09. Załącznik 1

121
Załącznik 1
Szacowanie strat energii i oddziaływania budynku na środowisko
(Projekt studentki A. Gąsowskiej, wykonany pod kierunkiem dr inż. J. Świrskiej)
Należy sporządzić bilanse strat energii i oddziaływań na środowisko
w pomieszczeniach mieszkalnych należących do budynku, którego schematy
przedstawione są na rysunkach (str.122-125). Należy wyliczyć zapotrzebowanie na
ciepło w cyklu rocznym i wynikającą stąd produkcję CO2.
W opracowaniu najpierw określamy miejsca, w których ciepło wydostaje się
na zewnątrz budynku. Głównie będą to miejsca, gdzie po różnych stronach przegrody
występuje duża różnica temperatur, a więc na ścianach zewnętrznych, sufitach,
poddaszach, podłogach nad piwnicą.
Bilans strat cieplnych obliczymy z równania
Q = ∑ Qα = ∑ qα Aα = ∑ Rzα Tw − Tzα Aα ,
α
α
a następnie szukamy minimum funkcji
α
∑ Rzα Tw − Tzα
α
Aα , gdzie α − ilość różnych
przepływów ciepła z wnętrza budynku do otoczenia.
Każdy z przepływów Qα jest równy strumieniowi ciepła qα przemnożonemu przez
powierzchnię przepływu Aα . Z kolei strumień ciepła jest równy zastępczemu oporowi
między temperaturą
cieplnemu Rz przemnożonemu przez różnicę temperatur
w pomieszczeniu Tw a temperaturą na zewnątrz pomieszczenia (na zewnątrz budynku
lub sąsiada) Tz .Na podstawie oszacowanych strat ciepła określamy zapotrzebowanie
na ciepło a dalej produkcję CO2 przy wytworzeniu energii. Natomiast produkcja CO2
przypadające na mieszkańca w ciągu roku określa jego udział w efekcie cieplarnianym.
Procedurę wyznaczenia tych oddziaływań przedstawiają następujące obliczenia.
I. Rzuty wszystkich kondygnacji budynku
Na rysunkach przedstawione są kolejno:
– Rzut fundamentów (konstrukcja)
– Rzut parteru (konstrukcja)
– Rzut parteru
– Przekrój A – A
– rys. nr 01
– rys. nr 02
– rys. nr 03
– rys. nr 04
122
A
B
D
C
E
1510
320
70
170
390
70
240
290
70
35
360
150
35
70
22,5 25 22,5
70
35
150
4
70
450
70
3
70
380
4
80
70
35
3
1330
70
22,5 25 22,5
22,5 25 22,5
22,5 25 22,5
22,5 25 22,5
2
35
35
450
70
A
380
390
70
B
320
240
70
C
170
360
70
D
290
35
70
E
70
Rzut Fundamentów
70
22,5 25 22,5
70
35
1
520
590
60 76,5
70
1250
1470
22,5 25 22,5
70
590
- 1.34
660
- 1.34
35
35
70
1
123
A
B
D
C
E
1499
42
29,7
425
25
365
42
390
198
25
335
240
42
29,5
360
3
42
635
42
29,5
450
42
A
390
425
25
B
365
240
42
C
29,5
29,5
1
42
231
12
590
617
Rzut Parteru
(konstrukcja)
2
140 12
120 12 21
42
1250
12
1459
270
12
660
464
13
3
4
108
42
150
4
150
42
29,5
29,5
450
29,5
360
198
25
D
335
42
E
1
124
A
B
C
A
D
E
4
4
1
SIEŃ
6,49m2 płytki ceramiczne
3
11,73m2 płytki ceramiczne
9
2
3
3
KORYTARZ
WC
1,92m2 płytki ceramiczne
8
4
11
12
5
10
SPIŻARKA
2,41m2 płytki ceramiczne
25
7
KUCHNIA
8,43m2 płytki ceramiczne
6
2
POKÓJ DZIENNY
26,22m2 panele podłogowe
1
7
2
8
3
6
GABINET
11,48m2 panele podłogowe
POKÓJ SYPIALNY
19,72m2 panele podłogowe
9
5
POKÓJ
12,56m2 panele podłogowe
RZUT PARTERU
10
ŁAZIENKA
6,22m2 płytki ceramiczne
11
4
1
1
A
B
POM.GOSP.
