Cele projektu
Celem projektu było sporządzenie audytu energetycznego domu znajdującego się na Durzynie koło Krotoszyna. Znajduje się on w trzeciej strefie klimatycznej. Jest to dom jednorodzinny zbudowany na przełomie dwudziestego wieku. Projekt domu powstał w roku 1995, dom został wykończony w roku 2002. Warstwy konstrukcyjne budynku zostały przedstawione w tabeli 1 i 2. Znajduje się tam zestawienie wszystkich warstw każdej przegrody liczonej w projekcie. W ramach projektu zaproponowałem dwie termomodernizacje mające na celu usprawnienie budynku. Rysunek techniczny budynku znajduje się na końcu projektu.
Wyniki obliczeń
Wartości współczynników dla okien, drzwi wejściowych i drzwi garażowych zostały dobrane z tabel z Rozporządzenia w sprawie charakterystyki energetycznej.
| Przegroda | Warstwa | δ, m | λ, $\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}$ | R, $\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}{\mathbf{W}}$ | ∑R, $\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}{\mathbf{W}}$ | U, $\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| zewnętrzna | pustak DZ 220 | 0,088 | 0,326 | 0,27 | 3,358 | 0,298 |
| styropian | 0,1 | 0,044 | 2,273 | |||
| pustak ceramiczny | 0,25 | 0,4 | 0,625 | |||
| opór zewnętrzny | 0,04 | |||||
| opór wewnętrzny | 0,13 | |||||
| tynk gipsowy | 0,01 | 0,5 | 0,02 | |||
| na strych | płyta gipsowa | 0,015 | 0,015 | 1 | 5,11 | 0,196 |
| wełna mineralna | 0,15 | 0,04 | 3,75 | |||
| płyta wiórowa | 0,01 | 0,1 | 0,1 | |||
| opór zewnętrzny | 0,13 | |||||
| opór wewnętrzny | 0,13 | |||||
| dach, pochylenie dachu 38,3º |
dachówka betonowa | 0,01 | 1,5 | 0,007 | 4,096 | 0,244 |
| deski | 0,025 | 0,2 | 0,125 | |||
| folia | 0,002 | 0,23 | 0,009 | |||
| wełna Ursa | 0,15 | 0,04 | 3,75 | |||
| płyta gipsowa | 0,015 | 0,23 | 0,065 | |||
| opór zewnętrzny | 0,04 | |||||
| opór wewnętrzny | 0,1 | |||||
| okna | 2,45 | |||||
| drzwi wejściowe | 1,75 | |||||
| drzwi do garażu | 2,5 |
Tabela 1. Współczynniki przenikania cieplnego przegród budowlanych wykorzystanych w budynku
| Przegroda | Warstwa | δ, m | λ, $\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}$ | R, $\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}{\mathbf{W}}$ | ∑R, $\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}{\mathbf{W}}$ | U, $\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$ | Uequiv, $\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| podłoga na gruncie | podsypka piaskowa | 0,15 | 0,5 | 0,3 | 0,698 | 1,433 | 0,6 |
| beton B10 | 0,07 | 1 | 0,07 | ||||
| 2*papa | 0,005 | 0,18 | 0,028 | ||||
| lepik asfaltowy | 0,002 | 0,2 | 0,01 | ||||
| styropian | 0,01 | 0,045 | 0,222 | ||||
| warstwa wyrównawcza | 0,03 | 0,5 | 0,06 | ||||
| płytki ceramiczne | 0,01 | 1,3 | 0,008 | ||||
| opór zewnętrzny | 0,055 | ||||||
| opór wewnętrzny | 0,13 |
Tabela 2. Współczynnik przenikania ekwiwalentny dla podłogi usytułowanej na gruncie
Podczas kolejnego kroku obliczaliśmy straty ciepła do otoczenia dla temperatur obliczeniowych.
