Transcript Téma: VaV-SN-3-173-05 Integrace zařízení pro využití

Národný projekt
FMFI - Univerzita Komenského v Bratislavě
2007
FV v architektúre, BIPV a príklad využitia
obnovitelných zdrojov v návrhu rekonštrukcie
budovy MFF v Prahe
Doc. Ing. Jiří Sedlák, CSc
Fakulta stavební Vysokého učení technického v Brně
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Kombinace FV prvků a teplovzdušného větrání
• Navrhnout a ověřit různé způsoby řešení solárních systémů
umožňujících současně výrobu elektrické energie a ohřev větracího
vzduchu a jejich integrace do stavebně architektonického řešení a
techniky prostředí budov
• Ověřit potenciální možnosti ohřevu čerstvého větracího vzduchu při
současném chlazení FV panelů a stanovit účinnost vlivu chlazení na
elektrický výkon FV článků a panelů
• Vyvinout a ověřit varianty FV modulů a přímé připojení ventilátorů u
vzduchotechnických systémů integrovaných do obvodových plášťů
budov s vyloučením ztrát elektrické energie
• Vyvinout pro FV hybridní systémy se vzduchotechnickým větráním a
vytápěním tepelný výměník s účinností 90%
• Vyvinout a ověřit systémy větrání s ventilátorem o výkonu do 25-35 W
na byt v obytných budovách (Synergia, Dánsko)
Uplatnění FV prvků v architektuře a struktuře budov
• V rámci projektu Paslink, Joule III a dalších evropských projektů byl
prováděn experimentální výzkum v laboratořích JRC, ISPRA
(Institute for Environmental and Sustainability, Renewable energy
Unit, Ispra, Italie) a měření na demonstračních objektech
realizovaných budov v Itálii, Španělsku a v Německu.
• Na základě zkušeností z několika výzkumných projektů řešených
v rámci 6FP rámcového programu výzkumu EU bylo vytvořeno
referenční zkušební zařízení, umožňující experimentální hodnocení
a analýzu dat elektrického a tepelného chování fotovoltaického
hybridního systému (prvku BIPV), uvažovaného pro integraci do
solární fasády obvodového pláště budovy a poskytujícího vstupní
data pro výpočty a modelování fasádních systémů.
• Speciální návrh fotovoltaických modulů a referenčního testovacího
zařízení umožnilo výzkum FV hybridního systému prostřednictvím
analýzy teplotních, energetických a proudových elektrických polí a
posoudit vhodnost použití různých materiálů pro fotovoltaické
moduly.
Uplatnění FV (BIPV) v architektuře a struktuře budov
Hlavní cíle a možnosti využití
FV a FV/FT prvků a sytémů v
archiektuře a zajištění
vhodné integrace BIPV prvků
(Building Integrated
Photovoltaic Components)
ve struktuře budov
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Integrovaná aplikace fotovoltaických kolektorů v dvojité solární fasádě
obvodové konstrukce budovy
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Schéma nového testovacího referenčního zařízení ozn. TRE (JRC, ISPRA)
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Základní schéma
nastavení vytvořené pro
otvor na jižní straně
v Paslink testovací
referenční místnosti
(schéma vlevo).
Vyvinutý zkušební modul
hybridního fotovoltaického
systému řešeného jako
samostatně stojící box
určeného pro testování při
různých okrajových
podmínkách
(schéma vpravo).
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Teplotní efektivnost hybridního BIPV modulu obsahujícího 121
fotovoltaických článků typu sklo-sklo
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Tepelné výměny ve fotovoltaickém hybridním systému experimentálně
ověřované v testovacím referenčním zařízení v JRC, Ispra
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Graf výpočtového a naměřeného výkonu hybridního fotovoltaického
systému v průběhu typického slunečného dne
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Graf výpočtového a naměřeného výkonu hybridního fotovoltaického
systému v průběhu typického slunečného dne
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Demonstrační objekt s dvojitou fasádou s integrovanými BIPV prvky na
budově ELSA, Ispra, Itálie.
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Funkční a provozní
schéma dvojité PV
fasády a modelu
budovy ELSA,
Ispra, Itálie
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
PV-VENT návrh pro obytný blok v Kodaňi - Skovlunde, FV systém
zajišťuje elektrickou energii pro provoz ventiltorů
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
FV integrované panely do solárního komínu zajšťujícího větrání
budovy provedené při renovaci obytné budovy v Kodani - Skovlunde
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Detail FV integrované fasády provedené při renovaci obvodového pláště obytné
budovy v Kodani - Skovlunde
Uplatnění FV/FT prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Integrace hybridních FV/FT prvků s ohřevem vzduchu do fasády pro
větrání a vytápění budov DTU Lyngby v Dánsku
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
FV/FT panely
integrované ve fasádě
při energetické renovaci
obytné budovy v Kodani
– Hedebygade.
Ve fasádě je ohříván
vzduch pro větrání a
vytápění budovy.
