S.Owczarek

ĆWICZENIE 2. OBLICZENIE ZAPOTRZEBOWANIA CIEPŁA W BUDYNKU

Z uwzględnieniem czynnika korekty temperaturowej F_xj współczynnik strat ciepła przez przenikanie określa wzór:

(1)

Wpływ mostków cieplnych w ścianach można określić do­kładnymi obliczeniami jak we wzorze na H_T lub „ryczałto­wym" dodatkiem podanym (z pewnym zapasem) w przepi­sach.

Do obliczeń sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania należy przekształcić wzór na gęstość stru­mienia cieplnego płynącego przez przegrodę q do postaci:

(2)

gdzie: z- czas, a więc temperaturę zewnętrzną traktujemy jako funkcję czasu.

Odpowiednio ilość ciepła, która przepłynie przez jed­nostkę powierzchni przegrody w sezonie ogrzewczym τ_h, można wyrazić wzorem:

(3)

Całkę po prawej stronie lego wzoru, przy założonej tem­peraturze wewnętrznej t~, oblicza się na podstawie danych klimatycznych konkretnej miejscowości lub regionu i wyra­ża jako tzw. sumę stopniodni okresu ogrzewania, ozna­czaną z angielskiego DD (degree days). Ilość ciepła, która przepłynie przez całą powierzchnię obudowy budynku w sezonie ogrzewczym, z wykorzystaniem dotychczaso­wych oznaczeń można wyrazić wzorem:

(4)

Jak widać, współczynnik strat ciepła przez przenikanie dobrze nadaje się do obliczeń właściwości cieplnych całej obudowy budynku.

Wzór (10) wyrażony watogodzinach ma postać:

(4a)

Analogicznie kilowatogodzinach:

(4b)

Podobnie obliczamy współczynnik strat przez wentylację:

(5)

H_w . - współczynnik strat przez wentylację , W/ ^oK,

t_i - obliczeniowa temperatura powietrza w pomieszczeniu, °C,

t_e - obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego (lub bardziej ogólnie powietrza wentylacyjnego), °C,

V - kubatura pomieszczenia, m³ .

h -krotność wymiany na godzinę,

- strumień powietrza wentylowanego.

Tabela 2. Metoda uproszczona, umożliwiająca sprawdzanie spełniania wyma­gań dotyczących ochrony cieplnej w przypadku budynków mieszkalnych

Metoda uproszczona sprawdzania spełniania wymagań Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z.........dla budynków mieszkalnych
Obiekt:
1	1.Dane budynku
2	Kubatura (wymiary zewnętrzne), m' Ve = 10590.8
	Powierzchnia użytkowa, m^2 Au =0,345 Vb = 0,345 ` 10590.8 = 3653.83
	Stosunek Az/Vb , A/Ve= 3332.4 / 10590.8 = 0.31
3	2. Straty ciepła
4	2.1 Współczynniki strat ciepła przez przenikanie, W/K
5	Element budynku	Skrótowe Oznaczenie	Pole powierzchni A m^2	Współczynnik przenikania ciepła U, W/(mzK)	Ui• Ai W/K	Czynnik korekty Temperaturowej Fxi	U;`A,'F„ W/K
6	Ściana zewnętrzna	SZ 1	497.6	0.3	149.28	1	149.28
				SZ 2	374.5	0.3	112.35	.1	112.35.
				SZ 3	493.6	0.3	148.08	1	148 08.
				SZ 4	374.5	0.3	112.35	1	112.35.
		10	Okno	01	140.4	2	280.80	1	280.80
				02	05.9	2	211.80	1	211.80
				03	140.4	2	280.80	1	280.80
				04	105.9	2	211.80	1	211.80
14	Drzwi wejściowe	D 1	4	2.3	9.20	1	9 20
15 16 17	Polać Dachowa	P1	365.2	0.3 .	109.56	1	109,56
				P2			0.00	1	0,00
				P3			0.00	1	0,00
18		Strop poddasza	S 1			0.00	0.8	0.00
			5 2			0.00	0.8	0 00
20		Ściana od przygórka	AbW 1			0.00	0.8	0.00
21			AbW 2			0.00.	0,8	0.00
22		Ściany i stropy Pomieszczeń nie ogrzewanych	Ab 1			0.00	0.5	0.00
23			Ab 2			0.00	0.5	0.00
24		Strop nad nieogrzewaną Piwnicą Podłoga na gruncie Powierzchnie Ogrzewanych piwnic w styku z gruntem	G1	365.2	0.6	219.12	0.6	131.47
25			G2	3652	0.39	142.43	0.6	85.46
26			G3			0.00	0.6	0.00
27			G4		..	0.00	0.6	0.00
28			GS			0.00	0.6	0.00
29	Względny współczynnik strat cieple przez przenikanie
30	Współczynnik strat cieple przez przenikanie
31	2.2 Współczynnik strat ciepła przez wentylację, W/K
32	Współczynnik strat cieple przez wentylację

Tablica 3. ZYSKI CIEPLNE

3. Zyski cieplne 3.1. Słoneczne zyski cieplne
35	Orientacja	Promieniowanie słoneczne Ij kWh/(m^2 .a)	Pole powierzchni okien Aoki m^2	Współczynnik przepuszczal- ności energii gi	kWh/a
36	S	350	105.9	0.7	14711.10
37	SW	310	..,..	.	0.00
38	W	220	140.4	0.7	12259.45
39	NW	160			0.00
40	N	145	105,9	0 7	6094.60
41	NE	165			0.00
42	E	235	140.4	0.7	13095.3
43	SE	320			0.00
44	Okno Dachowe z pochylenim,<30''	225			0.00
45	Zyski cieple słonecznego				46160.46
46	3.2 Wewnętrzne zyski ciepła Qi kWh/a
47	Wewnętrzne zyski ciepła
48	4. Roczne zapotrzebowanie na ciepło kWh/a
49 50	Roczne zapotrzebowanie
51	Roczne zapotrzebowanie na ciepło odniesione do powierzchni użytkowej
52	5. Względny współczynnik strat cieple przez przenikanie odniesiony do pola powierzchni, ___ W(m^2 K)
53	Uzyskany względny współczynnik strat ciepła przez przenikanie odniesiony do pola powierzchni:				0,60
54	Dopuszczalny względny współczynnik strat ciepła przez przenikanie odniesiony do pola powierzchni				0,78
55

