Kategoria: Audyty

Audyt – zaawansowana edycja – przebudowa

Audyt – zaawansowana edycja – przebudowa

W programie ArCADia-TERMO w obliczeniach audytu można również uwzględnić przebudowę obiektu, polegającą np. na wyburzeniu/dobudowaniu przegród lub też zamurowaniu/wybiciu otworów okiennych czy drzwiowych. W etapach Audyt – Ściany, stropy, stropodachy oraz Okna, drzwi, wentylacja można bowiem edytować wartość powierzchni przegród po modernizacji oraz do obliczeń nakładów.

W przedstawionym poniżej przykładzie przebudowa polega na zamurowaniu otworów okiennych. Okien przed przebudową było 6 sztuk, każde o powierzchni 1,5 m2, co daje łącznie 9 m2. Po ich zamurowaniu powierzchnia okien wyniesie 0 m2 i taka będzie wzięta do obliczeń zapotrzebowania na ciepło po modernizacji oraz wysokości nakładów.  W efekcie tego przedsięwzięcia powierzchnia ścian, w których znajdowały się okna, wzrośnie ze 109 m2 do 118 m2.

przebudowa00przebudowa01

Zapotrzebowanie na ciepło na cele ogrzewania po modernizacji wyniesie 88,51 GJ/rok, a zapotrzebowanie na moc 0,0114 MW.przebudowa02Dla sprawdzenia poprawności uzyskanych wyników można postąpić w inny sposób. Mianowicie nie zmieniać powierzchni po modernizacji przy wskazaniu przegród do termomodernizacji, ale za to po wyznaczeniu końcowego wariantu optymalnego wygenerować z niego nowy projekt „po modernizacji”, w którym to pliku w etapie Obliczenia cieplne w zakładce Straty przez przenikanie zmodyfikujemy strukturę przegród, tzn. dodamy nowe i/lub usuniemy te, które będą zlikwidowane/zamurowane, zmienimy liczebność otworów czy wymiary/powierzchnie przegród. Wielkość zapotrzebowania na ciepło powinna wyjść identyczna jak wartość „po modernizacji” w wariancie optymalnym.

przebudowa03I tak jest w istocie. Po usunięciu ze Strat przez przenikanie okien, zwiększyła się powierzchnia ścian, a uzyskane wyniki zapotrzebowania na ciepło i moc są takie same jak w wariancie optymalnym.

Audyt – zaawansowana edycja – edycja mostków cieplnych

Audyt – zaawansowana edycja – edycja mostków cieplnych

Program ArCADia-TERMO PRO w obliczeniach audytu, na podstawie dokonanych we wcześniejszych krokach ocen opłacalności, ustala warianty termomodernizacyjne zgodnie z algorytmem określonym w rozporządzeniu dotyczącym sporządzania audytów energetycznych i remontowych. Jeżeli audytor wyraża chęć utworzenia wariantów w inny sposób niż to określa rozporządzenie, może je utworzyć poprzez zaznaczenie lub odznaczenie danego usprawnienia w analizowanym wariancie.  Zaznaczenie pola „Edycja wyników” odblokowuje do edycji pola Q1co i q1co. Przycisk „Pobierz dane” służy do wczytywania obliczeń z innych plików.

Przykład: mamy termomodernizację, w której zmienią się mostki cieplne.

mostki00

Zmiana taka może się odbyć w następujący sposób:

– wybieramy interesujący nas wariant termomodernizacji i wciskamy ikonę „Utwórz projekt na podstawie danych z audytu” (ikonka po lewej stronie pola „Edycja wyników”), program pyta się gdzie zapisać nowy projekt, wybieramy miejsce na dysku, wówczas otworzy się nam plik z wypełnioną geometrią i danymi z projektu przed termomodernizacją i z uwzględnieniem wszystkich zmian wybranych w wariancie termomodernizacji (np. w definicji przegród będą ściany z dociepleniem),

mostki03

– Użytkownik modyfikuje projekt zmieniając/usuwając mostki cieplne,

mostki01

– zapisuje projekt i zamyka dopiero co zmodyfikowany plik „po modernizacji” (czyli ten, który pojawił się w nowym oknie),

mostki02

– w głównym pliku audytowym, w wybranym wariancie termomodernizacyjnym włącza przycisk „Pobierz dane”, odnajduje plik „po modernizacji” i wczytuje go do projektu opcją Otwórz,

– wówczas program podmienia obliczone wartości Q1co i q1co na te przeedytowane w nowym pliku,

mostki04– na podstawie nowych wartości Q1co i q1co zostaną przeprowadzone wszystkie obliczenia oszczędności, zapotrzebowania dla całego projektu (zmianie nie ulegną tylko cząstkowe wartości SPBT).