10,45m2 płytki ceramiczne
C
A
D
E
12
GARAŻ
21,27m2 płytki ceramiczne
Powierzchnia użytkowa Patreru = 138,90 m
32 25
292
132
2
134
660
590
140
270
- 1.34
+ 0.00
486
40
1
12
354
27
590
18 27 20
137
+ 2.97
ek
258
70
42
o
3
ad
o
sp
ad
ek
3
70
42
32
150
80
4
+ 3.15
- 1.34
- 0.34
+ 2.80
275
262,5
80
k2
sp
589
49
112
de
spa
12 18
+ 5.55
+ 6.15
60
PRZEKRÓJ A-A
+3.47
192
o
32
+ 6.75
125
649
100
314
90
35
220
126
Przekroje przegród przez które odbywa się wymiana ciepła
Rys. 1. Przegroda I – strop poddasza nieużyt. Rys. 2. Przegroda II – ściana zewnętrzna
Rys. 3. Przegroda III – ściana wewnętrzna Rys. 4. Przegroda IV – podłoga na gruncie
Dane techniczne
Powierzchnia terenu objętego wnioskiem o
pozwolenie na budowę
Powierzchnia zabudowy budynku
Powierzchnia tarasu łącznie
Długość budynku
Szerokość budynku ( z garażem)
Wysokość budynku
Kubatura budynku
Liczba kondygnacji
Powierzchnia dojazdu
Powierzchnia chodników
Poziom posadzki parteru
Podpiwniczenie
700 m²
174,30 m²
31,52 m²
14,59 m
14,99 m
6,44 m
720 m³
1
80,00 m²
48,00 m²
0,00 = 151,12 m n.p.m.
brak
127
Charakterystyka ekologiczna budynku
Zaopatrzenie w wodę i odprowadzenie ścieków:
– Obiekt zaopatrywany jest w wodę z sieci wiejskiej zgodnie z warunkami
technicznymi wydanymi przez dysponenta sieci.
– Odprowadzenie ścieków sanitarnych do wiejskiej kanalizacji ogólnospławnej.
– Odprowadzenie deszczówki na teren posesji.
– W projektowanym budynku nie będą zainstalowane żadne urządzenia emitujące
gazy i pyły.
– Gospodarka odpadami – odprowadzenie nieczystości stałych do kontenerów i ich
późniejsze usuwanie na wysypisko komunalne na warunkach określonych przez
dysponenta wysypiska..
– Gospodarka ściekami – dane przyjęte do wyliczenia ilości pojemników
na odpadki komunalne drobne:
- 30 l / 1 osobę na tydzień
- 1 domek = 4 osoby * 30 l = 120 l / 1 domek / na tydzień
– Przy uwzględnieniu zalecanej częstotliwości wywozu, tj dwa razy na miesiąc
- założono 2 pojemniki 110 litrowe
- przy wywozie raz na tydzień w projekcie przyjęto 1 pojemnik 110 l.
- Teren wolny od zabudowy.
Zestawienie powierzchni
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Pomieszczenia Parteru
Sień
Korytarz
WC
Kuchnia
Spiżarka
Pokój dzienny
Gabinet
Pokój sypialny
Pokój
Łazienka
Pomieszczenie gospodarcze
Garaż
Razem
Wyposażenie obiektu w instalacje
Budynek zostaje wyposażony w następujące instalacje:
- instalację wodną – kanalizacyjną (wod.-kan.)
- instalację centralnego ogrzewanie (c.o.)
- instalacje elektryczne
oraz przyłącza:
- wodne
- kanalizacyjne
- c.o.
- elektroenergetyczne
6,49
11,73
1,92
8,43
2,41
26,22
11,48
19,72
12,56
6,22
10,45
21,27
138,90
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
128
II. Obliczenia całkowitych oporów cieplnych i współczynnika U dla
poszczególnych przegród
Przegroda I – strop poddasza nieużytkowego:
- wełna mineralna
0,180 m λ = 0,050
- belki stropowe
0,220 m λ = 0,260
- płyta karton. – gips. 0,012 m λ = 0,290
Parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego:
Θ i = 20 o C , Θ e = −10 o C
Opory przejmowania ciepła przyjęto:
m2K
m2K
R si = 0,13
, R se = 0,04
W
W
Całkowity opór cieplny przegrody:
lj
0,012 0,220 0,180
m2 K
+ R se =0,170 +
+
+
+ 0,040 = 4,6976
RT = R si +
0,290 0,260 0,050
W
j λj
∑
Gęstość strumienia ciepła:
q=
Θ i + Θ e 20 + 10
W
=
= 6,3864 2
RT
4,6975
m
Powietrze wewn.
l
[m]
-
λ
[W/m2K]
-
R=l/ λ
[m2K/W]
0,170
∆ Θ=qR
[°C]
1.086
Płyty karton.- gipsowe
0,012
0,290
0,0414
0,264
Belki stropowe
0,220
0,260
0,846
5,403
Wełna mineralna
0,180
0,050
3,600
22,990
Powietrze zewn.
