Процес цілісного планування Майбутня майстерня Мінськ Підписати PDF Завантажити безкоштовно
Міжнародний центр освіти та зустрічей згідно з GmbH та міжнародний центр освіти та зустрічей Йоганнес Рау Мінськ: Майбутня майстерня Мінськ Довідка: 28463-25 Підсумковий звіт Dipl.-Ing. Клаус Бек, дипл.-інж. Йорг Ханнеманн, Dipl.-Ing. Патрік Юнг, Dipl.-Ing. Heli Kasa, Dipl.-Ing. Ернст Меркшиєн, Dipl.-Ing. Вернер Муркен, дипло-інж., Дипло-Віртш-ін-г. Йорг Пробст, дипл.-інж. Йорг Роговський, Пітер Юнге-Вентруп Др. Астрід Сам Мартін Шен Ессен, грудень 2011 року
Видавництво: IBB gem. GmbH Dortmund Peter Junge-Wentrup Bornstr. 66 44145 Дортмунд Тел: 0231-952096-0 Факс: 0231-521233 2
Зміст Список малюнків 4 Список таблиць 5 1 Короткий зміст 6 2 Вступ 7 3 Попереднє планування/проект планування 10 3.1 Архітектура - розробка проектних версій 10 3.2 Розробка концепції постачання 13 3.3 Енергетична концепція для опалення та охолодження 26 4 Пасивний будинок стандарт Білорусь (PH-St) 30 4.1 Збір даних про місцеві умови 30 4.2 Розрахунки PHPP 33 4.3 Моделювання будівель 40 4.4 Порівняння варіантів будівельної конструкції 49 4.5 Оцінка життєвого циклу будівельних матеріалів 57 4.6 Дидактична підготовка конструктивного порівняння варіантів 60 4.7 Енергетична концепція - технічне будівельне обладнання 61 5 Дидактика 62 5.1 Програма оцінки та забезпечення якості 62 5.2 Планувальні семінари 63 5.3 Розробка посібника з комплексного планування 63 5.4 Розробка дидактичного Загальна концепція використання будівлі як навчального майданчика 63 5.5 Створення Інтернет-презентації 64 5.6 Проведення одноденної підсумкової конференції в Мінську 65 6 Висновок 65 7 Додаток 67 3
Перелік таблиць Таблиця 1 Генерувальна установка з даними про ефективність 27 Таблиця 2 Граничні значення пасивного будинку 33 Таблиця 3 U-значення використовуваних компонентів 34 Таблиця 4 Граничні умови для втрат тепла у вентиляції 34 Таблиця 5 Результати для потреб опалення 35 Таблиця 6 Змінення якості ізоляції 36 Таблиця 7 Статистика температури - офіси 41 Таблиця 8 Статистика температури для виставки, конгресу, семінару 42 Таблиця 9 V2.1 - V2.3 порівняння варіантів 45 Таблиця 10 V2.1 - V2.3 46 Таблиця 11 V2.1 - V2.3 порівняння варіантів 47 Таблиця 12 Варіантна матриця для будівельних конструкцій 52 Таблиця 13 Енергетичний баланс для компонентів, варіант BK3 54 Таблиця 14 Енергетичний баланс для компонентів, варіант BK4 54 Таблиця 15 Енергетичний баланс компонентів, варіант BK5 54 Таблиця 16 Енергетичний баланс, компоненти варіанту BK6 56 Таблиця 17 Витяг балансу будівельних матеріалів 59 5
140 кВт загального навантаження базового навантаження 120 100 80 60 40 20 33 кВт - 0 год 1000 год 2000 год 3000 год 4000 год 5000 год 5000 год 6000 год 7000 год 8000 год Рисунок 4 Річна крива тривалості з базовим навантаженням 33 кВт, просте моделювання на основі кліматичних даних Проведено моделювання будівлі, що призвело до ще більш екстремально вираженої кривої тривалості. Крива тривалості моделювання складає основу для концепції та проекту обраної системи опалення та охолодження. У порівнянні з кривою тривалості першого простого моделювання вона виглядає наступним чином. 140 кВт загального навантаження базове навантаження 120 100 80 60 40 20 33 кВт - 0 год 1000 год 2000 год 3000 год 4000 год 5000 год 6000 год 6000 год 7000 год 8000 год Рисунок 5 Нова річна крива тривалості тепла з базовим навантаженням 33 кВт, на основі динамічного моделювання будівлі 3.2.3 Порівняння витрат на опалення на початковій фазі Порівняння витрат на опалення базувалося на системі VDI 2067, але не включало динамічного оновлення цін на енергію протягом усього періоду.
