Opracowanie wskaźników energetycznych metoda miesięczna

Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Konspekt do ćwiczeń
Opracowanie wskaźników energetycznych
metoda miesięczna
budynek mieszkalny bez inst. chłodu
CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA – OBLICZENIA
Zdefiniowanie granicy bilansowej budynku
- wskazać pomieszczenia o regulowanej temperaturze
- granicę termiczną budynku zaznaczono kolorem na rysunkach
Charakterystyki termiczne przegród ograniczających kubaturę o regulowanej temperaturze
Podział na strefy obliczeniowe wg PN-EN ISO 13790:2009
Obliczenia charakterystyki energetycznej
Współczynnik strat ciepła przez przenikanie przez obudowę budynku
Wzór



H tr = ∑ btr ,i ⋅  Ai ⋅ U i + ∑ l i ⋅ψ i  ,
i 
i


opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
W/K
1
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Bilans mostków termicznych
Tabl.1
Mostek w
Element
przegrodzie
Ściana
Ściana
zewnętrzna zewnętrzna
Ściana
wewnętrzna
Strop
międzykondygn.
Mostek cieplny/
uwagi
Narożniki wypukłe
Narożniki wklęsłe
Połać
dachowa
Połać dachu
0
Część przy drzwiach
wejściowych
Podciąg podcienia
C5
0,05
R11
0,05
R9
W
-0,05
GF5
1
0,60
2
1
-0,05
2
R9
Domknięcie detalu
GF5
Ozn. ***
Analogia do rozwiązań
B3
IF3
IW3
Kalenica lukarny
kosze
Okna połaciowe
Komin
analogia
Strop na jętkach Podział detalu (btr
stropu <1)
Strop na
jętkach
le
m
W/(mK)
-0,05
6x3,77
0,05
2x3,77
0
IF1
obliczono poza
projektem wg schematu
w notatkach
Podłoga na
Podział mostka na pół –
gruncie
bo btr podłogi <1
Strop na jętkach podział mostka bo dla
stropu btr<1
Ściana
zewnętrzna
Ściany
wewnętrzne
ψe
Obwód bez podcienia
Dach
Okna i drzwi
Podłoga na
gruncie
Typ
mostka
C1
C5
IW1
C4
C8
W4
B4
IF4
C4
Ściana
zewnętrzna
Połać dachowa
Domknięcie detalu
R9
Domknięcie detalu
C4
Komin
analogia
B4
IF4
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
0,5x
0,60
0,90
-0,15
0,10
0,15
0,70
0,5x
(-0,15)
0,5x
(-0,05)
0,5x
(-0,15)
0,70
49,8+
-1,2+
-2,05
1,2
+2,05
1,2
+2,05
50,68
ψei.le
W/K
-1,131
0,377
0
0
0,163
0,163
-2,534
6,618
49,80
14,94
2x2,27
-0,114
razem
49,80
18,482
14,94
Ok. 35
31,50
razem
4,15
2x4,98
17,44
0,48
+1,24
2x14,65
46,45
-0,623
0,996
2,616
1,204
-2,198
razem
2x2,27
1,995
-0,114
2x14,65
-2,198
0,48
+0,73
razem
0,847
-1,465
2
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Tabl. 2
Lp. Przegroda
Ak,e,
m2
Uk,e,
W/(m2K)
1.
Podłoga na gruncie
137,20
0,22
2.
Ściana zewnętrzna
208,53
0,215
3.
Okna
23,02
1,258
4.
Okna połaciowe
4,37
1,36
5.
Luksfery
1,92
2,56
6.
Drzwi zewnętrzne
2,40
1,24
7.
Strop nad wejściem
3,92
0,11
8.
Dach
143,68
0,211
9.