-
-
0,040
0,255
Warstwy
Θ
[°C]
20,00
18,914
18,650
13,247
-9,743
-10,000
Współczynnik przenikania ciepła przegrody:
1
1
W
U=
=
= 0,213 2
RT 4,6575
m K
Przegroda II – ściana zewnętrzna:
- tynk wapienny
0,015 m λ = 0,700
- cegła kratówka
0,300 m λ = 0,560
- styropian 0,120 m λ = 0,043
- tynk cementowy
0,015 m λ = 1,000
129
Parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego:
Θ i = 20 o C , Θ e = −10 o C
Opory przejmowania ciepła przyjęto:
m2K
R si = 0,13
W
m2K
R se = 0,04
W
Całkowity opór cieplny przegrody:
lj
RT = R si +
+ R se =
∑λ
j
j
0,015 0,300 0,120 0,015
m2K
+
+
+
+ 0,040 = 3,5328
0,700 0,560 0,043 1,000
W
Gęstość strumienia ciepła:
Θ − Θ e 20 + 10
W
q= i
=
= 8,4918 2
RT
3,5328
m
= 0,130 +
Powietrze wewn.
l
[m]
-
λ
[W/m2K]
-
R=l/ λ
[m2K/W]
0,130
∆ Θ=qR
[°C]
1,1039
Tynk wapienny
0,015
0,700
0,02143
0,1819
Cegła kratówka
0,300
0,560
0,53571
4,5491
Styropian
0,120
0,043
2,79069
23,698
Tynk cementowy
0,015
1,000
0,01500
0,1274
Powietrze zewn.
-
-
0,040
0,3397
Warstwy
Θ
[°C]
20,00
18,90
18,71
14,17
-9,53
Współczynnik przenikania ciepła przegrody:
1
1
W
U=
=
= 0,28 2
RT 8,4918
m K
Przegroda III – ściana wewnętrzna:
- tynk wapienny
- cegła kratówka
- tynk wapienny
0,015 m λ = 0,700
0,250 m λ = 0,560
0,015 m λ = 0,700
Parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego:
Θ i = 20 o C , Θ e = −10 o C
-9,66
-10,00
130
Opory przejmowania ciepła przyjęto:
m2K
R si = 0,13
W
Całkowity opór cieplny przegrody:
lj
0,015 0,250 0,015
m2K
RT = R si +
+ R se = = 0,130 +
+
+
+ 0,130 = 0,748
0,700 0,560 0,700
W
j λj
∑
Warstwy
Powietrze wewn.
Tynk wapienny
Cegła kratówka
Tynk wapienny
Powietrze wewn.
l
[m]
0,015
0,250
0,015
-
λ
[W/m2K]
0,700
0,560
0,700
-
R=l/ λ
[m2K/W]
0,130
0,021
0,446
0,021
0,130
ΣR=0,748
Współczynnik przenikania ciepła przegrody:
1
1
W
U=
=
= 0,28 2
RT 8,4918
m K
Przegroda IV – podłoga na gruncie:
- klepka dębowa
0,022 m λ = 0,460
- wylewka betonowa 0,030 m λ = 1,800
- styropian 0,120 m λ = 0,043
- 2 x papa na lepiku 0,004 m λ = 0,180
- podbeton 0,080 m λ = 1,300
- podsypka piaskowa 0,200 m λ = 0,400
Współczynnik przenikania ciepła: dla I strefy podłogi
Całkowity opór cieplny przegrody:
lj
+ R se =
RT = R si +
∑λ
j
=
j
0,022 0,030 0,120 0,004 0,080 0,200
m2K
+
+
+
+
+
= 4,253
0,460 1,800 0,043 0,180 1,300 0,400
W
Warstwy
Klepka dębowa
Wylewka betonowa
Styropian
2 x papa na lepiku
Podbeton
Podsypka piaskowa
l
[m]
0,022
0,030
0,120
0,004
0,080
0,200
λ
[W/m2K]
0,460
1,800
0,043
0,180
1,300
0,400
R=l/ λ
[m2K/W]
0,048
0,017
2,791
0,022
0,062
0,500
ΣR=4,253
131
Współczynnik przenikania ciepła przegrody:
1
1
W
U=
=
= 0,235 2
RT 4,253
m K
Przegroda V – podłoga na gruncie (WC i łazienka):
- płytki ceramiczne 0,010 m λ = 1,050
- wylewka betonowa 0,030 m λ = 1,800
- styropian 0,120 m λ = 0,043
- 2 x papa na lepiku 0,004 m λ = 0,180
- podkład betonowy 0,080 m λ = 1,300
- podsypka piaskowa 0,200 m λ = 0,400
Całkowity opór cieplny przegrody:
lj
RT = R si +
+ R se =
∑λ
j
=
j
0,010 0,030 0,120 0,004 0,080 0,200
m2K
+
+
+
+
+
= 4,215
1,050 1,800 0,043 0,180 1,300 0,400
W
l
[m]
0,010
0,030
0,120
0,004
0,080
0,200
Warstwy
Płytki ceramiczne
Wylewka betonowa
Styropian
2 x papa na lepiku
Podkład betonowy
Podsypka piaskowa
λ
[W/m2K]
1,050
1,800
0,043
0,180
1,300
0,400
R=l/ λ
[m2K/W]
0,0095
0,017
2,791
0,022
0,062
0,500
ΣR=4,215
Współczynnik przenikania ciepła przegrody:
1
1
W
=
= 0,23 2
U=
RT 4,215
m K
III. Obliczenie sezonowego zapotrzebowania na ciepło zgodnie z normą PN-B02025:2001 – metoda uproszczona
