PROJEKT SIECI

CIEPŁOWNICZNEJ

SPORZĄDZENIE BILANSU CIEPLNEGO

Bilans cieplny łącznego zapotrzebowania ciepła dla aglomeracji
miejskiej obejmuje:

•

ciepło na cele centralnego ogrzewania –

Φ

co

•

ciepło na przygotowanie ciepłej wody użytkowej (c.w.u.)-

Φ

cwu

•

ciepło na potrzeby wentylacji i klimatyzacji

(tylko dla budynków

użyteczności publicznej i przemysłowych)

-

Φ

w

•

W pełni projektowany jest nowo wznoszony budynek lub grupa budynków.

W takim przypadku wykonuje się dokładne obliczenia cieplne wszystkich przegród budowlanych, strat
ciepła dla poszczególnych przestrzeni ogrzewanych i dla całego budynku. Wyznacza się także
obliczeniową moc instalacji wewnętrznych podłączonych do sieci cieplnej.

•

Uproszczone metody wyznaczania zapotrzebowania ciepła – metoda wskaźników jednostkowych.

Przy rozpatrywaniu zagadnień ciepłowniczych nie jest konieczne wykonanie szczegółowych obliczeń
zapotrzebowania ciepła dla obiektów dołączanych do sieci. Wystarczające jest oszacowanie tego
zapotrzebowania

za

pomocą

wskaźników

jednostkowego

zapotrzebowania

ciepła.

Charakterystycznym przykładem takiego projektowania jest potrzeba podłączenia do sieci pewnej
liczby istniejących już budynków. W takim przypadku nie są możliwe lub nie są konieczne dokładne
obliczenia strat i zysków ciepła.

•

Stadium wstępnych założeń techniczno-ekonomicznych (TEZ).

Na tym etapie dokładne informacje dla poszczególnych obiektów nie są jeszcze znane. Jest to
zazwyczaj wstępny etap projektowania dużych obiektów miejskich typu mieszkaniowego, gdy
projektant może korzystać jedynie z przybliżonych charakterystyk lub wskaźników (planowana liczba
mieszkańców, powierzchnia zabudowy itp.). Stosuje się wówczas orientacyjne metody obliczeń z
wykorzystaniem przybliżonych powiększonych wskaźników (ilość ciepła/m

3

lub na jednego mieszkańca,

itp.).

Zazwyczaj projektant ma do czynienia z trzema standardowymi przypadkami:

Obliczeniowe (maksymalne) zapotrzebowanie na potrzeby centralnego ogrzewania:

[1]

gdzie:

V – kubatura ogrzewanych budynków, m

3

q

0

– obliczeniowy wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele c.o., W/m

3

Wskaźnik q

0

należy przyjmować (przy braku danych projektowych):

Dla budynków nieocieplonych, wybudowanych do roku 1991 (współczynnik U dla ścian
zewnętrznych poniżej 0,75 W/m2K):

•

dla budownictwa mieszkaniowego jednorodzinnego – 35 W/m

3

•

dla budownictwa mieszkaniowego wielorodzinnego – 21 W/m

3

•

dla budownictwa użyteczności publicznej według tabeli 1

•

dla budownictwa przemysłowego według tabeli 2

Zapotrzebowanie ciepła na cele centralnego ogrzewania:

Dla budynków ocieplonych, wybudowanych po roku 1991 (współczynnik U
dla ścian zewnętrznych poniżej 0,55 W/m

2

K):

dla budownictwa mieszkaniowego jednorodzinnego – 25,5 W/m

3

dla budownictwa mieszkaniowego wielorodzinnego – 15,3 W/m

3

dla budownictwa użyteczności publicznej oraz przemysłowego według
tabeli 1 i 2, pomniejszając dane w nich zawarte o 25%.

Dla

budynków

wybudowanych

i zaprojektowanych

po

roku 1997

(współczynnik U dla ścian zewnętrznych poniżej 0,3 W/m

2

K), wskaźnik q

0

należy przyjmować według danych projektowych.

