Integrált tervezési folyamat jövőbeli műhely Minszki aláírás PDF ingyenes letöltés

Nemzetközi oktatási és értekezlet központ a GmbH szerint, valamint nemzetközi oktatási és konferencia központ Johannes Rau Minszk: Jövő workshop Minszkben Hivatkozás: 28463-25 Dipl.-Ing. Zárójelentése. Klaus Beck, dipl.-ing. Jörg Hannemann, dipl.-ing. Patrick Jung, dipl.-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, 2011. december

Kiadó: IBB gem. GmbH Dortmund Peter Junge-Wentrup Bornstr. 66 44145 Dortmund Tel .: 0231-952096-0 Fax: 0231-521233 2

Tartalomjegyzék Ábrák listája 4 Táblázatok 5 1 Összefoglaló 6 2 Bevezetés 7 3 Előzetes tervezés/tervezet tervezése 10 3.1 Építészet - vázlatos változatok kidolgozása 10 3.2 Az ellátási koncepció kidolgozása 13 3.3 Fűtés és hűtés energetikai koncepciója 26 4 Passzívház szabvány Belorusszia (PH-St) 30 4.1 Adatgyűjtés a helyi viszonyokról 30 4.2 PHPP számítások 33 4.3 Épületszimuláció 40 4.4 Épületszerkezeti változatok összehasonlítása 49 4.5 Építőanyagok életciklusának értékelése 57 4.6 Változatok konstruktív összehasonlításának didaktikai előkészítése 60 4.7 Energia koncepció - műszaki épületberendezések 61 5 Didaktika 62 5.1 Értékelés és minőségbiztosítási program 62 5.2 Tervezői műhelyek 63 5.3 Iránymutatás kidolgozása az integrált tervezéshez 63 5.4 Didaktika kidolgozása Az épület oktatási helyszínként való használatának általános koncepciója 63 5.5 Internetes prezentáció készítése 64 5.6 Egynapos zárókonferencia lebonyolítása Minszkben 65 6 Következtetés 65 7 67. melléklet 3

Táblázatok felsorolása 1. táblázat: Generációs erőmű teljesítményadatokkal 27 2. táblázat: Passzív ház határértékei 33 3. táblázat: A felhasznált alkatrészek U-értékei 34 4. táblázat: A szellőztetés hőveszteségének határfeltételei 34 5. táblázat: A fűtési igény eredményei 35 6. táblázat: A szigetelés minőségének változása 36 7. táblázat: Hőmérsékleti statisztikák - irodák 41 8. táblázat: Hőmérsékleti statisztikák kiállításokhoz, kongresszusokhoz, szemináriumokhoz 42 9. táblázat: V2.1 - V2.3 változatok összehasonlítása 45 10. táblázat: V2.1 - V2.3 46 11. táblázat: V2.1 - V2.3 változatok összehasonlítása 47 12. táblázat: Változó mátrix építményekhez 52 13. táblázat: Energiamérleg alkatrészekhez, BK3 változat 54 BK4 54 15. táblázat: Az alkatrészek energiamérlege, BK5 változat 54 táblázat: Energiamérleg, a BK6 változat alkotóelemei 56 17. táblázat: Az építőanyag-mérleg kivonata 59 5

140 kw teljes terhelés alapterhelés 120 100 80 60 40 20 33 kw - 0 h 1000 h 2000 h 3000 h 4000 h 5000 h 6000 h 7000 h 8000 h 4. ábra Éves időgörbe alapterheléssel 33 kw, egyszerű szimuláció klímaadatok alapján Épületszimulációt hajtottak végre, ami még szélsőségesebb időgörbéhez vezetett. A szimuláció időbeli görbéje képezi alapját a kiválasztott fűtési és hűtési rendszer koncepciójának és tervezésének. Az első egyszerű szimuláció időtartam-görbéjéhez képest a következőképpen néz ki. 140 kw teljes terhelés alapterhelés 120 100 80 60 40 20 33 kw - 0 óra 1 000 h 2 000 h 3 000 h 4000 h 5 000 h 6 000 h 7 000 h 8 000 h A fűtési költségek összehasonlítása a VDI 2067 rendszerén alapult, de nem tartalmazott dinamikus energiaár-frissítést az In-22

