1.Bilans cieplny pomieszczenia z użyciem promienników podczerwieni: Promieniowanie podczerwone rozprzestrzenia się zgodnie z zasada fal elektromagn i zamienia się w ciepło odczuwalne przez człowieka w momencie gdy promienie te padaja bezpośrednio w ciało. powietrze nie ogrzewa się bezpośrednio od promienn podczerwieni ale dopiero po ogrzaniu elem obiektu w postaci ciepła konwekcyjnego. Temp pow wewn jest znacznie nizsza niż temp zadana dla danego rodzaju obiektu a straty ciepla obliczamy na podstawie temp wewn. Temp pow wewn można wyznaczyc wg dokładnego bilansu cieplnego pom a ogrzew prom lub obliczyc met uproszczoną wg DIN: Ti=te+tu*Ks/(1+Ks) te-temp zewn, tu-temp zadana Ks-wspolczynnik strat cieplnych Ks= 2,28*ηs*Cs / Hs*Kg*η_R ηs-sprawnosc spalania, Cs-wsp cyrkulacji, Hs-srednia wysokość promieniowania, Kg-wsp strat ciepla, η_R- wsp sprawności promieniowania.

2.Całkowite straty ciepła pomieszczenia: Q=Q_s+Q_d gdzie: Q_s-statyczne straty ciepła(przez przenikanie) Q_d - dynamiczne str.ciepła (na ogrzanie powietrza wentylacyjnego) Q_c = (k_z1+k_z2)VΔt [W/m³K] gdzie k_z1-wsp.izolacji cieplnej budynku k_z1= Q_s/VΔt, k_z2 - wsp.szczelności budynku k_z2 = Q_d/VΔt V-kubatur budynku Δt=ti-te,

3.Średni współczynnik przenikania budynku ciapla przegrod budynku: Um= Σu_i*Ai / Σ Ai [W/m²K]

4.Straty ciepła przez złacza miedzy ściennymi(dodatkowe straty) Qss = 1,75*obw.budynku*Δt = 1,75*s*Δt

5.Straty ciepła przez przegrody chłodzące budynek: Qsm = Σui*Ai*Δt = um*A*Δt

6.Łączne straty ciepła: Qs=Qsm+Qss

7.Całkowite straty dla hali: Q_hali = kg*V*ΔT

8.Moc cieplna do zainstalowania: Qc= Q_hali / ηc ηc-sprawność spalania

9.Sprawdzenie komfortu cieplnego: powinna być sprawdzona pow.ogrzewania naswietlona promiennikami podczerwonymi. Jest ona funkcja kształtu reflektorów i zalezy od wysokości zmontowania wymiennikow i pozycji zawieszenia.

10. I. Analiza bilansu cieplnego pomieszczenia z prom.podczerw. wg firmy INWET

Moc ogrzew. konwekcyj. potrzeba do uzyskania zaloż. tempera.(1) Wo=(t_pom-te)( Σui*Ai + V*ρ*Cp) moc grzewcza przekazywana w psotaci promienn. Wp=s*c₀[(Tp/100)⁴-(Tpom/100)⁴] gdzie s-powierzchnia podlogi pom, c₀ - techn.stała promieniowania ciala doskonale czarnego Tp-temp.promieniowania [K] , c₀=10^-3*5,67 [kW/m²K⁴], z równania (1) możemy wyznaczyć t_pom =te+Wo/B

II. Bilans(klasyczny) cieplny dla ogrzewania gaz.promienn.podczerwieni wg Cihelka J. (rys) Ac-pow.napromieniow.przegród ograniczające dolną część przestrzeni pomieszcz. Ag-pow.górnej części przegród powyżej płaszczyzny promienników.

Mechanizm ruchów ciepła: promienn.napromien.przegrody Ac i ogrzewają ich pow do temp Tc. Przegrody te z kolei ogrzewają poprzez konwekcję powietrze do temp Ti. zaklada się ze ciepłe pow unoszące się ku gorze opuszcza pomieszczenie ze spalinami przez otwory wentylacyjne w gornej czesci pom. oraz ze temp przegród górnej części pomieszczenia równe jest w przybliżeniu temp powietrza w strefie roboczej tg≈ti.

