Energia pomocnicza w raporcie świadectwa energetycznego

Energia pomocnicza w raporcie świadectwa energetycznego

Wprowadzenie nowej metodologii, podanej w rozporządzeniu MIiR 3 czerwca 2014 r., dotyczącej obliczania świadectw charakterystyki energetycznej, zmieniło sposób uwzględniania energii pomocniczej w raporcie świadectwa energetycznego.

Kwestia energii pomocniczej była szeroko dyskutowana 5 lat temu , po wejściu dawnej w życie metodologii z dn. 6.11.2008r., ale niestety nie do końca rozwiązana. Dlatego dobrze się stało, że teraz dokładnie określono gdzie i w jaki sposób uwzględniać energię pomocniczą.

Ciewą rzeczą jest to, że dla systemu oświetlenia wbudowanego nie podaje się dodatkowej wartości energii użytkowej na oświetlenie przy obliczania energii końcowej i pierwotnej.Jest to słuszne podejście. Wynika ono z faktu, że że energia pomocnicza uwzględniona jest bezpośrednio we współczynniku oświetlenia LENI, w postaci parametrów Fo, FD i FC, które dotyczą automatyki w instalacji oświetlenia.

Przykład
Obliczyć wartości energii użytkowej EU, końcowej EK i pierwotnej EP oraz inne parametry znajdujace się w tabeli na trzeciej stronie wzoru świadectwa charakterystyki energetycznej budynku użyteczności publicznej o powierzchni ogrzewanej Af = 250 m2 i chłodzonej Af,C = 200 m2 dla danych następujących systemów w budynku, w których paliwem jest tylko energia elektryczna systemowa :
a) Ogrzewania i wentylacji: QH,nd = 87629,68 kWh/rok, nH,tot = 3,64,
Eel,pom,H = 427,50 kWh/rok; wel = 3.0;
b) Ciepłej wody użytkowej: QW,nd = 1170,91 kWh/rok. nW,tot = 0,66,
Eel,pom,H = 58,40 kWh/rok; wel = 3.0;
c) Chłodzenia: QC,nd = 87629,68 kWh/rok, nC,tot = 0,70;
Eel,pom,H = 58,40 kWh/rok; wel = 3.0;

d) Oświetlenia: LENI = 31 kWh/(m2 *rok)

Teraz obliczymy dla systemu :
A) grzewczo-wentalacyjnego wartości EUH, EKH i EPH+W:

EUH = QH,nd / Af = 87629,68 / 250 = 350,52 [kWh/m2 * rok]
QK,H = QH,nd / nH,tot = 87629,68 / 3,64 = 27074,09 [kWh/rok]
EKH = QK,H / Af t = 27074,09 / 250 = 96,30 [kWh/m2 * rok]
QP,H = QK,H * wH + Eel,pom,H * wH = 27074,09 * 3,0 + 427,50 * 3,0 = 73504,50 [kWh/rok]
EPH = QP,nd / Af = 73504,50 / 250 = 294,02 [kWh/m2 * rok]

B) ciepłej wody użytkowej wartości EUW, EKW i EPW:

EUW = QW,nd / Af = 1170,91 / 250 = 4,68 [kWh/m2 * rok]
QK,W = QW,nd / nH,tot = 1170,91 / 0,66 = 1774,09 [kWh/rok]
EKW = QK,W / Af t = 1774,09 / 250 = 7,10 [kWh/m2 * rok]
QP,W = QK,W * wH + Eel,pom,H * wH = 1774,09 * 3,0 + 58,4 * 3,0 = 5497,47 [kWh/rok]
EPW = QP,W / Af = 5497,47 / 250 = 21,99 [kWh/m2 * rok]

C) chłodzenia EUC, EKC i EPC:

EUC = QC,nd / Af = 5000 / 250 = 20,00 [kWh/m2 * rok]
QK,C = QC,nd / nH,tot = 5000 / 0,70 = 7142,86 [kWh/rok]
EKC = QK,C / Af = 7142,86 / 250 = 28,57 [kWh/m2 * rok]
QP,C = QK,C * wH + Eel,pom,H * wH = 7142,86 * 3,0 + 120,00 * 3,0 = 21788,58 [kWh/rok]
EPC = QP,C / Af = 21788,58 / 250 = 87,15 [kWh/m2 * rok]

D) oświetlenia wbudowanego EKL i EPL:

QK,L = LENI * Af = 31 * 250 = 7750,00 [kWh/rok]
EKL = QK,L / Af = 7750,00/250 = 31 [kWh/m2 * rok]
QP,L = QK, L * wL = 7750 * 3,0 = 23250,00 [kWh/rok]
EPL = QP,L / Af = 23250 / 250 = 93,00 [kWh/m2 * rok]

Można zadać pytanie dlaczego do obliczenia dla systemu chłodzenia wskaźnika energii EUC, EKC i EPC w mianowniku znajduje się wartość Af a nie Af,c ? Odpowiedź jest prosta: ponieważ w tym budynku Af zawiera powierzchnię Afc. Podobnie sytuacja dotyczy ciepłej wody użytkowej i oświetlenia.

Widok 3 strony raportu świadectwa charakterystyki energetycznej budynku wygenerowany w programie ArCADia –TERMO 6.0.

9e-Tabela

Więcej na temat obliczania powierzchni Af w budynkach z chłodem zostanie napisane w kolejnym artykule.

