Presoja ustreznosti obnove izbranega športno rekreacijskega objekta s stališča ogrevanja, hlajenja in prezračevanja

(1)

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo

Presoja ustreznosti obnove izbranega športno rekreacijskega objekta s stališča ogrevanja,

hlajenja in prezračevanja

Janez Kalan

Ljubljana, junij 2021

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I.

stopnje Strojništvo

(2)

(3)

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo

Presoja ustreznosti obnove izbranega športno rekreacijskega objekta s stališča ogrevanja,

hlajenja in prezračevanja

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I.

stopnje Strojništvo

Janez Kalan

Mentor: izr. prof. dr. Uroš Stritih, univ. dipl. inž. str Somentor: doc. dr. Mateja Dovjak, dipl. san. inž.

Ljubljana, junij 2021

(4)

(5)

(6)

Zahvala

Pri izvedbi zaključnega dela se v prvi vrsti zahvaljujem mentorju izr. prof. dr. Urošu Stritihu in somentorici doc. dr. Mateji Dovjak za vso pomoč, nasvete in posredovano gradivo.

Zahvalil bi se tudi osebju Centra za obštudijsko dejavnost, g. Eriku Pavloviču iz podjetja OC IMP klima, univerzitetni investicijski družbi (IRI) in prof. dr. Alešu Krainerju, ki so mi posredovali potrebno gradivo za izvedbo diplomske naloge. Za pomoč se zahvaljujem tudi sestrični Urški Kalan, ter kolegici Sari Markun. Hvala družini in punci Saši za vlivanje motivacije, ter podporo v najtežjih trenutkih študija.

(7)

(8)

Izvleček

UDK 620.9:697.9:628.8(043.2) Tek. štev.: VS I/874

Presoja ustreznosti obnove izbranega športno rekreacijskega objekta s stališča ogrevanja, hlajenja in prezračevanja

Janez Kalan

Ključne besede: energetska sanacija strojne inštalacije raba energije

izpodrivno prezračevanje koronavirus

V diplomskem delu je opravljena presoja ustreznosti obnove izbranega športnega objekta.

Želeli smo dokazati, da je objekt potreben celovite sanacije, s katero bi zmanjšali končno rabo energije in ohranili oziroma povečali ugodje v objektu. V delu smo opravili pregled preteklih sanacij in opisali dejansko stanje objekta, ter analizirali projekt za izvedbo energetske sanacije. Pripravili smo tudi predloge izboljšav z ozirom na epidemijo virusa COVID-19. Ugotovili smo, da delne sanacije niso prispevale k boljši energetski učinkovitosti objekta, sistemi strojnih inštalacij so dotrajani in energetsko neučinkoviti. S celovito sanacijo objekta, bi dosegli visoke prihranke energije in stroškov, prav tako pa bi ugodili vse strožjim zahtevam Evropske unije glede rabe energije v stavbah.

(9)

Abstract

UDC 620.9:697.9:628.8(043.2) No.: VS I/874

Consideration of adequacy on the appropriate renovation of chosen sports facility considering heating, cooling and air conditioning

Janez Kalan

Key words: energy renovation mechanical installations energy consumption air conditioning coronavirus

In this dissertation, we made consideration of the adequacy of the appropriate renovation of chosen sports building. We wanted to prove that the whole object needs deep renewal. This would result in lower energy consumption and maintained or even increased satisfaction in the building. Within our work, we made an overview of past renovations, described the existing condition of the building and analyse the detailed design of prospective energy renovation. We also advised improvement with consideration of the COVID-19 epidemic.

What we found out is, that past renovations did not contribute to the better energy efficiency of the considered facility. Mechanical installations are decrypted and ineffective from the view of energy consumption. Deep building renovation would result in higher energy and money savings. Additionally, we would comply with increasingly strict directions of the European Union about energy consumption in the buildings.

(10)

Kazalo

Kazalo slik ... xi

Kazalo preglednic ... xiii

Seznam uporabljenih simbolov ...xiv

Seznam uporabljenih okrajšav ... xv

1 Uvod ... 1

1.1 Ozadje problema ...1

1.2 Namen in Cilji ...2

2 Teoretične osnove in pregled literature ... 3

2.1 Opis objekta ...3

2.2 Pregled preteklih sanacij ...6

2.2.1 Gradbene konstrukcije ...6

2.2.2 Strojne inštalacije ...9

2.2.2.1 Prezračevanje ...9

2.2.2.2 Ogrevanje ... 13

2.3 Analiza projekta za izvedbo del (2016) ... 15

2.3.1 Gradbena fizika ... 15

2.3.2 Strojne inštalacije ... 17

2.3.2.1 Centralno ogrevanje in hlajenje ... 18

2.3.2.2 Prezračevanje ... 18

2.3.2.3 Sestav potrebne toplote za objekt ... 19

2.3.2.4 Sestav potrebne toplote za klimatske naprave ... 19

2.3.2.5 Predlog izboljšave projekta za izvedbo ... 20

2.4 Pregled standardov in smernic za športne objekte... 20

2.4.1 Standardi za telovadnice... 20

2.4.1.1 ASHRAE standard - 2019 HVAC Applications ... 20

2.4.1.2 Nacionalni pravni akti na področju prezračevanja ... 21

2.4.2 Smernice s strani REHVA za prezračevanje v času epidemije COVID-19 .... 22

2.4.2.1 Način prenosa virusa ... 23

2.4.2.2 Napotki pri prezračevanju ... 25

2.5 Komišening ... 29

2.6 Izboljšanje rabe energije v stavbah ... 30

3 Metodologija raziskave ... 33

(11)

3.1 Kratek opis izpodrivnega prezračevanja ... 33

3.1.1 Razlika med izpodrivnim in mešalnim prezračevanjem ... 33

3.1.2 Gibanje zraka v prostoru ... 35

3.1.3 Porazdelitev onesnaženosti... 37

3.1.4 Toplotno ugodje ... 38

3.1.5 Gretje prostora ... 38

3.1.6 Elementi za vpihovanje zraka – difuzorji ... 39

3.2 Preračun notranjih toplotnih dobitkov... 41

3.2.1 Notranji toplotni dobitki ... 42

3.2.1.1 Ljudje ... 42

3.2.1.2 Razsvetljava ... 42

3.2.1.3 Sosednji prostori ... 43

3.2.2 Zunanji toplotni dobitki... 44

3.2.2.1 Stene in streha ... 44

3.2.2.2 Transmisije skozi steklene površine ... 44

3.2.2.3 Sevanje skozi steklene površine ... 45

3.3 Študija primera – prezračevanje velike telovadnice ... 46

3.3.1 Izbrana temperatura notranjega zraka ... 46

3.3.2 Potrebna količina zunanjega zraka ... 46

3.3.3 Regulacija sistema ... 47

3.3.4 Načrt izpodrivnega prezračevanja za opazovan prostor ... 47

4 Rezultati in diskusija ... 49

4.1 Toplotni dobitki ... 49

4.1.1 Notranji dobitki ... 49

4.1.2 Zunanji dobitki ... 50

4.1.3 Skupni dobitki... 50

4.2 Izpodrivno prezračevanje... 51

4.3 Ocena izboljšanja rabe energije objekta in pregled energetskega knjigovodstva 2017 - 2020 ... 52

5 Zaključek ... 55

Literatura ... 56

(12)

Kazalo slik

Slika 1.1: Obravnavani športni objekt ...2

Slika 2.1: Velika telovadnica ...3

Slika 2.2: Mala telovadnica ...4

Slika 2.3: Fitnes ...4

Slika 2.4: Mala telovadnica pred sanacijo [6] ...6

Slika 2.5: Mala telovadnica po sanaciji [4] ...7

Slika 2.6: Prerez zunanjega ovoja [6] ...8

Slika 2.7: Preračun toplotnih prehodnosti [5] ...8

Slika 2.8: Princip delovanja naprav Gea Multitherm [6] ...9

Slika 2.9: Shema ogrevalne niše [6]... 10

Slika 2.10: Shema prezračevanja garderob [6] ... 11

Slika 2.11: Obstoječa prezračevalna naprava ... 12

Slika 2.12: Že izveden del prezračevanja v pritličju [4] ... 13

Slika 2.13: Shema toplotne postaje [11] ... 14

Slika 2.14: Sestava ovoja po predvideni sanaciji [4] ... 16

Slika 2.15: Spremenjena razporeditev prostorov po sanaciji [4] ... 17

Slika 2.16: Način prenosa virusa [14] ... 23

Slika 2.17: Primerjava porazdelitve delcev [14] ... 24

Slika 2.18: Priporočen princip prezračevanja v času COVID-19 [14] ... 28

Slika 2.19: Princip usposobitve stavbe [15] ... 29

Slika 2.20: Zaostrovanje pogojev največje dovoljene toplote za ogrevanje [18] ... 31

