View
4
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 1
Ökológikus építészet 2
Csoknyai Tamáscsoknyait@egt.bme.hu
Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÉpületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 2
Az üzemeltetés energiafelhasználása
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 3
Az energiafelhasználás összetevői
Futési hőHMV hőVillamos energia:
Épületgépészet (szivattyúk, ventilátorok, légkondicionáló berendezések, motoros szelepek, zsaluk, hőszivattyú, villanybojler, villamos futés)Lift, háztartási gépek, világítás
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 4
Primer energiafelhasználásPrimer energia fogalmaVégső energia fogalma
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 5
Energiahordozók CO2 kibocsátása
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 6
Anyag- és energiaáramok 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 7
Anyag- és energiaáramok 2
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 8
A futés és HMV hőfelhasználás összetevői 1VESZTESÉGEK:
Transzmissziós veszteségekKülső falakTetőTalajNyílászárókHőhidak
Szellőzési veszteségekSpontán légcsere résekenAblaknyitásSzellőzőrendszer
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 9
A futési és HMV hőfelhasználás összetevői 2
HMV veszteségFelhasználási Készenléti
Épületgépészeti rendszer veszteségei (szekunder)Szabályozás hiányaSzigeteletlen vezetékek, berendezések
NYERESÉGEK:Szoláris nyereségekBelső hőnyereségek:
Emberek metabolikus hőleadásaBerendezések, háztartási gépek, világítás, főzés
HŐTÁROLÓ TÖMEG HATÁSA
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 10
A futési hőfelhasználás és a szabványok
0
50
100
150
200
250
Ø Stock WSchVO 1982 WSchVO 1995 EnEV 2002 Passive House
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 11
Az épület energiamérlege 1
Transzmissziós energiaáramokSzellőzési veszteségekSzoláris hőnyereségBelső hőforrások
Tárolt hő időbeni változása
Fûtési / hûtési rendszer teljesítménye
0/ =+++++ HFtárolt
belsőszolsztr QT
QQQQQ &&
&&&&
trQ&
szQ&
szolQ&
belsőQ&
TQtárolt&
HFQ /&
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 12
Az épület energiamérlege 2Transzmisszió, szoláris nyereségek, hőtárolóképesség tervezhetőSzellőzési veszteségeket a lakók erőseb befolyásoljákBelső hőterhelés viszonylag független az épülettől, de bizonyos mértékben befolyásolható (energiatakarékos berendezések
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 13
Energia-áramok egy épületben
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 14
Integrált épületgépészeti rendszer
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 15
Energiaáram-mechanizmusok 1Természetes és mesterséges áramok okozta felületi konvekció, melyet befolyásol a felületképzés, a geometria és a hőmérsékleteloszlásFelületek közötti hosszúhullámú sugárzásos hőcsere, melyet a felületi hőmérséklekülönbség okoz és befolyásol a felületképzés és a geometria Felületi rövidhullámú sugárzáselnyelés, melyet befolyásol a pillanatnyi nappálya, a tájolás, a környezet beépítettsége, az épület geometriája, valamint az építőanyagok transzmissziós, reflexiós és abszorpciós tényezője
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 16
Energiaáram-mechanizmusok 2Árnyékolást és hőszigetelést meghatározza a környezet és a homlokzati elemek, és függ a fekvéstől és a pillanatnyi időjárási viszonyoktólKülső felületi hosszúhullámú hőcsere függ az ég állapotától, és attól, hogy milyen szögben látja az épület a tájatAz infiltrációs és helyiségek közti belső légmozgásokat a nyomáskülönbégek okozzák és függenek az épület légrés-eloszlásától, a lakói szokásoktól, valamint a szellőzési rendszertől
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 17
Energiaáram-mechanizmusok 3Belső hőnyereségek – sztohasztikus folyamatok, melyeket a lakók és a berendezési tárgyak okoznak és függenek a szociális és komfort tényezőktőlHőleadók okozta hőcsere: sugárzásos, konvektívvagy vegyes, függ a szabályozási renszertől és annak használati módjától Szabályozó rendszerek okozta beavatkozások Egyéb komplexitások, a filmtechnológia, szoláris és egyéb rendszerek révén
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 18
Energiatudatos tervezés elemei 1ÉPÍTÉSZETI ESZKÖZÖK:
