A+/A+ Inkubator Đakovo 2020 idejni projekt izgradnje dvije javne poslovne zgrade koje bi se koristile kao jezgra razvoja novih tvrtki Đakovštine. Moderne poslovne zgrade će biti opremljene novim dostupnim tehnologijama, sustavom grijanja i hlađenja pomoću dizalica topline dok će se prisilna ventilacija osigurati primjenom rekuperatorskih jedinica.

 

Strojarskim projektom obrađene su slijedeće instalacije

Termotehnika:
- primjena obnovljivih izvora energije
- primjena ZelEN obnovljive tarife električne energije
- zračna dizalica topline za grijanje i hlađenje
- ventilokonvektori za grijanje i hlađenje, podno grijanje
- zonska rekuperacija i ventilacija zraka
- sunčani toplinski pretvornici sa zaštitom od pregrijavanja
- sustav centralnog i daljinskog upravljanja termotehničkim instalacijama BEMS Building Energy Management System

Hidrotehnika:
- oborinska i sanitarna odvodnja
- vodovodna i hidrantska mreža
- sakupljanje kišnice i primjena u wc kotlićima
- navodnjavanje zelenih površina kišnicom

Održivost:
- obnovljivi izvori energije za grijanje i hlađenje zgrade
- primjena kišnice u sustavima zgrade
- sakupljanje i razdvajanje nastalog otpada tijekom korištenja zgrade

Generiranje energije zgrade:
- zrak-voda dizalica topline koja transportira toplinsku energiju okolišnjeg zraka u sustav grijanja
- sunčani toplinski pretvornici vezani na sustav grijanja zgrade i grijanja PTV potrošne tople vode

 

Prema inicijalnim analizama potreba očekuje se da će se ukupan kapacitet inkubatora Đakovo brzo popuniti s novim mladim tvrtkama u razvoju kojima će se značajno olakšati početak poslovanja uporabom primjerenih poslovnih prostora. Mlade tvrtke će imati na raspolaganju vlastiti uredski prostor, zajedničku dvoranu za sastanke većeg broja dionika te veliku multifunkcionalnu dvoranu dok su predviđene i posebne proizvodne hale za tvrtke koje se misle baviti nekim oblikom manufakture. Grad Đakovo kao investitor u projekt ulaže vlastita proračunska sredstva. Projekt će se dodatno nominirati na sukladne natječaje za razvoj poduzetničke infrastrukture radi dobivanja subvencija koje će olakšati realizaciju projekta. Idejni projekt predviđa izgradnju dvije jednake zgrade inkubatora na jednoj čestici.

Zgrade imaju predviđene jednake tehničke sustave istih toplinskih snaga. Orijentacija zgrada inkubatora je identična s ulaznim pročeljem prema zapadu pa je jednako opterećenje hlađenja zgrada sukladno ljetnoj insolaciji.

a) Grijanje prostorija
Predviđa se grijanje svih radnih prostorija zgrade s povećanim stupnjem ugode na način da se zone boravka korisnika održavaju na 24°C, prolazni hodnici na 22°C te radionice na 20°C. Kontrola temperature prostorija se obavlja preko sobnih termostata koji podatke o temperaturnom stanju prostorija usmjeravaju dalje na centralni sustav upravljanja zgrade. Grijanje prostorija bi se obavljalo pomoću niskošumnih ventilokonvektorskih jedinica koje imaju mogućnost brzog zagrijavanja prostorija nakon par dana nekorištenja prostorija. Ventilokonvektori imaju mogućnost brzog smanjivanja toplinske snage i rada u niskošumnom modu kod održavanja temperature prostorija te provođenja radnih aktivnosti. Ovisno o mogućnosti smještaja opreme odabrati parapetne jedinice u uredima, stropne kasete u prolaznim hodnicima te kasetne jedinice u radionicama prema toplinskoj potrebi. Jedinice grijanja i hlađenja integrirati u obloge da se smanji mogućnost oštećenja uređaja. Digitalna regulacija ventilokonvektora ima mogućnost vezanja na modBUS komunikacijske linije centralnog sustava upravljanja s ciljem optimizacije potrošnje toplinske energije zgrade tijekom cijele godine. Na prozore prostorija ugrađuju se detektori otvaranja koji imaju funkciju gašenja ventilokonvektora te protuprovalnu funkciju u vremenu kada korisnici nisu u zgradi.

