivnih kuća i nulte energije konstrukcije stambenih kuća s obzirom na razvoj energije i zahtjeve u EU", teza dr. Sc. disertacija, Građevinski fakultet, Građevinski fakultet, VŠB - Tehničko sveučilište u Ostravi, Češka, 2013.

[6] J. Novák, Nepropusnost građevinskog obloga - Vzduchotsnost obvodových pláš. Prag: Grada, 2008.

[7] SN EN 13829, "Toplinske značajke zgrada - Određivanje propusnosti zraka zgrada - Metoda pritiska ventilatora", Prag: Češka ured za standarde, mjeriteljstvo i ispitivanje, 2001.

[8] M. Kraus, D. Kubeková i F. Konený, "Trend u nepropusnosti građevinske omotnice", u QUAERE 2012: Pregledni postupci interdisciplinarne međunarodne znanstvene konferencije doktorskih studenata, Hradec - Králové: Magmanimitas, 2012, str. 1055.

[9] TNI 73 0329, "Pojednostavljena metoda proračuna i klasifikacija stambenih zgrada s vrlo niskom potrošnjom energije za grijanje - obiteljske kuće", Prag: Češka Ured za standarde, mjeriteljstvo i ispitivanje, 2010.

[10] Passivehaus Institut, preuzeto s //www.passiv.de

[11] M. Bauer, P. Mösle i M. Schwarz, Green Building: Vodič za održivu arhitekturu, Berlin: Springer-Verlag, 2010.

[12] P. Kotler, V. Wong, J. Saunders i G. Armstrong: Moderni marketing, Prag: Grada 2007. [13] DA de Vaus, Surveys in Social Research, 5. izdanje, London: Routledge, 2002, pp 241-266.

Preporučeno

Uvod u pasivnu kuću - pregled

Vraćanje Clitheroe Pinnaclea

Mrežni plin