Energetická účinnost pomocí nových směrnic pro projektování na základě normy EN 13779 pro větrací a klimatizační zařízení
Nová norma EN 13779 [2] pro větrací a klimatizační zařízení je jednou z prvních evropských směrnic, která na základě "Energy Performance of Buildings Directive" (EPBD) definuje nové pokyny pro projektování. Tyto směrnice poskytují projektantům aktivní pomoc, jak požadavky EPBD provádět. Celkově tak lze podstatně zvýšit energetickou účinnost větracích a klimatizačních zařízení.
Všeobecně formulované články [1] v EPDB vedou k velkému počtu technických důsledků pro konstrukci budov, vybavení budov a zásobování budov energií. Mají vliv na všechny instalace spotřebovávající energii, jako je vytápění, větrání, teplá voda a také na elektrické spotřebiče, jako je osvětlení a ventilátory. Zejména větrací zařízení se svou vysokou spotřebou energie se musí přizpůsobit novým předpisům. S normou EN 13779 byl proto vytvořen nový standard, který představuje odpověď na články 4 a 5 EPBD a slibuje "rychlý" účinek na spotřebu energie.
Norma EN 13779, nový standard pro dimenzování větracích zaŕízení
Pomocí větracích a klimatizačních zařízení lze při zohlednění dalších vlivů (jako je velikost uzavřeného prostoru, osvětlení nebo vybavení) ovlivnit
- klima v uzavřeném prostoru,
- kvalitu vzduchu v uzavřeném prostoru,
- vlhkost vzduchu v uzavřeném prostoru a
- akustiku v uzavřeném prostoru.
Norma EN 13779 obsahuje podrobná ustanovení pro operativní teplotu, riziko průvanu, relativní vlhkost vzduchu v uzavřeném prostoru a hladinu akustického tlaku vyhodnocenou s filtrem A. Tato nová norma se zmiňuje o faktorech jako je množství vzduchu, ztráta tlaku, požadované hodnoty teploty, kvalita vzduchu v uzavřeném prostoru a flexibilní regulace všech parametrů. Norma EN 13779 popisuje stav techniky a v součinnosti s předpisem o uspořádání pracovišť tím má centrální význam při plánování větracích a klimatizačních zařízení pro nebytové budovy.
Zajímavou novinkou v normě je skutečnost, že poprvé je předepsaná spolupráce mezi projektantem a investorem stavby. Tato spolupráce má zaručit optimální energetickou účinnost plánovaných klimatizačních a větracích zařízení, protože všechny podstatné parametry musí být mezi účastníky již předem pevně stanoveny: Projektant s investorem stavby by měli provozní parametry pro větrací a klimatizační zařízení stanovit společně. Tím se zdůrazní odpovědnost projektanta za dodržení okrajových podmínek. Stanovení těchto okrajových podmínek, jako je požadovaná hodnota denní teploty, kvalita vzduchu, množství vzduchu, elektrická přípojná vedení a rozměry kanálu, je garantem pro maximálně přizpůsobenou provozní podmínku, která má za následek také energeticky úsporné využití. Kvalita vzduchu v uzavřeném prostoru a tepelná pohoda při tom zůstanou hlavními funkcemi zařízení. Norma EN 13779 definuje různé třídy pro kvalitu vzduchu v uzavřeném prostoru. V závislosti na rozhodujících zdrojích znečistění vzduchu v uzavřeném prostoru a při dodržování využití prostoru a uživatelských požadavků, se všeobecné třídy potom nechají kvantifikovat zejména podle
- koncentrace oxidu uhličitého (v ppm),
- vnímané kvality vzduchu,
- objemových proudů vzduchu vztažených na osoby,
- objemových proudů vzduchu vztažených na plochu podlahy nebo
- koncentrace určitých znečistění.
Pomoc k postupu při plánování a odsouhlasení se nachází v dodatku normy.