Slika 3.1: Načini prezračevanja [22] ... 33

Slika 3.2: Porazdelitev temperature v prostoru [1] ... 34

Slika 3.3: Dviganje zraka in temperaturno plastenje [22] ... 35

Slika 3.4: Konvekcijski tok [22] ... 35

Slika 3.5: Kratkostični tok zraka [22] ... 36

Slika 3.6: Navpična porazdelitev temperature glede na vire toplote [22] ... 36

Slika 3.7: Definicija bivalne cone [22]... 37

Slika 3.8: Primer talnega ogrevanja velike dvorane [4] ... 38

Slika 3.9: Tehnični podatki, ter karakteristike delovanja difuzorjev [23] ... 39

Slika 3.10: Vrste difuzorjev [23] ... 40

Slika 3.11: Izračun razsvetljave [26] ... 42

Slika 3.12: Izbrano svetilo [27] ... 43

Slika 3.13: Primer difuzorja SD-6 ... 48

Slika 4.1: Shema izpodrivnega prezračevanja ... 51

Slika 4.2: Razmerje stroškov v letu 2019 [29] ... 52

Slika 4.3: Prikaz rabe energije objekta ... 53

Slika 4.4: Prikaz stroškov ... 53

(13)

Slika 4.5: Primerjava rabe končne energije ... 54

(14)

Kazalo preglednic

Preglednica 2.1: Sestava obstoječih obodnih konstrukcij, navedena v obravnavani projektni

dokumentaciji [4] ...5 Preglednica 4.1: Izračun toplotnih dobitkov velike telovadnice za dan 3. julij ... 50 Preglednica 4.2: Primer energetskega knjigovodstva za leto 2019 [29] ... 52

(15)

Seznam uporabljenih simbolov

Oznaka Enota Pomen

A m² površina

b / faktor prepustnosti sončnega sevanja

H W/K koeficient toplotnih izgub

I W/m² gostota sončnega sevanja

n 1/h stopnja izmenjave zraka

N / število

P W moč

Q W toplotni tok

𝑆_𝑎 / faktor toplotne obremenitve

𝑆_𝑖 / faktor hladilne obremenitve

U W/(m²K) toplotna prehodnost

𝑉̇ m³/h volumski pretok

𝑉 m³ volumen

𝜂 / izkoristek

𝜇 / faktor prezračevanja

ϑ °C temperatura

Indeksi

cel celotni

dif difuzivno

dir direktno

ekv ekvivalent

E,SR srednja ekvivalentna temperatura

g grelni

glob globalno

h hladilni

i skupno

L latentno

LJ ljudje

N normne

RAZS razsvetljava

S občuteno

T transmisijske

V ventilacijske

ŽE željena

(16)

Seznam uporabljenih okrajšav

Okrajšava Pomen

CNS centralno nadzorni sistem

CO2 ogljikov dioksid

EU Evropska unija

GZ gradbeni zakon

HEPA visoko-zmogljiv zračni filter (angl. High-Efficiency Particulate Air) HVAC sistemi ogrevanja, prezračevanja in klimatizacije (angl. Heating,

Ventilation And Air Conditioning)

IAQ kakovost notranjega zraka (angl. Indoor Air Quality)

IP izpodrivno prezračevanje

IRI Inovacijsko-razvojni inštitut univerze v Ljubljani LED svetleča dioda (angl. Light-Emitting Diode)

MERV oznaka za zmogljivost filtrov (angl. Minimum Efficiency Reporting Values)

MOL Mestna občina Ljubljana

NEPN nacionalni energetski in podnebni načrt Republike Slovenije OVE obnovljivi viri energije

PURES pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah

PVC polivinilklorid

PZI projekt za izvedbo

REHVA Evropska federacija za hlajenje, ogrevanje in prezračevanje (angl.

Federation Of European Heating, Ventilation And Air Conditioning Associations)

RS Republika Slovenija

SARS-COV-2 ime novega koronavirusa

UL Univerza v Ljubljani

XPS izolacija iz ekstrudiranega polistirena

(17)

1 Uvod

1.1 Ozadje problema

»V Sloveniji so športni objekti relativno stari. Izmed vseh pokritih športnih objektov v državi je 43,8 % objektov staro med 21 in 40 let, 18,1 % pa celo od 40 do 60 let [1].«

Konstrukcijski sklopi objektov in sistemi strojnih inštalacij so zaradi visoke starosti in vse strožjih zahtev glede energetske učinkovitosti stavb, večinoma neustrezni. Nizka energetska učinkovitost objekta vpliva na slabšo kvaliteto notranjega okolja (toplotno neugodje, slabša kakovost notranjega zraka, pomanjkanje svetlobe, povišan hrup, visoka vlažnost prostora) [1].

»Slabša kakovost notranjega okolja, lahko vpliva na zdravje posameznika in njegovo udobje, kar se kaže na slabši vadbeni učinkovitosti [1].«

Republika Slovenija se je v NEPN [2] zavezala, da bo do leta 2030 izboljšala energetsko učinkovitost stavb v državi vsaj za 35 %, pri tem pa bo vsaj 2/3 energije za potrebe objektov pridobljena iz obnovljivih virov. Glede na leto 2005 moramo v zastavljenem roku zmanjšati rabo končne energije stavb za 20% in izpuste toplogrednih plinov za 70% [2].

»V Evropski uniji je v skupni porabi energije delež porabe energije stavb kar 40 %. Zaradi tega sta ukrepa zmanjšanje porabe energije in raba energije iz obnovljivih virov v stavbnem sektorju pomembna za zmanjšanje energetske odvisnosti Evropske unije in zmanjšanje emisij toplogrednih plinov [3].«

(18)

Uvod

1.2 Namen in cilji

Opazovani športni objekt se nahaja v osrednji Sloveniji in se uporablja za potrebe pedagoškega procesa in rekreacije. Zgrajen je bil leta 1973. V letih 1991 in 2010 je bil delno saniran, vendar sanacije niso dosegle željenega učinka s stališča energetske učinkovitosti.

Sistemi strojnih inštalacij so stari in dotrajani, ter potrebni posodobitev oz. celovite sanacije.

V ta namen je bil leta 2016 pripravljen projekt za izvedbo. Univerza v Ljubljani v zadnjih letih v okviru njihove investicijske službe (IRI) del svojega denarja nameni sanacijam njenih objektov.

V delu bomo obravnavali predlog energetske sanacije sistemov strojnih inštalacij za ogrevanje, hlajenje in prezračevanje. Poudarek bo predvsem na kakovosti notranjega okolja in rabi energije objekta. Opravili bomo pregled dejanskega in predvidenega stanja strojnih inštalacij, ter podali svoje predloge k projektu. Predstavili bomo smernice prezračevanja v času epidemije virusa SARS COV-2 in pripravili sistem izpodrivnega prezračevanja za veliko telovadnico. Ocenili bomo tudi rabo energije stavbe po sanaciji. Cilj dela je, da se predstavi smiselnost celovite energetske sanacije, ter njene prednosti, ki pripomorejo k upravičenosti celotne investicije.

Slika 1.1: Obravnavani športni objekt

(19)

2 Teoretične osnove in pregled literature

2.1 Opis objekta

Celoten objekt v dolžino meri 63 metrov, v širino 26 m, v višino pa 9,7 m. Največji prostor v objektu je velika telovadnica, ki jo lahko razdelimo na tri vadbene enote. Dolga je 44 m in široka 26 m. Dnevno je obremenjena najmanj 12 ur, saj dopoldne v njej poteka pedagoški proces, popoldne pa interesne dejavnosti in športni treningi.

Slika 2.1: Velika telovadnica

V pritličju najdemo tudi: garderobe s sanitarijami, vhodno avlo, hodnik, pisarne in klima strojnico.

(20)

Teoretične osnove in pregled literature

V nadstropju se nahajata plesna dvorana in fitnes, ki sta bila pri eni izmed delnih sanacij ločena s predelno steno. Površina male dvorane je cca. 210 m², fitnesa pa 144 m². V nadstropju se nahajajo tudi kabinet in garderobe s sanitarijami za pedagoške delavce. Iz pritličja do 1. etaže vodijo dvoje stopnic. Prve vodijo iz avle do plesne dvorane, druge pa iz garderobnih prostorov v fitnes [4].

Slika 2.2: Mala telovadnica

Slika 2.3: Fitnes

(21)

Obodne konstrukcije so dobile trenutno sestavo in podobo ob delni sanaciji objekta leta 2010. Njihova trenutna sestava je sledeča:

Preglednica 2.1: Sestava obstoječih obodnih konstrukcij, navedena v obravnavani projektni dokumentaciji [4]

POZICIJA SESTAVA

STREHA

 Fleksoper (0,5 cm)

 Kaširan stiropor (12 cm)

 Parna zapora, aluventibit 0.1/4P

 Lesene deske (2,4 cm)

TLAK V DVORANI

 Elastan parket (5,5 cm)

 Cem. Estrih MB20 (5,5 cm)

 Parna zapora (PVC folija)

 Stiropor (5 cm)

 Hidroizolacija Izotekt T4 (0,4 cm) STENA

(PARAPET) V DVORANI

 Iveral plošče, vijačene v lesene letve

 Parna zapora (alu folija)

 Toplotna izolacija Novoterm (15 cm)

 AB parapetna stena (20 cm) STENA V

PODSTREHI

 Heraklit plošče (2,5 cm)

 Lesene letve 5/12 cm

 Vmes Novoterm (12 cm)

 Lesonit plošča (0,5 cm)

V preglednici navajamo podatke, ki so navedeni v PZI [4]. Za natančnejšo navedbo sestav, bi bilo potrebno opraviti pregled dejanske sestave konstrukcij na sami lokaciji. Opazili smo tudi, da so v dokumentaciji navedena imena konstrukcijskih materialov, ki se uporabljajo v pogovorni rabi.

