podkład Certyfikacja II - cz.1 - Zachodniopomorski Uniwersytet

Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Budownictwa i Architektury
Studia dzienne, S1, rok III
Konspekt do ćwiczeń
Certyfikacja energetyczna budynków
część 1 projektu: bilans potrzeb cieplnych budynku
Budynek biurowy
Opis stanu istniejącego
1. Ogólna charakterystyka projektowanego obiektu.
Budynek biurowy, wolnostojący, parterowy, niepodpiwniczony, o konstrukcji tradycyjnej murowanej
z dwuspadowym dachem krytym blachą dachówkową o kącie nachylenia połaci głównych 30°.
Budynek zlokalizowany jest w Szczecinie, przy ul. X nr Y, zorientowany wejściem głównym w kierunku
południowym.
2. Wskaźniki techniczne
2
- powierzchnia zabudowy - 43,06 m
2
- powierzchnia użytkowa - 30,6 m
3
- kubatura – 87,50 m
- wysokość budynku od poziomu terenu przy głównym wejściu do budynku do kalenicy dachu –
4,70 m
- liczba kondygnacji – 1
3. Zestawienie pomieszczeń i powierzchni użytkowych.
nr. pom.
pomieszczenie
0.1
pomieszczenie biurowe
0.2
pomieszczenie biurowe
0.3
hall
0.4
przedsionek wc
0.5
wc
RAZEM pow. użytkowa parteru
posadzka
terakota
terakota
terakota
terakota
terakota
2
pow. (m )
11,70
11,70
4,20
1,50
1,50
2
30,60 m
4. Instalacje wewnętrzne
- instalacja sanitarna
- instalacja wodociągowa
- instalacja c.o. i c.w. – elektryczne
- instalacja energetyczna oświetleniowa i gniazd wtykowych
- wentylacja grawitacyjna
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
1
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
5. Opis elementów budynku
Ławy fundamentowe żelbetowe monolityczne na podkładzie chudego betonu gr. 10 cm. Ściany
fundamentowe z bloczków betonowych M6 gr. 25 cm.
Ściany zewnętrzne z cegły ceramicznej kratówki gr. 25 cm na zaprawie cementowo wapiennej M5.
Ściany wewnętrzne z cegły kratówki gr. 12 cm na zaprawie cementowo wapiennej M5.
Nadproża okienne i drzwiowe żelbetowe prefabrykowane L19.
Wieńce żelbetowe monolityczne z betonu B25 zbrojone stalą.
Dach ciesielski krokwiowy, krokwie 6/12 cm w rozstawie osiowym co 85 cm.
Schody zewnętrzne betonowe monolityczne z betonu B25 wylewane na gruncie.
6. Izolacje
6.1. Izolacje przeciwwilgociowe
• izolacja fundamentów: izolacja pozioma ( pod ławami ) – 2x papa asfaltowa izolacyjna na
lepiku na gorąco bez wypełniaczy, izolacja pionowa – Superflex 10
• izolacja warstw posadzkowych: folia budowlana PCV
• izolacja przeciwwodna dachu: 2 x papa na lepiku na pełnym deskowaniu
• izolacja parochronna: folia PCV
6.2. Izolacje cieplne
• dach –wełna mineralna gr. 20 cm w układzie międzykrokwiowym, λ=0,036 W/(mK)
• ściany styropian gr. 15 cm, λ=0,036 W/(mK)
• podłoga na gruncie – styropian twardy gr. 12 cm, λ=0,040 W/(mK)
7. Okna i drzwi
2
Okna – ramy z tworzywa PCV, szyba zespolona, UW = 1,45 W/(m K)
2
Drzwi zewnętrzne – UD = 1,8 W/(m K)
8. Wykończenie wewnętrzne.
• tynki wewnętrzne – tynk cem. – wap. kat III
• posadzki – warstwy jak na rys. rzutu i przekroju, wykończenie: terakota.
• sufit z płyt gipsowo kartonowych ( GKF) mocowanych poprzez stalowy ruszt do konstrukcji
więźby dachowej. W pomieszczeniach sufit z płyt j.w. wodoodpornych (GKBI )
9. Wykończenie zewnętrzne.
Część cokołowa – płytki ceramiczne w kol. brązowym
Ściany – tynki cementowo-wapienne w kol. piaskowo-żółtym.