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Qh w wyodrębnionej j-tej
strefie budynku oblicza się jako różnicę strat ciepła oraz zysków ciepła od słońca
i źródeł wewnętrznych, u uwzględnieniem stopnia wykorzystania zysków ciepła,
ze wzoru:
Qh =
φ z + φ w + φ g + φ a − η m (φ sw + φ i ) ⋅ ∆t m =
∑ [(
= ∑ [(Q + Q
z
w
)
)
+ Q g + Q a − η m (Q sw
]
+ Q )]
i
Uproszczony sposób obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania
budynków:
Qh = Q z + Qo + Qd + Q p + Q pg + Qsg + Q sp + Qv − 0,9(Qs + Qi )
132
w którym:
Qh – sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynku,
Qz – straty ciepła w sezonie grzewczym przy przepływie przez ściany zewnętrzne,
Qo – straty ciepła w sezonie grzewczym przy przenikaniu przez okna,
Q d – straty ciepła w sezonie grzewczym przy przenikaniu przez stropy,
Q p – straty ciepła w sezonie grzewczym przy przepływie przez strop nad piwnicą
nieogrzewaną i ścianami pomieszczeń w piwnicach,
Q pg – straty ciepła w sezonie grzewczym przy przenikaniu przez podłogę
pomieszczeń ogrzewanych w piwnicy do gruntu,
Qsg – straty ciepła w sezonie grzewczym przy przenikaniu przez ściany
pomieszczeń ogrzewanych piwnicy stykające się z gruntem,
Qsp – straty w sezonie grzewczym przy przenikaniu przez strop nad przejazdem,
Qs – zyski ciepła w sezonie grzewczym od adsorpcji słonecznej przez okna,
Qi – wewnętrzne zyski ciepła w sezonie grzewczym.
Obliczenia poszczególnych składników składających się na Qh:
a) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym przez przenikanie przez ściany zewnętrzne
Q z = 100 AziU zi
∑
Azi – pole powierzchni i-tej ściany zewnętrznej w osiach przegród prostopadłych
pomniejszone o pole powierzchni okien w świetle ościeży,
U zi – współczynnik przenikania ciepła i-tej ściany zewnętrznej
Pola powierzchni ścian:
AzN = 314(450 + 390 + 240 + 360) = 45,216 m 2
AzS = 314(450 + 390 + 240 + 360) = 45,216 m 2
AzE = 314(1250 + 150) = 43,960 m 2
→
A = 178,352 m 2
AzW = 314(150 + 660 + 590) = 43,960 m 2
Pola powierzchni okien:
A = 17,002 m 2 , Azi = 178,352 − 17,002 = 161,35 m 2 ,
W
kWh
U zi = 0,28 2 , Q z = 100 AziU zi = 100(161,35 ⋅ 0,28) = 4517,8
a
m K
b) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym przez przenikanie przez okna Qo.
Qo = 100∑ AoiU oki
∑
Aoi = 17,002 m 2 – pole powierzchni okien w i-tej ścianie
W
U oki = 2,0 2 – współczynnik przenikania ciepła okien w i-tej ścianie
m K
kWh
Qo = 100∑ AoiU oki = 100(17,002 ⋅ 2,0) = 3400,40
a
133
c) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym przez przenikanie przez stropodach Qd
Qo = 100∑ AdiU di
Adi – pole i-tej powierzchni stropodachu w osiach przegród prostopadłych
W
U di = 0,213 2 – współczynnik przenikania ciepła i-tej części stropodachu
m K
Adi = (450 + 390)(150 + 1250) + (240 + 360) ⋅ 660 = 157,20 m 2
kWh
Qo = 100∑ AdiU di = 100(157,20 ⋅ 0,213) = 3348,360
a
d) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym przez przenikanie przez strop nad piwnicą
nieogrzewaną i ściany między pomieszczeniem ogrzewanym i nie ogrzewanym
w piwnicy Q p – pomijamy.
e) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym przez przenikanie przez podłogę pomieszczeń
ogrzewanych w piwnicy do gruntu Q pg – pomijamy.
f) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym przez przenikanie przez ściany pomieszczeń
ogrzewanych piwnicy stykające się z gruntem Qsg – pomijamy.
g) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym przez przenikanie przez strop nad przejazdem
Qsp – pomijamy.
h) Straty ciepła w sezonie ogrzewczym na podgrzanie powietrza wentylacyjnego Qv .
