ministarstvo nauke i tehnoloŠkog razvoja republike … · spratna visina je 288 cm, odnosno čisto...

Rukovodilac: Prof. dr Dubravka Mijuca [email protected] www.matf.bg.ac.yu/~dmijuca Beograd, 25. 07. 2008.god

Matematički fakultet Katedra za mehaniku

Univerzitet u Beogradu Studentski trg 16 11000 Beograd

www.matf.bg.ac.yu Tel: (011)-20-27-801

Fax: (011)-630-151

MINISTARSTVO NAUKE I TEHNOLOŠKOG RAZVOJA REPUBLIKE SRBIJE:

NACIONALNI PROGRAM ENERGETSKE EFIKASNOSTI GRAĐEVINSKIH OBJEKATA

NPEE 283011: Primena evropskih postupaka za izračunavanje potrebne i određivanje dozvoljene specifične potrošnje energije za grejanje novih i postojećih stambenih zgrada

STUDIJA PRIMENE NUMERIČKE SIMULACIJE U OCENI ENERGETSKE EFIKASNOSTI GRAĐEVINSKIH OBJEKATA NA PRIMERU NOVOPROJEKTOVANOG STAMBENOG OBJEKTA GP2, LAMELA U NOVOM BEOGRADU DUBRAVKA MIJUCA, IVAN JOJIĆ, GORAN PETROVIĆ, DUŠAN GAJIĆ

Evidencioni broj: 451-01-03059/2005-01/EE 283011B

Organizacija koordinator: Matematički fakultet Univerziteta u Beogradu

Organizacije učesnice: Institut “Kirilo Savić” A.D., Beograd Institut za ispitivanje materijala A.D. , Beograd Institut Nikola Tesla, Beograd Arhitektonski fakultet Beograd Mašinski fakultet Beograd

Korisnici: Građevinska direkcija Srbije Agencija za energetsku efikasnost - Beograd

Broj meseci istraživača/inženjera 42/0

M i n i s t a r s t v o n a u k e i t e h n o l o š k o g r a z v o j a R e p u b l i k e S r b i j e Evidencioni broj projekta 451-01-03059/2005-01/EE 283011B

Studija primene numeričke simulacije u oceni energetske efikasnosti građevinskih objekata na primeru postojećeg stambenog objekta u Cvijićevoj 44 u Beogradu

Strana 2 od 17

KLJUČNE REČI: - Energetska efikasnost građevinskih objekata / Energy efficiency of buildings

- Design Builder (DesignBuilder Software Ltd)

- Simulacija / Simulation

- Sertifikacija

SADRŽAJ

Uvod ....................................................................................................................................3

Softver .................................................................................................................................3

Tehnički opis objekta ...........................................................................................................4

Analiza projektovanog rešenja.............................................................................................5 Geometrija stana ..........................................................................Error! Bookmark not defined.

Rezultati simulacije..............................................................................................................6 Originalno arhitektonsko-građevinsko projektno rešenje.............. Error! Bookmark not defined. Rešenje sa poboljšanim omotačem objekta ................................. Error! Bookmark not defined. Probni proračunski sertifikat za objekat sa poboljšanim omotačem prema nacrtu prEN 15217.......................................................................................................................................... 12

Literatura ...........................................................................................................................17


STUDIJA PRIMENE NUMERIČKE SIMULACIJE U OCENI ENERGETSKE EFIKASNOSTI GRAĐEVINSKIH OBJEKATA NA PRIMERU POSTOJEĆEG STAMBENOG OBJEKTA U CVIJIĆEVOJ 44 U BEOGRADU

Strana 3 od 17

Uvod U ovoj studiji sagledan je sa aspekta energetske efikasnosti objekat čija se izgradnja planira u naselju Bežanijska Kosa u Beogradu. Predmet simulacije je bio dvosoban stan na tipskom spratu, površine 52,5 m2, što je najčešća i ujedno najtraženija struktura stana na tržištu. Objekat je reprezentativan i zato što je deo dolazećeg trenda masovnije stambene izgradnje, koja je tek započela, a čiji se pravi zamah tek očekuje u narednom periodu. Objekat je i po svojoj konstrukciji i materijalizaciji takav da odgovara većini izgrađenih zgrada tokom poslednjih godina.

