4. Budynek energooszczędny

4.
Sporządzenie świadectwa energetycznego w Excelu dla zmodyfikowanego budynku, poprzez
wprowadzenie jednej lub kilku wymienionych zmian, w celu uzyskania standardu budynku
energooszczędnego, tj. spełniającego wymóg: EPE ≤ 0,65*EPS
Wymaganie do spełnienia przez budynek energooszczędny:
EPE ≤ 0,65 * EPS
EPE – wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną dla budynku energooszczędnego (Punkt 4)
EPS – wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną dla budynku standardowego (Punkt 3)
Obliczenia i sposób ich prezentacji w projekcie jest analogiczny do pkt 3 !!!
Spełnienie tego powyŜszego warunku wymaga od nas wykonania takich przedsięwzięć w budynku
standardowym, aby zmniejszyć jego zapotrzebowanie na energię. MoŜe to być m.in. :
1. poprawienie izolacyjności cieplnej przegród otaczających kubaturę ogrzewaną budynku,
2. zastosowanie kolektorów słonecznych do wytworzenia c.w.u.,
3. zastosowanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła,
4. zwiększenie sprawności całkowitej systemu c.o. i/lub c.w.u. (stosujemy to jako ostateczne
rozwiązanie, jeśli punkty 1-3 nie wystarczą, podniesienie sprawności conajwyŜej o 10%).
PoniŜej opisane są poszczególne punkty i sposób ich uwzględnienia w algorytmie obliczeniowym
4.1. Poprawienie izolacyjności cieplnej przegród otaczających kubaturę ogrzewaną budynku
•
zwiększeniu grubości warstwy izolacyjnej (np. podwoić grubość izolacji w przegrodach lub dodać
10÷15cm więcej) w:
ścianach zewnętrznych (np. celować w U=0,15÷0,20 W/m2K)
połaciach dachowych (np. U=0,10÷0,15 W/m2K)
ścianach piwnic (ok. U=0,20 W/m2K –> pamiętamy, aby doliczyć Uequiv,bw)
posadzkach na gruncie (ok. U=0,20 W/m2K –> pamiętamy, aby doliczyć Uequiv,bf)
przegrodach oddzielających przestrzenie nieogrzewane (ze względu na stosunkowo
małą powierzchnię przegrody oraz btr mniejszy od 1, naleŜy spodziewać się
nieduŜego wpływu na zmniejszenie strat ciepła Qtr)
W sumie zmniejszamy straty ciepła przez przenikanie - Qtr
•
wymianie okien, okien połaciowych, drzwi balkonowych, drzwi zewnętrznych oraz bram
garaŜowych na „lepsze” (czyli o niŜszej wartości współczynnika przenikania ciepła U):
lepsze okna to nie tylko mniejsze straty (współczynnik U), ale równieŜ mniejsze
zyski słoneczne (współczynnik g) czyli np:
Punkt 3
U = 1,80 W/m2K; g = 0,75
Punkt 4
U = 1,10 W/m2K; g = 0,60
pamiętamy, Ŝe drzwi zewnętrzne, bramy garaŜowe nie mają słonecznych zysków
ciepła
W sumie zmniejszamy straty ciepła przez przenikanie – Qtr
ale równieŜ zmniejszamy ilość zysków od nasłonecznienia – Qsol
•
zmniejszeniu ilości okien lub ich powierzchni od strony północnej, i/lub zwiększeniu od strony
południowej (np. w pokoju dziennym, kuchni)
W sumie zmniejszamy ilość strat ciepła przez przenikanie - Qtr
oraz zwiększamy ilość zysków od nasłonecznienia – Qsol
© Łukasz Nowak, Instytut Budownictwa, Politechnika Wrocławska, e-mail:[email protected]
1
•
obróceniu budynku względem stron świata (aby od południa było więcej okien, a od północy
mniej)
W sumie zwiększamy ilość zysków od nasłonecznienia - Qsol
Przykład do pkt 1
Budynek standardowy (przegrody zaprojektowane na aktualne wymagania U wg WT):
QH,nd=
12286 kWh/rok
EK=
127,80 kWh/m2rok
EP=
148,70 kWh/m2rok
Wariant 1 – docieplenie wszystkich przegród (+15cm izolacji):
QH,nd=
10060 kWh/rok
EK=
110,53 kWh/m2rok
EP=
129,71 kWh/m2rok obniŜenie EP o 12,8%
Wariant 2 – wymiana okien (U=1,8 i g=0,75 → U=1,1 i g=0,60):
QH,nd=
11886 kWh/rok
EK=