Zapotrzebowanie ciepła na cele centralnego ogrzewania (c.d.):

Tab. 1. Obliczeniowe wskaźniki
jednostkowego zapotrzebowania
ciepła dla budownictwa
użyteczności publicznej

(na podstawie:
Szkarowski A., Łatowski L.:
Ciepłownictwo,

WNT, Warszawa

2006)

Zapotrzebowanie ciepła na cele centralnego ogrzewania (c.d.):

Tab. 2. Obliczeniowe wskaźniki jednostkowego zapotrzebowania ciepła dla
budownictwa przemysłowego

(na podstawie: Szkarowski A., Łatowski L.: Ciepłownictwo, WNT, Warszawa 2006)

Zapotrzebowanie ciepła na cele centralnego ogrzewania (c.d.):

Zapotrzebowanie ciepła na cele wentylacji:

Zapotrzebowanie ciepła na cele wentylacji mechanicznej można wyznaczać ze
wzoru:

[2]

gdzie:
V

w

– kubatura wewnętrzna tylko wentylowanych pomieszczeń, m

3

q

w

– obliczeniowy wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele

wentylacji przyjmowany wg tabel 1 i 2

Zapotrzebowanie na cele wentylacji liczone jest tylko dla budynków użyteczności
publicznej i przemysłowych.

Zapotrzebowanie ciepła na cele c.w.u.:

Dla budynków użyteczności publicznej oraz o charakterze przemysłowym (przy
braku danych projektowych) zapotrzebowanie ciepła na cele przygotowania c.w.u.
można określać orientacyjnie na podstawie jednostkowego wskaźnika q

cw

[3]

gdzie:
V – kubatura pomieszczeń, m

3

q

cw

– obliczeniowy wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele ciepłej

wody użytkowej przyjmowany wg tabel 1 i 2

0, 001

[kW]

cw

cw

q V

Φ =

Zapotrzebowanie ciepła na cele c.w.u.:

Obliczeniowa moc cieplna instalacji c.w.u. (dla budynków mieszkalnych) liczona
wg wg PN-92/B-01706 (do wymiarowania urządzeń do przygotowania c.w.u.)

gdzie:
c

w

– ciepło właściwe wody (przyjmowane 4.19), kJ/kgK

ρ

w

– gęstość wody, kg/dm

3

a

1

– współczynnik zależny od rodzaju węzła cieplnego; dla węzłów indywidualnych

równy 1, natomiast dla węzłów grupowych wg wzoru:

∆

t

dr

– dopuszczalne schłodzenie wody od węzła do najdalszego budynku (

∆

t

dr

= 5K)

Θ

cw

- temperatura ciepłej wody w zaworze czerpalnym, °C (przyjmowana w zakresie

55-60 °C)
Θ

o

- temperatura wody zimnej, °C (przyjmowana 10 °C)

-

średni przepływ godzinowy, dm

3

/h

[4]

,

3

dm / h

d

cw i

i

h

sr

h

V

L

V

V

N

τ

⋅





=

=

⋅





ɺ

ɺ

ɺ

Średni przepływ godzinowy wylicza się ze wzoru:

gdzie:
L

i

– liczba mieszkańców, -

– dobowe zapotrzebowanie na c.w.u. na osobę, dm

3

/dobę*osobę

τ – liczba godzin użytkowania w ciągu doby, h/d (zazwyczaj 18 h/d)

N

h

– współczynnik nierównomierności liczony z zależności

,

d

cw i

Vɺ

[5]

[6]

Tab. 3. Jednostkowe dobowe zużycie ciepłej wody użytkowej dla różnych typów budynków

(wg Dz. U. 2008, Nr 201, Poz. 1240 - Tabela 5)

Oznaczenie

budynku

A

B
C

D

E
F

P
K

Razem

ROCZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA CIEPŁO I NA PALIWO

•

Średnie zapotrzebowanie na ciepło w okresie sezonu grzewczego na cele c.o.:

Φ

co

ś

=Φ

co

∙

. .

. .

.ś

. .

. .

.

.

[kW]

[7]

gdzie:

. .

- temperatura powietrza w pomieszczeniach ogrzewalnych i wentylowanych, °C (20°C)

. .

.ś

- średnia temperatura powietrza zewnętrznego w okresie sezonu grzewczego (dane z

IMiGW -

http://www.imgw.pl/klimat

;

http://www.mir.gov.pl/budownictwo/rynek_budowlany_i_technika/efektywnosc_energetyczna
_budynkow/typowe_lata_meteorologiczne/strony/start.aspx

), °C

. .

.

.

- temperatura powietrza zewnętrznego (wg mapy stref klimatycznych w Polsce), °C

Φ

o

– maksymalne zapotrzebowanie ciepła na cele c.o. łącznie dla wszystkich budynków

Za właściwą do uruchomienia centralnego ogrzewania lub przerwy w jego działaniu ustalono
temperaturę zewnętrzną +12°C.