 

Podsumowanie

  1. Dokładna wartość energii pomocniczej nie jest widoczna w raporcie świadectwa energetycznego.
  2. Wartość energii pomocniczej występuje tylko podczas obliczania energii pierwotnej dla systemów ogrzewania i wentylacji, ciepłej wody i chłodzenia.
  3. Dla systemu oświetlenia wbudowanego nie podaje się wartości energii użytkowej i nie uwzględnia się energii pomocniczej.
  4. Indeks dolny „el” przy oznaczeniu wskaźnika energii pomocniczej wel wskazuje, że tylko energia elektryczna może być paliwem dla urządzeń pomocniczych.
  5. Ostatnio, co raz częściej, paliwem dla urządzeń pomocniczych jest energia odnawialna np. słoneczna , w postaci ogniw fotowoltaicznych bądź z energią z przydomowych systemów kogeneracji.

Tryby pracy budynku w programie ArCADia-TERMO 6

Tryby pracy budynku w programie ArCADia-TERMO 6

Jednym z kluczowych zagadnień podczas obliczeń wskaźnika EP jest określenie tzw. trybów pracy budynku, czyli temperatur obliczeniowych jakie przyjęto w budynku i czasu ich trwania w okresie od stycznia do grudnia.

Celem trybów pracy jest zmniejszenie ilości zużywanego ciepła na ogrzewanie i chłodzenia, w okresach nieużytkowania budynku. Bowiem nie ma sensu utrzymywania wysokiej temperatury np. 20°C w pomieszczeniach, w których na pewno nie przebywają ludzie w podanych godzinach, takich jak godziny nocne, weekendy czy inne dni wolne od pracy, wynikające albo z charakteru produkcji, z funkcji (przeznaczenia) całego lub części budynku albo urlopów lub świąt państwowych i religijnych.

Najwięcej dni nieużytkowania mają budynki oświaty, a najmniej (brak) mieszkalne wielorodzinne.

Tryby pracy zawsze odnoszą się do strefy ogrzewanej lub chłodzonej. Dla stref nieogrzewanych i niechłodzonych nie określa się trybów pracy.

Wyróżniamy 3 tryby pracy:
1)Ciągły
2)Przerwy osłabienia
3)Nieużytkowanie.

Tryb Ciągły – określa standardową temperaturę w danej strefie budynku podczas jego użytkowania w okresie tygodniowym. Jest to tryb podstawowy, który jest zawsze, musi być zdefiniowany i nie może być usunięty przez użytkownika. Oznacza 1 tydzień, czyli 168 godzin. Jednak pozostałe tryby Przerwy osłabienia i Nieużytkowanie powodują zmniejszenie ilości godzin dla trybu Ciągłego o podaną w nich ilość godzin. Tryb Ciągły powinien być zdefiniowany tylko 1 raz.

Tryb Przerwy osłabienia – określa temperaturę w danej strefie budynku w okresie nocnym, podczas nieużytkowania budynku (strefy) w okresie tygodniowym. Warunkiem istnienia tego trybu jest oczywiście odpowiedni rodzaj instalacji ogrzewania lub chłodzenia, pozwalający na obniżenie temperatury w ściśle określonych godzinach i dniach tygodnia.

Tryb Nieużytkowanie – określa temperaturę w danej strefie budynku przez podaną liczbę dni w jednym dowolnym miesiącu lub kilku dowolnych miesiącach, przy czym liczba dni może być inna w każdym miesiącu. Tryb Nieużytkowanie nie występuje w przypadku budownictwa wielorodzinnego.

Występuje Tryb A, ponieważ zmiany nastawy temperatury między trybem ciągłego ogrzewania a trybem przerwy osłabienia są mniejsze niż 3K.
Średnia ważona temperatura wyraża się wzorem:

Rys_9d_Srednia_Temp

Całkowita ilość ciepła przenoszonego ze strefy ogrzewanej przez przenikanie w styczniu wyrażą si wzorem:

Rys_9d_Q

Występuje Tryb B, ponieważ nie są spełnione warunki dla Trybu A oraz stała czasowa strefy ogrzewanej jest 3 razy większa niż czas trwania trybu:

Rys_9d_Tau, gdzie t równa się np. 5 godzin

Występuje Tryb C, ponieważ nie są spełnione warunki dla Trybu A oraz Trybu B.

Całkowita ilość ciepła przenoszonego ze strefy ogrzewanej przez przenikanie w styczniu:

Budynek wielorodzinny

Rys_9d_Tryby_Wiel

Budynek jednorodzinny

Rys_9d_Tryby_Jedn

Przykład 2.
Podać tryby pracy dla budynku biurowego użytkowanego od poniedziałku do piątku w godzinach 6 – 21. Standardowy temperatura w okresie użytkowania to 20 °C, podczas osłabienia nocnego 18 °C , a w weekendy (sobota i niedziela) i święta 16°C.

Na poniższym rysunku przedstawiono konfigurację zakładki Tryby pracy, odpowiadająca opisanego w przykładzie 2 sposobowi użytkowania budynku.

Rys_9d_Tryby

Tryby pracy często mogą odnosić się nie tylko do temperatury (w systemami ogrzewania), ale także do innych parametrów jak wentylacja, chłodzenie, zyski wewnętrzne czy oświetlenie.

Oświetlenie – wyniki obliczeń wskaźnika EPL

Oświetlenie – wyniki obliczeń wskaźnika EPL

Zgodnie z rozporządzeniem MIiR z dn. 3 czerwca 2014 roku zapotrzebowanie na energię na potrzeby oświetlenia należy wyznaczać w oparciu o polskie normy – czyli normę PN-EN 15193.
Najważniejszym parametrem jaki trzeba obliczyć jest tzw. Liczbowy wskaźnik energii oświetlenia LENI (ang. Lighting Energy Numeric Factor) , który wyraża się wzorem:

LENI = W/A [ kWh/m2 · rok]

gdzie:
W – całkowita roczna energia zużyta na oświetlenie
A – całkowite użytkowe pole powierzchni podłogi budynku

Przy czym

W= WL + WP stąd:

LENI = (WL + WP) /A

gdzie:

WL – oszacowana roczna wartość energii oświetlenia wymaganej do spełnienia funkcji i celów oświetlenia budynku, czyli jest to podstawowe oświetlenie.