Jeśli w efekcie termomodernizacji mostki cieplne zostaną wyeliminowane, wtedy w pliku „po modernizacji” wybrane wartości należy wyzerować, co spowoduje, że zapotrzebowanie budynku na ciepło po modernizacji jeszcze się obniży i po wczytaniu zmodyfikowanego projektu do pliku głównego audytu w wariancie końcowym uzyskamy jeszcze lepszy wynik procentowego zmniejszenia zapotrzebowania na energię.

Audyt – zaawansowana edycja – poprawki do współczynnika U

Audyt – zaawansowana edycja – poprawki do współczynnika U

Program ArCADia-TERMO PRO w obliczeniach audytu, na podstawie dokonanych we wcześniejszych krokach ocen opłacalności, ustala warianty termomodernizacyjne zgodnie z algorytmem określonym w rozporządzeniu dotyczącym sporządzania audytów energetycznych i remontowych. Jeżeli audytor wyraża chęć utworzenia wariantów w inny sposób niż to określa rozporządzenie, może je utworzyć poprzez zaznaczenie lub odznaczenie danego usprawnienia w analizowanym wariancie.  Zaznaczenie pola „Edycja wyników” odblokowuje do edycji pola Q1co i q1co. Przycisk „Pobierz dane” służy do wczytywania obliczeń z innych plików.

Przykład: mamy termomodernizację, w której ocieplamy styropianem ściany zewnętrzne, wcześniej nieotynkowane, wzniesione z cegły pełnej.

dodatki 0

Chcąc być precyzyjnym w obliczeniach należałoby uwzględnić straty ciepła przez punkty mocowania styropianu do ściany. Można to osiągnąć w następujący sposób:

– wybieramy interesujący nas wariant termomodernizacji, który zawiera ocieplenie ściany i klikamy ikonę „Utwórz projekt na podstawie danych z audytu” (ikonka po lewej stronie pola „Edycja wyników”), program pyta się gdzie zapisać nowy projekt, wybieramy miejsce na dysku, wówczas otworzy się nam plik z wypełnioną geometrią i danymi z projektu przed termomodernizacją i z uwzględnieniem wszystkich zmian wybranych w wariancie termomodernizacji (np. w definicji przegród będą ściany z dociepleniem),

dodatki 01

– Użytkownik modyfikuje projekt dodając w etapie Definicje przegród poprawkę do współczynnika przenikania Uc w docieplonej przegrodzie,

dodatki 02

– zapisuje projekt i zamyka plik „po modernizacji” (czyli ten, który pojawił się w nowym oknie),

dodatki 03

– w pliku obliczeń audytowych włącza przycisk „Pobierz dane”, odnajduje plik „po modernizacji” i wczytuje go do projektu opcją Otwórz,

dodatki05

– wówczas program podmienia obliczone wartości Q1co i q1co na te przeedytowane w nowym pliku,

dodatki04

– na podstawie nowych wartości Q1co i q1co zostaną przeprowadzone wszystkie obliczenia oszczędności, zapotrzebowania dla całego projektu (zmianie nie ulegną tylko cząstkowe wartości SPBT).

