Konference Vykurovanie 2020 – část 8., závěr

Stručně z 28. ročníku mezinárodní vědecko-odborné konference Vykurovanie 10. až 14. února 2020, kterou pořádá Slovenská společnost pro techniku prostředí ve spolupráci se Stavební fakultou STU Bratislava, Katedra TZB a Slovenskou komorou stavebních inženýrů.

Odborný program konference se skládal z těchto bloků:

1. ENERGETICKÁ LEGISLATÍVA
2. ENERGETICKÁ HOSPODÁRNOSŤ BUDOV
3. ZDROJE TEPLA
4. KOGENERAČNÉ ZDROJE ENERGIE
5. SÚSTAVY CZT A OST
6. ZDROJE TEPLA NA BÁZE BIOMASY
7. TEPELNÉ ČERPADLÁ
8. SLNEČNÁ ENERGIA
9. MERANIE A ROZPOČÍTAVANIE TEPLA
10. REGULÁCIA A RIADENIE VYKUROVACÍCH SÚSTAV
11. HYDRAULICKÉ VYREGULOVANIE VYKUROVACÍCH SÚSTAV
12. ENERGETICKÝ MANAŽMENT
13. PROGRESÍVNE VYKUROVACIE SÚSTAVY

V pokračujícím textu jsou zachyceny citace z přednášek, stručná shrnutí autora, případně některé komentáře přednášejících. Cílem textu je naznačit, na co se přednášející zaměřili.

Den pátý, 14. února 2020

12. Energetický manažment

Vedoucí sekce: doc. Ing. Michal Krajčík, PhD.

Zabezpečenie kvality vnútorného prostredia ako hlavná úloha energetického manažmentu

Ing. Barbora Junasová, doc. Ing. Michal Krajčík, PhD.

Najmä v priestoroch s dlhodobým pobytom osob je dôležité zabezpečiť požadovanú kvalitu vzduchu. Táto téma je veľmi aktuálna vzhľadom na aktuálny trend utesňovania obálky budovy, ktoré zamedzuje tepelným stratám, no na druhej strane znižuje prirodzenú výmenu vzduchu infiltráciou cez netesností v stavebných konštrukciách. V takýchto budovách častokrát nie sú dodržané požadované tepelno-vlhkostné podmienky, zároveň koncentrácia oxidu uhličitého prekračuje optimálne a prípustné hodnoty.

V tejto práci sa hodnotí priestor univerzitného knižničného a informačného centra na Stavebnej fakulte STU v Bratislave. V prvej výpočtovej časti je zatriedenie priestoru do kategórií, podľa toho koľko percent pozorovaného času sa nachádzajú namerané veličiny v danej kategórií a porovnanie nameraných údajov z prenosných snímačov a meracej centrály.

Druhá časť sa zaoberá experimentálnym meraním násobnosti výmeny vzduchu. Posledná časť je venovaná adaptívnemu modelu, ktorý súvisí s návrhovými teplotami v interiéri ako prijateľné teplotné rozmedzie v závislosti od vonkajších meteorologických podmienok.

Adaptívny model súvisí s návrhovými teplotami v interiéri ako prijateľné teplotné rozmedzie v závislosti od vonkajších meteorologických podmienok. Predpokladá, že ľudia sú ochotní akceptovať vyššie teploty v teplých vonkajších podmienkach za predpokladu, že majú možnosť prijať opatrenia v reakcii na tepelné prostredie. Pre experimentálne meranie adaptívneho modelu prebiehalo v knižnici dlhodobé meranie v rozsahu jeden týždeň, od 10. apríla do 16. apríla 2019. Meralo sa pomocou 4 snímačov.

Hodnoty intenzity vetrania získané z výpočtu môžu byť porovnané s požiadavkami na ventiláciu vyjadrenými ako počet zmien vzduchu za hodinu, prietok vzduchu na osobu a prietok vzduchu na meter štvorcový podlahovej plochy. Za predpokladu, že obyvatelia a činnosti spojené s obyvateľmi sú hlavným zdrojom znečistenia v miestnosti, koncentrácia CO₂ sa môže použiť ako indikátor kvality vnútorného vzduchu. Vypočítané hodnoty výmeny vzduchu podľa percentuálneho obsadenia knižnice. Priemerná hodnota z meraní bola 0,554 ± 0,04 h.

Namerané hodnoty sa porovnávajú s požiadavkami uvedenými v predpisoch pre tri úrovne obsadenia Zlepšiť násobnosť výmeny vzduchu môže aj otváranie okien, ktoré ale zároveň môže spôsobiť tepelné nepohodlie ľudí, ktorí sedia v blízkosti, a tiež zvýšenie tepelných strát v miestnosti.

