Autor: Paweł

Ruchome schody w świadectwie energetycznym

Ruchome schody w świadectwie lub charakterystyce energetycznej

 

Wykonując świadectwo lub projektowaną charakterystykę energetyczną  wielopoziomowego budynku często spotykamy się z pytaniem czy i w jaki w sposób należy uwzględnić ruchome schody ( znajdujące się wewnątrz ogrzewanej części budynku np. handlowego lub biurowego), służące do przemieszczania się między kondygnacjami, rys. 1.
1-Schody

Rysunek 1. Ruchome schody pochyłe

Odpowiedzi są następujące:

  1. Ruchome schody trzeba uwzględniać, jako dodatkową powierzchnię użytkową Af należącą do części komunikacyjnej (ruchu) np. pasaży, korytarzy (ale nie klatek schodowych!).
  2. Powierzchnię ruchomych schody, po obrysie zewnętrznym, należy prawie zawsze dodać do powierzchni Af kondygnacji wyższej. Mogą jednak zdarzyć się sytuacje, gdy powierzchnię ruchomych schodów trzeba dodać do kondygnacji niższej ( na której są oparte), jeżeli wejście na górnej kondygnacji z tych schodów jest całkowicie oddzielone drzwiami od kondygnacji niższej, szczególnie wtedy nie ma swobodnego przepływu powietrza między kondygnacjami i  gdy na kondygnacji wyższej są istotnie różne warunki użytkowania, np. niższa temperatura, inny system klimatyzacji, wentylacji bądź oświetlenia. Oczywiście, kierunek biegu schodów nie ma znaczenia.
  3. Współczynnik przenikania ciepła U, należy przyjąć taki sam jak dla kondygnacji, jeżeli powierzchnię ruchomych schodów można dodać do powierzchni kondygnacji górnej lub kondygnacji dolnej, jeżeli są to schody poziome, np. na lotniskach. (Trudno bowiem wymagać od certyfikatora, obliczania współczynnika przenikania U całej mechanicznej konstrukcji schodów.)
  4. Powierzchnię ruchomych schodów można dodać do powierzchni podłogi na gruncie tylko wtedy gdy są to poziome i znajdują się na kondygnacji przyziemnej!
  5. Fakt, że schody ruchome mogą czasowo lub na stałe nieczynne (zepsute), nie ma znaczenia przy dodawaniu ich powierzchni do powierzchni Af kondygnacji , chyba że są na stałe wyłączone z użytkowania, wtedy nie wolno ich powierzchni dodać do powierzchni Af kondygnacji.

Jeżeli schody ruchome skośne są elementem wydzielonej strefy takiej jak Klatka schodowa, wtedy należy je również uwzględnić w zakładce Straty przez przenikanie, jako fragment powierzchni klatki schodowej.

  1. Pomija się w obliczeniach powierzchnię ruchomych schodów, znajdujących się na zewnątrz budynku lub w pomieszczeniach nieogrzewanych.

W programie ArCADia-TERMO uwzględnienie ruchomych schodów pochyłych polega na powiększeniu powierzchni kondygnacji o regulowanej temp. Af o wielkość powierzchni schodów. Na rysunku 2,  jest to 1500 m2 + 20 m2 ( gdzie 20 m2 to pow. schodów ruchomych).

1-Schody Af
Rysunek 2. Etap Strefy cieple w programie ArCADia TERMO 6.4

 

Podsumowanie

Uwzględnienie ruchomych schodów może o kilka procent zmniejszyć wartość wskaźnika EP, dlatego nie tylko warto, ale trzeba zadać sobie trochę trudu, aby przeprowadzić powyższe obliczenia, tym bardziej w budynkach wielkopowierzchniowych, dla których bardzo często inwestor stara się o dofinansowanie lub uzyskanie certyfikatu LEED lub BREEAM.

 

 

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.