Podno grijanje bi se koristilo za grijanje pojedinih prostorija koje imaju potrebu samo za grijanjem u zimskoj sezoni kao što su sanitarni blokovi, kuhinja. Distribuciju vode podnog grijanja prostorija vezati na razdjelne ormariće koji u sebi imaju integrirane balansne i termostatske ventile. Lokalni termostati podnog grijanja bi održavali temperaturu svake prostorije te bi signale dalje slali prema regulacijskom sklopu svakog pojedinog ormarića. Regulacijski sklop podnog grijanja bi se smjestio u zasebni upravljački ormar te bi se preko signalnih kabela povezali s elektromagnetskim upravljačkim ventilima podnog grijanja. Digitalna regulacija podnog grijanja ima mogućnost vezanja na modBUS komunikacijske linije centralnog sustava upravljanja.

b) Grijanje sanitarne vode
Topla sanitarna voda se koristi za pranje ruku u sanitarnim čvorovima te najviše potrebe za istom će biti u kuhinjskom bloku. Radionice imaju prateće sanitarne jedinice no nije predviđeno tuširanje korisnika. Tuširanje će biti osigurano za djelatnike u njihovim sanitarijama. Obzirom na očekivanu potrošnju toplinske energije veliki udio u toplinskoj bilanci će imati topla sanitarna voda pogotovo za pogonske hale. Projektom je potrebno obraditi sustav dogrijavanja sanitarne vode pomoću sunčanih toplinskih pretvornika koji imaju integriranu zaštitu od pregrijavanja panela s kristalnim premazima. Kod povećanja temperature sunčanog pretvornika dolazi do promjene kristalne strukture premaza te ukupne refleksije dozračene Sunčeve energije od pretvornika čime se sva dozračena Sunčeva energija reflektira s pretvornika. Solarni sustav dimenzionirati kao i pomoć sustava grijanja u zimskom periodu dok centralna regulacija napaja posebno spremnik tople sanitarne vode kao i spremnik sustava grijanja. Centralnu regulaciju sustava projektirati da se može daljinski i centralno parametrizirati rada pojedinih elemenata instalacije. Digitalna regulacija solarnog sustava ima mogućnost vezanja na modBUS komunikacijske linije centralnog sustava upravljanja.

c) Hlađenje prostorija
Hlađenje će se obavljati u prostorijama koje imaju predviđenu ugradnju ventilokonvektorskih jedinica dok bi se temperatura održavala na 26°C tijekom ljetnog razdoblja. Povećani stupanj ugode je planiran za zgradu sukladno razdoblju gradnje te potrebama korisnika te sukladno pozitivnim smjernicama pravilnika o zaštiti na radu vezano uz mikroklimatske temperaturne oscilacije radnog prostora. Jedinice hlađenja će biti vezane na posebnu mrežu odvodnje kondenzata koja se spaja na sustav oborinske odvodnje s ciljem onemogućavanja prodiranja mirisa odvodnje u prostorije zone boravka. Digitalna regulacija ventilokonvektora ima mogućnost vezanja na modBUS komunikacijske linije centralnog sustava upravljanja.