Istnieje też możliwość uwzględnienia poprawek do współczynnika przenikania ciepła bezpośrednio w wariantach modernizacji przegrody w etapie Audyt – Ściany, stropy, stropodachy.

dodatki06

Audyt – zaawansowana edycja – modernizacja wentylacji

Audyt – zaawansowana edycja – modernizacja wentylacji

Program ArCADia-TERMO PRO w obliczeniach audytu, na podstawie dokonanych we wcześniejszych krokach ocen opłacalności, ustala warianty termomodernizacyjne zgodnie z algorytmem określonym w rozporządzeniu dotyczącym sporządzania audytów energetycznych i remontowych. Jeżeli audytor wyraża chęć utworzenia wariantów w inny sposób niż to określa rozporządzenie, może je utworzyć poprzez zaznaczenie lub odznaczenie danego usprawnienia w analizowanym wariancie.  Zaznaczenie pola „Edycja wyników” odblokowuje do edycji pola Q1co i q1co. Przycisk „Pobierz dane” służy do wczytywania obliczeń z innych plików.

Przykład: mamy termomodernizację, w której zmienia się wentylacja, tzn. do tej pory w budynku była wentylacja grawitacyjna, a po modernizacji zostanie zastąpiona wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła. Stolarka okienno-drzwiowa nie będzie wymieniana.

Po wskazaniu w etapie Audyt – Okna, drzwi, wentylacja typu wentylacji jaki będzie po modernizacji, jeśli nie jest planowana wymiana stolarki okienno-drzwiowej i nie wyświetla się opcja „Wskazanie do oceny opłacalności„, można jedynie w etapie Audyt – Dane ogólne, w zakładce Dane do audytu podać koszty przewidywanej modernizacji wentylacji.

went01

Gdyby w budynku już istniała wentylacja mechaniczna, wtedy obliczenia modernizacji wentylacji polegającej np. na dodaniu odzysku ciepła można by wykonać bezpośrednio w pliku obliczeń audytu, w etapie Audyt – Okna, drzwi, wentylacja, zaznaczając opcję „Wskazanie do oceny opłacalności”.

went00

Jednak w opisanej powyżej sytuacji zmiana może się odbyć tylko w następujący sposób:

– wybieramy interesujący nas wariant termomodernizacji i wciskamy ikonę „Utwórz projekt na podstawie danych z audytu” (ikonka po lewej stronie pola „Edycja wyników”), program pyta się gdzie zapisać nowy projekt, wybieramy miejsce na dysku, wówczas otworzy się nam plik z wypełnioną geometrią i danymi z projektu przed termomodernizacją i z uwzględnieniem wszystkich zmian wybranych w wariancie termomodernizacji (np. w definicji przegród będą ściany z dociepleniem),

went04

– Użytkownik modyfikuje projekt w etapach Straty ciepła i Strefy cieplne definiując na nowo straty przez wentylację, zmieniając np. typ wentylacji, podając nowe krotności wymian powietrza czy wielkość odzysku ciepła,

went02

went03– zapisuje projekt „po modernizacji” i zamyka go,

– w głównym pliku audytowym włącza przycisk „Pobierz dane”, odnajduje plik „po modernizacji” i wczytuje go do projektu opcją Otwórz,

– wówczas program podmienia obliczone przez program wartości Q1co i q1co na te przeedytowane w nowym pliku,

went05

– na podstawie nowych wartości Q1co i q1co zostaną przeprowadzone wszystkie obliczenia oszczędności, zapotrzebowania dla całego projektu (zmianie nie ulegną tylko cząstkowe wartości SPBT).

W efekcie tych operacji w wariancie końcowym zostanie uwzględnione zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło uzyskane dzięki modernizacji wentylacji i ostateczne wyniki będą korzystniejsze.

Audyt – zaawansowana edycja – docieplenie fragmentu przegrody

Audyt – zaawansowana edycja – docieplenie fragmentu przegrody

Ciekawa sytuacja występuje w przypadku, gdy przedmiotem audytu jest docieplenie tylko części wybranej przegrody. Aby przeanalizować wyniki obliczeń przyjmijmy jako przykład ściany zewnętrzne o łącznej powierzchni 246,63 m2. Jest to łączna powierzchnia przypadająca na dwie kondygnacje budynku. Natomiast docieplone będą tylko ściany na jednej kondygnacji, których powierzchnia wynosi 123,32 m2. Wykorzystując wzory na roczne zapotrzebowanie na ciepło i moc cieplną, podane w rozporządzeniu dotyczącym sporządzania audytów

fragm 01

wyniki byłyby następujące:

Przed modernizacją:

1

Po modernizacji:

2fragm

Uzyskany wynik po modernizacji nie jest wynikiem prawidłowym, gdyż ze względu na konstrukcję wzoru podanego w rozp. MIiR z 3.09.2015 r. uwzględnia on tylko straty ciepła przez docieplony fragment ściany, pomijając straty ciepła przez część przegrody pozostawioną bez docieplenia, czyli o gorszym współczynniku przenikania ciepła. Uzyskanie prawidłowego wyniku wymaga rozbudowania podanego wzoru o część uwzględniającą pozostały fragment przegrody o innym współczynniku U. W omawianym przykładzie właściwy wynik byłby taki:

3Analogiczny problem dotyczy obliczeń zapotrzebowania na moc cieplną.

Zapotrzebowanie na moc cieplną przed modernizacją:

4Po modernizacji źle:

5Po modernizacji poprawnie:

6W programie ArCADia-TERMO na szczęście jest sposób, aby to obejść. Mianowicie, aby uzyskać prawidłowy wynik należy w etapie Definicje przegród zdefiniować wybraną przegrodę dwukrotnie. Następnie w Stratach przez przenikanie należy właściwie zastosować oba warianty przegrody, z rozróżnieniem, które fragmenty będą podlegać termomodernizacji, a które nie.

fragm00

Wtedy w etapie Audyt – Ściany, stropy, stropodachy przegroda również pojawi się podwójnie i do modernizacji będzie można wskazać tylko jej jedną, wybraną część.

fragm0Przykład ten dowodzi, że Ustawodawca tworząc przepisy nie przewidział wszystkich możliwych przypadków. Widać to również na przykładzie kosztów energii. Sporządzając audyt wartości kosztów stałych, zmiennych i abonamentowych podaje się zgodnie ze stanem obecnym. Natomiast z ekonomicznego punktu widzenia wielce prawdopodobne jest to, że koszty będą zmieniać się w przyszłości. Tego jednak aktualne obliczenia audytu nie uwzględniają.

Audyt – obliczanie sprawności dwóch źródeł ciepła w programie ArCADia-TERMO 6.4

Obliczanie sprawności dwóch źródeł ciepła w audycie energetycznym ( lub remontowym) wykonanym programie ArCADia-TERMO 6.4

Artykuł ten przeznaczony jest dla osób wykonujących audyty energetyczne i remontowe.

Zostanie w nim opisany sposób obliczenia średniej sprawności całkowitej oraz zapotrzebowanie na energię dla systemu grzewczego w przypadku wariantu modernizacji instalacji c.o., w którym zaproponowano dwa źródła ciepła, takie jak pompa ciepła oraz ciepło sieciowe z elektrociepłowni.

Drugi ważnym, równie ważnym powodem jest pokazanie, w jaki sposób należy w programie ArCADia-TERMO 6.4 uwzględnić te dwa źródła ciepła, skoro istnieje możliwość uwzględnienia tylko jednego rodzaju źródła energii (ciepła).

Dodatkowo, będzie przedstawiony nieprawidłowy, ale dość powszechny stosowany sposób obliczeń.

Przykład

W wielorodzinnym budynku zaplanowano przeprowadzenie modernizacji systemu ogrzewania , polegającej na zastosowaniu, obok dwufunkcyjnego węzła cieplnego zasilanego ciepłem sieciowym z elektrociepłowni, także pompy ciepła. Naszym celem będzie obliczenie średnich wartości cząstkowych sprawności źródła ciepła oraz zapotrzebowania na ciepło po zakończeniu modernizacji instalacji c.o.

Wariant 1.  Modernizacja systemu c.o. polegać będzie na zastosowaniu pompy ciepła o sprawności 4,0 i udziale procentowym wynoszącym 85% oraz wykorzystaniu w 15%  węzła cieplnego o sprawności 99% (jako dodatkowego źródła energii) zasilanego ciepłem sieciowym  z elektrociepłowni.

Dane początkowe

Q0,co = 900 GJ – całkowita ilość energii użytkowej przed modernizacją przeznaczona na cele grzewcze.

Obliczenia zostaną wykonane na potrzeby Wariant 1 w etapie  System grzewczy w audycie.