SOFTVER Prilikom ove analize korišćen je programski paket Design Builder (Slika 1), zasnovan na programskom paketu Energy Plus. Uneti su meteroološki podaci, odnosno spoljni klimatski uslovi, lokacija stana, geometrija stana sa orijentacijom, izabrani su konstruktivni elementi, prozori i otvori, aktivnosti po zonama, namene pojedinih prostorija, parametri KGH.

Slika 1. DesignBuilder softver za integralnu ocenu energetske potrošnje zgrada



Strana 4 od 17

TEHNIČKI OPIS OBJEKTA Matematički model u programu Design Builder urađen je na osnovu projekta koji je 2007. godine izradilo preduzeće Graditelj iz Beograda. Odgovorni projektant je dr Milanka Brković, dipl. inž. arh. Objekat je planiran u II mesnoj zajednici naselja Bežanijska Kosa. Posmatrana lamela je krajnja. Na tipskom spratu ima po pet stanova, različite strukture.

Tretiran je stan C3 na tipskom spratu u Lameli 1. Stan je dvosoban, površine 52,5 m2 i sledeće je strukture: ima predsoblje, kuhinju, dnevni boravak sa ručavanjem, lođu, spavaću sobu i kupatilo. Jednostrane je orijentacije, što znači da ima samo po jedan prozor na dnevnoj i spavaćoj sobi, kao i jedna balkonska vrata ka lođi. Kupatilo i predsoblje nemaju prozore, a kuhinja se provetrava preko prostora za ručavanje. I u kuhinji i u kupatilu postavljeni su ventilacioni otvori, odnosno vertikale. Predviđena je ugradnja PVC fasadne stolarije.

Posmatrani stan je sa dve strane okružen drugim stanovima, sa jedne je fasada, a jedna strana stana je uz zajednički hodnik zgrade. Konstrukcija objekta je na licu mesta liveni armirano betonski skelet, sa livenim armirano betonskim zidovima jezgra. Fasadni zidovi su zidani od giter bloka, sa termoizolacijom od mineralne vune, debljine 5 cm, preko koje je sloj cementnog maltera na rabicu. Iznutra su malterisani cementnim malterom. Zidovi ka susednim stanovima su od obostrano malterisanog giter bloka, a ka zajedničkom hodniku od armiranog betona, debljine 20cm, preko koga je postavljen sloj taropora od 5 cm. Svi zidovi unutar objekta su malterisani cementnim malterom, debljine 2 cm.

Spratna visina je 288 cm, odnosno čisto u svim prostorijama stana 259 cm.

Međuspratna konstrukcija je lakomontažna tavanica LMT 16 + 5 cm, preko koje je postavljen tvrdi stiropor od 2 cm i cementna košuljica u sloju od 3,5 cm. Završna obrada stambenog prostora je parket, a ostalih prostorija keramičke pločice. Tavanica je sa donje strane malterisana u sloju od 2 cm. Slojevi primenjenih zidova i njihove karakteristike prikazani su u prilogu.



Strana 5 od 17

ANALIZA PROJEKTOVANOG REŠENJA Posmatrani projekat je, što se odmah vidi, delo iskusnog projektanta stambenih objekata i po kvalitetu rešenja organizacije prostora značajno je iznad većine novoprojektovanih objekata poslednjih godina. Organizacija stanova je veoma dobra, na tragu beogradske školesedamdesetih i osamdesetih godina. Ovo posebno ističemo, budući da je, iz različitih razloga, u periodu devedesetih godina došlo do diskontinuiteta u stambenoj izgradnji, te novi, savremeni projekti, često po kvalitetu zaostaju za visokim standardima koji su postavljeni u doba usmerene stambene izgradnje.

Iako jednostrane orijentacije, stanovi su dobro osveljeni i provetreni, sa ispravnim rasporedom i odgovarajućim površinama prostorija. Stanovi imaju dobre lođe, preko kojih je ventiliran prostor za ručavanje i kuhinja. Nisu izostavljene ni ostave ni predprostori na ulazu. Svi ovi elementi, zapravo normalni, u prethodnom periodu su često zapostavljani, i to ne samo radi uštede, nego i usled nedostatka projektantske veštine, nepostojanja standarda i propisa, kao i neukosti samih investitora.

