fațadelor

Scopul lucrării este de a evidenția analiza obiectului selectat pentru a evidenția posibilitățile de reducere a sarcinii termice a clădirii în timpul verii. Pe baza acestei analize, sunt prezentate efectele diferitelor structuri de umbrire și aplicarea diferitelor tipuri de structuri de sticlă asupra consumului de energie al clădirii și al climei sale interioare, ceea ce este foarte important, deoarece activitatea mentală eficientă și de succes este posibilă numai în interiorul optim conditii de mediu.

Clădirile noi au reguli, dar ce zici de cele vechi?
Dar ce zici de clădirile vechi? Din păcate, renovarea clădirilor publice construite între 1960 și 1970 nu respectă criteriile pentru reglementări din ce în ce mai stricte. Experiența a arătat deficiențe semnificative, în principal din motive economice. Scopul lucrării este de a prezenta rezultatele unei analize energetice a unei clădiri școlare selectate construite în anii 1960. Se compară influența înlocuirii placării de sticlă asupra schimbării consumului de energie, precum și influența asupra clasificării clădirii în clasa energetică. În prezent, aerul condiționat este deja de așteptat în clădiri. Clădirile școlare administrative și importante nu mai sunt construite fără aer condiționat. Din acest motiv, consumul de energie pentru răcire este, de asemenea, un factor important. Pentru a obține cea mai mică valoare posibilă, este necesară o cooperare strânsă între proiectantul piesei de construcție și proiectantul echipamentelor tehnologice de la începutul proiectării clădirii până la implementarea acesteia. Faza de proiectare are o influență decisivă asupra cantității de energie consumată în clădire.

Clădire analizată
Clădirea școlii analizate are șase etaje deasupra solului și un etaj subteran, unde există pivnițe.
Caracteristici principale ale formei:
Suprafața totală a podelei: 9.009 m 2
Suprafață încălzită: 9.009 m 2
Volum încălzit: 3.355 m 3
Înălțime: 29,7 m

Clădirea a fost parțial renovată în trecut. Ferestrele și ușile au fost înlocuite, s-a folosit geamuri de tip 4-16-4 Low-E cu cadru din aluminiu. Două scări orientate spre latura sudică au fost lăsate fără reconstrucție cu geamul original mat cu o grosime de 4 mm. Clădirea este încălzită, iar apa caldă este asigurată de un sistem de încălzire urbană. Căldura este transferată în clădire prin calorifere echipate cu supape de comandă cu capete termostatice. Nu există răcire în clădire. Pentru a îndeplini cerințele din hol și camera comună de la parter, există două unități de ventilație cu recuperare, fiecare cu o ieșire de aer de 2.200 m3/h. Unitățile de ventilație formează o încălzire suplimentară la sistemul de încălzire cu radiatoare pentru a spori confortul persoanelor care se află în hol.

Coeficienții de transfer de căldură ai structurilor de ambalare externe, ferestrelor și ușilor
Consumul de energie al clădirilor este în mare măsură influențat de zonele vitrate ale structurii de ambalare externe (partea lor) și de proprietățile sale tehnice termice. Iarna afectează pierderea de căldură a clădirii, iar vara afectează sarcina de căldură a clădirii. Efectul sarcinii de căldură nestatiară de vară asupra climatului interior poate fi influențat nu numai de proprietățile termico-tehnice ale suprafețelor vitrate, ci și de utilizarea, resp. absența ecranării externe.

Pe baza compoziției straturilor structurii externe a școlii selectate, coeficienții de transfer de căldură ai pereților depășesc semnificativ valorile permise de Decretul Guvernului nr. 7/2006. Ferestrele și ușile exterioare au fost înlocuite în timpul reconstrucției parțiale a clădirii, prin urmare îndeplinesc criteriile cerute. Calificarea structurilor de fațadă și a ferestrelor clădirii este conținută în fila. 1.

Date din fila. 1 subliniez că clădirea nu îndeplinește criteriile valabile în prezent pentru calitatea structurilor. Axa clădirii are o orientare est - vest, astfel încât camerele sunt orientate fie spre nord, fie spre sud. În camerele orientate spre sud, la căldura de vară, temperatura aerului interior este ridicată din cauza luminii solare crescute și a lipsei de umbrire. Rezultatele măsurătorilor locale ale temperaturii aerului interior sunt prezentate în graficul din FIG. 1. În timp ce temperatura aerului interior între 31 și 35 ° C a fost măsurată pe partea de sud între 18 și 21 august, temperatura aerului interior s-a apropiat de 30 ° C pe partea de nord. Din FIG. 1 arată clar că, din cauza razelor solare puternice directe, temperatura aerului interior din încăperi a depășit semnificativ temperatura aerului exterior. Din acest motiv, este necesar să climatizați clădirea și să construiți umbrire exterioară. Deoarece portalul de sticlă al scărilor reprezintă până la 27% din suprafața fațadei sudice, trebuie să fie înlocuit și în prealabil.