WP – ilość rocznej energii pasożytniczej wymaganej do zapewnienia energii ładowania oświetlenia awaryjnego dla energii czuwania dla sterowania oświetleniem w budynku, czyli jest to dodatkowa ilość energii zużywanej na ładowanie akumulatorów do oświetlenia awaryjnego oraz do działania automatyki gdy podstawowe oświetlenie jest wyłączone.

Wartość WL i WP oblicza się z następujących wzorów:

Rys_9b_WL

gdzie t – oznacza okres w którym oszacowana została wartość energii w pomieszczeniu lub strefie. Przy czym okres t – może dotyczyć okresu godzinowego, dziennego, tygodniowego, miesięcznego lub rocznego.

Rys_9b_WP

Przy czym nie wlicza się do WP centralnego systemu akumulatorów (np. w centrali). To oznacza, ze uwzględnia się tylko miejscowe układy akumulatorów, przeznaczone do podtrzymania napięcia w konkretnych pomieszczenich.

Można również zapisać, że WP = WP,c + WP,e
gdzie:
WP,c – moc niezbędna do sterowania automatyką
WP,e – moc niezbędna do ładowania akumulatorów oświetlenia awaryjnego

Uwaga! Jeżeli sterowanie oświetleniem jest zdalne, to należy je jest uwzględnić w obliczeniach, ale tylko wtedy gdy wartość mocy urządzeń służących do zdalnego sterowania oświetleniem jest znana.

Opisy:
FD – czynnik wykorzystania czasu światła dziennego od 0 do 1.
FD = 1 oznacza całkowity brak dostępu światła dziennego i wymaga dopasowania go do czasu użytkowania budynku w ciągu doby lub innego okresu w danej strefie budynku.

Fo – czynnik, którego wartość zależy od obecności użytkowników w danej strefie budynku
Fc – czynnik, którego wartość zależy od tego czy wewnątrz pomieszczenia lub strefy musi być automatycznie utrzymany stały poziom natężenia oświetlenia, niezależnie od padającego oświetlenia zewnętrznego.

Pce – całkowita moc pasożytnicza urządzeń sterujących oświetleniem
Pem – całkowita moc ładowania opraw do oświetlenia awaryjnego

te – liczba godzin działania oświetlenia awaryjnego
ty – liczba godzin w ciągu 1 roku równa 8760 h

Ponieważ wg normy PN-EN 15193 , gdy energia pasożytnicza istnieje ( np. oświetlenie LED, jarzeniowe, świetlówkowe), ale jej wartość nie jest znana lub trudna do oszacowania, to można przyjąć :

a) 1 kWh (m2 · rok) dla oświetlenia awaryjnego
b) 5 kWh (m2 · rok) dla automatycznego sterowania oświetleniem

Dlatego wtedy możemy obliczać wartość WP w sposób uproszczony:
WP = WP,c + WP,e = {5/ty ·[ty – (tD+ tN)]} ·AL ·1,0 kWh/(m2 · rok) + AL ·1,0 kWh/(m2 · rok)

Gdy moc opraw oświetleniowych nie jest znana, to można ją oszacować dla:
a) lamp żarowych lub statecznikowych lamp fluorescencyjnych podłączonych bezpośrednio do sieciowego napięcia zasilania jako:
Pi = Plampy · nopraw

b) lamp zasilanych pośrednio, napięciem poprzez statecznik lub transformator:
Pi = 1,2 · Plampy · nopraw

gdzie: Plampy – moc znamionowa lampy, n – liczba lamp w jednej oprawie

Podział budynku na strefy oświetleniowe:

1)Wykonując obliczenia najpierw należy podzielić budynek na strefy z dostępem oświetlenia dziennego i bez takiego dostępu.
2)Następnie strefy z dostępem światła dziennego należy podzielić na strefy ze względu na funkcję pomieszczeń w danej strefie,
3) Potem na pomieszczenia lub podstrefy z automatyczną regulacją lub bez regulacji poziomu natężenia oświetlenia.

W programie ArCADia-TERMO 6.0 najlepiej jest wpisać wartość całkowitej mocy opraw oświetleniowych w danej strefie i wcisnąć przycisk kłódki. Dane należy wziąć z projektu instalacji elektrycznej. Podany w programie wzór można stosować tylko do opraw żarowych, ponieważ do oświetlenia LED i świetlówkowego nie nadaje się.

Przykład 1.
Obliczyć EPL na oświetlenie w części biurowej (budynku biurowym) o powierzchni 200 m2. i i następujących parametrach użytkowych:

FC = 0,9 – z systemem kontroli natężenia oświetlenia
PN = 15 W/m2 – średnia moc opraw oświetleniowych na 1 m2
tD = 2250 h – czas działania oświetlenia w ciągu dnia
tN = 250 h – czas działania oświetlenia w nocy dnia
FD = 0,9 – wykorzystanie światła dziennego
FO = 0,9 – udział liczby pracowników 0,9
Ppc = 5 W/m2 – moc pasożytnicza urządzeń sterujących
Pem = 1 W/m2 – moc oświetlenia awaryjnego
te = 250 h – liczba godzin działania oświetlenia awaryjnego
ty = 8760 h – liczba godzin w roku

Przyjmy, że działa oświetlenie awaryjne oraz A = AL = Af = 200 m2.