(22)

2.2 Pregled preteklih sanacij

2.2.1 Gradbene konstrukcije

Prva delna sanacija stavbe se je izvedla v letu 1991, kot posledica nepravilnosti ob prvotni gradnji. Bistvene nepravilnosti na stavbi so bile:

- Intenzivna korozija na strešni konstrukciji

- Premočena toplotna izolacija na obešeni stropni konstrukciji iz mineralne volne - Strohnjena lesena podlaga pod lesenim podom v dvorani in navlažen, ter napet parket - Propadle stenske obloge iz ivernih plošč v dvorani

- Zatekanje meteorne vode pri stikih med kopelit stekli – vlaženje notranjih površin Ob sanaciji so odpravili nepravilnosti in antikorozijsko zaščitili jeklene nosilce. Toplotno izolacijo so prestavili iz nivoja obešenega stropa na nivo strehe. Na strehi so izvedli novo toplotno izolacijo debeline 12 cm in novo strešno hidroizolacijo iz varjenih bitumenskih trakov. V dvorani so na notranji strani izvedli toplotno izolacijo iz debele volne debeline 15 cm, v prostoru za hrambo orodij pa uredili klima strojnico [4].

Leta 2010 je bila dvorana ponovno delno prenovljena. Sanacije so potekale na finalnih obdelavah konstrukcijskih sklopov (osnova je ostala enaka), stavbnem pohištvu (stopnice, vrata), tleh (hodnik, garderobni prostori) in stropih (garderobe, velike dvorana). Ob prenovi so v prvi etaži malo dvorano pregradili, tako, da sta iz nje nastala fitnes in plesna dvorana.

Prostorska razporeditev pritličja je skozi vsa leta ostala enaka [5].

Slika 2.4: Mala telovadnica pred sanacijo [6]

(23)

Slika 2.5: Mala telovadnica po sanaciji [4]

V diplomski nalogi Pegam [5] je bila izvedena analiza delne sanacije iz leta 2010. V sklopu naloge je bila opravljena analiza sestave konstrukcijskih sklopov in uporabljenih materialov pred in po prenovi z vidika vpliva na zdravje in okolja. V analizi uporabljenih materialov sta bila izpostavljena dva materiala. Prvi je PVC, ki se je po prenovi uporabil kot talna obloga.

Drugi material so iverne plošče, ki so se pri prenovi uporabile za finalno obdelavo notranje strani zunanjih sten. Oba lahko izločata škodljive snovi in hlape, ter sta lahko nevarna za človekovo zdravje.

Pri analizi toplotne prehodnosti konstrukcijskih sklopov pred in po prenovi je bilo ugotovljeno, da sanacija ni izboljšala toplotne prehodnosti konstrukcijskih sklopov.

Toplotna prehodnost ne ustreza zahtevani vrednosti toplotne prehodnosti po PURES [7].

Neustrezna toplotna prehodnost povzroča večjo rabo energije, ter posledično višje obratovalne stroške. Po aktualnem pravilniku o učinkoviti rabi energije je celoten objekt energetsko neučinkovit. Da bi dosegli željene vrednosti toplotne prehodnosti, bi bilo potrebno dodati plast izolacije na vseh konstrukcijskih sklopih stavbe (tla na terenu, ovoj, streha).

Osnova konstrukcijskih sklopov je ostala tudi po prenovi enaka. Spremenili so samo finalne obdelave nekaterih delov konstrukcij.

(24)

Slika 2.6: Prerez zunanjega ovoja [6]

Preračun toplotnih prehodnosti v Pegam [5] je pokazal, da nobeden izmed konstrukcijskih sklopov ne ustreza zahtevam po pravilniku o učinkoviti rabe energije, kar potrjuje dejstvo, da je potrebna celovita sanacija objekta.

Slika 2.7: Preračun toplotnih prehodnosti [5]

(25)

»Občutek bivanja v objektu je ugoden, ko je razlika med temperaturo notranjega zraka in temperaturo, ki jo oddajajo meje prostora (sevalna temperatura), čim manjša. Razlika med temperaturo zraka v prostoru (Tz) in izračunano sevalno temperaturo (Ts) je ustrezna, če je manjša od 2K [5].«

V objektu so bili vsi konstrukcijski sklopi pred in po prenovi ustrezni glede na sevalno temperaturo v kombinaciji z vsemi ostalimi parametri udobja. Glede na meritve in dobljene rezultate ne pride do difuzije vodne pare (kondenza) v konstrukcijskih sklopih. To pomeni, da v objektu težko pride do plesni, prav tako ni potrebna vgradnja parne ovire. Avtor Pegam je v [5] prišel do zaključka, da bi bil objekt potreben celovite sanacije s celostnim pristopom.

Poudaril je sodelovanje strokovnjakov z različnih področij in upoštevanje vidikov zdravja, okolja in gradbene-tehnike. Objekt mora tudi izpolnjevati zakonske zahteve o energetski učinkovitosti objektov [5].

2.2.2 Strojne inštalacije

2.2.2.1 Prezračevanje

V projektu Krainer [6] je bilo predvideno izpodrivno prezračevanje velike telovadnice.

Predvidena temperatura na višini vadečih oseb je bila 18 °C. V telovadnico so vgradili naprave Gea Multitherm. Naprave z oznako modela 4121 so bile namenjene osnovnemu ogrevanju dvorane, naprave z oznako 4122 pa so služile prezračevanju in ogrevanju svežega zraka.

Slika 2.8: Princip delovanja naprav Gea Multitherm [6]

V ta namen so pri izgradnji objekta v ovoju stavbe predvideli betonske niše, v katere so namestili naprave za ogrevanje in prezračevanje. Zajem zunanjega zraka je potekal preko odprtine v niši. Zrak se je po prihodu v nišo po potrebi ogrelo, ali pa direktno vpihovalo v prostor. Zaradi vpiha svežega, hladnejšega zraka se je segret odpadni zrak dvigal pod strop dvorane. Odvod izrabljenega zraka iz telovadnice je potekal skozi strešne odzračevalnike.

Po oceni prof. dr. Aleš Krainerja, ki je sodeloval pri izgradnji objekta kot projektant, je bil to celo eden izmed prvih primerov izpodrivnega prezračevanja na območju Slovenije [6].

(26)

Velika in mala dvorana fizično nista bili ločeni do leta 2010, ko so ju pregradili. Ker prej ni bilo fizične ovire med dvoranama je zgoraj opisan sistem prezračevanja zadostoval za prezračevanje celotnega objekta.

Po enakem principu je delovalo tudi ogrevanje dvorane, le s to razliko, da je naprava zajemala zrak iz notranjosti dvorane in ga ogrevala na višjo temperaturo.

Slika 2.9: Shema ogrevalne niše [6]

V garderobnih prostorih je bilo že od vsega začetka predvideno prisilno prezračevanje preko sistema kanalov. Zunanji zrak je bil doveden v prostore s pomočjo prezračevalne naprave Gea Multitherm 4142, s funkcijo ogrevanja zraka. Za odvod zraka iz prostora sta poskrbela dva ločena ventilatorja. Eden se je nahajal na vzhodni strani objekta, drugi pa na severni [6].

(27)

Slika 2.10: Shema prezračevanja garderob [6]

Danes ne poznamo več takšnih sistemov prezračevanja, saj za dovod in odvod zraka iz prostorov uporabljamo večje prezračevalne naprave. Imenujemo jih tudi klimati.

Kanalski sistem je narejen iz pločevine in je po navadi štirikotne ali okrogle oblike (spiro cevi). Povezan je na prezračevalno napravo (klimat). Ta zajame svež zrak in ga pripravi na ustrezno temperaturo. Prav tako tudi korigira vlažnost zraka. Zrak, ki ga zajame vpihujemo po dovodnih kanalih v prostor preko različnih elementov (rešetka, difuzor, … ). Istočasno klimat zajema zrak iz prostora, ter ga preko odvodnih kanalov odvaja v okolico. Kanali so večinoma nameščeni v stropih prezračevanih prostorov [8].

(28)

Ob delni sanaciji leta 1991 so sanirali prezračevalni sistem velike in male dvorane, ter fitnesa. Iz tega obdobja nismo pridobili nobene projektne dokumentacije. Trenutna prezračevalna naprava je bila izdelana leta 1991. Predvidevam, da je bil takrat tudi zgrajen obstoječ sistem prezračevanja. Nazivni pretok zraka, ki ga naprava zagotavlja je 17 140 m³/h.

