Procesul de planificare integrală Viitorul atelier Minsk Sign PDF Descărcare gratuită
Organizație internațională de educație și întâlnire conform GmbH și Centrul internațional de instruire și întâlnire Johannes Rau Minsk: Atelierul viitor Minsk Referință: 28463-25 Raport final De diplomat-ing. Klaus Beck, diplomat-ing. Jörg Hannemann, Dipl.-Ing. Patrick Jung, diplomat-ing. Heli Kasa, Dipl.-Ing. Ernst Merkschien, Dipl.-Ing. Werner Murken, Dipl.-Ing., Dipl-Wirtsch.-Ing. Jörg Probst, Dipl.-Ing. Jörg Rogowski, Peter Junge-Wentrup Dr. Astrid Sahm Martin Schön Essen, decembrie 2011
Editor: IBB acc. GmbH Dortmund Peter Junge-Wentrup Bornstr. 66 44145 Dortmund Tel: 0231-952096-0 Fax: 0231-521233 2
Cuprins Lista cifrelor 4 Lista tabelelor 5 1 Rezumatul 6 2 Introducere 7 3 Planificarea preliminară/proiectarea proiectului 10 3.1 Arhitectura - dezvoltarea versiunilor de proiectare 10 3.2 Dezvoltarea conceptului de aprovizionare 13 3.3 Conceptul energetic pentru încălzire și răcire 26 4 Standardul casei pasive Belarus (PH-St) 30 4.1 Colectarea datelor privind condițiile locale 30 4.2 Calcule PHPP 33 4.3 Simularea clădirilor 40 4.4 Compararea variantelor de construcție a clădirilor 49 4.5 Evaluarea ciclului de viață al materialelor de construcție 57 4.6 Pregătirea didactică a comparării constructive a variantelor 60 4.7 Conceptul energetic - echipament tehnic de construcție 61 5 Didactică 62 5.1 Programul de evaluare și asigurare a calității 62 5.2 Atelierele de planificare 63 5.3 Elaborarea ghidurilor pentru planificarea integrală 63 5.4 Elaborarea unui program didactic Conceptul general pentru utilizarea clădirii ca loc de instruire 63 5.5 Crearea unei prezentări pe Internet 64 5.6 Implementarea unei conferințe finale de o zi la Minsk 65 6 Concluzie 65 7 Anexa 67 3
Lista tabelelor Tabelul 1 Instalație de producție cu date de performanță 27 Tabelul 2 Valori limită pentru casele pasive 33 Tabelul 3 Valorile U ale componentelor utilizate 34 Tabelul 4 Condiții limită pentru pierderile de căldură din ventilație 34 Tabelul 5 Rezultate pentru cererea de încălzire 35 Tabelul 6 Variația calității izolației 36 Tabelul 7 Statistici de temperatură - birouri 41 Tabelul 8 Statistici de temperatură pentru expoziție, congres, seminar 42 Tabelul 9 V2.1 la V2.3 comparația variantelor 45 Tabelul 10 V2.1 la V2.3 46 Tabelul 11 V2.1 la V2.3 comparația variantelor 47 Tabelul 12 Matricea variantelor pentru construcții de clădiri 52 Tabelul 13 Bilanțul energetic pentru componente, varianta BK3 54 Tabelul 14 Bilanțul energetic pentru componente, variant BK4 54 Tabelul 15 Bilanțul energetic al componentelor, varianta BK5 54 Tabelul 16 Bilanțul energetic, componentele variantei BK6 56 Tabelul 17 Extrasul balanței materialelor de construcție 59 5
Încărcare totală de bază 140 kw 120 100 80 60 40 20 33 kw - 0 h 1.000 h 2.000 h 3.000 h 4.000 h 5.000 h 6.000 h 7.000 h 8.000 h Figura 4 Curba de durată anuală cu sarcină de bază 33 kw, simulare simplă bazată pe date climatice În cursul următor al procesului de planificare, Simularea clădirii a fost efectuată, ceea ce a dus la o curbă de durată și mai extremă. Curba de durată a simulării formează baza pentru concepția și proiectarea sistemului de încălzire și răcire selectat. În comparație cu curba de durată a primei simulare simple, arată așa. 140 kw sarcină totală sarcină de bază 120 100 80 60 40 20 33 kw - 0 h 1.000 h 2.000 h 3.000 h 4.000 h 5.000 h 6.000 h 7.000 h 8.000 h Figura 5 nouă curbă de durată anuală pentru căldură cu o sarcină de bază de 33 kW, pe baza simulării dinamice a clădirii 3.2.3 Compararea costurilor de încălzire în faza inițială Comparația costurilor de încălzire sa bazat pe sistemul VDI 2067, dar nu a inclus o actualizare dinamică a prețului energiei pe durata perioadei de
