simularea performanţei energetice în proiectarea şi ... · •breviar de calcul. performanţa...
TRANSCRIPT
Autori: Conf. Dr. Ing. Silviana BRATA, Universitatea “Politehnica” - Timişoara Dr. Ing. Ioan Silviu DOBOŞI, SC Dosetimpex SRL Prof. Ioan BISTRAN, SC Dosetimpex SRL
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
2
Rolul simulării în proiectarea bazată pe performanță energetică a clădirilor
și instalațiilor
•obținerea unor rezultate pe baza cărora se va decide soluția finală, utilizând:
- criterii de performanță (durabilitate, performanță energetică, conservarea
energiei, impact asupra mediului, mentenanță);
- indicatori de performanță (durata de viață a produselor, energia necesară
încălzirii și răcirii clădirilor, costuri de mentenanță)
- metode cuantificabile (utilizarea datelor producătorilor, utilizarea normelor
de determinare a performanței clădirilor)
și considerând etapele în proiectare (Lysen -1996):
•reducerea consumurilor energetice prin implementarea unor măsuri de:
- economisire a energiei;
- optimizare a utilizării aporturilor solare (simularea necesară);
•utilizarea surselor de energie sustenabile;
•utilizarea energiei fosile cât mai eficient posibil;
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
3
Utilizarea programelor de simulare a performanțelor clădirilor și
instalațiilor
•Modelarea și simularea computațională a performanței clădirilor are
rolul de a oferi o soluție aproximativă pentru un caz real.
•Estimarea și analiza comportamentului unei clădiri în avans este mai
eficientă și economică decât rezolvarea problemelor în faza de utilizare a
clădirii.
•Cellier (1996) a subliniat necesitatea reducerii costurilor programelor de
simulare a performanțelor clădirilor prin:
- reutilizare – conceperea programelor de calcul să asigure o reutilizare
optimă a componentelor programelor, astfel încât costurile de dezvoltare
și mentenanță să fie scăzute;
- abstractizare – abstractizarea interfeței programului cu utilizatorul
reduce timpul de dezvoltare a programelor.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
4
Programe de simulare a performanței energetice a clădirilor și
instalațiilor
TRNSYS
VABI VA 114
DOSET-PEC
• program de simulare în regim nestaționar;
• flexibil, cu structură modulară care permite completarea lui cu
modele matematice;
• date de intrare: descrierea clădirii cu definirea zonelor termice,
tipurile de instalații care deservesc clădirea;
• date de ieșire: consumurile de energie pentru încălzire-răcire,
indicatorii de confort, calculul economic.
• program de simulare a clădirii elaborat în conformitate cu
metodologia olandeză, dezvoltat de firma VABI;
• date de iesire: consumurile de energie pentru încălzire-răcire,
încadrarea temperaturii interioare în zone de confort, variația orară
a temperaturilor în încăperi, indicatorii de confort.
• program de certificare energetică a clădirii elaborat în
conformitate cu metodologia Mc 001/2006, dezvoltat de firma
Dosetimpex SRL în colaborare cu Universitatea “Politehnica”
Timișoara.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
5
Programe de simulare a performanței energetice a clădirilor și
instalațiilor
Modelarea zonelor termice:
- ecuației de bilanț termic (un nod interior și un nod exterior pentru
peretele clădirii)
- modelul rețelei termice – clădirea este discretizată într-o rețea de
noduri cu legături de interconectare prin care se realizează transferul de
energie (modelul consideră noduri suplimentare, fiind cel mai flexibil
model, dar care necesită și timp computațional suplimentar).
- modelul funcțiilor de transfer (ASHRAE Transfer Function Method -
1992). (ex.: este definită temperatura echivalentă sol-aer care
determină același flux termic al suprafeței ca și efectul combinat al
radiației solare, convecției și radiației cu mediul înconjurător.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
6
adzonenconvventi ,int,inf
inf
vent
convint,
adzonen ,
TRNSYS - modelarea zonelor termice
Transferul termic convectiv: modelul ecuației de bilanț termic - un nod
(aer) pentru zona termică
Fluxul termic convectiv în nod:
- aport prin infiltrații; - aport prin ventilare (sistem HVAC); - aport intern convectiv; - datorat nr. de schimburi de aer cu zone
adiacente;
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
7
TRNSYS – modelarea zonelor termice
Transferul termic prin radiație - modelul ecuației de bilanț termic:
temperatura suprafeței peretelui într-un nod
Fluxul termic în nod:
.int,, utilizradsolradii
radi,
sol
radint,
.utiliz
- aport intern prin radiație
- aport solar prin ferestre;
- schimb de căldura prin radiație cu pereți și ferestre;
- flux termic introdus de utilizator.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
8
TRNSYS - modelarea zonelor termice
Modelarea pereților: modelul funcțiilor de transfer
Fluxuri termice și temperaturi (figura este din Manualul TRNSYS)
S – flux termic radiant absorbit de suprafața peretelui;
T - temperaturi;
qr,s,i – schimb de căldură radiativ net cu suprafețele din zona termică;
qr,s,o – schimb de căldură radiativ net al suprafeței exterioare;
qs,i ,qs,o – fluxuri termice conductive ale peretelui;
qc,s,i – fluxul termic convectiv de la suprafața interioară a peretelui spre interior;
qc,s,o – fluxul termic convectiv de la mediul ambiant spre suprafața exterioară a peretelui;
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
9
Programul VABI VA 114
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
10
Programul VABI VA 114 - Reprezentare încăpere 3D
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
11
Programul VABI VA 114 v - Verificarea parametrilor de confort
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
12
Programul VABI VA 114 v - Verificarea parametrilor de confort
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012 13
Clădiri noi şi
existente
Clădiri rezidenţiale
• întreaga clădire;
• apartmente în
blocuri de locuit;
• casa pasivă.