Oznaczenia:

cyfra 1 – znajdująca się jako ostatni indeks symbolu oznacza węzeł cieplny, np.  η1,co,1

cyfra 2 – znajdująca się jako ostatni indeks symbolu oznacza pompę ciepła, np.  η1,co,2

Tabela 1. Parametry źródeł ciepła

Nazwa źródła energii Zakładany udział procentowy źródła ciepła Sprawność  wytwarzania

 
Ciepło sieciowe     x1,co,1  = 15 % η1,co,1 = 0,99
pompa ciepła         x1,co,2  = 85 % η1,co,2 = 4,00
Wspólne sprawności cząstkowe dla obu źródeł ciepła  
Regulacji i wykorzystania η1,H,e = 0,88
Przesyłu η1,H,d = 0,80
Akumulacji η1,H,s = 1,00

 

Prawidłowe obliczenie ilości zużytej energii po modernizacji

Aby w sposób prawidłowy wykonać obliczenia należy przeprowadzić je w następujący sposób:

  1. Obliczenie całkowitej sprawności dla węzła cieplnego η1,H,tot,1   oraz dla pompy ciepła η1,H,tot,2 :  

Korzystając ze wzoru na sprawność całkowitą:
η1,H,tot = η1,H,g * η1,H,e * η1,H,d * η1,H,s mamy :

η1,H,tot,1   = 0,99 * 0,88 * 0,80 * 1,00 = 0,70

η1,H,tot,2   = 4,00 * 0,88 * 0,80 * 1,00 = 2,82

Teraz można obliczyć zapotrzebowanie na całkowitą energię końcową po modernizacji Q1,co. Jest to suma energii końcowej dla węzła cieplnego Q1,co,1 oraz pomy ciepła Q1,co,2 .

Q1,co,1 = Q0,co* x1,co,1 / η1,H,tot,1   = 900 *0,15/0,70 =192,86 GJ

Q1,co,2 = Q0,co* x1,co,2 / η1,H,tot,2   = 900*0,85/2,82 =271,28 GJ

Stąd wartość energii końcowej wynosi:

Qk,H = Q1,co  = Q1,co,1 +  Q1,co,2 = 192,86 + 271,28 = 464,14 GJ

Teraz można obliczyć średnią wartość całkowitej sprawności η1,H,tot obu systemów η1,H,tot = Q0,co / Q1,co  = 900 GJ / 464,14 GJ = 1,94

i dalej otrzymuje się najważniejszą wartość jaką jest – poszukiwana przez nas – średnia wartość sprawności wytwarzania:

η1,H,g = η1,H,tot / (η1,H,e * η1,H,d * η1,H,s ) =1,94 /(0,88 * 0,80 * 1,00) = 2,75 – jest to wartość prawidłowa, którą należy wpisać do programu ArCADia-TERMO, rysunek 1. choć jak witać znacznie mniejsza niż sprawność wytwarzania samej pompy ciepła wynoszącej 4,00. Aby zdefiniować nowe, wspólne źródło energii w Bazie sprawności, należy kliknąć na przycisk Baza na rysunku 1 .

 Sprawnosc_srednia_1
Rysunek 1. Wariant – zakładka Sprawność wytwarzania. Rodzaj źródła ciepła.

wezel1
Rysunek 2. Zdefiniowane nowe źródło energii w Bazie sprawności .

Sprawnosc_srednia_2
Rysunek 3. Obliczona wartość energii końcowej Qk = Q1,co

 

Błędny sposób obliczenia dla całkowitej i średniej sprawności systemu ogrzewania.

 

Niestety, okazuje się, że poniżej opisana metoda, polegająca na obliczeniu wartości średniej ważonej sprawności cząstkowej oraz całkowitej nie może być zastosowana, ponieważ daje błędne wyniki. A szkoda, bo byłoby łatwiej…

Wynika to z zasady matematycznej, że: „Procenty i udziały procentowe nie dają się uśredniać„. Taka jest ich natura.

