slide2
slide3
slide1

Konstrukční a materiálové řešení objektu

Základy

Na základě geologického průzkumu blízko postavených stojících staveb není spodní stavba založena na sesuvném nebo poddolovaném území, na tekutých píscích nebo plastických jílech. V půdorysu stavby se nemění charakter podloží a další faktory ovlivňující stabilitu a nerovnoměrné sedání základů. Pod násypem z drceného kameniva je zemina, která má únosnost více než 100 kPa.

Spodní stavbu tvoří plovoucí ŽB monolitická deska tl. 200mm. ŽB deska je uložena na hutněném podsypu z drceného kameniva, tl. 800 mm. Přímo pod deskou je provedena tepelná izolace z XPS polystyrenu tl. 200mm a zhutněna na E2,def = 40 MPa. Vrstva kameniva je odvodněna drenáží a svedena do místní ležaté kanalizace. Hydroizolace je navržena ve skladbě proti zemní vlhkosti a je provedena na horním líci ŽB desky. Průzkumem bylo zjištěno nízké zatížení radonem.

Navržené výrobky, materiály a hlavní konstrukční prvky:
Betonová konstrukce C25/30 – XC1 – S2
Betonářská výztuž B 500 A (10 505 (R)) a KARI sítě

Podkladní extrudovaný polystyren tl. 200 mm: Styrodur C, typ 3035 CS
Dovolené trvalé tlakové napětí pod základovými deskami σ = 130 kPa
Modul pružnosti E = 20 MPa

Násyp pod základy: Drcené kamenivo, značka G2-G3, štěrk špatně zrněný, frakce 16-32, hutněné po vrstvách na E2,def = 40 MPa (ověřeno na místě zkouškou) v celé vrstvě násypu. Bylo požadováno, aby relativní ulehlost aktivní zóny do hloubky 0,8 m pod polystyrenem (násypu) byla min. Id = 0,85. Hutnění násypu bylo prováděno po vrstvách tl. 200 mm.

Krytí výztuže bylo stavebním dozorem před betonáží řádně zkontrolováno.
Samotná betonáž, tvrdnutí a zrání betonu nebylo prováděno při teplotě pod 5°C. Pro jistotu byly do směsi přidány přísady proti promrznutí. Beton byl zakryt proti případnému dešti a mrazu.

 

Horní stavba

Horní stavba domu je řešena v technologii moderní dřevostavby, používající při montáži stěnové, příčkové a stropní panelové dílce na bázi dřeva. Skladba obvodových konstrukcí je provedena v difúzně otevřeném systému s parobrzdou. Venkovní fasáda je tvořena kombinací nejčastějších zateplovacích systémů. Tvoří ji kontaktní zateplovací systém, provětrávaná fasáda s dřevěným obložením a provětrávaná fasáda s fasádními deskami. Plošná hmotnost nosných panelů nepřesahuje hodnotu 100 kg/m2. Při navrhování dispozice se využívá modulové koordinace a unifikace stavebních dílů. Základním rozměrem je stavební modul šířky 600 mm. Zv těchto pravidel následně vyplývají půdorysné a výškové proporce domu. Spojování je provedeno sponkovými, vrutovými a hřebíkovými spoji. Použitý stavební a izolační materiál je z přírodních produktů s důrazem na ekologii.

Stěny obvodové
Nosnou konstrukci obvodových stěn tvoří dřevěná rámová konstrukce z ?-nosníků (60×300 mm, 90×300 mm), opláštěná z vnější strany sádrovláknitou deskou tl. 15 mm a z vnitřní strany parobrzdnou sádrovláknitou deskou tl. 15 mm. Toto opláštění přenáší horizontální a diagonální zatížení ze stropní konstrukce do úložné desky. Dutiny rámové konstrukce stěn jsou vyplněny tepelnou izolací z dřevěných vláken. Z vnitřní strany je stěna opatřena předstěnou (rám z dřevěných profilů 60×60 mm opláštěný sádrovláknitou deskou tl. 15 mm) opět vyplněnou tepelnou izolací z dřevěných vláken. Vnější stranu tvoří zateplovací systém z dřevovláknitých desek opatřený tenkovrstvou omítkou. Celková tloušťka obvodové stěny je 552 mm.