Slika 2.11: Obstoječa prezračevalna naprava

Sistemu prezračevanja v vročih dneh pomaga tudi hladilni agregat. Prezračevalne naprave povežemo z hladilnimi agregati. Ti s pomočjo internega cirkulacijskega hladilnega kroga ohlajujejo vodo s tem da odvajajo odvečno toploto preko toplotnega izmenjevalnika v okolico. Ohlajeno hladilno vodo pošiljajo nazaj v prezračevalno napravo. Te tako dosežejo večjo temperaturno razliko med zunanjim zajetim zrakom in temperaturo vpihanega zraka v prostor. To v praksi pomeni, da lahko v prostore dovajamo hladnejši zrak, kot bi ga sicer [9].

Prezračevalna naprava je povezana tudi s toplotno podpostajo. Od tam preko toplotnega izmenjevalca dobimo potrebno toploto za ogrevanje velike dvorane. Dvorana se torej ogreva izključno samo preko sistema prezračevanja [4].

Zadnja delna sanacija prezračevalnega sistema se je zgodila v letu 2016, ko so po novo izdelani projektni dokumentaciji izvedli celovito sanacijo prezračevanja sanitarij in garderob. V strojnico so vgradili nov klimat znamke Systemair moči 4756 W in z nazivnim pretokom 3450 m³/h. Klimatska naprava ima vgrajen rotacijski rekuperator z dejanskim izkoristkom η=80%. Ves kanalski sistem za distribucijo zraka je bil izveden na novo [10].

(29)

Slika 2.12: Že izveden del prezračevanja v pritličju [4]

2.2.2.2 Ogrevanje

Za ogrevanje garderob v pritličju, male dvorane in profesorskih kabinetov je bil po načrtih [6] predviden radiatorski sistem s temperaturnim režimom 90/70 °C. Ob nižjih temperaturah, bi prostore ogrevali tudi s pomočjo prezračevalne naprave. Tak režim ogrevanja velja še danes.

Vir toplote za ogrevanje je kotlovnica, ki ogreva celotno študentsko naselje. V začetku so za proizvodnjo toplote uporabljali mazut, sedaj pa uporabljajo zemeljski plin. Glede na odlok o prioritetni uporabi energentov za ogrevanje na območju MOL, sem pri podjetju Energetika Ljubljana preveril, če je za ogrevanje objekta možnost uporabe sistema daljinskega ogrevanja. Prejel sem odgovor, da je na lokaciji, kjer se nahaja dvorana plinovod, zato izgradnja vročevoda ni previdena.

Distribucija toplote iz kotlovnice do toplotne podpostaje poteka preko vročevoda.

Obstoječa toplotna podpostaja, ki se nahaja v opazovanem objektu je bila posodobljena leta 2002. Pripravlja toplo vodo za potrebe ogrevanja, prezračevanja in pripravo sanitarne tople vode, ki je vezana preko toplotnega izmenjevalca.

(30)

Slika 2.13: Shema toplotne postaje [11]

Toplotna podpostaja sestoji iz treh delov : - Priključne postaje

- Ogrevanja (radiatorsko) - Priprave tople sanitarne vode

Priključna postaja je povezana z vročevodom, ki prihaja iz skupne kotlovnice študentskega naselja v Rožni dolini. Njena vloga je dovod toplotne energije v toplotno postajo.

Temperatura dovedene vode je 110 °C, odvedene pa 70 °C. Dovedeno ogrevno vodo iz priključne postaje vodimo v regulacijski krog, kjer se meša z ohlajeno vodo, ki prihaja od porabnikov, na ustrezno temperaturo. Ponovno ogreto vodo s pomočjo cirkulacijske črpalke ponovno vodimo do porabnikov. Del ohlajene vode iz regulacijskega kroga se porabi za mešanje s svežo vodo, del pa se vrača v priključno postajo. Temperaturo ogrevne vode reguliramo s tripotnim ventilom.

Toplo sanitarno vodo pripravimo tako, da iz vročevoda vodimo ogrevno vodo (110 °C) v toplotni izmenjevalec. Sanitarna topla voda se pripravlja na temperaturo 60 °C. Shranjena je v zalogovniku z volumnom 1000 l, od tam pa je dovedena do porabnikov. Za kroženje vode po sistemu skrbijo cirkulacijske črpalke, ki skupaj s tipali in elektronskimi regulatorji skrbijo, da sistem nemoteno deluje [11].

(31)

2.3 Analiza projekta za izvedbo del (2016)

Leta 2016 se je za dvorano izvedel projekt za izvedbo del, ki predvideva celovito sanacijo objekta. Objekt bi sanirali tako z gradbenega vidika, kot tudi z vidika strojnih inštalacij. Od izgradnje pa do danes so se na objektu izvajale le delne sanacije in vzdrževalna dela, ki niso bistveno vplivale na boljšo energetsko učinkovitost stavbe.

2.3.1 Gradbena fizika

V diplomski nalogi Pegam [5] je bilo izpostavljeno, da sanacija v letih 1991 in 2010 ni bistveno izboljšala toplotne prehodnosti konstrukcijskih sklopov. Tako ovoj stavbe še vedno ne ustreza zahtevam po pravilniku o učinkoviti rabi energije. Izpostavljeno je bilo, da je objekt potrebno celostno obnoviti.

Pri sanaciji gradbenih konstrukcij je predvidena ohranitev nosilne konstrukcije. Jekleni stebri bodo ostali enakega videza, premazalo pa se jih bo s požarno zaščito R 30 (požarna odpornost 30 minut). Z notranje strani se jih bo tudi ustrezno izoliralo.

Predvidena dela na ovoju stavbe obsegajo:

- Lite betonske parapetne stene, ki so znotraj že izolirane (15 cm) se obloži z mehkimi zaščitami sten – velur (2,3 cm)

- Obloge iz iverala se nadomesti z lesenimi akustičnimi oblogami

- Kopelitne steklene površine se očisti in ponovno zatesni, kovinska okna se odstranijo, zasteklitev pa se nadomesti z novim kopelitom. Na notranji strani se izvede dvojna zasteklitev v aluminijastih okvirjih

- Dodatna izolacija fasadne zapore v liniji zasteklitve ter izolacija nosilne aluminijaste konstrukcije oken – med profili. Na notranji strani konstrukcije se izvede parna zapora, steno se z notranje strani obloži z lesenimi akustičnimi ploščami

- Na zunanji strani se izvede nova kopelit zasteklitev z razmiki. S tem bi objektu vrnili prvoten izgled

(32)

Slika 2.14: Sestava ovoja po predvideni sanaciji [4]

Predvidena je tudi preplastitev strehe s toplotno izolacijskimi ploščami iz XPS (12 cm) in preko njih položena nova kritina. Športni pod je dotrajan in nima ustrezne elastičnosti, ter odboja za igre z žogo. Izvedla se bo menjava le tega, izvedba talnega ogrevanja, ter dodatne izolacije proti terenu. Prav tako je predvidena požarna ureditev objekta.

V nadstropju objekta se tudi spremeni razporeditev prostorov. Med fitnesom, garderobami in sejno sobo je na novo predviden hodnik. Sanitarije, ki so trenutno namenjene samo profesorjem, bodo po sanaciji namenjene vsem uporabnikom dvorane. Nadstropji bosta povezani z novim stopniščem. V projektu je predvidena tudi vgradnja dvigala, ki bi omogočala dostop do nadstropja tudi invalidnim osebam.

Ker je oseb, ki obiskujejo prilagojene vadbe premalo, da bi se upravičilo stroške izgradnje dvigala, se razmišlja, da bi se ta del projekta opustilo [4].

(33)

Slika 2.15: Spremenjena razporeditev prostorov po sanaciji [4]

2.3.2 Strojne inštalacije

Načrt inštalacij in strojne opreme predvideva celosten pregled trenutnega stanja objekta in predloge sanacij.

Bistveni posegi v predvideni sanaciji so :

- zamenjava obstoječih klimatskih naprav z novimi z rekuperacijo za prezračevanje in pohlajevanje

- vgradnja talnega ogrevanja telovadnice z nizkotemperaturnim režimom ogrevanja preko toplotne črpalke

- vgradnja termostatskih ventilov na vse radiatorje

- zamenjava obstoječega dotrajanega hladilnega agregata z novim reverzibilnim

hladilnim agregatom/ toplotno črpalko – zrak/voda, katera bo napajala nove klimatske naprave in talno ogrevanje

- Preverba stanja obstoječe toplotne postaje in po potrebi menjava dotrajanih komponent - Povezava toplotne postaje s toplotno črpalko, kjer toplotna črpalka pri višjih zunanjih

temperaturah ogreva dvorano

- Vgradnja zalogovnika za toplo/hladno vodo

- Namestitev opreme za energetski monitoring in izdelava centralnega nadzornega sistema (CNS)

- Zamenjava obstoječih elementov sistema z energetsko varčnimi (ventili, črpalke, izoliranje cevi)

(34)

2.3.2.1 Centralno ogrevanje in hlajenje

Ogrevanje bo na novo izvedeno samo v prostorih velike dvorane in garderobah v 1.

nadstropju. V teh dveh prostorih je predvideno talno gretje s temperaturnim režimom 40/32

°C. Vir toplote bo nova toplotna črpalka (zrak/voda), ki bi pozimi ogrevala, poleti pa bi imela funkcijo hladilnega agregata – reverzibilna toplotna črpalka/hladilni agregat. Povezana bi bila s prezračevalnimi napravami (registri za hlajenje) ter zalogovnikom. Zalogovnik bi služil hrambi toplotne energije za talno ogrevanje. Temperaturni režim talnega ogrevanja je 40/32 °C. Predvidena je toplotna črpalka z ogrevno močjo 81 kW. Toplotna moč črpalke je definirana pri zunanji temperaturi zraka -5 °C in temperaturi ogrevne vode 45 °C.