Clădiri
nerezidenţiale
• birouri;
• creşe, grădiniţe;
• clădiri socio-
culturale;
• spitale, policlinici;
• hotele,
restaurante;
• clădiri pentru
sport;
• pentru servicii de
comerţ;
• clădiri industriale
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
14
Biblioteci predefinite
• date climatice;
• materiale de
construcţii;
• izolaţii;
• punţi termice;
• tâmplărie;
• vitraje.
Biblioteci definite de către
utilizator
• materiale de construcţii;
• izolaţii anvelopă;
• izolaţii conducte;
• tâmplărie;
• vitraje.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
15
Date climatice
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
16
Materiale de construcţii
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
17
Punţi termice
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
18
Tâmplărie, vitraje
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
19
Anvelopa clădirii
Necesarul de energie
pentru încălzire şi răcire
(SR EN ISO 13790)
• pierderile de căldură prin
transmisie;
• pierderile de căldură prin
ventilare;
• aporturi solare;
• aporturi interne.
Instalaţii
Estimarea
consumurilor de
energie pentru
(HVAC, apă caldă de
consum, iluminat
artificial)
producţie;
distribuţie;
stocare.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
20
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
21
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
22
Anvelopa clădirii
Necesarul de energie pentru încălzire şi răcire
(SR EN ISO 13790) • pierderile de căldură
prin transmisie; • pierderile de căldură
prin ventilare; • aporturi solare; • aporturi interne.
Zone termice - încălzire
(răcire)
o singură zonă – clădire
cu placă pe sol
o singură zonă – clădire
cu subsol încălzit
două zone termice –
clădire cu subsol neîncălzit
(calcul multizone, fără
cuplaj termic între zone)
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
23
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
24
Anvelopa clădirii
Necesarul de energie pentru încălzire şi răcire
(SR EN ISO 13790) • pierderile de căldură
prin transmisie; • pierderile de căldură
prin ventilare; • aporturi solare; • aporturi interne.
Apartamente
(patru zone termice)
apartamentul încălzit;
subsol neîncălzit;
casa scării neîncălzită;
pod neîncălzit.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
25
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
26
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
27
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
28
Anvelopa clădirii
Necesarul de energie pentru încălzire şi răcire
(SR EN ISO 13790)
Metode de analiză:
Metoda sezonieră;
Metoda lunară.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
29
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
30
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
31
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
32
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
33
Clădiri/Apartmente
• Certificatul de performanţă energetică;
• Recomandări pentru reducerea consumurilor de energie;
• Anexa certificatului de performanţă energetică;
• Breviar de calcul.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
34
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
35
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
36
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
37
• reducerea pierderilor de căldură prin transmisie prin anvelopa clădirii
- izolarea pereţilor exteriori;
- izolarea planşeului sub pod;
- izolarea planşeului peste subsol;
- modernizarea ferestrelor.
• reducerea aporturilor de căldură
- utilizarea elementelor de umbrire;
- utilizarea vitrajelor cu valoare g scăzută.
• utilizarea soluţiilor eficiente pentru iluminat artificial.
• ventilare naturală pe timp de noapte.
Soluţii de reabilitare
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
38
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
39
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
40
Clădiri
• Evaluarea economică a soluţiilor de reabilitare
- economia de energie;
- valoarea netă actualizată a investiţiei suplimentare;
- durata de recuperare a investiţiei;
- costul unităţii de energie economisită.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
41
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
42
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
43
Rezultatele studiului comparativ:
Necesar încălzire: 13.5 kWh/m2/an – Mc001;
13 kWh/m2/an – Passivhaus Institut
Necesar răcire: 1.3 kWh/m2/an – Mc001;
1.1 kWh/m2/an – Passivhaus Institut
Aplicând metodologia de calcul Mc001 s-au obţinut rezultate bune
pentru necesarul de energie pentru încalzire şi răcire la casa
pasivă.
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
44
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
45
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
46
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
47
Vă mulţumim pentru atenţie!
Performanţa Energetică a Clădirilor şi Instalaţiilor aferente, a IV-a ediţie, Bucureşti 24.05.2012
Simularea performanţei energetice în proiectarea şi certificarea clădirilor
48
www.dosetimpex.ro
www.doset-pec.ro
Silviana Brata [email protected]
Ioan Bistran [email protected]
Ioan Silviu Dobosi [email protected]
49