Najpierw obliczmy:
a) Pn = PN · AL = 15 · 200 = 3000 W
b) Ppc = PN · AL = 15 · 200 = 3000 W
c) Pem = PN · AL = 15 · 200 = 3000 W

Dalej mamy wartość WL i WP równe:
Rys_9b_WL_WP

Dla jednej strefy i jednego okresu obliczeń oświetlenia t mamy:
WL = {(Pn · Fc) · [ (tD · Fo · FD) + (tN · Fo)] } /1000 =
= {( 3000 · 0,9) · [ (2250 ·0,9 · 0.9) + (250 · 0,9)] } /1000 =
= 2700 · [ 1822,5 + 225] /1000 = 5528250 /1000 = 5528,50 kW/rok

WP = WP,c + WP,e = {5/ty · [ty – (tD+ tN)]} · AL · ,0 kWh/(m2 · rok) + AL · 1,0 kWh/(m2 · rok) =
= (5/8760 · [ (8760 – (2250 + 250)]} + (1)] } · 200 =
= [(5 · 6260/8760) + 1] · 200 = 714,61 kW + 200 kW = 914,61 kW/rok

Stad wskaźnik LENI = (WL + WP)/ AL = (5528,50 + 914,61) /200 = 32,22 kWh/(m2 · rok)

Teraz można już obliczyć wartość Qk,L:

Qk,L = LENI · AL = 32,22 · 200 m2 = 6444 kWh/rok

EPL = wL · Qk,L /Af = 3,0 · 6444/200 m2 = 96,66 kWh/(m2 ∙ rok)]

Ponieważ EPL < 100 kWh/(m2∙rok)], to oznacza, ze został spełniony warunek podany warunkach technicznych WT 2014 w zakresie oświetlenia.

Podsumowanie

1.Korzystając z programu ArCAdia-TERMO 6.0 można bardzo łatwo i prawidłowo obliczyć wartość wskaźnika energii pierwotnej na oświetlenie EPL.
2. Prawidłowy podział budynku na strefy oświetleniowe pozwala na dobre oszacowanie wyników obliczeń
3. Przyjęcie założenia, że powierzchnie są równe, czyli A = AL = Af powinno tylko stanowić punkt wyjścia do dyskusji na ten temat.

Wskaźnik Uozo – czyli błędy się zdarzają w rozporządzeniach

Wskaźnik Uozo – czyli błędy się zdarzają w rozporządzeniach

Niestety w każdym rozporządzeniu zdarzają się błędy. Kilka dni temu poinformowaliśmy Ministerstwo Infrastruktury i Rozwoju o tej sytuacji i mam skromną nadzieję, że do dnia wejścia w życie nowego, czyli do 3 października 2014 roku zostanie opublikowana odpowiednia poprawka. Jest to tym bardziej ważne, że wartość wskaźnika udziału odnawialnych źródeł energii w rocznym zapotrzebowaniu na energię końcową Uoze znajduje się na pierwszej stronie świadectwa charakterystyki energetycznej, co oznacza, że jest to ważna informacja, która w przyszłości będzie przetwarzana przez Informatyczny System Rejestracji Świadectw Energetycznych.

Problem polega na tym, że obliczona wartość Uoze może przyjmować dowolne wartości, zarówno ujemne np. -18,59% jak i powyżej 100% czyli np. 250%. Przy czym wiadomo, że prawidłowe wartości udziału procentowego powinny zawsze być w przedziale od 0% do 100%.

Poniżej znajduje się wyjaśnienie tego błędu i podanie jego praktycznego rozwiązania, które proponuję zastosować:

Podany na stronie 53 ogólny wzór (numer 100) do obliczenia udziału odnawialnych źródeł energii w rocznym zapotrzebowaniu na końcową energię końcową UOZE ma następującą postać:

Rys_9_1_Uoze

O ile sam wzór na obliczenie Uoze jest poprawny dla odnawialnych jak i tradycyjnych nieodnawialnych źródeł ciepła, to w przypadku pomp ciepła sytuacja jest inna, co wynika bezpośrednio z dodatkowych wzorów podanych w Rozporządzeniu, które są błędne. Błąd ten został odkryty przez pracowników Działu Testowania Programów podczas standardowej procedury testowania algorytmów programu ArCADia-TERMO 6, stosowanej każdorazowo przed wypuszczeniem na rynek nowej kolejnej wersji.

Problem polega na błędnych wynikach Uoze w przypadku zastosowania pomp ciepła w systemie ogrzewania, ciepłej wody lub chłodzenia.

Gdy zastosowan pompy ciepła, wtedy trzeba (zgodnie z Rozporządzeniem) korzystać z dodatkowych wzorów, znajdujących się na dole tabeli podanej na stronie 53 Rozporządzenia.
Niestety wtedy otrzymane wyniki są nierealne (nielogiczne) i to, zarówno wtedy gdy paliwem dla pomp ciepła jest energia nieodnawialna (np. prąd elektryczny z elektrowni lub gaz) jak i wtedy gdy paliwem jest energia odnawialna ( np. fotowoltaika).

Przypadek A.
Gdy paliwem jest energia odnawialna (np. fotowoltaika), to wtedy te 3 wzory dla pomp ciepła nie mają po prostu zastosowania, ze względów oczywistych. Chodzi wzór ( np. w systemie ogrzewania):
Rys_9_2_QkHoze

I wtedy powinno się do obliczenia wartość Uoze bezpośrednio korzystać ze wzoru numer 100, podstawiając wartość zero, czyli np. dla ogrzewania Qk,H,oze = 0.

