background image

 

 

* 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.

background image

 

 

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.

background image

 

 

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

min

min

 

 

to 

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

background image

 

 

     

     

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).

background image

 

 

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.

background image

 

 

        

        

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.

background image

 

 

              

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.

-

-

background image

 

 

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.

background image

 

 

      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

( 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

-  pole  powierzchni  przegrody  wewnętrznej  w  osiach 

przegród 

      poprzecznych [m

2

],

T

i(j+1)

 – obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego w 

           strefie budynku (j+1).

background image

 

 

     

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. 

background image

 

 

      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).

background image

 

 

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.

background image

 

 

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

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].

background image

 

 

     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.

background image

 

 

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)]

background image

 

 

     

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 

pewnymi 

ograniczeniami podanymi w opisie.


Document Outline