d) Ventilacija prostorija
Sustav ventilacije ima funkciju dobave svježeg zraka u prostorije te istovremenu uštedu toplinske energije zgrade. Ubacivanjem svježeg zraka kao i dostatne količine kisika povećati će se koncentracija korisnika jer se porastom udjela CO2 u prostorijama javlja efekt uspavljivanja kao i opadanja motiviranosti za radne aktivnosti. Sukladno pozitivnim iskustvima s primjernom sustava prisilne ventilacije dugoročno se u sličnim zgradama povećava produktivnost korisnika na razini godine pa se investicija sama vraća kroz povećanu produktivnost. Sustav ventilacije će biti zonski i lokalan te će biti dimenzioniran prema potrebama pojedinih zona boravka korisnika. Svaka funkcionalna zona će imati zaseban rekuperator koji bi se smjestio u pomoćne prostorije da se smanji na minimum utjecaj polja buke koje generira uređaj. Svaka pojedina prostorija bi imala poseban regulator sustava ventilacija preko kojeg se može regulirati količina zraka koja ulazi u pojedinu prostoriju dok bi se količina zraka ograničavala zračnim ventilima. Rekuperatori trebaju imati regulaciju rada putem održavanja tlaka zraka u kanalnoj mreži. Digitalna regulacija rekuperatora ima mogućnost vezanja na modBUS komunikacijske linije centralnog sustava upravljanja.

e) Upravljanje instalacijama
Sve termotehničke instalacije se povezuju na centralni sustav upravljanja koji ima funkciju da prati i zapisuje sve promjene na sustavu kao i potrebu instalacije za toplinskom energijom. Lokalna oprema u polju po prostorijama biti će povezana na centralne modBUS komunikacijske linije sa svrhom optimizacije rada svih uređaja te konačne uštede energije. Na svim elementima građevinske stolarije biti će ugrađeni kontaktori koji će gasiti lokalne uređaje za grijanje odnosno hlađenje kod otvaranja prozora. Kontaktori će imati dodatnu protuprovalnu funkciju da tijekom razdoblja nekorištenja javljaju operateru sustava da je došlo do neovlaštenog ulaska u prostorije. Svrha povezivanja lokalnih uređaja na centralnu upravljačku mrežu je optimizacija potrošnje električne i toplinske energije zgrade tako da će instalacije kroz uštede energije brzo vratiti dodatno uložena financijska sredstva. Centralni sustav upravljanja će se pratiti preko daljinske servisne službe kao i centralne službe domara zgrade. Svi digitalni podatci će biti obrađeni na serveru službe održavanja zgrade te će biti dostupni preko mobitela domara. Mobilnim uređajima moći će se u svakom trenutku pristupiti svim elementima zgrade dok će se na mobilne uređaje dobivati mogući signali grešaka u radu uređaja. Zrak-voda dizalica topline je uređaj za grijanje i hlađenje zgrade tijekom cijele godine te će se njom također kao i svim elementima upravljati preko centralnog sustava. Nadzorni sustav će biti povezan s osjetnicima vanjskog zraka te s vremenskom prognozom dok će se iz ulaznih parametara optimizirati vrijeme aktivacije pojedinog režima grijanja vode kod sprege rada dizalice topline te sunčanih pretvornika. Vremenska prognoza će imati presudan utjecaj na rad dizalice topline dan prije ili u noćnim satima vezano na vjerojatnost slijedećeg sunčanog dana. Servisna služba će dugoročno pratiti i optimizirati rad sustava sukladno navikama i potrebama korisnika zgrade, a očekuje se razdoblje optimalne parametrizacije ključnih varijabli tijekom prve godine od početka rada sustava.

f) Centralna strojarnica
Centralna strojarnica bi se izgradila u posebnoj prostoriji te bi se u nju smjestili centralni spremnici za toplu sanitarnu vodu kao i međuspremnik sustava grijanja i hlađenja. U prostoriji bi se smjestila hidraulična sigurnosna oprema te hidraulična pumpna grupa. Centralni elektro ormar sustava napajanja i regulacije bi se također smjestio u prostoriji strojarnice te bi on bio povezan s daljinskim upravljanjem servisne službe zgrade. Primarni uređaj za grijanje i hlađenja zgrade su zrak-voda dizalice topline koje bi se ugradile na ravnom krovu u zoni s minimalnim utjecajem polja buke na okolne prostorije.