інвестиції 20 років. Натомість ризик оцінювався за допомогою сценарію високих цін, за якого наноситься чітке можливе збільшення. Сценарій високих цін включає підвищення ціни на природний газ на 20 євро/МВт-год та підвищення ціни на електроенергію на 30 євро/МВт-год. Деревні пелети та централізоване опалення зростають набагато помірніше - відповідно 10 євро/МВт-год та 8 євро/МВт-год. Результат порівняння був таким: 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 Витрати на опалення в/м². Сценарій високої ціни, базовий варіант - газовий FW HP Geoth. монов. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL Gas BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL Gas Рисунок 6 Порівняння витрат на опалення для 10 систем, фаза планування 1 3.2.4 Порівняння фази 2 Після уточнення проектних даних з результатами моделювання будівлі та відповідної корекції порівняння вартості опалення наступні змінені результати зображення. 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 Витрати на опалення в/м². Сценарій високої ціни, базовий варіант - газ FW HP Geoth. монов. WP Geoth. GM-WP WP + BHKW BHKW 5 SpL FW BHKW 5 SpL Gas BHKW 10 SpL FW BHKW 10 SpL Gas Рисунок 7 Розподіл витрат на опалення для 10 систем, фаза планування 23 23
акуратно 200 присутніх людей збільшують навантаження при охолодженні, одночасно зменшуючи потужність при нагріванні. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 кВт 19 січня 20 січня 21 січня 22 січня 23 січня 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Рисунок 9 Типові профілі добових навантажень у січні Концепція опалення та охолодження, таким чином, передбачає кращу ефективність використання систем та генерацію декількох буферних резервуарів, які будуть більш рівномірними. Усі системи генерації розміщені в окремій котельні з підключенням до центру компетенції IBB Мінськ та готелю. На наступній виставці показані встановлені генераторні установки з відповідними даними про продуктивність: Тепло NT Тепло HT Холодна електроенергія Природний газ ТЕЦ 1 12,5 5,5 Природний газ ТЕЦ 2 12,5 5,5 Тепловий насос 91 65 26 Геотермальні зонди 98 98 98 RLT холодильна машина 36 10 Повітроохолоджувач 46 Попередній нагрів WRG 65 Таблиця 1 Генерувальна установка з даними про експлуатаційні характеристики Розподіл тепла та холоду в будівлі, включаючи системи рекуперації тепла для вентиляції, показаний у додатку як схема для опалення та охолодження. 27
Для зменшення тепловтрат вентиляції використовується вентиляційна система з рекуперацією тепла. Припускається, що ступінь рекуперації тепла становить 75 відсотків. 4.2.3 Результати відповідно до PHPP Потреба в опаленні будівлі обумовлена сумою втрат тепла на передачу та вентиляцію за мінусом сонячного та внутрішнього доходу. Отримані наступні результати для місць в Мінську та для стандартного розташування в Німеччині: Таблиця 5 Результати щодо вимог до опалення в мінську в Німеччині для цього місця - DIN V 4108-6 Вимоги до опалення 37,105 кВт-год/(м² а) 26,569 кВт-год/(м² а) Вимога про те, що пасивний будинок повинні мати вимогу до опалення макс. 15 кВт-год/(м² а), явно перевищена в обох місцях. Для визначення потреби у первинній енергії витрати енергії на технічні системи постачання додаються до потреби у опаленні, що призводить до потреби в енергії на опалення. Потім результат множиться на коефіцієнт первинної енергії згідно з DIN V 18599-100: 2009-10, таблиця А1. Результати, наведені на наступному малюнку, приводять для Мінська та для стандартного розташування Німеччини: Рисунок 14 Зміна потреби у первинній енергії 35
