2009-03-28

1

Metoda oceny opłacalności i wyboru usprawnień

termomodernizacyjnych polegających na wymianie okien

lub drzwi oraz poprawie wentylacji

(naturalnej lub mechanicznej wywiewnej)

Termomodernizacja

i audyt energetyczny

dr inż. Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa

budynek C-6, pokój 343

tel: [phone]

e-mail: [e-mail]

Wybór wariantu termomodernizacji

•

Optymalny wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, polegający na
wymianie okien lub drzwi oraz na poprawie systemu wentylacji, jest to taki
wariant, dla którego prosty czas zwrotu nakładów SPBT przyjmuje wartość
minimalną.

•

Do wyznaczania optymalnego wariantu przedsięwzięcia należy korzystać z
zależności określonej wzorem:

gdzie:
•

N

Ok

- planowane koszty robót związane z wymianą okien lub drzwi, zł,

•

N

w

- planowane koszty związane z modernizacją wentylacji, zł,

•

∆O

rOk

- roczna oszczędność kosztów energii wynikająca z wymiany okien lub drzwi,

przypadająca na poszczególne z n wykorzystanych źródeł energii, zł/rok,

•

∆O

rW

- roczna oszczędność kosztów energii wynikająca z modernizacji wentylacji,

przypadająca na poszczególne z n wykorzystanych źródeł energii, zł/rok.

(

)

(

)

∑

∆

+

∆

+

=

n

rW

rOk

W

OK

O

O

N

N

SPBT

2009-03-28

2

Roczna oszczędność kosztów energii

•

Wartość łącznej rocznej oszczędności kosztów energii (∆O

rOk

+ ∆O

rW

) dla n-tego źródła

oblicza się z wzoru:

gdzie:
•

x

0

, x

1

- udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na ciepło przed i po wykonaniu wariantu

termomodernizacyjnego,

•

Q

0

, Q

1

- roczne zapotrzebowanie na ciepło na pokrycie strat przez przenikanie (oraz

infiltrację lub ogrzanie powietrza wentylacyjnego) przed i po wykonaniu wariantu
przedsięwzięcia termomodernizacyjnego GJ/rok,

•

O

0z

, O

1z

- suma opłat za zużycie ciepła,

•

y

0

, y

1

- udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na moc cieplną przed i po wykonaniu wariantu

przedsięwzięcia termomodernizacyjnego,

•

q

0

, q

1

- zapotrzebowanie na moc cieplną odpowiednio na pokrycie strat przez

przenikanie oraz infiltrację lub na pokrycie strat przez przenikanie i ogrzanie
powietrza wentylacyjnego, przed i po wykonaniu wariantu przedsięwzięcia
termomodernizacyjnego, MW,

•

O

0m

, O

1m

- suma opłat za moc zamówioną,

•

A

b0

, A

b1

- opłata abonamentowa.

(

)

(

)

(

)

rok

zł

A

A

O

q

y

O

q

y

O

Q

x

O

Q

x

O

O

b

b

m

m

z

z

rW

rOk

,

12

12

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

−

⋅

+

⋅

⋅

−

⋅

⋅

⋅

+

+

⋅

⋅

−

⋅

⋅

=

∆

+

∆

Roczne zapotrzebowanie na ciepło

•

Wartości rocznego zapotrzebowania na ciepło Q

0

, Q

1

,

w przypadku gdy

doprowadzanie powietrza wentylacyjnego nie odbywa się przez
nawiewniki okienne lub ścienne, okna lub drzwi, oblicza się z wzoru:

gdzie:
•

Sd – liczba stopniodni,

•

U - współczynnik przenikania ciepła okna lub drzwi przewidzianych do wymiany,
W/(m

2

*K);

Przy czym dla pomieszczeń ogrzewanych, maksymalna wartość współczynnika przenikania
ciepła okien po wymianie nie może być większa niż:
1) w I, II, III strefie klimatycznej:

a) 1,9 W/(m

2

*K) - dla okien w ścianach,

b) 1,8 W/(m

2

*K) - dla okien w dachu,

2) w IV, V strefie klimatycznej: 1,7 W/(m

2

*K) - dla wszystkich typów okien,

•

A

Ok

- powierzchnia całkowita okien (drzwi) przed i po termomodernizacji, m

2

,

•

Q

inf

- roczne zapotrzebowanie na ciepło na ogrzanie niepożądanego strumienia

powietrza napływającego przez nieszczelności okien (drzwi), GJ/rok.

