* SEZONOWE

ZAPOTRZEBOWANIE

NA CIEPŁO.

1. Uwagi wstępne.

1. Uwagi wstępne.

2.Podstawowe pojęcia i definicje.

2.Podstawowe pojęcia i definicje.

3. Zasada obliczeń.

3. Zasada obliczeń.

4. Obliczanie składników strat ciepła.

4. Obliczanie składników strat ciepła.

5. Obliczanie zysków ciepła.

5. Obliczanie zysków ciepła.

6. Obliczenie sezonowego zapotrzebowania na

6. Obliczenie sezonowego zapotrzebowania na

ciepło.

ciepło.

1. UWAGI WSTĘPNE.

1. UWAGI WSTĘPNE.

Zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewani odnosimy do sezonu
ogrzewczego jak i do kubatury budynku a wyliczony wskaźnik
służy do jego charakterystyki i oceny energetycznej. Aby
wyliczone wielkości były porównywalne istnieje potrzeba ich
normalizacji.

Norma PN-B-02025:1999 podaje sposób obliczania sezonowego
zapotrzebowania na ciepło do ogrzania budynków mieszkalnych i
użyteczności publicznej w standardowym sezonie ogrzewczym
przy

obliczeniowych

wartościach

temperatury

powietrza

wewnętrznego według PN-82/B-02402 i strumienia powietrza
wentylacyjnego według PN-83/B-03430.

Normę PN-B-02025:1999 stosuje się:

• w projektowaniu, przy określaniu charakterystyki
energetycznej budynków mieszkalnych i użyteczności
publicznej wymaganej ustawą „Prawo budowlane” i
właściwymi przepisami wykonaw-czymi do przedkładania przy
ubieganiu się o pozwolenie na budowę.

•w diagnostyce energetycznej istniejących budynków
mieszkal-nych i użyteczności publicznej.

2. PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE.

2. PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE.

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania w

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania w

standar-dowym sezonie ogrzewczym

standar-dowym sezonie ogrzewczym

to ilość ciepła,

stanowiąca różnicę strat ciepła i wykorzystywanych zysków
ciepła budynku w stan-dardowym sezonie ogrzewczym przy:

- obliczeniowej temperaturze powietrza wewnętrznego,

-

projektowanej

wartości

strumienia

powietrza

wentylacyjnego,

- temperaturze powietrza zewnętrznego i promieniowaniu
sło-necznym odpowiadającym średnim wieloletnim.

Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło w

Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło w

standardo-wym

sezonie

ogrzewczym

standardo-wym

sezonie

ogrzewczym

to

stosunek

sezonowego zapotrzebowa-nia na ciepło do ogrzewania w
standardowym sezonie ogrzew-czym do kubatury ogrzewanej
części budynku.

Temperatura obliczeniowa zewnętrzna T

Temperatura obliczeniowa zewnętrzna T

e

min

e

min

to

temperatura po-wietrza zewnętrznego określona według PN-
82/02403.

Standardowy sezon ogrzewczy

Standardowy sezon ogrzewczy

to sezon ogrzewczy

scharaktery-zowany przez następujące wielkości klimatyczne:

- wieloletnie średnie miesięczne temperatury powietrza
zewnę-trznego,

- wieloletnie średnie sumy miesięczne promieniowania
słonecz-nego

całkowitego

na

różnie

zorientowane

powierzchnie,

- wieloletnie średnie roczne temperatury powietrza zewnętrz-
nego,

-

wieloletnie

średnie

roczne

amplitudy

powietrza

zewnętrznego.

Współczynnik wykorzystania zysków ciepła

Współczynnik wykorzystania zysków ciepła

to

współczynnik podający udział wykorzystywanych zysków ciepła w
każdym miesią-cu sezonu ogrzewczego w stosunku do całkowitych
miesięcznych zysków (wewnętrznych i od promieniowania
słonecznego).

3. ZASADA OBLICZEŃ.

3. ZASADA OBLICZEŃ.

Budynek dzielimy na

strefy, z których każda obejmuje:

- pomieszczenia ogrzewane, jednorodne z uwagi na
obliczenio-wą temperaturę powietrza wewnętrznego,

- pomieszczenia nieogrzewane, w których temperaturę
powie-trza wewnętrznego oblicza się z bilansu ciepła,

Gdy obliczony dla strefy strumień ciepła wymienianego ze
strefa-mi przylegającymi (z uwzględnieniem wentylacji) jest
mniejszy od zera to strefę traktujemy jako nie ogrzewaną.

