Národný projekt FMFI - Univerzita Komenského v Bratislavě 2007

1. Národný projektFMFI - Univerzita Komenského v Bratislavě2007 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

2. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budovKombinace 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)

3. 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.

4. 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

5. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budovIntegrovaná aplikace fotovoltaických kolektorů v dvojité solární fasádě obvodové konstrukce budovy

6. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budovSchéma nového testovacího referenčního zařízení ozn. TRE (JRC, ISPRA)

7. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Základní schéma nastavení vytvořené pro otvor na jižní straně v Paslink testovacíreferenční místnosti (schéma vlevo). Vyvinutý zkušební modul hybridního fotovoltaického systému řešeného jako samostatně stojící box určeného pro testování při různých okrajových podmínkách (schéma vpravo).

8. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Teplotní efektivnost hybridního BIPV modulu obsahujícího 121 fotovoltaických článků typu sklo-sklo

9. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Tepelné výměny ve fotovoltaickém hybridním systému experimentálně ověřované v testovacím referenčním zařízení v JRC, Ispra

10. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Graf výpočtového a naměřeného výkonu hybridního fotovoltaického systému v průběhu typického slunečného dne

11. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Graf výpočtového a naměřeného výkonu hybridního fotovoltaického systému v průběhu typického slunečného dne

12. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Demonstrační objekt s dvojitou fasádou s integrovanými BIPV prvky na budově ELSA, Ispra, Itálie.

13. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Funkční a provozní schéma dvojité PV fasády a modelu budovy ELSA, Ispra, Itálie

14. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov PV-VENT návrhproobytný blok vKodaňi - Skovlunde, FV systém zajišťuje elektrickou energii pro provoz ventiltorů

15. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov FV integrované panely do solárního komínu zajšťujícího větrání budovy provedené při renovaci obytné budovyvKodani - Skovlunde

16. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Detail FV integrované fasády provedené při renovaci obvodového pláště obytné budovyvKodani - Skovlunde

17. 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

18. 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.

19. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Interace hybridní FV fasády s ohřevem vzduchu pro větrání obytné budovyvKodani - Skovlunde

20. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Detail Integrace hybridní FV fasády s ohřevem vzduchu pro větrání obytné budovyvKodani - Skovlunde

21. 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.

22. Uplatnění FV prvků ve fasádních hybridních systémech budov Laminované nebo dvojité sklo s FV články pro fasády firmy SCHOTT

23. Integrace FV prvků do stíních systémů prosklených fasád Solární fasáda Solar-Fabrik AG ve Freiburgu zastíněná pomocí FV panelů na vnější straně fasády

24. 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.

25. 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

26. Ukázky integrace FV prvků ve střešních pláštích obytných budov

27. Ukázky integrace FV prvků ve střešních pláštích obytných budov

28. Ukázky integrace FV prvků ve střešních pláštích obytných budov

29. Pilotní projekt dvojité hybridní fasády budovy kateder MFF UK v Praze-Holešovičkách

30. Pilotní projekt dvojité hybridní fasády budovy kateder MFF UK v Praze, V Holešovičkách Pohled na jihozápadní část stávající budovy s jednoduchou fasádou

31. Poloha umístění objektu KO MFF Univerzity Karlovy v Praze, V Holešovičkách

32. Budova Katedrového objektu MFF UK s hybridní fasádouMožnosti 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 slunečníhotepelného 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 objektunavíc poskytuje možnost umístění zemního registru a využití bioklimatických vlivůstředně 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 cenenergií o 5 – 10%. navrhovaná patření 28 440 tis. s poměrně krátkou prostou návratností 11,8 let.

33. Integrace zařízení pro využití obnovitelnýchzdrojů energie dostruktury budov (VaV SN-3-73-05) Budova Katedrového objektu MFF UK v Holešovičkáchv Praze navržená k využití OZE v rámci pilotního projektu

34. Energetická opatření rekonstrukce objektu kateder MFF. Schéma teplovzdušného vytápění aklimatizace budovy využívajícího funkce dvojité hybridní solární fasády, zemního registru a spodní vodyza účelem snížení spotřeby primární energie.

35. Svislý řez modulární dvojitou hybridní fasádouBudova Katedrového objektu MFF UK v Holešovičkách v Praze Vodorovný řez dvojitou fasádou z modulárních prostorových prvků

36. Budova Katedrového objektu MFF UK v Holešovičkách v Praze Vliv sluneční záření v letním a zimním obdobíléto zima

37. Souhrn energetických opatření využívajících obnovitelné, alternativní a druhotné energie u objektu KO MFF University Karlovy v Praze, V Holešovičkách

38. 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%) Souhrn energetických opatření využívajících obnovitelné, alternativní a druhotné energie u objektu KO MFF University Karlovy v Praze, V Holešovičkách

39. Budova Katedrového objektu MFF UK s hybridní fasádouVliv dotace naekonomické parametry ukazuje následující graf citlivostní analýzy.

40. Budova Katedrového objektu MFF UK s hybridní fasádou