[

]

rok

GJ

Q

U

A

Sd

Q

Q

Ok

,

10

64

,

8

,

.

inf

5

1

0

+

⋅

⋅

⋅

⋅

=

−

2009-03-28

3

Infiltracja

•

Wartości rocznego zapotrzebowania na ciepło, na ogrzanie niepożądanego
strumienia powietrza napływającego przez nieszczelności okien i drzwi
Q

0inf

, Q

1inf

, oblicza się z wzoru:

•

gdzie:

•

t

wo

- obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego, °C

•

t

e

(m) - średnia wieloletnia temperatura miesiąca m, °C,

•

L

d

(m) - liczba dni ogrzewania w miesiącu m,

•

L

g

- liczba miesięcy ogrzewania w sezonie grzewczym,

•

a - współczynnik przepływu powietrza przez szczeliny okien lub drzwi przed i po
termomodernizacji, m

3

/(m*h*daPa

2/3

),

•

l - długość zewnętrznych szczelin przylgowych okien lub drzwi, przed i po

termomodernizacji, m.

[

]

[

]

rok

GJ

m

Ld

m

t

t

l

a

Q

Q

Lg

m

e

wo

),

(

)

(

10

43

,

1

,

3

5

1

6

.

inf

1

.

inf

0

⋅

−

⋅

⋅

⋅

⋅

=

∑

=

−

Roczne zapotrzebowanie na ciepło

•

Wartości rocznego zapotrzebowania na ciepło Q

0

, Q

1

,

w przypadku gdy

doprowadzanie powietrza wentylacyjnego odbywa się przez nawiewniki
okienne lub ścienne, okna lub drzwi, oblicza się z wzoru:

gdzie:

•

Sd – liczba stopniodni

•

Vnom - strumień powietrza wentylacyjnego odniesiony do warunków projektowych dla
wentylacji naturalnej, w przypadku braku danych, należy przyjąć minimalny strumień
powietrza wentylacyjnego obliczony wg zasad podanych w Polskiej Normie dotyczącej
wentylacji w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności
publicznej, m

3

/h,

•

cr - współczynnik korekcyjny (szczelność okien i drzwi) wg tabeli nr 2,

•

cw - współczynnik korekcyjny (wpływ wiatru) wg tabeli nr 2.

(

)

[

]

rok

GJ

Sd

Vnom

cw

cr

U

A

Sd

Q

Q

Ok

,

10

94

,

2

64

,

8

,

5

1

0

−

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

+

⋅

⋅

⋅

=

2009-03-28

4

Zapotrzebowanie na moc cieplną

•

Wartości zapotrzebowania na moc cieplną q

0

, q

1

,

w przypadku gdy

doprowadzanie powietrza wentylacyjnego nie odbywa się przez nawiewniki
okienne lub ścienne, okna lub drzwi, oblicza się z wzoru:

gdzie:

•

a - współczynnik przepływu powietrza przez szczeliny okien lub drzwi przed i po
termomodernizacji, m

3

/(m*h*daPa

2/3

),

•

l - długość zewnętrznych szczelin przylgowych okien lub drzwi, przed i po
termomodernizacji, m,

•

t

wo

– wewnętrzna temperatura obliczeniowa,

o

C

•

t

zo

– zewnętrzna temperatura obliczeniowa,

o

C

(

)

(

)

[

]

MW

t

t

l

a

U

t

t

A

q

q

wo

zo

wo

zo

Ok

,

10

65

,

1

10

,

3

5

8

6

1

0

−

⋅

⋅

⋅

⋅

+

⋅

−

⋅

⋅

=

−

−

Zapotrzebowanie na moc cieplną

•

Wartości zapotrzebowania na moc cieplną q

0

, q

1

,

w przypadku gdy

doprowadzanie powietrza wentylacyjnego odbywa się przez nawiewniki
okienne lub ścienne, okien lub drzwi, oblicza się z wzoru:

gdzie:

•

Vobl - strumień powietrza wentylacyjnego odniesiony do warunków obliczeniowych dla

instalacji ogrzewczych; w przypadku braku danych należy przyjąć minimalny strumień

powietrza wentylacyjnego obliczony wg zasad podanych w Polskiej Normie dotyczącej

wentylacji w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności

publicznej pomnożony przez współczynnik c

m

(szczelność okien i drzwi), m

3

/h.