Audyt – obliczenia wskaźnika emisji CO2 dla dwóch źródeł ciepła

Audyt – obliczenia wskaźnika emisji CO2 dla pompy ciepła i węzła cieplnego po modernizacji systemu grzewczego

 

Obliczenia wskaźnika emisji CO2  ECO2  wykonuje się na podstawie rozp. z lutego 2015 r. dotyczącego świadectw energetycznych.

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 wskaźnika emisji CO2  ECO2  , średnich wartości cząstkowych sprawności źródła ciepła oraz zapotrzebowania na ciepło po zakończeniu modernizacji instalacji c.o.

Dane początkowe:

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

Wariant 1 – System grzewczy

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

 

Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową dla pompy ciepła Q1,co,1  i dla węzła cieplnego Q1,co,2  .

Korzystając ze wzoru na całkowitą sprawność 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. Jest to suma energii końcowej dla węzła cieplnego Q1,co,1 oraz pomy ciepła Q1,co,2 , obliczonych według poniższych wzorów:

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

Q1,co,2 = Qk,H,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

Powierzchnia Af wynosi 3000 m2.

Jak wiadomo, w audycie pomija się system chłodzenia, oświetlenia i energię pomocniczą. Jednak w przedstawionym przykładzie dla uproszczenia pominięto również system ciepłej wody użytkowej.

Dlatego w naszych obliczeniach wzór przyjmie następującą postać:

ECO2 = ECO2,H = (36 * 10-7 * Qk,H * We,H ) / Af

gdzie Qk,H = Q1,co = Qk,H,1 +   Qk,H,2  

stąd mamy:

ECO2,H = 36 * 10-7 * (Q1,co,1 * We,H,2  + Q1,co,2 * We,H,2 ) / Af

Aby otrzymać wartość i jednostki zgodnie z rozp MIiR trzeba jeszcze przeliczyć GJ na kWh , czyli pomnożyć przez 277,78:

ECO2 = ECO2,H = 36 * 10-7 * (192,86 GJ/rok * 277,78 * 93,87 tCO2/TJ  + 271,28 GJ/rok * 277,78 * 225,56 tCO2/TJ  ) / 3000 m2 =

= 36 * 10-7 * (53572,65 kWh * 93,87 tCO2/TJ  + 75356,16 KWh * 225,56 tCO2/TJ  ) / 3000 m2 = 36 * 10-7 * (5 028 864, 66 +16 997 335,45) /  3000 m2 = 79,2943 tCO2/rok  /   3000 m2 = 0,02643 tCO2/(m2 * rok)  

3-Eco2

Rysunek1. Wyniki ECO2  obliczony  programie ArCADia-TERMO 6.4

Podsumowanie

Obecna wersja programu ArCADia-TERMO 6.4 wspomaga wykonanie obliczeń wskaźnika ECO2 dla dwóch źródeł ciepła w audycie energetycznym.

Kartę audytu trzeba ręcznie wypełnić wpisując obliczoną wartość wskaźnika ECO2   .

Audyt- obliczanie kosztów energii dla dwóch źródeł ciepła

Obliczanie w audycie energetycznym i remontowym planowanych kosztów zmiennych i stałych energii dla dwóch źródeł ciepła w systemie grzewczym budynku po modernizacji.

Obliczanie w audycie energetycznym i remontowym planowanych kosztów zmiennych i stałych energii dla dwóch lub większej liczby źródeł ciepła jest zagadnieniem dość skomplikowanym i wbrew pozorom nieoczywistym.

Przykład:

Obliczenie średnioważonych kosztów energii dla budynku, w którym zużycie energii użytkowej przed modernizacją wynosi 900 GJ. Celem modernizacji jest dodanie pompy ciepła jako dodatkowego źródła ciepła obok już istniejącego węzła cieplnego. Planowany udział energii użytkowej przekazanej po modernizacji przez węzeł cieplny wynosi 60%, a przez pompę ciepła 40%.

Koszt 1GJ ciepła sieciowego wynosi 25,25 zł, a energii elektrycznej 166,67 zł. Koszt 1 MW mocy zamówionej ciepła sieciowego  wynosi 9000 zł/(MW* m-c).