Kontura objekta je veoma razuđena, što je uslovilo veliki broj vertikalnih armirano betonskih serklaža na uglovima fasadnih zidova. Budući da se radi o značajnom broju serklaža, delovi zida sa armiranim betonom umesto giter bloka označeni su u projektu i obrađeni u proračunu toplotne zaštite posebno (SFZ2). U samom modelu u programu Design Builder ovi delovi fasadnog zida nisu posebno analizirani, ali je na odgovarajući način izvršena kompenzacija, kako je prikazano uz rezultate simulacije. Sami serklaži nemaju veliku površinu, te se na tim mestima ne dešava značajan povećan prolaz toplote, ali može doći do kondenzacije vodene pare na mestima kontakta betona i giter bloka, kao i do prslina u malteru na tim mestima.

Navedeni konstruktivni elementi ne bi predstavljali problem da na fasadi nije primenjena nevetrena fasada, sa termoizolacionim slojem od svega 5 cm. Iako, prema proračunu priloženom uz projekat, ovakva toplotna zaštita zadovoljava propise, ona je realno ispod standarda i zahteva dobre prakse. Primenjeno rešenje je, ipak, nešto bolje od sve zastupljenije demit-fasade, budući da je sa spoljne strane predviđeno da se fasada malteriše preko rabica, što donekle popravlja termičke karakteristike i značajno je trajnije i kvalitetnije. Takođe, razuđena kontura znači i veću površinu fasade, što sa aspekta energetske efikasnosti nije optimalno rešenje.

Napominjemo posebno i da je visina plafona svega 259 cm (zapravo 257 cm, ako računamo i završnu obradu plafona). Tako mala visina, iako nekada uobičajena, više nije dovoljna. Osim što onemogućava korišćenje prostora za poslovne namene, vizuelno je neugodna. Sa aspekta energetske efikasnosti, lakše je zagrejati prostor manje visine, odnosno zapremine. Međutim, u svetlu klimatskih promena na globalnom nivou i podizanja prosečnih temperatura, kada hlađenje i provetravanje ima sve značajniju ulogu, rešenje sa tako malom spratnom visinom ne može se smatrati opravdanim. Razlozi za primenu niskih tavanica su različiti i delimično opravdani – pre svega, kod objekata koji se uklapaju u visinsku regulaciju suseda, što ovde nije slučaj. Ekonomski razlozi – ušteda na materijalu za građenje, nisu ozbiljni, budući da se radi o maloj razlici u utrošku. Značajan razlog da se smanjuje visina prostora je krajnje problematičan uslov protivpožarne zaštite, koji postavlja maksimalnu visinu završne tavanice na 22 m, te se projektanti, na zahtev investitora, trude da izvuku najveću korisnu površinu iz zadatih gabarita objekta.



Strana 6 od 17

Obrađivačima studije nije bila dostupna kompletna investiciono-tehnička dokumentacija za posmatrani objekat. Ovo ne smatramo posebnim nedostatkom, budući da je cilj studije bio da se, sa aspekta energetske efikasnosti, sagledaju karakteristike stambenih objekata koji se projektuju i izvode u ovom trenutku, odnosno uoče dobre i loše strane rešenja koja se primenjuju u savremenoj praksi. Analizirani objekat, stoga, treba posmatrati kao tip, reprezentativni uzorak, odvojeno od individualnih posebnosti konkretnog rešenja.

Prilikom analize korišćen je programski paket Design Builder, zasnovan na programskom paketu Energy Plus. Uneti su meteroološki podaci, odnosno spoljni klimatski uslovi, lokacija stana, geometrija stana sa orijentacijom, izabrani su konstruktivni elementi, prozori i otvori, aktivnosti po zonama, namene pojedinih prostorija, parametri KGH.

U daljem će biti dat detaljan prikaz izvršene analize termičkog ponašanja referentnog stana

GEOMETRIJA STANA Geometrija objekta je uneta u Design Builder na osnovu dostupnih arhitektonsko-građevinskih podloga, a koje je izradilo preduzeće Graditelj iz Beograda. Uneti su svi geometrijski elementi (spoljni i pregradni zidovi sa pripadajućim otvorima).

Ogledni stan ima površinu 52,5 m2, a čista spratna visina je 259 cm.