Рисунок 19 Порівняння даних виміряних погодних даних та погодних даних PHPP. Для подальших параметрів розрахунку та фізичних характеристик будівель див. Додаток. 4.3.1 Базовий варіант V0 Потреба в енергії нагрівання Конкретна потреба в енергії нагрівання, враховуючи енергореферентну площу згідно з Інститутом пасивного будинку (PHI), що складає 2 005,5 м² (станом на 23 травня 2011 р.), Становить 15,5 кВт-год/м2 для будівлі в базовому варіанті. Припустимі внутрішні навантаження становлять 9 Вт/м2 (що відповідає 75 кВт-год/(м² а)), що пов’язано з нерегульованим освітленням та високою щільністю використання. У базовій версії будівля не відповідала б критерію пасивного будинку щодо первинної енергії через високу потребу в електроенергії. 4.3.2 Літні температури V0 У наступних таблицях наведено години перегріву для основних придатних для використання площ. Влітку температура повітря в приміщенні може досягати 42 С. Таблиця 7 Статистика температури - години зони офісів понад 27 С [год.] Частка річного часу роботи 2610 год. [%] Макс. Темп. Підвал офіс 813 31 37,36 EG_офіс 947 36 39,63 1-й поверх_офіс_NW 948 36 39,93 1-й поверх_офіс_W 1038 40 40,90 Офіс 1-го поверху_O 1205 46 40,85 Офіс 1-го поверху SO 1010 39 40,64 41
CC Підсумковий звіт 33 Добовий хід сприйнятої температури (07.08.) Зовнішній підвал_кабінету EG_office 1 поверх_кабінет_NW 1 поверх_кабінет_W 1 поверх_кабінет_O 1 поверх_кабінет SO 2 поверх_кабінет_NW 2-й поверх_кабінет_W 2-й поверх_кабінет_NO 2-й поверх_кабінет_O 2-й поверх_кабінет_SO 2_ поверх 32___ офіс 31 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 Година доби (07.08.) Рисунок 20 V1 Добовий хід сприйманих температур в офісах 33 Добовий хід сприйманої температури (07.08.) Зовні UG_Ausst. Чорнобиль 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 Година дня (07.08.) Малюнок 21 V1 Щоденний курс сприйманих температур Виставка 43
Малюнок 23 V2.1 - V2.3 Річні показники енерговитрат для трьох архітектурних варіантів Опалення відповідає тепловій потребі, значення електричної енергії для освітлення відповідає енергетичній потребі електричного світла. Сонячний приплив тепла означає пасивний приплив сонячної енергії через вікна. Якщо часткові енергетичні суми оцінюються з точки зору первинної енергії, то варіант 2.2 із запланованими на сьогодні віконними площами має найкращі результати. Потреба у первинній енергії у варіанті 2.3 із більшою часткою вікон демонструє вищу потребу в енергії нагрівання. Це може бути в значній мірі компенсовано зниженою потребою в енергії для освітлення. У варіанті 2.1 із вдвічі зменшеними площами вікон потреба в енергії нагрівання нижча, ніж у варіанті 2.2. Однак потреба в енергії для освітлення значно вища, а також вища, ніж економія енергії на опалення. Таблиця 9 V2.1 - V2.3 Порівняння варіантів Половина вікна вдвічі V2.1 QH = 14,62 кВт-год/м² (тепловий) QBel = 24,57 кВт-год/м² (електричний) QEnd, H + Bel = 39,19 кВт-год/м²a QPE, H + Bel = 84,87 кВт-год/м²a 45
Запланована площа вікна V2.2 QH = 20,14 кВт-год/(м² а) (теплова) QBel = 16,71 кВт-год/м² (електрична) QEnd, H + Bel = 36,85 кВт-год/(м² a) QPE, H + Bel = 69,95 кВт-год/(м² а) Збільшена частка вікон V2,3 QH = 25,49 кВт-год/(м² а) (теплова) QBel = 14,42 кВт-год/м² (електрична) QEnd, H + Bel = 39,91 кВт-год/(м² а) QPE, H + Bel = 70,10 кВт-год/(м² а) 4.3.6 Варіант 2.2 - Аналіз тіні Для того, щоб показати сонячний вплив сусідніх будівель на будівлю, проводили аналіз тіні з сусідніми будинками та без них. Таблиця 10 V2.1 - V2.3 Модель із сусідніми будинками Модель без сусідніх будівель Оцінено чотири вікна з різною орієнтацією з 1-го поверху. 46
