Budynki, w których została przeprowadzona termomodernizacja są budynkami o przeznaczeniu mieszkalnym. Podstawowe wymiary jednego budynku to długość równa 80 m, wysokości 40 m i szerokości 10 m co daje łączną kubaturę budynku 32000 m³. Blok podzielony jest na 6 klatek, w każdej klatce występuje 10 pięter oraz 11 piętro na którym znajduje się strych z suszarnia z pomieszczeniami gospodarczymi. Na każdym piętrze są dwa lokale mieszkalne o powierzchni 67 m² i wysokości lokalu 2,5m. Średnia liczb osób na jeden lokal to 4 osoby co w sumie daje, że blok zamieszkuje 528 osób.

1. Wyznaczenie współczynnika strat ciepła dla przestrzeni ogrzewanej

H_tr = Σ_i [b_tr,_i * (A_i * U_i + Σ_i l_i * Ψ _i)] [W/K]

gdzie: b_tr,i - współczynnik redukcyjny obliczeniowej różnicy temperatur i-tej przegrody wg tabeli 6 w Rozporządzenia ; dla przegród pomiędzy przestrzenią ogrzewaną i środowiskiem zewnętrznym b_tr = 1,

A_i - pole powierzchni i-tej przegrody otaczającej przestrzeń o regulowanej temperaturze, obliczanej wg wymiarów zewnętrznych przegrody, (wymiary okien i drzwi przyjmuje się jako wymiary otworów w ścianie) [m²],

U_i - współczynnik przenikania ciepła i-tej przegrody pomiędzy przestrzenią ogrzewaną i stroną zewnętrzną, obliczany w przypadku przegród nieprzezroczystych według [6]

l_i - długość i-tego liniowego mostka cieplnego [m],

Ψ_i- liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka cieplnego [W/(mK)],

PN-EN ISO 14683

Tabela 6 Zestawienie obliczeń współczynnika strat ciepła przez przenikanie H_tr

		Przegrody
Wyszczególnienie	Powierzchnia	Współczynnik	Współczynnik	Ai* Ui* btri
elementów		przewodzenia	redukcyjny
	Ai [m^2]	Ui [W/m^2K]	btr,i [-]	[W/K]
Ściana zewnętrzna	5232	0,98	1	5127,36
Okna	1944	2	1	3888
Drzwi	12	1,89	1	22,68
Dach	800	0,46	0,7	257,6
Podłoga na gruncie	800	0,288	0,6	138,24
			Σ	9433,88
		Mostki Cieplne
Wyszczególnienie	Długość	Liniowy współ.	Współczynnik	li* ψi* btr,i
elementów	mostka	przenikania	redukcyjny
	li [m]	ψi [w/mK]	btr ,i[-]	[W/K]
C1 - Ściana/Ściana	160	0,15	1	24
R1 - Ściana/Dach	180	0,7	1	126
W8 - Okna	3888	0,6	1	2332,8
W8 - Drzwi	36	0,6	1	21,6
F1 - Stropy	1980	0	1	0
IW6 - Ściana dz/dach	120	0	1	0
IW1 - Ściana dz/ściana	960	0	1	0
			Σ	2504,4

Podsumowując obliczenia z tabeli 6 otrzymano całkowitą wartość strat mocy cieplnej.

H_tr = Σ_i [b_tr,_i * (A_i * U_i + Σ_i l_i * Ψ _i)] = 9433,88 + 2504,4 = 11938,28 [W/K]

2. Obliczenie współczynnika strat mocy cieplnej na wentylację

H_ve = ρ_a c_a Σ_k (b_ve,k * V_ve,_k,mn) [W/K]

gdzie:

ρ_a c_a - pojemność cieplna powietrza, 1200 J/(m³K),

b_ve,k - współczynnik korekcyjny dla strumienia k [-],

V_ve,,k,mn - uśredniony w czasie strumień powietrza k [m³/s],

k - identyfikator strumienia powietrza [-],

Strumienie powietrza wentylacyjnego należy wyznaczać w oparciu o:

a) obowiązujące przepisy,

b) dokumentację techniczną budynku i instalacji wentylacyjnej, program użytkowania budynku lub lokalu mieszkalnego,

c) wiedzę techniczną oraz wizję lokalną obiektu,

Zastosowano przypadek:

