1. Charakterystyka modernizowanego budynku

1. Charakterystyka ogólna budynku

Przedmiotem audytu energetycznego jest wielorodzinny budynek mieszkalny przy ul. Kaczora Donalda 67 w Zamościu.

Budynek został oddany do użytku w 1972 roku.

Opisywany budynek posiada 2 kondygnacje i 3 mieszkania. Obiekt zamieszkiwany jest przez 15 osób.

Inwentaryzacja techniczno - budowlana budynku została sporządzona w oparciu o:

• oględziny budynku,

• pomiary z natury wykonane w miesiącu marcu 2008r,

• inwentaryzację uproszczoną kondygnacji powtarzalnych,

• informacje przekazane przez właściciela

• Charakterystyka techniczna budynku

1. Opis konstrukcji

Przedmiotowy budynek nie jest podpiwniczony, strop wielospadowy wentylowany pokryty dachówką ceramiczną. Podstawowe parametry techniczne analizowanego budynku mieszkalnego przedstawiono w tabeli 3.

Tabela 3. Parametry techniczne budynku

L.p.	Parametry	Obmiar
1.	Wysokość parteru, m	2,5
2.	Wysokość piętra, m	2,6
3.	Powierzchnia użytkowa, m^2	214,8
4.	Kubatura ogrzewana, m^3	547,7
5.	Współczynnik kształtu A/V	0,392

Ściany zewnętrzne: frontowa i tylna

Ściany zewnętrzne wykonane zostały jako ściany osłonowe trzywarstwowe. Układ warstw ściany, licząc od strony wewnętrznej, przedstawiono w tabeli 4.

Tabela 4. Układ warstw ścian zewnętrznych

Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
SZN	Ściana zewnętrzna
Rodzaj przegrody: Ściana zewnętrzna, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
TYNK-CW	0,0100	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,012	0,012	45,00	16	222,2	222,2
PORO 25	0,2500	Mur z cegły Porotherm 25 P+W.		1300	0,840	0,573	0,573			1852,0	1852,0
TYNK-CW	0,0100	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,012	0,012	45,00	16	222,2	222,2
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,130
Opór przejmowania na zewnątrz Re, [m2·K/W]:												0,040
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												0,767
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												1,303

Przegrody poziome

Tabela 5. Układ warstw podłogi na gruncie


Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
PODŁ GRUNT	Podłoga na gruncie
Rodzaj przegrody: Podłoga na gruncie, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
PŁYT-CERAM	0,0100	Płyty okładzinowe ceramiczne.	1,050	2000	0,840	0,010	0,010	250,00	3	40,0	40,0
BET-CHUDY	0,0600	Podkład z betonu chudego.	1,050	1900	0,840	0,057	0,057	50,00	14	1200,0	1200,0
POLIETYLEN	0,0100	Folia polietylenowa.	0,200	1300	1,420	0,050	0,050	0,07	10000	138888,9	138888,9
BETON-2200	0,1000	Beton zwykły z kruszywa kamiennego - gęs	1,300	2200	0,840	0,077	0,077	45,00	16	2222,2	2222,2
ŻWIR	0,2000	Żwir.	0,900	1800	0,840	0,222	0,222	35,00	21	5714,3	5714,3
Równoważny opór gruntu wraz z oporami przejmowania Rg, [m2·K/W]:												1,296
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												1,488
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												0,672

Tabela 6. Układ warstw stropu nad parterem


Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
SUF PARTER	Strop ciepło do góry
Rodzaj przegrody: Strop ciepło do góry, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
PŁYT-CERAM	0,0150	Płyty okładzinowe ceramiczne.	1,050	2000	0,840	0,014	0,014	250,00	3	60,0	60,0
BET-CHUDY	0,0400	Podkład z betonu chudego.	1,050	1900	0,840	0,038	0,038	50,00	14	800,0	800,0
POLIETYLEN	0,0050	Folia polietylenowa.	0,200	1300	1,420	0,025	0,025	0,07	10000	69444,4	69444,4
STR-AKER22	0,2200	Strop gęstożebrowy z wypełnieniem pustak		1300	0,840	0,260	0,260			3846,0	3846,0
TYNK-CW	0,0100	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,012	0,012	45,00	16	222,2	222,2
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,100
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,100
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												0,550
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												1,820














Strop pod poddaszem nieogrzewanym

Tabela 6.1. Układ warstw stropu nad mieszkaniem pierwszym

Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
SUF M1	Strop pod nieogrz. poddaszem
Rodzaj przegrody: Strop pod nieogrz. poddaszem, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
WIÓRY-DR-L	0,1000	Wióry drzewne luzem.	0,070	150	2,500	1,429	1,429	600,00	1	166,7	166,7
POLIETYLEN	0,0100	Folia polietylenowa.	0,200	1300	1,420	0,050	0,050	0,07	10000	138888,9	138888,9
PORO 12	0,1200	Mur z cegły Porotherm 11.5 P+W.		1300	0,840	0,230	0,230			852,0	852,0
TYNK-CW	0,0300	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,037	0,037	45,00	16	666,7	666,7
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,100
Opór przejmowania na zewnątrz Re, [m2·K/W]:												0,100
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												1,945
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												0,514


Tabela 6.2. Układ warstw stropu nad mieszkaniem drugim i trzecim


Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
SUF M2-3	Strop pod nieogrz. poddaszem
Rodzaj przegrody: Strop pod nieogrz. poddaszem, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
WIÓRY-DR-L	0,1000	Wióry drzewne luzem.	0,070	150	2,500	1,429	1,429	600,00	1	166,7	166,7
POLIETYLEN	0,0100	Folia polietylenowa.	0,200	1300	1,420	0,050	0,050	0,07	10000	138888,9	138888,9
PORO 12	0,1200	Mur z cegły Porotherm 11.5 P+W.		1300	0,840	0,230	0,230			852,0	852,0
TYNK-CW	0,0100	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,012	0,012	45,00	16	222,2	222,2
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,100
Opór przejmowania na zewnątrz Re, [m2·K/W]:												0,100
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												1,921
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												0,521

Ściany wewnętrzne

W audycie energetycznym rozpatrywano także ściany wewnętrzne rozdzielające mieszkania oraz pomieszczenia. Układ warstw ściany przedstawiono w tabeli 7 i 8.

Tabela 7. Układ warstw ścian wewnętrznych pomiędzy mieszkaniami


Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
SWN	Ściana wewnętrzna
Rodzaj przegrody: Ściana wewnętrzna, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
TYNK-CW	0,0050	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,006	0,006	45,00	16	111,1	111,1
CEGŁA-SILP	0,2400	Mur z cegły silikatowej pełnej.	1,000	1900	0,880	0,240	0,240	105,00	7	2285,7	2285,7
TYNK-CW	0,0050	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,006	0,006	45,00	16	111,1	111,1
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,130
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,130
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												0,512
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												1,952

Tabela 8. Układ warstw ścian wewnętrznych pomiędzy pomieszczeniami


Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
SWD	Ściana wewnętrzna
Rodzaj przegrody: Ściana wewnętrzna, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
TYNK-CW	0,0100	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,012	0,012	45,00	16	222,2	222,2
CEG-DZ-6.5	0,1200	Mur z cegły dziurawki 120x250x65.	0,640	1400	0,880	0,188	0,188	135,00	5	888,9	888,9
TYNK-CW	0,0100	Tynk lub gładź cementowo-wapienna.	0,820	1850	0,840	0,012	0,012	45,00	16	222,2	222,2
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,130
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,130
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												0,472
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												2,119

Dach budynku

W budynku wyróżniamy dwa rodzaje rodzaje dachu. Pierwszy to dach w pomieszczeniu użytkowym pełniący funkcję stropodachu oraz drugi w pomieszczeniu nieogrzewanym nad pierwszym piętrem.

