I. DOBÓR KOTŁA
1. Projektowe obciążenie cieplne budynku HL
Projektowe obciążenie cieplne budynku HL = 11664W = 11,7 kW
2. Maksymalne zapotrzebowanie na moc cieplną na przygotowanie cwu ΦWL
ΦWL = Vh,śr · Qcwj · Nh · 278, kW
2.1. Zużycie cwu w budynku w ciągu doby Vd, śr
Vd, śr = Vwi · Af, m3/dobę
Jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową według Tabeli 27, DzU 2015 poz. 376
Vwi = 1,4 dm3 /(m2 doba) = 0,0014 m3 /(m2 doba)
Af = 173 m2
Vd, śr = 0,0014 · 173 = 0,242 m3/dobę
2.2. Średnie godzinowe zapotrzebowanie na cwu Vh, śr (600-2400)
Vh, śr = Vd, śr / 18 = 0,0134 m3/h
2.3. Zapotrzebowanie na ciepło na podgrzanie 1 m3 wody Qcwj
Qcwj = cw · w · (cwu - zw) / 106, GJ/m3
Ciepło właściwe wody cw = 4,19 kJ/(kg K)
Gęstość wody w = 1000 kg/m3
Temperatura ciepłej cwu = 55oC i zimnej wody zw = 10 oC
Qcwj=4,19 · 1000 · (55 - 10) / 106 = 0,189 GJ/ m3
2.4. Współczynnik nierównomierności rozbioru ciepłej wody Nh
Nh = [(5,31-0)/10] · 5 = 2,66
Dla pięciu użytkowników
2.5. Maksymalne zapotrzebowanie na moc cieplną na przygotowanie cwu
ΦWL = 0,0134 · 0,189 · 2,66 · 278 = 1,9 kW
3. Suma mocy cu + cwu
11,7 + 1,9 = 13,6 kW
4. Wielkość kotła 15,35 kW
II. WYZNACZENIE ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGIĘ NA POTRZEBY CENTRALNEGO OGRZEWANIA
1. Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na potrzeby co, QH
Roczne zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Qh = 91,29 GJ/rok
Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na potrzeby co wynosi QH = 92,29 GJ/rok
2. Roczne zapotrzebowanie na energię końcową na potrzeby co, Qk,H
Qk,H = QH, nd / ɳH,tot, GJ/rok
2.1. Średnia sezonowa sprawność całkowita systemu ogrzewania ɳH,tot
Na podstawie DzU 2015 poz. 376
ɳH,tot = H,g · H,e · H,d · H,s
H,g - średnia sezonowa sprawność wytwarzania ciepła z nośnika energii
Na podstawie informacji podanych w ulotkach reklamowych (załącznik)
kocioł na koks H,g = 0,78 kocioł na słomę H,g = 0,70 kocioł na brzozę H,g = 0,72
H,e - średnia sezonowa sprawność regulacji i wykorzystania ciepła w przestrzeni ogrzewanej
Na podstawie tabeli 3 DzU 2015 poz. 376
H,e = 0,77
Ogrzewanie wodne z grzejnikami członowymi lub płytowymi w przypadku regulacji centralnej bez automatycznej regulacji miejscowej
H,d - średnia sezonowa sprawność przesyłu ciepła ze źródła ciepła do przestrzeni ogrzewanej Na podstawie tabeli 6 DzU 2015 poz. 376
H,d = 0,96
Ogrzewanie centralne wodne z lokalnego źródła ciepła usytuowanego w ogrzewanym budynku z zaizolowanymi przewodami, armaturą i urządzeniami, które są zainstalowane w przestrzeni ogrzewanej
H,s - średnia sezonowa sprawność akumulacji ciepła w elementach pojemnościowych systemu co Na podstawie tabeli 8 DzU 2015 poz. 376
H,s = 0,93
Zasobnik ciepła w systemie ogrzewania o parametrach 70/55°C w przestrzeni ogrzewanej
kocioł na koks ɳH,tot = 0,54 kocioł na słomę ɳH,tot = 0,48 kocioł brzozę ɳH,tot = 0,71
Roczne zapotrzebowanie na energię końcową dla poszczególnych kotłów
Kocioł na koks
Qk,H = 91,29/0,54 = 169,06 GJ/rok
Kocioł na słomę
Qk,H = 91,29/0,48 = 190,19 GJ/rok
Kocioł na brzozę
Qk,H = 91,29/0,71 = 128,58 GJ/rok
III.