investiții de 20 de ani. În schimb, riscul a fost estimat cu ajutorul unui scenariu de preț ridicat în care sunt mapate creșteri clare și imaginabile. Scenariul de preț ridicat include o creștere a prețului gazului natural cu 20 EUR/MWh și o creștere a prețului energiei electrice cu 30 EUR/MWh. Peleții de lemn și încălzirea urbană cresc mult mai moderat cu 10 EUR/MWh și respectiv 8 EUR/MWh. Rezultatul comparației a fost după cum urmează: 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 Costuri de încălzire în/m².a Scenariu de preț ridicat, variantă de bază - gaz FW HP Geoth. monov. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL Gaz BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL Gaz Figura 6 Compararea costurilor de încălzire pentru 10 sisteme, planificarea fazei 1 3.2.4 Faza de comparare 2 După rafinarea datelor de proiectare cu rezultatele simulării clădirii și ajustarea corespunzătoare a comparației costurilor de încălzire următoarele rezultate ale imaginii modificate. 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 Costuri de încălzire în/m².a Scenariu de preț ridicat, variantă de bază - gaz FW HP Geoth. monov. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL Gaz BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL Gaz Figura 7 Distribuirea costurilor de încălzire pentru 10 sisteme, faza de planificare 2 23
ușor cu 200 de persoane prezente, creșteți sarcina la răcire, reducând în același timp puterea la încălzire. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 kw 19 ianuarie 20 ianuarie 21 ianuarie 22 ianuarie 23 ianuarie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Figura 9 Profiluri tipice de încărcare zilnică în ianuarie Conceptul de încălzire și răcire asigură, prin urmare, o utilizare mai bună a sistemelor și generarea mai uniformă a mai multor rezervoare de stocare tampon. Toate sistemele de generație sunt găzduite într-o căldare separată, cu o conexiune la centrul de competență IBB Minsk și la hotel. Următoarea expoziție prezintă unitățile generatoare instalate cu datele lor de performanță respective: Căldură NT Căldură HT Electricitate rece Gaz natural CHP 1 12,5 5,5 Gaz natural CHP 2 12,5 5,5 Pompa de căldură 91 65 26 Sonde geotermale 98 98 98 RLT 36 10 Răcitor de aer 46 Preîncălzire WRG 65 Tabelul 1 Instalație de generare cu date de performanță Distribuția căldurii și a frigului în clădire, inclusiv a sistemelor de recuperare a căldurii pentru ventilație, este prezentată în anexă ca diagramă pentru încălzire și răcire. 27
Un sistem de ventilație cu recuperare de căldură este utilizat pentru a reduce pierderile de căldură din ventilație. Se presupune că gradul de recuperare a căldurii este de 75%. 4.2.3 Rezultate conform PHPP Necesarul de încălzire pentru clădire rezultă din suma pierderilor de căldură din transmisie și ventilație minus randamentele solare și interne. Următoarele rezultate sunt obținute pentru locația Minsk și pentru locația standard din Germania: Tabelul 5 Rezultate pentru necesitățile de încălzire pentru locația Minsk Germania pentru locație - DIN V 4108-6 Cerințe de încălzire 37.105 kWh/(m² a) 26.569 kWh/(m² a) o necesitate de încălzire de max. 15 kWh/(m² a) este clar depășit pentru ambele locații. Pentru a determina necesarul de energie primară, cheltuielile de energie pentru sistemele tehnice de alimentare se adaugă la necesarul de încălzire, ceea ce duce la necesitatea de energie pentru încălzire. Rezultatul este apoi multiplicat cu factorul de energie primară conform DIN V 18599-100: 2009-10 Tabelul A1. Rezultatele prezentate în figura următoare rezultă pentru locația Minsk și pentru locația standard Germania: Figura 14 Modificarea cererii de energie primară 35