Budynek z wentylacją naturalną:

B_ve,1 = 1 V_ve,1,mn = V_o [m³/s] (9.8)

B_ve,2 = 1 V_ve,2,mn = V_inf [m³/s] (9.9)

gdzie:

V_o - obliczeniowy strumień powietrza wentylacyjnego, wymagany ze względów higienicznych, liczony zgodnie z PN-83/B-03430/AZ3:2000 Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej.

V_inf - strumień powietrza infiltrującego przez nieszczelności, spowodowany działaniem wiatru i wyporu termicznego [m³/s],

Przyjmuję według PN-83/B-03430 , PN EN 15251

• Strumień powietrza dla kuchni z oknem zewnętrznym z kuchnią elektryczną w mieszkaniu powyżej 3 osób = 50 [m³/h]

• Strumień powietrza dla łazienek(z ustępem lub bez) = 50 [m³/h]

V₁ = ΣV_i

gdzie:

V_i - Strumień powietrza przypadający na pomieszczenie wentylowane,

V₁ = 50 + 50 = 100 m³/h = 0,0272 [m³/s]

Dla całego budynku V_o = V₁ * M

gdzie:

M - Liczba mieszkań V_o = 0,0272 * 144 = 4,0 [m³/s]

Obliczenie strumienia powietrza infiltrującego przez nieszczelności, spowodowany działaniem wiatru i wyporu termicznego przy próbie szczelności n₅₀:

V_inf = 0,005 * n₅₀ * kubatura went/3600 [m³/s]

gdzie:

n₅₀ - krotność wymiany powietrza w budynku wywołana różnicą ciśnień 50 Pa,

n₅₀ = 3 (budynki, średnie stopień uszczelnienie obudowy budynku),

V_inf = 0,005 * 3 * 24120/3600 = 1,005 [m³/s]

Mając wszystkie dane możemy obliczyć współczynnik strat ciepła na wentylację

H_ve = 1200 * [1*(1,005 + 4,0] = 6060 [W/K]

3. Obliczenie miesięcznych strat ciepła na ogrzewanie

Q_tr = H_tr * (θ_int,H - θ_e) * t_M * 10 ^-3 [kWh/miesiąc]

gdzie:

H_tr - współczynnik strat mocy cieplnej przez przenikanie przez wszystkie przegrody zewnętrzne [W/K],

θ_int,H - temperatura wewnętrzna dla okresu ogrzewania w budynku lub lokalu mieszkalnym przyjmowana zgodnie z wymaganiami zawartymi w przepisach techniczno-budowlanych [°C] według [12],

θ_e - średnia temperatura powietrza zewnętrznego w analizowanym okresie miesięcznym według danych dla najbliższej stacji meteorologicznej [°C] - dane zaczerpnięto z [15]

t_M - liczba godzin w miesiącu [h],

Tabela 7. Zestawienie obliczeń strat ciepła przez przenikanie Q_tr

Miesiące	Temperatura	Średnia	Liczba	Współczynnik	Straty ciepła
	wewnętrzna	temperatura	godzin	strat ciepła	przez przenikanie
	θint,H [°C]	θe [°C]	tM[h]	Htr [W/K]	Qtr[kWh/miesiąc]
Styczeń	20	-5	744	11938,28	222052,01
Luty	20	-2	672	11938,28	176495,53
Marzec	20	3	744	11938,28	150995,37
Kwiecień	20	9	720	11938,28	94551,18
Maj	20	12	744	11938,28	71056,64
Wrzesień	20	13	720	11938,28	60168,93
Październik	20	10	744	11938,28	88820,80
Listopad	20	3	720	11938,28	146124,55
Grudzień	20	1	744	11938,28	168759,53