V vseh ostalih prostorih pa je predvidena menjava radiatorjev ter vgradnja novih, kjer je to predvideno. Vsi radiatorji morajo biti opremljeni z regulacijskimi ventili.

Vir toplote za radiatorsko ogrevanje je obstoječa toplotna podpostaja. Ob prenovi bi bila tudi posodobljena. Zamenjalo bi se tudi vse dotrajane elemente in nadomestilo obtočno črpalko z energetsko varčnejšo izvedbo.

Prav tako bi se vse cevne razvode ustrezno izoliralo, da bi preprečili odvečne izgube sistema [4].

2.3.2.2 Prezračevanje

Trenutno v strojnici najdemo dve prezračevalni napravi. Večja se uporablja za prezračevanje velike in male dvorane, ter fitnesa, manjša pa za prezračevanje garderob in sanitarij v pritličju. V letu 2016 so že izvedli sanacijo prezračevanja garderob, tako, da je manjša prezračevalna naprava in njej pripadajoči sistem že izveden po novem projektu.

Po PZI [4] bi večjo prezračevalno napravo (1991), nadomestili 2 manjši prezračevalni napravi. Ena bo prezračevala telovadnico, druga pa plesno dvorano in fitnes. Predvidena je tudi menjava celotnega kanalskega omrežja.

Projektna dokumentacija predvideva menjavo lokacije prezračevalnih naprav, vendar te predpostavke pri že izvedeni delni sanaciji prezračevanja garderob niso upoštevali. Vse prezračevalne naprave imajo predvidene rekuperatorje z izkoristkom nad 75 %.

Naprava za prezračevanje telovadnice bo povezana z reverzibilno toplotno črpalko, ki bo telovadnico ogrevala v prehodnem obdobju, poleti pa hladila. Ker ima klimat velike telovadnice tudi funkcijo ogrevanja, bo za namene varčevanja z energijo vgrajeno tipalo CO2. Preko tipala se v prostor dovaja minimalna količina svežega zraka. Tipalo je nastavljeno na mejno koncentracijo 700 ppm. Če je koncentracija ogljikovega dioksida v prostoru manjša od te vrednosti, prezračevanje ni potrebno, oz. je minimalno.

Predvideno delovanje naprav je 12 ur/dan v času obratovanja objekta. Zrak se skozi vse prostore dovaja preko rešetk in difuzorjev. Izmenjave zraka v prostorih so definirane glede vrsto prostora skladno s pravilnikom [12] in smernicami za zdravstvene objekte. Na vsakem dovodnem oz. odvodnem elementu je možna nastavitev količine vpihanega ali odsesanega zraka. Prav tako so na posameznih vejah kanalskih razvodov predvidene regulacijske lopute za grobo regulacijo pretoka zraka.

Trenutno je to velik problem v plesni dvorani, ki se uporablja tudi za statične aktivnosti, kot je npr. joga. Vpiha in odsesavanja na trenutni prezračevalni napravi ni možno regulirati, zato se uporabniki pritožujejo nad prepihom v dvorani.

V sanitarijah je predviden podtlak glede na ostale prostore, da ne prihaja do uhajanja zraka iz teh prostorov. Tako se izognemo neprijetnim vonjavam v ostalih prostorih objekta [4].

(35)

2.3.2.3 Sestav potrebne toplote za objekt Pri projektiranju so bili upoštevani naslednji parametri : - Računska temperatura pozimi: - 13 °C

- Računska temperatura poleti: 33 °C - Relativna vlažnost (zunanja) pozimi: 90 % - Relativna vlažnost (zunanja) poleti: 40 % - Relativna vlažnost v prostorih: neregulirano - Hrup v prostorih skladno z DIN 1946

Normne izgube pri računski temperaturi (𝜗_𝑟𝑎č = -13 °C):

- Transmisijske izgube (𝑄_𝑇): 33 099 W - Ventilacijske izgube (𝑄_𝑉): 13 042 W

Skupne izgube objekta (𝑄_𝑁 = 𝑄_𝑇+ 𝑄_𝑉): 46 141 W

2.3.2.4 Sestav potrebne toplote za klimatske naprave Ogrevna voda:

- temperaturni režim: 55/40 °C - ogrevni medij: mehka voda (100%) Hladilna voda:

- temperaturni režim: 7/12 °C

- hladilni medij: tovarniško pripravljena mešanica etilenglikola (30%) in mehke vode (70%)

Klimatska naprava N1 – telovadnica - Grelna moč (𝑄_𝑔) – 66 kW

- Hladilna moč (𝑄_ℎ) – 54,1 kW

Klimatska naprava N2 – plesna dvorana in fitnes - Grelna moč (𝑄_𝑔) – 7,9 kW

- Hladilna moč(𝑄_ℎ) – 16,9 kW Klimatska naprava N3 – garderobe - Grelna moč (𝑄_𝑔) – 10,6 kW

(36)

2.3.2.5 Predlog izboljšave projekta za izvedbo

Pri projektu za izvedbo bi spremenili nekaj predvidenih posegov v telovadnico. Mislimo, da bi se lahko izognili menjavi radiatorjev. Obstoječe radiatorje bi lahko samo prebarvali in na vse radiatorje namestili regulacijske ventile. Sistemi za distribucijo toplote, ki so predvideni po projektu ostanejo isti. Torej dovod toplotne energije po vročevodu iz kotlovnice študentskega naselja do toplotne podpostaje v objektu in reverzibilna toplotna črpalka ob objektu, ki je vir toplote izključno za talno ogrevanje.

Z vidika prezračevanja bi spremenili prezračevanje velike dvorane. Namesto klasičnega (mešalnega) prezračevanja, ki je predvideno po projektu bi predlagali izvedbo izpodrivnega prezračevanja. Pri izbiri tega režima prezračevanja smo se oprli na dejstvo, da imamo v dvorani visok strop. Prav tako je bil sistem IP že uporabljen ob izgradnji dvorane, ter se je vse do sanacije prezračevanja 1991 izkazal za zelo učinkovitega.

Po PZI [4] bi izvedli na novo prezračevanje male dvorane, fitnesa in profesorskih prostorov.

Druga možnost, ki bi še dodatno zmanjšala stroške sanacije je, da se namesto novega prezračevanja naredi pregled obstoječega kanalskega sistema za malo dvorano, fitnes in garderobe. Izvede se čiščenje celotnega sistema, dotrajane dele pa zamenja z novimi. Naredi se tudi vezava obstoječega sistema kanalov na novo prezračevalno napravo.

Pri že izvedenem prezračevanju v pritličju (garderobe in sanitarije) se izvede pregled sistema in čiščenje kanalov. Izvede se še manjkajoči del prezračevanja pritličja – prezračevanje avle in hodnikov.

Ob ugodni finančni situaciji bi lahko vpeljali še več sistemov OVE (izvedba sončne elektrarne, ogrevanje sanitarne tople vode s sončno energijo).

2.4 Pregled standardov in smernic za športne objekte

2.4.1 Standardi za telovadnice

2.4.1.1 ASHRAE standard - 2019 HVAC Applications

V knjigi ASHRAE [13] so smernice in priporočila za šolske telovadnice opisane v poglavju 8 – Educational facilities. Telovadnice najdemo v vsaki izobraževalni ustanovi, začenši z vrtcem. Za telovadnice (ang. Gymnasium) je v knjigi poudarjeno, da se uporabljajo ne samo v šolske namene, ampak tudi za popoldanske interesne dejavnosti, sestanke, prireditve, … Med vikendi se prav tako uporabljajo za namene rekreacije in športnih tekmovanj. Vsi ti dejavniki morajo biti upoštevani pri izbiri opreme in dimenzioniranju HVAC sistemov.

Predvideti moramo tudi delovanje telovadnice, kadar so obremenitve majhne. Pri dvoranah, kjer je talna obloga parket pa moramo biti še posebej pozorni na relativno vlažnost v prostoru.

Tipični kriteriji za dimenzioniranje HVAC sistemov so:

- Toplotno ugodje

- Kakovost notranjega zraka (IAQ) - Hrup

(37)

Toplotno ugodje je pogojeno s temperaturo zraka, vlažnostjo, hitrosti gibanja zraka in srednje sevalne temperature prostora. Prav tako moramo pri konstruiranju upoštevati faktorje kot so: oblečenost, spol, starost in fizična aktivnost. Vse šole se morajo prezračevati z zunanjim zrakom. Za prezračevanje se mora po standardu uporabljati svež zunanji zrak, ki ga v prostor dovedemo preko ustreznih elementov prezračevanja. Prav tako moramo zagotoviti odvod onesnaženega zraka in ustrezen izpuh v okolico.