20 éves beruházások. Ehelyett a kockázatot egy magas árforgatókönyv segítségével becsülték meg, amelyben egyértelműen elképzelhető emelkedéseket térképeznek fel. A magas árforgatókönyv magában foglalja a földgáz árának 20 euróval/MWh-val történő emelését és a villamos energia árának 30 euróval/MWh-val történő emelését. A fapellet és a távfűtés sokkal mérsékeltebben nő, 10 EUR/MWh, illetve 8 EUR/MWh mellett. Az összehasonlítás eredménye a következő volt: 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Fűtési költségek/m²-ben. A Magas árforgatókönyv, alapváltozat - gáz FW HP Geoth. monov. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL gáz BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL gáz 6. ábra Fűtési költségek összehasonlítása 10 rendszerhez, 1. tervezési fázis 3.2.4 Összehasonlító fázis 2 Miután a tervadatokat finomítottuk az épületszimuláció eredményeivel és a fűtési költségek összehasonlításának megfelelő kiigazításával a következő megváltozott képeredményeket. 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Fűtési költségek/m²-ben. A Magas árú forgatókönyv, alapvető változat - gáz FW HP Geoth. monov. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL gáz BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL gáz 7. ábra Fűtési költségek megoszlása 10 rendszer számára, 2. tervezési szakasz 23

óvatosan, 200 jelenlévő emberrel, növelje a terhelést hűtés közben, miközben fűtéskor csökkenti a teljesítményt. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 kw jan. 19. jan. 20. jan. 21. jan. 22. január 23. jan. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 9. ábra Tipikus napi terhelési profilok januárban A fűtési és hűtési koncepció tehát a rendszerek jobb kihasználását és több puffertartály előállításának egyenletesebb kialakítását írja elő. Az összes generációs rendszert külön kazánházban helyezik el, amely összeköttetésben áll az IBB minszki kompetenciaközponttal és a szállodával. Az alábbi kiállítás bemutatja a beépített generátorokat a megfelelő teljesítményadatokkal: Heat NT Heat HT Hideg Elektromosság Földgáz CHP 1 12,5 5,5 Földgáz CHP 2 12,5 5,5 Hőszivattyú 91 65 26 Geotermikus szondák 98 98 98 RLT hűtőgép 36 10 Léghűtő 46 Előmelegítés WRG 65 1. táblázat Teljesítményadatokkal működő erőmű Az épület hő- és hidegeloszlását, beleértve a szellőztetés hővisszanyerő rendszereit is, a melléklet a fűtés és hűtés diagramjaként mutatja be. 27.

Hővisszanyerő szellőztető rendszert használnak a szellőztetés hőveszteségeinek csökkentésére. A hővisszanyerés mértékét feltételezzük, hogy 75 százalék. 4.2.3 Eredmények a PHPP szerint Az épület fűtési szükséglete az átviteli és szellőztetési hőveszteségek összegéből adódik, levonva a napenergia és a belső jövedelmet. A következő eredményeket kapjuk a minszki telephelyre és a németországi szokásos telephelyre vonatkozóan: 5. táblázat: A minszki telephely fűtési követelményeinek eredményei a helyszínre vonatkozóan - DIN V 4108-6 Fűtési követelmények 37,105 kWh/(m² a) 26,569 kWh/(m² a) A passzív ház követelménye fűtési igénye legfeljebb 15 kWh/(m² a) legyen egyértelműen túllépve mindkét helyen. Az elsődleges energiaigény meghatározása érdekében a műszaki ellátórendszerek energiakiadása hozzáadódik a fűtési szükséglethez, ami fűtési energiaigényt eredményez. Az eredményt ezután megszorozzuk a primerenergia-tényezővel a DIN V 18599-100: 2009-10 A1 táblázat szerint. Az alábbi ábrán bemutatott eredmények a minszki és a németországi szokásos helyszínre vonatkoznak: 14. ábra Az elsődleges energiaigény változása 35