Warto podkreślić, że kluczowe znaczenie w obliczeniach ma określenie rodzaju energii jakiej dotyczy udział procentowy, a jest nią energia użytkowa, a nie końcowa, i nie jest to obojętne, jakby się mogło wydawać.

Wzór na roczne oszczędności energii dla celów ogrzewania

wzor18

Przekształćmy nieco formę tego wzoru na bardziej czytelną, wykorzystując w tym celu przecinki:

ΔOr,co= ( x0 *wt,0 * wd,0* Q0,co*O0,z/η0  –  x1 *wt,1 * wd,1* Q1,co*O1,z/η1) +         + 12 (y0 * q0,m * O0,m – y1 * q1,m * O1,m) +12 (Ab0 – Ab1)

Dla węzła cieplnego mamy przed i po modernizacji:

indeks 1 –  użyty na końcu zmiennej oznacza węzeł cieplny
indeks 2  – użyty na końcu zmiennej oznacza pompę ciepła

x0,1=1,0 ;       x1,1=0,6 – udział zapotrzebowania na ciepło użytkowe
y0,1=1,0 ;       y1,1=0,6 – udział zapotrzebowania na moc
η0,1 =0,99*0,88*0,80= 0,70 – przewody c.o. niezaizolowane
η0,2 = 1,00 – brak źródła ciepła przed modernizacją
η1,1 =0,99*0,88*0,96= 0,84 – przewody c.o. zaizolowane
η1,2 =4,0*0,88*0,96*1,0= 3,38 – przewody c.o. zaizolowane

ΔOr,co,1= ( x0,1 *wt,0 * wd,0* Q0,co*O0,z/η0,1 –  x1,1 *wt,1 * wd,1*   Q1,co*O1,z/η1,1) +      
         + 12 (y0,1 * q0,m * O0,m – y1,1 * q1,m * O1,m) +12 (Ab0 – Ab1) =

   =1,0 * 1,0 *1,0 *900*25,25 /0,70 – 0,6 * 1,0 *1,0 *900*25,25 /0,84  + 12 * (1,0 *0,1136 * 9000 – 0,6 *0,1136 * 9000) + 12*(0-0) = 32464,28 – 16232,14 + 4907,52 = 21139,66 zł/rok

Dla pompy ciepła mamy:

x0,2=0,0 ;       x1,2=0,4 – udział zapotrzebowania na ciepło użytkowe

y0,2=0,0 ;       y1,2=0,0 – udział zapotrzebowania na moc

η0,2 =1,0*0,88*0,80*1,0 = 0,70 – przewody c.o. niezaizolowane

1,0 = oznacza brak pompy ciepła ( bo dla urządzenia, którego nie ma przyjmuje się wartość sprawności 1,0)

ΔOr,co,2= ( x0,2 *wt,0 * wd,0* Q0,co*O0,z/η0,2 –  x1,2 *wt,1 * wd,1* Q1,co*O1,z/η1,2) +  12 (y0,2 * q0,m * O0,m – y1,2 * q1,m * O1,m) +12 (Ab0 – Ab1) = 0,0 * 1,0 *1,0 *900*166,67 /0,70 – 0,4 * 1,0 *1,0 *900*166,67/3,38 + 12 * (0,0 *0,1136 * 0 – 0,0 *0,1136 * 0) + 12*(0-0) = 0 – 17751,83 + 0 = -17751,83 zł/rok

Całkowite roczne oszczędności kosztów wynoszą:

ΔOr,co= ΔOr,co,1 + ΔOr,co,2 = 21139,66 – 17751,83 = 3387,83 zł/rok

Teraz wykonajmy obliczenia średnich wartości dla obu systemów, czyli dla pojedynczego systemu, reprezentującego zarówno węzeł cieplny jak i pompę ciepła:

x0=1,0 ;          x0=1,0 – udział zapotrzebowania na ciepło
y0=1,0 ;         y0=1,0 – udział zapotrzebowania na moc

Q1,co=900*0,6/0,84 + 900*0,4/3,38 = 642,86 + 106,51 = 749,37

Wartości w kolorze niebieskim są po to obliczone, aby mogły zostać wpisane do programu ArCADia-TERMO. Są to wartości, które są głównym celem obliczeń.