Stěny vnitřní
Vnitřní nosné stěny jsou zv dřevěné rámové konstrukce (tl.v 120v mm) a oboustranného opláštění sádrovláknitými deskami (tl.v 15v mm). Rám je vyplněn tepelnou izolací zv minerální plsti. Celková tloušťka stěny je 150v mm.
Vnitřní dělící stěny (nenosné) jsou zv dřevěné rámové konstrukce (tl.v 60v mm, tl.v 120v mm) a oboustranného opláštění sádrovláknitými deskami (tl.v 15v mm). Rám je vyplněn tepelnou izolací zv minerální plsti. Celková tloušťka stěny je 90 nebo 150v mm.

Stropy nadv přízemím
Nosnou částí stropu meziv přízemím a podkrovím jsou dřevěné stropní nosníky 60x240v mm, nav kterých je položen záklop zv dřevotřískové desky 22v mm. Meziv nosníky je v tloušťce 120 mm umístěna akustická izolace z minerální plsti. Podhled ze sádrokartonových desek (2×12,5 mm) je přichycen do dřevěného laťování (30×60 mm). Konstrukce podlahy je složena z kročejové izolace, anhydritového potěru a podlahové krytiny. Celková tloušťka stropu je cca 467 mm.

Střešní konstrukce
Konstrukce střechy nad podkrovím využívá prostoru mezi dřevěnými ?-nosníky (90×180 mm) k uložení tepelné izolace tl. 180 mm z dřevěných vláken. Na krokvích je v celé ploše připevněné další tepelně izolační souvrství určené pro nadkrokevní aplikace. Nad izolací je větraná vzduchová mezera a střešní laťování pro upevnění plechové krytiny. Zespodu je na krokvích zavěšený sádrokartonový podhled vyplněný tepelnou izolací z dřevěných vláken tl. 60 mm. Funkci parobrzdy zajišťuje sádrovláknitá deska s nakašírovanou folií. Celková tloušťka šikmého stropu (krovu) bez střešní krytiny je 652 mm.

Skladba obvodové stěny

Skladba obvodové stěny

Skladba obvodové střechy

Skladba obvodové střechy

Schodiště
Je provedeno jako tříramenné, dřevěné bez podstupňů se dvěma bočními schodnicemi, do nichž jsou osazeny schodišťové stupně.

Výplně otvorů
Okna jsou dřevěná, lepený profil se zasklením je určen pro nízkoenergetické domy.
Součinitel prostupu tepla Uw = 0,71 W/m2.K.
Vstupní dveře jsou dřevěné.
Součinitel prostupu tepla Uw = 1,0 W/m2.K.

    NAVRHOVANÉ MATERIÁLY A JEJICH OHLED NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ A ZDRAVOTNÍ NEZÁVADNOST
  • ŽB deska – na výrobu je potřeba méně betonu, než při založení na základových pasech
  • nosné prvky – stavební smrkové řezivo
  • opláštění – sádrovláknité a sádrokartonové desky
  • Izolace – dřevovláknité desky, polystyren je z technických důvodů použit pouze pod spodní stavbou
  • výplně otvorů – dřevěné
  • fasáda – dřevovláknité desky, ze severní strany dřevěné obložení, ze strany západní cementovláknité fasádní desky.

Při dodržování pravidelné běžné údržby je životnost horní stavby stanovena na 100 a více let.


Energetická koncepce a parametry objektu

ENERGETICKÁ KONCEPCE OBJEKTU

Z hlediska základních požadavků je tvarová a konstrukční koncepce řešena ve shodě se zásadami a pravidly, které jsou pro pasivní domy definovány v ČSN 75 0540-2 (2002). V níže uvedeném textu jsou popsány parametry, které byly při návrhu a realizaci zohledněny.