Slika 2. Model izrađen prema projektnoj dokumentaciji



Strana 7 od 17

Slojevi zidova

Prilikom unošenja podataka za zidove i tavanice objekta korišćeni su kako postojeći šabloni Design Builder-a, koji su odgovarali podacima iz arhitektonsko-građevinskog projekta, tako i posebno kreirani elementi prema projektu. Za svaku prostoriju su uneti podaci za svaki deo njenog omotača (zid, plafon, pod). Uneti podaci i proračunati koeficijenti prolaza toplote prikazani su u nastavku:

SFZ 1 1 cem. malter 2 cm mineralna vuna 5 cm giter blok 19 cm malter 2 cm

k = 0,527 W/m2K



Strana 8 od 17

SFZ 2 2 cem. malter 2 cm mineralna vuna 5 cm armirani beton 20 cm malter 2 cm

k = 0,582 W/m2K

UZ 2 3 cem. malter 2 cm giter blok 19 cm malter 2 cm

k = 1,722 W/m2K



Strana 9 od 17

UZ 3 4 cem. malter 2 cm taropor 5 cm giter blok 19 cm malter 2 cm

k = 0,609 W/m2K

zid 12 cm 5 cem. malter 2 cm opeka 12 cm malter 2 cm

k = 2,445 W/m2K



Strana 10 od 17

zid na kant 6 cem. malter 2 cm taropor 5 cm giter blok 19 cm malter 2 cm

k = 3,045 W/m2K

Slika 3. Građevinska fizika



Strana 11 od 17

REZULTATI SIMULACIJE Uneti su podaci ASHRAE-a za meteorološku godinu za Beograd.

Za vazduhopropusnost omotača korišćen je šablon DesignBuilder-a čiji koeficijenti odgovaraju projektovanom tipu prozora. Napominje se da nisu bile dostupne izmerene vrednosti vazduhopropusnosti te je stoga i korišćen ovakav metod unosa podataka.

Slika 4. Prikaz šablona DesignBuilder-a za unos koeficijenata vazduhopropusnosti

Za sistem grejanja je izabrano radijatorsko grejanje povezano na sistem daljinskog grejanja Beogradskih elektrana. Shodno ovome je izabran i režim rada ovog sistema. Sa obzirom da nije bio dostupan Glavni mašinski projekat instalacija grejanja za ovaj objekat sistem je dimenzionisan automatski u DesignBuilder-u na osnovu unetih podataka za lokaciju objekta i na osnovu još uvek važeće spoljne projektne temperature od -18oC.

Ventilacija je prirodna prema minimalnoj potrebnoj količini svežeg vazduha po osobi prema ASHRAE normama, dok je u blokiranim prostorijama predviđena mehanička ventilacija.

Unutrašnje temperature pojedinih prostorija su zadate saglasno njihovoj nameni.

Za klimatizaciju je izabran split sistem.



Strana 12 od 17

Struktura potrošnje energije je sledeća:

Tabela 1. Struktura potrošnje energije

Potrošač kWh/m2god

Grejanje 60,3

PTV 2,8

Klimatizacija (hlađenje) 9,5

Osvetljenje 16,5

UKUPNO (EP) 89,1

PROBNI PRORAČUNSKI SERTIFIKAT ZA OBJEKAT SA POBOLJŠANIM OMOTAČEM PREMA NACRTU PREN 15217

Nacrtom PrEN 15217 predložen je sledeći postupak za izradu energetskog sertifikata objekta:

a) Definisati tip objekta

b) Odabrati vrednost za energetsku efikasnost prema zakonskoj regulativi Rr i vrednost Rs koja se odnosi na tipičnu zgradu ovog tipa za dato područje.

c) Definisati vrednost energetskog ponašanja zgrade EP

Definisati indikator za klasifikaciju C prema sledećem postupku:

1) RrEPC

RrEP

=→≤1

U ovom slučaju je energetsko ponašanje zgrade EP ref.en.pon. prema zakonskoj regulativi EPr.



Strana 13 od 17

2) RsEPC

RsEP

+=→≤ 11

U ovom slučaju je EP lošije od EPs.

3) U ostalim slučajevima RrRsRrEPC

−−

+= 1

U ovom slučaju je EP izmedju EPr i EPs.