(

)

(

)

[

]

MW

t

t

V

U

t

t

A

q

q

wo

zo

obl

wo

zo

Ok

,

10

4

,

3

10

,

7

6

1

0

−

⋅

⋅

⋅

+

⋅

−

⋅

⋅

=

−

−

2009-03-28

5

TABELA 1. Wartości współczynników
przepływu a

0

, a

1

Rodzaj przegrody

a

0

,a

1

[m

3

/(m*h*daPa

2/3

)]

1

2

OKNA STARE

Okna i drzwi balkonowe drewniane , bez uszczelek, z luzem wrębowym 5 mm

3,0-4,0 *)

Okna i drzwi balkonowe drewniane , bez uszczelek, z luzem wrębowym 3 mm

2,0

Okna i drzwi balkonowe drewniane , bez uszczelek, z luzem wrębowym 2 mm

1,5

Okna i drzwi balkonowe drewniane, z uszczelkami samoprzylepnymi z miękkiego PCW, z
luzem wrębowym do 5 mm

2,0

Okna i drzwi balkonowe drewniane, z uszczelkami samoprzylepnymi z EPDM, z luzem
wrębowym do 5 mm

1,2

Okna i drzwi balkonowe drewniane, z uszczelkami samoprzylepnymi z pianki PU, z luzem
wrębowym do 5 mm

0,8

Okna i drzwi balkonowe drewniane, z uszczelkami silikonowymi

0,5

OKNA AKTUALNIE PRODUKOWANE

Okna i drzwi balkonowe jednoramowe, drewniane i z PCW, trwale rozszczelnione lub z
mikro-uchyleniem

0,5-1,0

Okna i drzwi balkonowe jednoramowe, drewniane i z PCW, nierozszczelnione

<0,3

*) - Wartość współczynnika a przyjmuje się w zależności od stanu technicznego okna.

TABELA 1. Wartości współczynników
korekcyjnych cr, cm, cw

Lp.

Wyszczególnienie przyczyn wpływających na zapotrzebowanie ciepła na cele wentylacji

Wartości współczynników
korekcyjnych *)

1

Wentylacja naturalna. Szczelność okien i drzwi, charakterystyka nawiewnika lub
obserwowany poziom wentylacji

współczynnik cr

współczynnik cm

a) okna bardzo nieszczelne (a ≥ 4) lub obserwowana nadmierna wentylacja powodująca
wyziębianie pomieszczeń

1,1-1,3

1,2-1,5

b) okna szczelne (0,5 < a < 1), okno ze skrzydłem rozwieralno-uchylnym lub opcją
rozszczelniania; warunki wentylacji normalne

1,0

1,0

c) okna bardzo szczelne (a<0,3) z nawiewnikami powietrza regulowanymi ręcznie

0,85

1,0

d) okna bardzo szczelne (a<0,3) z nawiewnikami powietrza regulowanymi automatycznie

0,70

1,0

e) okna szczelne, obserwowana niewystarczająca wentylacja **)

0,4-0,7

0,6-0,8

2

Wentylacja mechaniczna wywiewna. Szczelność okien i drzwi, charakterystyka nawiewnika
lub obserwowany poziom wentylacji

współczynnik cr

Współczynnik
cm

a) otwory nawiewne bez możliwości regulacji lub okna bardzo nieszczelne (a ≥4) oraz otwory
nawiewne z możliwością regulacji

1,1-1,3

1,2-1,5

b) okna bardzo szczelne (a<0,3) z nawiewnikami powietrza regulowanymi ręcznie lub
automatycznie

1,0

1,0

c) współczesne szczelne okna bez nawiewników powietrza, obserwowana niewystarczająca
wentylacja **)

0,4-0,7

0,6-0,8

3

Stopień wyeksponowania budynku na działanie wiatru

Współczynnik cw

a) budynek na otwartej przestrzeni lub budynki wysokie

1,2

b) inne budynki

1,0

*) - współczynniki korekcyjne odnoszą się wyłącznie do budynków, w których sposób odprowadzenia powietrza spełnia wymagania przepisów
techniczno-budowlanych i Polskich Norm,
**) - instalację wentylacji należy poddać modernizacji.

2009-03-28

6

Przykład 1

Dane:
Strumień powietrza wentylującego odniesiony do
wartości projektowych dla wentylacji naturalnej

Vnom=

29219

m

3

/h

Współczynnik przepływu dla okien przed
termomodernizacją

a

0

=

3,0

m

3

/(m*h*daPa

2/3

)

Obliczeniowa temp. pow. wewn.

Two=

20

0

C

Obliczeniowa temp. powietrza zew.

Tzo=

-18

0

C

Liczba stopniodni dla przegrody

Sd=

3707

dzień*K/rok

Taryfa opłat za ciepło:

Opłaty stałe

Opłaty zmienne

Abonament

O

m0

=

3 979,50

zł/MW*m-c

O

z0

=

34,14

zł/GJ

A

b0

=

8,54

zł/m-c

O

m1

=

3 979,50

zł/MW*m-c

O

z1

=

34,14

zł/GJ

A

b1

=

8,54

zł/m-c

Warianty modernizacji:

Wymiana okien oraz wprowadzenie wentylacji regulowanej nawiewnikami (sterowanymi ciśnieniowo)

Wariant 1:

U

ok

=

1,9

W/m

2

K

Wariant 2:

U

ok

=

1,7

W/m

2

K

Wariant 3:

U

ok

=

1,5

W/m

2

K

Przykład 1 – c.d.