Stolarka okienna drewniana, stolarka drzwiowa drewniana. Dach kryty blacho-dachówką. Rynny φ150
i rury spustowe φ100 z PCV. Elementy drewniane dachu zabejcowane. Kominki wentylacyjne typu
VILPE. Obróbki blacharskie ze stali ocynkowanej powlekanej. Podbitki okapów z desek drewnianych.
Wykończenie płyty wejścia płytkami gresowymi mrozoodpornymi i antypoślizgowymi.
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
2
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
BILANS POTRZEB CIEPLNYCH BUDYNKU
1. Zdefiniowanie granicy termicznej budynku
2. Współczynnik strat ciepła przez przenikanie przez obudowę budynku
Wzór



H tr = ∑ btr ,i ⋅  Ai ⋅ U i + ∑ l i ⋅ψ i  , W/K
i 

i

Charakterystyki termiczne przegród ograniczających kubaturę o regulowanej
temperaturze
Bilans mostków termicznych:
Mostek w
Element
Mostek cieplny
przegrodzie
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
Typ
ψe
mostka W/(mK)
le
m
ψei.le
W/K
3
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Ak,e,
m2
Lp Przegroda
.
1.
Podłoga na gruncie
2.
Ściana zewnętrzna
3.
Okna
4.
Drzwi zewnętrzne
5.
Połać dachowa
Uk,e,
W/(m2K)
∑l
ψ j ,e
j ,e
W/K
btr,k
-
Htr,
W/K
Razem
3. Współczynnik strat ciepła na wentylację
HVe = 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 wentylowan a) 3
m /s
3600
- kubatura wewnętrzna: ..................... m
3
Obliczeniowy strumień powietrza wentylacyjnego (wg PN-83/B-03430 + zmiana z 2000 r.):
3
3
suma: .........................m /h = ...........................m /s
Wentylacja naturalna, stąd współczynniki korekcyjne dla strumieni k
bve,1=
dla strumienia projektowanego Vo
bv,2=
dla strumienia powietrza infiltrującego
Współczynnik strat ciepła na wentylację
4. Straty ciepła przez przenikanie i wentylację
QH ,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 ,
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
kWh/m-c
kWh/m-c
4
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Temperatura obliczeniowa w strefie:
θ int,H
∑ A ⋅θ
=
∑A
f ,s
int, s ,H
s
f ,s
s
Temperatura powietrza zewnętrznego (średnia miesięczna): Lokalizacja Szczecin
www.transport.gov.pl -> typowy rok meteorologiczny: Szczecin Dąbie,
m-c styczeń:
θ e = 1,1 0 C
Liczba godzin w m-c styczniu
tM =
Straty ciepła przez przenikanie i wentylację w miesiącu styczniu:
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
5. Zyski ciepła
QH ,gn = Qsol + Qint
5.1. Słoneczne zyski ciepła
Q sol = Q S 1 + Q S 2
Q S 1 / S 2 = ∑ C i ⋅ Ai ⋅ g ⋅ I ⋅ Z ⋅ kα
Okna pionowe
orientacja
Ai, m
N
E
S
W
2
Ci
g
kα
Z
Ai Ci g kα Z, m
2
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:
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
5
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
Wewnętrzne zyski ciepła
Qint = q int ⋅ A f ⋅ t M ⋅ 10 −3 ,
kWh/m-c
qint=
Af =
Wewnętrzne zyski ciepła w miesiącu styczniu:
Całkowite zyski ciepła w m-c styczniu:
QH ,gn =
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
Miesięczne zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania i wentylacji
QH ,nd ,n = QH ,ht −η H ,gn QH ,gn , kWh/m-c
wewnętrzna pojemność cieplna strefy budynku lub całego budynku
C m = ∑ χ j A j = ∑∑ (ρ ij ⋅ c ij ⋅ d ij ⋅ A j ) ,
j
J/K
i
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
6
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Stała czasowa dla strefy budynku lub całego budynku
τ=
Cm
h
3600(H tr + H vej )
Parametr numeryczny
aH = aH ,0 +
τ
τ H ,0
Stosunek zysków do strat ciepła
γH =
QH ,gn
QH ,ht
=
QS + Qint
QH ,ht
w m-u styczniu:
Współczynnik efektywności wykorzystania zysków w trybie ogrzewania
- gdy stosunek zysków ciepła do strat jest różny od jedności:
η H ,gn =
1 − γ HaH
1 − γ HaH +1
dla
γH =
QH ,gn
QH ,ht
≠ 1,
- gdy stosunek zysków ciepła do strat jest równy jedności:
η H ,gn =
aH
aH + 1
dla
γH =
QH ,gn
QH ,ht
=1,
w m-u styczniu:
Zapotrzebowanie energii użytkowej na cele ogrzewania i wentylacji
QH ,nd ,n = QH ,ht −η H ,gn QH ,gn , kWh/m-c
w m-u styczniu:
Pozostałe obliczenia przeprowadzono w tablicy zbiorczej.