11.Bilans cieplny pomieszczenia: 1)za pomoca równania równowagi przegród napromieniowanych . 2) równowagi równowagi cieplnej powietrza. ad1) Qr=Qd+Qp (rys) gdzie Qr-str.ciepla przekazywany na drodze promieniowania od promienników podczerń. Qr= Cpg*β*Apg(tpg-tc) gdzie Cpg-zastepcza stała promieniowania dla wymiany ciepła miedzy promieniowaniem a przegrodami Cpg=ε_pg *Cc, Qd- str ciepła przejmowany na wewn pow przegrody Qd = α_i *Ac*(tc-ti), Qp-str ciepła przenikający na zewnątrz. Qp=Λc*Ac(tc-te) gdzie Λc-częściowy współcz.przenikania ciepła od wewnątrz do otoczenia Λc= 1/ (Σ(di/λi) + Rsz), od2) V*ρ*Cp(ti-te) = α_kc *Ac(ti-te) gdzie α_kc - wsp.przejmowania ciepła przez konwekcję z pow przegród

12. Termomodernizacja - to poprawienie cech technicznych istniejącego budynku a jej efektem powinno być: a) zmniejszenie zapotrzebowania na energie na cele ogrzew i kosztów ogrzewania b) zmniejszenie negatywnych oddziaływań na środowisko c) polepszenie warunkow uzytkowania i obsługi. Termomodernizacja obejmuje usprawnienia: a) zmniejszenie strat ciepla(poprawa właściwości term budynku poprzez docieplenie i uszczelnienie przegród budowlanych i likwidacja mostkow termicznych) b) ograniczenie ilości ciepla zuzytego na podgrzanie pow wentylacyjnego oraz ograniczenia ilości ciepla zuzywanego na przygotowanie CWU, c) podniesienie sprawności instalacji grzewczej.

Określenie kosztów ogrzewania Q= (Qh*Wt*Wd) / (η_Wη_Pη_eη_R ) gdzie: Qh-sezonowe zap.na ciepło Wt-wsp.uwzględniający sposób użytkowania ogrzew w cyklu tygodniowym Wt<1-podczas weekendu Wd- wsp.uwzględniający sposób użytkowania ogrzew w cyklu dobowym η_W-sprawność wytwarzanie ciepła η_P- przesyłu ciepła η_e-emisji(wykorzystania ciepła) η_R - regulacji system.ogrzewania η_R =1-(1- η_CO )*2√GLR gdzie: η_CO- wsp zależny od zastosowanego ukł. regulacji η_CO=0,75 dla syst z centralnym syst regulacji bez zaw.termostatyczn. η_CO=instalacja z elementami grzejnymi z termostat o zmiennej bezwładności cieplnej

Zapotrzebowanie na paliwo B= Q/Wu Roczne koszty ogrzewania dla kotłowni indywidualnej: K=B*Co+K_obsługi gdzie Co-koszt jednostki paliwa.

Roczne koszty ogrzewania wyznaczone dla taryfy członowej: K=Q*Qz+q_moc*12*Qm+Ab*12 gdzie:Q-zap.energi końcowej Qz-opł.zmienna q_moc=obl. zapotrzebowanie na moc cieplna wyznaczone z norm Qm-opłata za jednostkę mocy umownej lub zamówionej zł/MW*m-c Ab-abonament.

13.Ocena efektywności ekonom inwestycji termomodernizacyjnej : Wskaźniki oceny opłacalności inwestycji: 1)prosty czas zwrotu nakładów SPBT 2) Wartość bierząca inwestycji netto NPV 3) wewnetrzna stopa zwrotu IRR 4) suma kosztów poniesiona podczas eksploatacji LCC. ad1) SPBT = N / ΔOru [lat] N-naklad inwest[zł] ΔOru-suma rocznych oszczędności[zl/rok] ad2) NPV = _t=1Σⁿ (CF_t/(1+R)^t)-N gdzie: CFt-oczekiwany przepłwy środków finanse(roczne oszczędności) [zl] n-liczba lat objętych analizą ekonomiczną R-stopa dyskonta N-naklady inwestycji . Poddana ocenie inwestycji jest opłacalna gdzy NPV dla określ okresu jest dodatnia a najkorzyst wariantem jest ten który odpowiada największej wartości NPV. gdy NPV=0 to _t=1Σⁿ (CF_t/(1+IRR)^t)=N jeżeli IRR>R to inwestycja jest opłacalna