Lp.

Opis /wyszczególnienie

jednostki

stan

istniejący

Warianty

1

2

3

1

2

3

4

5

6

7

1

Powierzchnia okien/drzwi

m

2

1687

2

Współczynnik przenikania

W/(m

2

*K)

3,0

1,9

1,7

1,5

3

Współczynniki

korekcyjne

Cr

-

1,1

1,0

1,0

1,0

Cm

-

1,2

1,0

1,0

1,0

Cw

-

1,0

1,0

1,0

1,0

4

8,64*10

-5

*Sd*A

ok

*U

GJ/a

1621,0

1026,6

918,5

810,5

5

2.94*10

-5

*c

r

*c

w

*Vnom*Sd

GJ/a

3502,9

3184,5

3184,5

3184,5

6

Q

0u

,Q

1u

= poz.4 + poz.5

GJ/a

5123,9

4211,1

4103,0

3994,9

7

10

-6

*A

ok

*(t

wo

-t

zo

)*U

MW

0,19232

0,12180

0,10898

0,09616

8

3,4*10

-7

*c

m

*V

nom

*(t

wo

-t

zo

)

MW

0,49298

0,41082

0,41082

0,41082

9

q

0

,q

1

= poz .7 + poz.8

MW

0,68530

0,53262

0,51980

0,50698

10

Roczna oszczędność kosztów energii ∆Q

rok

+ ∆Q

rw

zł/rok

-

38 454

42 756

47 057

11

Cena jednostkowa wym.okien

zł/m

2

-

390

420

450

12

Koszt wymiany okien Nok

zł

-

657 930

708 540

759 150

13

Koszt modernizacji wentylacji Nw

zł

-

84 300

84 300

84 300

14

SPBT=(Nok+Nw)/Σ(∆Qrok+ ∆Qrw)

-

-

19,3

18,5

17,9

Założenia odnośnie przyjęcia kosztów Nu:
a) Przyjęto ceny jednostkowe usprawnienia 1 m

2

na podstawie średnich cen rynkowych.

b) Montaż nawiewników okiennych :

562

szt. *

150

zł/szt.

=

84 300 zł

Wybrany wariant:

3

Koszt:

843 450 zł

SPBT:

17,9

Lat

2009-03-28

7

Podsumowanie

(

)

(

)

[ ]

MW

t

t

V

U

t

t

A

q

q

wo

zo

obl

wo

zo

Ok

,

10

4

,

3

10

,

7

6

1

0

−

⋅

⋅

⋅

+

⋅

−

⋅

⋅

=

−

−

(

)

(

)

[

]

MW

t

t

l

a

U

t

t

A

q

q

wo

zo

wo

zo

Ok

,

10

65

,

1

10

,

3

5

8

6

1

0

−

⋅

⋅

⋅

⋅

+

⋅

−

⋅

⋅

=

−

−

(

)

[

]

rok

GJ

Sd

Vnom

cw

cr

U

A

Sd

Q

Q

Ok

,

10

94

,

2

64

,

8

,

5

1

0

−

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

+

⋅

⋅

⋅

=

Określenie możliwych wariantów termomodernizacji

(uwaga na maksymalny dopuszczalny współczynnik U dla okien)

Określenie zapotrzebowania na moc

(przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji)

Określenie rocznego zapotrzebowania na ciepło

(przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji)

Doprowadzanie powietrza odbywa się przez

nawiewniki okienne, ścienne, okna i drzwi

Doprowadzanie powietrza nie odbywa się przez

nawiewniki okienne, ścienne okna i drzwi

[

]

rok

GJ

Q

U

A

Sd

Q

Q

Ok

,

10

64

,

8

,

.

inf

5

1

0

+

⋅

⋅

⋅

⋅

=

−

Podsumowanie

(

)

(

)

(

)

rok

zł

A

A

O

q

y

O

q

y

O

Q

x

O

Q

x

O

O

b

b

m

m

z

z

rW

rOk

,

12

12

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

−

⋅

+

⋅

⋅

−

⋅

⋅

⋅

+

+

⋅

⋅

−

⋅

⋅

=

∆

+

∆

W

OK

N

N

+

Określenie rocznej oszczędności kosztów energii

wynikającej z wykonania wariantu termomodernizacji

Określenie nakładów inwestycyjnych dla wariantu termomodernizacji

Określenie SPBT dla

poszczególnych wariantów

Wybór wariantu optymalnego wg

kryterium minimalnego wskaźnika SPBT

(

)

(

)

∑

∆

+

∆

+

=

n

rW

rOk

W

OK

O

O

N

N

SPBT

2009-03-28

8

Dziękuję za uwagę