    Celková koncepce budovy:
  • tvarové řešení budovy (kompaktnost a členitost budovy) – poměr A/V v nízkých hodnotách
  • maximální omezení příčin tepelných mostů v konstrukci a výrazných tepelných vazeb mezi konstrukcemi
  • uspořádání vnitřní dispozice a tepelných zón s ohledem na orientaci ke světovým stranám
  • volba umístění prosklených ploch fasády a jejich přiměřená velikost pro pasivní solární zisky a omezené přehřívání vnitřního prostoru

    Vytápění a chlazení:
  • vhodná koncepce a propojení systémů technického zařízení budovy
  • účinná regulace pro snížení spotřeby energie na vytápění a chlazení
  • rekuperace odváděného teplého a chladného vzduchu s využitím chlazení nočním vzduchem nebo zemním registrem a maximální omezení strojního chlazení
  • u budov s vyššími prosklenými plochami zabezpečení vnitřního prostoru proti přehřívání
  • využití stínících prostředků (žaluzie a slunolamy)

    Tepelné charakteristiky obvodových konstrukcí:    Součinitel prostupu tepla všech obvodových konstrukcí na hranici vytápěného prostoru:
  • Střešní konstrukce U≤0,10W/m2.K
  • Obvodová stěna U≤0,10W/m2.K
  • Podlaha přilehlá k zemině U≤0,12W/m2.K
  • Okna Uw≤0,8W/m2.K
  • Vstupní dveře Uw≤1,2W/m2.K
  • Propustnost solárního záření výplněmi otvorů: Okna g≥0,5
  • Průměrný součinitel prostupu tepla Uem≤0,21W/m2.K

    Lineární činitele prostupu tepla:
  • Vnější stěna navazující na další vnější konstrukci, např. základ, strop nad nevytápěným prostorem, jinou vnější střechu, střechu, lodžii, balkón, arkýř, atd. ψk≤0,2W/m.K
  • Vnější stěna navazující na výplň otvoru ψk≤0,03W/m.K
  • Střecha navazující na výplň otvoru ψk≤0,10W/m.K


Kvalita vnitřního prostředí a tepelná ztráta výměnou vzduchu

    Zpětné získávání tepla
  • Účinnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu η≥85%

    Spárová průvzdušnost
  • Neprůvzdušnost obálky budovy ve fázi hrubé stavby n50≤0,6 h-1
  • Neprůvzdušnost obálky budovy po dokončení stavby n50≤0,6 h-1

    Teplotní pohoda v interiéru v přechodném a letním období
  • nejvyšší teplota vzduchu v letním období Φi≤27oC

    Potřeba tepla na vytápění
  • Měrná potřeba tepla na vytápění EA≤15kWh/m2.a

    Potřeba primární energie
  • Potřeba primární energie z neobnovitelných zdrojů na vytápění, přípravu teplé užitkové vody a technické systémy budovy PEA≤60kWh/m2.

 

ZÁKLADNÍ TECHNICKÉ A ENERGETICKÉ PARAMETRY OBJEKTU
Objekt splňuje energetické parametry pro pasivní domy dle ČSN 730540-2(2002). Při započítání solárních zisků a uvolňovaného tepla přítomnými obyvateli lze uvažovat o malém rozdílu mezi spotřebovanou a potřebnou energií na vytápění. Přidáním fotovoltaických panelů, na které je středisko do budoucna připraveno je možné dosáhnout parametrů nulového domu.

Průkaz energetické náročnosti budovy

Průkaz energetické náročnosti budovy

    Výpočtové parametry:
  • Měrná spotřeba energie budovy EPa: 35 kWh/m2.a
  • Měrná potřeba tepla na vytápění budovy Ea: 10 kWh/m2.a
  • Průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy Uem: 0,13 W/m2.K
  • Tepelná ztráta Φi: do 2kW

    Další skutečné parametry:
  • Součinitel prostupu tepla střešní konstrukce: U≤0,09W/m2.K
  • Součinitel prostupu tepla obvodové stěny: U≤0,10W/m2.K
  • Součinitel prostupu tepla podlahy přilehlé k zemině: U≤0,12W/m2.K
  • Součinitel prostupu tepla okna: Uw≤0,71W/m2.K
  • Součinitel prostupu tepla vstupních dveří: Uw≤1,0W/m2.K
  • Propustnost solárního záření výplněmi otvorů: g≤0,5
  • Účinnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu: η≥85%
  • Neprůvzdušnost obálky budovy po dokončení stavby: n50=0,52 h-1
  • Nejvyšší teplota vzduchu v letním období θi≤27oC