  1. Obliczenie średnioważonej sprawności wytwarzania:

η1,H,g = (0,99 * 0,15 + 4,00 * 0,85) / (0,15 +0,85) = 3,55

2.Obliczenie średnioważonej sprawności regulacji i wykorzystania:

η1,H,e = (0,88 * 0, 15 + 0,88 * 0, 85) / (0,15 +0,85) = 0,88

3.Obliczenie średnioważonej sprawności przesyłu:

η1,H,d = (0,80 * 0, 15 + 0,80 * 0, 85) / (0,15 +0,85) = 0,80

4.Obliczenie średnioważonej sprawności akumulacji:

η1,H,s = (1,00, * 0, 15 + 1,00 * 0, 85) / (0,15 +0,85) = 1,00

Obliczenie średnioważonej sprawności całkowitej dla obu źródeł ciepła po modernizacji:

η1,H,tot = 3,55 * 0,88 *0,80 * 1,00 = 2,50 – wynik ten jest błędny!

Obliczenie całkowitej energii końcowej dla celów ogrzewania dla obu źródeł ciepła po modernizacji:

Q1,co = Qk,H = Q0,co / η1,H,tot = 900 GJ / 2,50 = 360,00 GJ – wynik ten jest błędny!

Wnioski

Porównując otrzymane wyniki mamy:

metoda 1: η1,H,g = 2,76;   η1,H,tot = 1,94 i Q1,co = 464,14 GJ – poprawny

metoda 2: η1,H,g = 3,55;   η1,H,tot = 2,50 i Q1,co = 360,00 GJ – błędny

Jak widać, różnice są duże  w obliczeniu energii końcowej  po modernizacji Q1,co   znacznie się od siebie różnią. A często różnica może być nawet duża większa, co potwierdza, że ta druga metoda  nie może być nigdy zastosowana, nawet dla obliczeń przybliżonych!

Ale rodzi się jeszcze jedno ciekawe pytanie, a co zrobić gdy inne (poza η1,H,g ) cząstkowe sprawności będą miały różne wartości dla obu instalacji grzewczych. Moja odpowiedź jest następująca. Wtedy uśrednianie nam już nie pomoże, dlatego należy w karcie (raporcie) audytu wpisać ręcznie wszystkie cząstkowe sprawności , osobno dla ciepła sieciowego i pompy ciepła, a w programie ArCADia-TERMO wpisać tylko obliczoną sprawność końcową η1,H,tot i ją zakłódkować, jak pokazano na rysunku 1.

Podsumowanie

  1. Program ArCADia-TERMO pozwala bez problemu wykonać obliczenia tylko dla jednego źródła ciepła w systemach ogrzewania i ciepłej wody użytkowej.
  2. W przypadku dwóch  źródeł energii należy wykonać ręcznie obliczenia sprawności wytwarzania η1,H,g  jeżeli wartości pozostałych cząstkowych sprawności są takie same dla obu systemów.
  3. W przypadku dwóch lub więcej źródeł energii należy wykonać ręcznie obliczenia sprawności całkowitej, a potem wstawić ją do programu w miejscu wykonywania obliczeń dla wybranego wariantu systemu ogrzewczego oraz podać nazwy i wpisać do karty ( raportu) audytu odpowiednie wartości cząstkowych sprawności.
  4. W taki sam sposób jak w pkt. 2 i 3 należy postąpić, gdy liczba źródeł ciepła jest przynajmniej równa 2, aby zdefiniować system grzewczy przed modernizacją oraz podczas obliczeń systemu c.w.u, zarówno przed jak i dla wariantów po modernizacji, posiadających więcej niż jedno źródło ciepła.

Audyt – obliczanie Uoze po modernizacji dla dwóch źródeł ciepła

Audyt – obliczanie Uoze po modernizacji systemu ogrzewania dla węzła cieplnego i pompy ciepła

Ogólny wzór, pozwalający wykonać obliczenia w audycie energetycznym i remontowym wskaźnika Uoze został podany w rozp. MIiR z lutego 2015 r. dotyczącego świadectw energetycznych i jest następujący:

Uoze = [(Qk,H,oze + Qk,W,oze + Qk,Coze + Qk,Loze + Eel,pom,oze)/Qk ] * 100 %

Wiadomo jednak z najnowszego rozp. MIiR dotyczącego audytów z dnia 03.09.2015 r. , że w audycie energetycznym i remontowym nie wykonuje się obliczeń dla systemu chłodzenia, instalacji oświetlenia oraz  dla energii zasilającej urządzenia pomocnicze. Dlatego składniki: Qk,Coze = Qk,Loze = Eel,pom,oze = 0.