4. Obliczenie miesięcznych strat ciepła na wentylację budynku

Q_ve = H_ve * (θ_int,H - θ_e) * t_M * 10 ^-3 [kWh/miesiąc]

Tabela 8 Zestawienie obliczeń strat wentylacji budynku Q_ve

Miesiące	Temperatura	Średnia	Liczba	Współczynnik	Straty
	wewnętrzna	temperatura	godzin	strat went.	wentylacji
	θint,H [°C]	θe [°C]	tM[h]	Hve [W/K]	Qve[kWh/miesiąc]
Styczeń	20	-5	744	6060	112716,00
Luty	20	-2	672	6060	89591,04
Marzec	20	3	744	6060	76646,88
Kwiecień	20	9	720	6060	47995,20
Maj	20	12	744	6060	36069,12
Wrzesień	20	13	720	6060	30542,40
Październik	20	10	744	6060	45086,40
Listopad	20	3	720	6060	74174,40
Grudzień	20	1	744	6060	85664,16

5. Obliczanie miesięcznych strat ciepła

Q_h,ht = Q_tr + Q_ve [kWh/miesiąc]

Tab.9. Zestawienie obliczeń miesięcznych strat ciepła przez przenikanie i wentylację

Miesiące	Straty ciepła	Straty	Straty ciepła
	przez przenikanie	wentylacji	przez przenikanie i wentylację
	Qtr [kWh/miesiąc]	Qve [kWh/miesiąc]	Qh,ht [kWh/miesiąc]
Styczeń	222052,01	112716	334768,01
Luty	176495,53	89591,04	266086,57
Marzec	150995,37	76646,88	227642,25
Kwiecień	94551,18	47995,2	142546,38
Maj	71056,64	36069,12	107125,76
Wrzesień	60168,93	30542,4	90711,33
Październik	88820,80	45086,4	133907,20
Listopad	146124,55	74174,4	220298,95
Grudzień	168759,53	85664,16	254423,69

6. Miesięczne zyski ciepła od promieniowania słonecznego

Aby obliczyć zyski, dla wszystkich okien ustalana jest orientacja budynku względem strony świata, zacienienie i zdolność przepuszczania promieniowania.

Q_s1,_s2 = Σ _i C_i * A_i * I_i * g * k_α * Z [kWh/miesiąc]

gdzie:

C_i - udział pola powierzchni płaszczyzny szklonej do całkowitego pola powierzchni okna, jest zależny od wielkości i konstrukcji okna; wartość średnia wynosi 0,7 [-],

A_i - pole powierzchni okna lub drzwi balkonowych w świetle otworu w przegrodzie [m²],

I_i - wartość energii promieniowania słonecznego w rozpatrywanym miesiącu na płaszczyznę pionową, w której usytuowane jest okno o powierzchni A_i, [kWh/(m²m-c)],

g - współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego przez oszklenie, wg tabeli 7 w Rozporządzenia [-] przyjęto 0,85 ,

k_α - współczynnik korekcyjny wartości Ii ze względu na nachylenie płaszczyzny połaci dachowej do poziomu, wg tabeli 8 w Rozporządzenia; dla ściany pionowej przyjęto k_α = 1,0 [-],

Z - współczynnik zacienienia budynku ze względu na jego usytuowanie oraz przesłony na elewacji budynku, wg tabeli 9 w Rozporządzenia przyjęto Z = 0,95 [-],

Tab.10. Zestawienie obliczeń miesięcznych zysków ciepła od nasłonecznienia Q_s1,s2

