Projektowanie systemów wentylacyjnych klimatyzacyjnych i chłodniczych, Studia, Semestr, Systemy ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Prof. zw. dr hab. inż.
Edward Szczechowiak
Instytut Inżynierii Środowiska
Zakład Ogrzewnictwa, Klimatyzacji i Ochrony Powietrza
Politechnika Poznańska
Projektowanie systemów wentylacyjnych,
klimatyzacyjnych i chłodniczych
Kier. Inżynieria środowiska
Rok IV i V, rok. akad. 2006/07
Zakres przedmiotu:
Sem. VIII
1.
Zasady projektowania budynków i układów technicznego wyposażenia.
2.
Rozwój budynków energooszczędnych i proekologicznych.
3.
Współczesne podejście do projektowania budynków energooszczędnych.
4.
Ewolucje w projektowaniu układów TWB dla budynków energooszczędnych.
5.
Model selektywnego i ekskluzywnego projektowania środowiska.
6.
Procedury selektywnego i ekskluzywnego projektowania środowiska.
7.
Proces projektowania zintegrowanego.
8.
Ogólne zasady projektowania zintegrowanego.
9.
Rozwój projektowania zintegrowanego.
10.Ogólny algorytm projektowania zintegrowanego.
11.Elementy algorytmu projektowania zintegrowanego
12.Przykłady programów komputerowych do symulacji układów
13.Optymalizacja bilansów cieplnych budynków klimatyzowanych
14.Wymagania energetyczne dla budynków energooszczędnych.
15.Bilanse cieplne budynków i ich wpływ na wybór systemów wentyl. i klimatyzacyjnych
16.Szczelność budynków i wpływ szczelności na wentylację.
17.Systemy wentylacyjne budynków energooszczędnych
18.Systemy wentylacji naturalnej i mechanicznej. Wentylacja hybrydowa.
19.Wentylacja i zużycie energii, chłodzenie nocne.
20.Strategie wentylacji i ich sterowania
21.Rozwiązania energooszczędnej wentylacji budynków mieszkalnych.
22.Cel stosowania wentylacji energooszczędnej.
23.Zasady projektowania i analizy układów wentylacji energooszczędnej.
24.Wentylacja budynków atrialnych jako obiektów energooszczędnych.
25.Przykładowe rozwiązania budynków atrialnych.
26.Wentylacja garaży i tuneli samochodowych, budowli podziemnych
27.Wentylacja pożarowa budynków.
28.Rozwiązania układów ogrzewania i chłodzenia w klimatyzacji budynków
29.Wpływ obciążeń cieplnych i chłodniczych na wybór systemu klimatyzacyjnego
30.Optymalizacja rozwiązań układów klimatyzacyjnych dla wybranych budynków
31.Klimatyzacja budynków wysokich
32.Klimatyzacja budynków biurowych i hotelowych.
33.Klimatyzacja obiektów halowych, basenów kąpielowych
34.Klimatyzacja miejscowa. Klimatyzatory kompaktowe, SPLIT, szafowe.
© Szczechowiak E.: Projektowanie systemów wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i chłodniczych 2005
1
35.Układy klimatyzatorów energooszczędnych: z pompą ciepła, z wolnym chłodzeniem (free
cooling), z odzyskiem ciepła.
36.Strategie sterowania układów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.
37.Kierunki rozwoju automatyzacji systemów klimatyzacyjnych.
38.Algorytmy sterowania i oszczędnej eksploatacji układów wentylacyjnych i
klimatyzacyjnych.
39.Badania odbiorcze instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.
Sem. IX
40.Zasady chłodzenia pomieszczeń, chłodzenie nocne.
41.Optymalizacja obciążeń chłodniczych budynków.
42.Systemy chłodzenia w klimatyzacji budynków.
43.Układy zintegrowane grzewczo-chłodnicze.
44.Systemy klimatyzacyjne z pompami ciepła
45.Systemy z małymi pompami ciepła.
46.Centrale klimatyzacyjne z pompą ciepła.
47.Wytwornice wody lodowej.
48.Skraplacze i wieże chłodzące.
49.Układy chłodnicze z zasobnikami lodu.
50.Zasady projektowania central chłodniczych.
51.Badania i odbiór układów chłodniczych.
Literatura
1.