Tabela 9.1. Układ warstw w stopodachu


Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
DACH KART	Dach
Rodzaj przegrody: Dach, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
DACHÓW_CER	0,0200	Dachówka ceramiczna.	0,820	1800	0,880	0,024	0,024	105,00	7	190,5	190,5
SOSNA-WZDŁ	0,0750	Drewno sosnowe wzdłuż włókien.	0,300	550	2,510	0,250	0,250	320,00	2	234,4	234,4
POLIETYLEN	0,0050	Folia polietylenowa.	0,200	1300	1,420	0,025	0,025	0,07	10000	69444,4	69444,4
WIÓRY-LEP7	0,2000	Płyty wiórowe na lepiszczu syntetycznym	0,130	700	2,090	1,538	1,538	34,00	21	5882,4	5882,4
GIPS-KART	0,0150	Płyty gipsowo-kartonowe.	0,230	1000	1,000	0,065	0,065	75,00	10	200,0	200,0
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,100
Opór przejmowania na zewnątrz Re, [m2·K/W]:												0,040
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												2,043
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												0,489


Tabela 9.2. Układ warstw w dachu


Symbol	d	Opis materiału	λ	ρ	cp	R	Rcor	δ	μ	Z	Zcor	Uwagi
	m		W/(m·K)	kg/m3	kJ/(kg·K)	m2·K/W	m2·K/W	g/(m·h·Pa)		m2h·Pa/g	m2h·Pa/g
DACH	Dach
Rodzaj przegrody: Dach, Warunki wilgotności: Średnio wilgotne
DACHÓW_CER	0,0200	Dachówka ceramiczna.	0,820	1800	0,880	0,024	0,024	105,00	7	190,5	190,5
SOSNA-WZDŁ	0,0750	Drewno sosnowe wzdłuż włókien.	0,300	550	2,510	0,250	0,250	320,00	2	234,4	234,4
POLIETYLEN	0,0050	Folia polietylenowa.	0,200	1300	1,420	0,025	0,025	0,07	10000	69444,4	69444,4
Opór przejmowania wewnątrz Ri, [m2·K/W]:												0,100
Opór przejmowania na zewnątrz Re, [m2·K/W]:												0,040
Suma oporów przejmowania i przewodzenia R, [m2·K/W]:												0,439
Współczynnik przenikania ciepła U, [W/(m2·K)]:												2,276




Okna i drzwi

W budynku znajduję się typowa drewniana stolarka okienna dwuszybowa zespolona. Zestawienie wszystkich rozmiarów stolarki okiennej wraz z ilością oraz wartościami współczynnika przenikania ciepła znajduję się w tabeli 11.

Tabela 10. Stolarka okienna


L.p.	Stolarka	Miejsce	Powierzchnia	Ilość	U
				posadowienia	m^2	szt.	W/(m^2K)
1.	78x98	stropodach	0,76	17	3
2.	120x140	ściana frontowa	1,68	5	3
3.	150x140	ściana frontowa	2,1	2	3

Drzwi wejściowe do mieszkań drewniane typowe, a założony dla nich współczynnik przenikania ciepła wynosi U = 3,0 W/m²K.

W tabeli 11 zestawiono powierzchnie całkowite ścian i stropów (nie odliczano powierzchni okien i drzwi) oraz współczynnik przenikania przegród budowlanych opisanych powyżej.

Tabela 11. Współczynnik przenikania przegród budowlanych


Symbol	Opis	R	U	A
		m2·K/W	W/m2·K	m2
DACH	Dach	0,439	2,276	114,97
DACH KART	Dach	2,043	0,489	35,19
PODŁ GRUNT	Podłoga na gruncie	1,488	0,672	100,41
SUF PARTER	Strop ciepło do góry	0,550	1,820	108,57
SUF M1	Strop pod nieogrz. poddaszem	1,945	0,514	20,85
SUF M2-3	Strop pod nieogrz. poddaszem	1,921	0,521	37,74
SWD	Ściana wewnętrzna	0,472	2,119	139,48
SWN	Ściana wewnętrzna	0,512	1,952	88,65
SZN	Ściana zewnętrzna	0,767	1,303	240,09

1. System grzewczy

Badany budynek zasilany jest w energię cieplną na potrzeby c.o. z kotła gazowego. W analizowanym budynku zainstalowany jest przestarzały kocioł gazowy.

Budynek jest wyposażony w tradycyjny typ instalacji c.o. tzn. dwururową z rozdziałem dolnym. Parametr pracy instalacji wynosi T_Z/T_P = 85/70ºC. W mieszkaniach lokatorskich znajdują się żeliwne grzejniki. Na grzejnikach brak jest zaworów termostatycznych oraz brak podzielników kosztów. Brak jest również zamontowanych na pionach instalacji c.o. zaworów automatycznej regulacji podpionowej.

Składowe sprawności systemu grzewczego oszacowano (zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej) na poziomach przedstawionych w tabeli 12.

Tabela 12. Składowe sprawności systemu grzewczego

L.p.	Sprawność składowa	Oznaczenie	Wartość
1.	Sprawność wytwarzania ciepła	ηw	0,65
2.	Sprawność przesyłania ciepła	ηp	0,90
3.	Sprawność regulacji systemu ogrzewania (GLR = 0,27, ηco=0,90)	ηr	0,87
4.	Sprawność wykorzystania ciepła	ηc	0,95
5.	Wprowadzenie przerw na ogrzewanie	wt	1,00
6.	Wprowadzenie przerw w okresie doby	Wd	0,95
7.	Sprawność całkowita sytemu	η	0,459

Zapotrzebowanie na ciepło

Na wykresie 1 i tabeli 13 przedstawiono bilans energii cieplnej w standardowym sezonie grzewczym.




Rys.1. Bilans energii cieplnej w standardowym sezonie grzewczym (Audytor OZC)

Tabela 13. Bilans energii cieplnej w standardowym sezonie grzewczym (Audytor OZC)

Miesiąc	Nd	Tem,m	Qz	Qw	Qg	Qa	η	Qsw	Qi	Qh
		˚C	GJ/rok	GJ/rok	GJ/rok	GJ/rok		GJ/rok	GJ/rok	GJ/rok
Wrzesień	5	12,8	1,36	-0,00	0,24	0,30	0,734	0,55	0,88	0,85
Październik	31	7,8	14,06	-0,00	2,03	3,14	0,916	2,30	5,48	12,10
Listopad	30	3,0	18,85	0,00	2,66	4,19	0,980	1,30	5,30	19,24
Grudzień	31	-1,4	24,45	0,00	3,47	5,43	0,995	0,83	5,48	27,08
Styczeń	31	-4,3	27,72	-0,00	4,00	6,16	0,996	1,30	5,48	31,12
Luty	28	-3,2	23,92	0,00	3,79	5,31	0,990	2,16	4,95	25,98
Marzec	31	0,7	22,08	-0,00	4,00	4,91	0,969	3,43	5,48	22,36
Kwiecień	30	7,4	14,04	-0,00	3,36	3,13	0,886	4,16	5,30	12,15
Maj	5	12,7	1,38	-0,00	0,44	0,31	0,700	0,88	0,88	0,89
W sezonie	222	2,0	147,85	-0,00	24,00	32,88	0,943	16,92	39,22	151,77

gdzie:

N_d - Liczba dni w miesiącu sezonu grzewczego;

T_em,m - Średnia temperatura zewnętrzna w miesiącu sezonu grzewczego, ˚C;

Q_z - Straty energii cieplnej przez przegrody zewnętrzne (ściany, dachy, stropodachy, okna, drzwi), GJ/rok;

Q_w - Straty energii cieplnej przez przegrody wewnętrzne (ściany, stropy, okna, drzwi), GJ/rok;

Q_g - Straty energii cieplnej przez przegrody przyległe do gruntu (ściany, podłogi), GJ/rok;

η - Współczynnik wykorzystania zysków ciepła;

Q_sw - Zyski ciepła od promieniowania słonecznego przez zewnętrzne przegrody przezroczyste (okna, świetliki, przeszklone drzwi), GJ/rok;

Q_i - Bytowe zyski ciepła (ludzie, ciepła woda, oświetlenie, gotowanie, urządzenia elektryczne, GJ/rok;

Q_h - Łączne zużycie energii z uwzględnieniem zysków ciepła i sprawności ich wykorzystania, GJ/rok.

