* Mgr inż. Sebastian Pater, prof. dr hab. inż. Janusz Magiera, Instytut Inżynierii Chemicznej i Proce- sowej, Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej, Politechnika Krakowska. SebaSTIan PaTer, JanuSz MagIera * OCena zaPOTrzebOWanIa na energIę budynKu MIeSzKalnegO Przy WyKOrzySTanIu dWóCh nIezależnyCh PrOgraMóW OblICzenIOWyCh aSSeSSMenT Of The energy deMand Of a reSIdenTIal buIldIng uSIng TWO IndePendenT COMPuTaTIOnal PrOgraMS Streszczenie W artykule przedstawiono metodę oraz wyniki obliczeń zapotrzebowania na ciepło dla ogrze- wania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej budynku mieszkalnego. Obliczenia wyko- nano w dwóch niezależnych programach, zwracając szczególną uwagę na składowe zysków i strat energii wpływających na bilans cieplny budynku. Słowa kluczowe: energochłonność, bilans cieplny, zapotrzebowanie na energię abstr act The paper presents method of and results of calculations the heat demand for heating and domestic hot water preparation residential building. The calculations was performed in two independent programs with particular attention to components of energy gains and losses affecting on building energy balance. Keywords: energy consumption, heat balance, energy demand
20
Embed
Ocena zapotrzebowania na energię budynku mieszkalnego przy ...suw.biblos.pk.edu.pl/resources/i5/i9/i7/i1/r5971/PaterS... · Przedmiotowy dom zlokalizowany, w miejscowości lewniowa,
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Słowa kluczowe: energochłonność, bilans cieplny, zapotrzebowanie na energię
a b s t r a c t
The paper presentsmethod of and results of calculations the heat demand for heating anddomestichotwaterpreparation residential building.The calculationswasperformed in twoindependent programs with particular attention to components of energy gains and lossesaffectingonbuildingenergybalance.
Keywords: energy consumption, heat balance, energy demand
Inwestorbudującdom,który jestzpewnością inwestycjąnadługie lata,myślio tym,abybyłonfunkcjonalny,architektonicznieakceptowalny,aprzedewszystkimekonomicznyweksploatacji.Tendencjedoograniczania ilościenergiizużywanejnazapewnienieodpo-wiedniegobilansucieplnegowbudynkusąkonsekwencjąciąglerosnącychcenjejnośników[1].zanalizogólnychisektorowychwynika,żewkrajachuniieuropejskiejzapotrzebo-wanie na energię od roku 1986wzrasta obecnie na poziomie 1–2% rocznie [2], a sektorbudownictwaigospodarkikomunalnejnależydonajwiększychkonsumentówenergii,odpo-wiadajączaponad40%zużycieenergiipierwotnej,zczegookoło70%przypadanabudynkimieszkalne,aokoło30%nabudynkiużytecznościpublicznej[3].WPolscedoroku2005gospodarstwa domowe odpowiadały za około 1/3 całkowitego finalnego zużycia energii,astrukturazużyciakształtowałasięnastępująco:
PodstawowymkryteriumocenyenergochłonnościbudynkumieszkalnegojestokreśleniewartościwspółczynnikaEA,tojestsezonowegozapotrzebowanianaciepłodoogrzewania,odniesionegodopowierzchniogrzewanej,wyrażanegowkWh/(m2·rok).dużązaletą tego
167
wskaźnikajestłatwośćwykorzystaniazawartejwniminformacji.znającjednostkowącenęciepła uzyskiwaną w kotłowni powierzchnięmieszkania orazEA, można określić rocznekosztyogrzewaniabudynku.niestetywskaźniktenmożedawaćbardzozawyżonewynikiwprzypadkubudynków,wktórychkolejnekondygnacjemajądużąwysokość [5].Posłu-gującsiętymwskaźnikiem,Stowarzyszenienareczzrównoważonegorozwojustworzyłoklasyfikacjęenergetycznąbudynków[5]przedstawionąwtabeli1.