WYZNACZENIE
ZAPOTRZEBOWANIA
ENERGIĘ
DO
PRZYGOTOWANIA
CIEPŁEJ
WODY
UŻYTKOWEJ
1. Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na potrzeby przygotowania cwu QW
Według DzU 2015 poz. 376 p. 5.3.
QW, nd = VWi · Af · cw · w · (cwu - zw) · kR · tR/3600 kWh/rok
Jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową VWi = 1,4 dm3 / m2 · doba
Na podstawie tabeli 27 DzU 2015 poz. 376 - Dom mieszklany jednorodzinny
Powierzchnia pomieszczeń o regulowanej temp. powietrza Af = 173 m2
Ciepło właściwe wody cw = 4,19 kJ/(kg K)
Gęstość wody w = 1 kg/dm3
Temperatura ciepłej cw = 55oC i zimnej wody 0 = 10 oC
Współczynnik korekcyjny ze względu na przerwy w użytkowaniu ciepłej wody użytkowej
Na podstawie tabeli 27 DzU 2015 poz. 376 - Dom mieszklany jednorodzinny kR = 0,9
Liczba dni w roku tR = 365
QW, nd = 1,4 · 173 · 4,19 · 1 · (55 - 10) · 0,9 · 365 / 3600 = 4167,10 kWh/rok
1kWh=0,0036 GJ
QW, nd = 4167,10 kWh/rok · 0,0036 = 15,00 GJ/rok
2. Roczne zapotrzebowanie na energię końcową na potrzeby przygotowania cwu Qk,W
Na podstawie DzU 2015 poz. 376 p. 5.3.
Qk,W = QW, nd / ɳW,tot, GJ/rok
2.1. Średnia roczna sprawność całkowita systemu przygotowania cwu ɳW,tot
Na podstawie DzU 2015 poz. 376 (dla każdego kotła osobno)
ɳW,tot = W,g · W,d· W,s · W,e
W,g - średnia roczna sprawność wytwarzania ciepła z nośnika energii lub energii dostarczonych
źródła ciepła
Na podstawie tabeli 9 DzU 2015 poz. 376
kocioł na koks W,g = 0,83 kocioł na słomę W,g = 0,65 kocioł na brzozę W,g = 0,65
W,d - średnia roczna sprawność przesyłu ciepła ze źródła ciepła do zaworów czerpalnych
Na podstawie tabeli 12 DzU 2015 poz. 376
W,d = 0,60
Centralne podgrzewanie wody - system bez obiegów cyrkulacyjnych. System przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynku jednorodzinnym
W,s - średnia roczna sprawność akumulacji ciepła w elementach pojemnościowych systemu cwu Na podstawie tabeli 14 DzU 2015 poz. 376
W,s = 0,85
Zasobnik ciepłej wody użytkowej w systemie przygotowania ciepłej wody użytkowej wyprodukowany po 2005r
H,e - średnia sezonowa sprawność wykorzystania ciepła
W,e = 1
kocioł na koks W,tot = 0,42 kocioł na słomę W,tot = 0,33 kocioł na brzozę W,tot = 0,33
Zapotrzebowanie na energię końcową
Kocioł na koks
Qk,W = 15,00/0,42 = 35,71 GJ/rok
Kocioł na słomę
Qk,W = 15,00/0,33 = 45,45 GJ/rok
Kocioł na brzozę
Qk,W = 15,00/0,33 = 45,45 GJ/rok
IV. WYZNACZENIE ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGIĘ KOŃCOWĄ NA POTRZEBY CO I CWU
1. Zapotrzebowanie na energię końcową na potrzeby co Qk,H
+
2. Zapotrzebowanie na energię końcową na potrzeby przygotowania cwu Qk,W
=
3. Zapotrzebowanie na energię końcową na potrzeby co i cwu Qk
Zapotrzebowanie na energię (sprawność) |
Rodzaj nośnika energii |
||
koks |
słoma |
brzoza |
|
Zapotrzebowanie na energię użytkową co, GJ/rok |
91,29 |
||
Całkowita sprawność systemu co |
0,54 |
0,48 |
0,71 |
Zapotrzebowanie na energię końcową co, GJ/rok |
169,06 |
190,19 |
128,58 |
Zapotrzebowanie na energię użytkową cwu, GJ/rok |
15,00 |
||
Całkowita sprawność systemu cwu |
0,42 |
0,33 |
0,33 |
Zapotrzebowanie na energię końcową cwu, GJ/rok |
35,71 |
45,45 |
45,45 |