Obliczeniowe zapotrzebowanie ciepła analizowanego budynku zostało wyznaczone dla standardowego sezonu grzewczego w sposób określony w PN-B-02025.

Obliczenia wykonano za pomocą programu „Audytor OZC”. Roczne zapotrzebowanie na ciepło badanego obiektu wynosi 151,77 GJ/rok.

Zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania c.w.u.

Budynek posiada samodzielny system zaopatrzenia w c.w.u. tzn., że zimna woda wodociągowa jest podgrzewana przez pojemnościowy podgrzewacz c.w.u. zasilany z kotła

gazowego w zależności od indywidualnych potrzeb mieszkańców.

Do obliczenia zapotrzebowania ciepła na cele c.w.u. przyjęto:

• zużycie ciepłej wody - 35 dm³/(osobę/dzień),

Obliczeniowa moc cieplna na przygotowanie ciepłej wody - 46,1 kW

Φ= [Qkw / (tuz* 18) ] * Nh kW

Nh =9,32 L ^-0,244

Φ = 46,1 kW

Nh = 4,81

Obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło dla c.w.u. - 226,7 GJ

Qw,nd = Vcwi*Li *cw*pw*(Ocw - Oo) *k_t *t_uz /(1000*3600) kWh/rok

Cw = 4,19 ρw = 1000 tuz = 365 Li = 15 Vcwi = 35 kt = 1,28

Qkw = Qw,nd/ηw,tot kWh/rok

ηw,tot = ηwg*ηwd*ηws*ηwe

ηwg = 0,85 ηwd = 0,6 ηws = 0,4 ηwe = 1

Qw,nd = 12846,54 kWh/rok

ηw,tot = 0,204

Qkw = 62973,23 kWh/rok → 226,7 GJ/rok

Zapotrzebowanie na ciepło do ogrzania powietrza wentylacyjnego

W budynku występuje grawitacyjny system wentylacji poprzez kratki wentylacyjne znajdujące się w kuchniach i łazienkach. Do obliczenia start ciepła przyjęto normowe ilości wymian w pomieszczeniach określone zgodni z PN - 83/B-03430. Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Obliczenia strumienia powietrza wentylacyjnego wykonano przy następujących założeniach:

• dla kuchni z oknem zewn. wyposażoną w kuchenkę gazową - 70 m³/h - 15 szt.

• dla kuchni bez okna zewn. wyposażoną w kuchenkę gazową - 70 m³/h

• dla łazienki z ustępem lub bez - 50 m³/h - 15 szt.

• dla oddzielnego ustępu - 30 m³/h

• klatka schodowa - 15 m³/h

1. Ocena stanu technicznego budynku

1. Przegrody budowlane

Analizowany budynek eksploatowany jest od blisko 40 lat. Stwierdzono w nim występowanie licznych spękań okładziny wewnętrznej a nawet niekiedy jej ubytki. Nie stwierdzono spękań zagrażających konstrukcji. Pod względem konstrukcyjnym stan techniczny budynku jest zadowalający. Stwierdzono również niską izolacyjność cieplną ścian i stropodachu wentylowanego.

Budynek ze względu na okres kiedy został wybudowany, nie spełnia obowiązujących obecnie wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej przegród budowlanych określonych w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakimi powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

Stolarka okienna mieszkań znajduje się w złym stanie technicznym i należało by dokonać jej wymiany. Stolarka okienna drewniana w charakteryzuje się niską izolacyjnością cieplną (wypatrzone skrzydła, znaczne nieszczelności). Szczególnie złym stanem technicznym charakteryzują się ekrany międzyokienne. Są one powodem licznych zacieków oraz stanowią przegrodę o niskiej izolacyjności cieplnej.




Rys. 2. Zestawienie strat energii cieplnej (Audytor OZC)

Tabela 14. Zestawienie strat energii cieplnej (Audytor OZC)

Opis	GJ/Rok	kWh/rok	%
Drzwi wewnętrzne	0,00	0	0,0
Drzwi zewnętrzne	5,88	1634	2,9
Okno (świetlik) zewnętrzne	25,94	7206	12,7
Dach	5,98	1662	2,9
Podłoga na gruncie	24,00	6667	11,7
Strop ciepło do góry	0,00	0	0,0
Strop pod nieogrz. poddaszem	0,00	0	0,0
Ściana wewnętrzna	0,00	0	0,0
Ściana zewnętrzna	110,04	30567	53,7
Ciepło na wentylację	32,88	9133	16,1
Razem	204,73	56869	100,0

Zestawienie pokazuję, że najwięcej energii cieplnej tracone jest przez ścianę zewnętrzną 110,04 GJ, wentylację 32,88 GJ , okna 25,94 GJ i podłogę na gruncie 24,00 GJ

W związku z powyższym rozważa się następujące przedsięwzięcia termomodernizacyjne zmierzające do poprawienia izolacyjności cieplnej przegród budowlanych analizowanego budynku:

• docieplenie ścian zewnętrznych

• ocieplenie dachu wentylowanego,

• ocieplenie podłogi na gruncie,

• wymianę stolarki okiennej w mieszkania na okna o lepszej izolacyjności termicznej (z wyłączeniem okien na klatkach schodowych i w piwnicy),

• wymianę stolarki drzwiowej na stolarkę o lepszej izolacyjności cieplnej,

• zamontowanie systemu rekuperacji

1. System grzewczy

Instalacja centralnego ogrzewania, zbudowana w 1970 roku jest węzłem zdecydowanie przestarzałym i wymaga przebudowy bądź wymiany na nowocześniejszy o większej sprawności. Istniejący kotłownia obsługuje cały budynek.

Stan techniczny instalacji c.o. jest zły.

W związku z powyższym usprawnieniami związanymi z poprawieniem sprawności i komfortu użytkowania systemu grzewczego, które rozważa się są:

• montaż zaworów termostatycznych na grzejnikach,

• wymiana kotła wraz z przewodami na nowszy model,

• wymiana grzejników żeliwnych na płytowe dostosowane do pracy z pompa

• ciepła

• montaż zaworów automatycznej regulacji podpionowej dla potrzeb c.o.

• zastosowanie automatyki pogodowej

1. System c.w.u. i wentylacji

Zaopatrzenie mieszkańców w ciepłą wodę użytkową zachodzi poprawnie. Podobnie jest z systemem wentylacji grawitacyjnej.

Do przedsięwzięć termomodernizacyjnych, które mogą zostać podjęte w systemie c.w.u. i wentylacji należy zaliczyć przede wszystkim:

• modernizacje systemu c.w.u. poprzez zastosowanie pompy ciepła z zabudowanym podgrzewaczem c.w.u.