Qv = 38Ψ
Ψ – wymagany strumień powietrz wentylacyjnego dla budynku.
m3
Ψ = Ψ i = 70 + 30 + 50 + 30 + 15 = 195
h
kWh
Qv = 38 ⋅ 195 = 7410
a
i) Zyski ciepła w sezonie ogrzewczym od promieniowania słonecznego przez okna Q s .
Qo = 0,6 Aoi TRi S i
∑
∑
Aoi – pole powierzchni okien w świetle ościeży w ścianie o i-tej orientacji
TRi = 0,7 – współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego szyb
o i-tej orientacji
S i – suma promieniowania całkowitego na płaszczyznę pionową o i-tej orientacji
kWh
kWh
AoN = 1,960 m 2 , S N = 145 2 , AoN = 3,920 m 2 , S N = 350 2 ,
m a
m a
kWh
kWh
AoN = 3,240 m 2 , S N = 235 2 , AoN = 7,882 m 2 , S N = 220 2 ,
m a
m a
kWh
Qs = 1743,689
a
134
j) Wewnętrzne zyski ciepła w sezonie ogrzewczym Qi.
Qi = 5,3[80 N + 275Lm ]
N = 3 – liczba osób w budynku
L m = 1 – liczba mieszkań w budynku
kWh
Qi = 5,3[80 ⋅ 3 + 275 ⋅ 1] = 2729,500
a
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło:
Qh = Q z + Qo + Qd + Q p + Q pg + Qsg + Q sp + Qv − 0,9(Q s + Qi ) =
4517,800 + 3400,400 + 3348,360 + 0 + 0 + 0 + 0 + 7410 − 0,9(1743,689 + 2729,500) =
kWh
= 7240,690
a
Sprawdzenie wymagań normowych:
Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku
kWh/m3a.
kWh
Qh = 7240,690
a
V = 411,885 m 3
Q h 7240,690
kWh
=
= 17 ,579 3
V
411,885
m a
Wymagania.
Warunek I:
A
≤ 0,20 E o = 29
V
Warunek II:
A
A
0,20 ≤ ≤ 0,90 E o = 26,6 + 12
V
V
Warunek III:
A
≥ 0,90 E o = 37,4
V
A 178,352 m 2 0,433
A
=
=
→ 0,20 ≤ ≤ 0,9 →
3
V 411,885 m
m
V
E=
→ E o = 26,6 + 12 ⋅ 0,433 = 31,796
kWh
→ 17 ,579 ≤ 31,796
m3a
IV. Obliczenie sezonowego zapotrzebowania na ciepło zgodnie z normą PN-B02025: 2001 – metoda pełna
Wyznaczenie strat ciepła przez przegrody ∑Q iα w poszczególnych miesiącach okresu
grzewczego.
135
Ilość dni
w danym
miesiącu
31
28
31
30
5
5
31
30
31
Miesiące
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Wrzesień
Październik
Listopad
Grudzień
Ilość sekund
w danym miesiącu
2678400
2419200
2678400
2592000
432000
432000
2678400
2592000
2678400
Średnia miesięczna
temperatura zewnętrzna
w danych miesiącach
-2,1
-1,0
2,7
7,9
12,9
13,7
8,8
4,0
0,1
Do obliczenia strat ciepła w poszczególnych przegrodach korzystamy ze wzorów:
- dla przegród zewnętrznych, okien i drzwi:
Qk (m ) = 86400U k Ak Tij − Te (m ) Ld (m ) ,
[
]
gdzie:
86400 – liczba sekund w dobie,
U k – współczynnik przenikania ciepła k – tej przegrody zewnętrznej,
Ak – pole powierzchni k – tej przegrody zewnętrznej,
Tij – obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego,
Te (m ) – obliczeniowa średnia temperatura powietrza zewnętrznego,
Ld (m ) – liczba dni w miesiącu m – tym,
m – numer miesiąca w sezonie grzewczym.