 

VYTÁPĚNÍ
Systém vytápění obsahuje nadřazenou regulaci navržených tepelných zdrojů s možností využití pro výzkumné a výukové účely. Systém umožňuje měření všech potřebných veličin, toků, výkonů a tepelné energie. Výstupy MaR jsou vyvedeny na PC s grafickým zobrazením daného schématu, zvoleného zdroje i otopné soustavy. Jelikož se jedná o nízkoenergetickou stavbu, je nutno při prováděné výuce a potřebných měřeních zajistit chlazení topné vody tak, aby byl zajištěn vždy odvod přebytečné tepelné energie. Toto platí zejména při vytápění objektu zdrojem s vyšším výkonem, které se v nízkoenergetických domech zpravidla nepoužívají (plynový kotel, peletková kamna). Základním zdrojem pro vytápění objektu byl zvolen elektrický kotel. VZT je možné používat dvěma způsoby – teplovzdušné vytápění a řízené větrání. Oboje s rekuperací odpadního tepla (koupelna, soc. zařízení) s možností sledování významu přívodního podzemního registru.

Rozvody potrubí pro vytápění a vzduchotechniku jsou v prostoru strojovny viditelné. Navíc je v prostoru strojovny provedena možnost připojení vlastního zdroje skrze komín. Pro studijní účely je možná ukázka a demonstrace vnitřního zařízení tepelných zdrojů. Mezi zdroji lze porovnat účinnost a vliv na vnitřní prostředí vytápěného objektu.

Schéma strojovny systému a VZT

Schéma strojovny systému a VZT

POPIS SYSTÉMU
Celkový popis systému i následující podrobné řešení navazuje na výkres schématu celkové navržené technologie. Základem zařízení je akumulátor tepelné energie o objemu 800 litrů s integrovanou funkcí chladiče topné vody při přebytku tepelného výkonu. Tepelná energie je dodávána z instalovaných tepelných zdrojů o teplotě dané využívaným zařízením. Výstup z akumulátoru je odebírán v nejnižším bodu o teplotě cca 35°C. pomocí směšovače je možno nastavit požadovanou teplotu zpětné vody v rozmezí 35 – 65°C.

Odvod ztrátového tepla je zajištěn pomocí trubkového tepelného výměníku osazeného ve spodní 1/3 akumulátoru. Náplň nemrznoucí kapalinou (např. 30% etylenglykol) umožní celoroční provoz venkovního chladiče o výkonu cca 12 kW s frekvenčně řízeným ventilátorem tak, aby teplota směsi při provozu nepoklesla pod 0°C.

Tepelné zdroje (elektrokotel, plynový kondenzační kotel, kotel na biomasu a tepelné čerpadlo) jsou napojeny do společného sběrného potrubí. Při výuce a provozech se předpokládá chod vždy pouze jednoho tepelného zdroje. Z tohoto důvodu je řízení teploty vstupní vody a měření tepla pro všechny zdroje společné.

Solární systém využívá (pro zjednodušení schématu) napojení do systému nemrznoucí směsi. Při měření je chladící ventilátor vypnut, v případě přebytku výkonu solárních panelů (což nastane v letním období i mimo provoz střediska) je pomocí ventilátoru zajištěn celoroční odvod přebytečného tepla a nedojde tak k přehřívání solárního systému ani akumulační nádrže.

Pro zdroj chladu pro vzduchotechniku je využito tepelné čerpadlo, chlad je odebírán z primárního systému TČ. Nemrznoucí směs o požadované teplotě je vyvedeno do chladiče VZT jednotky, snížením tepelného spádu na teplotu 3/6°C je možno snížit v letním období teplotu vzduchu až na 12°C a následně ohřát. Tímto způsobem lze názorné ilustrovat i odvlhčení vzduchu na hodnotu relativní vlhkosti cca 60% při libovolných venkovních podmínkách.