Orientacja Wschodnia E - współczynnik korekcyjny k_α = 1,0

Miesiące	Ci	Ai	Ii	g	kα	Z	Qs1(E)
	[-]	[m^2]	[kWh/m^2m-c]	[-]	[-]	[-]	[kWh/miesiąc]
Styczeń	0,7	327,6	21,3	0,85	1	0,95	3944,25
Luty	0,7	327,6	39,2	0,85	1	0,95	7258,90
Marzec	0,7	327,6	79,7	0,85	1	0,95	14758,52
Kwiecień	0,7	327,6	116,2	0,85	1	0,95	21517,44
Maj	0,7	327,6	135,8	0,85	1	0,95	25146,89
Wrzesień	0,7	327,6	100	0,85	1	0,95	18517,59
Październik	0,7	327,6	61	0,85	1	0,95	11295,73
Listopad	0,7	327,6	26,7	0,85	1	0,95	4944,20
Grudzień	0,7	327,6	18,6	0,85	1	0,95	3444,27

Tabela 11 Zestawienie obliczeń miesięcznych zysków ciepła od nasłonecznienia Q_s1,s2

Orientacja Zachodnia W - współczynnik korekcyjny k_α = 1,0

Miesiące	Ci	Ai	Ii	g	kα	Z	Qs1(W)
	[-]	[m2]	[kWh/m2m-c]	[-]	[-]	[-]	[kWh/miesiąc]
Styczeń	0,7	327,6	21,3	0,85	1	0,95	3944,25
Luty	0,7	327,6	39,2	0,85	1	0,95	7258,90
Marzec	0,7	327,6	79,7	0,85	1	0,95	14758,52
Kwiecień	0,7	327,6	116,2	0,85	1	0,95	21517,44
Maj	0,7	327,6	135,8	0,85	1	0,95	25146,89
Wrzesień	0,7	327,6	100	0,85	1	0,95	18517,59
Październik	0,7	327,6	61	0,85	1	0,95	11295,73
Listopad	0,7	327,6	26,7	0,85	1	0,95	4944,20
Grudzień	0,7	327,6	18,6	0,85	1	0,95	3444,27

7. Zyski ciepła od promieniowania słonecznego

Q_sol = Q_s1 + Q_s2 [kWh/miesiąc]

gdzie:

Q_s1 - zyski ciepła od promieniowania słonecznego przez okna zamontowane w przegrodach pionowych [kWh/miesiąc],

Q_s2 - zyski ciepła od promieniowania słonecznego przez okna zamontowane w połaciach dachowych [kWh/miesiąc],

Tabela 12 Zestawienie obliczeń miesięcznych całkowitych zysków ciepła od nasłonecznienia Q_sol

Miesiące	Qs1 (E)	Qs1 (W)	Qsol
	[kWh/miesiąc]	[kWh/miesiąc]	[kWh/miesiąc]
Styczeń	3944,25	3944,25	7888,49
Luty	7258,90	7258,90	14517,79
Marzec	14758,52	14758,52	29517,04
Kwiecień	21517,44	21517,44	43034,88
Maj	25146,89	25146,89	50293,77
Wrzesień	18517,59	18517,59	37035,18
Październik	11295,73	11295,73	22591,46
Listopad	4944,20	4944,20	9888,39
Grudzień	3444,27	3444,27	6888,54

8. Obliczenie wewnętrznych zysków ciepła w budynku

Q_int = q_int *A_f * t_M * 10 ^-3 [kWh/miesiąc]

gdzie:

q_int - obciążenie cieplne pomieszczenia zyskami wewnętrznymi, wg tabeli 10 w Rozporządzenia przyjęto q_int = 5 [W/m²] ,

A_f - jest powierzchnią pomieszczeń o regulowanej temperaturze w budynku lub lokalu mieszkalnym 11808 [m²],

Tabela 13 Zestawienie obliczeń wewnętrznych zysków ciepła Q_int

Miesiące	Obciążenie	Powierzchnia	Liczba	Wewnętrzne
	cieplne	pomieszczeń	godzin	Zyski ciepła
	qint [W/m^2]	Af [m^2]	tM [h]	Qint [kWh/miesiąc]
Styczeń	5	11808	744	43925,76
Luty	5	11808	672	39674,88
Marzec	5	11808	744	43925,76
Kwiecień	5	11808	720	42508,8
Maj	5	11808	744	43925,76
Wrzesień	5	11808	720	42508,8
Październik	5	11808	744	43925,76
Listopad	5	11808	720	42508,8
Grudzień	5	11808	744	43925,76

9. Obliczenie całkowitych miesięcznych zysków ciepła

Całkowite zyski ciepła otrzymano na podstawie wzoru poniżej. Tabela 14 przedstawia zestawienie rezultatów obliczeń w poszczególnych miesiącach.