USPOREDBA CIJENE ENERGENATA

Cijene energenata se mijenjaju ovisno o stanju na tržištu te se primjenom pojedinih tehnoloških rješenja i pravilnim odabirom energenta može dugoročno značajno uštedjeti. Napravljena je usporedba troška upotrebe određenog energenta ovisno o potrebnoj količini energije koja se mora dovesti u sustav u zavisnosti nekoliko faktora: učinkovitost uređaja, ogrijevna vrijednost te cijena energenta. Analiza je napravljena na nominalnom iznosu od 100.000 kWh godišnje energije za grijanje pri čemu treba imati na umu da su dizalice topline uređaji koji mogu grijati i hladiti tijekom cijele godine. Kompaktna dizalica topline ima opciju i dogrijavanja sanitarne vode odnosno to je uređaj 3 u 1 dok za usporedbu klasični sustavi kao što su kotlovi na pelete, plin ili UNP imaju samo mogućnost grijanja zgrade i grijanja sanitarne vode te je potrebno ugraditi dodatni rashladnik vode. Kod zračnih dizalica topline faktor učinkovitosti opada sa smanjivanjem temperature vanjskog zraka, ali je od svih kompresorskih tehnologija zračna dizalica topline najpovoljnija po cijeni. Ekonomskom analizom se dolazi do podatka da je zračna dizalica topline konkurentna do temperatura u rangu između -10 i -15°C te se ispod te temperature može koristiti drugi sustav grijanja.

INSTALACIJA GRIJANJA I HLAĐENJA

Klimatski uvjeti koji vladaju u Hrvatskoj omogućavaju primjenu reverzibilnih dizalica topline sa svrhom grijanja i hlađenja zgrade. Pomoću uređaja se može pouzdano grijati i kod najnižih temperatura vanjskog zraka koje se mogu pojaviti na mikrolokaciji odnosno do -20°C. Za grijanje i hlađenje prostora odabrane su tzv. reverzibilne dizalice topline koje mogu prebacivati režim rada iz grijanja u hlađenje i obrnuto prema potrebi.

Osnovni energent zgrade je energija okoliša koja se primjenom transformacijskih tehnologija pretvara u traženi energetski oblik. Električna energija iz mreže se koristi za pokretanje dizalice topline koja istovremeno crpi energiju koja se akumulirala u okolišu. Uređaji se koriste u kombinaciji s vanjskim zrakom, geotermalnim sondama, zemnim kolektorima ili površinskim vodama kao izvorima topline. Akumulirana Sunčeva energija u zraku, vodama ili tlu se koristi kao izvor energije za grijanje zgrada. Dizalica topline potom pretvara dva ulazna oblika energija u korisni oblik toplinske energije koja se akumulira u sustavu. Dizalice topline pretvaraju električnu energiju u toplinsku ili rashladnu energiju te pri tome imaju faktor sustava SPF u rangu 2,5 - 5,5 ovisno o vrsti dizalice topline koje imaju faktor dizalice COP 4,5 - 5,5. U režimu hlađenja energija se iz zgrade prebacuje pomoću dizalice topline u zrak, vodu ili tlo. Osnovni princip rada dizalice topline je da iz elektro-energetske mreže uzme 1 kW električne energije te iz okoliša 2-4 kW obnovljive akumulirane energije dok se u zgradu ubacuje zbroj tih energija ili 3-5 kW toplinske energije.