| Przegroda | U, $\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$ | A, m2 | TW, |
Tz, |
Straty ciepła przez przegrody, $\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}$ |
|---|---|---|---|---|---|
| Zewnętrzna | 0,298 | 103,8 | 20 | -18 | 1174,49 |
| dach | 0,244 | 61 | 566,5 | ||
| Sufit na strych | 0,196 | 34 | 253,77 | ||
| podłoga na gruncie | 0,6 | 65,4 | 894,67 | ||
| okna | 2,45 | 25,4 | 1419,59 | ||
| drzwi wejściowe | 1,75 | 1,89 | 75,41 | ||
| drzwi do garażu | 2,5 | 2,31 | 131,67 |
Tabela 3. Straty ciepła przez przegrody
Następnym krokiem jest obliczenie miesięcznego zapotrzebowania za ciepło, dla każdego miesiąca:
| m - c | $${\dot{\mathbf{Q}}}_{\mathbf{p}}$$ |
$${\dot{\mathbf{Q}}}_{\mathbf{w}}$$ |
$${\dot{\mathbf{Q}}}_{\mathbf{\text{int}}}$$ |
$$\sum_{}^{}\mathbf{\ }\mathbf{Q}_{\mathbf{\text{sol}}}$$ |
Zyski ciepła | Straty ciepła | GLR | η | Q(m), $\mathbf{\ }\frac{\mathbf{\text{kWh}}}{\mathbf{m}\mathbf{-}\mathbf{c}}$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I | 2371,67 | 770,04 | 197,53 | 481,70 | 679,23 | 3141,71 | 0,216 | 0,990 | 2469,13 |
| II | 2183,54 | 708,96 | 178,42 | 791,48 | 969,90 | 2892,50 | 0,335 | 0,949 | 1971,76 |
| III | 2073,78 | 673,32 | 197,53 | 1292,99 | 1490,52 | 2747,10 | 0,543 | 0,842 | 1492,58 |
| IV | 1452,49 | 471,60 | 191,16 | 1689,27 | 1880,43 | 1924,09 | 0,977 | 0,641 | 719,56 |
| V | 269,80 | 87,60 | 63,72 | 2083,32 | 357,40 | 357,40 | 1 | 0,632 | 131,48 |
| VI | 0 | 0 | 0 | 2268,07 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| VII | 0 | 0 | 0 | 2210,02 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| VIII | 0 | 0 | 0 | 1992,37 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| IX | 114,57 | 37,20 | 31,86 | 1374,72 | 151,77 | 151,77 | 1 | 0,632 | 55,83 |
| X | 1317,59 | 427,80 | 197,53 | 967,16 | 1164,69 | 1745,39 | 0,667 | 0,777 | 840,95 |
| XI | 2006,88 | 651,60 | 191,16 | 537,45 | 728,61 | 2658,48 | 0,274 | 0,974 | 1948,83 |
| XII | 2383,12 | 773,76 | 197,53 | 439,24 | 636,78 | 3156,88 | 0,202 | 0,993 | 2524,58 |
Tabela 4. Miesięczne zapotrzebowania na ciepło budynku przed modernizacją
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło, przed modernizacją, wynosi:
$$\dot{Q} = \sum_{}^{}{\dot{Q}\left( m \right)} = 12154,71\ \frac{\text{kW}h}{\text{rok}}$$
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło, przed modernizacją, na m2 wynosi:
$$\dot{q} = \frac{\dot{Q}}{A} = \frac{12154,71}{294} = 41\frac{\text{kW}h}{\text{rok} \bullet m^{2}\ }$$
W swoim projekcie zaproponowałem termomodernizację okien w trzech wariantach, zestawienie znajduje się w tabeli poniżej.
| stan istniejący | Wariant I | Wariant II | Wariant III | |
|---|---|---|---|---|
| Softline 92 | Softline 78 | Termicco 8K | ||
| Q, $\frac{\mathbf{\text{GJ}}}{\mathbf{\text{rok}}}$ | 21,20 | 7,23 | 8,79 | 6,45 |
| q, MW | 2, 59 • 10−3 |
9, 03•10−4 |
1, 08 • 10−3 |
8, 14•10−4 |
| Q, $\frac{\mathbf{z}\mathbf{l}}{\mathbf{\text{rok}}}$ | - | 383,41 | 340,59 | 404,83 |
| Nu, zł | - | 22735 | 21166 | 11141 |
| SPBT | - | 59,30 | 62,15 | 27,52 |
Tabela 5. Czas zwrotu termomodernizacji okien.
Miesięczne zapotrzebowanie na ciepło po wymianie okien zostało przedstawione w tabeli 6.