Garantované energetické služby – trendy na trhu

Ing. Monika Rothová

• Vysvětlen byl pojem a princip garantovaných energetických služeb. Dále charakterizovány subjekty, které se na trhu těchto služeb pohybují, vývoj trhu a charakterizována situace na Slovensku. Velmi silným trendem pro zvýšení zájmu je zvyšování cen energií.

Podľa výsledkov prieskumu za posledný rok trh GES na Slovensku rastie a nasleduje tak všeobecný trend rastu na európskych trhoch. Na Slovensku uvádza 50 % respondentov mierny nárast trhu s GES za posledný rok a 17 % dokonca významný nárast, pričom EU trhy vykazujú mierne nižšie hodnoty rastu. Pokles trhu s GES na Slovensku neuvádza žiadny z respondentov Tieto výsledky sú pozitívnejšie ako výsledky z roku 2017, kedy len 40 % trhu vykazovalo mierny nárast a 50 % skôr stagnáciu.

Najčastejšie trvá na Slovensku aj v EÚ projekt GES 5–10 rokov. Výška investície sa na Slovensku pohybuje prevažne v rozsahu 200–500 tis. euro. Až 75 % respondentov z radov slovenských poradcov a poskytovateľov GES považuje neistotu pri získavaní dotácií a existujúce nastavenie dotačných mechanizmov za bariéru pre rozvoj garantovaných energetických služieb.

Viac informácií o prieskume trhu GES aj s výsledkami prieskumov za roky 2017 a 2019 je možné získať na webstránke https://qualitee.eu/market-research/.

Získaj kontrolu nad energiou staň sa inteligentnejším užívateľom energie

Ing. Svetlana Bartoňová

Aktuální požadavky vyžadují změnit způsob myšlení. Energetická expanze narazila na limity Země a touto cestou již dál jít nemůžeme.

Pomůckou je energetická kontrola objektu. Neboť ověřuje, zda je budova energeticky i nákladově optimálně provozována. Pro tuto kontrolu jsou zpracovány typizované formuláře, datové listy, pro různě užívané místnosti, objekty. Jejich využití standardizuje kontrolní činnost a dává porovnatelné a dále využitelné údaje. Vyplňování datových listů je usnadněno do té míry, že je může provádět i spíše laická veřejnost. Výsledky vytváří základnu pro konzultaci vhodných opatření s energetickým auditorem.

Dátové listy je možné vyžiadať cez e-mail: ozzelenainiciativa@gmail.com

Vliv řízení kombinovaných zdrojů energie na energetickou náročnost budov

Doc. Ing. Ondřej Šikula, PhD., Ing. Iva Nováková, Ing. Jakub Oravec, Ing. Pavel Adam, PhD.

Příspěvek se zabývá vlivem vybraného systému HVAC (vytápění, ventilace a klimatizace) na vnitřní klima, energetickou účinnost a ekonomické nároky konkrétní výškové kancelářské budovy v Brně. Tato studie je založena především na energetických simulacích a výpočtu energetické náročnosti budov podle [2]. Modelování se provádí v dynamickém celoročním simulačním software DesignBuilder 6.

Zdrojem tepla pro vytápění jsou plynové kondenzační kotle. Minimální výkon kondenzačních kotlů při teplotním gradientu 75/55 °C je 38,6 kW, maximální výkon kotlů je 677,0 kW. Teplo je přenášeno do místnosti prostřednictvím deskových otopných těles. Kotle dodávají teplo také do vodních ohřívačů umístěných ve vzduchotechnických jednotkách. Zdrojem chladu jsou dva kapalinové chladiče (chillery), každý se dvěma kompresorovými okruhy a samostatnými vzduchem chlazenými kondenzátory.

V programu DesignBuilder 6 byl vytvořen energetický model administrativní budovy, ve kterém byly sledovány tři zóny: kancelář, chodba a restaurace (obr. 1). Stávající systém vytápění a chlazení byl doplněn tepelným čerpadlem voda–voda, které čerpá teplo, nebo chlad ze zemních výměníků v počtu 76 ks o délce 20 m – tepelně-aktivovaných základových pilot budovy, tzv. energopilot

• Během simulací bylo posouzeno několik variant. Výsledky jsou k dispozici v grafické podobě a závisí na konkrétní úrovni cen zemního plynu a elektřiny.