FIG. 1 Cursul temperaturii zilnice a aerului în camerele orientate spre nord și sud


FIG. 2 Schimbarea orei fluxurilor de căldură prin suprafețele vitrate ale fațadei

Rezultate de simulare pe computer
Pentru analiza energiei a fost utilizat propriul program de simulare a energiei. Pe baza acestei analize, sunt prezentate efectele diferitelor structuri de umbrire și aplicarea diferitelor tipuri de structuri de sticlă asupra consumului de energie al clădirii și al climei sale interioare.

Folosind un program de simulare pe computer, următoarele simulări au fost efectuate ca parte a analizei energetice a clădirii:

  • cursul de timp al fluxului de căldură prin fațada sudică de sticlă în diferitele sale variante,
  • schimbarea timpului sarcinii termice rezultate a clădirii pentru diferite versiuni ale fațadei de sticlă,
  • cererea anuală de energie a clădirii pentru diferite versiuni ale fațadei de sticlă sudică.

Simulări ale consumului de energie cu alternative au fost efectuate pentru fațada de sticlă a scărilor:
A. stare curentă, ferestre cu rame originale,
B. aplicarea unei noi fațade din sticlă,
C. aplicarea unei noi fațade din sticlă cu strat antireflex,
D. aplicarea unei noi fațade din sticlă cu umbrire exterioară a ferestrelor împotriva luminii solare.

Caracteristicile alternativelor individuale de soluție sunt conținute în tab. 2. Factorul de umbrire include raportul de geamuri, reflectarea radiației solare și efectul de umbrire.

Încărcături instabile de vară ale fațadei sudice de sticlă
Pentru nevoile de evaluare a ingineriei termice a clădirii, a fost utilizat propriul nostru program de simulare. Folosind simularea, sarcina termică a fațadelor orientate diferit și sarcina termică totală a clădirii au fost determinate pe baza condițiilor de proiectare a datelor meteorologice.

În FIG. 2 prezintă cursul de timp al schimbării sarcinii termice externe pe fațadele vitrate individuale. În FIG. 3 prezintă sarcina termică rezultată a clădirii. Este evident că 80% din sarcina totală de căldură trece prin părțile vitrate ale fațadei. Dacă fațada de sticlă ar fi fost schimbată și ar fi construită umbrirea externă, sarcina de căldură ar fi redusă cu până la 47%. Rezultatele obținute sunt rezumate în tab. 3, care conține valorile maxime ale sarcinii termice la sarcina termică nestacionară a clădirii.

Cererea anuală de energie a clădirii
Cerințele pentru cererea anuală de energie au fost determinate pe baza reglementării guvernamentale nr. 7/2006. Această cerință este în conformitate cu reglementările, directivele și recomandările UE. Pentru evaluarea energiei a fost utilizat propriul nostru program de simulare. A fost determinat consumul de energie primară pentru producerea de apă caldă, aer condiționat și iluminatul clădirii.

Consumul de energie transformat în energie primară:
Apă caldă: 8,4 kWh/m 2. an
Aer condiționat: 9 kWh/m 2. an
Iluminare: 18,0 kWh/m 2. an
Total: 32,3 kWh/m 2. an

Factorii de conversie pentru energia primară:

  • pentru electricitate: e = 2,5 în momentul consumului maxim,
  • pentru energie electrică: e = 1,8 în afara consumului de vârf,
  • termoficare: e = 1,12.

Rezultatele calculelor sunt prezentate în graficul din FIG. 4 și în fila. 4. La starea actuală a clădirii, consumul de energie este legat de energia primară 242,8 kWh/(m 2. An), care corespunde gradului de clasificare în clasa energetică marcată cu H, adică redus. Aplicând o fațadă modernă de sticlă și construind o umbrire a ferestrelor clădirii, acest consum de energie ar scădea la 134,5 kWh/(m 2 an) și, ulterior, clasificarea clădirii va fi mutată la categoria marcată cu E, adică o medie mai bună.


FIG. 3 Cursul de timp al sarcinii termice nestatare a clădirii


FIG. 4 Structura consumului de energie primară pentru alternativele individuale de reconstrucție a clădirilor

Evaluare sumară
Pentru a realiza o reducere a consumului total de energie în Ungaria, este necesar să se reducă consumul de energie al clădirilor. Proprietățile tehnice termice ale amenajărilor civice construite între 1960 și 1970 rămân mult în urma cerințelor actuale. Cu toate acestea, aceste clădiri pot fi renovate doar treptat, în funcție de resursele financiare disponibile. Diferitele posibilități de obținere a fondurilor UE pot accelera procesul de renovare a clădirilor.

