внутрішнього

Сімейний будинок, в якому оцінювали якість внутрішнього середовища, розташований у селі Унтеррабніц в Австрії та відповідає параметрам nZEB. Під час вимірювань, які проходили у два етапи, в ньому проживала сім'я з трьох осіб.

Більшість житлових будинків у Словаччині були побудовані у 20 столітті, тому вони вже не відповідають вимогам щодо енергоефективності [1]. Для його вдосконалення та зменшення енергоспоживання цих будівель були вжиті загальнодержавні заходи відновлення [2].

З 2021 року всі новобудови Словаччини повинні відповідати найсуворішим будівельним енергетичним критеріям - будинки (житлові будинки) повинні бути спроектовані та впроваджені таким чином, щоб після затвердження вони були класифіковані в енергетичний клас A0 відповідно до глобального показника.

Простіше кажучи, потреба в первинній енергії повинна бути менше 54 кВт-год/(м 2 А) для сімейних будинків, менше 32 кВт-год/(м 2 А) для багатоквартирних будинків та 60 кВт-год/(м 2 А) для адміністративних будівель. У цьому випадку це будуть будівлі з майже нульовим споживанням енергії (nZEB).

Ці умови класифікації можна досягти, досконало застосовуючи системи теплоізоляції на огороджувальній конструкції будівлі (наприклад, 400 мм мінеральної вати на даху, 200 мм полістиролу EPS на периметрі стін та 150 мм полістиролу EPS 150S на підлозі).

Критерії прозорості конструкцій такі ж суворі, як і для згаданих конструкцій. Вікна та двері повинні мати коефіцієнт тепловіддачі менше 0,6 Вт/(м 2. К). Ці енергозберігаючі заходи спрямовані безпосередньо на зменшення U-вартості будівельних конструкцій з метою подальшого зменшення тепловтрат будівель.

Однак подальше збільшення товщини теплоізоляції на огороджувальній конструкції будівлі не дозволяє досягти необхідної енергоефективності, вираженої загальним показником, тому розробляються високоякісні інженерні екологічні системи (HVAC-R), і роль дизайнера будівельних послуг стає більш важливою .

Дослідження оцінки якості внутрішнього середовища

Дослідження, яке мало на меті оцінити якість внутрішнього середовища в будівлі з майже нульовим споживанням енергії, було створено у співпраці з Університетом прикладних наук Ф.Х. Бургенланд.

Проаналізованим показником експерименту була якість внутрішнього середовища, що впливає на здоров’я, продуктивність та добробут мешканців будинку. Він включає якість повітря в приміщенні, комфорт світла, акустичні та вібраційні аспекти та тепловий комфорт.

Будівля з майже нульовою потребою в енергії повинна проектуватися не лише з точки зору енергетичних критеріїв, але також повинна враховувати екологічні вимоги - наприклад, вона повинна забезпечувати необхідний обмін повітря у всіх приміщеннях та матеріалах, що виділяють шкідливі речовини (такі як леткі органічні сполуки) не слід використовувати. речовини, формальдегід, діоксид азоту тощо). У дослідженні проаналізовано інтенсивність повітрообміну та тепловий комфорт населення.

Фіг. Сімейний будинок, обраний для експериментальних вимірів

Номінальна будівля

Сімейний будинок, в якому оцінювали якість внутрішнього середовища, знаходиться в селі Унтеррабніц в Австрії. Будинок був затверджений в 2016 році і відповідає всім параметрам будівлі практично з нульовими потребами в енергії.

Під час експериментальних вимірювань у сімейному будинку проживала сім'я з трьох осіб - двоє дорослих та одна дитина.
У сімейному будинку використовується система низькотемпературного підігріву підлоги та високотемпературного охолодження стелі.

Джерелом тепла та холоду є оборотний тепловий насос "земля-вода", який також забезпечує підготовку гарячої води через 300-літровий накопичувальний бак. Фотоелектричні панелі із системою накопичення електроенергії були встановлені на даху для підтримки споживання електроенергії.

Для забезпечення необхідної інтенсивності повітрообміну в технічному приміщенні було встановлено центральний блок системи примусової вентиляції з рекуперацією тепла. Технічне приміщення сімейного будинку із встановленою екологічною технологією показано на рис. 2.

Фіг. Встановили екологічні технології у сімейному будинку з майже нульовим споживанням енергії

Методологія вимірювання

Якість внутрішнього середовища в даній будівлі вимірювали протягом двох періодів часу. Перші вимірювання відбулися влітку 2017 року, коли охолодження стелі було функціональним. Другий період вимірювання був опублікований за січень та лютий 2018 року.

Для вимірювання було обрано чотири кімнати, в яких згодом були встановлені вимірювальні набори. Ці кімнати були:

  • коридор,
  • пральня,
  • Вітальня,
  • спальня.

Взимку та влітку використовувались наступні вимірювальні прилади:

  • Vaisala carbocap GMP252 - вимірювач концентрації CO2,
  • Vaisala GMD 20 & GMW 21/22 - вимірювач концентрації CO2,
  • Vaisala HUMICAP HMP110 - комбінований вимірювач температури та відносної вологості повітря в приміщенні.