Obliczenie po modernizacji udziału obu źródeł energii w kosztach:

  • węzeł cieplny: 642,86/ 749,37= 0,858 = 85,8 %
  • pompa ciepła: 106,51/ 749,37= 0,142 = 14,2 %

Średnia sprawność po modernizacji dla obu źródeł energii wynosi:

η1 = 900/749,37=  1,20

η1,g=1,42 – średnia sprawność  źródła ciepła (węzeł cieplny + pompa ciepła)

O1,z = 45,34 zł/GJ

η0 =0,99*0,88*0,80*1,0= 0,70 – przewody c.o. niezaizolowane

η1 = 4,0*0,88*0,96*1,0= 3,38 – przewody c.o. zaizolowane

ΔOr,co = ( x0 *wt,0 * wd,0* Q0,co*O0,z/η0 –  x1 *wt,1 * wd,1* Q1,co*O1,z/η1) +               + 12 (y0 * q0,m * O0,m – y1 * q1,m * O1,m) +12 (Ab0 – Ab1) =

         =1,0 * 1,0 *1,0 *900* 25,25/0,70 – 1,0 * 1,0 *1,0 *900* 45,34 /1,20 + 12 * (1,0 *0,1136 * 9000 –  0,6 *0,1136 * 9000) + 12*(0-0) = 32464,28 – 34005,00 + 4907,52 = 3366,08 zł/rok

Ponieważ założono, że koszt mocy zamówionej dla energii elektrycznej wynosi zero, dlatego obliczenie średniej miesięcznej wartości opłaty stałej O1m (związanej z dostarczaniem czynnika grzewczego dla węzła cieplnego) odnoszącej się do kosztu 1MW mocy zamówionej wynosi:

O1m= y0,1 * O1,m =0,6 * 9000 zł/(MW* m-c) = 5400 zł/(MW* m-c)

Ponieważ założono, że koszt mocy zamówionej dla energii elektrycznej wynosi zero, dlatego obliczenie średniej miesięcznej wartości opłaty stałej O1m (związanej z dostarczaniem czynnika grzewczego dla węzła cieplnego) odnoszącej się do kosztu 1MW mocy zamówionej wynosi:

O1m= y0,1 * O1,m =0,6 * 9000 zł/(MW* m-c) = 5400 zł/(MW* m-c)

Ponieważ w programie ArCADia-TERMO dlatego obliczenie średniej ceny energii nie jest trudne.

9-kalkulator-1

Rysunek 1. Kalkulator energii. Obliczenie średniej ceny energii

 

Na rysunku 2 przedstawiono planowane średnie koszty zmienne i stałe miesięczne energii dla wariantu modernizacji systemu grzewczego.

koszty 1

Rysunek 2. Wprowadzone koszty energii w programie ArCADia-TERMO 6.4

Po wprowadzeniu wszystkich danych, wartość rocznych oszczędności kosztów obliczona przez program ArCADia-TERMO 6.4 wynosi ΔOr,co =3497,48 zł/rok, rys. 3. Natomiast obliczona (powyżej) pierwszą metodą wartość ΔOr,co = 3387,83 zł/rok , a drugą ΔOr,co = 3366,08 zł/rok. Jak można się domyślić niewielkie różnice wynikają tylko z różnej dokładności obliczeń.

