Przegroda – ściana z cegły pełnej ocieplona wełną mineralną z zewnątrz, pokryta warstwą tynku.

Lp.	Nazwa materiału	Grubość warstwy d [m]	Współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/mK]	Opór cieplny warstwy materiału R [m^2K/W]
1.	Cegła pełna	0,25	0,77	0,325
2.	Wełna mineralna	0,1	0,035	2,857
3.	Tynk	0,01	0,8	0,013
Suma $\sum_{}^{}R_{i}$	3,195

Przenikanie ciepła.

Przy obliczaniu oporu cieplnego R i współczynnika przenikania ciepła U skorzystano z normy PN-EN ISO 6946 z 2008r.

$$R = \frac{d}{\lambda}\text{\ \ \ }\left\lbrack \frac{m^{2}K}{W} \right\rbrack$$

$$U = \frac{1}{R_{c}}$$

Temperatura wewnętrzna: T_i = 20˚C

Temperatura zewnętrzna: T_e = - 3˚C

Opory przejmowania ciepła na powierzchniach przegrody:

1. Wewnętrznej $R_{\text{si}} = 0,13\ \frac{m^{2}K}{W}$

2. Zewnętrznej $R_{\text{se}} = 0,04\ \frac{m^{2}K}{W}$

3. Opór całkowity

$$R_{c} = R_{\text{si}} + \sum_{}^{}{R_{i} + R_{\text{se}} = 3,365\ \frac{m^{2}K}{W}}$$

Współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę wyznaczono z zależności:

$$U = \frac{1}{R_{c}} = 0,297\ \frac{W}{m^{2}K}\ $$

Ilość ciepła

Ilość ciepła obliczono, korzystając z normy PN-EN ISO 13790

Q = U * A * (T_i−T_e) * t

gdzie A – powierzchnia ściany, w przypadku obliczeń dla zadanej wyżej ściany A=200m²,

t – czas w godzinach

U – współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę

1. Obliczanie czasu.

Miesiąc, dla którego dokonuje się obliczeń to styczeń.

t = liczba dni * liczba godzin w dobie = 31 * 24h = 744h

1. Obliczanie ilości ciepła

$$Q = U*A*\left( T_{i} - T_{e} \right)*t = 0,297\frac{W}{m^{2}K}*200m^{2}*23K*744h = 1016452,8Wh = 1016,4528\ kWh$$

Zamiana energii podanej w kWh na MJ:

Q = 1016, 4528kWh * 3600s = 3659230, 08kJ = 3659, 23008MJ

Ilość paliwa

Przy obliczaniu ilości paliwa wykorzystano zależność

$$B = \frac{Q}{C}$$

gdzie C – wartość opałowa nośnika energii $\lbrack\frac{\text{MJ}}{\text{kg}},\ \frac{\text{MJ}}{m^{3}}\rbrack$

C_{węgla kamiennego}= 24$\ \frac{\text{MJ}}{\text{kg}}$

$$B = \frac{Q}{C} = \frac{3659,23008\ MJ}{24\frac{\text{MJ}}{\text{kg}}} = 152,46792kg \approx 0,152468Mg$$

C_{gazu ziemnego} = 31 $\frac{\text{MJ}}{m^{3}}$

$$B = \frac{Q}{C} = \frac{3659,23008\ MJ}{31\frac{\text{MJ}}{m^{3}}} = 118,03968m^{3} = 118,03968*10^{- 6}Mm^{3}$$

Ilość zanieczyszczeń wydzielona podczas spalania E i opłata za użytkowanie środowiska.

Na podstawie Rozporządzenia Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 08.09.1998 r. w sprawie wprowadzania do powietrza substancji zanieczyszczających z procesów technicznych (Dz.U. Nr 121, poz.793) i Materiałów informacyjno – instruktażowych seria 1/96 MOSZNiL PZoa/1159/96 z dnia 30.04.1996 r. podajemy wartości wskaźników UNOSU dla danych zanieczyszczeń.