| m - c | $${\dot{\mathbf{Q}}}_{\mathbf{p}}$$ |
$${\dot{\mathbf{Q}}}_{\mathbf{w}}$$ |
$${\dot{\mathbf{Q}}}_{\mathbf{\text{int}}}$$ |
$$\sum_{}^{}\mathbf{\ }\mathbf{Q}_{\mathbf{\text{sol}}}$$ |
Zyski ciepła | Straty ciepła | GLR | η | Q(m), $\mathbf{\ }\frac{\mathbf{\text{kWh}}}{\mathbf{m}\mathbf{-}\mathbf{c}}$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I | 1686,74 | 770,04 | 197,53 | 481,70 | 679,23 | 2456,78 | 0,276 | 0,973 | 1795,80 |
| II | 1552,95 | 708,96 | 178,42 | 791,48 | 969,90 | 2261,91 | 0,429 | 0,903 | 1386,18 |
| III | 1474,88 | 673,32 | 197,53 | 1292,99 | 1490,52 | 2148,20 | 0,694 | 0,763 | 1010,39 |
| IV | 1033,02 | 471,60 | 191,16 | 1689,27 | 1504,62 | 1504,62 | 1,000 | 0,632 | 553,52 |
| V | 191,88 | 87,60 | 63,72 | 2083,32 | 279,48 | 279,48 | 1,000 | 0,632 | 102,82 |
| VI | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 2268,07 | 0,00 | 0,00 | 0,000 | 0,000 | 0,00 |
| VII | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 2210,02 | 0,00 | 0,00 | 0,000 | 0,000 | 0,00 |
| VIII | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 1992,37 | 0,00 | 0,00 | 0,000 | 0,000 | 0,00 |
| IX | 81,49 | 37,20 | 31,86 | 1374,72 | 118,69 | 118,69 | 1,000 | 0,632 | 43,66 |
| X | 937,08 | 427,80 | 197,53 | 967,16 | 1164,69 | 1364,88 | 0,853 | 0,690 | 560,99 |
| XI | 1427,30 | 651,60 | 191,16 | 537,45 | 728,61 | 2078,90 | 0,350 | 0,942 | 1392,30 |
| XII | 1694,89 | 773,76 | 197,53 | 439,24 | 636,78 | 2468,65 | 0,258 | 0,979 | 1845,06 |
Tabela 6. Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło po termomodernizacji na okna Termicco 8K
Roczne zapotrzebowanie na ciepło po termomodernizacji wyniesie:
$$\dot{Q} = \sum_{}^{}{\dot{Q}\left( m \right)} = 8690,71\ \frac{\text{kW}h}{\text{rok}}$$
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło, po modernizacji, na m2 wyniesie:
$$\dot{q} = \frac{\dot{Q}}{A} = \frac{12154,71}{294} = 29,56\frac{\text{kW}h}{\text{ro}k \bullet m^{2}\ }$$
Drugim zaproponowanym przeze mnie ulepszeniem termomodernizacyjnym była wymiana źródła ogrzewania budynku, zostało to przedstawione w tabeli 7.
| stan istniejący | Wariant I | Wariant II | Wariant III | Wariant IV | |
|---|---|---|---|---|---|
| Qco, GJ/rok | 43,76 | 31,29 | 31,29 | 31,29 | 31,29 |
| Qz, zł/GJ | 27,45 | 56,45 | 56,45 | 88,57 | 25,41 |
| wt | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| wd | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 0,94 |
| η | 0,45 | 0,81 | 0,78 | 0,77 | 0,61 |
| delta Q, zł/rok | - | 481,62 | 403,71 | -836,21 | 1303,04 |
| Nco, zł | - | 20850 | 13500 | 12000 | 4000 |
| SPBT, lat | - | 43,29 | 33,44 | Nigdy | 3,07 |
Tabela 7. Czasy zwrotów termomodernizacji polegającej na wymianie ogrzewania
Wnioski
W ramach swojego projektu zaproponowałem termomodernizacje okien w trzech wariantach. Dla wariantu pierwszego wybrałem okna drewniane Softline 92 firmy Stollar o współczynniku przenikania cieplnego 0,8 W/(m^2 K). Czas zwrotu tej inwestycji wynosi 59,3 lat. W wariancie drugim zaproponowałem, także okna drewniane Softline 78 firmy Stollar jednak o współczynniku przenikania ciepła równym 1 W/(m^2 K). Czas zwrotu tej termomodernizacji wynosi 62 lata i jest on nie opłacalny. Ostatnim wariantem, który zaproponowałem są okna PCV firmy Termicco model 8K, o współczynniku przenikania ciepła 0,7 W/(m^2 K). Czas zwrotu tej inwestycji to 27 lat, jest to najbardziej opłacalny wariant, spośród wcześniej przedstawionych. W sporządzaniu kosztorysu i wyszukiwaniu okien korzystałem ze strony http://oknaceny.pl/oferta.php.
Drugim ulepszeniem termomodernizacyjnym, które zaproponowałem była wymiana ogrzewania na wyżej sprawne. Obliczenia wykonałem dla kotła pulsacyjnego gazowego firmy Auer, kotła kondensacyjnego gazowego firmy Unical, kotła kondensacyjnego olejowego firmy Buderus, a także dla kotła stalowego opalanego węglem kamiennym, także firmy Buderus. W wariancie pierwszym czas zwrotu tego kotła wynosi 43 lata, tak długi okres dyskredytuje ten wariant. W kolejnym wariancie czas zwrotu wyniósł 33 lata, z uwagi na tak długi czas tego kotła także nie wybiorę do mojej modernizacji. Do wariantu trzeciego wybrałem kocioł olejowy kondensacyjny Logano plus GB125 firmy Buderus. Ten kocioł nie zwróci się nigdy z uwagi na wysoki koszt 1GJ w porównaniu ze stanem istniejącym. W ostatnim wariant jest najkorzystniejszy ze wszystkich ponieważ zwróci się już po 3 latach.