Zapotrzebowanie na energię użytkową co i cwu, GJ/rok |
106,39999 |
||
Zapotrzebowanie na energię końcową co i cwu, GJ/rok |
204,77 |
235,64 |
174,03 |
V. WYZNACZENIE ILOŚCI NOŚNIKA ENERGII
1. Wartość opałowa nośników energii
Wartość opałowa została dobrana na podstawie informacji reklamowych zawartych na ulotkach paliw (załącznik 2)
2. Ilość poszczególnych nośników energii
Ilość nośnika energii = zapotrzebowanie na energię końcową na c.o. i c.w.u. / wartość opałową
Ilość nośnika energii (wartość opałowa) |
Rodzaj nośnika energii |
||
koks |
słoma |
brzoza |
|
Zapotrzebowanie na energię końcową co i cwu, GJ/rok |
204,77 |
235,64 |
174,03 |
Wartość opałowa nośnika energii |
27 GJ/t |
15 GJ/t |
9,69 |
Ilość nośnika energii |
7,58 t |
15,71 t |
17,96 |
VI. WYZNACZENIE WSKAŹNIKÓW ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGIĘ
1. Wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową EU
EU = Qu / Af, kWh/(m2 rok)
1 kWh = 0,0036 GJ
Qu = 106,3 GJ / 0,0036 = 29527,78 kWh/rok
EU = 29527,78 / 173 = 171 kWh/(m2 rok)
2. Wskaźnik zapotrzebowania na energię końcową EK
EK = Qk / Af, kWh/( m2 rok)
1 kWh = 0,0036 GJ
Dla kotła na koks
Qk = 204,77 GJ / 0,0036 = 56880,56kWh/rok
EK = 56880,56 / 173 = 329 kWh/( m2 rok)
Dla kotła na słomę
Qk = 235,64 GJ / 0,0036 = 65455,56 kWh/rok
EK = 65455,56 / 173 = 378kWh/( m2 rok)
Dla kotła na brzozę
Qk = 174,03 GJ / 0,0036 = 48341,67 kWh/rok
EK = 48341,67 / 173 = 279kWh/( m2 rok)
3. Wskaźnik zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP
3.1. Roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną Qp
Qp = Qk · wi
3.2. Współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie
nośnika energii lub energii dla systemów technicznych wi
Na podstawie tabeli 1 DzU 2015 poz. 376
Dla kotłów na koks przyjęto wi =1,1
Dla kotła na słomę i brzozę przyjęto wi =0,2
3.3. Wskaźnik zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP
EP = Qp / Af, kWh/( m2 rok)
Wskaźnik zapotrzebowania na energię, kWh/(m2 rok) (współczynnik nakładu) |
Rodzaj nośnika energii |
||
koks |
słomę |
brzozę |
|
Zapotrzebowanie na energię użytkową co i cwu, kWh/rok |
29527,78 |
||
Wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową |
171 |
||
Zapotrzebowanie na energię końcową co i cwu, kWh/rok |
56880,56 |
65455,56 |
48341,67 |
Wskaźnik zapotrzebowania na energię końcową |
329 |
378 |
279 |
Współczynnik nakładu |
1,10000 |
0,2 |
0,2 |
Wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną |
361,9 |
75,6 |
55,8 |
4. Sprawdzenie wymagania odnośnie wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną
Według DzU 2013 poz. 926 § 329
EP EPmax
EPmax = EPH+W + ΔEPC + ΔEPL, kWh/(m2 rok) EPmax = EPH+W = 120 kWh/(m2 rok)
Politechnika Częstochowska Częstochowa,11.06.2015
Wydział Budownictwa
Katedra Budownictwa Ogólnego
i Fizyki Budowli
INSTALACJE BUDOWLANE
Ćwiczenia obliczeniowe
Daniel Słowik
Grupa V
Studia dzienne
Rok akad. 2014/15
LITERATURA
1. Norma PN-EN 6946
3. DzU 2013 poz. 926
4. Instrukcja do programu Audytor OZC 6.5
5. https://kotly.com.pl/produkt-kociol-zeliwny-kwd-camino-3--z-miarkownikiem-spalania-15-35kw-880.html?l=pl
6. http://kotly-hurtbig.pl/kotly-typu-ecom.html
7.