Przyjmujemy następujące oznaczenia:

s - zawartość siarki

A^t - zawartość popiołu

k - zawartość części palnych w pyle

η - sprawność urządzenia odpylającego

E=B*w dla węgla i E=m*w dla gazu ziemnego

w - wartość wskaźnika odczytana z tabel materiałów MOŚZNiL [kg/Mg] lub [kg/Mm³]

1. dla węgla kamiennego

W obliczeniach przyjęto ciąg naturalny rusztu stałego parowego i wodnego dla domu jednorodzinnego (wydajność cieplna 25-200 kW).

s=0,61%

A^t =8,3%

k=20%

η=0

Gazy i pyły	w [kg/Mgpaliwa]	B*w [kg/m-c]	E [kg/m-c]	Opłata jednostkowa [zł/kg]	Opłata naliczona [zł/m-c]
SO2	16*s	16*0,61*0,152468	1,48808768	0,48	0,71
NO2	1	1*0,152468	0,152468	0,48	0,07
CO	45	45*0,152468	6,86106	0,11	0,76
CO2	2000	2000*0,152468	0,304936 [Mg/m-c]	0,26 [zł/Mg]	0,08
Pył	1,5*A^T	1,5*8,3*0,152468	1,8982266	0,32	0,61
Sadza	0,05*A^T	0,05*8,3*0,152468	0,06327422	1,32	0,08
B-a-P	0,014	0,014*0,152468	0,002134552	340,6	0,73
Emisja razem: 315,401 kg/m-c	Opłata razem: 3,04[zł/m-c]

Aby sprawdzić, czy przedsiębiorca wnosi opłatę, czy nie, należy otrzymany wynik pomnożyć przez 6, aby otrzymać koszt użytkowania środowiska dla połowy roku.

3,04*6=18,24 zł/pół roku≈18 zł/pół roku

1. dla gazu ziemnego

Aby określić wskaźniki emisji substancji zanieczyszczających, przyjęto wydajność cieplną ≤1,4 MW.

s=7%

k-brak

η=0

Gazy i pyły	w [kg/Mm^3paliwa]	B*w [kg/m-c]	E [kg/m-c]	Opłata jednostkowa [zł/kg]	Opłata naliczona [zł/m-c]
SO2	2*s	2*7*118,03968*10^-6	0,00165255552	0,48	0,00
NO2	1280	1280*118,03968*10^-6	0,1510907904	0,48	0,07
CO	360	360*118,03968*10^-6	0,042514848	0,11	0,00
CO2	1964000	1964000*118,03968*10^-6	231,8299315*10^-3 [Mg/m-c]	0,26 [zł/Mg]	0,06
Pył	15	15*118,03968*10^-6	0,0017705952	0,32	0,00
Emisja razem: 232,027 kg/m-c	Opłata razem: 0,13[zł/m-c]

Aby sprawdzić, czy przedsiębiorca wnosi opłatę, czy nie, należy otrzymany wynik pomnożyć przez 6, aby otrzymać koszt użytkowania środowiska dla pół roku.

0,13*6=0,78 zł/pół roku≈1 zł/pół roku

Udział zanieczyszczeń w emisji całkowitej – podsumowanie.

1. dla węgla kamiennego

E= 315,401 kg/m-c

Rysunek Udział substancji w emisji dla węgla kamiennego

1. dla gazu ziemnego:

E=232,027 kg/m-c

Rysunek Udział substancji w emisji dla gazu ziemnego

Wnioski

• Z wykresu w punkcie 6.a) wynika, że udział poszczególnych zanieczyszczeń wytwarzanych przy ogrzewaniu budynku węglem kamiennym jest rozłożony nierównomiernie. Największa emisja jest dla CO₂, natomiast inne substancje stanowią zaledwie 3,3% całkowitej emisji szkodliwych związków. Jednak mniejsza ilość B-a-P może mieć bardziej zgubny wpływ na środowisko, niż wysyłana do atmosfery ilość CO₂.

• Z wykresu w punkcie 6.b) wynika, że gazy i pyły, jak SO₂, CO, NO₂ i pył mają znikomy udział w całkowitej ilości wytwarzanych zanieczyszczeń (ok. 0,0008%), jeśli chodzi o ich masę.

• Porównując ze sobą wykresy a) i b) można wywnioskować, że bardziej szkodliwe, jeśli chodzi o emisję CO₂ jest ogrzewanie budynku gazem ziemnym (chodzi o udział masowy). Należy jednak zauważyć, że używając węgla kamiennego, wytwarzamy większą ilość zanieczyszczeń i bardziej szkodzimy środowisku. Nie biorąc pod uwagę wysokości opłat, powinno się zainstalować filtry redukujące ilość emitowanych do atmosfery szkodliwych związków.

