10:24 AM

1

Influenţa utilizării surselor regenerabile şi a sistemelor de recuperare a căldurii asupra certificării energetice a unei clădiri comerciale The influence of renewable sources and heat recovery systems utilization on the energy performance certification for a commercial building AUTORI: Rodica FRUNZULICĂ - rofrunzulica@gmail.com Andrei DAMIAN - adamian7@yahoo.com Faculty of Building Services Engineering Technical University of Civil Building Engineering 66, Pache Protopopescu Av., sect.2, Bucharest, ROMANIA

10:24 AM

2

OBIECTIV: Elaborarea Certificatului de Performanţă Energetică (CPE) pentru o clădire

comercială de tip hypermarket situată în Bucureşti si influenţa pozitivă a unor soluţii de

instalaţii ce utilizează surse regenerabile de energie şi recuperarea căldurii

Caracteristici constructive ale clădirii:

•Regim de înălţime D+P+M (Demisol, Parter şi Mezanin),

•Suprafață construită desfășurată Sconstr,desf = 53040 m2

•Construită în perioada 2011-2012, fiind inaugurată recent, în noiembrie 2012

•Arie utilă totală încălzită: cca 25000 m2 (parter+mezanin) cuprinde mai multe

magazine, un hypermarket şi spaţii anexe (grupuri sanitare, camere preparare

alimente calde şi reci, spaţii de depozitare, camere de congelare).

•La mezaninul clădirii cu suprafaţă totală încălzită de Sînc =1296 m2 se află si un grup

de birouri destinat managementului local şi altor angajaţi ai complexului.

•Demisolul clădirii : suprafaţă utilă încălzită de cca. 22000 m2, este destinat exclusiv

parcării maşinilor clienţilor şi angajaţilor (300 autoturisme)

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

3

Caracteristici constructive ale clădirii:

Din punct de vedere al gradului de izolare termică :

•anvelopa clădirii îndeplineşte condiţia prevăzută de normativul C 107/2-2005, privind un coeficient global de izolare termică, G1 mai mic decât cel de referinţă: G1<G1ref

•Tipurile de izolaţie termică utilizate au în compoziţie vată minerală sau bazaltică, cu conductivitate termică, λ (W/m*K) redusă : λ < 0,04 W/m*K:

•Pereţii exteriori ai demisolului sunt izolaţi cu polistiren expandat inclus în beton, cu grosimea de 8 cm.

•Tâmplăria utilizată este eficientă energetic, având un coeficient global de transfer termic, U, de ordinul a 1,3 W/m2K (total mediat pentru partea vitrată şi rama metalică), ce corespunde unei rezistenţe termice corectate a tâmplăriei, R’=0,77 m2K/W

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

4 Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

Caracteristicile instalaţiilor clădirii:

•Spaţiul de vânzare al magazinului (suprafaţă deschisă):- încălzirea şi răcirea exclusiv cu aer, răcit sau încălzit cu ajutorul a 9 aparate de tip rooftop cu recirculare de 70% (30% fiind aer preluat din exterior).

•Rooftopurile sunt dotate cu baterie de răcire în detentă directă cu freon R410A, respectiv cu baterie de incalzire cu funcţionare pe gaz .

•Puterea termică utilă instalată de încălzire a unui asemenea rooftop este Putil,înc=154,8 kW (eficiența arzătorului pe gaz fiind 91 %), iar cea corespondentă răcirii este Putil,răc=135,1 kW, pentru un EER=2,46.

•În sezonul rece, rooftopurile pot funcționa în regim de pompă de căldură, asigurand o putere termică utilă Putil,înc-PC=76,7 kW cu un coeficient de performanță sezonier COP=2.

• Spaţiile secundare de vânzare (magazine mici) din zona parterului, sunt încălzite sau răcite cu acelaşi sistem utilizat în cazul suprafeţei principale : sistem ”numai aer” alimentat de rooftopurile de acoperiş.

R. Frunzulica , A. Damian

10:24 AM

5 R. Frunzulica , A. Damian

Caracteristicile instalatiilor clădirii (continuare):

•grupurile sanitare : încălzire în sezonul rece -corpuri statice de tip radiatoare, iar în sezonul cald temperatura evoluează liber (nu există sistem de răcire),

• birourile sunt răcite vara cu unităţi de climatizare individuale de tip split, ce funcţionează şi iarna pentru încălzire în regim de pompă de căldură.

•agentul termic pentru încălzire și preparare apă caldă de consum este produs într-o centrală termică, cu ajutorul a două cazane avand fiecare puterea totală instalată Ptot,inst=250 kW.

deservește instalația interioară de încălzire cu corpuri statice a magazinului, aerotermele cu aer cald (în zonele de depozitare a mărfurilor de la Parter).

•4 perdele de aer electrice la sasul de intrare in cladire, la Parter pentru încălzirea aerului pătruns din exterior

•La Demisol : 10 perdele de aer electrice, putere termică utilă Pterm = 16 kW/perdea (treapta 3 de funcţionare) în dreptul golurilor de acces în Parking, asigurand permanent o temperatură interioară în demisol θi,D=10 ºC.

Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

6

Caracteristicile instalatiilor clădirii (continuare):

•grupurile sanitare şi vestiare : prevăzute cu instalaţii de ventilare mecanică prin extracţie , introducerea aerului de ventilare preluat din exterior se face prin grile amplasate pe faţada clădirii

• Birourile de la mezanin: reţea de extractie a aerului viciat, ce vehiculează un debit echivalent cu două schimburi orare de aer către un recuperator de căldură în plăci cu eficienţă de 87%, traversat în sens invers de un debit similar de aer exterior (aer de ventilare)

- se obţine o recuperare importantă a energiei conţinute în aerul extras şi un consum mai redus pentru încălzirea sau răcirea aerului de ventilare introdus în această zonă. Reţeaua de extracţie a aerului din birouri şi recuperatorul de căldură sunt amplasate în plafonul fals al birourilor

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

7

Instalația de preparare a apei calde de consum este formată din două sisteme separate:

1) pentru grupurile sanitare din galeria comercială Parter, s-a implementat un sistem cu boiler solar bivalent cu volumul de 500 litri (racordat la două panouri solare avand puterea termică Pt=4,36 kW/buc.) cu sursă suplimentară de energie o rezistență electrică

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

8

Instalația de preparare a apei calde de consum este formată din două sisteme separate:

2) pentru spaţiile de preparare alimente si grupurile sanitare aferente acestora și mezaninului : un boiler de acumulare cu volumul de 2000 de litri cu arzător pe gaz metan, conectat suplimentar printr-o serpentină la circuitul de apă de răcire al condensatorului centralei frigorifice aferent acestor spații ; astfel, se recuperează o parte importantă din căldura de condensare cedată în urma producerii frigului în localurile tehnice, reducand substanțial consumul de gaz la arzător pentru obținerea unei temperaturi a apei calde de consum, θacc=50 ºC

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

9

Instalația de iluminat:

• montarea, la nivelul acoperișului, a unui număr de 57 tuburi de lumină naturală si utilizarea unor corpuri de iluminat foarte eficiente energetic (LED) echipate cu senzori de prezenţă umană

•Suplimentar, pe acoperiş, mai sunt montate un număr de 50 de luminatoare, care sporesc contribuţia iluminatului natural în raport cu necesarul total de energie pentru iluminat al magazinului.

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

10

Rezultate obţinute:

în urma aplicării metodologiei Mc001/2006 pentru clădirea dată, cu demisol încălzit (situaţia existentă) rezultă un consum total anual specific pentru toate utilitățile: qtot = 98 kWh/m2an (clasa energetică A) pentru clădirea reală, respectiv qtot,ref=155,5 kWh/m2an (clasa energetică B) pentru clădirea de referinţă.

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

Rezultate obţinute:

în urma aplicării metodologiei Mc001 pentru clădirea dată, dar în ipoteza demisolului neîncălzit, rezultă un consum total anual specific pentru toate utilitățile: qtot=193,9 kWh/m2an (clasa energetică B) pentru clădirea reală, respectiv qtot,ref=297 kWh/m2an (clasa energetică C) pentru clădirea de referinţă.

Tipul de consum

qspecific

(kWh/m2an) Clasa

energetică clădire reală

Limita superioară a

clasei (kWh/m2an)

Clasa energetică clădire de referinţă

Încălzire 65,2 A 70 B

Apă caldă de consum

26,1 B 35 E

Ventilare mecanică

9,7 C 11 C

Climatizare 44,7 C 87 C

Iluminat 46,2 B 49 A

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

12

CONCLUZII: • Contribuţia anuală pozitivă adusă de sursele de energie regenerabile şi

recuperarea căldurii conduc la obţinerea clasei energetice A la utilităţile: apă caldă de consum şi iluminat, respectiv B la ventilarea mecanică;

• Absenta unor suprafete vitrate importante, termo-izolarea eficienta a anvelopei si utilizarea rooftopurilor în detentă directă, funcţionând cu recircularea aerului de pâna la 70% din debitul total, conduc la obţinerea clasei energetice B la climatizare;

• Consumurile specifice la toate utilităţile se dublează în ipoteza: ”demisol neîncălzit” faţă de situaţia existentă, în care demisolul este încălzit. Acest lucru se datorează faptului că toate consumurile specifice pentru utilităţi sunt raportate la o suprafaţa totală încălzită a clădirii-de două ori mai redusă faţă de situaţia existentă;

• Clasele energetice obţinute pentru fiecare utilitate, cu excepţia celei de încălzire, sunt inferioare cu o treaptă, în ipoteza: ”demisol neîncălzit” faţă de situaţia reală;

• Consumurile totale de energie pentru iluminat, ventilare mecanică, climatizare şi preparare apă caldă de consum rămân neschimbate faţă de situaţia cu demisol încălzit.

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

13

COMENTARII ŞI PROPUNERE: • Dacă demisolul clădirii nu este încălzit, clasa energetică totală este B faţă de A (situaţia reală), un comportament similar rezultând şi pentru clasele energetice ale celor cinci utilităţi luate separat. • Fenomenul se datorează micşorării suprafeţei utile încălzite cu 58% faţă de situaţia cu demisolul încălzit, în condiţiile în care consumurile de energie pentru celelalte utilităţi răman neschimbate, iar necesarul de căldură al demisolului pentru încălzire la 5ºC este de 68 kW, cca 5% din necesarul de căldură al întregii clădiri! • Rezultă o anomalie în modul de calcul al consumului specific anual de energie pentru tipul de clădire analizat: doar prin instalarea, la demisol, a 10 perdele de aer electrice cu putere totală de 160 kW, pentru obţinerea temperaturii interioare θi,D=10 ºC, a condus la îmbunătăţirea cu o treaptă a clasei energetice a clădrii (de la B la A). • PROPUNERE: Adaptarea referenţialelor de consumuri de energie pentru definirea claselor energetice din Mc001-3/2006 pentru diverse tipuri de clădiri; raportarea tuturor consumurilor la suprafaţa încălzită nu reprezintă o ipoteză conformă cu realitatea

R. Frunzulica , A. Damian Faculty of Building Services Technical University of Civil Engineering Bucharest

10:24 AM

14

VĂ MULŢUMESC PENTRU ATENŢIE