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
7
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej na cele ogrzewania i wentylacji
Roczne zapotrzebowanie energii końcowej na cele ogrzewania i wentylacji
QH ,nd
Q K ,H =
kWh/a
η H ,tot
Średniosezonowa sprawność systemu ogrzewania
η H ,tot = η H ,g ⋅η H , s ⋅η H ,d ⋅η H ,e =
ηH,g
ηH,s
ηH,d
ηH,e
Q K ,H =
QH ,nd
η H ,tot
=
Długość trwania sezonu ogrzewczego
12
LH = ∑ fH ,m
m =1
graniczny udział potrzeb cieplnych budynku
γ H ,lim =
aH + 1
aH
Wartość γH na początku miesiąca
γ H ,m , p =
γ H , m −1 + γ H , m
2
w m-u styczniu:
Wartość γH na końcu miesiąca
γ H ,m ,k =
γ H , m + γ H , m +1
2
w m-u styczniu:
Oznaczenie:
γ H ,1 = min (γ H ,m , p ; γ H ,m ,k )
γ H ,2 = max (γ H ,m ,p ; γ H ,m ,k )
Względna długość czasu ogrzewania w m-tym miesiącu
…………………………
fH ,m = 1 - należy do sezonu ogrzewczego
.………………………..
fH ,m = 0 - poza sezonem ogrzewczym
długość trwania sezonu w m-u …..
długość trwania sezonu w m-u …..
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
fH,m=
fH,m=
8
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Roczne zapotrzebowanie energii pomocniczej
E el , pom ,H = ∑ q el ,H ,i ⋅ A f ⋅ t el ,i ⋅ 10 −3 kWh/a
i
qel,H,1
tel,1
Roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej na ogrzewanie i wentylację
QP = QP ,H kWh/rok
QP ,H = w H ⋅ QK ,H + w el ⋅ E el ,pom ,H ,
kWh/rok
nośniki energii:
- ogrzewanie + wentylacja:.................
wi =
- wspomaganie – ................................
wel =
QP ,H =
kWh/rok
Wskaźnik rocznego zapotrzebowania energii pierwotnej na cele ogrzewania i wentylacji
EP =
QP
2
kWh/(m rok)
Af
Wartość referencyjna zapotrzebowania energii pierwotnej budynku wg WT2008
Współczynnik kształtu budynku ocenianego
Wskaźnik referencyjny zapotrzebowania energii pierwotnej na pokrycie celów użytkowych
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
9
Konspekt do wykładu/ ćwiczeń – CERTYFIKACJA ENEREGTYCZNA BUDYNKÓW
Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej na cele ogrzewania i wentylacji budynku
Lp. miesiąc
1
θint,H
jednostka
˚C
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
1,1
-0,2
4,0
7,8
12,7
15,9
17,6
17,5
13,9
8,0
4,9
2,0
19,146
20,900
35,194
21,157
21,630
28,597
49,963
25,971
45,615
51,594
62,658
49,746
83,993
95,622
108,201
96,416
54,912
61,415
69,993
60,350
34,942
38,946
54,862
39,487
19,426
20,642
30,677
20,981
19,041
19,041
21,341
19,091
2
θe
˚C
3
tM
h
4
5
6
7
8
I_N_90
I_E_90
I_S_90
I_W_90
QH,ht
kWh/(m2m-c)
kWh/(m2m-c)
kWh/(m2m-c)
kWh/(m2m-c)
kWh/m-c
9
Qsol
kWh/m-c
10
Qint
kWh/m-c
11
QH,gn
kWh/m-c
12
γH
-
13
γH,lim
-
14
γH,m,p
-
15
γH,m,k
-
16
fm
-
17
ηH,gn
-
18
QH,nd,n
kWh/m-c
opracowanie: dr inż., arch. Karolina Kurtz
64,219 83,822 94,990 97,622
76,523 106,130 108,987 111,332
86,195 107,687 109,192 110,249
80,434 98,819 108,217 106,791
10