Kondygnacje powtarzalne można traktować jako jedną strefę.

Wartość sezonowego zapotrzebowanie na ciepło oblicza się
osobno dla każdej strefy a następnie sumuje dla całego budynku.

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Q

h

[kWh/a] w wyodrębnionej strefie budynku obliczamy jako różnicę
strat i zys-ków ciepła. Zyski pochodzą od słońca i źródeł
wewnętrznych.

Składniki podanego wzoru dotyczą m-tego miesiąca sezonu og-
rzewczego i są wartościami średnimi miesięcznymi.

Q

Q

h

h

=

=





[(

[(

Φ

Φ

z

z

+

+

Φ

Φ

w

w

+

+

Φ

Φ

g

g

+

+

Φ

Φ

a

a

) –

) –

η

η

m

m

(

(

Φ

Φ

sw

sw

+

+

Φ

Φ

i

i

)

)

.

.

Δ

Δ

t

t

m

m

=

=

=

=





[(Q

[(Q

z

z

+ Q

+ Q

w

w

+ Q

+ Q

g

g

+ Q

+ Q

a

a

) –

) –

η

η

m

m

(Q

(Q

sw

sw

+ Q

+ Q

i

i

)

)

Składniki wzoru dotyczą m-tego miesiąca sezonu ogrzewczego i
są wartościami średnimi miesięcznymi, gdzie:

m – numer kolejnego miesiąca w sezonie ogrzewczym,

Φ

z

– strumień cieplny, przenikający przez przegrody zewnętrzne

[W],

Φ

w

– strumień cieplny, przenikający przez przegrody wewnętrzne

do

powierzchni o temperaturze różnej od temperatury i-tej strefy
[W],

Φ

g

– strumień cieplny, przenikający do gruntu [W],

Φ

a

– strumień cieplny na podgrzanie powietrza wentylacyjnego

[W],

Φ

sw

– strumień zysków ciepła słonecznego przez okna [W],

Φ

i

– strumień wewnętrznych zysków ciepła [W],

Δt

m

– czas trwania wyróżnionego m-tego miesiąca sezonu [doby],

η

m

– współczynnik wykorzystania zysków ciepła

Dalsze oznaczenia na następnej planszy.

-

Oznaczeń ciąg dalszy:

Q

z

– straty ciepła przez przegrody zewnętrzne [kWh],

Q

w

– straty ciepła przez przegrody wewnętrzne do pomieszczeń

przy-

ległych o niższej temperaturze [kWh],

Q

g

– straty ciepła przez podłogi do gruntu [kWh],

Q

a

– straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego [kWh],

Q

sw

– zyski ciepła słonecznego przez okna ;kWh],

Q

i

– wewnętrzne zyski ciepła [kWh].

Współczynnik wykorzystania zysków ciepła m-tego miesiąca

sezonu

obliczamy dla każdej strefy według wzoru:

GLR

1

e

1

=

η

a

g

w

z

i

sw

Q

+

Q

+

Q

+

Q

Q

+

Q

=

GLR

.

gdzie: GLR – stosunek zysków do strat. (Pozostałe oznaczenia jak

poprzednio.)

Dane klimatyczne do obliczeń strat ciepła i zysków ciepła słonecznego podaje
załącznik do normy PN-B-02025:1999.

-

-

4. OBLICZANIE SKŁADNIKÓW STRAT CIEPŁA.

4. OBLICZANIE SKŁADNIKÓW STRAT CIEPŁA.

Straty ciepła przez przegrody zewnętrzne pełne, okna i drzwi
oblicza się według wzoru:

Q

Q

k(m)

k(m)

= 86400U

= 86400U

k

k

.

.

A

A

k

k

( T

( T

ij

ij

- T

- T

e(m)

e(m)

)Ld

)Ld

(m)

(m)

[kWh]

[kWh]

gdzie:

86400 – liczba sekund w dobie,

U

k

– współczynnik przenikania ciepła k-tej przegrody

zewnętrznej

(z uwzględnieniem mostków cieplnych) [W/(m

2.

K)],

A

k

– powierzchnia k-tej przegrody zewnętrznej (przegrody

pełnej

w osiach przegród poprzecznych, okna i drzwi balkonowe
w

świetle ościeży) [m

2

],

T

ij

– obliczeniowa średnia temperatura powietrza

zewnętrznego

w j-tej strefie budynku [K],

T

em

– obliczeniowa średnia temperatura powietrza

zewnętrznego

w m-tym miesiącu,

Ld

(m)

– liczba dni w m-tym miesiącu,

m – numer miesiąca w sezonie ogrzewczym.