- na podgrzanie powietrza wentylacyjnego:
Qk (m ) = 24c p ρ pΨ Tij − Te (m ) Ld (m )
gdzie:
ρ p = 1,205 – gęstość powietrza [kg/m3],
[
]
c p = 1010 – ciepło właściwe powietrza [J/(kg.m3],
Ψ – strumień powietrza wentylacyjnego (50 m3/h dla łazienki).
- dla przegród na gruncie w m – tym miesiącu:

 π (n − 1 − β ) 
Qg(m) = 86400 L s Tij − To + L p Tα cos
 L d (m)
6



(
)
gdzie:
Ls – współczynnik sprężenia stałych w czasie strat ciepła do gruntu,
L p – współczynnik sprężenia periodycznych strat ciepła do gruntu,
To – średnia temperatura powietrza zewnętrznego w roku,
Tα – amplituda roczna temperatura powietrza zewnętrznego,
n – kolejny numer m-tego miesiąca w roku na przykład dla stycznia n=1,
β – parametr zależny od rodzaju podłogi: β = 2 dla podłogi na gruncie z izolacją
pionową, β = 1 w pozostałych przypadkach.
136
Ls =
 δ

 πB 
2 Aλ
ln
+ 1 , L p = 0 ,37 Pλ ln + 1
d
πB + d t  d t
 t


gdzie:
δ – głębokość periodycznego wnikania,
λ – współczynnik przewodzenia ciepła gruntu,
d t – zastępcza grubość warstwy gruntu pod podłogą obliczane ze wzoru
(
d t = w + λ Rsi + R f + Rse
)
w – grubość ścian zewnętrznych stykających się z podłoga,
Rsi – opór przejmowania ciepła na powierzchni podłogi,
Rse – opór przejmowania ciepła na powierzchni gruntu,
R f – opór cieplny warstw izolacyjnych podłogi, równy zero.
Wyznaczenie zysków ciepła w poszczególnych miesiącach okresu grzewczego
Zyski ciepła od promieniowania słonecznego.
Q s (m ) = 3600 As ⋅ TR ⋅ S (m ) ⋅ Z
gdzie:
As – łączne pole powierzchni szyb dla danej elewacji,
TR =0,7 – współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego szyb,
Z =1 – współczynnik zacienienia elewacji,
S (m ) – suma miesięczna całkowitego promieniowania słonecznego na jednostkę
powierzchni w miesiącu m – tym.
Suma powierzchni okien zorientowanych na: południe (S) - As = 3,920 m 2 , zachód (W)
- As = 7 ,882 m 2 , północ (N) - As = 1,960 m 2 , wschód (E) - As = 3,24 m 2
Całkowite miesięczne sumy promieniowania słonecznego w watogodzinach na metr
kwadratowy, na różnie zorientowane powierzchnie (dla Legnicy):
Zyski ciepła od promieniowania słonecznego Qs:
Miesiąc
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj*
Wrzesień*
Październik
Listopad
Grudzień
Suma
S
37200
57792
84072
84240
14280
13560
69192
41040
31248
486144
W
20088
36288
60264
69120
13560
9000
34968
18000
12648
305376
* maj i wrzesień obejmuje 5 dni grzewczych
N
14680
23520
40176
44640
9000
5640
21576
12960
9672
200964
E
19344
36584
58776
74160
15480
10080
40920
20880
14880
326004
137
Miesiące
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Wrzesień
Październik
Listopad
Grudzień
Orientacja
Pole
powierz.
okien
Asi
S
W
N
E
S
W
N
E
S
W
N
E
S
W
N
E
S
W
N
E
S
W
N
E
S
W
N
E
S
W
N
E
3,920
7,882
1,960
3,240
3,920
7,882
1,960
3,240
3,920
7,882
1,960
3,240
3,920
7,882
1,960
3,240
3,920
7,882
1,960
3,240
3,920
7,882
1,960
3,240
3,920
7,882
1,960
3,240
3,920
7,882
1,960
3,240
S
W
N
E
3,920
7,882
1,960
3,240
Współ.
przepusz.
prom.