Kompakt forma, alacsony ΣA/V arányDefenzív/szoláris tervezésTáj- és klimatikus adottságok kihasználásaHatárolószerkezetek hőszigeteléseJó hőellenállású nyílászárókTermészetes szellőzés lehetősége (napkémény)LégtömörségKülső árnyékolás/integrált árnyékolás speciális hővédő üvegezésekÖkológikus anyagválasztás
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 19
Energiatudatos tervezés elemei 2PASSZÍV_SZOLÁR ESZKÖZÖK:
Nagy benapozott üvegfelületekNapterek: télikert, átriumTömegfal, trombe-fal, vízfalTranszparens hőszigetelés
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 20
Energiatudatos tervezés elemei 3HAGYOMÁNYOS ÉPÜLETGÉPÉSZETI
ESZKÖZÖK:Kondenzációs kazánok (Nagy hatásfokú, környezetbarát hőtermelés)Korszeru szabályozástechnikaHővisszanyerős szellőzésHőszigetelt csővezetékek, tárolók, kazánokKlimatizálás helyett passzív hutés
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 21
Energiatudatos tervezés elemei 4MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOKAT HASZNOSÍTÓ
ÉPÜLETGÉPÉSZETI ESZKÖZÖK:Napkollektorok: HMV, futésPV-cellák: villamos energiatermelésFöld-levegő hőcserélőHőszivattyúGeotermális hőhasznosításSzélenergia-hasznosításBiogázFatüzelés (pellets)
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 22
Tervezési stratégiák 1Defenzív stratégia:
Célja a hőveszteségek csökkentése (negatív tagok az energiamérlegben)Defenzív épület jellemzői:
Kompakt forma, kis felület / térfogat arányVastag hőszigetelésKis ablakok, gyakran hővédő üvegezésselJó légzárásHővisszanyerőHatékony árnyékoló rendszerek
Példa: Földbe integrált épület
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 23
Példák defenzív tervezési stratégiára
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 24
Szoláris vagy interaktív tervezési stratégia:Célja a hőnyereségek maximalizálása (kivétel belső hőnyereségek)Szoláris épület jellemzői:
Déli tájolásMagas – tájolástól függő – üvegezési arányPasszív és aktív szoláris rendszerekHőtárolás és konvektív hőáramok tudatos használataEsetenként hővisszanyerőHatékony és intelligens árnyékoló rendszerek
Tervezési stratégiák 2
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 25
Példák szoláris tervezési stratégiára
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 26
Kompromisszumos tervezési stratégiák
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 27
A hőszigetelés kereszthatásai
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 28
Hőszigetelő rendszerek, hőszigetelt falazóelemek
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 29
Hőkomfort 1Komfort: Fiziológiai és pszichológiai értelemben vett jó közérzetHőkomfort: Az egyén és a környezet közötti hőcsere olyan, hogy az egyén nem kíván sem magasabb, sem alacsonyabb hőmérsékletet. Befolyásolja a léghőmérséklet, a felületi hőmérsékletek, a légsebesség, a relatív nedvességtartalom.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 30
Hőkomfort 2Szubjektív fogalom, általában 80 %-os elégedettségre méreteznekMagasabb szintű természetes környezettel való kapcsolat nagyobb toleranciát eredményez
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 31
Ember hőegyensúlya1. Teljes hőveszteség2. Száraz hőveszteség3. Szugárzásos
hőleadás4. Konvektív
hőleadás5. Látens hőleadás6. Légzés hőleadása
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 32
Komfortdiagramok
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 33
A hőérzetet befolyásoló tényezőkLevegő hőmérsékleteLevegő nedvességtartalmaKörnyező felületek hőmérsékleteBesugárzási tényezőLégsebességHőmérsékletgradiensRuházat szigetelőképességeFizikai aktivitás
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 34
Ökológikus építészet 3
Megújuló energiaforrások, a szoláris energia hasznosítása 2
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 35
A napsugárzásA sugárzás energiahozamát a sugárzás intenzitásával (W/m2) fejezzük ki. A földi atmoszférán kívül a napsugárzás intenzitása éves periodicitással 1300-1400 W/m2 között ingadozik (extrateresztriális sugárzás). Hogy ebbõl mennyi jut egy a Föld felszínén elhelyezett felületre, az függ attól, hogy:
a sugárzás milyen szög alatt éri a felületet a sugárzásnak milyen hosszú utat kell megtennie a légkörön keresztül, mennyi a vizsgált helyszín tengerszint feletti magasságamennyi a légkörben a vízgõz, a köd, a felhõzet, a többatomos gázok, a légköri szennyezõdés (szilárd lebegõ részecskék -aeroszol).