19. ábra A mért időjárási adatok és a PHPP időjárási adatok összehasonlítása A további számítási paramétereket és az épület fizikai jellemzőit lásd a függelékben. 4.3.1 V0 alapváltozat fűtési energiaigénye A Passzívház Intézet (PHI) szerint 2 005,5 m² (2011. május 23-i állapot szerint) energia referenciaterület figyelembevételével az egyedi fűtési energiaigény az épület alapváltozatában 15,5 kWh/m². A feltételezett belső terhelések magasak, 9 W/m² (ami 75 kWh/(m² a) -nak felel meg), ami a szabályozatlan világításnak és a nagy használati sűrűségnek köszönhető. Az alapváltozatban az épület a magas villamosenergia-igény miatt nem felelne meg a passzív ház primerenergia-kritériumának. 4.3.2 Nyári hőmérsékletek V0 Az alábbi táblázatok a fő felhasználási területek túlmelegedési óráit sorolják fel. A beltéri levegő hőmérséklete akár 42 C is előfordulhat nyáron. 7. táblázat Hőmérséklet-statisztika - irodai zóna Órák 27 C [h] felett az éves működési idő 2610 óra [%] max. Hőmérséklet Alagsori iroda 813 31 37,36 EG_office 947 36 39,63 1. emelet_office_NW 948 36 39.93 40 40,90 1. emelet_iroda_O 1205 46 40,85 1. emelet_iroda SO 1010 39 40,64 41

CC zárójelentése 33 Napi során észlelt hőmérséklet (07.08.) Külső basement_office EG_office 1. floor_office_NW 1. floor_office_W 1. floor_office_O 1. floor_office SO 2. floor_office_NW 2. floor_office_W 2. floor_office_NO 2. floor_office_O 2. floor_office_SO 2. emelet 2. floor_office 31_ 32 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 A nap órája (07.08.) 20. ábra V1 Az észlelt hőmérsékletek napi lefolyása az irodákban 33 Az észlelt hőmérséklet napi menete (07.08.) Kívül UG_Ausst. Csernobil 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 A nap órája (07.08.) 21. ábra V1 Az érzékelt hőmérséklet napi menete Kiállítás 43

23. ábra V2.1 - V2.3 Három építészeti változat éves energiahozama A fűtés megfelel a hőigénynek, az elektromos világítás értéke megfelel az elektromos fény energiaigényének. A napenergia-nyereség passzív napenergia-nyereséget jelent az ablakokon keresztül. Ha a részleges energiaösszegeket primer energia szempontjából értékeljük, akkor a 2.2 változat az eddig tervezett ablakterületekkel teljesít a legjobban. Az elsődleges energiaigény a 2.3 változatban, ahol nagyobb az ablakok aránya, magasabb fűtési energiaigényt mutat. Ezt nagymértékben kompenzálhatja a világítás csökkent energiaigénye. A felező ablakfelületű 2.1 változatnál a fűtési energiaigény alacsonyabb, mint a 2.2 változatnál. A világítás energiaigénye azonban jóval magasabb, és magasabb is, mint a fűtési energia megtakarítása. 9. táblázat V2.1 - V2.3 Változatok összehasonlítása Felejtett ablakterület V2.1 QH = 14,62 kwh/m²a (termikus) QBel = 24,57 kwh/m² (elektromos) QEnd, H + Bel = 39,19 kwh/m²a QPE H + Bel = 84,87 kWh/m²a 45

Tervezett ablakterület V2,2 QH = 20,14 kWh/(m² a) (termikus) QBel = 16,71 kWh/m² (elektromos) QEnd, H + Bel = 36,85 kWh/(m² a) QPE, H + Bel = 69,95 kwh/(m² a) Az ablakok megnövekedett aránya V2.3 QH = 25,49 kwh/(m² a) (termikus) QBel = 14,42 kwh/m² (elektromos) QEnd, H + Bel = 39,91 kwh/(m² a) QPE, H + Bel = 70,10 kWh/(m² a) 4.3.6 2.2 változat - árnyékelemzés A szomszédos épületek épületre gyakorolt szoláris hatásának bemutatása érdekében árnyékelemzéseket végeztek a szomszédos épületekkel és azok nélkül is. 10. táblázat V2.1 – V2.3 szomszédos épületekkel rendelkező modell Szomszédos épületek nélküli modell Négy különböző irányú ablakot értékeltek az 1. emeletről. 46