Przypadek B. Gdy paliwem dla pomp ciepła jest energia nieodnawialna np. systemowa energia elektryczna, to obecnie otrzymujemy wyniki opisane w przykładzie 1:

Przykład 1 . Paliwo dla pomp ciepła – energia nieodnawialna ( gaz lub prąd elektryczny systemowy)

Jeżeli dla uproszczenia założymy (choć nie ma to żadnego znaczenia), że mamy tylko system ogrzewczy bez urządzeń pomocniczych to:

Rys_9_3_Qk,woze

Ponieważ mamy pompę ciepła, to musimy skorzystać ze wzoru podanego na dole w tabeli na stronie 53:

Rys_9_4_QH,woze

i ostatecznie mamy:

Rys_9_5_Uoze

Gdy nie ma żadnych strat w instalacji, to dla pompy ciepła hH,g = 3,0 i hH,tot =3,0, stąd:

Rys_9_6_Uoze

Czyli udział odnawialnych źródeł energii w rocznym zapotrzebowaniu na końcową energię końcową wynosi 200%, czyli jest nawet większy od 100%. A przecież 100% oznacza, że cała energia jest energią odnawialną. A my, otrzymaliśmy wynik dwa razy lepszy! choć pompa ciepła zużywa   energie odnawialną! Wynikałoby, że nieekoloficzne źródło ciepła jakim jest pompa ciepła jest dwukrotnie bardziej ekologicznym źródłem ciepła niż np. darmowa energia słoneczna, co trudno uznać za słuszne.

Dlatego proponuję w następujący sposób zmodyfikować zapisy i same 3 wzory dla pomp ciepła :

Rys_9_7_Uoze

Treści podane w nawiasach klamrowych można oczywiście pominąć.

Przykład 2
Dla nowego wzoru mamy:

Rys_9_8_Uoze

Gdy nie ma żadnych strat w instalacji, to dla pompy ciepła mamy np. hH,g = 3,0 i hH,tot =3,0 , stąd:

Uoze = (1-1/hH,g) × 100% = (1-1/3,0) ×100% = 2/3 ×100% = 66,7%
Aby sprawdzić czy powyższy wynik jest prawidłowy, załóżmy że sprawność pompy ciepła wynosi 3.0. Oznacza to, że przy 1 kWh energii elektrycznej (nieodnawialnej) przeznaczonej na działanie pompy (sprężanie) otrzymuje w sumie 3 kWh ciepła, w tym 2 kWh ciepła jest darmowe (z energii odnawialnej), a więc: Qk,H,oze = 2 kWh, a

Qk, = Qk,H =3 kWh, stąd Qk,H,oze/ Qk = 2/3 = 66,7%, co wskazuje na słuszność nowych obliczeń.

Podsumowanie

1. Użytkownicy programu ArCADia-TERMO 6 nie muszą się martwić, ponieważ jak tylko zostanie opublikowana poprawka w tym zakresie do rozporządzenie, wtedy natychmiast zostanie to uwzględnione.

2. Gdyby jednak do tego czasu nic się w rozporządzeniu nie zmieniło, to rozważymy dodanie specjalnej opcji, uwzględniającej możliwość wyboru poprawnych obliczeń w przypadku zastosowania pomp ciepła, dostępnej w menu -> Ustawienia –> Opcje-> Certyfikat.

 

Obliczanie sprawności przesyłu ciepłej wody użytkowej w programie ArCADia-TERMO

PrzesyłObliczanie sprawności przesyłu ciepłej wody użytkowej w programie ArCADia-TERMO

Jednym z bardzo częstych błędów podczas obliczania całkowitej obliczania sprawności instalacji ciepłej wody użytkowej jest skorzystanie ze standardowych wartości sprawności przesyły ciepłej wody podanych w Rozporządzeniu MI z dnia 6 listopada 2008 roku.

Otóż w budynkach jednorodzinnych i niewielkich wielorodzinnych w pozycji Przesył jako Rodzaj instalacji ciepłej wody przyjmuje się pozycję: Instalacje małe, do 30 punktów poboru ciepłej wody., rys.1. I wtedy wg Rozporządzenia MI sprawność przesyłu wynosi zaledwie 60%., rys. 2.

Przesyl

PrzesyłRysunek 1. Dane do obliczeń sprawności przesyłu c.w.u.

Spraw_przesylu

Rysunek 2. Sprawośc przesyłu c.w.u wg Rozporządzania MI

A dla dużych instalacji , powyżej 100 punktów czerpalnych sprawność spada nawet aż do 50%.

Wydaje się do dość dziwne, dlatego każdy certyfikator powinien na podstawie projektu instalacji c.w.u. potrafić obliczyć sprawności przesyłu w c.w.u., ponieważ jej wartość często będzie jest o wiele większa niż podana w Rozporządzeniu.

Pierwszy przykład
Budynek jednorodzinny, w którym mieszka 3 mieszkańców.

Spraw-10m

Ponieważ długość przewodów była niewielka – tylko 10 metrów dlatego sprawność przesyłu wyniosła 80%.

Drugi przykład
Duży 11 kondygnacyjny budynek wielorodzinnym (wieżowiec), w którym znajduje się 150 mieszkań i 400 mieszkańców. Roczne zapotrzebowanie ciepła do podgrzania c.w.u. wynoso 192 tys. kWh. Jednak sprawność na przesyle wg Rozporządzenia MI spada do 50%.

Spraw-1100m

Jak widać obliczona wartosć sprawności wynosi 74% i jest ponad 50% większa niż podana w Rozparządzeniu MI.

Podobne obliczenia wartości można wykonać dla ogrzewania i sprawności akumulacji ciepła.

Dzięki temu czasem może okazać się, że dzięki temu można spełnić warunek EPmax starając się o wydanie pozwolenia na budowę nowego budynku.