Strop podwieszony piętra
33,26
0,230
∑l
ψ j ,e
j ,e
W/K
Razem 557,27
btr,k
-
Htr,
W/K
Razem
Współczynnik strat ciepła na wentylację
H Ve = ρ a ⋅ c a
∑ (b
ve , k
⋅ Vve,k ,mn ) ,
W/K
k
Budynek bez próby szczelności
Stąd strumień powietrza infiltrującego przez nieszczelności
Vinf = 0,2 ⋅
(kubatura wentylowana ) 3
m /s
3600
- kubatura wewnętrzna: ........485............. m
3
Obliczeniowy strumień powietrza wentylacyjnego (wg PN-83/B-03430 + zmiana z 2000 r.):
3
- kuchnia z kuchenką gazową
70 m /h
- łazienka x2
50 x2
- pom.kotła
70
- WC
30
- pom. 1.5
15
3
3
suma: ............285.............m /h = ........0,079.....m /s
Wentylacja naturalna
stąd współczynniki korekcyjne dla strumieni k
bve,1= 1
dla strumienia projektowanego Vo
bv,2=
1
Zał.5, wz. 1.17
dla strumienia powietrza infiltrującego
Współczynnik strat ciepła na wentylację
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
3
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Straty ciepła przez przenikanie i wentylację
Q H ,ht = Qtr + Qve , kWh/m-c
Qtr = H tr (θ int, H − θ e ) t M ⋅ 10 −3 ,
Qve = H ve (θ int, H − θ e ) t M ⋅ 10 −3 ,
kWh/m-c
kWh/m-c
H = Htr + Hve = 189,0 + 127,20 =316,20 W/K
Temperatura obliczeniowa w strefie:
θint,H
∑ A ⋅θ
=
∑A
f ,s
int, s , H
s
f ,s
s
o
2
+20 C (powierzchnia pomieszczeń): 207,45 m
o
Uwaga: kołownia i wiatrołap – ich temperatura do obliczeń została podniesiona do 20 C
o
+24 C (powierzchnia pomieszczeń): 6,10 + 5,65 = 11,75 m
Af = 219,20 m
2
2
całego budynku
Temperatura powietrza zewnętrznego (średnia miesięczna): Lokalizacja Szczecin
www.transport.gov.pl -> typowy rok meteorologiczny: Szczecin Dąbie,
m-c styczeń:
θ e = 1,1 0C
Liczba godzin w m-c styczniu
t M = 24 x 31 = 744 h
Straty ciepła przez przenikanie i wentylację w miesiącu styczniu:
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
4
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Q H , gn = Q sol + Qint
Zyski ciepła
Słoneczne zyski ciepła
Qsol = QS1 + QS 2
QS 1 / S 2 = C i ⋅ Ai ⋅ g ⋅ I ⋅ Z ⋅ kα
Oszklenie zespolone z wypełnieniem gazem szlachetnym, bez powłok niskoemisyjnych
Okna pionowe
orientacja
N
E
S
60 150
+
150 150
Ai, m
2
O:
150
40
+L2
110
240
2
150 120 60 100
+
+
+
150 150 150 100
W
150 300 150
+
+
150 240 110
3,15
O:1,65
L:1,92
8,20
11,1
Ci
0,7
O:0,7
L: 0,95
0,7
0,7
g
0,75
O: 0,75
L: 0,5
0,75
0,75
kα
1
1
1
1
Z
1
0,95
1
0,95
1,65
1,69
4,31
5,54
Ai Ci g kα Z, m
2
Okna połaciowe: kąt nachylenia połaci = 38 st
orientacja
78
N: 2
E
140
Ai, m
2
S:
2
78
140
2,18
2,18
Ci
0,7
0,7
g
0,75
0,75
kα
1,29
1,1
1
1
1,48
1,26
Łącznie człon (Ai Ci g kα Z) od okien pionowych i połaciowych
orientacja
N
E
2
1,65+1,48=3,13
1,69
Σ(Ai Ci g kα Z), m
S
5,57
Z
Ai Ci g kα Z, m
2
W
W
5,54
Natężenie promieniowania słonecznego, m-c styczeń
2
I_N_90 styczeń: 19,146 kWh/(m m-c)
I_E_90 styczeń: 20,900
I_S_90 styczeń: 35,194
I_W_90 styczeń: 20,157
Zyski słoneczne w miesiącu styczniu:
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
5
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Wewnętrzne zyski ciepła
Qint = qint ⋅ A f ⋅ t M ⋅ 10 −3 ,
kWh/m-c
qint=
Af = 219,20 m
2
Wewnętrzne zyski ciepła w miesiącu styczniu:
Całkowite zyski ciepła w m-c styczniu:
Q H , gn =
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
Miesięczne zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania i wentylacji
Q H ,nd ,n = Q H ,ht − η H , gn Q H , gn , kWh/m-c
wewnętrzna pojemność cieplna strefy budynku lub całego budynku
C m = ∑ χ j A j = ∑∑ (ρ ij ⋅ cij ⋅ d ij ⋅ A j ) ,
j
J/K
i
...............................................................................