Compagno A.: Inteligente Glasfassaden. Birkhäuser, Basel 2002.
2.
Daniels K.: Gebäudetechnik. Oldenbourg Verlag Munchen 1992.
3.
Daniels K.: The Technology of Ecological Building – Basic Principles and Measures.
Examples and Ideas. Birkhäuser, Basel 1997.
4.
Daniels K.: Low-Tech, Light-Tech, Hight-Tech – Building in the Information Age.
Birkhäuser, Basel 1998.
5.
Feinst W.: Das Niedrigenergiehaus. F.C. Müller Heidelberg 1998.
6.
Gallo C., Sala A., Sayigh A.A.M.: Architecture: Comfort and Energy. ELSEVIER 1998.
7.
Hawkes D., McDonald J., Steemers K.: The Selective Environment – An Approach to
Environmentally Responsive Architecture. Spon Press, London 2002.
8.
Jędrzejewska- Ścibak T.:
Zadania budownictwa na tle strategii zrównoważonego
rozwoju.
XLVII
Konferencja Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki
PZITB- Opole – Krynica 2001.
9.
Larsson N.:
Green Building Challenge: the development of an idea.
Building Research
and Information 29(5) 2001, str. 336-345.
10.
Laskowski L.: Systemy biernego ogrzewania słonecznego. Zagadnienia funkcjonowania
i efektywności energetycznej. PAN Warszawa 1993.
11.
Lampe G., Pfeil A., Schmittlutz R., Tokarz M.: Projekt klimatyzacji a projekt budynku.
Arkady 1981.
© Szczechowiak E.: Projektowanie systemów wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i chłodniczych 2005
2
12.
Oesterle E., Lieb R-D., Lutz M., Heusler W.: Double-Skin Facades. Integrated Planning.
PRESTEL Munich 2001.
13.
Olgyay V.: Design with Climate – Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism.
Van Nostrand-Reinhold. New York 1963.
14.
Randall T. (ed.): Environmental Design – An Introduction for Architects and Engineers.
Spon Press, London 2001.
15.
Recknagel/Sprengel: Ogrzewanie i klimatyzacja. Poradnik. Wyd. EWFE 1994.
16.
Przydróżny St., Ferencowicz J.: Klimatyzacja. Wyd. Pol. Wr. 1989.
17.
Praca zbiorowa: Handbuch der Klimatechnik. Band 1: Grundlagen 1989, Band 2:
Berechnung und Regelung 1989, Band 3: Bauelemente 1988. C.F. Mueller Karlsruhe.
18.
Porowski M., Szczechowiak E.: Klimatyzacja pomieszczeń czystych. Wyd. TerMedia
1999.
19.
Mizieliński B.: Wentylacja. Systemy oddymiania budynków. WNT Warszawa 1999.
20.
Praca zbiorowa (red. Baumgarth): Handbuch der Klimatechnik. Band 1: Grundlagen
2000. C.F. Mueller Heidelberg.
Normy i rozporządzenia:
1.
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz.
690).
2.
PN- B- 02025.:Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania
budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. Polski Komitet Normalizacyjny,
marzec 1999.
3.
Prawo ochrony środowiska. Dz.U. Nr 62 poz. 627 z dnia 27 kwietnia 2001r.
4.
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 15 stycznia 2002 r: - w sprawie
szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego. (Dz.U. nr 12.poz.114).
5.
Strategia Zrównoważonego Rozwoju Polski do 2025 roku.
© Szczechowiak E.: Projektowanie systemów wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i chłodniczych 2005
3
Prof. zw. dr hab. inż.
Edward Szczechowiak
Instytut Inżynierii Środowiska
Zakład Ogrzewnictwa, Klimatyzacji i Ochrony Powietrza
Politechnika Poznańska
Wprowadzenie do projektowania wentylacji i klimatyzacji
1. Wprowadzenie
1.1. Kierunki rozwoju w projektowaniu budynków
Działania inwestycyjne w budownictwie powinny być zgodne wymaganiami równowagi
ekologicznej i energetycznej z otoczeniem, co znalazło swój wyraz w ustawie
Prawo
budowlane
oraz stosownych rozporządzeniach w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
Warunki te powinny zapewnić:

Bezpieczeństwo konstrukcji,

Bezpieczeństwo pożarowe,

Bezpieczeństwo użytkowania,

Odpowiednie warunki higieniczne i zdrowotne oraz ochronę środowiska,

Ochronę przed hałasem i drganiami,

Oszczędność energii i odpowiednią izolacyjność cieplną przegród,

Odpowiednie warunki użytkowe, z uwzględnieniem potrzeb osób niepełnosprawnych,

Ochronę uzasadnionych interesów osób trzecich,

Ochronę dóbr kultury.
Oznacza to, że stosowne ustawy i rozporządzenia zobowiązują do projektowania, wznoszenia
i użytkowania obiektów budowlanych w sposób zapewniający spełnienie tzw. wymagań
podstawowych, dotyczących między innymi:

Utrzymania warunków mikroklimatu pomieszczeń na poziomie komfortu cieplnego,
wizualnego (świetlnego) i akustycznego oraz akceptowalnej jakości powietrza
wewnętrznego,

Racjonalnej ochrony cieplnej, szczelności i odporności ogniowej przegród
budowlanych oraz pomieszczeń,

Poszanowania energii, a zwłaszcza ciepła, przy eksploatacji obiektu zgodnie
z przeznaczeniem i bez szkody dla środowiska naturalnego.
Mimo wyraźnych zapisów w ustawie
Prawo budowlane
i odnośnych rozporządzeniach
wykonawczych, w projektach architektoniczno-budowlanych trudno czasami doszukać się
prawidłowo obliczonej wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania ciepła budynku,
a czasami nawet i współczynników przenikania ciepła przegród budynku. A przecież są to
obligatoryjne mierniki charakterystyki energetycznej budynków mieszkalnych. Często
propozycja projektowania ochrony cieplnej budynku na z góry założoną, racjonalną wartość
wymienionego wskaźnika sezonowego zapotrzebowania ciepła, wywołuje szczere zdumienie
tak niekonwencjonalnym kryterium. To samo dotyczy sugestii stosowania zasady
budownictwa zgodnego z klimatem regionu, projektowania helioaktywnych elementów
strukturalnych budynku, uwzględniania okresowej ochrony cieplnej okien, transparentnej lub
dynamicznej termoizolacji przegród pełnych i innych nowoczesnych sposobów oszczędzania
ciepła bez pogorszenia warunków mikroklimatu pomieszczeń. Różnie można tłumaczyć tego
rodzaju błędy, niedociągnięcia, braki, obawy przed rozwiązaniami niekonwencjonalnymi,
© Szczechowiak E.: Projektowanie systemów wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i chłodniczych 2005
1
a także ignorancję terminologiczną. Istnieją przesłanki uzasadniające, że źródło większości z
nich tkwi w niedostatku wiedzy wyniesionej w czasie studiów. Tezę tę umacnia zupełnie inne
spojrzenie na te problemy w edukacji zwłaszcza architektów oraz inżynierów budownictwa
w uczelniach zachodnioeuropejskich.
Wyżej wymienionymi problemami zajmuje się fizyka budowli, ogrzewnictwo i klimatyzacja,
inżynieria i gospodarka energetyczna w budownictwie, współczesna inżynieria materiałowa,
ekologia, zarządzanie środowiskowe. Wszystkie te dyscypliny są niezbędne w projektowaniu
budynków energooszczędnych i proekologicznych, podporządkowanych idei
zrównoważonego rozwoju. Jest więc zrozumiałe, że musi to znaleźć stosowne
odzwierciedlenie w programach nauczania przyszłych architektów, konstruktorów,
technologów budownictwa oraz inżynierów środowiska.
Imperatywny charakter dyrektyw zobowiązujących do realizacji idei zrównoważonego