•

Roczne zapotrzebowanie na ciepło w okresie sezonu grzewczego na cele c.o.:

Φ

co

= 24 ∙ 3600 ∙ Φ

co

ś

∙

∙10

-3

[GJ]

[8]

gdzie:

– długość trwania sezonu grzewczego (180 – 220 dni)

ROCZNE ZAPOTRZEBOWANIE CIEPŁA NA POTRZEBY WENTYLACJI

•

Średnie zapotrzebowanie na potrzeby wentylacji w okresie sezonu grzewczego

Φ

w

ś

=Φ

w

∙

. .

. .

.ś

. .

. .

.

.

[W]

[9]

gdzie:

. .

- temperatura powietrza w pomieszczeniach ogrzewalnych w wentylowanych, °C (20°C)

. .

.ś

- średnia temperatura powietrza zewnętrznego w okresie sezonu grzewczego (dane z

IMiGW -

http://www.imgw.pl/klimat

), °C

. .

.

.

- obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego, °C (-5°C przyjąć do obliczeń)

Φ

o

– maksymalne zapotrzebowanie ciepła na potrzeby wentylacji (dla wszystkich budynków), MW

•

Roczne zapotrzebowanie ciepła na potrzeby wentylacji w okresie sezonu grzewczego

Φ

w

= Φ

w

ś

∙

∙

∙3600·10

-3

[GJ]

[10]

gdzie:

– długość trwania sezonu grzewczego (180 – 220 dni)

– szacowany czas użytkowania instalacji, h/dobę (18 h/d)

ROCZNE ZAPOTRZEBOWANIE CIEPŁA NA POTRZEBY C.W.U.

Φ

cw

= (1/k

db

·k

h

)·10

-3

*3600[Φ

cw

∙

∙

+ Φ

cw

!

"365#

-

$%&

'( [GJ]

[11]

gdzie:

– długość trwania sezonu grzewczego, dni (180 – 220 dni)

$%&

– planowana w ciągu roku przerwa w pracy sieci cieplnej na remont i konserwację (10 dni),

– szacowany czas użytkowania instalacji, h/dobę (18h/d)

k

db

– współczynnik nierównomierności dobowej (1.2)

k

h

– współczynnik nierównomierności godzinowej (2.0)

Φ

cw

!

- letnie zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową

Φ

cw

!

= Φ

cw

∙ )

*

ś

+,

*

ś

-.

[12]

gdzie:

/

ś$

– średnia temperatura ciepłej wody w punktach czerpalnych (50 °C), °C

!

- średnia temperatura zimnej wody w okresie lata (15 °C), °C

01

# średnia temperatura wody w okresie sezonu grzewczego "5°C), °C

) – współczynnik uwzględniający naturalną zmianę zapotrzebowania na ciepłą wodę w ciągu lata, który można
przyjmować orientacyjnie:

) = 0.8 – dla budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej, ) = 1.0 – dla przemysłowych odbiorców, ) = 1.5 – dla
miejscowości wczasowych

ΣΦ F Φ

co

G Φ

w

G Φ

cw

[13]

ROCZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA PALIWO:

B

r

=

∑

Φ

I

J

∙K

ź

ś

[14]

gdzie:

M

N

– wartość opałowa paliwa, MJ/m

3

lub MJ/kg

η

ź

ś$

– średnia sprawność zużycia energii w źródle ciepła, (90P 95%)

ŁĄCZNE ROCZNE ZAPOTRZEBOWANIE CIEPŁA NA CELE CIEPŁOWNICTWA

WYKRES ROCZNEGO ZAPOTRZEBOWANIA CIEPŁA

UPORZĄDKOWANY
WYKRES

WYKRES ROCZNEGO ZAPOTRZEBOWANIA CIEPŁA

W celu sporządzenia rocznego uporządkowanego wykresu niezbędne
są

dane

o

częstotliwości

występowania

danej

temperatury

zewnętrznej w ciągu roku (w postaci wykresu lub tabelki) -

http://www.mir.gov.pl/budownictwo/rynek_budowlany_i_technika/efektywnosc_energ
etyczna_budynkow/typowe_lata_meteorologiczne/strony/start.aspx

PRZYKŁADY