Načrtovanje teh sistemov opredeljuje ASHRAE standard 62.1 [13].

Splošna priporočila, ki jih najdemo v priročniku za konstruiranje šolskih telovadnic pa so:

- Temperatura notranjega zraka - Pozimi: 20,3 - 23,2 °C - Poleti:23,3 - 25,8 °C - Relativna vlažnost zraka

- 35-50 % (velja za objekte z lesenim podom) - Potrebna dovedena količina zunanjega zraka

- 1,5 ^𝑙

𝑠∙𝑚²

- Minimalno filtriranje - 8-13 MERV

2.4.1.2 Nacionalni pravni akti na področju prezračevanja Neuradno prečiščeno besedilo pravilnika [12] obsega:

- Pravilnik o prezračevanju in klimatizaciji stavb (Uradni list RS, št. 42/02 z dne 15. 5.

2002),

- Pravilnik o spremembi pravilnika o prezračevanju in klimatizaciji stavb (Uradni list RS, št. 105/02 z dne 5. 12. 2002),

- Gradbeni zakon - GZ (Uradni list RS, št. 61/17 z dne 2. 11. 2017).

Pravilnik velja za vse stavbe, razen industrijske, kmetijske in počitniške hiše, ki so v uporabi manj kot 4 mesece v letu. Opredeljuje tehnične zahteve za prezračevanje in klimatizacijo stavb pri katerem obravnava notranje okolje s stališča kakovosti zraka in toplotnega okolja.

Pri tem se vedno preračunava na najnižjo, še dopustno kakovost notranjega zraka. V dokumentu so opredeljeni vsi parametri in strokovni izrazi, ki se uporabljajo pri načrtovanju kakovosti zraka. Prav tako so opredeljene vse zahteve glede sistemov, tehnične dokumentacije in rabe energije. Kakovost notranjega okolja se v dokumentu deli na kakovost zraka in toplotno okolje. Prva točka, ki opredeljuje kvaliteto zraka narekuje, da mora biti zrak v prostoru svež, brez vonjav in ne sme ogrožati zdravja ljudi v prostoru. Definirani so tudi vsi zahtevani vtoki zunanjega zraka in število izmenjav zraka na uro glede na posamezen prostor. Priporočene vrednosti najdemo v prilogah. Kar se tiče toplotnega okolja so v dokumenti opredeljene temperature notranjega prostora, vlažnost, vračanje odpadne toplote v prostor in podatke, ki so pomembni pri preračunu notranjih toplotnih dobitkov (stopnja aktivnosti oseb, oblečenost). V tretji točki dokumenta najdemo del, ki obsega prezračevanje in prezračevalne sisteme. V 18. členu so zajete smernice, ki jih je treba upoštevati pri projektiranju prezračevalnih sistemov.

(38)

Pri projektiranju prezračevalnih sistemov je potrebno upoštevati:

- namembnost in fleksibilnost prostora z opredelitvijo bivalne cone, - obremenjenost prostora z uporabniki (na m² površine),

- ocenitev uporabnikove aktivnosti in navad oblačenja, - obremenitev prostora z onesnaževalci,

- delež kadilcev, kjer je dovoljeno kajenje, - kakovost razpoložljivega zunanjega zraka, - nivo zunanjega hrupa,

- meteorološke pogoje,

- delež steklenih površin in njihovih transmisij, - možnost odpiranja oken,

- uporabo senčil,

- hladilno/grelne obremenitve notranjega in zunanjega izvora, - fizikalne lastnosti materialov, uporabljenih v stavbi,

- kontrolo in dušenje hrupa zaradi mehanskega oziroma hibridnega prezračevalnega sistema,

- način vzdrževanja in kakovost čiščenja prezračevalnega sistema in prostorov

Sistem izpodrivnega prezračevanja smo načrtovali s pomočjo pravilnika [12]. Podatki, ki smo jih uporabili pri preračunu smo našli v prilogi 1, tabela 8. Za telovadnice je ocenjena največja gostota 30 ljudi na 100 m², potrebna količina zunanjega zraka, ki jo moramo dovesti v prostor pa 35 m³/h na osebo. Če v objektu ni uporabnikov (nočni čas) je v pravilniku opredeljeno, da je treba v objektih vzdrževati izmenjavo zraka najmanj n=0,2 1/h. S tem se izognemo neprijetnim vonjavam, ki nastanejo zaradi talnih oblog, blazin in umetnih mas v prostorih [12].

2.4.2 Smernice s strani REHVA za prezračevanje v času epidemije COVID-19

V zadnjem letu naše življenje kroji epidemija novega koronavirusa SARS-COV-2. Ljudje smo se morali prilagoditi na novo življenje z različnimi ukrepi, ki preprečujejo okužbe. Pri tem igrajo poleg preventivnih ukrepov (izogibanje stikom, uporaba mask, razkuževanje površin, …) veliko vlogo prezračevalni sistemi, ki uravnavajo kvaliteto zraka v notranjih prostorih.

V novembru 2020 so bile izdane smernice [14], z namenom preprečitve širjenja virusnih delcev. Namenjen je predvsem strokovnjakom za HVAC sisteme in upravnikom stavb. Izdan je bil s strani združenja REHVA v slovenščino pa so ga prevedli izr. Prof. Uroš Stritih iz Fakultete za strojništvo, ter Andreja Burkeljca in mag. Jure Vetršek iz investicijske družbe Univerze v Ljubljani (IRI UL).

(39)

2.4.2.1 Način prenosa virusa

Poznamo tri načine prenosa virusa SARS-COV-2 in drugih respiratornih virusov:

1.) Kombinirani prenos preko zraka in kapljic v območjih 1-2 m, ki izhaja iz kihanja, kašljanja, govorjenja, petja, …

2.) Zračni prenos na dolge razdalje (aerosoli) 3.) Kontaktni stik na površini

Slika 2.16: Način prenosa virusa [14]

Virusni delec je velik med 80 in 160 nanometrov in ostaja aktiven na površinah več ur, lahko tudi več dni, v zraku v zaprtih prostorih pa ostane aktiven do 3 ure. V zraku se virus širi preko kapljic izdihane tekočine. Manjše kapljice so bolj nevarne, saj ostanejo v zraku in lahko s pomočjo zračnih tokov potujejo na velike razdalje, večje pa padejo navzdol in so posledično manj nevarne. Majhne kapljice lahko zaidejo v dovodne kanale prezračevalnih sistemov. Posledično je recirkulacija notranjega zraka z namenom varčevanja z energijo odsvetovana, saj je to lahko vzrok za okužbo z virusom.

Koncentracija kapljičnih jeder se hitro zmanjša na prvih 1-1,5 m od izdiha osebe in od tu velja priporočilo, da naj pri interakcijah z drugimi osebami držimo priporočeno razdaljo 1,5 m. Tesni stik z okuženo osebo znotraj 1,5 m ustvarja visoko izpostavljenost kapljicam in kapljičnim jedrom. Na 1,5 m ali več od okužene osebe pa lahko koncentracijo aerosolov reguliramo z ustreznimi rešitvami za prezračevanje prostorov. Koncentracija aerosolov je z ustreznim prezračevanjem skoraj stalna od 1-1,5 m naprej. Porazdelitev jeder kapljic je odvisna od lege ljudi v prostoru, števila izmenjav zraka, zračnih tokov in sistema za distribucijo zraka (mešalno, izpodrivno prezračevanje) [14].

(40)

Slika 2.17: Primerjava porazdelitve delcev [14]

Na sliki 2.17 se okužena oseba nahaja na desni. Ta oseba govori in oddaja okužene aerosole v območje dihanja druge osebe. Izdihanih kapljic (vijolične pike) so večje in padejo na tla v dometu 1,5 m. Majhni aerosoli (rdeče pike) pa ostanejo v zraku in za poslušalca (levo osebo) predstavlja nevarnost okužbe. Na levi sliki je prostor prezračevan, zato je v zraku bistveno manj aerosolov, kot na desni sliki, kjer prostor ni prezračevan.

V začetku epidemije smo zaznali večje število okužb pri osebah, ki so se dalj časa zadrževale v istem prostoru. Kljub temu, da nobena oseba ni kašljala oz. kihala, se je v prostoru okužilo več oseb. Prostor ni bil ustrezno prezračevan in koncentracija aerosolov se je z minuto v minuto povečevala z vsakim izdihom okužene osebe. Okužene aerosole so zdrave osebe vdihavale in se posledično okužile.

Prav tako je pomembno prezračevanje stranišč in splakovanje straniščne školjke z zaprtim pokrovom. Virus SARS-COV-2 so našli tudi v odpadnem blatu, pri splakovanju školjke pa se po prostoru širijo kapljice, ki potencialno lahko okužijo posameznika.

Zaključimo lahko, da z ustrezno razdaljo (1,5 m) in prezračevanjem v stavbah lahko kontroliramo tveganje okužbe [14].