 

Ciepła woda użytkowa – wg rozporządzenia MIiR z dnia 3 czerwca 2014 r.

Obliczenia zapotrzebowania energii na podgrzanie ciepłej wody użytkowej wg rozporządzenia MIiR z dnia 3 czerwca 2014 r.

Największym problem jaki pojawiał się podczas obliczeń według metodologii z 2008 roku była duża dowolność wartości danych. W ten sposób można było łatwo manipulować wartością wskaźniak EP, praktycznie bez żadnych konsekwencji.

Dlatego, nie będzie zapewne zaskoczeniem, że w nowej metodologii z 2014 roku zmieniono wzór obliczeń energii dla rocznego zapotrzebowania na podgrzanie ciepłej wody użytkowej QW,nd, aby zlikwidować tę uznaniowość. Choć na pierwszy rzut oka nowy wzór wygląda bardzo podobnie, to jednak się bardzo zmienił :

QW,nd = Vwi * Af * cw * rw * ( qw – q0) * kR * tR/3600 [kWh/rok]

Celem wszystkich zmian było ujednolicenie obliczeń oraz wyjaśnienie wielu rozbieżności, na które ciągle napotykali certyfikatorzy podczas wykonywania obliczeń cieplnych.

Najważniejsze zmiany polegają na :

  1. określeniu dobowego zużycia ciepłej wody Vwi w zależności od rodzaju budynku,
  2. wprowadzeniu nowego parametru Af parametru , oznaczającego sumaryczną powierzchnię ogrzewaną wszystkich pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza,
  3. ustaleniu jednej wartości temperatury ciepłej wody na zaworze czerpalnym,
  4. zmianie interpretacji współczynnika korekcyjnego kR,

Ad 1 i 2 ) Uzależnienie ilości dobowego zużycia ciepłej wody Vwi od rodzaju budynku (np. biurowy, mieszkalny, magazynowy) i jego powierzchni ogrzewanej Af jest bardzo dobrym i długo oczekiwanym rozwiązaniem, pozwalającym na standardowe określenie zużycie energii na ciepłej wody nie od ilości osób, ale w sposób bardziej obiektywny.

Ad 3) Podanie jednej wartości temperatury o wartości 55 stopni – zamiast przedziału temperatur od 45 do 55 stopni również ukrócił kolejną dowolność.

A4) zmianie interpretacji współczynnika korekcyjnego kR, określającego udział przerw w całkowitym czasie użytkowania ciepłej wody, podanych w tabeli 27 rozporządzenia MIiR, jest zmianą bardziej kosmetyczną, którą wprowadzono chyba głównie po to, aby dać jakiś przedział wartości dla obliczeń budynków sportowych.

Słusznie też zrobiono, że budynki produkcyjne potraktowano osobno, nie podając żadnych dokładnych wartości i zezwolono na przyjęcie danych w zależności od rodzaju produkcji i sposobu oraz czasu użytkowania budynku.

Przykład

Obliczyć zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania c.w.u w 3 kondygnacyjnym 3 klatkowym budynku wielorodzinny, w którym znajduje się 18 lokali mieszkalnych o powierzchni 50 m2 i 12 – o powierzchni 70 m2. Całkowita powierzchnia jednej klatki schodowej bez wiatrołapu wynosi 30 m2.

Najpierw obliczmy powierzchnię ogrzewaną Af:
– części mieszkalnej Af,1 = 18 lok * 50 m2 + 12 lok * 70 m2 = 900 m2 + 840 m2 = 1740 m2

– klatek schodowych Af,2 = 3 kl * 30 m2 = 90 m2

QW,nd = Vwi * Af * cw * rw * ( qw – q0) * kR * tR/3600 =

= 2 * (1740 + 90) * 4,19 * 1 * ( 55 – 10) *0,9 * 360/3600 = 3660 * 61090,2 /3600 = 62108,37 kWh/rok

Dla porównania, wykonując obliczenia wg rozporządzenia z 2008 roku otrzymalibyśmy wartości , dla wody o temperaturze 55 stopni i dla (18 *3 + 4*12) = 102 osób wartość QW,nd = 66466,14 kWh/rok, czyli tylko o około 7 % więcej niż według nowego wzoru. Nie jest to już bardzo duża różnica, biorąc pod uwagę całkowicie inne kluczowe dane.

8a_cwu

Rysunek 1. Wyniki obliczeń QWnd wg rozporządzenia z dnia 6 listopada 2008 roku

Podsumowanie

1. Choć ma pierwszy rzut oka uzależnienie ilości zużycia ciepłej wody od powierzchni ogrzewanej pomieszczeń w budynku wydaje się nieco dziwne, to jest to bardzo dobre i chyba jedyne możliwe do zastosowania rozwiązanie. Dzięki temu będzie można wreszcie otrzymać obiektywne i porównywalne wyniki.
2. Obliczenia według poprzedniej metodologii bardzo często powodowały, nie tylko dla podobnych znacznie się różniących wartości zapotrzebowania na ciepło do podgrzania ciepłej wody, ale także wartości wskaźnika EP. Co oznaczało, że metoda ta jest wadliwa.
3. Porównując wyniki obliczeń wykonane wg wzorów z rozporządzeń z 2008 i 2014 roku można stwierdzić, że są one prawie równe, co oznacza, że nowy wzór został prawidłowo opracowany.

Obliczenia wentylacji wg rozporządzenia MIiR z 3 czerwca 2014 r.

Obliczenia wentylacji wg rozporządzenia MIiR z 3 czerwca 2014 r.