Sprawnosc_srednia_2

Rysunek 3. Wyniki obliczeń w programie ArCADia-TERMO 6.4

Podsumowanie

  1. Obliczenia kosztów energii dla dwóch lub większej liczby źródeł ciepła są nieco bardziej skomplikowane.
  2. Przy obecnych kosztach energii opłacalne jest zastosowanie pompy jako dodatkowego obok węzła cieplnego źródła ciepła wtedy, gdy udział pompy ciepła w dostarczeniu energii wynosi nie więcej niż około 40%.
  3. Obliczenia średnich kosztów energii oraz średniego zużycia ciepła zależy od sprawności nie tylko źródła ciepła, ale przede wszystkim od sprawności całkowitej każdego systemu ogrzewania.
  4. Średni koszt energii zł/GJ dla dwóch lub więcej źródeł energii zależy także od sprawności całkowitej instalacji, dlatego odnosi się do zużycia poszczególnych rodzajów energii końcowej, a nie użytkowej.
  5. W przypadku jednego źródła energii koszt energii zł/GJ nie zależy od sprawności instalacji i jest taki sam zarówno dla energii użytkowej jak i końcowej.
  6. Należy pamiętać, że w audycie jednostką ciepła jest GJ, dlatego korzystając ze wzorów na energię końcową Qk podanych w rozp. MIiR z lutego 2015 r., dotyczącego wykonywania świadectw energetycznych trzeba przeliczyć kWh na GJ.

 

Analiza równania na energię do chłodzenia Qc,nd

 Niektórym certyfikatorom wiele problemów sprawia interpretacja równania służącego do obliczania zapotrzebowania na energię do chłodzenia w świadectwie energetycznym.

Poniżej znajduje się fragment normy EN-ISO 13790:2009 odnoszącej się do obliczeń zapotrzebowania na energię do chłodzenia.

Należy przyznać, że treść tej normy ( dokładniej jej tłumaczenie) nie jest najlepsze, przez co jest trudne do zrozumienia.

c1

c2

A teraz spróbuję streścić, jak ja rozumiem powyższy tekst, czyniąc go bardziej przystępnym.

Zapotrzebowanie na energię do chłodzenia określa poniższy wzór:

QC,nd = QC,gn– ηc*QC,ht

gdzie: QC,gn – to całkowite zyski ciepła ( wewnętrzne oraz od nasłonecznienia)

ηc – bezwymiarowy czynnik wykorzystania strat ciepła dla chłodzenia

QC,ht– to całkowite przenoszenie ciepła przez przenikanie i wentylację

Oto wnioski:

1) im mniejszy współczynnik przenikania U przegród (np. ściany, stropy, okna, drzwi) tym mniejsze jest zapotrzebowanie na chłód, czyli na energię do chłodzenia.

Uzasadnienie: Jeżeli przegrody mają wysoki współ. U (np. ściany U=1,5), wtedy nadmiar ciepła, pochodzący z zysków ciepła (wewnętrznych i od nasłonecznienia) może być szybciej i łatwiej usunięty z danego pomieszczenia chłodzonego. Czyli, na przykład: jeżeli mamy dobrze zaizolowaną styropianem salę konferencyjną, to ciepło zgromadzone wewnątrz tej sali nie ma jak uciec (przeniknąć) przez ściany i dach i dlatego trzeba dostarczyć bardzo dużo chłodnego powietrza, aby zmniejszyć wewnętrzną temperaturę tej sali. Natomiast, w gdy ściany i dach są bez izolacji, wtedy spora część ciepła przenika przez te przegrody, a tylko pozostała, nadmiarowego cześć ciepła w pomieszczeniach musi być schłodzona. Stąd ilość energii na chłodzenie spada. Można się o tym przekonać, wchodząc po południu do takiej sali np. w hotelu ( która nie była jeszcze w tym dniu używana) i poczuć, jak najpierw jest chłodno (ponieważ nikogo wcześniej nie było) , a po 15 minutach jest przyjemnie (ponieważ są już zyski wewnętrzne). Jednak po 30 minutach trzeba włączyć chłodzenie (klimatyzację), aby osiągnąć temperaturę komfortu np. 25 stopni.

 2) im większy strumień powietrza wentylacyjnego, tym mniejsze jest zapotrzebowanie na chłód.