(41)

2.4.2.2 Napotki pri prezračevanju

Delovanje sistemov se razlikuje od stavbe do stavbe in od prostora do prostora. Lahko rečemo, da je vsak prostor zase unikat in zahteva posebno presojo. Temu primerno moramo prilagoditi tudi prezračevalne sisteme. V splošnem lahko trdimo, da so v trenutnih razmerah potrebne 3 vrste napotkov in sicer :

- Kako upravljati HVAC in druge stavbne sisteme v obstoječih stavbah v času epidemije - Kako opraviti oceno tveganja in oceniti varnost stavb in prostorov

- Kakšni bi bili potrebni ukrepi za spopadanje z virusi na dolgi rok

Smernica s strani REHVA zajema 15 glavnih postavk za zmanjšanje okužb v zaprtih prostorih in stavbah.

Število izmenjav zraka

Za objekte z mehanskim prezračevanjem se priporoča podaljšanje časa obratovanja sistema.

Prezračevalni sistemi regulirajo jakost prezračevanja s tipali delcev CO2 v prostoru.

Trenutne koncentracije delcev v prostoru, pri kateri začne sistem obratovati z nazivno hitrostjo so okoli 700-800 ppm. Za zmanjšanje možnosti okužbe bi bilo potrebno maksimalno koncentracijo delcev znižati na 400 ppm. S tem povečamo dovod in odvod zraka v prostor. Dovajati moramo svež zrak, saj recirkulacija zraka poveča možnost okužbe.

Zaradi teh zahtev se bodo v objektih bistveno povečale rabe energije.

Čas prezračevanja

Sistem začne z nazivno hitrostjo delovati 2 uri pred začetkom uporabe stavbe in konča vsaj 2 uri po zaključku uporabe stavbe. Tako bi se čas obratovanja prezračevalnega sistema podaljšal za 4 ure. S tem ukrepom zmanjšamo možnost zadrževanja virusov v stavbi in na površinah.

Onemogočeno delovanje glede na potrebe

V stavbah, ki so zaradi epidemije prazne je potrebno vključiti prezračevanje z zmanjšano hitrostjo v normalnih časih delovanja. Izključevanje sistema ni priporočljivo.

Odpiranje oken

V stavbah brez mehanskega prezračevanja je priporočljivo odpiranje oken 15 minut pred vstopom uporabnikov v prostore. Ta ukrep povzroča toplotno neugodje, ampak s tem povečamo število izmenjav zraka, kar bistveno zmanjša koncentracijo potencialno škodljivih delcev v zraku. Tudi v stavbah z mehanskim prezračevanjem je priporočen ta način prezračevanja.

Prezračevanje toaletnih prostorov

Toaletni prostori so navadno dimenzionirani tako, da je v njih podtlak glede na druge prostore, saj s tem preprečimo uhajanje neprijetnih vonjav v druge prostore. Pri mehanskem in vzgonskem prezračevanju se tako ne poslužujemo odpiranja oken, saj bi s tem izenačili tlak v prostoru in povzročili širjenje neprijetnih vonjav, ter lahko tudi škodljivih delcev v druge prostore.

(42)

Okna v straniščih

Pri straniščih, ki so prezračevana mehansko ali s pomočjo vzgona odpiranje oken ni priporočljivo. Če se prezračevanju z odpiranjem oken ni mogoče izogniti je potrebno okna odpreti tudi v drugih prostorih, da dosežemo ustrezen pretok zraka skozi stavbo in se delci zraka iz stranišča ne zadržujejo znotraj stavbe.

Splakovanje stranišč

Pri splakovanju stranišč je priporočljivo, da stranišča splakujemo z zaprtimi pokrovi, da se čim bolj omeji sproščanje kapljic in ostankov kapljic iz plinov v zrak.

Recirkulacija

Centralni recirkulaciji se je potrebno med epidemijo izogibati, saj lahko delci virusa v odvodnih kanalih ponovno stopijo v stavbo. Če se temu ne moremo izogniti, je potrebno povečati delež svežega vstopnega zraka na maksimalno vrednost. Za popolno odstranitev virusov in delcev iz povratnega zraka je potrebna namestitev HEPA filtrov, ki pa povzročajo velike padce tlaka in v veliki meri niso primerni za vgradnjo v obstoječe sisteme. Lahko se poslužimo tudi ultravijoličnega razkuževanja. Če nam sistem omogoča, je najbolj optimalen ukrep za zajezitev virusa pri recirkulacijskih sistemih namestitev filtra višjega razreda, ter povečanje tlaka na odvodu, ne da bi zmanjšali pretok zraka v sistemu.

Oprema za rekuperacijo toplote

Pri sistemih za rekuperacijo toplote moramo paziti na prepuščanje znotraj naprave in uhajanje onesnaženega zraka iz odvodne na dovodno stran. Sistemi za rekuperacijo ne predstavljajo težave, če je v rekuperatorju vgrajen dvojni prenosnik toplote oz. je zagotovljena 100 % ločitev zraka med odvodno in dovodno stranjo. Pogoj pri vseh sistemih je, da je stopnja puščanja zraka pod 5 %. Poznamo ploščate in rotacijske prenosnike toplote.

Pri rotacijskih moramo biti pozorni, da so pravilno nameščeni. V nasprotnem primeru uhaja odvodni zrak v dovodnega, kar v primeru, če so v zraku virusni delci pripomore k povečanju možnosti okužbe. Največji del puščanja povzročajo tlačne razlike v dovodnem in odvodnem kanalu. Višje kot so razlike, višja je možnost prepuščanja zraka med dovodnim in odvodnim delom naprave. Zato je pri rotacijskih prenosnikih toplote potrebno paziti, da so tlačne razlike čim manjše.

Ventilatorski konvektorji in split enote

Če imamo v prostoru samo split klimatske naprave ali ventilatorske konvektorje je na prednostni listi naravno prezračevanje z dotokom svežega zraka. Priporočljivo je, da v prostore za lažjo orientacijo o onesnaženosti zraka vgradimo tipala CO2, ki nas opozorijo, ali nam celo odprejo okna, ko koncentracija škodljivih delcev doseže mejno vrednost. Dovod zunanjega zraka lahko v takih prostorih zagotovimo le, če namestimo mehansko prezračevanje.

(43)

Ogrevanje, hlajenje in možne nastavitve vlaženja

Prilagajanje vrednosti vlaženja pri sistemih za gretje in klimatizacijo prostorov nima bistvenega pomena. Torej nam na klimatih ni potrebno spreminjati privzetih nastavitev vlaženja, ki so ponavadi med 20 in 30 %.

Čiščenje kanalov

Čiščenje kanalov ne prepreči prenosa virusa in škodljivih delcev preko prezračevalnega sistema, zato se lahko poslužujemo obstoječih priporočil za vzdrževanje. Bolj pomembno je povečati pretok dovodnega zraka in izogib recirkulaciji.

Zunanji zrak in filtri za izsesavanje zraka

Zunanjih filtrov ni potrebno menjati, saj je koncentracija virusa v zunanjem zraku, če sta zajem in izpuh zunanjega zraka ustrezno ločena zelo majhna. Obstoječi filtri v tem primeru predstavljajo ustrezno zaščito pred vstopom kontaminiranega zraka.

Vzdrževalna dela

Pri vzdrževalnih delih, še zlasti pri menjavi filtrov je pomembno, da uporabljamo ustrezno osebno varovalno opremo. Sistem moramo ugasniti, uporabiti rokavice in ustrezno obleko, ter zaščititi dihala dihal. Odpadne filtre odložimo v zapečateno vrečko in jih pošljemo v razgradnjo.

Spremljanje kakovosti zraka (IAQ)

Z vidika kakovosti zraka v prostoru je najustreznejši ukrep namestitev senzorjev CO2, ki opozarjajo na premalo zračenja. Namestitev bi bila smiselna zlasti v prostorih, ki se uporabljajo dlje časa, mogoče celo s strani več skupin. Priporočljiva pa bi bila celo umestitev v vse prostore in jih povezati v centralni nadzorni sistem. Med epidemijo je priporočeno, da zmanjšamo dovoljeno vrednost onesnaženih delcev v prostoru na nižje vrednosti (okoli 400 ppm).

(44)

Slika 2.18: Priporočen princip prezračevanja v času COVID-19 [14]

Spodnja priporočila v smernicah [14] so izdana kot povzetek opisanih ukrepov in veljajo kot splošno priporočilo za preprečitev okužb pri upravljanju stavb in ravnanju s prezračevalnimi sistemi v boju proti novemu virusu.

1. Zagotovite ustrezno prezračevanje prostorov z zunanjim zrakom.

2. Vklopite prezračevanje z nazivno hitrostjo vsaj 2 uri pred odpiranjem stavbe in ga nastavite na nižjo hitrost 2 uri po času uporabe stavbe.

3. Prenastavitve prezračevanja, ki deluje na podlagi potreb tako, da bo deloval z nazivno hitrostjo.

4. Redno odpirajte okna (tudi v mehansko prezračenih stavbah).

5. Zagotavljajte prezračevanje stranišč z nazivnimi pretoki podobno kot glavni prezračevalni sistem.

6. Izogibajte se odprtim oknom v straniščih, da preprečite podtlak in zagotovite pravo smer zračnih rokov mehanskega prezračevanja.