az éltömítés és a telepítési helyzet, beállítva. A korrigált U W értéke 0,91 W/(m² K). Az emelet magasságát a Beck építészei 2011. április 19-től kezdődő nézetrajzai szerint módosították. BK2 variáns A BK2 variáns a BK1 variánsra épít. Az átlátszatlan alkatrészek konstrukcióit az ajánlott, nem kötelező érvényű TKP45-2-04-43-2006 építési szabványhoz igazították 2010. július 1-jétől Fehéroroszországban. - Külső fal U = 0,30 W/(m² K) - Külső fal a talajjal szemben U = 0,30 W/(m² K) - Tető U = 0,16 W/(m² K) - Alap U = 0,30 W/(m² K) - ablak U = 0,91 W/(m² K) A szellőzés és a belső terhelés értékei változatlanok maradnak. BK3 - BK6 változatok A BK3 - BK6 változatok a BK1 változatra építenek. A szerkezetek a következő mátrix szerint készültek: 12. táblázat: Változó mátrix szerkezetek Megnevezés/vázlat Konstrukció V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 AW - Favázas szerkezet 1) Fa zsalu 2) Lécek 3) Ellenlécek 4) 2,2 cm DWD 6) 24 cm MW WLG 035 7 ) 1,8 cm OSB 8) 6 cm MW WLG 035 9) 2,5 cm gipszkarton U = 0,127 W/(m²K) XXXX AW a talaj ellen V_1 1) talaj 2) PP szűrő gyapjú 3) 8 cm EPS vízelvezetés. 4) 26cm XPS WLG 035 5) 1cm bitumen 6) 25cm vasbeton U = 0,129 W/(m²K) X X X 52

AW föld ellen V_3 AW vasbeton 1) föld 2) PP szűrő gyapjú 3) 4 cm tartóelem. 4) 30 cm-es üveghab-granulátum WLG 080 5) 16 cm-es XPS WLG 035 6) 1 cm-es bitumen 7) 25 cm-es vasbeton U = 0,116 W/(m²K) 1) 1 cm-es spatula 2) 28 cm EPS WLG 035 3) 20 cm-es vasbeton U = 0,121 W/(m²K) XXXXX Megnevezés/vázlatszerkezet V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 Alaplap 1 1) Felület 2) 6 cm cement esztrich 3) 12 cm EPS WLG 035 4) 30 cm vasbeton 6) 20 cm habüveg WLG 050 XXXU = 0,129 W/(m²K) alaplap 2b 1) 2. burkolat ) 6 cm cement esztrich 3) 12 cm PUR WLG 025 4) 30 cm vasbeton 6) 20 cm habüveg WLG 050 U = 0,131 W/(m²K) X lapostető 1) 1 cm bitumen XXXX 2) 2,2 cm durva bunga 3) 4 cm szellőzés 4) 2,2 cm OSB 6 ) 30cm WLG 040 cellulózszigetelés 8) 6cm WLG 040 cellulózszigetelés 9) 2,5cm gipszkarton U = 0,120 W/(m²K) hőszigetelő üvegezés Ug = 0,7W/m²K XXX g = 57% napvédő üvegezés Ug = 0,7W/m²K X 53

17. táblázat Kivonat az építőanyag-mérleg alapjairól 1 AW vs. Erdreich V_3 AW favázszerkezet 59

olvassa fel az alkatrészeket és azok nedvesség viselkedését, és dokumentálja azokat hosszú időn keresztül. 4.7 Energiakoncepció - műszaki épületfelszerelés Didaktikai okokból fűtési és hűtési ellátási koncepciót választottak a jövő műhelyprojektjéhez, amelyet nemcsak pusztán gazdasági szempontból értékeltek. A kiválasztott rendszer-technológia lehető legjobb kommunikációja érdekében a műszaki központot külön épületként hozták létre, amely alkalmas látogatócsoportok látogatására. A következő rendszertechnika látható: - geotermikus szondák csatlakoztatása - geotermikus szondák szivattyúi - geotermikus szondák lemezes hőcserélői - hőszivattyú - elosztó fűtéshez és hűtéshez - kapcsolt hő- és erőművek - puffertároló - szívóhűtő gépek szellőztetése - hűtőgépek szellőztetése - elszívó levegő hűtőgépek szellőztetése - vezérlőszekrény, MSR technológia - csatlakozó távfűtő állomás (opcionális) A műszaki központ alaprajza A műszaki központ részletesebb tervdokumentumai és a megfelelő jelmagyarázat a mellékletben található. 61