– część 1 – Budynki mieszkalne wielorodzinne i lokale mieszkalne w takich budynkach

Zagadnienie wentylacji jest bardzo obszerne, dlatego przez następnych kilka miesięcy w każdym miesiącu zostanie omówiony inny aspekt tego zagadnienia. I tak będą w kolejnych częściach artykułu rozpatrywane:

część 1 (w sierpniu) – budynki wielorodzinne i lokale mieszkalnych w takich budynkach,

część 2 (we wrześniu) – budynki jednorodzinne i lokale mieszkalnych w takich budynkach,

część 3 (w październiku) – budynki biurowe,

część 4 (w listopadzie) – pozostałe budynki użyteczności publicznej

część 5 (w grudniu) – inne budynki np. magazynowe, garażowe

 

Zaczynamy od części 1, w której będą omówione obliczenia strumienia powietrza wentylacyjnego w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych i lokalach mieszkalnych w takich budynkach.

Jedną z wielu zmian, jakie wprowadzono w metodologii charakterystyki energetycznej budynków jest nowy sposób obliczeń wentylacji.

W poprzednim rozporządzeniu MI z dnia 6.11.2008 r. ilość strumienia powietrza wentylacyjnego należało podawać korzystając z polskich norm dotyczących wentylacji.

Natomiast w nowym rozporządzeniu postąpiono dość radykalnie, podając dokładne wartości strumienia powietrza wentylacyjnego w m3/s w zależności od następujących podstawowych parametrów:

  1. rodzaj budynku,
  2. typ systemu wentylacji,
  3. czas działania wentylacja lub wykorzystania budynku,
  4. powierzchni budynku.

Dodatkowe parametry, które mogą wystąpić i mają wpływ na wyniki obliczeń to:
1) noc -skuteczność (sprawność) odzysku ciepła,
2) n50 – stopień szczelności budynku,
3) nGWC – skuteczność gruntowego wymiennika ciepła.

Budynki mieszkalne zostały podzielone na 2 kategorie: jednorodzinne i wielorodzinne. Dodatkowo, ale tylko w ramach budynków wielorodzinnych zostały wydzielone lokale mieszkalne; natomiast dodatkowy (jeden) lokal mieszkalny nie został osobno wydzielony w budynkach jednorodzinnych.

A- Budynki wielorodzinne i lokale mieszkalne w tych budynkach

I. W części mieszkalnej budynku wielorodzinnego lub w lokalu mieszkalnym, znajdującym się budynku wielorodzinnym w przypadku wentylacji grawitacyjnej lub mechanicznej wywiewnej wartość podstawowego strumienia powietrza wentylacyjnego w okresie użytkowania budynku należy przyjmować, w przypadku wentylacji:
– ciągłej : Vve = 0,32 * 10-3 m3/(s*m2) = 0,00032 * 3600 s = 1,152 m3/(h*m2);
– mechanicznej (z włączonym osłabieniem nocnym) :
Vve = 0,28 * 10-3 m3/(s*m2) = 0,00028 * 3600 s = 1,008 m3/(h*m2)

II. W klatkach schodowych wybudowanych do 1989 roku (w których nie przeprowadzono modernizacji):
– bez wiatrołapu: Vve = 0,43 * 10-3 m3/(s*m2) = 0,00043 * 3600 s = 1,548 m3/(h*m2);
– z wiatrołapem: Vve = 0,22 * 10-3 m3/(s*m2) = 0,00022 * 3600 s = 0,792 m3/(h*m2).

III. W klatkach schodowych wybudowanych do 1989 roku (w których przeprowadzono modernizację) lub wybudowanych je po roku 1989 roku:
– bez wiatrołapu: Vve = 0,22 * 10-3 m3/(s*m2) = 0,00022 * 3600 s = 0,792 m3/(h*m2);

– z wiatrołapem: Vve = 0,07 * 10-3 m3/(s*m2) = 0,00007 * 3600 s = 0,252 m3/(h*m2)

B) Ważnym parametrem jest średni, dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności, który spowodowany jest działaniem wiatru i wyporu termicznego w pomieszczeniach w przypadku wentylacji grawitacyjnej i w przypadku wyłączonej wentylacji mechanicznej Vinf . Parametr ten wyznacza się w następujący sposób:

1) na podstawie wyników przeprowadzonej próby szczelności budynku:
Vinf = 0,05 * n50 * V/3600 [m3/s] = 0,05 * n50 * V [m3/h]

2) przy braku próby szczelności budynku:
Vinf = n * V/3600 [m3/s] = n * V [m3/h]

 gdzie krotność wymian powietrza n należy przyjmować:

1) n = 0,2 – w budynkach wzniesionych po 1995 r. oraz w budynkach wzniesionych wcześniej, w których po roku 1995 wymienione zostały okna i drzwi balkonowe;
2) n = 0,3 – w budynkach innych niż wymienione w pkt 1.

 C) Obliczenia

Przykład 1.
3 kondygnacyjny 3 klatkowy budynek wielorodzinny wybudowany w 2000 roku o wysokości każdej kondygnacji w świetle h = 2,7 m, wyposażony w wentylację ciągłą grawitacyjną (bez osłabienia nocnego), bez wiatrołapu, w którym jest 18 lokali mieszkalnych o powierzchni 50 m2 i 12 – o powierzchni 70 m2. Całkowita powierzchnia jednej klatki schodowej bez wiatrołapu wynosi 30 m2. Dla tego budynku nie przeprowadzono próby szczelności.