Stąd, poniższy wzór przybierze następującą postać:

Uoze = [(Qk,H,oze + Qk,W,oze ) / Qk ] * 100 %    

Teraz przejdźmy do praktycznego przykładu.

Przykład

W wielorodzinnym budynku zaplanowano przeprowadzenie modernizacji systemu ogrzewania , polegającej na zastosowaniu, obok dwufunkcyjnego węzła cieplnego zasilanego ciepłem sieciowym z elektrociepłowni, także pompy ciepła. Naszym głównym celem będzie obliczenie wskaźnika udziału energii odnawialnych Uoze oraz średnich wartości cząstkowych sprawności źródła ciepła i zapotrzebowania na ciepło po zakończeniu modernizacji instalacji c.o.

Dane początkowe

Q0,co = 900 GJ – całkowita energia użytkowa przed modernizacją przeznaczona na cele grzewcze.

Oznaczenia:

cyfra 1 – znajdująca się jako ostatni indeks symbolu oznacza węzeł cieplny, np. Qk,H,oze,1

cyfra 2 – znajdująca się jako ostatni indeks symbolu oznacza pompę ciepła, np. Qk,H,oze,2

Tabela 1. Parametry źródeł ciepła

Nazwa źródła energii Zakładany udział procentowy źródła ciepła Sprawność wytwarzania
Węzeł cieplny   x1,co,1  = 15 % η1,co,1 = 0,99
Pompa ciepła       x1,co,2  = 85 % η1,co,2 = 4,00
Wspólne sprawności dla obu źródeł ciepła Sprawności instalacji
Regulacji i wykorzystania η1,H,e = 0,88
Przesyłu η1,H,d = 0,80
Akumulacji η1,H,s = 1,00

 

Najpierw trzeba wykonać obliczenia zapotrzebowania na energię końcową dla pompy ciepła Q1,co,1 i dla węzła cieplnego Q1,co,2  .

Korzystając ze wzoru na  sprawność całkowitą η1,H,tot = η1,H,g * η1,H,e * η1,H,d * η1,H,s mamy

η1,H,tot,1   = 0,99 * 0,88 * 0,80 * 1,00 = 0,70 – dla węzła cieplnego

η1,H,tot,2   = 4,00 * 0,88 * 0,80 * 1,00 = 2,82 – dla pomy ciepła

Teraz można obliczyć zapotrzebowanie na całkowitą energię końcową po modernizacji Q1,co   lub Qk,H. Jest to suma energii końcowej dla węzła cieplnego Q1,co,1 oraz pomy ciepła Q1,co,2 , obliczonych według poniższych wzorów:

Q1,co,1 = Q0,co* x1,co,1 / η1,H,tot,1 = 900 * 0,15/0,70 = 192,86 GJ/rok

Q1,co,2 = Q0,co* x1,co,2 / η1,H,tot,2 = 900 * 0,85/2,82 = 271,28 GJ/rok

Qk,H = Q1,co = Q1,co,1+ Q1,co,2 = 192,86 + 271,28= 464,14 GJ/rok

Pamiętając nasz wzór:

Uoze = [(Qk,H,oze + Qk,W,oze ) / Qk ] * 100 %

trzeba teraz obliczyć wartości:   Qk,H,oze, Qk,W,oze i Qk, wiedząc, że.

Qk,H,oze = Qk,H,oze,1 + Qk,H,oze,2

Qk,W,oze = Qk,W,oze,1 + Qk,W,oze,2

Qk = Qk,H + Qk,W 

Uwaga!

Ze względu na charakter blogu i jego ograniczony rozmiar, wykonajmy obliczenia zakładając, że w budynku nie ma instalacji ciepłej wody użytkowej. Nie jest to zresztą żaden problem, ponieważ sposób obliczeń wskaźnika Uoze z uwzględnieniem c.w.u. jest identyczny jak dla systemu ogrzewania. Dlatego w dalszych obliczeniach przyjmiemy że:

Qk = Qk,H + Qk,W = Qk,H + 0 = Qk,H

Dla ciepła sieciowego z elektrociepłowni opalanej węglem Qk,H,oze,1 = 0, ponieważ dominującym paliwem jest węgiel kamienny, czyli energia nieodnawialna.