14.Algorytmy oceny wg przepisów normalizacyjnych: a) Ocena opłacalności ocieplenie przegród: SPBT = N / ΔOru, Q_ou,Q_1u = 8,64*10^-5 SD₂₀*A_sz*U_sz [GJ/rok], Q=qśr*A*t = (U(t_i-t_eśr)*z*24*3600) / 10⁹ gdzie: z-dl sezonu grzewczego [dni], 24*3600 przejscie na [s] 10⁹-przejscie na [GJ] Q_ou-roczne zapotrzebowanie ciepła na pokrycie strat ciepła przez przenikanie przegród przed termomodern. Q_1u - sezon zapotrz na ciepło na pokrycie strat ciepla ….. po tremomodern.

b) Wymagane opory cieplne po termomoderm: - a) dla śc zewn R_min=4 m²K/W b)dla stropodachów stropów pod nieogrzewanym poddaszem R_min=4,5 m²K/W c) stropy nad nieogrzew piwnicami i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi R_min=2 m²K/W Aby ustalic koszty należy oszacować: ΔO_ru=(Q_ou-Q_1u) ΔK gdzie ΔK- roczne oszczędności kosztów, ΔO_ru-wartośc rocznej oszczędności kosztów bez zmiany udziału źródła w zapot na ciepło przed i po wykonaniu termomod. ΔO_ru=(x_o*Q_ou*O_oz-x₁*Q_1u*O_1z)+12(y_oq_ou*O_om-y₁*q_1u*O_1m)+12(A_bo-A_b1) [zl/rok] q_ou,q_1u= U*A(ti-te_obl)/10⁶ [MW]

c) Metoda oceny opłacalności i wyznaczenie optymalnego przeds.termomod polegającego na wymianie okien i grzwi oraz poprawę stanu wentylacji nat i mechać wywieników: SPBT = Nok+Nw / Σ(ΔOrok+ ΔOrw) gdzie Nok-koszty wymianu okien Nw-poprawa systemu wentylacji ΔOrok-oszczedności wynikające z wymiany okien, ΔOrw-… poprawy wentylacji. Vinf=a*L* Δp ^2/3 Δp= Δpn+ Δpw gdzie Δp=h(ρe-ρi)g Roczne straty ciepła na przenikanie przez okno Q_ou = 8,64*10^-5 SD₂₀*A_sz*U_sz Q_inf = 1,43*10^-6 a*L* _m=1Σ^Lg (t_i-te(m))^5/3 Lg-dlugosc sezonu grzewczego te(m)-średnia temp miesiąca m-tego, Moc cieplna na pokrycie strat ciepła przez przenikanie - q _o,1u = 10^-6*A_sz*U_sz(ti-te), Zapotrzebowanie na pokrycie strat ciepła przez infiltracje - q_inf = 1,68*10^-8 a*L* _m=1Σ^Lg (t_i-te(m))^5/3 Roczne zapotrzebowanie ciepła dla okien z nawiewnikami: Q1=(8,64*SD*Aok*u)+(2,94*Cr*Cw*V*SD)*10^5 GJ/d V-strumien objętości powietrza doprowadzanego przez nawiewnik okienny m3/h, Cr-zalezy od szczelności okien i rozwiązania wentylacji Cw-uwzglednia stopien wyeksponowania budynku lub na dzialanie wiatru Cw=1,2-budynek wysoki lub na otwartej przestrzeni Cw=1 dla pozostałych

d) Metoda oceny opłacalności -zmiejszenie zapotrzebowania na energię przez system went. naw-wyw: SPBT = N/ΣΔOru gdzie N-planowane koszty zwrotu związane z modernizacją syst wentyl. ΔO_ru-roczne oszcz kosztow energii O_ow,O_1w-roczne zapo en przed i po termomodernizacji q_ow,q_1w-zapo na moc cieplna przed i po termom.