Hodnotenie tepelnej dynamiky sálavých vykurovacích a chladiacich systémov

Doc. Ing. Michal Krajčík, PhD., doc. Ing. Ondřej Šikula, PhD.

Sálavé vykurovacie a chladiace systémy predstavujú potenciálne výhodné riešenie na pokrytie tepelnej straty, resp. záťaže budov vďaka ich vhodnosti na kombináciu s obnoviteľnými zdrojmi energie pri pomerne vysokom výkone. V tomto príspevku uvádzame prehľad ukazovateľov tepelnej dynamiky sálavých systémov.

Alternatívny ukazovateľ tepelnej dynamiky – účinnosť prenosu tepla (heat transfer efficiency, HTE) je meradlom, ako účinne sa teplo či chlad šíri vo vykurovacom / chladiacom odovzdávacom prvku. Teplo sa vo vykurovacom / chladiacom prvku nešíri k vnútornému povrchu priamočiaro, ale zároveň sa ukladá to konštrukcie. HTE možno vypočítať zo stúpajúcej alebo klesajúcej krivky povrchovej teploty vykurovacieho / chladiaceho prvku. Metódu stúpajúcej krivky možno aplikovať napríklad pri stúpajúcom výkone či stúpajúcej teplote vykurovacej plochy, ale aj pri stúpajúcom chladiacom výkone chladiacej plochy. Metódu klesajúcej krivky možno použiť napr. pri poklese povrchovej teploty pri prevádzke systému v režime chladenia.

Výpočet je založený na štatistickom koncepte nazývanom priemerný vek tepelného toku. Vek tepelného toku je čas, ktorý uplynul odkedy element tepla, resp. chladu, vstúpil do konštrukcie. Pre určitý bod v konštrukcii, lokálny vek tepelného toku je čas ktorý uplynie dokiaľ element tepelného toku dosiahne daný bod.

V tomto príklade sa metóda HTE aplikuje na štyri typy stenového chladenia.

• Čím více tepla konstrukce akumuluje, tím je reakce pomalejší. Tento poměr se ovšem mění podle toho, kolik energie konstrukce může v právě aktuálním stavu ještě akumulovat při vytápění, nebo kolik energie v ní je akumulováno při chladnutí.
• Optimální způsob regulace závisí na rychlosti reakce, tedy dynamice systému. Cílem metody je nalézt přesnější podklad pro regulaci.

Výpočet energetickej náročnosti budovy s podporou BIM

Ing. Lucia Kudiváni

Využívaním Building Infomation Modelling (BIM) a jednotného 3D modelu v praxi sa koordinuje spolupráca všetkých profesií. BIM model obsahuje všetky potrebné údaje pre návrh, výstavbu, prevádzku objektu, pričom ponúka výstup relevantných údajov pre rôzne špecifické softvéry. Z hľadiska energetického hodnotenia budovy spočíva hlavná výhoda BIM v možnosti úzkej spolupráce profesií od fázy koncepčného návrhu budovy, až po optimalizáciu systémov v priebehu užívania budovy. Nasledujúci príspevok sa venuje možnostiam využitia BIM softvéru Revit na zvýšenie energetickej hospodárnosti objektu vo fáze koncepčného návrhu.

V príspevku je demonštrovaná možnosť prvotného orientačného určenia energetickej náročnosti budovy, ktorá je v štádiu koncepčného navrhovania. V tejto fáze sa určuje hmotové rozloženie objektu, veľkosť, orientácia na svetové strany, základné tepelnotechnické charakteristiky konštrukcií, systémov technických zariadení budovy a zjednodušené rozvrhy užívania objektu.

Energetický model bol automatický vygenerovaný v programe Autodesk Revit z jestvujúceho konštrukčného modelu. Energeticky model predstavuje abstrakciu celkovej formy a usporiadania budovy do výpočtovej siete, ktorá je vstupným údajom pre energetické simulácie. Táto sieť popisuje všetky kľúčové cesty a procesy prenosu tepla v budove a podľa formátu údajov gbXML pozostáva z 3 hlavných komponentov: priestory, povrchy a zóny.

13. Progresívne vykurovacie sústavy

Vedoucí sekce: prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.

Meranie teplotných profilov v interiéri prii rôznych spôsoboch vykurovania

Ing. Pavol Mičko, doc. Ing. Andrej Kapjor, PhD., Ing. Martin Vantúch, PhD., Ing. Marián Pafčuga, Ing. Dávid Hečko

Majoritný vplyv na dosiahnutie tepelnej pohody má práve rozloženie teplôt vzduchu. Vykurovací systém, ktorý dokáže vytvoriť uniformné a rovnomerné rozloženie teplôt je z hľadiska komfortu najvýhodnejší.