TRi
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Suma prom. Zyski ciepła
Razem
całkowitego
A
⋅
TR
⋅
S
si
i
i [kWh]
Si
37,200
20,088
14,680
19,344
57,792
36,288
23,520
36,584
84,072
60,264
40,176
58,776
84,240
69,120
44,640
74,160
14,280
13,560
9,000
15,480
13,560
9,000
5,640
10,080
69,192
34,968
21,576
40,920
41,040
18,000
12,960
20,880
102,077
110,834
20,141
43,872
158,581
200,215
32,269
82,973
230,694
332,501
55,122
133,304
231,155
381,363
61,246
168,195
39,184
74,816
12,348
35,109
37,209
49,657
7,738
22,861
189,863
192,932
29,602
92,807
112,614
99,313
17,781
47,356
85,745
69,784
13,270
33,748
85,745
69,784
13,270
33,748
Razem
276,924
474,038
751,621
841,959
161,457
117,465
505,204
277,064
202,547
3608,279
Wewnętrzne zyski ciepła w sezonie grzewczym
Zyski ciepła pochodzące od mieszkańców, przypadające na jedno mieszkanie
w miesiącu m-tym:
Q L (m ) = 24 ⋅ Φ L ⋅ N ⋅ Ld (m )
gdzie:
Φ L - średni dobowy strumień ciepła wydzielany przez człowieka = 65 W,
N - liczba osób w danym mieszkaniu = 3.
138
Zyski ciepła pochodzące od ciepłej wody użytkowej:
Qcw (m ) = 24 ⋅ ( ∆Φ cw + Φcw ⋅ N ) ⋅ Ld (m )
gdzie:
Φcw - uśredniony strumień cieplny od ciepłej wody użytkowej, odniesiony
do jednego mieszkańca = 15 W,
∆Φcw - uśredniony strumień cieplny od ciepłej wody użytkowej, odniesiony
do jednego mieszkania =25 W.
Zyski ciepła pochodzące od gotowania posiłków:
Qc (m ) = 24 ⋅ Φ c ⋅ Ld (m )
gdzie:
Φc - uśredniony strumień cieplny od gotowania, odniesiony do 1 mieszkania =110 W.
Zyski ciepła pochodzące od elektrycznych urządzeń oświetleniowych:
Qos (m ) = 24 ⋅ Φos ⋅ Ld (m ) ,
gdzie Φos - uśredniony strumień cieplny od elektrycznych
oświetleniowych, odniesiony do jednego mieszkania = 45 W
urządzeń
Zyski ciepła pochodzące od urządzeń elektrycznych:
Qel (m ) = 24 ⋅ Φel ⋅ Ld (m ) ,
gdzie Φel - uśredniony strumień cieplny od urządzeń elektrycznych, odniesiony
do jednego mieszkania. Urządzenia elektryczne: 1 lodówka, 3 telewizory, pralka,
zmywarka do naczyń, czajnik elektryczny.
Φ el = 40 + 3 ⋅ 35 + 3 ⋅ 20 = 40 + 105 + 60 = 205 W
81,84
73,92
81,84
79,20
13,20
13,20
81,84
79,20
81,84
586,08
33,48
30,24
33,48
32,40
5,40
5,40
33,48
32,40
33,48
239,76
152,52 741,924
137,76 894,038
152,52 1216,621
147,60 1291,959
24,60
236,457
24,60
192,465
152,52 970,204
147,60 727,064
152,52 667,547
1092,24 6938,279
Całkowite zyski
[kWh]
Zyski pochodzące od
urządzeń
elektrycznych [kWh]
Zyski pochodzące od
ciepłej wody
użytkowej[kWh]
Zyski pochodzące
od promieniowania
słonecznego
[kWh]
Zyski pochodzące
od mieszkańców
[kWh]
145,08 52,08
131,04 47,04
145,08 52,08
140,40 50,40
23,40
8,40
23,40
8,40
145,08 52,08
140,40 50,40
202,547 145,08 52,08
3608,279 1038,96 372,96
276,924
474,038
751,621
841,959
161,457
117,465
505,204
277,064
Zyski pochodzące od
urządzeń oświetleniowych [kWh]
31
28
31
30
5
5
31
30
31
Zyski pochodzące od
gotowania[kWh]
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Wrzesień
Październik
Listopad
Grudzień
Razem
Liczba dni
grzewczych
Miesiąc
Całkowite zyski ciepła od promieniowania słonecznego oraz wewnętrzne w danych
miesiącach:
139
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło
[
]
Q h = ∑ Q z + Q w + Q g + Q a − η m ⋅ (Q sw + Qi ) gdzie:
m
−
1
η = 1 − e GLR – współczynnik wykorzystania zysków ciepła,
GLR – stosunek zysków do strat,
Qz – straty ciepła przez przegrody zewnętrzne, stykające się z powietrzem
zewnętrznym, w m-tym miesiącu sezonu ogrzewczego,
Qw – straty ciepła przez przegrody wewnętrzne, do pomieszczeń przyległych
o temperaturze różnej od temperatury wewnętrznej i – tej strefy, w m-tym
miesiącu sezonu ogrzewczego,
Q g – straty ciepła przez podłogi do gruntu w m-tym miesiącu sezonu ogrzewczego,
Qa – straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w m-tym miesiącu,
Qsw – zyski ciepła słonecznego przez okna w m-tym miesiącu,
Qi – wewnętrzne zyski ciepła w m – tym miesiącu sezonu ogrzewczego.