e) Metoda oceny usprawnień poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na cieplo na przyg. CWU: SPBT = N/_nΣΔO_rcw gdzie ΔO_rcw=(x_o*Q_ou*O_oz-x₁*Q_1u*O_1z)+12(y_oq_ou*O_om-y₁*q_1u*O_1m)+12(A_bo-A_b1) x₀-udziałn-tego źródła w zapotrzebowaniu na ciepło przed i po term. y₀ - ….na moc cieplna przed i po term.

f) Metody oceny termo systemu ogrzewania(sprawności): SPBT = N/_nΣΔO_rco ΔO_rcw=(x_o*w_to*w_do*Q_ou*O_oz/η₀-x₁ w_t1*w_d1 *Q_1u*O_1z/η₁)+12(y_oq_ou*O_om-y₁*q_1u*O_1m)+12(A_bo-A_b1) gdzie: η₀,η₁ - całkowite sprawności syst ogrzew , w_to,w_do - cykl pracy w ciagu doby.

g) Metoda wyboru optymalnego wariantu przedsięwzięcia termomodern - kompleksowe przeds termo obejmuje kombinacje usprawnien: dotyczących zmniejszenia strat ciepła przez przegrody zewn, modernizacje . Dla każdego wariantu obliczamy 1) planowane koszty całkowite N łacznie z kosztem opracowania 2) kwote rocznych oszczędności energii przewidzianą do uzyskania z sumy przedsiweziec ΔO_r 3) zmniejszenie zapotrzeb na ciepło w porównaniu do stanu wyjściowego przed termomodern. 4) kwotę srodków własnych i kwotę kredytu przy której msc rata wraz z odsetkami nie będzie wieksza od równowartości 1/12 rocznych oszczędności energii A≤1/12 ΔO_r

h) Wymagania dotyczące kompleksowej termomodernizacji: 1)Zmniejszanie rocznego zapotrzebowania na energie. Ulepszenie termom powinno powodować zmniejszenie rocznego zapotrzebowania na energie przy modern systemie grzewczym co najmniej 10%. Kompleksowe w budynkach w których po 85r przeprowadzono modernizacje systemu grzewczego co najmniej o 15%. Pozostale budynki 25%. 2) przysługiwanie premii termomo: a) premia przysluguje inwestorom jeśli wynika ze kredyt udzielany na realizacje nie przekracza 80% jego kosztów a okres splaty kredytu nie przekracza 10 lat. b) kredyt splaca się z oszczędności energii tzn A≤ΔOr 1/12. W przypadku gdy nie spełniono wymagan to rozpatruje się kolejny wariant kompleksowej termomodernizacji z eliminacja usprawnienia o największym wskaźniku SPBT. Ogólna ocena opłacalności najczęściej realizowanych usprawnien tzn wysoka opłacalność: - usprawnienia instalacji grzewczych(źródła ciepła, ocieplenie Std lub okien) - średnia opłacalność ocieplenia ścian zewn, - niska opłacalność ocieplenia stropu nad piwnica i wymiana okien. Przeciętne efekty termomodernizacji: a) wprowadzenie w węźle cieplnym automatyki 5-15%, b) prowadzenie hermetyzacji instalacji(izolowanie instalacji) 10-25%, c) wprowadzenie podzielnikow ciepla 10-15% d) wprowadzenie ekranow zagrzejnikowych 2-3% e) wymiana okien ze szklem specjalnym 10-15%, f) ocieplenie zewn przegród budowlanych 10-25%