Uzasadnienie: Jeżeli zwiększymy strumień powietrza wentylacyjnego, to wtedy nadmiar ciepła zostanie – niejako przy okazji – usunięty przez kanały wentylacyjne z pomieszczenia i zapotrzebowanie na chłodzenie będzie mniejsze. Dlatego często wystarczy włączyć nawiew świeżego powietrza wentylacyjnego, aby obniżyć temperaturę w pomieszczeniu, jeżeli temp. na zewnątrz jest niższą niż wewnątrz pomieszczenia.

 3) im większy bezwymiarowy czynnik wykorzystania strat ciepła dla chłodzenia ηc, tym mniejsze jest zapotrzebowanie na chłód.

Uzasadnienie: Należy zauważyć, że część zysków ciepła jest pożądana!, aby w pomieszczeniu chłodzonym utrzymać zakładaną temperaturę np. 25 stopni ( jest to temperatura nastawy, czyli maksymalnej, zamierzonej temperatury w pomieszczeniu). Jednak pozostała część (często większa część) zysków ciepła jest niepożądana, ponieważ prowadzi do zbyt wysokiej temperatury i tym samym do przegrzania budynku. Czyli, im większa część ilość ciepła jest tracona np. przez przenikanie, tym większa jest wartość czynnika ηc, a tym samym mniej nadmiarowego ciepła zostaje w pomieszczeniu, które trzeba schłodzić.

 

W programie ArCADia-TERMO , w etapie Strefy chłodu, można łatwo w praktyce sprawdzić powyższe wnioski, rys.1. Kolorem czerwonym zaznaczono miejsca, których wartości mają wpływ na zapotrzebowanie na energię do chłodzenia.

chlodzenie

Rysunek 1. Parametry strefy chłodu w programie ArCADia-TERMO

Wnioski

Oto co można (choć nie zawsze jest to możliwe) zrobić, aby zapotrzebowanie na chłód zmalało:

  1. zastosować żaluzje,
  2. zwiększyć temp. nastawy z 25 °C na 26 °C,
  3. zwiększyć krotność wymian powietrza wentylacyjnego,
  4. zwiększyć wartość współ. przenikania U przegród,
  5. zmniejszyć zyski wewnętrze poprzez zastosowanie bardziej ekonomicznych urządzeń,
  6. zmniejszyć moc opraw oświetleniowych,
  7. w zakładce Tryby pracy wyłączyć system chłodzenia (temp. 32 stopnie) w godzinach nieużytkowania budynku.

Współczynnik czasu użytkowania β (beta) budynków

Współczynnik czasu użytkowania β budynków

Zgodnie z rozporządzeniem ministra infrastruktury i rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej współczynnik czasu użytkowania budynku oznaczony jest symbolem β i od strony formalnej oznacza udział czasu działania wentylatorów wentylacji mechanicznej w okresie miesiąca, równy udziałowi czasu w jakim budynek lub jego część jest wykorzystaniu budynku w okresie miesiąca.

Współczynnik β ma bardzo istotne znaczenie w obliczeniach, ponieważ ma wpływ na wielkość:

  1. zysków wewnętrznych ,
  2. strat ciepła przez wentylację,
  3. czasu działania urządzeń pomocniczych.

Uwaga! Prawidłowe oszacowanie wielkości współczynnika β ma duże znaczenie dla wartość wskaźnika EP!

Gdy znany jest rzeczywisty lub projektowany czas użytkowania budynku wartość współczynnika β należy obliczać jako ułamek, w którym licznik oznacza czas działania wentylatorów wentylacji mechanicznej, podczas którego zapewniony jest podstawowy strumień powietrza zewnętrznego do pomieszczeń w budynku lub w jego części , a mianownik całkowitą średnią ilość godzin w miesiącu.

W przypadku wykonywania:

  1. świadectwa energetycznego – należy podać rzeczywistą lub projektowaną wartość β,
  2. projektowanej charakterystyki energetycznej – należy podać wartość β projektowaną dla danego budynku lub opartą o standardowy sposób użytkowania danego rodzaju budynku na podstawie rozporządzenia MI lub innych przepisów.