2. Usprawnienia termomodernizacyjne budynku

1. Wykaz przedsięwzięć wybranych do optymalizacji

W tabeli 16 zestawiono wszystkie możliwe do zrealizowania w analizowanym budynku mieszkalnym usprawnienia o charakterze termomodernizacyjnym.

Tabela 15. Wykaz przedsięwzięć termomodernizacyjnych

Lp.	Opis
1.	Docieplenie ścian zewnętrznych styropianem
2.	Docieplenie podłogi na gruncie styropianem
3.	Wymiana okien i drzwi
4.	Modernizacja systemu c.w.u.
5.	Modernizacja c.o.

2. Optymalizacja przedsięwzięć termomodernizacyjnych

1. Zmniejszenie strat przenikania przegrody

Dobranie optymalnych grubości dodatkowej izolacji przegrody budowlanej dokonuje się w oparciu o poniższe formuły obliczeniowe. Za optymalną grubość docieplenia uważa się grubość dla której prosty czas zwrotu nakładów SPBT, wynikający z poniesionych kosztów i uzyskanych oszczędności, przyjmuje wartość minimalną. Procedura ta wynika z zaleceń zawartych w załączniku nr 1 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, a także wzorów kart audytu energetycznego.


(6)

gdzie:

N_u - planowane koszty robót związanych ze zmniejszeniem strat ciepła przez przenikanie dla wybranej przegrody, zł;

ΔO_rU - roczna oszczędność kosztów energii wynikająca z zastosowania usprawnienia termomodernizacyjnego, zł/rok.


(7)

gdzie:

x₀,x₁ - udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na ciepło przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego;

Q_0u,Q_1u - roczne zapotrzebowanie na ciepło na pokrycie strat przez przenikanie przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego, GJ/rok;

O_0z,O_1z - opłata zmienna związana z dystrybucją i przesyłem jednostki energii wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia (tu opłata za ciepło i zmienna opłata za usługi przesyłowe), zł/GJ;

O_0z = 52,9zł=O_1z

y₀,y₁ - udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na moc cieplną przed i po wykonaniu usprawnienia termo modernizacyjnego;

q_0m,q_1m - roczne zapotrzebowanie na moc cieplną na pokrycie strat przez przenikanie przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego, MW;

O_0m,O_1m - stała opłata miesięczna związana z dystrybucją i przesyłem energii wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia (tu opłata za zamówioną moc cieplną i stała opłata za usługi przesyłowe), zł/(MW·miesiąc);

O_0m =0zł= O_1m

Ab₀,Ab₁ - miesięczna opłata abonamentowa przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego, zł.

Ab0 = 63 zł/m-c = Ab1


(8)

A - powierzchnia całkowita izolowanej przegrody przed i po modernizacji, m²

R - całkowity opór cieplny ocenianej przegrody budowlanej przed i po termomodernizacji, m²K/W

S_d - liczba stopniodni obliczona wg wzoru (9), dzień x K/rok


(9)

gdzie:

t_wo - obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego, określona zgodnie z PN-82/B-02402: Temperatura ogrzewanych pomieszczeń w budynkach, ˚C

t_e (m) - średnia wieloletnia temperatura miesiąca m., określona zgodnie z PN-B-02025: Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych, ˚C

L_d (m) - liczba dni ogrzewania w ciągu miesiąca m., określona zgodnie z Polską Normą powołaną powyżej,

L_g - liczba miesięcy ogrzewana w sezonie grzewczym, określona zgodnie z Polską Normą powołaną powyżej.


(10)

gdzie:

t_zo - obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego określona zgodnie z PN-82/B-02403: Temperatury obliczeniowe zewnętrzne, ˚C

R - całkowity opór cieplny przegrody przed i po termomodernizacji.

Docieplenie ścian zewnętrznych budynku - frontowej i tylnej

Proponuje się wykonanie ocieplenia ścian zewnętrznych budynku: frontowej, w tym ścian klatki schodowej i tylnej styropianem metodą lekką-mokrą.

W tabeli 17 zestawiono dane i wyniki obliczeń pozwalające na wyznaczenie optymalnej grubości docieplenia ścian.

Koszt wykonania poszczególnych grubości docieplenia określono na podstawie rzeczywistych cen robót dociepleniowych.

Tabela 16. Wybór optymalnej grubości docieplenia ścian zewnętrznych


OCIEPLENIE ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ STYROPIANEM
ocieplenie	pow A	Q0U	Q1U	q0U	q1U	N	R	Oru	SPBT
-	m2	GJ/rok	GJ/rok	MW	MW	zł	m2K/W		lata
czysta	242,000	104,277	0,000	0,013	0,000	0,000	0,767	5520,416	0,000
styr 50	242,000	33,804	4,722	0,010	0,004	15112,053	2,366	1539,605	9,816
styr 60	242,000	78,854	9,728	0,010	0,004	15644,453	2,679	3659,535	4,275
styr 70	242,000	78,854	8,713	0,010	0,003	16181,693	2,991	3713,256	4,358
styr 80	242,000	78,854	7,895	0,010	0,003	16723,773	3,301	3756,574	4,452
styr 90	242,000	78,854	7,207	0,010	0,003	17256,173	3,616	3792,984	4,549
styr 100	242,000	78,854	6,633	0,010	0,002	17812,773	3,929	3823,379	4,659
styr 110	242,000	78,854	6,145	0,010	0,002	18350,013	4,241	3849,212	4,767
styr 120	242,000	78,854	5,723	0,010	0,002	18906,613	4,554	3871,572	4,883
styr 130	242,000	78,854	5,356	0,010	0,002	19468,053	4,866	3890,997	5,003
styr 140	242,000	78,854	5,032	0,010	0,002	20000,453	5,179	3908,133	5,118
styr 150	242,000	78,854	4,746	0,010	0,002	20590,933	5,491	3923,269	5,248

Optymalną warstwą docieplenia ścian zewnętrznych, spełniającą wymagania minimalnej wartości oporu cieplnego dla ścian zewnętrznych - 4,0 m²K/W, będzie warstwa styropianu o grubości 11 cm i taką przyjęto do dalszych obliczeń.

Docieplenie podłogi na gruncie

Proponuje się wykonanie docieplenia podłogi na gruncie przez dodanie ocieplenia styropianem lub wełną mineralną. W tabeli 18 zestawiono dane i wyniki obliczeń pozwalające na wyznaczenie optymalnej grubości warstwy ocieplenia.


Tabela 18. Wybór optymalnego docieplenia podłogi na gruncie

OCIEPLENIE PODŁOGI NA GRUNCIE WEŁNĄ MINERALNĄ LUB STYROPIANEM
ocieplenie	pow A	Q0U	Q1U	q0U	q1U	N	R	Oru	SPBT
styr 50	100,000	78,854	8,843	0,010	0,001	12120,000	2,947	3706,369	3,270
styr 60	100,000	78,854	8,096	0,010	0,001	12340,000	3,219	3745,927	3,294
styr 70	100,000	78,854	7,465	0,010	0,001	12560,000	3,491	3779,322	3,323
styr 80	100,000	78,854	6,926	0,010	0,001	12780,000	3,763	3807,889	3,356
styr 90	100,000	78,854	6,459	0,010	0,001	13000,000	4,035	3832,604	3,392
styr 100	100,000	78,854	6,052	0,010	0,001	13230,000	4,306	3854,123	3,433
weł 50	100,000	78,854	9,504	0,010	0,001	12115,000	2,742	3671,367	3,300
weł 80	100,000	78,854	7,513	0,010	0,001	12949,000	3,469	3776,815	3,429
weł 100	100,000	78,854	6,616	0,010	0,001	13212,000	3,939	3824,271	3,455

2. Zmniejszenie strat przenikania przez stolarkę okienną

Wybranie optymalnego usprawnienia termomodernizacyjnego polegającego na wymianie okien (optymalny współczynnik przenikania ciepła) odbywa się w oparciu o poniższe formuły obliczeniowe. Za optymalne usprawnienie uważa się takie usprawnienie dla którego prosty czas nakładów SPBT przyjmuje wartość minimalną. Procedura ta wynika z zaleceń zawartych w załączniku nr 1 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, a także wzorów kart audytu energetycznego.