T a b e l a 1
Klasyfikacja energetyczna budynków według Stowarzyszenia na Rzecz Zrównoważonego Rozwoju [5]
Według rozporządzeniaMinistra Infrastruktury [7]budynekpowinienbyć zaprojekto-wanyiwykonanywtakisposób,abyilośćciepła,chłoduienergiielektrycznej,potrzebnychdojegoużytkowania,zgodniezjegoprzeznaczeniem,możnabyłoutrzymaćnaracjonalnie
ogrzewaną budynku od powietrza zewnętrznego, gruntu i przyległychpomieszczeńnieogrzewanych,liczonapoobrysiezewnętrznym,m2,
Af – powierzchniaużytkowaogrzewanabudynku(lokalu),m2,Af,c – powierzchniaużytkowachłodzonabudynku(lokalu),m2,Aw,e – powierzchnia ścian zewnętrznych budynku, liczona po obrysie ze-
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynku wynosi 15 358 kWh/rok (55,29 gJ/rok). Przeliczenie tej wartości na wskaźnik sezonowego zapotrzebowanianaciepłoeadaje83,2kWh/(m2·rok)(299,4MJ/(m2·rok)),anaeVdaje23,1kWh/(m3·rok) (83,3MJ/(m3·rok)).Takiewynikiplasująrozpatrywanybudynekwkategoriibudynkówśred-nioenergooszczędnych(wg[5]).
W sezonie zdecydowanie największe straty ciepła są generowane na skutek podgrze-waniapowietrzawentylacyjnego(35,06gJ/rok)(tabela3).niewielemniejszailośćenergiitraconajestprzezprzegrodyzewnętrzne(31,32gJ/rok).Wstyczniuorazwgrudniuodnoto-wanonajwiększezapotrzebowanienaenergięspośródwszystkichrozpatrywanychmiesięcy.Wynikatoztego,żewtychmiesiącachoprócz31dniowegosezonugrzewczegowystępująnajniżsześrednietemperaturyzewnętrznewroku,cowiążesięzwiększymistratamiciepłaprzezprzegrodyzewnętrzneorazwiększąilościąciepła,którątrzebadostarczyćdlapowie-trzawentylacyjnego.zyskipochodząceodpromieniowaniasłonecznego(38,26gJ/rok)sąponaddwukrotniewiększe,niżbytowezyskiciepła(17,47gJ/rok).razemzyskitemogąpo-kryćrocznestratyciepłapowstałeprzezprzegrodyzewnętrzneiwewnętrzne.bilanszużycieenergiicieplnejwsezonieprzedstawionowformiediagramunarysunku2.
narysunku4przedstawionozapotrzebowanienaenergięcieplnąwprzeliczeniunakWh/m2 dla poszczególnychmiesięcy, ilość godzinwkażdymmiesiącu,wktórymnależy do-starczaćenergiędoogrzewaniabudynkulubnieorazwartościtychdanychdlacałegoroku.najwięcejenergiicieplnejnależyzapewnićwstyczniu, to jest11,9kWh/m2orazgrudniu(10,5kWh/m2).zapotrzebowanienaenergiędoogrzewaniabudynkuodmajadowrześniajest znikome.Sumaryczniewciągu rokuzużywane jest 53,7kWhenergii nakażdymetrkwadratowypowierzchnibudynku.Wciągurokujest6625hwktórychnależydostarczaćenergiędoogrzewaniabudynkuoraz2135h,wktórychnietrzebategorobić.