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Interace hybridní FV fasády s ohřevem vzduchu
pro větrání obytné budovy v Kodani - Skovlunde
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Detail Integrace hybridní FV fasády s ohřevem vzduchu pro větrání
obytné budovy v Kodani - Skovlunde
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Integrové hybridní FV
fasády budovy
Missawa Kinki v Kobe
City. FV moduly
vyrobeny firmou
Solarwatt v
Drážďanech. Články
FV modulů jsou
vyrobeny firmou
SCHOTT Solar v
Alzenau. Celkový
příkon 76 kWp.
Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov
Laminované nebo dvojité sklo s FV články pro fasády firmy SCHOTT
Integrace FV prvků do stíních systémů prosklených fasád
Solární fasáda Solar-Fabrik AG ve Freiburgu zastíněná
pomocí FV panelů na vnější straně fasády
Vliv stínění FV prvky v prosklených fasádách
Solární fasáda Solar-Fabrik AG ve Freiburgu. Interiér vstupní haly
zastíněný pomocí FV panelů na vnější straně fasády.
Vliv stínění FV prvky v prosklených fasádách
Solární fasáda Solar-Fabrik AG ve Freiburgu. Interiér vstupní haly
zastíněný pomocí FV panelů na vnější straně fasády
Ukázky integrace FV prvků ve střešních pláštích obytných
budov
Ukázky integrace FV prvků ve střešních pláštích obytných
budov
Ukázky integrace FV prvků ve střešních pláštích obytných
budov
Pilotní projekt dvojité hybridní fasády budovy
kateder MFF UK v Praze-Holešovičkách
Pilotní projekt dvojité hybridní fasády budovy kateder
MFF UK v Praze, V Holešovičkách
Pohled na jihozápadní
část stávající budovy s
jednoduchou fasádou
Poloha umístění objektu KO MFF Univerzity Karlovy v
Praze, V Holešovičkách
Budova Katedrového objektu MFF UK s hybridní
fasádou
Možnosti řešení pilotního projektu
•
Objekt kateder MFF svou polohou a optimální orientací nabízí výjimečnou
možnost optimálního uplatnění solárních prvků a systémů integrovaných do
obvodových konstrukcí budovy, které umožňují využít až 40% dopadajícího
slunečního tepelného záření.
•
Poloha výškové budovy KO a hydrogeologické poměry areálu MFF
v blízkosti řeky Vltavy dále poskytují možnost využití energie okolního prostředí
zejména spodní vody pro klimatizaci budovy s mimořádně vysokou energetickou
efektivností a rychlou ekonomickou návratností.
•
Okolí budovy na severní straně objektu navíc poskytuje možnost umístění
zemního registru a využití bioklimatických vlivů středně vysoké zeleně pro
chlazení vzduchu v centrálním sytému větrání a klimatizace.
•
Jak vyplývá z údajů uvedených výše je prostá návratnost vložených
investičních prostředků velmi příznivá, zejména při předpokládaném ročním
nárůstu cen energií o 5 – 10%.
navrhovaná patření 28 440 tis. s poměrně krátkou prostou návratností 11,8 let.
Integrace zařízení pro využití obnovitelných
zdrojů energie do struktury budov (VaV SN-3-73-05)
Budova Katedrového objektu MFF UK v Holešovičkách
v Praze navržená k využití OZE v rámci pilotního projektu
Energetická opatření rekonstrukce objektu kateder MFF. Schéma
teplovzdušného vytápění a klimatizace budovy využívajícího funkce
dvojité hybridní solární fasády, zemního registru a spodní vody
za účelem snížení spotřeby primární energie.
Svislý řez modulární dvojitou hybridní
fasádou
Budova Katedrového objektu MFF
UK v Holešovičkách v Praze
Vodorovný řez dvojitou fasádou z
modulárních prostorových prvků
Budova Katedrového objektu MFF UK v Holešovičkách v Praze
Vliv sluneční záření v letním a zimním období
léto
zima
Souhrn energetických opatření využívajících obnovitelné, alternativní a
druhotné energie u objektu KO MFF University Karlovy v Praze, V
Holešovičkách
Souhrn energetických opatření využívajících obnovitelné,
alternativní a druhotné energie u objektu KO MFF University
Karlovy v Praze, V Holešovičkách
Poznámka k tab. 1
1) společné položky pro výpočet prosté návratnosti dvojité hybridní fasády
2) společné položky pro výpočet prosté návratnosti zemního registru
3) společné položky pro výpočet prosté návratnosti solárních absorpčních kolektorů
4) bez započtení dotace na investici, kterou předpokládá Cenové rozhodnutí ERÚ č.
10/2005 ERÚ pro
splnění podmínek Zákona o podpoře výroby elektřiny z OZE č. 180/2005 Sb (současné
programy podpor
umožňují dotaci ve výši 45% až 80% z investičních nákladů, v případě podpor pro
podnikatele z MPO tak, aby návratnost byla 6–8 let; navrhovaná verze programu řízeného
MŽP v prog. období 2007–2013
předpokládá dotace pro OZE u nepodnikatelských subjektů až do výše 90%)
Budova Katedrového objektu MFF UK s hybridní fasádou
Vliv dotace na ekonomické parametry ukazuje následující graf
citlivostní analýzy.
Budova Katedrového objektu MFF UK s hybridní fasádou