Q_H,_gn = Q_int + Q_sol [kWh/miesiąc]

Tabela 14 Zestawienie obliczeń całkowitych miesięcznych zysków ciepła Q_H,gn

Miesiące	Wewnętrzne	Zyski od	Całkowite zyski ciepła
	zyski ciepła	promieniowania
	Qint [kWh/miesiąc]	Qs1,s2 [kWh/miesiąc]	QH,gn [kWh/miesiąc]
Styczeń	43925,76	7888,49	51814,25
Luty	39674,88	14517,79	54192,67
Marzec	43925,76	29517,04	73442,80
Kwiecień	42508,80	43034,88	85543,68
Maj	43925,76	50293,77	94219,53
Wrzesień	42508,80	37035,18	79543,98
Październik	43925,76	22591,46	66517,22
Listopad	42508,80	9888,39	52397,19
Grudzień	43925,76	6888,54	50814,30

10. Obliczanie wewnętrznej pojemności cieplnej budynku

Określenie wartości pojemności cieplnej zależy od klasy masywności budynku. W tabeli 15 przedstawione są klasy masywności budynków. Budynek w którym jest dokonywana modernizacja jest zaliczany do budynków ciężkich, posiada klasę masywności 4. Wartość pojemności cieplnej otrzymano w oparciu o wzór 9.19.

Tabela 15 Zestawienie wartości pojemności cieplnej w funkcji klasy masywności budynku [4 ]

Lp.	Klasa masywności	Cm
1	Bardzo lekki	80000 * Af
2	Lekkie	110000 * Af
3	Średnie	165000 * Af
4	Ciężkie	260000 * Af
5	Bardzo ciężkie	370000 * Af

Pojemność cieplna obliczona została w sposób uproszczony na podstawie danych zaczerpniętych z Metodologii:

C_m = Klasa masywności * A_f [J/K] (9.19)

C_m = 260000 * 11808 = 3 070 080 000 [J/K]

11. Obliczanie stałej czasowej dla budynku

Stałą czasową określa się w oparciu o wartości: wewnętrznej pojemności cieplnej, współczynnika strat ciepła przez przenikanie oraz wentylację.

(9.20)

[h]

12. Obliczenie parametru numerycznego a_H

Parametr numeryczny jest wartością bezwzględną, a zależy w głównej mierze jest od stałej czasowej. Wyznaczany jest dla budynku w funkcji czasu według wzoru 9.21

[-] (9.21)

gdzie:

a_H,0 - bezwymiarowy referencyjny współczynnik równy 1,0,

- stała czasowa referencyjna równa 15 h,

a_H = 1 +
= 4,16 [-]

13. Współczynnik efektywności wykorzystania zysków ciepła

wtedy stosuje się
(9.22)

wtedy stosuje się
(9.23)

gdzie:

γ_H - udział potrzeb ogrzewania budynku

W obliczenia został wykorzystany wzór 9.22 ponieważ w żadnym z miesięcy udział potrzeb grzewczych nie był równy wartości 1.