Figura 19 Compararea datelor meteo măsurate și a datelor meteorologice PHPP Pentru parametrii de calcul suplimentari și caracteristicile fizice ale clădirii, consultați anexa. 4.3.1 Varianta de bază V0 necesarul de energie pentru încălzire Necesitatea specifică de energie pentru încălzire, luând în considerare aria de referință a energiei conform Institutului de case pasive (PHI) de 2.005,5 m² (începând cu 23 mai 2011) este de 15,5 kWh/m² pentru clădirea din varianta de bază. Sarcinile interne presupuse sunt ridicate la 9 W/m² (corespunzător la 75 kWh/(m² a)), ceea ce se datorează iluminării nereglementate și densității mari de utilizare. În versiunea de bază, clădirea nu ar îndeplini criteriul casei pasive pentru energia primară din cauza cererii mari de energie electrică. 4.3.2 Temperaturi de vară V0 Următoarele tabele prezintă orele de supraîncălzire pentru principalele zone utile. Vara pot apărea temperaturi ale aerului interior de până la 42 C. Tabelul 7 Statistici de temperatură - zona birourilor Ore peste 27 C [h] Cota din timpul anual de funcționare de 2610h [%] max. Temp. Subsol_office 813 31 37,36 Parter office 947 36 39,63 1st floor_office_NW 948 36 39,93 1st floor_office_W 1038 40 40,90 1st floor_office_O 1205 46 40,85 1st floor_office SO 1010 39 40,64 41
CC Raport final 33 Evoluția zilnică a temperaturii percepute (07.08.) În afara subsolului_oficină EG_oficina 1 etaj_oficină_NW 1 etaj_oficină_W Etaj 1_oficină_O Etaj 1_oficină SO Etaj 2_oficină_NW Etaj 2_oficină_W Etaj 2_oficină_NO Etaj 2_oficină_O Etaj 2_oficină_SO Etaj 2_ etaj 2_ 26 25 24 23 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Ora zilei (07.08.) Figura 20 V1 Cursul zilnic al temperaturilor percepute în birouri 33 Cursul zilnic al temperaturii percepute (07.08.) Afară UG_Ausst. Cernobîl UG_Ausstellung EG_Ausstellung EG_Kongress 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Ora zilei (07.08.) Figura 21 V1 Cursul zilnic al temperaturilor percepute Expoziția 43
Figura 23 V2.1 până la V2.3 Randamente anuale de energie pentru trei variante arhitecturale Încălzirea corespunde cererii termice, valoarea pentru iluminatul electric corespunde cererii de energie pentru lumina electrică. Câștigarea căldurii solare înseamnă câștiguri de energie solară pasivă prin ferestre. Dacă sumele parțiale de energie sunt evaluate în termeni de energie primară, atunci varianta 2.2 cu zonele de fereastră planificate până acum se comportă cel mai bine. Necesarul de energie primară din varianta 2.3 cu o proporție mai mare de ferestre arată o necesitate mai mare de energie pentru încălzire. Acest lucru poate fi compensat în mare măsură de o necesitate redusă de energie pentru iluminat. Cu varianta 2.1 cu zone de fereastră înjumătățite, necesarul de energie pentru încălzire este mai mic decât cu varianta 2.2. Cu toate acestea, necesarul de energie pentru iluminat este considerabil mai mare și, de asemenea, mai mare decât economiile de energie pentru încălzire. Tabelul 9 V2.1 până la V2.3 Comparația variantelor Suprafață de fereastră înjumătățită V2.1 QH = 14,62 kwh/m²a (termică) QBel = 24,57 kwh/m² (electric) QEnd, H + Bel = 39,19 kwh/m²a QPE, H + Bel = 84,87 kWh/m²a 45
Suprafața ferestrei planificate V2.2 QH = 20,14 kWh/(m² a) (termic) QBel = 16,71 kWh/m² (electric) QEnd, H + Bel = 36,85 kWh/(m² a) QPE, H + Bel = 69,95 kWh/(m² a) Porțiune crescută a ferestrei V2,3 QH = 25,49 kWh/(m² a) (termică) QBel = 14,42 kWh/m² (electric) QEnd, H + Bel = 39,91 kWh/(m² a) QPE, H + Bel = 70,10 kwh/(m² a) 4.3.6 Varianta 2.2 - Analiza umbrelor Pentru a arăta influența solară a dezvoltării învecinate asupra clădirii, au fost efectuate analize ale umbrelor cu și fără dezvoltare învecinată. Tabelul 10 V2.1 până la V2.3 Model cu clădiri învecinate Model fără clădiri învecinate Au fost evaluate patru ferestre cu orientări diferite de la etajul 1. 46