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 36
Direkt, diffúz, saját és visszavert sugárzás 1
Direkt sugárzás: A sugárzási energia egy része párhuzamos nyalábok formájában érkezik. Diffúz sugárzás: A légkörben lévõ - elõbbfelsorolt- részecskék által visszavert sugárzás már nem jellemezhetõ ilyen határozott irányítottsággal(zárt felhõzet, köd esetén szinte csak ez érkezik a földi felszínre)Saját sugárzás: A részecskék az õket érõsugárzás egy részét elnyelik és õk maguk is bocsátanak ki - hosszabb hullámhosszon Visszavert sugárzás: a felszínrõl (talaj, hó, burkolat)
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 37
Direkt, diffúz, saját és visszavert sugárzás 2
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 38
Áteresztés, elnyelés, visszaverésHa egy test felületét sugárzás éri:
a felület az energia egy részét elnyeli, az elnyelt hányad nagyságát az "a" elnyelési (abszorpciós) tényezõ jellemzi,a felület a sugárzás egy részét visszaveri, a visszavert hányadot az "r" visszaverési (tükrözési, reflexiós) tényezõ jellemzi,a felület és a mögöttes anyag a sugárzás egy részét átereszti, az áteresztett hányadot a "t" áteresztési (transzmittálási) tényezõjellemzi.
Az elnyelt, visszavert és áteresztett energia összeg megegyezik a felületre jutó energiával, azaza + r + t = 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 39
Opaque szerkezet energiamérlege 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 40
Opaque szerkezet energiamérlege 2Az érkező sugárzás egy részét a felület visszaveri, ez a rész a továbbiakban a vizsgált szerkezet szempontjából érdektelen. Egy részét elnyeli, amelynek következtében a felület és a közvetlenül alatta fekvõ réteg felmelegszikA felmelegedett felületrõl vezetéses hõáram indul meg a szerkezet mélyebben fekvõ rétegei felé, mely részben az útjába esõ rétegeket melegíti fel, részben továbbjut a helyiség felé.A felület és a külsõ levegõ között hõátadás játszódik le a összefüggés szerint.A felület saját maga is bocsát ki - hosszúhullámúinfravörös tartományban -sugárzást
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 41
Transzparens szerkezet energiamérlege 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 42
Transzparens szerkezet energiamérlege 2
A külsõ felületre érkezõ napsugárzás egy része visszaverõdik. Egy másik részt a test átereszt, ez változatlan hullámhosszúságú sugárzás formájában a helyiségbe jut. A külsõ felületre érkezõ sugárzás egy része elnyelõdik, ettõl a szerkezet felmelegszik. Miután többnyire kis tömegû és igen vékony rétegrõl van szó, a felmelegedés gyors és gyakorlatilag a teljes keresztmetszetben (vastagságban) egyenletes.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 43
Az üvegházhatás 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 44
Az üvegházhatás 2
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 45
Az üvegházhatás 3
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 46
Az üvegházhatás 4
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 47
Az üvegházhatás 5
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 48
A napsugárzás spektrális eloszlása 1A látható fény az
ibolyától a vörösig. Ebben az intervallumban érkezik a sugárzási energiának majdnem a fele. Természetes világítás és fütõhatásszempontjából egyaránt fontos.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 49
A napsugárzás spektráliseloszlása 2A rövid hullámhosszú
infravörös sugárzás. Ebben az intervallumban a sugárzási energiának valamivel több, mint a fele érkezik. Fütõhatása fontos.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 50
Szerkezetek hősugárzás-spektrumaA földi felszinek (talaj, épület) által
kibocsátott sugárzás spektruma a hosszabb hullámhosszú infravörös tartományba esik
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 51
A Waldram diagram származtatásaA Nap pályáját vetítsük egy
henger palástjára. A szemlélõ az alapkör középpontjában áll (ez egy meghatározott földrajzi hely, adott szélességi körön) és az Egyenlítõ felé néz.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 52
Nappálya diagramA Nappályák hengeres