Rozporządzenie MI podaje (jako przykład) wartość β = 0,3 dla budynku biurowego, użytkowanego przez 10 godzin dziennie przez 5 dni w tygodniu, czyli 50 godzin tygodniowo.

 Metoda miesięczna – obliczenia współczynnika β

Ponieważ jednak średnio w każdym miesiącu mamy 22 dni pracujące (5 dni w tygodniu + 2 dni), stąd tużyt = 22 dni * 10 godzin= 220 godzin w miesiącu.

A całkowita średnia liczba godzin w miesiącu wynosi: 24* (365 dni /12 mies.) = 24 *30,42 = 730 godzin.

Dlatego mamy:

β = tużyt / tcałk = 220/730 = 0,301= 0,30, co potwierdza, wartość podaną w rozp. MI.

 

Metoda tygodniowa – obliczenia współczynnika β

W programie ArCADia-TERMO został podany sposób obliczeń, oparty o okres tygodniowy (rys.1.) lub miesięczny, rys.2.

beta_1

Rysunek 1. Obliczenia współ. β metodą tygodniową

 

Oto sposób obliczeń tygodniowy:

 β = 5 dni * 10h / (7dni * 24h)= 50h / 168h = 0,297=0,30

beta_M

Rysunek 2. Obliczenia współ. β metodą miesięczną

Oto sposób obliczeń miesięczny:

β = (10 h * 22 dni* 12 miesięcy) / ( 14 h *22 dni * 12 miesięcy + 24 h *101 dni) = 0,30,    przy czym: 101 dni = 365 dni – (12 * 22 dni)

 lub

 β = (10 h * 22 dni* 12 miesięcy) / 8760 h = 0,30 roku

gdzie: 8760 h – to liczba godzin w ciągu jednego

 Współczynnik użytkowania β budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego oraz szpitali

 Współczynnik użytkowania budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego oraz szpitali lub przychodni lekarskich działających całą dobę powinien wynosić β = 1,00, ponieważ budynki te użytkowane są przez całą dobę w okresie miesiąca.

Współczynnik użytkowania użytkowania β budynków rekreakcji indywidualnej

Rozporządzenie MI z 27.02.2017 r. nie wymienia wprost parametrów jakie powinien posiadać lub spełniać budynek rekreacji indywidualnej jeżeli chodzi jego użytkowania. Jednak ponieważ jest to budynek przeznaczony do okresowego wypoczynku na czas co najmniej 1 miesiąca w ciągu roku, np. okresie letnim i/lub zimowym np. w okresie wakacji, dlatego współczynnik β powinien wynosić 1,00.

Współczynnik użytkowania użytkowania β w przypadku wentylacji grawitacyjnej lub hybrydowej

Choć od strony formalnej definicja współczynnika użytkowania β dotyczy tylko wentylacji mechanicznej, to jednak dla wentylacji grawitacyjnej lub hybrydowej również można i trzeba określić wartość tego współczynnika. Różnica polega tylko na tym, że dla wentylacji grawitacyjnej lub hybrydowej nie można posługiwać się wielkością jaką jest czas działania wentylatorów (bo ich nie ma), a zamiast tego do obliczenia współ. β należy wziąć pod uwagę rzeczywisty lub standardowy czas użytkowania budynku. Oznacza to, że np. dla budynku biurowego domyślna wartość współ. β, będzie wynosiła 0,3 bez względu czy w tym budynku jest wentylacja grawitacyjna, hybrydowa czy mechaniczna.

 

Podsumowanie

  1. Obliczenie współczynnika β metodą miesięczną i tygodniową daje praktycznie te same wyniki.
  2. Obliczenie współczynnika β powinno być z dokładnością do 0,05, ponieważ ma bardzo duży wpływ na wskaźnik EP.
  3. Rodzaj zainstalowanej w budynku wentylacji nie ma wpływu na współczynnik β.
  4. Program ArCADia-TERMO pozwala na obliczenie wartości współczynnika β zarówno metodą tygodniową, jak i miesięczną.

 

 

1 2 3 … 14