124,70 kWh/m2rok
EP=
145,29 kWh/m2rok obniŜenie EP o 2,3%
4.2. Zastosowanie kolektorów słonecznych do wytworzenia ciepłej wody uŜytkowej
W polskich warunkach nasłonecznienia, kolektory słoneczne moŜna zastosować głównie do
wytworzenia ciepłej wody (około 65 ÷ 80% rocznego zapotrzebowania). Zastosowanie ich do
ogrzewania, jest mało opłacalne, gdyŜ w okresie zimowym, mamy zbyt mało dostępnej energii
słonecznej. Stosując kolektor słoneczny zmniejszamy zapotrzebowanie na energię pierwotną na
potrzeby c.w.u. QP,W
1. Zakładamy stopień wytwarzania c.w.u. z poszczególnych źródeł ciepła np.:
• 70% ciepłej wody w ciągu roku wytwarza kolektor słoneczny
• 30% ciepłej wody wytwarza kocioł (np. gazowy, dwufunkcyjny do CO + CWU) - kocioł pracuje,
w czasie dni pochmurnych, kiedy kolektor słoneczny ma niską wydajność
2. Obliczamy roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej na potrzeby c.w.u. QP,W (punkt 4.4)
QP,W = udział kolektora * wkolektora * QK,W + udział kotła * wkotłą * QK,W + wel * Eel,pom,W
czyli w naszym przypadku:
QP,W = 0,7 * 0,0 * QK,W + 0,3 * 1,1 * QK,W + 3,0 * Eel,pom,W
Przekreślone się wyzerowuje i pozostaje nam tylko część od kotła – ilość energii potrzebnej do ogrzania
ciepłej wody nie zmienia się (czyli QK,W), natomiast oddziaływanie budynku na środowisko zmniejsza się
(czyli QP,W).
Przykład do pkt 2
Budynek standardowy:
QH,nd=
12286 kWh/rok
EK=
127,80 kWh/m2rok
EP=
148,70 kWh/m2rok
© Łukasz Nowak, Instytut Budownictwa, Politechnika Wrocławska, e-mail:[email protected]
2
Wariant 3 – kolektor słoneczny do c.w.u. - udział 70%:
QH,nd=
12286 kWh/rok
EK=
127,80 kWh/m2rok
EP=
126,95 kWh/m2rok obniŜenie EP o 14,6%
4.3. Zastosowanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła
W pkt 3 mieliśmy przypadek z wentylacją naturalną, tutaj zastosujemy wentylację mechaniczną
nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła. Idea działania takiego systemu jest taka, Ŝe ciepło ze zuŜytego,
wcześniej ogrzanego powietrza jest odzyskiwane w np. wymienniku krzyŜowym, a następnie tym ciepłem
jest ogrzewane świeŜe, zimne powietrze dostarczane do budynku. W ten sposób część ciepła moŜna
wykorzystać ponownie i zmniejszyć straty ciepła przez wentylację Qve.
Sam system wentylacji mechaniczną nawiewno-wywiewną jako taki nie zmniejsza zapotrzebowania na
ciepło, a jedynie poprawia sprawność działania wentylacji obiektu, dopiero po zastosowaniu odzysku ciepła
pojawia się nam we wzorze na bve,1 sprawność odzysku czyli ηoc
ηoc moŜna przyjąć około 0,7 ÷ 0,8 – czyli odzysk ciepła na poziomie 70 ÷ 80%
© Łukasz Nowak, Instytut Budownictwa, Politechnika Wrocławska, e-mail:[email protected]
3
W tym punkcie zrobimy pewne załoŜenie, gdyŜ nie posiadamy informacji co, do projektu instalacji
wentylacji mechanicznej i przyjmiemy pewne wartości strumieni Vsu i Vex. Przyjmujemy, Ŝe wentylacja
mechaniczna obejmuje pomieszczenia, które poprzednio miały wymagany strumień wentylacji ze względów
higienicznych V0, więc przyjmujemy wartości Vsu do Vex w proporcji ok. 1:2, aby po zsumowaniau dały nam
wartość V0 (czyli częściowo odzyskane ciepło ze strumienia Vex ogrzewa nam cały strumień Vsu):
Kuchnia
Łazienka
WC
Kotłownia
V0 = np. 70m3/h,
V0 = np. 50m3/h,
V0 = np. 30m3/h,
V0 = 15m3/h,
Vsu = np. 20m3/h,
Vsu = np. 15m3/h,
Vsu = np. 10m3/h,
Vsu = np. 5m3/h,
Vex = np. 50m3/h
Vex = np. 35m3/h
Vex = np. 20m3/h
Vex = np. 10m3/h
Więc strumienie Vsu i Vex są sumą wymaganych strumieni dla wszystkich pomieszczeń w budynku.