SPBT ( N_Ok + N_W ) /(ΔO_rOK + ΔO_rw), [lata]

(11)

gdzie:

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

N_w - planowane koszty związane z modernizacją wentylacji, zł,

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

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

ΔO_rW - roczna oszczędność kosztów energii wynikająca z modernizacji wentylacji,

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


(12)

gdzie:

x₀,x₁ - udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na ciepło przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego;

Q_0u,Q_1u - roczne zapotrzebowanie na pokrycie strat przez przenikanie i ogrzanie powietrza wentylacyjnego, GJ/rok;

O_0z,O_1z - opłata zmienna związana z dystrybucją i przesyłem jednostki energii wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia (tu opłata za ciepło i zmienna opłata za usługi przesyłowe), zł/GJ;

O_0z = 52,9zł=O_1z

y₀,y₁ - udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na moc cieplną przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego;

q_0m,q_1m - roczne zapotrzebowanie na moc cieplną na pokrycie strat przez przenikanie i ogrzanie powietrza wentylacyjnego, MW;

O_0m,O_1m - stała opłata miesięczna związana z dystrybucją i przesyłem energii wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia (tu opłata za zamówioną moc cieplną i stała opłata za usługi przesyłowe), zł/(MW·miesiąc);

O_0m = 0 zł = O_1m

Ab₀,Ab₁ - miesięczna opłata abonamentowa przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego, zł.

Ab0 = 63 zł/m-c = Ab1

Q0_u = ( 8,64* Sd*A_Ok*U + 2,94 * c_r *c_w *V_nom *Sd ) * 10^-5 , [GJ/rok] (13.1)


gdzie:

Sd - jak we wzorze (4),

U - jak we wzorze (8),

AOk - jak we wzorze (8),

Vnom - strumień powietrza wentylacyjnego odniesiony do warunków projektowych dla

wentylacji naturalnej, w przypadku braku danych, należy przyjąć minimalny

strumień powietrza wentylacyjnego Ψ obliczony wg zasad podanych w Polskiej

Normie dotyczącej wentylacji w budynkach mieszkalnych, zamieszkania

zbiorowego i użyteczności publicznej, m3/h,

cr - współczynnik korekcyjny wg tabeli nr 2,

cw - współczynnik korekcyjny wg tabeli nr 2.

Q1_u=8,64*10^-5*Sd*AOk*U+Qinf,[GJ/rok] (13.2)


gdzie:

Sd - jak we wzorze (4),

U - współczynnik przenikania ciepła okna lub drzwi przewidzianych do wymiany,

przyjęty z dokumentacji technicznej lub Polskiej Normy i powiększony o nie

więcej niż 20% w zależności od oceny stanu technicznego okna lub drzwi, oraz

po wymianie przyjęty na podstawie aprobaty technicznej, W/(m2*K); przy czym

dla pomieszczeń ogrzewanych, w których temperatura obliczeniowa jest większa

niż 16° C, maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła okien po

wymianie nie może być większa niż określona w Warunkach Technicznych:

1) w I, II, III strefie klimatycznej:

a) 1,9 W/(m2 . K) - dla okien w ścianach,

b) 1,8 W/(m2 . K) - dla okien w dachu,

2) w IV, V strefie klimatycznej: 1,7 W/(m2 . K) - dla wszystkich typów okien,

AOk - powierzchnia całkowita okien lub drzwi przed i po termomodernizacji, m2,

Qinf - roczne zapotrzebowanie na ciepło na ogrzanie niepożądanego strumienia

powietrza napływającego przez nieszczelności okien i drzwi,GJ/rok.

q0 =10-6 . AOk * (two - tzo) * U + 3,4 * 10^-7 *Vobl *(two - tzo)

(14.1)

gdzie:

t_zo - obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego określona zgodnie z PN-82/B-02403: Temperatury obliczeniowe zewnętrzne, ˚C;

t_wo - obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego określona zgodnie z PN-82/B-02403: Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach, ˚C;

V_obl - strumień powietrza wentylacyjnego odniesiony do warunków obliczeniowych dla instalacji grzewczych, m³/h.

q1 = 10^-6* A_Ok * (two - tzo) *U + 1,65 * 10^-8 * a * l * (t_wo - t_zo)^5/3 , [MW] (14.2)

gdzie:

two - jak we wzorze (4),

tzo - jak we wzorze (5),

AOk - jak we wzorze (8),

U - jak we wzorze (8),

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

termomodernizacji, określony według tabeli 3, w m3/(m*h*daPa²/3),

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

termomodernizacji, w m.

Wymiana stolarki okiennej i drzwiowej oraz zamontowanie systemu rekuperacji

Proponuję się wymianę istniejących okien drewnianych i drzwi zewnętrznych na okna z wysokoudarowego PVC i drzwi z aluminium.

W rozważaniach brano pod uwagę okna:

• o współczynniku przenikania ciepła okien U =1,1 W/m²·K.

Tabela 19. Wybór optymalnej przewodności cieplnej okien, drzwi wraz z systemem rekuperacji

Wymiana okien, drzwi wraz z systemem rekuperacji
ocieplenie	U0	U1	Aok	Q0	Q1	q0	q1	N	Oru	SPBT
-								zł		lata
ok78x98	3,000	1,100	12,920	52,149	29,731	0,006	0,005	16116,000	1185,916	13,589
ok120x140	3,000	1,100	8,400	47,667	28,088	0,006	0,005	2825,000	1035,769	2,727
ok150x140	3,000	1,100	4,200	43,503	26,561	0,005	0,005	1338,000	896,253	1,493
dz	3,000	1,100	5,670	44,961	27,095	0,005	0,005	1550,000	945,083	1,640
wszystko	3,000	1,100	31,190	70,263	36,373	0,007	0,006	21829,000	1792,814	12,176

Optymalnym rodzajem stolarki okiennej jest stolarka z wysokoudarowego PVC, a drzwiowej z aluminium o współczynniku przenikania ciepła okna U=1,1 W/m²·K.

1. Poprawa sprawności systemu ciepłej wody użytkowej

Proponuje się zastąpienie działających term gazowych, centralnym system do podgrzewu ciepłej wody użytkowej. Układ składał by się z kotła gazowego, systemu solarnego i zasobników c.w.u. Optymalna ilości kolektorów słonecznych została wybrana poprzez symulację w programie TSOL. Badano różne warianty systemów solarnych.

Optymalny wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, związanego ze zmniejszeniem zapotrzebowania na ciepło na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej, jest to wariant, dla którego prosty czas zwrotu nakładów SPBT przyjmuję wartość minimalną, przy czym porównuje się warianty o tym samym zakresie ulepszeń.