Dizalice topline su uređaji koji svoj rad baziraju na kompresorskom ciklusu u kojem se određenom mediju oduzima ili predaje toplina. Naziv dizalica u sebi nosi korijen transporta odnosno podizanja energetskog nivoa određenog medija što je u ovom slučaju voda grijanja. Proces toplinskih izmjena uključuje u sebi vanjski zrak te vodu grijanja zgrade. Ovisno o lokaciji zgrade odabire se koji će izvor energije biti najprikladniji za tražene uvjete primjene. Primjenom prirodnih energetskih izvora zgrada se povezuju s okolišem te se tijekom zime vrši izmjena energije u smjeru okoliša prema zgradi dok je tijekom ljeta energetski tok suprotan od zgrade prema okolišu. Za pravilan rad sustava presudan je dualni tok energije i regeneracija toplinskog izvora tijekom godine. Energija se crpi pomoću dizalica topline iz zemlje, vode ili zraka. Kao stabilan energetski izvor se smatra zemlja i podzemna voda koja tijekom godine ima stabilnu temperaturu između 14-16°C. Temperatura zraka tijekom godine oscilira te je zrak idealan energetski izvor u sredinama s blagom primorskom klimom. Dizalice topline kao izvor energije koriste energiju vode, zraka ili zemlje odnosno tri prirodna energetska elementa koji do sada nisu korišteni u masovnoj primjeni za grijanje i hlađenje zgrada. Sunčeva energija se akumulira u biomasi te se izgaranjem odnosno vatrom energija Sunca pretvara u primjenjivu toplinsku energiju. Također se akumulira kao unutrašnja potencijalna energija koja se manifestira kroz promjenu u temperaturi vode, zraka te zemlje.

Predviđen je centralizirani sustav koji tijekom cijele godine održava tražene mikroklimatske uvjete. Zračna dizalica topline ima u područjima umjerene geoklime srednji godišnji faktor učinkovitosti iznad SPF 3,5 dok sam faktor uređaja postiže vrijednost COP 5,5. U odnosu na grijanje pomoću plinskog sustava odnosno zemnog plina ostvaruju se uštede 30-40% ovisno o geoklimi lokacije zgrade. U odnosu na grijanje pomoću zemnog plina ostvaruje se smanjenje i u emisiji ugljičnog-dioksida CO2 za 50% što je dovoljan razlog primjene ovih sustava. Nominalna radna temperatura je oko +5°C vanjskog zraka dok kod temperatura vanjskog zraka od -10°C jedinica gubi 10-15% snage, a sam uređaj ima mogućnost rada do -25°C uz pravilno dimenzioniranje. U odnosu na klasične dualne sustave grijanja i hlađenja ostvaruje se i ušteda na potrebnom prostoru jer jedinica u sebi ima integrirano grijanje i hlađenje te se olakšava i održavanje sustava čime se ukupno smanjuje investicija.

Zračna dizalica zrak/voda se može koristiti kao izvor topline, osnovni nedostatak je zaleđivanje vanjske jedinice i gubitak na učinkovitosti kod niskih temperatura te je potrebno tijekom hladnijih dana koristiti dogrijavanje preko dodatnog izvora topline daljinskog toplovoda, plinskog bojlera, kotla na biomasu i pelete ili električnog grijača. Po početnoj investiciji zračne dizalice su najpovoljnije, ali imaju i najmanju učinkovitost i najviše energije će trošiti za grijanja i hlađenje građevine. Kod zračnih dizalica topline dolazi do velikog pada instalirane snage kod niskih temperatura te kod temperatura od -20°C zračna dizalica izgubi preko 40-50% nominalne snage koja se daje za +5°C. Te bi za snagu grijanja od 25 kW kod -20°C i kontinentalnu klimu bilo potrebno instalirati duplo veću zračnu dizalicu od nominalno potrebne odnosno oko 40-50kW nominalne snage koju ona može dati pri temperaturi zraka od +5°C. Zračne dizalice dio snage dodatno gube na odleđivanje same jedinice te je za tu razliku gubitka vremena grijanja također potrebno instalirati dodatno oko 15-20% nominalne snage.