garnitura de etanșare și situația de instalare, ajustate. Valoarea U W ajustată este de 0,91 W/(m² K). Înălțimile podelei au fost revizuite în conformitate cu desenele de vedere ale arhitecților Beck din 19 aprilie 2011. Varianta BK2 Varianta BK2 se bazează pe varianta BK1. Construcțiile componentelor opace au fost adaptate la standardul de construcție recomandat, fără caracter obligatoriu, TKP45-2-04-43-2006, valabil de la 1 iulie 2010 în Belarus. - Perete exterior U = 0,30 W/(m² K) - Perete exterior împotriva solului U = 0,30 W/(m² K) - Acoperiș U = 0,16 W/(m² K) - Baza U = 0,30 W/(m² K) - fereastră U = 0,91 W/(m² K) Valorile pentru ventilație și sarcini interne rămân neschimbate. Variante BK3 la BK6 Variantele BK3 la BK6 se bazează pe varianta BK1. Construcțiile au fost construite în conformitate cu următoarea matrice: Tabelul 12 Construcții de construcție a matricei variabile Denumire/schiță Construcție V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 AW - Construcție cadru din lemn 1) Cofraj din lemn 2) Șipci 3) Șipci 4) 2,2 cm DWD 6) 24 cm MW WLG 035 7 ) 1,8cm OSB 8) 6cm MW WLG 035 9) 2,5cm gips-carton U = 0,127 W/(m²K) XXXX AW împotriva solului V_1 1) sol 2) lână filtrantă PP 3) drenaj EPS de 8cm. 4) 26cm XPS WLG 035 5) bitum de 1cm 6) beton armat de 25cm U = 0,129 W/(m²K) X X X 52
AW împotriva solului V_3 AW beton armat 1) sol 2) lână filtrantă PP 3) element de sprijin de 4cm. 4) 30cm spumă de sticlă granulată WLG 080 5) 16cmXPS WLG 035 6) bitum 1cm 7) beton armat 25cm U = 0.116W/(m²K) 1) spatula 1cm 2) 28cm EPS WLG 035 3) beton armat 20cm U = 0.121 W/(m²K) XXXXX Denumire/schiță structură V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 Fundație placă 1 1) Suprafață 2) șapă de ciment 6cm 3) 12cm EPS WLG 035 4) beton armat 30cm 6) sticlă spumă 20cm WLG 050 XXXU = 0.129 W/(m²K) Fundație placă 2b 1) ) Șapă de ciment de 6cm 3) 12cm PUR WLG 025 4) beton armat de 30cm 6) sticlă spumată de 20cm WLG 050 U = 0,131 W/(m²K) X acoperiș plat 1) bitum de 1cm XXXX 2) bung de 2,2 cm 3) ventilație de 4 cm 4) 2,2 cm OSB 6 ) 30cm WLG 040 izolație de celuloză 8) 6cm WLG 040 izolație de celuloză 9) 2.5cm gips-carton U = 0.120 W/(m²K) geam termoizolant Ug = 0.7W/m²K XXX g = 57% geam de protecție solară Ug = 0.7W/m²K X 53
Tabelul 17 Extrageți fundația plăcii de echilibrare a materialului de construcție 1 AW față de construcția cadrului din lemn Erdreich V_3 AW 59
citiți piesele și comportamentul lor la umiditate și documentați-le pe o perioadă lungă de timp. 4.7 Conceptul energetic - echipament tehnic pentru clădiri Din motive didactice, a fost ales un concept de alimentare cu încălzire și răcire pentru viitorul proiect de atelier, care nu a fost evaluat doar din punct de vedere pur economic. Pentru cea mai bună comunicare posibilă a tehnologiei de sistem selectate, centrul tehnic a fost creat ca o clădire separată, care este potrivită pentru vizitele grupurilor de vizitatori. Se poate observa următoarea tehnologie de sistem: - Conectarea sondelor geotermale - Pompe ale sondelor geotermale - Schimbătoare de căldură cu plăci ale sondelor geotermale - Pompa de căldură - Distribuitor pentru încălzire și răcire - Centrale termice și electrice combinate - Depozitare tampon - Ventilația mașinii de răcire prin aspirație - Ventilația mașinii de răcire - Ventilarea mașinii de răcire a aerului evacuat - Dulapul de comandă, tehnologia MSR - Stația de încălzire centrală de conectare (opțional) Figura 25 Planul etajului centrului tehnic Pentru documente de planificare mai detaliate ale centrului tehnic cu o legendă corespunzătoare, consultați anexa. 61