Wartości obliczeniowe temperatury powietrza
zewnętrznego T

e(m)

oraz liczby Ld

(m)

w poszczególnych

miesiącach dla 59 stacji klima-tycznych podano w
załączniku B normy PN-B-02025:1999.

Straty ciepła z j-tej strefy budynku do strefy sąsiedniej j+1
przez przegrodę oddzielającą obie strefy (ściana, strop itp.), m-
tym miesiącu oblicza się według wzoru:

Q

Q

i(m)

i(m)

= 86400 U

= 86400 U

i

i

.

.

A

A

i

i

( T

( T

ij

ij

- T

- T

i(j+1)

i(j+1)

) Ld

) Ld

(m)

(m)

[kWh]

[kWh]

gdzie:

U

i

- współczynnik przenikania ciepła przegrody wewnętrznej

[W/(m

2.

K)],

A

i

- pole powierzchni przegrody wewnętrznej w osiach

przegród

poprzecznych [m

2

],

T

i(j+1)

– obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego w

strefie budynku (j+1).

Straty ciepła do gruntu z ogrzewanej strefy budynku w m-tym

miesiącu obliczamy według wzoru:

Q

Q

g(m)

g(m)

= 86400{L

= 86400{L

s

s

(T

(T

ij

ij

– T

– T

o

o

)+L

)+L

p

p

.

.

T

T

a

a

.

.

cos [

cos [

π

π

(n-1-

(n-1-

β

β

)/6]} [kWh],

)/6]} [kWh],

w którym:

L

s

– współczynnik sprzężenia stałych w czasie strat ciepła do

gruntu [W/K],

L

p

– współczynnik sprzężenia periodycznych strat ciepła do gruntu

[W/K],

T

o

– średnia temperatura powietrza zewnętrznego w roku [ºC],

T

a

– amplituda roczna temperatury powietrza zewnętrznego [ºC],

n – kolejny numer m-tego miesiąca w roku, np. dla stycznia n=1,

β – parametr zależny od rodzaju podłogi; należy przyjmować: β=2
dla podłogi na gruncie z izolacją pionową, β=1 w pozostałych
przypadkach.

Wartości T

o

i T

a

podano w załączniku B normy PN-B

02025:1999. Wartości L

s

i L

p

zależą od rodzaju podłogi a

sposób ich obliczania określa p. 3.2.2 i 3.2.3 normy jw.

Strop piwnicy nieogrzewanej traktujemy jako przegrodę stref
ogrzewanej i nieogrzewanej a straty oblicza się korzystając ze wzorów
na obliczanie strat do pomieszczeń nieogrzewanych.

Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego j-tej strefy
budynku oblicza się według wzoru:

Q

Q

v(m)

v(m)

= 24c

= 24c

p

p

.

.

ρ

ρ

p

p

.

.

Ψ

Ψ

(T

(T

ij

ij

– T

– T

e(m)

e(m)

) Ld

) Ld

(m)

(m)

[kWh],

[kWh],

w którym:

c

p

– ciepło właściwe powietrza [J/(kg

.

K),

ρ

p

– gęstość powietrza zewnętrznego [kg/m

3

],

Ψ – strumień powietrza wentylacyjnego w j-tej strefie (wg PN-83/B-
03430).

5. OBLICZANIE ZYSKÓW CIEPŁA.

5. OBLICZANIE ZYSKÓW CIEPŁA.

Zyski ciepła od promieniowania słonecznego w m-tym miesiącu
dla każdej elewacji oblicza się według wzoru:

Q

Q

s(m)

s(m)

= 3600A

= 3600A

s

s

.

.

TR

TR

.

.

S

S

(m)

(m)

.

.

Z [kWh],

Z [kWh],

gdzie:

A

s

– łączne pole powierzchni szyb na danej elewacji [m

2

],

TR

–

współczynnik

przepuszczalności

promieniowania

słonecznego szyb,

S

(m)

– suma miesięczna całkowitego promieniowania słonecznego

na jednostkę powierzchni w m-tym miesiącu [W

.

h/m

2

],

Z – współczynnik zacienienia elewacji.

Wartości obliczeniowe całkowitego promieniowania
słonecznego podano w załączniku C, współczynnika
zacienienia elewacji w załączniku D, a współczynnika
przepuszczalności promieniowania słonecznego szyb w
załączniku E do normy PN-B-02025:1999.