vetületeiVágjuk fel a henger palástját az Egyenlítõvel átellenes alkotó mentén és terítsük ki. A vetületen láthatógörbékrõl leolvasható, hogy adott hónap reprezentáns napjának adott órájában a Nap milyen szögek alatt látszik.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 53
Árnyékmaszk-szerkesztésAz eddigi elméleti ismertető, valamint az
árnyékmaszk szerkesztésének módszere megtalálható a következő honlapon:
http://www.egt.bme.hu/fo.htmSZOLÁRIS RENDSZEREK
Alapismeretek
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 54
Fotovoltaikus rendszerek
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 55
Épület példák 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 56
Épület példák 2
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 57
Fotovoltaikus cellákPV-cella: Fényből elektromos áramot hoz létrePV-cellák működési mechanizmusa és csoportosítsa a
http://www.egt.bme.hu/ecobuild/pv.htm
PV cells
alatt olvasható angol nyelven.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 58
Önálló PV-rendszer 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 59
Önálló PV-rendszer 2Villamos hálózattól távol eső esetekben alkalmazandóA tárolás akkumulátorral történikInverter segítségével az egyenáram váltóárammá alakítható
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 60
Hálózatra kapcsolt PV-rendszerAz energiatárolás problémája nem jelentkezikA hálózatba táplált áramot kötelező felvásárolniA bevitt és a kivett áramot külön mérő regisztrája
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 61
Hibrid PV-rendszer 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 62
Hibrid PV-rendszer 2
Két áramforrást kombinál (Diesel-motor és PV-cella)Egyenletesebb, megbízhatóbb üzemCsúcsigények jobb kielégítése
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 63
PV rendszerek az épületenPV cellák lehetnek:
Az épületburkolófelületére illesztett, de a szerkezettől független rendszerek, Épületbe intergrált rendszerek, pl. napellenző, árnyékoló elemek, Épületbe integrált szemi-transzparens elemek, melyek diffúz természetes fényt tudnak biztosítani,Épületbe integrált burkolóelemek, pl, tetőcserepek közé, vagy homlokzatra, Épületbe intergrált, hőtechnikai rendszerrel kombinált megoldások, például cirkulált levegőelőmelegítés a PV-cella és az épület burkolófelülete között
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 64
Követelmények épületeken alkalmazott PV-rendszerekre
Párahatásoknak való ellenállásCsapóesőnek való ellenállásKondenzációnak való ellenállásElekromos csatlakozások időjárás-állóak legyenek,A PV-rendszereket földelni kell.
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 65
Passzív szoláris térfűtés A fejezet anyaga részletesen olvasható a következő
honlapon:http://www.egt.bme.hu/solhipt/a1.htm
Direkt rendszerekEnergiagyûjtõ falak
NapterekSzoláris légtechnikaHibrid rendszerekAktív rendszerek
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 66
Energiagyűjtő falakTömegfal:
Trombe-fal:
Transzparens hőszigetelésű fal:
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 67
Tömegfal télen
Nappal: Éjjel:
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 68
Tömegfal nyáron
Nappal: Éjjel:
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 69
Vízfal
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 70
Fázisváltó fal
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 71
Trombe-fal télen
Nappal: Éjjel:
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 72
Trombe-fal nyáron
Nappal: Éjjel:
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 73
Transzparens hőszigetelés 1
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 74
Télen nappal: Nyáron nappal:
Transzparens hőszigetelés 2
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 75
Napterek működéseÉjjel
Frisslevegő előmelegítés éjjel
Frisslevegő előmelegítés 20 C naptérhőm. felett
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 76
Naptér példákBeüvegezett lodzsa
Télikert
Átrium
ÖKOLÓGIKUS ÉPÍTÉSZET 2-3 77
Ajánlott irodalom:
Zöld András: Energiatudatos építészethttp://www.egt.bme.hu/solhipt/a1.htmhttp://www.egt.bme.hu/fo.htmhttp://www.egt.bme.hu/ecobuild/main.htm
Recommended