Miesiąc
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Wrzesień
Październik
Listopad
Grudzień
Liczba dni w
sezonie
Straty [kWh] Zyski [kWh]
grzewczym
31
1471,200
741,924
28
1268,202
894,038
31
1178,321
1216,621
30
833,258
1291,959
5
89,670
236,457
5
81,797
192,465
31
806,119
970,204
30
1063,546
727,064
31
1334,441
667,547
Razem
Zyski/
Straty
GLR
0,504
0,705
1,033
1,551
2,637
2,353
1,204
0,684
0,500
η
0,863
0,758
0,620
0,475
0,316
0,346
0,564
0,768
0,865
Sezonowe
zapotrzebowanie na
ciepło [kWh]
830,920
590,521
424,016
219,578
14,950
15,204
258,924
505,161
757,013
3616,287
Wskaźnik zapotrzebowania na ciepło E ogrzewanego budynku o kubaturze netto V:
Q 3616,287
kWh
E= =
= 8,780 3 ,
V
411,885
m
gdzie Q – zapotrzebowanie na ciepło w całym sezonie grzewczym,
V. Obliczenie rocznej emisji CO2 do atmosfery przypadającego na jednego
mieszkańca lokalu
Celem tego punktu jest oszacowanie źródeł masy CO2 emitowanego do atmosfery
w wyniku rocznej działalności jednego mieszkańca ziemi. Przy czym źródło masy
to masa dwutlenku węgla wyrażona w kg produkowana przez jednego mieszkańca
w ciągu jednego miesiąca kalendarzowego, w wyniku procesów spalania
towarzyszących działalności człowieka związanych z jego potrzebami bytowymi
i transportem. Obliczenia wymagają odniesienia pewnych wielkości do całej rodziny
zajmującej dane mieszkania ponieważ z tym mieszkaniem jest bezpośrednio związane
zużycie energii na ogrzewanie lub zużycie gazu bądź energii elektrycznej.
140
Należy więc wyznaczyć sumaryczne źródło CO2 R przypadającego na jednego
mieszkańca w ciągu roku.
Określenie wysokości zużycia energii pochodzącej z poszczególnych źródeł
wykorzystywanej na zaspokojenie potrzeb bytowych i transportowych
Energia elektryczna: 110 kWh /rok
Wykorzystanie gazu: 4,85 m3 /rok
Korzystanie ze środków transportu:
- Średni samochód przejeżdża 3200 km na rok
- Pociąg i autobus 120 km na rok
Obliczenia.
a) Emisja z zużycia energii elektrycznej w mieszkaniu przez cały rok kWh.
R 1 = r1 N 1 = (1 / 3) ⋅110 = 36,67kg , gdzie
1 kg
,jest to emisja CO2 przy wytwarzaniu 1 kWh energii,
3 kWh
N 1 – ilość energii elektrycznej w kWh zużytej przez 1 mieszkańca w ciągu roku,
b) Ogrzewanie domu w sezonie grzewczym oraz wykorzystanie gazu w czasie całego
roku do ogrzewania wody i zasilania urządzeń kuchennych.
R 2 = r2 N 2 = 2 ⋅ 4,85 = 9,70kg , gdzie
kg
r2 = 2 3 ,jest to emisja CO2 przy spalaniu 1 m 3 gazu,
m
r1 =
N 1 – ilość zużytego gazu w ciągu roku w m 3 .
c) Korzystanie ze środków transportu związanych z emisją CO2.
Średni samochód spala 10 litrów paliwa na 100 km emituje r31 = 300kg
Pociąg i autobus emitują r321 = 30kg
R 3 = r31 N 31 + r32 N 32 = 9600 + 3,6 = 9603,6kg ,
gdzie N 3i – ilość tysięcy kilometrów pokonanych w ciągu roku przy wykorzystaniu itego środka transportu.
Sumaryczna emisja CO2 przypadająca na jednego mieszkańca w ciągu roku
R = R 1 + R 2 + R 3 = 36,67 + 9,70 + 9603,6 = 9649,97kg
Wniosek
Uzyskana wartość źródła R wynosi 9649,97 kg i zgodnie z klasyfikacją poziomu
emisji dwutlenku węgla na osobę w naszej strefie klimatycznej stanowi zagrożenie dla
środowiska, ponieważ spełnia następujący warunek:
kg
kg
6000 < R < 10000
→ 6000 < 9649,97 < 10000
.
rok
rok
W następstwie należy podjąć działania prowadzące do racjonalizacji zużycia
energii i zmniejszenia emisji przez rodzinę korzystającą z ocenianego budynku.