rozwoju wymusza nową filozofię projektowania obiektów budowlanych i ich skupisk,
zakładającą integrację branżową na wszystkich etapach opracowania dokumentacji: od
twórczej koncepcji architektonicznej aż do szczegółowych projektów cząstkowych rozwiązań
technologicznych (budowlanych oraz instalacyjnych). Wymaga to skojarzenia wąsko
ukierunkowanej wiedzy „branżowej” z umiejętnością dostrzegania i interpretacji logicznych
powiązań miedzy czynnikami różnej natury, równolegle determinującymi lub
wzmacniającymi oczekiwany efekt. Skłania to do spojrzenia na fizykalne zagadnienia
budownictwa w o wiele szerszym niż dotychczas kontekście.
Zafascynowanie funkcjonalizmem w architekturze oraz możliwościami zaawansowanej
technologii: budowlanej, instalacyjnej i informatycznej – jest kolejną, śmiałą próbą spełnienia
wyrafinowanych oczekiwań dotyczących wygody, bezpieczeństwa oraz rentowności
środowiska pracy i wypoczynku ludzi. Jednak z drugiej strony może to spowodować
stworzenie środowiska sztucznego, monotonnie poprawnego i odhumanizowanego, gdyż
zaprogramowanego najczęściej dla statystycznej większości anonimowych użytkowników.
Powszechny dostęp do stale uzupełnianej palety tworzyw sztucznych, niekonwencjonalnych
materiałów przezroczystych oraz wysokosprawnych urządzeń klimatyzacyjnych,
wyeliminował wiele technicznych barier jakości użytkowej nowoczesnych budynków.
Sprawił, że technologia ochrony cieplnej i akustycznej, szczelności oraz oświetlenia
głębokich wnętrz światłem dziennym przestała być determinantą kształtowania mikroklimatu
pomieszczeń. Okazało się jednak, że w wielu przypadkach stała się stymulatorem syndromu
niezdrowego budynku (Sick Building Syndrome).
Wzmacniane prawami rynku i reklamy, coraz szybsze tempo wdrażania nowoczesnej
technologii, towarzyszącej specyficznemu stylowi życia, stawia poważne wyzwanie nauce,
badającej nie zawsze pozytywne skutki tendencji do izolowania warunków pracy
i wypoczynku oraz wręcz algorytmizacji postępowania ludzi. Patrząc w takim kontekście na
zagadnienia fizykalne budynku i otaczającego go środowisk, można przewidzieć dalszy
kierunek rozwoju zainteresowań fizyki budowli. Będzie ona ewaluować w kierunku klimatyki
budynków oraz architechnologii. Będą to więc interdyscyplinarne dziedziny wiedzy,
integrujące osiągnięcia nowoczesnej architektury, technologii budowlanej i techniki
instalacyjnej z fizyką budowli, ekologią, klimatologią i ekonomią – tworzącą racjonalne
podstawy systemowego projektowania obiektów, będących materialnym wyrazem realizacji
idei zrównoważonego rozwoju. Będą to budynki zapewniające we wnętrzach komfort
klimatyczny, przyjazne środowisku naturalnemu – a więc proekologiczne (green buildings),
energooszczędne, a nawet „inteligentne”.
Prekursorskim opracowaniem tak ujętych zagadnień racjonalnego projektowania obiektów
budowlanych i ich skupisk jest monografia Olgyay’a wydana w Nowym Jorku w 1963 roku.
Natomiast termin „architechnologia” (architechnology) został prawdopodobnie użyty po raz
pierwszy w roku 1984 przez McIntyre’go i Sterling’a na Konferencji w Sztokholmie.
© Szczechowiak E.: Projektowanie systemów wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i chłodniczych 2005
2
[ Pobierz całość w formacie PDF ]