    Výuková sestava tepelných zdrojů:
  • přímotopný elektrokotel o příkonu 6 kW
  • elektrická spirála o příkonu 2 kW
  • plynový kondenzační kotel o regulovatelném výkonu v rozsahu 2 – 10 kW
  • automatický kotel na spalování pelet o výkonu do cca 12 kW
  • tepelné čerpadlo země/voda o výkonu 6 kW
  • solární systém s vakuovými trubicemi o ploše cca 4 m2

    Otopné soustavy objektu:
  • desková otopná tělesa dimenzována na tepelný spád 50/43°C
  • podlahové vytápění dimenzované na tepelný spád 40/35°C
  • vytápění VZT dimenzované na teplená spád 50/43°C
  • chlazení VZT dimenzované na tepelný spád 6/12°C
  • ohřev teplé vody (TV) dimenzovaný na tepelný spád 55/48°C


Topné soustavy odebírají potřebnou tepelnou energii z horních vrstev tepelného akumulátoru, zpětná voda je vracena do akumulátoru nad úrovní vložené chladící vložky. Každý okruh je vybaven cirkulačním čerpadlem s elektronickou regulací tlakové diference a směšovačem pro nastavení požadované teploty topné vody. S ohledem na provoz TČ jsou navrženy i výpočtové parametry topných systémů. Pro vytápění objektu mimo dobu výuky se předpokládá využití naakumulované tepelné energie z výukového provozu tepelných zdrojů, popřípadě solární energií. S ohledem na navržený pasivní dům se trvalý provoz definovaného tepelného zdroje nepředpokládá (je však možný).

PODROBNÝ POPIS JEDNOTLIVÝCH TEPELNÝCH ZDROJŮ
Akumulátor tepla 800 litrů
Atypický akumulátor 800 litrů zajišťuje dokonalé kvantitativní i tlakové oddělení okruhu tepelných zdrojů od topných okruhů. Pro akumulaci je využita horní část akumulátoru o objemu cca 500 l, která umožní při rozdílu teplot 10°C akumulaci cca 6 kW což plně postačuje akumulovat hodinový výkon osazených tepelných zdrojů. Přívodní potrubí je napojeno v horní části, výstupní potrubí vyvedené k tepelným zdrojům je vyvedeno ze spodní části akumulátoru. V akumulátoru je instalována elektrická topná vložka o příkonu 4 kW vybavená vlastním provozním termostatem nastaveným na 50 °C a havarijním termostatem nastaveným na 80 °C. Tato vložka bude použita pro temperaci objektu při dlouhodobém odstavení v zimním období (prázdniny mezi semestry).

Pro dosažení výstupní teploty cca 35°C do systému o kruhu tepelných zdrojů je ve spodní 1/3 akumulátoru instalován trubkový výměník (chladič) vyvedený na suchý venkovní chladič. Tento okruh je s ohledem na část umístěnou mimo objekt naplněn nemrznoucí kapalinou s bodem tuhnutí pod -25°C. Tento výměník slouží i pro využití tepelné energie ze solárních kolektorů. Akumulátor tepla je vybaven jímkami pro instalaci teploměrů a teplotních čidel regulace. Jsou osazeny 4 ks čidel pro kontrolu teploty vody a množství akumulované tepelné energie. Další dvě čidla jsou osazena na vstupním a výstupním potrubí okruhu zdrojů.

Chladič a okruh nemrznoucí směsi
Tento okruh zajišťuje chlazení topné vody ve spodní části akumulátoru a s ohledem na celoroční provoz je naplněn nemrznoucí směsí 30% etylenglykol (koncentrace na -25°C). Pokud je nutno chladit topnou vodu (signál od teplotních čidel) je spuštěno cirkulační čerpadlo nemrznoucí směsi a frekvenčním řízením ventilátoru je udržována teplota výstupní zpětné vody na hodnotě cca 35°C. Suchý chladič o výpočtovém výkonu cca 12 kW při teplotě venkovního vzduchu 25°C je instalovánza objektem na dvou betonových pasech. Frekvenční regulací otáček ventilátoru je udržována potřebná teplota vody ve spodní části akumulátoru.