Wartość próby szczelności n50 moŜna przyjąć równą 4
Proszę pamiętać, Ŝe załoŜone w tym punkcie strumienie Vsu i Vex nie mają za wiele wspólnego
z projektowaniem takiej instalacji wentylacyjnej, a jedynie słuŜą pokazaniu, Ŝe jej zastosowanie
moŜe mieć wpływ na zmniejszenie wartości wskaźnika EP !!!
Przykład do pkt 3
Budynek standardowy:
QH,nd=
12286 kWh/rok
EK=
127,80 kWh/m2rok
EP=
148,70 kWh/m2rok
© Łukasz Nowak, Instytut Budownictwa, Politechnika Wrocławska, e-mail:[email protected]
4
Wariant 4 – wentylacja nawiewno-wywiewna z odzyskiem 70%:
QH,nd=
9873 kWh/rok
EK=
109,09 kWh/m2rok
EP=
128,12 kWh/m2rok obniŜenie EP o 13,8%
4.4. Zwiększenie sprawności całkowitej systemu c.o. i/lub c.w.u.
Zwiększamy średnią sezonową sprawność instalacji c.o. - ηH,tot oraz instalacji c.w.u. - ηW,tot o około 10%
Przykładowo:
Punkt 3
ηH,tot = 0,72, ηW,tot = 0,48
Punkt 4
ηH,tot = 0,82, ηW,tot = 0,58
Przykład do pkt 4
Budynek standardowy:
QH,nd=
12286 kWh/rok
EK=
127,80 kWh/m2rok
EP=
148,70 kWh/m2rok
Wariant 5 – zwiększenie sprawności całkowitych o 10%:
12286 kWh/rok
QH,nd=
EK=
111,52 kWh/m2rok
EP=
130,79 kWh/m2rok obniŜenie EP o 12%
4.5. Podsumowanie
Jak się naleŜy spodziewać, najlepsze efekty w zmniejszeniu wartości EP dają rozwiązania kompleksowe
czyli poprawienie kilku elementów jednocześnie. W pkt 4 naleŜy zastosować tyle ulepszeń, ile jest to
wymagane do obniŜenia wartości EP (czyli wariant kompleksowy), nie trzeba wykazywać wariantów
cząstkowych, tak jak w przykładach.
Przykład kompleksowy
Budynek standardowy:
12286 kWh/rok
QH,nd=
EK=
127,80 kWh/m2rok
EP=
148,70 kWh/m2rok
Wariant 1+2+3+4 (bez zwiększania sprawności):
QH,nd=
7251 kWh/rok
EK=
88,76 kWh/m2rok
EP=
84,01 kWh/m2rok
obniŜenie EP o 43,5%
Dopiero jeśli powyŜsze zmiany nie wystarczą, to wtedy podnosimy sprawności całkowite systemów
c.o. i c.w.u. Jak widać z powyŜszego przykładu w większości budynków powinny wystarczyć te
przedsięwzięcia do obniŜenia wartości EP o około 35%.
© Łukasz Nowak, Instytut Budownictwa, Politechnika Wrocławska, e-mail:[email protected]
5
Pamiętamy o wykonaniu pkt 5. !!!
5. Zestawienie materiałów izolacyjnych oraz wyników obliczeń wg punktów 3 i 4 zgodnie z tabelami:
Uśc1
Uśc2
Udach
Upodd.
Upodł.
Uśc./grunt
ηH
ηW
QK,H
QK,W
QP,H
QP,W
Uinne
EK
EP
Qtr
Qve
Qsol
Styropian, m3
Qint
QH,nd
QW,nd
Wełna mineralna, m3
© Łukasz Nowak, Instytut Budownictwa, Politechnika Wrocławska, e-mail:[email protected]
6