Specifický výkon ventilátoru SFP
Pro spotřebu elektrické energie k přepravě vzduchu definuje norma EN 13779 tzv. specifický výkon ventilátoru SFP (tab. 1). Označuje "kombinované množství spotřebovaného elektrického výkonu všech ventilátorů v systému distribuce vzduchu, vydělené celkovým objemovým proudem vzduchu budovou při projektovaných zátěžích v Wm-3s". Je při tom závislý na současnosti dějů a skutečné spotřebě. To znamená, spínací podmínky a také plynulá regulace vstupují přímo do specifické spotřeby a rozšiřují nezanedbatelným způsobem konstrukci zařízení s jejími malými rychlostmi vzduchu a minimálními ztrátami tlaku. Také zde platí zásada: Uživatel a projektant předem stanoví specifický výkon ventilátoru zařízení, aby se obdržela definovatelná veličina pro spotřebu energie.
| Kategorie | PFSP (Wm-3s) |
|---|---|
| SFP 1 | < 500 |
| SFP 2 | 500 - 750 |
| SFP 3 | 750 - 1250 |
| SFP 4 | 1250 - 2000 |
| SFP 5 | 2000 - 3000 |
| SFP 6 | 3000 - 4500 |
| SFP 7 | > 4500 |
Tab. 1. Klasifikace specifického výkonu ventilátoru
(Zdroj: Tab. 9 normy EN 13779)
První instituce, jako např. město Frankfurt nad Mohanem, již postupují podle údajů nové normy. Ve svých plánovacích údajích pro veřejné budovy předepisují mimo jiné kvalitu vzduchu v uzavřeném prostoru jakož i variabilně poháněné ventilátory dle normy 13779.
Kvalita vzduchu
Pochopitelně také zde platí, že se musí zamezit zbytečné přepravě vzduchu a zbytečné topné a chladicí energii. Je proto nezbytně nutné "organizovat" a minimalizovat proudy velkých množství vzduchu podle potřeby. Také zde norma EN 13779 stanoví, že se uživatel a projektant shodnou na stupni kvality vzduchu (dle požadavků na prostory), kterou potom musí větrací zařízení s vhodnou regulací poskytovat. Zde jsou třídy, které jsou uvedené v tabulce 10, dodatku A normy a společně stanovený způsob regulace podle tabulky 6 (tab. 2, tab. 3).
| Kategorie | Popis |
|---|---|
| IDA 1 | vysoká kvalita vzduchu v uzavřeném prostoru |
| IDA 2 | střední kvalita vzduchu v uzavřeném prostoru |
| IDA 3 | nevalná kvalita vzduchu v uzavřeném prostoru |
| IDA 4 | nízká kvalita vzduchu v uzavřeném prostoru |
Tab. 2. Všeobecná klasifikace kvality vzduchu v uzavřeném prostoru (IDA)
(Zdroj: Tab. 5 normy EN 13779)
| Kategorie | Obsah CO2 větší než jeho obsah ve venkovním vzduchu v ppm | |
|---|---|---|
| Běžný rozsah | Standardní hodnota | |
| IDA 1 | < 400 | 350 |
| IDA 2 | 400 - 600 | 500 |
| IDA 3 | 600 - 1000 | 800 |
| IDA 4 | > 1000 | 1200 |
Tab. 3. Obsah CO2 v uzavřených prostorech
(Zdroj: Tab. A.10 normy EN 13779)
Teploty vzduchu
Topná a chladicí energie se použije maximálně efektivně tehdy, je-li teplotní rozdíl uvnitř a venku pokud možno malý. To znamená, že požadované hodnoty by se neměly zadat pevně, nýbrž pohyblivě dle venkovní teploty. Také zde při tom platí, že nejdříve se má zajistit komfort a potom hledat nejúspornější řešení. Norma DIN 15251 proto navrhuje následující teploty dle tab. 4.