    Okruh nemrznoucí směsi je dále využíván i pro další technologické zařízení:
  • odvod chladu z primárního okruhu tepelného čerpadla
  • přenos tepla ze solárních vakuových kolektorů do akumulátoru, popřípadě do chladiče (při přebytku tepelné energie)
  • chlazení klimatizace z primárního okruhu tepelného čerpadla


Napojení tepelných zdrojů
Tepelné zdroje jsou napojeny na společné potrubí za předpokladu provozu vždy pouze jediného zdroje. Nastavení teploty zpětné vody vstupující do tepelných zdrojů je provedena směšovačem. Tato regulace umožňuje stabilizaci teploty na požadovanou hodnotu podle provozovaného zdroje. Tuto teplotu lze při provozu měnit a tím sledovat u tepelného čerpadla hodnotu COP a u kondenzačního kotle účinnost při kondenzaci (vstup cca 40°C) a bez kondenzace (vstup cca 55°C). Na toto potrubí jsou jednotlivé zdroje napojeny přes uzavírací kulové kohouty a zpětné klapky (zamezeno zpětné cirkulaci při odstavení).

Měření vyrobené a spotřebované energie
Ve zpětném potrubí okruhu zdrojů je osazen průtokoměr ultrazvukového měřiče tepla, na obou potrubích pak párované snímače teploty. Měřič tepelné energie umožňuje odečítat veškeré hodnoty nutné pro určení účinnosti v daném okamžiku provozovaného tepelného zdroje. Napájení el. energií tepelných zdrojů bude vybaveno společným třífázovým elektroměrem umožňujícím odečítání spotřebované elektrické energie provozovaného tepelného zdroje (součást elektroinstalace a MaR).

Elektrokotel
Je navržen elektrokotel s elektrickým příkonem 6 kW vybavený veškerým zařízením pro autonomní provoz (cirkulační čerpadlo, exp. nádoba, provozní a zabezpečovací prvky). Provoz elektrokotle je řízen z nadřazené regulace a podle potřeb výuky.

Plynový kotel
Je navržen kondenzační nástěnný plynový kotel s modulovaným výkonem hořáku cca 2 – 10 kW. vybavený veškerým zařízením pro autonomní provoz (cirkulační čerpadlo, exp. nádoba, provozní a zabezpečovací prvky). Odvod spalin i přívod spalovacího vzduchu je proveden třívrstvým ocelovým komínem přes obvodovou stěnu do vnějšího prostoru (odvod spalin proveden nad úroveň střechy). Provoz plynového kotle je řízen z nadřazené regulace a podle potřeb výuky. Spotřeba zemního plynu je odečítána z fakturačního plynoměru (jedná se o jediný spotřebič zemního plynu).

Kotel na spalování biomasy – peletky
Jsou umístěna malá automatická peletková kamna s hořákem na spalování dřevních peletek s regulovatelným tepelným výkonem do 12 kW. Pro sledování přesné spotřeby paliva je nutné zvážení spáleného množství. Při sledování účinnosti je tak známa spotřeba paliva, spotřeba elektrické energie pro ventilátory a na měřiči tepla pak bude odečítána výroba tepla.