• W związku z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury Dz. U. nr 75, poz. 690 z 12.04.2002 z późniejszymi zmianami, „Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” podają maksymalną wartość współczynnika przepływu ciepła U_max dla danego przedsiębiorstwa jako 0,3 [W/m²K]. Rzeczona wartość nie może zostać przekroczona. Zgodnie z pkt. 2 sprawozdania można stwierdzić, iż obliczona wartość mieści się w normie, ponieważ wynosi 0,297 [W/m²K], a więc budynek nie wymaga przeprojektowania ze względu na grubość izolacji termicznej.

• Nawiązując do normy PN-EN ISO 13788 należałoby sprawdzić poprawność zaprojektowanej przegrody, by móc zapobiec ewentualnemu rozwojowi pleśni. W tym celu należy sprawdzić wartość współczynnika temperaturowego przegrody: f_Rsi, porównać z obliczoną wartością współczynnika temperaturowego dla miesiąca krytycznego f_Rsi,max (jeśli liczymy dla np. roku). Jeśli warunek f_Rsi< f_Rsi,max będzie zachodzić, to analizowana przegroda zaprojektowana została w sposób prawidłowy pod kątem uniknięcia rozwoju pleśni. Następnym krokiem powinno być sprawdzenie przegrody pod kątem występowania kondensacji międzywarstwowej (chodzi o porównanie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody z temperaturą punktu rosy powiększoną o 1 °C; jeśli jest ona większa, to przegroda jest zaprojektowana prawidłowo). Nie posiadamy jednakże wystarczających danych i umiejętności, aby to obliczyć, a co za tym idzie, ocenić.

• Powinno się również sprawdzić w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. z dnia 18 grudnia 2002 r.) ile wynoszą odpowiednie współczynniki NDS dla naszych substancji zanieczyszczających i porównać je. Nie dokonujemy jednak tego z powodów podobnych, jak te podane powyżej.

• Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Ochrony Środowiska z dn. 4 października 2010 r. w sprawie wysokości stawek opłat za korzystanie ze środowiska na rok 2011 opłaty wnoszone są półrocznie, a nie jak przedtem, kwartalnie. Maksymalna dopuszczalna kwota za użytkowanie środowiska to 400 zł/pół roku. Poniżej tej kwoty przedsiębiorca nie wnosi opłaty.

• Opłata za użytkowanie środowiska, zarówno w przypadku węgla kamiennego jak i gazu ziemnego w rozliczeniu półrocznym jest niższa od dopuszczalnych 400zł, co jest sytuacją korzystną dla naszego przedsiębiorstwa, gdyż nie musimy jej uiszczać. Z drugiej strony nie skłania nas to do podjęcia działań korzystnych dla środowiska, jak np. założenie urządzenia odpylającego, ponieważ jest to dla nas nieopłacalne.

• Z punktu widzenia przedsiębiorcy korzystniejsze byłoby ogrzewanie budynku gazem ziemnym, ponieważ opłata za użytkowanie środowiska jest niższa. Ponadto, biorąc pod uwagę dobro środowiska, do atmosfery emitowana jest mniejsza ilość zanieczyszczeń.

• Niestety, pomimo wykonania najlepszej izolacji termicznej, mamy do czynienia z występowaniem słabych miejsc w przegrodach budowlanych, tzw. „mostków cieplnych”, gdzie ucieczka ciepła jest większa niż w pozostałej części przegrody dobrze zaizolowanej. Powstają one najczęściej przy połączeniach ściana-strop, ściana-piwnica, przeszklenia-ściana. W obliczeniach pomijamy wpływ mostków cieplnych oraz powierzchni przeszklonych, co ma znaczny wpływ na ilość energii, jaką musimy wyprodukować, co jest równoważne ilości paliwa i wytwarzanej ilości zanieczyszczeń, które były wtedy większe. Dlatego też te newralgiczne punkty należy zabezpieczyć, gdyż mają one duży wpływ na straty ciepła w budynku.

• Na podstawie Metodologii Obliczania Charakterystyki Energetycznej bilans cieplny powinien mieć uwzględnione takie wartości, jak energia słoneczna, energia procesów wewnętrznych, ciepło akumulowane w przegrodach, zużycie energii na wentylację, wytwarzanie ciepłej wody użytkowej, chłodzenie. Jednak nasze umiejętności są zbyt małe, aby to uwzględnić, a ponadto obliczeń dokonujemy wyłącznie dla jednej ściany.