În această lucrare, am prezentat o metodologie de analiză a energiei și aplicarea acesteia în cazul unei clădiri specifice. Pe baza rezultatelor, se poate afirma că:

  • Implementarea clădirilor eficiente din punct de vedere energetic necesită cooperarea unui arhitect și a unui proiectant de echipamente tehnice ale clădirilor încă de la începutul procesului de construcție,
  • prin suprafețele vitrate ale structurii, o parte decisivă din sarcina de căldură de vară intră în clădire, care în cazul clădirii noastre reprezintă 80%,
  • înlocuirea suprafețelor vitrate și utilizarea ecranării externe vor reduce semnificativ sarcina de căldură, în cazul analizat a existat o reducere de 47%,
  • consumul anual de energie transformat în energie primară a scăzut de la valoarea inițială de 242,8 kWh/(m 2. an) la 134,5 kWh/(m 2. an), ceea ce reprezintă o economie de 45,6%.

Din rezultatele prezentate se poate observa că, în prezent, este necesar din punct de vedere energetic să se reconstruiască toate clădirile existente. Soluția acestei sarcini necesită armonizarea activităților arhitectului și proiectantului de echipamente tehnice ale clădirilor, care constă în reînnoirea structurii de ambalare și, în același timp, în reînnoirea echipamentului tehnic al clădirilor cu o tehnologie mai modernă . Aplicarea aerului condiționat este esențială pentru o muncă mentală eficientă.
Pentru a realiza economii de energie, este, de asemenea, necesar să umbriți suprafețele vitrate. Prin aceste măsuri economiile de energie realizate reprezintă o reducere pe termen lung a costurilor de exploatare. Măsurile de renovare recomandate sunt necesare nu numai pentru a asigura economia, ci și pentru a îmbunătăți confortul mediului interior, deoarece multe clădiri au în prezent temperaturi ale aerului interior în timpul verii, care nu permit o muncă mentală eficientă.

Atunci când se evaluează în mod cuprinzător măsurile de economisire a energiei pentru clădirile școlare, ar fi adecvat să se evalueze impactul restaurării structurilor netransparente (pereți, acoperișuri și pardoseli). Zonele și coeficienții de transfer de căldură ai acestor structuri vor afecta în mod semnificativ echilibrul termic al încălzirii și răcirii și, astfel, clasificarea rezultată în clasa energetică.

Dr. Întâlnire László în Kajtár, János Szabó
Recenzat de: prof. Ing. Dr. Ivan Chmurny.
Imagini: arhiva autorilor
Fotografia ilustrativă: Tomáš Malý

L. Kajtár este șeful adjunct al acestui departament.

Autorii lucrează la Departamentul de inginerie a serviciilor de construcții și tehnologii permanente ale proceselor de la Universitatea de Științe Tehnice și Economice din Budapesta.

Literatură
1. Bánhidi, L. - Kajtár, L.: Komfortelmélet 2000 Budapest. Proiectare tehnică.
2. Ilaria, B. - Vincenzo, C.: Aplicarea metodelor de evaluare a energiei la stocul de clădiri existente: analiza unor clădiri rezidențiale din Torino. În: Energie și clădiri, 2009, nr. 41, p. 790 - 800.
3. Kajtár, L. - Leitner, A. și colab.: Mediu termic de înaltă calitate prin tavan răcit în clădirea de birouri. În: Al 9-lea Congres Mondial REHVA Clima „Well-Being Indoors” 2007, Helsinki, 2007.
4. Kajtár, L. - Hrustinszky, T. și colab.: Calitatea aerului interior și cererea de energie a clădirilor. În: a 9-a conferință internațională Clădiri sănătoase 2009, Syracuse, 2009.
5. Fauchoux, T. M. - Simonson, C. J. - Torvi, A. D.: Efectul recuperării energiei asupra calității aerului perceput, consumului de energie și economiei clădirilor de birouri pentru ventilatori. În: Tranzacții ASHRAE, 2007, Vol. 112, partea 2, p. 440.
6. Petráš, D - Lulkovičová, O. - Takács, J. - Füri, B.: Surse de energie regenerabile pentru încălzire. În: Încălzirea caselor de familii și apartamente. Bratislava: JAGA, 2005. p. 193 - 217.
7. Petráš, D. - Kalús, D. - Takács, J.– Matej, P: Consum rațional de energie în exploatarea clădirilor din instalația industrială. În: Acta Mechanica Slovaca, 2004, vol. 8, nr. 3-A.

Articolul a fost publicat în revista TZB HAUSTECHNIK.