Tepelné čerpadlo
Je zapojeno malé teplené čerpadlo v provedení země/voda o tepelném výkonu cca 6 kW s elektrickým příkonem cca 2 kW, vybavené veškerým zařízením pro autonomní provoz (cirkulační čerpadla primární i sekundární strany, provozní a zabezpečovací prvky). Připojení sekundární strany (výstup do systému) je provedeno v dimenzi DN20. Pomocí směšovače na straně topné vody lze nastavovat teplotu vstupující vody od 35 do 50°C. Odvod chladu je proveden do chladícího okruhu naplněného nemrznoucí směsí (30% etylenglykol). Tepelná energie je čerpána ze systému chlazení akumulátoru a z venkovního vzduchu. Teplota vstupující vody na primární straně TČ je podle potřeb regulovatelná v celém provozním pásmu TČ v rozsahu -5 až +15°C. Na základě snímaných energií – spotřebovaná elektrická energie a vyrobená tepelná energie lze v relativně krátkých časových úsecích sledovat vliv změn teplot primární i sekundární strany na velikost faktoru násobnosti COP. Provoz tepelného čerpadla je řízen z nadřazené regulace a podle potřeb výuky. Tepelné čerpadlo lze využít v letním období i k výrobě chladu pro vzduchotechniku. Chladič vstupujícího vzduchu je napojen na primární okruh tepelného čerpadla s nastavením teploty primární vody na hodnotu cca +3/+6°C. Tato nízká teplota umožní i aplikaci sušení vstupního vzduchu v letních měsících na kondenzační teplotu cca +12°C a následný ohřev na požadovanou teplotu cca 20°C. Tepelná energie bude při tomto provozu odváděna do akumulátoru, kde bude částečně využita k dohřevu vzduchu po odvlhčení, přebytek bude odveden chladičem do venkovního vzduchu.

Solární systém
S ohledem na názornost výuky jsou instalovány solární panely na zem vedle objektu. Vakuové trubicové kolektory jsou ve sklonu cca 70° – 80°. Tento sklon snižuje tepelný výkon v letním období a naopak navyšuje tepelný výkon v zimním období. Přenos tepla bude proveden nemrznoucí směsí umožňující celoroční provoz. S ohledem na zjednodušení celého systému je tepelná energie ze solárních panelů převedena do okruhu chladiče a přes vložený trubkový výměník pak do akumulátoru tepla. Pro měření vyrobené tepelné energie slouží instalovaný systém. Pro letní chlazení při přebytku tepelné energie je využit dostatečně dimenzovaný chladič. Jeho chod (včetně cirkulačního čerpadla) spínán v období mimo výuku automaticky při dosažení teploty v akumulátoru 70°C.

POPIS TOPNÝCH SYSTÉMŮ
Z důvodů výuky a odvodu tepla z tepelných zdrojů jsou instalovány nejčastěji používané topné systémy, vzduchotechnika a ohřev TV. Tepelná energie pro tyto systémy je odebírána z výukových topných provozů uvedených zařízení. Odběr je proveden z horního výstupu akumulátoru, zpětná voda je vracena do 1/3 výšky tak, aby při odstavení zdrojů nedocházelo k jejímu ochlazování. Všechny systémy jsou vybaveny vlastními cirkulačními čerpadly a samostatnou regulací teploty směšováním.

Desková otopná tělesa
Ve prostorech 2.N.P. jsou instalována desková otopná tělesa (v koupelně trubková) navržená na tepelný spád 50/4 3°C (s ohledem na parametry TČ). Rozvod je proveden v kombinacích měděného a plastového potrubí. Otopná tělesa budou vybavena termostatickou hlavicí. Chod cirkulačního čerpadla i směšovač okruhu ovládá centrální řídící systém.

Podlahový topný systém
Podlahové vytápění je navrženo pouze v 1. N.P. Topný systém je navržený na tepelný spád 40/35°C. Konstrukce podlahy je uspořádána podle zvoleného systému podlahového vytápění. Regulace bude provedena podle vnitřní teploty. Rozvod je proveden ve čtyřech okruzích: sociální zařízení, technická místnost, učebna a hala.

Vzduchotechnika
Vlastní vzduchotechnika je řešena samostatným projektem. V systému VZT je použit oddělený výměník pro chlazení a ohřev vzduchu. Navržený systém zdrojů tepla a chladu umožňuje realizovat ve vzduchotechnice následující provozní stavy:

  • větrání prostorů objekt a sociálního zařízení v době mimo provoz
  • zajištění požadované výměny cca 600 m3 při provozu zařízení (20 m3/osoba) za předpokladu minimálně 50% rekuperace
  • v zimním období vytápění s 80% recirkulací vzduchu
  • v letním období chlazení vzduchu cca 600 m3 umožňující odvod tepelných zisků
  • v extrémních letních dnech umožnuje odvlhčování vzduchu a následný ohřev na požadovanou vstupní teplotu. K dispozici je chlad 3/6°C a topná voda 50/43°C z provozu TČ.