| Podmínky | Běžný rozsah | Projektovaná standardní hodnota |
|---|---|---|
| Zimní provoz s vytápěním | 19 až 24 °C | 21 °C(1) |
| Letní provoz s chlazením | 23 až 26 °C | 26 °C(2) |
| (1) při projektovaných podmínkách v zimě, nejnižší teplota ve dne (2) při projektovaných podmínkách v létě, nejvyšší teplota ve dne |
||
Tab. 4. Projektované hodnoty pro operativní teplotu v kancelářských budovách
(Zdroj: Tab. 3 normy EN 15251 (3))
Regulace
Neměl by se podceňovat vliv inteligentních regulačních strategií na spotřebu energie - zejména zde uvedené techniky větrání prováděného podle potřeby se svými potenciály regulace kvality vzduchu a regulaci množství vzduchu prováděnou podle potřeby pomocí variabilních proudů vzduchu. Zde jsou k dispozici úsporné potenciály, které lze aplikovat nejenom na nově zřizovaná větrací zařízení, ale také na stávající budovy (tab. 5).
| Kategorie | Popis |
|---|---|
| IDA - C1 | Zařízení běží konstantně. |
| IDA - C2 | Manuální regulace (řízení). Zařízení podléhá manuálnímu ovládání. |
| IDA - C3 | Časově závislá regulace (řízení). Zařízení se provozuje podle předvoleného časového plánu. |
| IDA - C4 | Regulace v závislosti na obsazení (řízení). Zařízení se provozuje v závislosti na přítomnosti osob (světelné spínače, infračervená čidla atd.). |
| IDA - C5 | Regulace v závislosti na potřebě (počet osob). Zařízení se provozuje v závislosti na počtu osob přítomných v uzavřeném prostoru. |
| IDA - C6 | Regulace v závislosti na potřebě (plynová čidla). Zařízení se reguluje pomocí čidel, která měří parametry vzduchu v uzavřeném prostoru nebo přizpůsobených kritérií (např. CO2, čidla směsného plynu nebo čidla VOC). Použité parametry musí být přizpůsobené druhu činnosti prováděné v uzavřeném prostoru. |
Tab. 5. Možné způsoby regulace kvality vzduchu v uzavřeném prostoru (IDA-C)
(Zdroj: Tab. 6 normy EN 13779)
Moderní plánovací software jako Coach od CentraLine (obr. 1), dává k dispozici výše vysvětlené regulační strategie pro topná, větrací a klimatizační zařízení. Jsou při tom podporovány také obnovitelné energie jako jsou dřevěné pelety nebo solární panely. Dokumentace zařízení dostupná stisknutím tlačítka podrobně popisuje, co se děje v pozadí.
Obr. 1. Aplikační grafika v plánovacím software Coach
Shrnutí
Důsledné použití a kalkulace amortizace nových a stávajících větracích a klimatizačních zařízení pomáhá v dosažení ctižádostivých cílů k šetření konečných zdrojů a zajišťuje komfort s pokud možno nejmenší spotřebou energie. Projektant je tím odpovědný za funkčnost a úsporný provoz. S normou EN 13779 dostal do rukou nástroj, který mu umožňuje společně s uživatelem předem stanovit kritické parametry a tohoto uživatele aktivně zapojit do rozhodování a funkce. Projektanti najdou podporu u partnerů CentraLine. Jsou to specialisté na regulaci, absolvují obsáhlá školení v rozsahu nových ustanovení a mají široké detailní znalosti.
Literatura
[1] "Energy performance of buildings directive" ze dne 16. 12. 2002.
[2] DIN EN 13779: Větrání nebytových budov - všeobecné základy a požadavky na větrací a klimatizační zařízení, 2005, DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Německý ústav pro normování).
[3] DIN EN 15251 Vyhodnocovací kritéria pro interiér včetně teploty, kvality vzduchu v uzavřeném prostoru, osvětlení a hluku, DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Německý ústav pro normování).