Zyski wewnętrzne to zyski ciepła pochodzące od:

- mieszkańców,
- ciepłej wody użytkowej,
- gotowania posiłków,
- urządzeń elektrycznych oświetleniowych,
- innych urządzeń elektrycznych.

Zyski pochodzące od mieszkańców, przypadające na jedno mieszkanie
w m-tym miesiącu wynoszą:

Q

Q

L(m)

L(m)

= 86400

= 86400

Φ

Φ

l

l

.

.

N

N

.

.

Ld

Ld

(m)

(m)

[kWh]

[kWh]

gdzie:

Φ

L

– średni dobowy strumień ciepła wydzielony przez człowieka [W],

N – liczba osób w danym mieszkaniu.

Zyski ciepła od ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) obliczamy ze wzoru:

Q

Q

cw(m)

cw(m)

= (

= (

ΔΦ

ΔΦ

cw

cw

+

+

Φ

Φ

cw

cw

.

.

N) Ld

N) Ld

(m)

(m)

[kWh],

[kWh],

w którym:

Φ

cw

- uśredniony strumień cieplny od c.w.u. odniesiony do mieszkańca [W],

ΔΦ

cw

- uśredniony strumień cieplny od c.w.u. odniesiony do mieszkania

[W].

Zyski ciepła pochodzące od gotowania posiłków obliczamy ze
wzoru:

Q

Q

c(m)

c(m)

= 86400

= 86400

Φ

Φ

c

c

.

.

Ld

Ld

(m)

(m)

[kWh],

[kWh],

w którym:

Φ

c

– uśredniony strumień cieplny od gotowania odniesiony

do
mieszkania [W].

Zyski ciepła od elektrycznych urządzeń oświetleniowych
wynoszą:

Q

Q

os(m)

os(m)

= 86400

= 86400

Φ

Φ

os

os

.

.

Ld

Ld

(m)

(m)

[kWh]

[kWh]

gdzie:

Φ

os

– uśredniony strumień cieplny od urządzeń

oświetleniowych
odniesiony do jednego mieszkania [W].

Zyski ciepła od pozostałych urządzeń elektrycznych oblicza

się według wzoru:

Q

Q

ei(m)

ei(m)

= 86400

= 86400

Φ

Φ

ei

ei

.

.

Ld

Ld

(m)

(m)

[kWh],

[kWh],

Φ

ei

– uśredniony strumień cieplny od urządzeń

elektrycznych
do jednego mieszkania [w].

Wartości danych do obliczeń bytowych zysków ciepła
określone są w załączniku F do normy PN-B- O2025:1999.

6. OBLICZANIE SEZONOWEGO ZAPOTRZEBOWANIA NA

6. OBLICZANIE SEZONOWEGO ZAPOTRZEBOWANIA NA

CIEPŁO.

CIEPŁO.

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania w standar-
dowym sezonie ogrzewczym obliczamy według schematu:

1. Oddzielne obliczenie składników strat i zysków ciepła Q

z

; Q

w

;

Q

g

; Q

a

; Q

sw

i Q

i

w odniesieniu do każdego miesiąca sezonu

ogrzewczego.

2. Obliczenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzania budynku
w każdym miesiącu sezonu z uwzględnieniem współczynnika
wykorzystania zysków ciepła η

m

.

3. Obliczenie całkowitego sezonowego zapotrzebowania na
ciepło do ogrzewania Q

h

jako sumy zapotrzebowania w kolejnych

miesiącach sezonu ogrzewczego.

Wskaźnik zapotrzebowania na ciepło E obliczmy jako iloraz
całko-witego zapotrzebowania i kubatury ogrzewanej części
budynku.

V

Q

E=

gdzie: Q – zapotrzebowanie na ciepło w całym sezonie ogrzewczym
[kWh/a],

V – kubatura nadziemnej części budynku [m

3

].

Kubatura obliczona zgodnie z PN-ISO 9836:1997, powiększona o kubaturę ogrzewanych
pomieszczeń użytkowych poddasza lub piwnicy i pomniejszona o kubaturę wydzielonych klatek
schodowych, szybów wind, otwartych wnęk, logii i galerii.

[kWh/(m

3.

a)]

Omówiona zasada obliczania jest praktycznie nie do zreali-

zowania tradycyjnymi metodami obliczeń, dlatego też należy
posługiwać się programami komputerowymi do obliczania współ-
czynnika E.

Norma PN-B-02025:1999 podaje w załączniku G uproszczony
sposób jego obliczania, przeznaczony do bezpośredniego
wykorzystania

przez

projektantów,

jednak

z

pewnymi

ograniczeniami podanymi w opisie.