Tabela 16 Zestawienie obliczeń współczynnika wykorzystania zysków ciepła η_H,g

Miesiące	Zyski ciepła od słońca	Straty ciepła na wentylację i przenikanie	Udział	Współczynnik efektywności wykorzystania zysków ciepła
			potrzeb grzewczych	ηH,g dla γH ≠ 1
	QH,gn [kWh/m-c]	QH,ht [kWh/m-c]	γH = QH,gn/QH,ht
Styczeń	51814,25	334768,01	0,15	1,00
Luty	54192,67	266086,57	0,20	1,00
Marzec	73442,80	227642,25	0,32	0,99
Kwiecień	85543,68	142546,38	0,60	0,95
Maj	94219,53	107125,76	0,88	0,85
Wrzesień	79543,98	90711,33	0,88	0,86
Październik	66517,22	133907,20	0,50	0,97
Listopad	52397,19	220298,95	0,24	1,00
Grudzień	50814,30	254423,69	0,20	1,00

14. Miesięczne zapotrzebowanie ciepła do ogrzewanie i wentylacji

Zapotrzebowanie ciepła na cele ogrzewania i wentylację obliczono w oparciu o wartości start ciepła przez przenikanie i wentylację oraz zyski ciepła na podstawie wzoru 9.24.

Q_H,nd,n = Q_H,ht - η_H,gn * Q_H,gn [kWh/miesiąc]

Tabela 17 Zestawienie obliczeń wartości zapotrzebowania ciepła użytkowego Q_H,nd

Miesiące	QH,ht [kWh/m-c]	ηH,gn [-]	QH,gn [kWh/m-c]	QH,nd,n [kWh/m-c]
Styczeń	334768,01	1,00	51814,25	282972,45
Luty	266086,57	1,00	54192,67	211951,60
Marzec	227642,25	0,99	73442,80	154651,18
Kwiecień	142546,38	0,95	85543,68	61410,41
Maj	107125,76	0,85	94219,53	26648,71
Wrzesień	90711,33	0,86	79543,98	22687,76
Październik	133907,20	0,97	66517,22	69264,76
Listopad	220298,95	1,00	52397,19	168003,57
Grudzień	254423,69	1,00	50814,30	203659,51

15. Roczne zapotrzebowanie ciepła na cele ogrzewania i wentylacji

Całkowite roczne zapotrzebowanie na ciepło otrzymuje się w wyniku użytkowania ciepła w czasie całego trwania sezonu grzewczego od września do maja. Jest to suma zapotrzebowania z tych miesięcy.

Q_H,_nd = Σ_n Q_H,nd,n [kWh/rok] (9.25)

Q_H,_nd = Σn Q_H,nd,,n = 1201249,95 [kWh/rok]

16. Obliczenie strat ciepła sieci transportu nośnika ciepła oraz zbiornika buforowego

Do budynku powinno być doprowadzone ciepło z węzła do instalacji . Podczas transportu ciepła występują straty na instalacji, w tym celu należy wykonać obliczenia określające wartość tych strat według wzorów 9.26 oraz 9.27.

∆Q_H,_d = Σ (li * q_li * t_SG ) *10^-3 [kWh/rok] (9.26)

\

∆Q_H,_s = Σ (V_S * q_S * t_SG ) *10^-3 [kWh/rok] (9.27)

gdzie:

∆Q_H,_d - uśrednione sezonowe straty ciepła instalacji transportu (dystrybucji) nośnika ciepła w budynku [kWh/rok],

∆Q_H,_s - uśrednione sezonowe straty ciepła w elementach pojemnościowych systemu grzewczego budynku (w obrębie osłony bilansowej lub poza nią) [kWh/rok],

l_i - długość i-tego (1030 m) odcinka sieci dystrybucji nośnika ciepła [m],

q_li - jednostkowe straty ciepła przewodów ogrzewań wodnych wg tabeli 3.1 w Rozporządzenia i przyjęto 6,3 [W/m],

t_SG - czas trwania sezonu ogrzewczego 212 dni = 5088 [h],

W obliczeniach zastosowano wzór 9.26, a wzór 9.27 nie będzie uwzględniany w obliczeniach ponieważ w budynku nie znajduje się zbiornik buforowy wobec tego nie będą występować straty wynikające z przepływy ze zbiornika buforowego

∆Q_H,_d = Σ (li * q_li * t_SG ) *10^-3 = (1030 * 6,3 * 5088)*10^-3 = 330160,03 [kWh/rok]

17. Obliczenie uśrednionych sezonowych strat ciepła w wyniku niedoskonałej regulacji i przekazania ciepła w budynku

Sprawność elementów regulacji i przekazywania ciepła jest ujęta w uśrednionych sezonowych stratach ciepła . Za pomocą wzoru 9.28 otrzymano wartość uśrednionych strat ciepła.