VANJSKA JEDINICA
Kompresorska vanjska jedinica ugrađuje se na otvorenom prostoru. Vanjska jedinica opremljena je svom potrebnom zaštitnom i zapornom armaturom, te vlastitom automatskom regulacijom (inverterska kontinuirana regulacija) za samostalan rad. Kondenzatori su hlađeni zrakom i namijenjeni su za vanjsku ugradnju. Jedinice rade sa rashladnim medijem R410a. Rashladni krug uključuje kolektor, filter i separator ulja. Ugrađeni su presostati visokog i niskog tlaka, osjetnici temperature rashladnog medija, temperature ulja, temperature izmjenjivača i vanjske temperature. Jedinica je opremljena on/off ventilima na parnoj i tekućinskoj fazi i servisnim Schrader ventilima. Sve funkcije su upravljane preko ugrađenog mikroprocesora.

Osnovne mikroprocesorske funkcije su kontinuirana regulacija učina kompresora, izjednačavanje tlaka ulja, kontrola povrata ulja, auto restart (nakon nestanka ili prekida napajanja), automatsko prepoznavanje i adresiranje svih unutarnjih jedinica putem komunikacijske veze. Individulano podesive funkcije su Low - Noise operation - rad sa smanjenim kapacitetom u svrhu snižavanja buke u određeno vrijeme, noćni režim rada (dva stupnja); i-Demand - funkcija koja omogućava ograničavanje maksimalne priključne snage u svrhu limitiranja potrošnje u kritičnom razdoblju. Jedinice su opremljene funkcijom automatskog nadopunjavanja rashladnog medija i očitanja propuštanja rashladnog medija direktno na vanjskoj jedinici. Jedinica se postavlja na postolje izrađeno iz čeličnih kvadratnih profila. Između postolja i jedinice postavljaju se gumeni antivibracijski podlošci.

REKUPERACIJA ZRAKA GRAĐEVINE

Rekuperatori su uređaji koji se ugrađuju u niskoenergetske i pasivne građevine te im je osnovni cilj smanjivanje ventilacijskih gubitaka građevine pomoću integriranih pločastih izmjenjivača topline zrak-zrak. Jedinice imaju integrirani sustav filtracije zraka u kojem se iz zraka odvajaju čestice peludi, prašine, pore plijesni te se sustavom osigurava higijenski ispravan zrak. Sustavi su idealni za primjenu u kućama u kojima žive astmatičari jer je moguće osigurati higijenski ispravan zrak tijekom cijele godine.

Osnovni element uređaja je saćasti izmjenjivač kroz koji prolaze dvije struje zraka te se preko stijenki izmjenjivača vrši izmjena topline. Topli otpadni zrak dolazi iz građevine te prelazi preko izmjenjivača, predaje toplinu te se potom izbacuje u okoliš. Na drugom ulazu je svježi zrak koji je tijekom zime hladan, prolazi preko izmjenjivača, prima toplinu na sebe te se zagrijava, a tako zagrijan ubacuje se u građevinu. Sličan je princip rada i tijekom ljeta kada se topli okolišnji zrak hladi povratnim unutrašnjim zrakom.

Potrebno je koristiti sustav ventilacije jer je građevina gotovo hermetički zatvorene te ima jako malu infiltraciju prirodnog zraka na razini od 0,3 do max 0,6 i/h pa da se osigura higijenska izmjena zraka ugrađuju se ventilacijski sustavi. Korištenjem ventilacijskih sustava podiže se kvaliteta života u građevini jer se stalno dovodi svježi zrak te se na taj način izbjegava pojava ustajalog i vlažnog zraka, smanjuje se mogućnost pojave gljivica i plijesni unutar same građevine. Sustav također smanjuje ventilacijske gubitke građevine jer korišteni rekuperator ima mogućnost povrata i do 90% energije iz otpadnog zraka.

 

Strojarski projekt termotehnike
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.

Strojarski projekt hidrotehnike
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.