крайове ущільнення та ситуація установки, відрегульовані. Відкориговане значення U W становить 0,91 Вт/(м² K). Висота підлоги була переглянута відповідно до креслень архітекторів компанії Beck від 19 квітня 2011 року. Варіант BK2 Варіант BK2 базується на варіанті BK1. Конструкції непрозорих компонентів були адаптовані до рекомендованого, необов’язкового будівельного стандарту TKP45-2-04-43-2006, що діє з 1 липня 2010 року в Білорусі. - Зовнішня стіна U = 0,30 Вт/(м² K) - Зовнішня стіна до землі U = 0,30 Вт/(м² K) - Дах U = 0,16 Вт/(м² K) - Основа U = 0,30 Вт/(м² K) - вікно U = 0,91 Вт/(м² K) Значення вентиляції та внутрішніх навантажень залишаються незмінними. Варіанти BK3 - BK6 Варіанти BK3 - BK6 базуються на варіанті BK1. Конструкції були побудовані відповідно до такої матриці: Таблиця 12 Варіанти конструкцій матричної конструкції Позначення/ескіз Конструкція V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 AW - Дерев'яна каркасна конструкція 1) Дерев'яна опалубка 2) Рейки 3) Прилавки контр 4) 2,2 см DWD 6) 24 см МВт WLG 035 7 ) 1,8 см OSB 8) 6 см МВт WLG 035 9) 2,5 см гіпсокартон U = 0,127 Вт/(м²K) XXXX AW проти ґрунту V_1 1) ґрунт 2) поліпропіленовий фільтр 3) дренаж EPS 8 см. 4) 26 см XPS WLG 035 5) 1 см бітум 6) 25 см залізобетон U = 0,129 Вт/(м²K) X X X 52
AW проти ґрунту V_3 AW залізобетон 1) ґрунт 2) поліпропіленовий фільтр 3) опорний елемент 4 см. 4) 30 см гранулят із пінопласту WLG 080 5) 16 см XPS WLG 035 6) 1 см бітум 7) 25 см залізобетон U = 0,116 Вт/(м²K) 1) шпатель 1 см 2) 28 см EPS WLG 035 3) 20 см залізобетон U = 0,121 Вт/(м²K) XXXXX Позначення/ескізна структура V BK3 V BK4 V BK5 V BK6 Фундамент плити 1 1) Покриття 2) Цементна стяжка 6 см 3) 12 см EPS WLG 035 4) 30 см залізобетон 6) 20 см піноскло WLG 050 XXXU = 0,129 Вт/(м²K) Плита фундамент 2b 1) Покриття 2 ) 6 см цементна стяжка 3) 12 см PUR WLG 025 4) 30 см залізобетон 6) 20 см піноскло WLG 050 U = 0,131 Вт/(м²K) X плоска покрівля 1) 1 см бітум XXXX 2) 2,2 см чорнова прокладка 3) 4 см вентиляція 4) 2,2 см OSB 6 ) 30 см целюлозна ізоляція WLG 040 8) 6 см целюлозна ізоляція WLG 040 9) 2,5 см гіпсокартону U = 0,120 Вт/(м²K) теплоізоляційне скло Ug = 0,7 Вт/м²K XXX г = 57% захисне скло UG = 0,7 Вт/м²K X 53
Таблиця 17 Фундамент пластини балансу будівельного матеріалу 1 AW проти Erdreich V_3 AW дерев'яна конструкція 59
зчитувати деталі та їх поведінку вологи та документувати їх протягом тривалого періоду часу. 4.7 Енергетична концепція - технічне будівельне обладнання З дидактичних міркувань для майбутнього проекту семінару була обрана концепція постачання тепла та охолодження, яка оцінювалась не лише з чисто економічної точки зору. Для найкращого можливого спілкування за обраною технологією системи технічний центр був створений як окрема будівля, придатна для відвідування групами відвідувачів. Можна побачити таку системну технологію: - Підключення геотермальних зондів - Насоси геотермальних зондів - Пластинчастий теплообмінник геотермальних зондів - Тепловий насос - Розподільник для опалення та охолодження - Комбіновані теплоелектроцентралі - Буферне сховище - Вентиляція всмоктувальної машини - Вентиляція охолоджуючої машини - Технологія MSR для шафи управління (опція) План поверху технічного центру Більш детальну планову документацію технічного центру із відповідною легендою див. У додатку. 61