Dla wyznaczenia optymalnego wariantu przedsięwzięcia termomodernizacyjnego należy korzystać z zależności określonej wzorem:


(15)

gdzie:

N_CW - planowane koszty robót związanych z modernizacją instalacji ciepłej wody użytkowej, zł;

ΔO_rCW - roczna oszczędność kosztów energii, zł/rok.

Wartości rocznej oszczędności kosztów energii ΔO_rCW źródła oblicza się ze wzoru:


(16)

gdzie:

Q_0CW,Q_1CW - zapotrzebowanie na ciepło przed i po wykonaniu wariantu przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, określone przez audytora na podstawie analizy i prognozy zużycia ciepła, GJ/rok

W_E - wartość opałowa gazu ziemnego wysokometanowego grupy E, GJ/m³

O_z - opłata zmienna związana z dystrybucją i przesyłem gazu wykorzystywanego do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia (tu opłata za gaz i zmienna opłata za usługi przesyłowe), zł/m³

O_m - stała opłata miesięczna związana z dystrybucją i przesyłem energii wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia (tu opłata za zamówioną moc cieplną i stała opłata za usługi przesyłowe), zł/rok.

Q0cw	Q1cw	We	Oz	Om	Orew	N	SPBT
226,7	98,4	0,031	1,8	0	7449,677	34000	4,564

Okres zwrotu inwestycji jest znaczący. Spowodowane jest to znaczącymi kosztami inwestycyjnymi związanymi z całkowitą przebudową systemu c.w.u. W opracowaniu warto również przedstawić i porównać warian t w którym nie wymagana jest przebudowa systemu c.w.u. Sytuacja taka ma miejsce gdy przed modernizacją istnieje już centralny system podgrzewu c.w.u. Nakład finansowy znacząco by się zmniejszył i ograniczył do kosztów zakupu i montażu systemu solarnego.




Rys. 16. Przykład proponowanej instalacji (TSOL)

Najbardziej efektywnym okazał się wariant dwunastu płaskich kolektorów słonecznych pracujących na potrzeby dwóch pojemnościowych podgrzewaczy o pojemności 500l i 300l. Sugerowany układ wspomagany będzie gazowym kotłem atmosferycznym o mocy 25 kW. Dzięki instalacji solarnej w ciągu roku możemy zaoszczędzić 31,8 % energii.

Wyniki symulacji rocznej

Moc cieplna zainstalowanych kolektorów: 10,58 kW

Napromieniowanie powierzchni

zainstalowanych kolektorów: 15,14 MWh 1 083,72 kWh/m2

Ciepło oddane przez kolektory: 5,36 MWh 383,26 kWh/m2

Ciepło oddane przez instalacje

kolektorów: 4,93 MWh 352,70 kWh/m2

Ciepło całkowite do podgrzewu c.w.u.: 10,04 MWh

Ciepło z instalacji kolektorów przekazane

do systemu c.w.u.: 4,93 MWh

Doprowadzone ciepło z ogrzewania

wspomagajacego: 5,93 MWh

Oszczednosc - Gaz ziemny E (GZ-50): 569,5 m3

Redukcja emisji CO2: 1 204,26 kg

Stopien pokrycia podgrzewu c.w.u.: 44,8 %

Sprawnosc systemu: 31,8 %

Założenia:

Dane klimatyczne

Lokalizacja: Zamość

Dane meteorologiczne: "Zamość"

Roczne napromieniowanie globalne: 977,95 kWh

Szerokość geograficzna: 50,7 °

Długość geograficzna: -23,25 °

Ciepła woda użytkowa

Przeciętne zużycie dobowe: 525 l

Temperatura zadana: 55 °C

Profil rozbioru wody: Dom jednorodzinny (szczyt wieczorny)

Temperatura wody zimnej: Luty:8 °C / Sierpien:12 °C

Elementy instalacji

Obieg kolektorów słonecznych

Producent: Viessmann Werke GmbH & Co

Typ: Vitosol 100-F

Liczba: 6,00

Całkowita powierzchnia odniesienia: 15,108 m2

Całkowita powierzchnia czynna: 13,974 m2

Kat nachylenia: 30 °

Azymut...: 0 °

Podgrzewacz podstawowy c.w.u.

Producent: Viessmann

Typ: Vitocell 100-V (300 l)

Objetosc: 300 l

Ogrzewany solarnie podgrzewacz wstepny (S)

Producent: Viessmann

Typ: Vitocell 100-V (500 l)

Objetosc: 500 l

Ogrzewanie wspomagajace

Producent: Viessmann

Typ: Vitodens 200-W 6,5-25 kW

Moc znamionowa: 24 kW




2. Poprawa sprawności cieplnej systemu grzewczego

Wybranie optymalnego usprawnienia termomodernizacyjnego dotyczącego poprawy sprawności cieplnej systemu grzewczego odbywa się w oparciu o poniższe formuły obliczeniowe. Za optymalne usprawnienie uważa się takie usprawnienie dla którego prosty czas zwrotu SPBT przyjmuje wartość minimalną. Procedura ta wynika z zaleceń zawartych w załączniku nr 1 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, a także wzorów kart audytu energetycznego.


(17)

gdzie:

N_CO - planowane koszty robót wynikające z zastosowania wariantu przedsięwzięcia dotyczącego sprawności systemu grzewczego, zł

ΔO_rCO - roczna oszczędność kosztów energii, zł/rok

Wartości rocznej oszczędności kosztów energii ΔO_rCO źródła oblicza się ze wzoru:


(18)

gdzie:

Q_oCO - sezonowe zapotrzebowanie budynku na ciepło przed termomodernizacją określone zgodnie z PN-B-02025: Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych, GJ/rok

η₀,η₁ - całkowita sprawność systemu ogrzewania przed i po termomodernizacji obliczana ze wzoru (19),

w_t0,w_t1 - współczynniki uwzględniające przerwy w ogrzewaniu w okresie tygodnia określone na podstawie tabeli 6 części 3 załącznika nr 1 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego,

w_d0,w_d1 - współczynniki uwzględniające przerwy w ogrzewaniu w okresie dnia określone na podstawie tabeli 6 części załącznika nr 1 do w/w Rozporządzenia,

q₀,q₁ - zapotrzebowanie budynku na moc cieplną przed i po zastosowaniu przedsięwzięcia termomodernizacyjnego poprawiającego sprawność całkowitą systemu ogrzewania budynku określone zgodnie z
PN-B-03406: Obliczanie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o kubaturze, MW


(19)

gdzie:

η_w - sprawność wytwarzania ciepła określona z dokumentacji technicznej lub z tabeli 3 części 3 załącznika nr 1 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego,

η_p - sprawność regulacji systemu ogrzewania określona zgodnie ze wzorem (20) części 3 załącznika nr 1 do w/w Rozporządzenia,

η_r - sprawność przesyłania ciepła określona zgodnie z tabelą 4 części 3 załącznika nr 1 do w/w Rozporządzenia,

η_c - sprawność wykorzystania ciepła przejmowania z tabeli 5 części 3 załącznika nr 1 do w/w Rozporządzenia.

W niniejszym opracowaniu zaproponowano poprawę sprawności systemu grzewczego, polegającą na:

• regulacji węzła cieplnego w celu jego przystosowania do potrzeb docieplonego budynku,

• Zastosowanie pompy ciepła jako zródła ciepła

• Zastosowanie automatyki pogodowej

• Wymiana grzejników żeliwnych na płytowe dostosowane do pracy z pompa ciepła

• Montażu zaworów automatycznej regulacji podpionowe.

W poniższej tabeli zestawiono dane i wyniki obliczeń pozwalające na określenie poprawy sprawności systemu grzewczego.