Ohřev TV (teplé vody)
Ohřev teplé vody je proveden v akumulačním kombinovaném zásobníku o objemu 200 l s teplovodní vložkou dimenzovanou na tepelný spád 55/48°C. Topná voda pro ohřev je odebírána z akumulátoru tepla, což umožňuje ohřev tepelnou energií ze všech dostupných tepelných zdrojů.

Pro názornost je umístěn TV s cirkulační smyčkou. Jako druhá varianta ohřevu je TV ohřívána průtočně ve vložené trubce v horní 1/3 akumulátoru. Lze využít tepelnou energií ze všech zdrojů, avšak bez možnosti regulace teploty (teplota v akumulátoru může dosáhnout až 80°C). Z tohoto důvodu je na výstupním potrubí osazen automatický směšovač s vlastním termickým pohonem nastaveným na teplotu 50°C. Oba zdroje budou zapojeny paralelně, o způsobu ohřevu rozhodne obsluha zařízení.

HYDRAULICKÁ SESTAVA OTOPNÉHO SYSTÉMU

Schéma hydraulické stěny

Schéma hydraulické stěny

Hydraulická sestava umožňuje zapojovat zjednodušené otopné sestavy s různými regulačními armaturami a sledovat jejich chování. K dispozici je praktická ukázka vyvažování otopných sestav a na měřící stolici určení charakteristik regulačních a pojistných armatur. V prostorách strojovny je možné ukázat zapojení kotlového okruhu, kaskádu dvou kotlů, zapojení do rozdělovače/slučovače, THR nebo bypassu.

POZNÁMKA
Navržený systém tepelných zdrojů, chlazení a otopných systémů je základní a vychází z požadavků na výuku a praktickou ukázku funkce jednotlivých otopných systému a tepelných zdrojů. Systém lze nadále rozšiřovat a měnit dle potřeby výuky a výzkumu. Zapojení využívá některých prvků, které&nbspnelze v&nbspnormálních topných systémech aplikovat (chlazení zpětné vody, maření tepelného výkonu&nbspTČ, odvod chladu do akumulátoru apd.) Toto zapojení však umožňuje přebytky využít k vytápění a ohřevu TV. Dále tento systém umožňuje nastavování teplot zpětné vody k tepelným zdrojům podle požadavku i teploty primárního okruhu TČ bez ohledu na vnější podmínky.

Rovněž solární systém je zapojen netradičně, zde je však rozhodující zajištění funkce a ukázka tohoto systému. Solární kolektory předávají tepelnou energii nemrznoucí směsi chladícího okruhu a při odstavení chladiče je veškerá energie předávána do spodní části akumulátoru.

Celý systém předpokládá dokonalou regulaci nadřazenou centrálou, popřípadě přímo pomocí PC. Toto lze řešit buď vhodnou spolupráci s katedrou odpovídajícího zaměření, popřípadě lze pro systém použít běžně používané regulační podcentrály (Johnoson Controls, AMIT, Siemens apd.) s komunikačním propojením na PC.

Při vizualizaci lze zobrazit pouze část zařízení, které je v dané době v provozu s vyznačením všech měřených a požadovaných hodnot. Tuto vizualizaci lze zobrazit na větším monitoru, popřípadě projektorem. Z PC bude také možno měnit požadované parametry, z naměřených údajů je možno automaticky provádět výpočty účinností u kotlů, COP u tepelného čerpadla a sledovat přímo v čase změnu těchto parametrů při změnách teplot topného média a u TČ i teplot v primárním okruhu. Požadavky na regulaci celého systému jsou popsány v části elektroinstalace.

Elektroinstalace

  • VŠEOBECNĚ O ELEKTROINSTALACI
  • KNX – INTELIGENTNÍ ŘÍZENÍ BUDOVY
  • MĚŘENÍ A REGULACE
  • EZS
  • NOUZOVÉ OSVĚTLENÍ

Comments are closed.