Бездротова мережа була створена для зв'язку з встановленими пристроями та зберігання виміряних даних, які зберігали виміряні дані на центральному сервері. Потім ці дані були доступні та завантажені у табличній формі. В рамках оцінки було створено чотири часові пояси:

  • Повні вимірювання часу,
  • робочий час
  • Вільний час,
  • Нічний час.

Оцінка даних проводилась відповідно до стандартів EN 15 251 та EN 7730 (умови класифікації та оцінки за стандартами наведені в таблиці 1). З точки зору тепловолого-вологого мікроклімату, категорії I і II, i. j. температури від 20 до 24 ° C.

Відносна вологість повітря повинна становити від 30 до 70%. Якість повітря в приміщенні є прийнятною, якщо дані класифікуються за категоріями I, II та III. Категорія IV не є прийнятною через високу концентрацію вуглекислого газу в повітрі в приміщенні (більше 1000 ppm).

Фіг. 3 Вимірювальний набір

Результати

Представлені результати показують тепло-вологісний мікроклімат та якість повітря в приміщенні.

Передпокій

Концентрації СО2 не перевищували граничного значення (рис. 4, табл. 2). Оцінка температури в приміщенні показує, скільки часу мешканці провели в оцінюваному приміщенні (у відсотках). У цьому випадку мешканці проводили час лише за категоріями I та II.

Фіг. 4 Концентрація СО2 в коридорі

Пральня

Концентрації CO2 не перевищували граничного значення в приміщенні, яке було класифіковано за категоріями I та II (рис. 6, таблиця 3). Оцінка теплового середовища показує, що мешканці проводили більшу частину часу в категоріях I та II.

Вітальня

Виміряні концентрації СО2 у приміщенні не перевищували граничного значення, більшу частину часу він класифікувався до категорії II (рис. 9, таблиця 4). Оцінка теплового середовища показує, що мешканці проводили час переважно в І категорії.

Спальня

Середня концентрація CO2 у спальні не перевищувала граничного значення ні вночі, ні протягом усього періоду вимірювання. Максимальне виміряне значення становило 819 ppm. Розрахункове середнє становило 520 ppm.

При оцінці цілодобової роботи в концентрації були знайдені значення "заглядання", тоді як максимальне значення не перевищувало 1300 ppm (рис. 10, таблиці 5 та 6).

Оцінка теплового середовища показує, що мешканці проводили час переважно в категорії II (під час цілоденних вимірювань та вночі), лише 11% часу, проведеного в категорії III, під час нічних вимірювань (рис. 11).

Обговорення

Тепловий добробут мешканців (сім'ї з трьох осіб) у сімейному будинку в зимовий період в основному включався до категорій I та II в оцінюваних кімнатах. Відповідно до загального часу, отримана класифікація така: 8% категорії I, 70% категорії II та 22% категорії III. Середня температура становила 20,4 ° C.

Що стосується якості повітря в приміщенні в оцінюваних приміщеннях, результати такі:

  • вхід: 11% категорії I, 85% категорії II, 4% категорії III,
  • офіс: 97% категорії I, 3% категорії II,
  • вітальня: 8% категорії I, 78% категорії II, 14% категорії III,
  • спальня: 42% категорії I, 10% категорії II, 12% категорії III, 36% категорії IV, із середнім значенням 795 ppm; під час нічних вимірювань результати показали 85% у категорії I та 15% у категорії II.

Коливання концентрації вуглекислого газу, таким чином, вимірювали лише протягом дня у спальні. Ця амплітуда пояснюється недостатнім надходженням свіжого повітря у другій половині дня, коли дитина спала в кімнаті.

Висновок

Якість повітря в приміщенні є домінуючим фактором загальної експозиції особистості, оскільки люди проводять 90% часу в приміщенні [7]. Оцінка якості повітря в приміщенні показала подібні висновки, як і інші дослідження [2, 3, 4], а саме, що механічна вентиляція допомагає підтримувати якість внутрішнього середовища на високому рівні.

Оцінка також показала, що правильно встановлена ​​та спроектована вентиляційна система збільшить інтенсивність повітрообміну в часових інтервалах, необхідних для забезпечення здорового внутрішнього середовища - середня концентрація CO2 протягом періоду вимірювання була нижче 600 ppm, тоді як середня температура повітря в приміщенні становила 20,4 ° C.

Експериментальні вимірювання показали, що при низькій енергоємності будівлі якість внутрішнього середовища була прийнятною завдяки сучасним екологічним технологіям. Тепловий насос у поєднанні з фотоелектричними панелями забезпечував необхідне тепло, тоді як велика кількість енергії бралася не від загальнодоступних мереж, а від відновлюваних джерел енергії.

Робота була створена у співпраці з Університетом прикладних наук ФГ Бургенланд та підтримана Міністерством освіти, науки, досліджень та спорту Словацької Республіки грантами KEGA 044STU-4/2018, VEGA 1/0847/18 та VEGA 1/0807/17.

Стаття опублікована в журналі TZB Haustechnik 2/2019.