Koszt wykonania regulacji węzła cieplnego określono na podstawie rzeczywistych cen robót instalacyjnych i wyniósł 55000 zł

Tabela 21. Poprawa sprawności systemu grzewczego

Q0co	Q1c0	Orco	N	SPBT
151,770	151,770	6819,772	18000,000	2,639

1. Usprawnienia

W tabelach 25 i 27 zestawiono wyłonione powyżej zoptymalizowane usprawnienia termomodernizacyjne zmierzające do zmniejszenia zapotrzebowania analizowanego budynku na ciepło w wyniku zmniejszenia strat przez przegrody oraz poprawy sprawności systemu grzewczego.

Tabela 22. Zoptymalizowanie usprawnienia zmniejszającego straty ciepła przez przegrody

Lp.	Rodzaj usprawnienia	Planowane koszty	SPBT
				zł	lata
1.	Docieplenie ściany zewnętrznej styropianem 11 cm	18350,01	4,767
2.	Docieplenie podłogi na gruncie styropianem 9 cm	13000,00	3,392
3.	Wymiana stolarki okiennej i drzwiowej drewnianej mieszkań	33579,00	12,176
4.	Przebudowa systemu centralnego ogrzewania	18000,00	2,639
5.	Przebudowa systemu c.w.u. z zasilania indywidualnego na zasilanie wspomagane systemem solarnym	34000,00	4,564

Na rysunku 19 i tabeli 23 przedstawiono bilans energii cieplnej w standardowym sezonie grzewczym po przeprowadzeniu zaproponowanych usprawnień.




Rys. 19. Bilans energii cieplnej w standardowym sezonie grzewczym po modernizacji (Audytor OZC)

Tabela 26. Bilans energii cieplnej w standardowym sezonie grzewczym po modernizacji (Audytor OZC)

Miesiąc	Nd	Tem,m	Qz	Qw	Qg	Qa	η	Qsw	Qi	Qh
		˚C	GJ/rok	GJ/rok	GJ/rok	GJ/rok		GJ/rok	GJ/rok	GJ/rok
Wrzesień	5	12,8	0,35	-0,00	0,11	0,39	0,448	0,55	0,88	0,21
Październik	31	7,8	3,61	-0,00	0,89	3,87	0,659	2,30	5,48	3,24
Listopad	30	3,0	4,85	0,00	1,13	5,07	0,812	1,30	5,30	5,68
Grudzień	31	-1,4	6,29	0,00	1,44	6,50	0,895	0,83	5,48	8,58
Styczeń	31	-4,3	7,13	-0,00	1,64	7,33	0,907	1,30	5,48	9,95
Luty	28	-3,2	6,15	0,00	1,54	6,34	0,861	2,16	4,95	7,91
Marzec	31	0,7	5,68	-0,00	1,64	5,90	0,773	3,43	5,48	6,33
Kwiecień	30	7,4	3,61	-0,00	1,39	3,85	0,607	4,16	5,30	3,10
Maj	5	12,7	0,35	-0,00	0,19	0,40	0,412	0,88	0,88	0,21
W sezonie	222	2,0	38,01	-0,00	9,96	39,65	0,755	16,92	39,22	45,21

gdzie:

N_d - Liczba dni w miesiącu sezonu grzewczego;

T_em,m - Średnia temperatura zewnętrzna w miesiącu sezonu grzewczego, ˚C;

Q_z - Straty energii cieplnej przez przegrody zewnętrzne (ściany, dachy stropodachy, okna, drzwi), GJ/rok;

Q_w - Straty energii cieplnej przez przegrody wewnętrzne (ściany, stropy, okna drzwi), GJ/rok;

Q_g - Straty energii cieplnej przez przegrody przyległe do gruntu (ściany, podłogi), GJ/rok;

η - Współczynnik wykorzystania zysków ciepła;

Q_sw - Zyski ciepła od promieniowania słonecznego przez zewnętrzne przegrody przezroczyste (okna, świetliki, przeszklone drzwi), GJ/rok;

Q_i - Bytowe zyski ciepła (ludzie, ciepła woda, oświetlenie, gotowanie, urządzenia elektryczne, GJ/rok;

Q_h - Łączne zużycie energii z uwzględnieniem zysków ciepła i sprawności ich wykorzystania, GJ/rok.

Obliczeniowe zapotrzebowanie ciepła analizowanego budynku zostało wyznaczone dla standardowego sezonu grzewczego w sposób określony w PN-B-02025.

Obliczenia wykonano za pomocą programu „Audytor OZC”. Roczne zapotrzebowanie na ciepło badanego obiektu po przeprowadzeniu usprawnień modernizacyjnych wynosi 41,76 GJ/rok.

Tabela 27. Zoptymalizowanie usprawnienia poprawiającego sprawność systemu grzewczego

Rodzaje usprawnień termomodernizacyjnych		Współczynnik sprawności
Wytwarzanie ciepła - brak usprawnień	ηw	1,00
Przesyłanie ciepła - brak usprawnień	ηp	0,92
Regulacji systemu grzewczego - montaż zaworów automatycznej egulacji podpionowej, regulacja hydrauliczna węzła cieplnego (GLR = 0,435702, ηCO = 0,94)	ηr	0,95
Wykorzystanie ciepła - brak usprawnień	ηc	0,94
Przerwy na ogrzewanie w okresie tygodnia - brak usprawnień	wt	1,00
Przerwy na ogrzewanie w okresie dnia - brak usprawnień	wd	0,95
Sprawność całkowita systemu	η	0,788

1. Wybór optymalnego wariantu termomodernizacji

W celu wyznaczenia optymalnego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, o którym mowa w Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, dla poszczególnych wariantów przedsięwzięcia termomodernizacyjnego składających się z zestawu usprawnień termomodernizacyjnych dotyczących zmniejszenia strat ciepła przez przegrody budowlane, uzupełnionych o optymalny wariant przedsięwzięcia poprawiającego sprawność całkowitą systemu grzewczego oblicza się kolejno:

• planowane koszty całkowite N (w tym koszty opracowania audyt energetycznego i dokumentacji projektowej oraz koszty związane ze spełnieniem obowiązujących przepisów techniczno-budowlanych, również w przypadku gdy działanie to nie przynosi oszczędności energii),

• kwotę rocznych oszczędności ΔO_r przewidzianą do uzyskania w wyniku realizacji przedsięwzięcia.


(20)

gdzie:

Q_oCO - sezonowe zapotrzebowanie budynku na ciepło przed termomodernizacją określone zgodnie z PN-B-02025: Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych, GJ/rok;

Q_1CO - sezonowe zapotrzebowanie budynku na ciepło po termomodernizacji określone zgodnie z PN-B-02025: Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych, GJ/rok;

Q_0CW - tu = 226,7 GJ/rok;

Q_1CW - tu = 98,4 GJ/rok;

η₀,η₁ - całkowita sprawność systemu ogrzewania przed i po termomodernizacji obliczana ze wzoru (19);

w_t0,w_t1 - współczynniki uwzględniające przerwy w ogrzewaniu w okresie tygodnia określone na podstawie tabeli 6 części 3 załącznika nr 1 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego;

w_d0,w_d1 - współczynniki uwzględniające przerwy w ogrzewaniu w okresie dnia określone na podstawie tabeli 6 części załącznika nr 1 do w/w rozporządzenia;

q₀,q₁ - zapotrzebowanie budynku na moc cieplną przed i po zastosowaniu przedsięwzięcia termomodernizacyjnego poprawiającego sprawność całkowitą systemu ogrzewania budynku określone zgodnie z
PN-B-03406: Obliczanie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o kubaturze, MW;

q_0CW=0,51 q_1CW= 0,22 MW;