Najpierw obliczmy powierzchnię i kubaturę oraz Vinf:
– części mieszkalnej Af,1   = 18 lok * 50m2 + 12 lok * 70m2 = 900 m2 + 840 m2 = 1740 m2
V1      = Af,1 * h = 1740 m2 * 2,70 m = 4698 m3  

– klatek schodowych Af,2   = 3 kl * 30 m2 = 90 m2                                  V2     = Af,2 * h =3* 30 m2 * 2,70 m = 243 m3                    
Na podstawie tabeli 21 z rozporządzenia MIiR musimy sami napisać wzór na wartości uśrednionego w czasie strumienia powietrza zewnętrznego k w strefie ogrzewanej budynku, takich jak część mieszkalna (strefa n = 1) i klatki schodowe (strefa n = 2):

Vve = (bve,k,n * V0,n + bve,k,n * Vinf, n ) + (bve,k,n * V0,n + bve,k,n * Vinf,n ) =        =bve,1,1 * V0,1 + bve,2,1 * Vinf, 1 ) + (bve,1,2 * V0,2 + bve,2,2 * Vinf,2 ) =    (1* V0,1 + 1 * Vinf,1 ) + (1* V0,2 + 1 * Vinf,2 ) =
= [V0,1 + Vinf,1] + [V0,2 + Vinf,2]

Teraz można już podstawić konktretne wartości:

Vve = [ Vve,1 * Af,1   +   n1 * V1      ] + [Vve,2 * Af,2 + n2 * V2      ] = [1,152 * 1740 + 0,2 * 4698] + [0,792 * 90   + 0,2 * 243] =

= [2004,48 + 939,60] + [71,28 + 48,60 ] = 2944,08 + 119,88 = 3063,96 m3/h

gdzie:

V0 i Vinf – to odpowiednio: średni podstawowy strumień powietrza zewnętrznego  w strefie ogrzewanej i powietrza infiltrującego

indeksy: k – numer strumienia powietrza,
n – numer stref

Tak więc, całkowity strumień powietrza wentylacyjnego w całym budynku wynosi 3064,86 m3/h, a w samej części mieszkalnej (bez infiltracji) 2004,48 m3/h .

Dla porównania, tylko w części mieszkalnej tego budynku, wykonując obliczenia wg rozporządzenia z 6.11.2008 roku, całkowity strumień podstawowego powietrza wentylacyjnego wynosiłby Vve,1 = 30 kuchni * 70 + 30 łazienek* 50 + 12 WC * 30 = 2100 + 1500 + 360 = 3960 m3/h i byłby większy prawie aż o 100% ( 3960 – 2004,48 = 1955,52 m3/h) w stosunku do wartości obliczonej wg nowego rozporządzenia), przy czym minimum higieniczne to ½ * V1 = 0,5 * 4698 = 2349 m3/h.

Porównując obliczone wartości całkowitych strumienia powietrza wentylacyjnego wg obu rozporządzeń mamy:

a) dla części mieszkalnej:

2944,08/ (3960 + 939,60) = 2944,08/4899,6 = 60% wartości obliczonej na podstawie rozporządzenia MI z 2008 roku.

b) dla całego budynku: 3063,86 / ( 3960 + 939,60 + 0,5*243) = 3063,96/ 5021,10 = 61% wartości obliczonej na podstawie rozporządzenia MI z 2008 roku.
Przykład 2.

Lokal mieszkalny w budynku z przykładu 1 o powierzchni 70 m2, składający się z 3 pokoi , kuchni, łazienki i osobnej ubikacji.

Powierzchnia ogrzewana i kubaturę lokalu mieszkalnego wynosi: Af,1   = 70 m2 ,

V1      = Af,1 * h = 70 m2 * 2,70 m = 189 m3.

Na podstawie tabeli 21 z Rozporządzenia MIiR musimy sami napisać wzór na wartości uśrednionego w czasie strumienia powietrza zewnętrznego k=1 w strefie ogrzewanej budynku, czyli lokal mieszkalny (strefa n = 1):

Vve = (bve,k,n * V0,n + bve,k,n * Vinf, n ) = (bve,1,1 * V0,1 + bve,2,1 * Vinf, 1 ) =        = (1* V0,1 + 1 * Vinf,1 ) =   [V0,1 + Vinf,1] = [ Vve,1 * Af,1   +   n1 * V1      ] =      = [1,152 * 70 + 0,2 * 189] = 80,64 + 37,8 = 118,44 m3/h

Vmin = 0.5 * V = 0,5 * 189 = 94,5 m3/h

Porównując obliczone wartości całkowitych strumienia powietrza wentylacyjnego wg obu rozporządzeń mamy dla omawianego lokalu mieszkalnego:

118,44/ (70+50+30) = 118,44/150 = 79% wartości obliczonej na podstawie rozporządzenia MI z 2008 roku.

Podsumowanie

1. W przypadku wentylacji grawitacyjnej otrzymane wartości całkowitego strumienia powietrza wentylacyjnego Vve obliczonego wg nowego rozporządzenia MIiR z 2014 są od 20% dla lokalu mieszkalnego i aż 40% mniejsze dla całego budynku wielorodzinnego od wartości obliczonych na podstawie rozporządzenia MI z 2008 roku.

  1. W przypadku wentylacji grawitacyjnej otrzymane wyniki całkowitego strumienia powietrza wentylacyjnego Vve obliczonego wg nowego rozporządzenia MIiR z 2014 spełniają wartości higieniczne powietrza wentylacyjnego.
  2. Znacznie mniejsze wartości Vve otrzymane wg rozporządzenia MI z 2008 roku, co wpływa na obniżenie wartości wskaźnika EP.
  3. Obecna, nowa metoda obliczeń wentylacji jest tak samo łatwa w zastosowaniu w stosunku do budynków mieszkalnych jak poprzednia, chociaż oparta jest o kryterium powierzchni, a nie pomieszczeń „brudnych”.
1 … 14 15 16 17 18 … 21