Sertifikat treba da sadrži minimum sledeće:

a) Tip zgrade ili dela zgrade na koju se odnosi b) Slučajeve gde se koristi certifikaciona shema.

Tehnički podaci koje treba da sadrži sertifikat su minimalno:

1) Indikator za definisanje energetskog ponašanja (energija, emisija CO2, itd.) 2) Referentne vrednosti 3) Klasu energetske efikasnosti 4) Informacije o energetskom ponašanju glavnih komponenti objekta i sistema 5) Preporuke za isplativa poboljšanja energ.ponašanja podeljene na mere modernizacije i

mere upravljanja zgradom.

Indikator se može izabarati da predstavlja proračunatu vrednost, operativnu vrednost ili obe, što treba jasno naglasiti na sertifikatu.

Na osnovu dosadašnjih iskustava i istraživanja, potrošnja energije za grejanje, hlađenje, potrošnu toplu vodu, osvetljenje tipičnog objekta na Novom Beogradu se kreće u granicama 150 – 160 kWh/m2god. Zbog toga predložena vrednost za Rs iznosi 160 kWh/m2god.

Vrednost Rr je odabrana na osnovu evropskih normi za stambene objekte (Tabela 1) (Norsk Energy Workshop, Beograd 2007):



Strana 14 od 17

Tabela 1. Norme i statistika za potrošnju energije

i iznosi Rr = 120 kWh/m2god.

Vrednost EP je dobijena simulacijom i iznosi EP = 89,1 kWh/m2god

Na osnovu ovoga vrednost indikatora C za posmatrani objekat sa poboljšanim omotačem iznosi

RrEPC = = 0,74.

Klasifikovanje objekta se vrši prema sledećoj tabeli:

1) Klasa A za C < 0,5 2) Klasa B za 0,5 ≤ C < 1 3) Klasa C za 1 ≤ C < 1,5 4) Klasa D za 1,5 ≤ C < 2 5) Klasa E za 2 ≤ C < 2,5 6) Klasa F za 2,5 ≤ C < 3 7) Klasa G za 3 ≤ C

Prema tome posmatrani objekat poboljšanog omotača pripada proračunskoj klasi B.

,



Strana 15 od 17

REHVA je predložila sledeću pregledniju tabelu za klasifikaciju objekata sa modifikovanim granicama klasa:

Slika 9. Alternativna tabela za klasifikaciju objekata

Posmatrani objekat i na osnovu proračunske metodologije REHVA spada u klasu B.

Na slici 10 prikazan je sertifikat za ogledni objekat u skladu sa nacrtom prEN 15217.



Strana 16 od 17

Slika 10. Predlog izgleda sertifikata



Strana 17 od 17

LITERATURA 1. Predlog standarda prEN 15217 – Energy performance of buildings – Methods for

expressing energy performance and for energy certification of buildings, European Committee for Standardization, 2005

2. Implementacija Direktive 2002/91/EC o energetskim karakteristikama zgrada, Dimitrije Lilić, „Evropske norme i direktive iz oblasti EE zgrada“, Beograd, 2008. godine

3. Matematičko modeliranje i razvoj metoda i tehnike za dijagnostiku energetske efikasnosti postojećih i novih objekata. Dubravka Mijuca, Nina Kordić Diković, Goran Petrović, Ivan Jojić, Dušan Gajić. Pr.br. 451-03-1549/2003-01/EE813-197B, 2006. godine

4. Studija primene numeričke simulacije u oceni energetske efikasnosti građevinskih objekata na oglednom objektu u Bloku 34 na Novom Beogradu. Dubravka Mijuca, Nina Kordić Diković, Ivan Jojić, Dušan Gajić 451-03-1549/2003-01/EE813-197B, 2006. godine

5. Studije primene numeričke simulacije u oceni energetske efikasnosti građevinskih objekata na oglednom objektu u ulici Bulevar AVNOJ-a br.79 na Novom Beogradu, Blok 29. Dubravka Mijuca, Nina Kordić Diković, Ivan Jojić, Dušan Gajić, Goran Petrović, 451-03-1549/2003-01/EE813-197B, 2006. godine

ministarstvo nauke i tehnoloŠkog razvoja republike … · spratna visina je 288 cm, odnosno čisto...

Documents