Pojemność cieplna budynku wg metody uproszczonej (opisana w notatkach)
Stała czasowa dla strefy budynku lub całego budynku
τ=
Cm
h
3600(H tr + H vej )
Htr =
Hve =
Parametr numeryczny
a H = a H ,0 +
τ
τ H ,0
Stosunek zysków do strat ciepła
γH =
QH , gn QS + Qint
=
QH , ht
QH , ht
m-u styczniu:
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
6
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Współczynnik efektywności wykorzystania zysków w trybie ogrzewania
- gdy stosunek zysków ciepła do strat jest różny od jedności:
η H , gn
1 − γ Ha H
=
1 − γ Ha H +1
dla
γH =
QH , gn
QH ,ht
≠ 1,
w m-u styczniu:
Zapotrzebowanie energii użytkowej na cele ogrzewania i wentylacji
Q H ,nd ,n = Q H ,ht − η H , gn Q H , gn , kWh/m-c
w m-u styczniu:
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
Roczne zapotrzebowanie na energii użytkowej na cele ogrzewania i wentylacji
QH,nd =
Roczne zapotrzebowanie energii końcowej na cele ogrzewania i wentylacji
QK ,H =
QH ,nd
η H ,tot
kWh/a
Średniosezonowa sprawność systemu ogrzewania
ηH ,tot = ηH ,g ⋅ ηH , s ⋅ ηH , d ⋅ ηH , e
ηH,g
ηH,s
ηH,d
ηH,e
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
7
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Roczne zapotrzebowanie ciepła użytkowego na przygotowanie ciepłej wody
QW ,nd =
VCWi ⋅ Li ⋅ cW ⋅ ρW ⋅ (θ CW − θ O ) ⋅ kt ⋅ tUZ
kWh/rok
3,6 ⋅10 6
Zał.5, wz. 1.29
VCWi
Li
cw
ρw
θCW
θO
kt
tUZ
Roczne zapotrzebowanie energii końcowej na potrzeby przygotowania ciepłej wody
QK ,W =
QW ,nd
ηW ,tot
kWh/a
średnia sezonowa sprawność całkowita systemu przygotowania ciepłej wody
ηW ,tot = ηW , g ⋅ ηW , d ⋅ ηW , s ⋅ ηW , e
ηW,g
ηW,d
ηW,s
ηW,e
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
8
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Roczne zapotrzebowanie energii pomocniczej
E el , pom ,H = ∑ qel ,H , i ⋅ A f ⋅ t el , i ⋅ 10 −3
i
E el , pom ,V = ∑ q el ,V ,i ⋅ A f ⋅ t el ,i ⋅ 10 −3 kWh/a
i
E el , pom ,W = ∑ qel ,W , i ⋅ A f ⋅ t el , i ⋅ 10 −3
i
qel,H,1
tel,1
qel,V,i
tel,i
qel,W,i
tel,i
Roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej na ogrzewanie i wentylację oraz przygotowania
ciepłej wody
QP = QP ,H + QP ,W kWh/rok
Q P , H = wH ⋅ Q K , H + wel ⋅ E el , pom , H ,
kWh/rok
Q P ,W = wW ⋅ Q K ,W + wel ⋅ E el , pom ,W
kWh/rok
nośniki energii:
- ogrzewanie + wentylacja: gaz ziemny wi =
- ciepła woda użytkowa: gaz ziemny
wi =
- wspomaganie – energia elektryczna
wel =
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
9
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Wskaźnik rocznego zapotrzebowania energii pierwotnej budynku
EP =
QP
A f kWh/(m2 rok)
Wskaźnik rocznego zapotrzebowania energii końcowej budynku
EK =
QK ,H + QK ,W
2
Af
kWh/(m rok)
Wartość referencyjna zapotrzebowania energii pierwotnej budynku wg WT2013
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
10
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń
Obliczeniowe zapotrzebowanie na energię
2
Roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energię końcową [kWh/(m rok)]
Nośnik energii
Ogrzewanie
Ciepła woda
Urządzenia
1)
i wentylacja
pomocnicze
1)
Suma
łącznie z chłodzeniem pomieszczeń
Podział zapotrzebowania na energię
2
Roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energię użytkową [kWh/(m rok)]
Ogrzewanie
Ciepła woda
Urządzenia
1)
i wentylacja
pomocnicze
Wartość
2
[kWh/m rok)]
Udział [%]
2
Roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energię końcową [kWh/(m rok)]
Ogrzewanie
Ciepła woda
Urządzenia
1)
i wentylacja
pomocnicze
Wartość
2
[kWh/m rok)]
Udział [%]
2
Roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energię pierwotną [kWh/(m rok)]
Ogrzewanie
Ciepła woda
Urządzenia
1)
i wentylacja
pomocnicze
Wartość
2
[kWh/m rok)
Suma
Suma
Suma
Udział [%]
Sumaryczne roczne jednostkowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię:
● pierwotną
2
kWh/(m rok)
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz-Orecka
11