∆Q_H,_e = Q_H,nd *
[kWh/rok] (9.28)

gdzie:

η_H,e - Sprawności regulacji i wykorzystania ciepła wg tabeli 2 w Rozporządzenia przyjęto η_H,e =0,87 [-],

∆Q_H,_e =
= 179497,12[kWh/rok]

18. Wyznaczenie sprawności elementów instalacji

η_H,d - sprawność przesyłu ciepła [-]

(9.29)

η_H,d =
[-]

η_H,s - sprawność układu akumulacji ciepła w systemie ogrzewczym [-],

η_H,s =
(9.30)

η_H,s =
[-]

η_H,g - średnia sezonowa sprawność wytworzenia nośnika ciepła z energii dostarczanej do granicy bilansowej budynku (energii końcowej) wg tabeli 5 w Rozporządzenia przyjęto η_H,g = 0,95 [-],

19. Obliczenie całkowitej sprawności systemu grzewczego

η_H,tot = η_H,g * η_H,s * η_H,d * η_H,e (9.31)

gdzie:

η_H,tot - średnia sezonowa sprawność całkowita systemu grzewczego budynku od wytwarzania (konwersji) ciepła do przekazania w pomieszczeniu,

η_H,tot = 0,95 * 1 * 0,98 * 0,87 = 0,81 [-]

20. Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową dla potrzeb ogrzewania i wentylacji

[kWh/rok] (9.32)

Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową według wzoru 9.32

Q_k,h =
[kWh/rok]

21. Roczne zapotrzebowanie ciepła użytkowego do podgrzewania wody

Q_W,nd = V_CWi* L_i* c_W * ρ_W * (θ_CW - θ_O) * k_t * t_UZ /(1000 * 3600)

gdzie:

V_cw - Jednostkowe dobowe zużycie ciepłej wody użytkowej należy przyjmować na podstawie dokumentacji projektowej, pomiarów zużycia w obiekcie istniejącym lub w przypadku braku danych na podstawie tabeli 15 w Rozporządzenia przyjęto V_cw =48 [dm³(j.o.)*doba]

L_i - liczba jednostek odniesienia [osoby],

t_UZ - czas użytkowania (miesiąc, rok - przeważnie 365 dni), czas użytkowania należy zmniejszyć o przerwy urlopowe i wyjazdy i inne uzasadnione sytuacje, średnio w ciągu roku o 10% - dla budynków mieszkalnych [doby],

k_t - mnożnik korekcyjny dla temperatury ciepłej wody innej niż 55 ^oC wg tabeli 14 w Rozporządzenia przyjęto k_t = 1,0 [-],

c_w - ciepło właściwe wody, przyjmowane jako 4,19 [kJ/(kgK],

ρ_w - gęstość wody, przyjmowana jako 1000 [kg/m³],

θ_CW - temperatura ciepłej wody w zaworze czerpalnym, 55 ^oC,

θ_O - temperatura wody zimnej, przyjmowana jako 10 ^oC,

Obliczenie zapotrzebowania na cele c.w.u według wzoru 9.33

Q_W,nd = 48 * 528*4,19*1000*(55- 10)*1* 328 /(1000 * 3600) = 435384,6 [kWh/rok]

22. Obliczenie strat ciepła sieci transportu ciepłej wody użytkowej oraz zasobnika ciepłej wody

∆Q_W,d = Σ (li * q_li * t_CW ) * 10 ^-3 [kWh/rok] (9.34)