1) Woda - źródło ciepla niskotemperaturowego ma szczególnie korzystne wł.a duże współczynniki przejmowania ciepła umożliwiają budowe wymiennikow ciepla o zwartej konstrukcji. woda powierzchniowa(stawy,jeziora,rzeki) jest najczęściej zasysana przez pompe i tloczona do parowacza pompy ciepla. Strumien masy przetłaczającej wody jest stosunkowo duzy powodu niewielkiego spadku temp wody wynoszącego 4-5K.Wody gruntowe o stałej średniorocznej temp 5-12C. Woda czerpana ze studni płytkich ochladzana jest w parowaczu o 4-5K i za pośrednictwem studni chłonnych odprowadzana ponownie do gruntu; studnie:czerpalna i chłonna powinny być oddalone o ok. 30-50 m Średnio z 1m3 wody można uzyskac w skraplaczu 6,8-9 kWh(przy wsp wydajno grzejnej φr=3) Strumień objętości wody zasilającej parowacz V= Qo/Cp*Δt*ρ[m3/s] Qo-moc cieplna dostarczona do parownika Cp-cieplo wł kJ/kgK Δt- spadek temp 4-5K ρ-gestosc kg/m3

2) Grunt - Mamy wymienniki gruntowe(poziome i pionowe) Krąży w nich czynnik który pobiera ciepło z gruntu-woda lub ciecze ekologiczne o niskiej temp krzepnięcia (solanka) Cieplo akumulowane jest w warstwie gruntu ok. 10m i na tej głębokości temp = jest średniej rocznej temp powietrza. W naszych warunkach wynosi ok. 10 st C. Ze względu na koszty montuje się poziome gruntowe wymienniki na głębokości 1-2m Na tej gł temp zmienia się sinusoidalnie i wynosi ok. 17C w lipcu i 5 w styczniu.

Poziome: Jako układy szeregowe lub wezownicowe. Przewody wykonane są z rur tworzywowych PVC,PE,PP,PB, układanych na gł 1,2-2m.Przyrost temp nosnika ciepla wynosi 3-4K. Można przyjąć ze z rury o dł 100m można odebrac z gruntu 3-5kW ciepla w ciagu 1h. Długość rur obliczamy: L=(Qo ln (4x/Dz))/2πλg(t_∞-t) [m], Qo-moc cieplna pobrana z grunut W , x-gł ułożenia rury wymiennika m, λg-wsp przewodzenia ciepła gruntu W/mK, Dz-śr zewn rury m, t_∞-temp gruntu na gł x stC, t-temp nosnika ciepła. Dokładniejszy wzór: L = Qo(Rp+ tał_h *Rs)/ΔTg [m], Rp-opor cieplny rury (mK)/W, Rs-opór cieplny gruntu (mK)/W, tał_h- poprawka uwzgledniajaca okresowość pracy pompy, ΔTg- różnica miedzy temp gruntu a temp nosnika K, Opór cieplny rury: Rp= (1/2πλp)*ln (Dz/Dw), λp-wsp przewodności cieplnej rury W/mK Moc cieplna pobierana z gruntu: Qo=Qg *(φ-1/φ) , Qg-moc grzejna p.c, φ- wsp wydajności grzejnej. Pionowe: dzielimy je na: typu „U”, z przepływem przeciwbieżnym, z przepływem koncentrycznym. Różnice wydajności pionowych i poziomych: Wymiennik poziomy: srednia temp nosnika na dopływie do parowaca jest nizsza lecz bardziej stabilna z powodu większej dł przewodu. Wybór zalezy gł od warunków lokalnych tj. wlk dzialki jej zagospodarowania, rodzaju gruntu, poziom wód gruntowych itp.

3) Sprężarkowe pompy ciepła w systemach przygotowani CO i CWU: System i sposób regulacji SPC przeznaczonej do zaopatrzenia w cieplo budynku zalezy od: -rodzaju i parametrów źródła ciepła niskotemper, -warunków klimatycznych(obliczenie temp zewn) - standard wyposażenia budynku - bilansu cieplnego budynku a gł stosunku zapotrzebowania na ciepło do ogrzania całorocznego zużycia ciepła, -rodzaju instalacji CO a gł parametrów nośnika ciepła. Układ biwalentny: a) ukł rozdzielony-poniżej temp granicznej p.c jest wyłączona i działa tylko dodatkowe źródło ciepła, b) ukł równoległy-poniżej temp granicznej zewn pracuje dodatkowo równolegle ΔQ→(Q-Qpc) c) ukl mieszany - P.C pracuje równolegle z kotłem szczytowym do te.

---