Pre vytvorenie rovnakých okrajových podmienok pre meranie teplotných profilov rôznych vykurovacích systémov prebiehalo meranie v termostatickej komore.

Pri experimentálnom meraní teplotných gradientov rôznych vykurovacích systémov, pri zachovaní rovnakých okrajových podmienok, môžeme vidieť rozdielne teplotné gradienty najmä vo vertikálnom smere. Kým u sálavých systémoch teplotný gradient neprevýšil hodnotu 0,6 °C medzi úrovňou členkov a hlavy, vertikálny teplotný gradient pri podlahovom konvektore predstavoval až 2,5 °C. Práve veľkosť vertikálneho teplotného gradientu je jedným z faktorov lokálnej tepelnej nepohody a nemala by presahovať hodnotu 2,0 °C.

Z hľadiska rovnomerného rozloženia teplôt a ekonomicky najvýhodnejšieho vytvorenia komfortného prostredia môžeme zvoliť podlahové sálavé vykurovanie ako najvhodnejší vykurovací systém.

Vytváranie zónovej tepelnej pohody pomocou veľkoplošnej výustky s laminárnym stropom

Ing. Marián Pafčuga, doc. Ing. Andrej Kapjor,PhD., Ing. Pavol Mičko, Ing. Dávid Hečko

Hlavným cieľom návrhu výustky s laminárnym chladiacim stropom je zabezpečenie primeranej teploty chladením, zabezpečenie tepelnej pohody pre čo najväčší počet osôb nachádzajúcich sa v chladenom priestore aj počas horúcich letných slnečných dní, zabezpečenie minimálnej požadovanej výmeny vzduchu vo vetranom priestore. Možným benefitom je navýšenie chladiaceho výkonu a tým aj, možnosť použitia týchto výustok vo viacerých aplikáciách, možnosť lokálnej úpravy teploty vzduchu, kde je nutné zabezpečiť kombináciu nutnej výmeny vzduchu, lokálny ohrev prípadne dochladzovanie vzduchu.

Pri návrhu výustky s laminárnym chladiacim stropom bolo zvážených viacero variantov.

Po analýze konštrukcií chladiacich stropov, bola ako najvhodnejšia zvolená akustická chladiaca doska, ktorá umožňuje zavedenie prívodu vzduchu cez perforáciu.

Z výsledného teplotného poľa akustického chladiaceho stropu bez stabilizovaného prívodu vzduchu je zjavné, že rozloženie teploty pri chladení chladiacim stropom je takmer ideálne, nedochádza k výrazným priestorovým rozdielom. Taktiež sa rýchlostné profily nevyznačujú vysokými rýchlosťami, čo znamená, že v miestnosti nevzniká lokálny diskomfort. Po zavedení stabilizovaného prívodu vzduchu do perforácie je zjavný nárast chladiaceho výkonu. Z toho vyplýva, že panel dokáže pokryť tepelný zisky emitované zdrojom tepla.

Ďalej je z rýchlostného poľa zjavné nenarúšanie tepelnej pohody, keďže vyššie rýchlosti prúdenia vzduchu vznikajú len pri stenách, a v miestach, kde sa nachádzajú ventilátory.

Z tohto vyplýva ďalšia možnosť uplatnenia tohto návrhu nielen v montáži do rodinných domov, ale aj v rôznych iných budovách, kde pri využití súčasných chladiacich stropov nebolo možné pokryť tepelné zisky týmto spôsobom chladenia.

CFD simulácia prenosu tepla pomocou chladiacich panelov

Prof. RNDr. Milan Malcho, CSc., Ing. Richard Lenhard, PhD., Ing. Katarína Kaduchová, PhD.

Simulácie prenosu tepla z interiéru do chladiacej vody ako kombinovaného transportu tepla radiáciou, prirodzenou konvekciou a vedením do pohľadových sadrokartónových platní, na ktorých sú upevnené nosné tepelne nezaizolované alebo zaizolované plechy pre butylénové rúrky 8 × 1 mm s chladiacou teplonosnou látkou ukázali, že je možné optimalizovať skladbu systému stropného chladenia.

Optimalizácia prevádzky vykurovania a vetrania v prednáškovej sále

Doc. Ing. Mária Budiaková, PhD.

Vykurovací a vetrací systém vo veľkej prednáškovej sále s veľkým počtom študentov má podstatný vplyv na tepelnú pohodu.