7. Naročite uporabnikom stavbe, da stranišče splakujejo z zaprtim pokrovom.

8. Preklopite klimatske naprave z recirkulacijo na 100% zunanji zrak.

9. Preglejte opremo za rekuperacijo toplote in se prepričajte, da je puščanje pod nadzorom.

10. Poskrbite za ustrezno prezračevanje z zunanjim zrakom v prostorih z ventilatorskimi konvektorji ali split enotami. Ne spreminjajte nastavitev ogrevanja, hlajenja in morebitnih nastavitev vlaženja.

11. Izvedite načrtovano čiščenje kanalov kot običajno (dodatno čiščenje ni potrebno).

12. Zamenjajte centralni zunanji zrak in odsesavajte zračne filtre, kot je običajno, v skladu z načrtom vzdrževanja.

13. Redna menjava in vzdrževanje filtrov se izvajata z zaščitnimi ukrepi, vključno z zaščito dihal.

14. Uvedite omrežje senzorjev IAQ (CO2), ki uporabnikom in vzdrževalcem omogoča spremljanje, da prezračevanje deluje pravilno.

(45)

2.5 Komišening

»Komišening (angl. Commissioning - Cx) oziroma stavljenje v obratovanje je kakovostni postopek preverjanja in beleženja, ki zagotavlja, da so vsi tehnični sistemi stavbe in njihovi posamezni sklopi, zasnovani, načrtovani, izvedeni, praktično preizkušeni, delujoči in vzdrževani tako, kot je to zahtevano s projektno nalogo. Komišening predstavlja strokovno delo skupine v katero so vključeni predstavniki naročnika/investitorja, projektantov, izvajalcev, dobaviteljev opreme in strokovnega izvajalca meritev in nastavitev. Postopek vodi s strani naročnika/investitorja pooblaščeni vodja (angl. Commissioning Authority - CxA) [15].«

Slika 2.19: Princip usposobitve stavbe [15]

Postopek usposobitve stavbe vodi pooblaščena zunanja in neodvisno strokovno usposobljena oseba. Delo obsega vse faze izvedbe projekta, od same priprave projektne naloge, do predaje ključev investitorjem. Prav tako mora biti nadzor usposobljen za izdelovanje energetskih izkaznic in pregledovanje sistemov strojnih instalacij. Nadzorovati je potrebno tudi delo projektantov in izvajalcev. Med njimi je priporočeno tudi samo sodelovanje na terenu, saj je projektant dostopen izvajalcu za pojasnila in spremembe načrtov. V praksi velja dejstvo da noben načrt ni popoln.

Zunanja oseba poleg nadzora nad projektanti in izvajalci poskrbi, da so vsi sistemi celoviti, imajo ustrezno dokumentacijo, da delujejo in so temu ustrezno tudi testirani. V času garancije so potrebne tudi meritve, da preverimo delovanje sistemov. Prav tako poskrbi, da se za vzdrževalce objekta organizira ustrezna usposabljanja. Nadzornik mora dobro poznati celoten projekt. Njegova naloga je, da se doseže cilj, ki je bil zastavljen v projektni nalogi in se izpolnijo zahteve s strani investitorja [16].

V primeru opazovanega objekta bi priporočili izvedbo retro-komišeninga oz. postopek naknadne usposobitve stavbe. S tem bi zagotovili optimalno obratovanje objekta s stališča rabe energije.

(46)

2.6 Izboljšanje rabe energije v stavbah

V okviru sporazuma [17] so se države članice EU dogovorile, da bodo do leta 2050 v okviru skupnosti postale prvo podnebno nevtralno gospodarstvo in družba na svetu. Leta 2020 so se države zavezale, da bodo zmanjšale emisije toplogrednih plinov za 55 % do leta 2030.

Decembra 2015 so se vse države sveta zavezale, da bodo:

- Ohranjale globalno segrevanje pod 2 °C

- Vsakih 5 let predložile nacionalne načrte za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov - Splošen boj proti posledicam podnebnih sprememb

Ostale pomembne direktive omenjene v analizi [18], ki regulirajo učinkovito rabo energije in OVE v stavbah v okviru EU so:

- Kyotski protokol

- Podnebno-energetski paket Evropske unije - Direktiva o energetski učinkovitosti stavb

- Direktiva o spodbujanju uporabe energije iz obnovljivih virov energije - Direktiva o energetski učinkovitosti

- Pariški sporazum

V Sloveniji so regulativni ukrepi na področju rabe energije in rabe obnovljivih virov v stavbah opredeljeni v naslednjih dokumentih:

- Energetski zakon

- Zakon o učinkoviti rabi energije

- Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah - Nacionalni energetski podnebni načrt

- Nacionalni akcijski načrt za energetsko učinkovitost

- Nacionalni akcijski načrt za obnovljivo energijo 2010-2020 - Uredba obvezne energetske izkaznice

- Uredba o emisiji snovi v zrak iz malih kurilnih naprav

Z vsakim letom se zahteve na področju rabe energije zaostrujejo. Lep primer je slika 2.20 na kateri je prikazana krivulja največje dovoljene potrebne toplote za ogrevanje, ki je predpisana za energetsko učinkovitost stavb v Sloveniji.

(47)

Slika 2.20: Zaostrovanje pogojev največje dovoljene toplote za ogrevanje [18]

V Evropi stavbe posredno in neposredno porabijo približno 40 % delež celotne porabe energije. Da bi na ravni EU zmanjšali emisije za željeno vrednost, bi se morali izpusti toplogrednih plinov v stavbah zmanjšati za kar 60 %, ter končna poraba energije za 14 %.

Polovični delež končne porabe energije v Evropski uniji predstavlja ogrevanje in hlajenje, od tega se kar 80 % porabi za ogrevanje in hlajenje objektov. Navedena dejstva kažejo, da so energetsko neučinkovite stavbe velik potrošnik energije, zato je celovita sanacija objektov eden izmed najpomembnejših ukrepov na poti do zastavljenih ciljev in izpolnitvi zavez.

Celovite sanacije objektov tako z energetskega, kot tudi gradbenega vidika zmanjšajo končno porabe energije za vsaj 60 %, vendar pa se zaradi visokih finančnih vložkov pojavljajo v zanemarljivem deležu [18].

Veliko bolj priljubljene so delne sanacije objektov, ki predstavljajo manjši finančni zalogaj, ampak ne zagotavljajo nujno izboljšanja energetske učinkovitosti stavbe. Tak primer se je na opazovanem objektu zgodil pri delni sanaciji leta 2010.

(48)

Evropski inštitut za učinkovitost stavb je za potrebe načrtovanja njihovih modelov predpostavil, da manjše sanacije prispevajo k 0-30 % izboljšanju rabe končne energije, srednje sanacije 30-60 %, celovite obnove 60-90 %, med tem ko so prihranki končne energije pri sanacijah stavbe v skoraj nič-energijsko stavbo čez 90 % . Na globalni ravni se uporablja predpostavka, da se pri celovitih sanacijah objektov prihranki energije najmanj 75 % . Raba primarne energije se pri takih objektih zmanjša na manj kot 60 kWh/m² [19], [20].

Razširjeni pregled energetske sanacije šolskega objekta Gimnazije Kranj je primer dobre prakse, ki upravičuje smiselnost energetskih sanacij starejših objektov. V povzetku vseh predlaganih ukrepov so predvideli, da bi letno glede na prejšnje stanje prihranili:

- 31 % električne energije - 49 % toplote

- 45 % celotnih emisij CO2

- 49 % letnega stroška za energijo

Objekt Gimnazije Kranj spada pod stavbno kulturno dediščino, zato so posegi na ovoju in strojnih inštalacijah bistveno manjši, kot v primeru energetske sanacije opazovanega objekta. Pri obravnavanem objektu gre za celovito sanacijo objekta, zato na podlagi modelov evropskega inštituta za učinkovitost stavb in primera dobre prakse Gimnazije Kranj ocenjujem, da bi se letni prihranki rabe energije in stroškov lahko gibali med 60 in 70 % [21].

(49)

3 Metodologija raziskave

3.1 Kratek opis izpodrivnega prezračevanja

Izpodrivno prezračevanje so znanstveno prvič opredelili v 40-ih letih prejšnjega stoletja.

Uporaba takega načina prezračevanja se je razvila predvsem v skandinavskih deželah. Prve večje aplikacije IP so se pojavile v 70. letih za namen industrijskega prezračevanja. V poznih osemdesetih pa se je uveljavil tudi na področju prezračevanja poslovnih stavb. Preostali del Evrope je še vedno bolj naklonjen mešalnemu načinu prezračevanja. Pri nas se je IP začelo uveljavljati v zadnjih letih, s pojavom novega koronavirusa pa lahko postane stalnica pri projektiranju novih prezračevalnih sistemov. Za izobraževalne namene je leta 2002 slovensko društvo inženirjev za tehnologije hlajenja, ogrevanja in klimatizacije v sodelovanju s podjetjem IMP klima izdalo knjigo [22].