O_0Z, O_1Z - opłata zmienna związana z dystrybucją i przesyłem jednostki energii wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia, zł/GJ

O_0z = 52,94zł = O_1z

q_0U,q_1U - roczne zapotrzebowanie na moc cieplną na pokrycie strat przez przenikanie i ogrzanie powietrza wentylacyjnego, MW;

O_0m, O_1m - stała opłata miesięczna związana z dystrybucją i przesyłem energii wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia, zł/(MW·miesiąc);

O_0m = 0 = O_1m

Ab0 = 63 zł/m-c = Ab1

Ab₀,Ab₁ - miesięczna opłata abonamentowa przed i po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego, zł

• zmniejszenie (w %) zapotrzebowania na ciepło w stosunku do stanu wyjściowego przed termomodernizacją z uwzględnieniem sprawności całkowitej,


(21)

• kwotę środków własnych i kwotę kredytu, przy której miesięczna rata kapitałowa wraz z odsetkami A dla 10-letniego (120-miesięcznego) okresu kredytowania nie będzie większa od równowartości 1/12 kwoty rocznych oszczędności uzyskanych w wyniku realizacji przedsięwzięcia; przy czym miesięczną ratę kapitałową wraz z odsetkami oblicza się ze wzoru (22)


(22)

gdzie:

q - tu = (1+r/12) - gdzie r oznacza roczną stopę oprocentowania kredytu, %

m - maksymalny okres spłaty kredytu; -120 m-ce

S - kwota kredytu nie większa niż 80% planowanych kosztów

Za optymalną kombinację przedsięwzięć termomodernizacyjnych uznaje się taką kombinację, która spełnia wymagania Ustawy z dnia 21 listopada 2008 roku o wspieraniu przedsięwzięć termomodernizacyjnych:

• zmniejszenie rocznego zapotrzebowania na energię uzyskane w wyniku realizacji wybranego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego wynosi co najmniej 10 % - gdy modernizuje się jedynie system grzewczy,

• zmniejszenie rocznego zapotrzebowania na energię uzyskane w wyniku realizacji wybranego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego wynosi co najmniej 15 % - w budynkach, w których modernizację systemu grzewczego przeprowadzono w latach 1985-2001,

• zmniejszenie rocznego zapotrzebowania na energię uzyskane w wyniku realizacji wybranej kombinacji przedsięwzięć termomodernizacyjnych wynosi co najmniej 25 % - dla pozostałych budynków,

• kredyt udzielony na realizację wybranej kombinacji przedsięwzięć termomodernizacyjnych nie przekroczy 80 % jej kosztów, a okres spłaty nie przekroczy 10 lat,

• miesięczne spłaty kredytu wraz z odsetkami nie są większe od obliczonej 1/12 kwoty rocznych oszczędności energii wybranej kombinacji przedsięwzięć termomodernizacyjnych.

Wykaz kombinacji zoptymalizowanych przedsięwzięć termomodernizacyjnych z wartościami obliczonych dla nich parametrów opisanych powyższymi formułami matematycznymi w tabeli 28.

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło analizowanego budynku oraz maksymalne zapotrzebowanie mocy ciepło przed termomodernizacją i po realizacji każdej z zaproponowanych kombinacji zoptymalizowanych przedsięwzięć termomodernizacyjnych wykonano, jak już wcześniej wspomniano, zgodnie z zaleceniami PN-B-02025 Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzania budynków mieszkalnych. W obliczeniach wykorzystano program Audytor OZC wersja 4,5 pro Firm Sankom. Wydruki danych i obliczeń programu znajdują się w załączniku I do pracy.

L.p.	Kombinacja	Planowane	Roczna	Procent	Minimalny	Różnica pomiędzy	SPBT
		przedsięwzięć^1)	koszty	oszczędność	oszczęd.	kwota		1/12 rocznej
			całkowite	kosztów	kosztów	środków		oszczędności
				energii	energii	własnych		kosztów energii a miesięczną ratą kapitałową
						-20%
			zł	zł/rok	%	zł	zł/m-c	lata
1	2	3	4	5	6	7	8
A	1+2+3+4+5	87 179	16 098,53	52,83%	17 436	669	5,415
B	1+2+3+4	71 179	9 247,68	28,88%	14 236	222	7,697
C	1+2+3	53 179	8 678,84	27,99%	10 636	313	6,127
D	1+2	31 350	6 638,03	20,86%	6 270	311	4,723
E	1	18 350	3 831,91	11,05%	3 670	178	4,789

Tabela 28. Kombinację przedsięwzięć termomodernizacyjnych

¹⁾ numery zoptymalizowanych przedsięwzięć termomodernizacyjnych pochodzą z tabeli

Zgodnie z dokonanymi obliczeniami wymagana wysokość środków własnych inwestora wynosi 17436 zł co stanowi 20 % zadania.

Zgodnie z Ustawą z dnia 21 listopada 2008 o wspieraniu termomodernizacji i remontów zmniejszenie rocznego zapotrzebowania na energię uzyskane w wyniku realizacji wybranej kombinacji przedsięwzięć termomodernizacyjnych powinno wynosić co najmniej 25%. W przedmiotowym opracowaniu wyliczone oszczędności energii stanowią 52,83% - wymagania Ustawy są spełnione.

Z tabeli oraz wymagań ustawy wynika, że optymalną kombinacją przedsięwzięć termomodernizacyjnych jest kombinacja oznaczona literą A tzn. przewidującą wykonanie:

• Docieplenie ściany zewnętrznej styropianem 11 cm

• Docieplenie podłogi na gruncie styropianem 9 cm

• Wymiana stolarki okiennej i drzwiowej drewnianej mieszkań

• Przebudowa systemu centralnego ogrzewania

• Przebudowa systemu c.w.u. z zasilania indywidualnego na zasilanie wspomagane systemem solarnym

1. Wyliczenie rocznych oszczędności kosztów ogrzewania i oszczędności energii dla optymalnego wariantu modernizacji

Roczna oszczędność energii (wg obliczeń uzyskanych dla sezonu standardowego):


(23)

Q_0CO = 151,77 GJ/rok,

Q_1CO = 151,77GJ/rok,

η₀ = 0,459,

η₁ = 0,788,

w_d = 0,95,

w_t = 1,00,

Q_0CW = 226,7 GJ/rok,

Q_1CW = 98,4 GJ/rok.

ΔQ=52,8%

Roczna oszczędność kosztów ogrzewania i przygotowania ciepłej wody
(wg obliczeń uzyskanych dla sezonu standardowego z uwzględnieniem obecnej mocy):

Q_0CO = 151,77 GJ/rok,

Q_1CO = 151,77GJ/rok,

q₀ = 23 kW - wartość uzyskana z obliczeń dla sezonu standardowego (przed termomodernizacją),

q₁ = 8,7 kW - wartość uzyskana z obliczeń dla sezonu standardowego (po termomodernizacji),

O_zCO = 52,9 zł/GJ

O_mCO =63 zł/(MW·m-c)

O_zCWU = 52,9 zł/GJ

O_mCWU = 63 zł/rok

Ab_CO = 0,00, zł/m-c

Ab_CWU = 0,00, zł/m-c

Koszt ogrzewania i c.w.u. - stan istniejący


; [zł] (24)

K_o = 20289,69

Koszt ogrzewania i c.w.u. - stan po termomodernizacji


; [zł] (25)

K₁= 16749,17

ΔK=K₀-K₁= 20289,69-16749,17=3540,52

---