Wymagania dotychczasowe

Na podstawie obliczeń i analogicznie do wdrażanych w tym czasie nowych przepisów niemieckich (tzw. Dritte Warmeschutzverordnung, obowiązują­cej od 1 stycznia 1995 r.) wprowadzo­no zależność granicznej wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebo­wania na ciepło Eo od geometrii budyn­ku, wyrażonej współczynnikiem kształ­tu (stosunkiem pola powierzchni A przegród chłodzących do kubatury ogrzewanej V).

Tabela 1. Wartości graniczne wskaźni­ka sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania Eo

A/V	Eo [kWh/(m^3 • a)]
<0,20	29,0
> 0,20, < 0,90	26,6 + 12 A/V
0,90	37,4

kondy­gnacji postanowiono przyjąć bardziej uniwersalne sformułowanie odniesione do kubatury i - przyjmując średnią wy­sokość kondygnacji budynków mie­szkalnych 3,1 m - ustalono wartości graniczne Eo, kWh/(m³ • a) w zależności od współczynnika kształtu budynku A/V (tabela 1).

Wartości graniczne Eo z tabeli przyję­to w odniesieniu do budynków mie­szkalnych i zamieszkania zbiorowego. Dopuszczono przy tym, w przypadku bu­dynków mieszkalnych w zabudowie jed­norodzinnej, alternatywne sprawdzanie spełniania wymagań z użyciem maksy­malnych wartości współczynnika przeni­kania ciepła przegród zewnętrznych, ze zróżnicowaną wartością Umax, w zależno­ści od rodzaju użytych materiałów.

Dla innych rodzajów budynków pozo­stawiono wymagania wyrażone z uży­ciem maksymalnych wartości współ­czynnika przenikania ciepła przegród zewnętrznych.

Wymagania nowe

Nowe wymagania. Maksymalne wartości EP rocznego wskaźnika obliczeniowego zapotrzebowania na energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz chłodzenia, w zależności od współczynnika kształtu budynku A/V_e, wynoszą :

1. w budynkach mieszkalnych do ogrzewania i wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowe (EP_H+W ) w ciągu roku:

1. dla
   

2. 
   

3. 
   

Gdzie

- dodatek na jednostkowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do przygotowania ciepłej wody użytkowej w ciągu roku.

A - jest sumą pól powierzchni wszystkich przegród budynku, oddzielających część ogrzewaną budynku od powietrza zewnętrznego, gruntu i przyległych pomieszczeń nieogrzewanych, liczoną po obrysie zewnętrznym,

V_e - jest kubaturą ogrzewanej części budynku, pomniejszoną o podcienia, balkony, loggie, galerie itp., liczoną po obrysie zewnętrznym,

A_f - powierzchnia użytkowa ogrzewania budynku (lokalu).

2. W budynkach mieszkalnych do ogrzewania, wentylacji i chłodzenia oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej (EP_HC+W) w ciągu roku:

gdzie:

EP_H+W - wartość według zależności podanej w pkt 1.

A_w,e - powierzchnia ścian zewnętrznych budynku, liczona po obrysie zewnętrznym,

A_f,c - powierzchnia użytkowa chłodzona budynku (lokalu),

A_f - powierzchnia użytkowa ogrzewania budynku (lokalu),

V_e - jest kubaturą ogrzewanej części budynku, pomniejszoną o podcienia, balkony, loggie, galerie itp., liczoną po obrysie zewnętrznym;

3. w budynkach zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnych do ogrzewania, wentylacji i chłodzenia oraz przygotowania cwu. i oświetlenia wbudowanego (EP_HC+W+L) w ciągu roku:

Gdzie:

A_w,e - powierzchnia ścian zewnętrznych budynku, liczona po obrysie zewnętrznym,

A_f,c - powierzchnia użytkowa chłodzona budynku (lokalu),

EP_H+W - wartość według zależności podanej w pkt 1, przy czym

EP_w - dodatek na jednostkowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do przygotowania cwu. w ciągu roku; dla budynku z wydzielonymi częściami o różnych funkcjach użytkowych wyznacza się wartość średnią EP_w dla całego budynku, przy czym:

Gdzie: V_cw - jednostkowe dobowe zużycie ciepłej wody użytkowej
należy przyjmować z założeń projektowych,

a_i - udział powierzchni A_f na jednostkę odniesienia (j.o.) najczęściej na osobę
, należy przyjmować z założeń projektowych,

b_t - bezwymiarowy czas użytkowania w ciągu roku systemu cwu. należy przyjmować z założeń projektowych.

EP_L - dodatek na jednostkowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do oświetlenia wbudowanego w ciągu roku (dotyczy budynków użyteczności publicznej); dla budynku z wydzielonymi częściami o różnych funkcjach użytkowych wyznacza się wartośc średnią EP_L dla całego budynku, przy czym:

gdzie: P_N - moc elektryczna referencyjną
należy przyjmować z założeń projektowych,

t_o - czas użytkowania oświetlenia
należy przyjmować z założeń projektowych.

---