W przypadku pompy ciepła paliwem również w naszym przypadku jest energia nieodnawialna jaka jest energia elektryczna systemowa, ale ustawodawca słusznie zrobił tutaj wyjątek i uwzględnił tylko pompy ciepła o sprawności ηH,g > 1 jako urządzenia wykorzystujące w dużym stopniu energię odnawialną, jaką jest np. naturalne ciepło gruntu, wody czy powietrza.

Można się spytać, a co w takim razie należy zrobić jeśli sprawność pompy ηH,g <=1? Gdyby zaistniała taka sytuacja, to wtedy Qk,H,oze,2 =0, co oznacza, ze taka pompa nie może być potraktowana jak urządzenie ekologiczne, choćby nawet korzystała z darmowego ciepła zewnętrznego.

Ponieważ pompa w naszym przykładzie ma sprawność ηH,g =4,00 , dlatego możemy z powodzeniem, zastosować podany w rozporządzeniu wzór dla pompy ciepła o sprawności > 1, zasilanej energią elektryczną systemową:

Qk,H,oze,2 = Qk,H,2 * (1 – 1/ ηH,g)

Teraz tylko należy obliczyć energii końcowej Qk,H,1 wytworzonej przez  pompę ciepła:

Qk,H,2 = Q0,co * x1,co,2 / η1,H,tot,2

Sprawność całkowita instalacji c.o. z pompą ciepła o sprawności ηH,g,2= 4,00 po modernizacji wynosi:

η1,H,tot,2 = ηH,g,2 * η1,H,e,2 * η1,H,d,2 * η1,H,s,2 = 4,00 * 0,88 *0,80 * 1,00 = 2,82.

Teraz podstawiając mamy:

Qk,H,2 = Q0,co * x1,co,2 / η1,H,tot,2 = 900 GJ/rok *  0,85 / 2,82= 271,28 GJ/rok

Stąd:

Qk,H,oze,2   = Qk,H,2 * (1 – 1/ ηH,g,2)  = 271,28  GJ/rok * (1 – 1/ 4,0) =

= 271,28  * 0,75= 203,46 GJ/rok

Podstawiając do wzoru na Uoze (bez uwzględnienia c.w.u.) mamy:

Uoze = [(Qk,H,oze + Qk,W,oze ) / Qk ] * 100 %  =

= [(Qk,H,oze + 0) / Qk ] * 100 %

Ponieważ Qk,H,oze = Qk,H,oze,1 + Qk,H,oze,2 =  0 + 203,46 GJ/rok , to

Uoze = [Qk,H,oze / Qk ] * 100 % = (203,46/ 464,14)  * 100 %= 43,83 %

Aby potwierdzić prawidłowość obliczeń należy w programie ArCADia-TERMO w etapie Ogrzewanie

Należy zamienić 900 GJ na kWh w następujący sposób:

QH,nd = 900 GJ * 277,78 =  250 000 kWh,

potem utworzyć jedną strefę cieplną, której zapotrzebowanie za energię użytkową do ogrzewania wyniesie  250 000 kWh.

5-Qhnd

Rysunek 1.Ogrzewanie i wentylacja QH,n=900 GJ=250 000 kWh

5-zrodla

Rysunek 2. Dwa źródła ciepła

 

5-pompa

Rysunek 3. Parametry instalacji c.o. z pompą ciepła

 5-weze1

Rysunek 4. Parametry instalacji c.o. z węzłem cieplnym

5-Uoze

Rysunek 5. Obliczona wartość Uoze w programie ArCADia- TERMO

 

Obliczona wartość Uoze w programie ArCADia- TERMO wynosi 43,78 % (rys. 5) i jest mniejsza o 0,05% od obliczonej wartości ręcznie (43,83 %), co jasno wskazuje, że różnica wynika tylko z dokładności wykonanych obliczeń.

1 2 3