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.
Rysunek 1.Ogrzewanie i wentylacja QH,n=900 GJ=250 000 kWh
Rysunek 2. Dwa źródła ciepła
Rysunek 3. Parametry instalacji c.o. z pompą ciepła
Rysunek 4. Parametry instalacji c.o. z węzłem cieplnym
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.