wprogramieCaSanovabudynektraktujesięjakozwartąbryłę,okształcieprostopadło- –ścianu;odstępstwaodtakiegotypubudowywCaSanovieniesąmożliwedouwzględnia-niawgeometriibudynku(rozpatrywanybudynekniejestprostopadłościanem),wyżejwymienionyczynnikpowodujeróżnicewwielkościpowierzchnipodłoginagrun- –cie(CaSanova–117,2m2(tabela6);Purmo/audytor–89,45m2(tabela2),wprogramiePurmo/audytorOzC stacjąmeteorologiczną, z której odczytuje się dane –klimatycznejestTarnów,natomiastwCaSanov’ieKraków,programystosująróżnenormydoobliczeniaposzczególnychwartości, –wprogramieCaSanovanieobliczasięzyskówbytowychnapodstawieliczbymieszkań- –ców,ichwieku,zużyciaciepłejwody,aleprogramwymagapodaniazgórytejwartości,comożegenerowaćbłędy,CaSanovawymagapodaniaogólnejwewnętrznejtemperatury,któramapanowaćwbu- –dynku;natomiastwprogramiePurmo/audytorOzCdlakażdegopomieszczeniamożnaindywidualnieustawićtemperaturę(temperaturaprojektowapokoiwynosi20°C,garażu5°C,piwnicy12,4°C,łazienek24°C).PomiędzyprogramamiPurmoOzCiCaSanovaaaudytoremOzCbardzopodobnywy-
Ilość energii potrzebnej do przygotowania ciepłejwody użytkowej obliczonowedługrozporządzeniaMinistraInfrastruktury[13].rocznezapotrzebowanienaenergiędlac.w.uobliczonozewzoru[13]:
zewzględunastosowanenormyobliczenioweprogramyCaSanovaorazaudytorOzCdały odmiennewyniki sezonowego zapotrzebowania na ciepło. Podwzględem szybkościokreślenia zapotrzebowania na ciepło i łatwości obsługi lepszy jest programCaSanova.Obsługategoprogramuograniczasiędowypełnieniainformacjiw6nieskomplikowanychokienkach.Wadąprogramu jest to, że częśćdanychnależy samemuobliczyć (jakwspół-czynnikprzenikaniadlaścian).Wartopokreślić,żekażdazmianawartościdanegoparametruzostajeautomatyczniezobrazowananawykresachiwraportach.WprogramieaudytorOzCostatecznywynikotrzymujesiędopieropowprowadzeniuwszystkichdanychitobezbłęduuniemożliwiającegoobliczenia.
dlaprofesjonalnychobliczeńsezonowegozapotrzebowanianaciepłopowinnosięsto-sowaćprogramaudytorOzC.niewątpliwązaletątegoprogramujestbogatainterpretacjawynikóworaz to, żeobliczeniawykonywane sąwedług aktualnie stosowanychwPolscenorm.ProgramCaSanovazostałstworzonybardziejdocelówdydaktycznychiwizualizacjizmianparametrów,niżdofachowychobliczeń.
184
l i t e r a t u r a
[1]W n u k r.,Budowa domu pasywnego w praktyce,WydawnictwoPrzewodnikbudow-lany,Warszawa2006.
[2]Komisjaeuropejska,Green Paper „Towards a European Strategy for the Security of Energy Supply”,bruksela,29listopada2000.
[3]g e r y ł o r., Zmiana wymagań – efektywność energetyczna budynków, PrzemysłŚrodowiskoJakośćzarządzanie,2009,nr4(13),51-52.
[4]W n u k r.iin.,Efektywność wykorzystania energii w latach 1995–2005,guS,KaPe,Warszawa2007.
[5]ż u r a w s k i J., Energochłonność budynków mieszkalnych (www.cieplej.pl – datadostępu:07.02.2011).
[7]rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniającerozporządzeniew sprawiewarunków technicznych, jakimpowinnyodpowiadaćbu-dynkiiichusytuowanie(dz.u.z13listopada2008r.,nr201,poz.1238).
[8] ż u r a w s k i J., Dlaczego energooszczędność (www.cieplej.pl – data dostępu:07.02.2011).
[9]C i e p i e l a d.,Efektywność energetyczna budynków. Ciepło w gwizdek (www.wnp.pl–datadostępu:07.02.2011).[10] firmaSankom,audytorOzCwersja4.8Pro,Programwspomagającyobliczaniepro-
jektowego obciążenia cieplnego budynku, sezonowego zapotrzebowanie na energięcieplnąichłodnicząorazwyznaczanieświadectwenergetycznych(www.purmo.com/pl–datadostępu:15.03.2011).
[11] fachgebietbauphysik&SolarenergieuniversitatSiegen,CaSanova3.3–anedu-cationalsoftwareforheatingandcoolingenergydemandaswellas the temperaturebehaviourinbuildings(http://nesa1.uni-siegen.de/–datadostępu:15.03.2011).
[12]K a c z k o w s k a a., Dom Pasywny, Wydawnictwo i handel Książkami „Kabe”,Krosno2009.
[13]rozporządzenieMinistraInfrastrukturyzdnia6listopada2008r.wsprawiemetod-ologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lubczęści budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobusporządzaniaiwzorówświadectwichcharakterystykienergetycznej(dz.u.nr201,poz.1240).
[14] S i u t a -O l c h a a.,C h o l e w a T.,g u z Ł.,Analiza porównawcza potrzeb energe-tycznych jednorodzinnych budynków mieszkalnych o różnym standardzie wykonania, ProceedingsofeCOpole,2011,nr1(5),287-292.