Experimentálne merania som realizovala vo veľkej prednáškovej sále vo vykurovacej sezóne na Fakulte architektúry Slovenskej technickej univerzity v Bratislave.

Nútený vetrací systém bez prevádzkovania, resp. chýbajúci vetrací systém v prednáškových sálach vážne ohrozuje pobyt študentov. Pre nové prednáškové sály je klimatizačný systém vhodnejší ako len systém núteného vetrania, lebo dokáže zabezpečiť aj optimálnu hodnotu relatívnej vlhkosti vzduchu a tak predísť zdravotným problémom študentov spôsobených suchým vzduchom. Správne prevádzkovanie vykurovacieho systému a núteného vetracieho systému je prioritné, aby ráno na začiatku prednášky a neskoršie podľa počtu študentov boli zabezpečené parametre tepelnej pohody. Teplotu vzduchu a intenzitu výmeny vzduchu by prevádzkar mohlo regulovať aj v závislosti aj od počtu študentov pre každý blok prednášok samostatne na riadiacom paneli, ktorý sa môže nainštalovať na katedru alebo na stenu.

Vplyv kontaktného zatepľovacieho systému ATO na tepelný výkon sálavej steny

Ing. Martin Šimko, PhD., doc. Ing. Daniel Kalús, PhD., Ing. arch. Ing. Peter Šimko, PhD.

Tento príspevok sa zaoberá energetickou analýzou obytných budov s rôznou skladbou obvodovej konštrukcie s využitím nízkoexergetického sálavého stenového systému. Tieto systémy pozostávajú z rúrok usporiadaných do rúrových registrov zabudovaných do obálky budovy.

Klimatické zmeny a inovácie pri zásobovaní budov teplom

Prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.

Je veľmi dôležité, aby sme si uvedomili postavenia Slovenska v Energetickej únii. Tak jako koniec koncov celá EÚ, Slovensko je jasným prípadom absolútnej závislosti na importe primárnych palivovo-energetických zdrojov, akými sú hlavne zemný plyn a ropa, pričom ich odber predstavuje okolo 90 % v energetickej bilancii národného hospodárstva SR. Stále ešte rezonuje dopad tzv. plynovej krízy, súčasne vychádzajúc z objektívneho poznania že 40–45 % primárnych zdrojov energie sa v krajinách EÚ spotrebuje pri prevádzke budov, v neposlednom rade že v tomto teritóriu existuje nebývalá disproporcia medzi spotrebou primárnych energetických zdrojov a ich zásobami. Jednoducho povedané, Európa je odkázaná na nové alternatívne zdroje energie a Slovensko obzvlášť!

Pod názvom alternatívne zdroje energie chápeme také zdroje, ktoré buď nevyužívajú tradičné fosílne palivá, alebo ich využívajú iným spôsobom ktorý sa štandardne nepoužíva, napr. kombinovaná výroba tepla a elektriny, prípadne chladu, známa ako kogenerácia, resp. trigenerácia. I vzhľadom na skôr konštatované, že pri zásobovaní budov teplom/chladom, bude v blízkej budúcnosti dochádzať k štrukturálnym zmenám je dôležité, aby tieto zdroje boli schopné poskytnúť celoročne dodávku tepla/chladu i elektriny a tým garantovať určitú autonómnosť prevádzky energetického systému. Domnievam sa, že toto sú práve oblasti, ktoré by mali mať z hľadiska výroby tepla/chladu absolútne zelenú, teda mali by byť výrazne podporované tak na štátnej ako i regionálnej úrovni.

Práve smart technológie by mohli byť tým rozhodujúcim článkom pri masívnejšej aplikácií akumulácie pri zásobovaní budov teplom, nakoľko sú schopné jednak presne predikovať potreby tepla pre rôzne technické systémy (vykurovanie, teplá voda, chladenie, ...), súčasne monitorovať možnosti uskladnenia tepelnej energie v závislosti od času.

Závěr

Konference Vykurovanie 2020, to bylo téměř 100 přednášek a na závěr každého dne diskusní fórum. K tomu je nutné doplnit 32 komerčních partnerů konference. Také podporu ze strany Deutsch-Slowakische Industrie- und Handelskammer, Slovenské inovačné a energetické agentúry a dalších.

Některé přednášené informace se úzce vázaly ke specifikům Slovenska. Většina informací však měla obecný cíl, a to prohloubit znalosti fyzikálních procesů, kterými se vytápění řídí, a na jejich základě snížit negativní dopad vytápění na životní prostředí. A tím byl naplněn i mezinárodní vědecko-odborný rámec konference.