∆Q_W,_s= Σ (V_S * q_S * t_CW ) * 10 ^-3 [kWh/rok] (9.35)

gdzie:

l_i - długość i-tego odcinka sieci ciepłej wody użytkowej (740)[m],

q_li - jednostkowe straty ciepła przewodów ciepłej wody, wg tabeli 11.1 w Rozporządzenia przyjęto q_li = 6,8[W/m],

t_CW - czas działania układu ciepłej wody w ciągu roku [h],

V_s - pojemność zasobnika ciepłej wody [dm3],

q_S - jednostkowe straty ciepła zasobnika ciepłej wody, wg tabeli 11.2 w Rozporządzenia [10] przyjęto q_S = 0 [W/dm³]

Do obliczeń będzie brany pod uwagę tylko wzór 9.34 czyli straty wynikające z transportu wody ciepłej do budynku, a wzór 9.35 zostanie pominięty ponieważ zasobnik nie znajduje się w obrębie budynku i nie będzie uwzględniany w obliczeniach.

∆Q_W,d = Σ (740* 6,8* 365 ) * 10 ^-3 = 1836,68 [kWh/rok]

23. Wyznaczenie sprawności elementów instalacji

Sprawność przesyłu wody ciepłej użytkowej

[-] (9.36)

η_W,d =
[-]

Sprawności akumulacji ciepła w systemie ciepłej wody

[-] (9.37)

η_W,s =
[-]

η_W,g - Sprawności wytwarzania ciepła w źródłach wg tabeli 12 w rozporządzenia przyjęto η_W,g =0,96 [-]

η_W,e - średnia sezonowa sprawność wykorzystania η_W,e =1,0

24. Wyznaczenie sprawności całkowitej instalacji c.w.u

η_W,tot = η_W,g * η_W,d * η_W,s * η_W,e (9.38)

η_W,tot = 0,96 * 1 * 1 * 1 = 0,96 [-]

25. Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową dla potrzeb ciepłej wody użytkowej

[kWh/rok] (9.39)

Q_K,W =
= 453525,6 [kWh/rok]

26. Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię pomocniczą

27. Obliczanie zapotrzebowania na energię pomocniczą dla ogrzewania i wentylacji

E_el,pom,H = Σi q_el,H,i * A_f * t_el,i * 10^-3 [kWh/rok] (9.40)

E_el,pom,V = Σi q_el,V,i * A_f * t_el,i * 10^-3 [kWh/rok] (9.41)

gdzie:

q_el,H,i - zapotrzebowanie mocy elektrycznej do napędu i-tego urządzenia pomocniczego w systemie ogrzewania, odniesione do powierzchni użytkowej (ogrzewanej) [W/m²], (tab.19 metodol).

q_el,V,i - zapotrzebowanie mocy elektrycznej do napędu i-tego urządzenia pomocniczego w systemie wentylacji, odniesione do powierzchni użytkowej (ogrzewanej) [W/m²], (tab.19 metodol).

t_el,i - czas działania urządzenia pomocniczego w ciągu roku, zależny od programu eksploatacji budynku (instalacji) [h/rok] (tab.19 metodol).

28. Obliczenia zapotrzebowania na energię pomocniczą przygotowania ciepłej wody użytkowej

E_el,pom,W = Σi q_el,W,i * A_f * t_el,i * 10 ^-3 [kWh/rok] (9.42)

gdzie:

q_el,W,i - zapotrzebowanie mocy elektrycznej do napędu i-tego urządzenia pomocniczego w systemie przygotowania ciepłej wody, odniesione do powierzchni użytkowej (ogrzewanej) według w tabeli 19 w Rozporządzenia przyjęto q_el,W,i = 0,1 [W/m²],

t_el,i - czas działania urządzenia pomocniczego w ciągu roku, zależny od programu eksploatacji instalacji ciepłej wody wg tabeli 19 w Rozporządzenia przyjęto t_el,i = 5840[h/rok],

E_el,pom,W = 0,1 * 11808 * 5840 * 10 ^-3 = 6895,87 [kWh/rok]

29. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną przez system grzewczy i wentylacyjny do ogrzewania i wentylacji

Q_P,H = w_H * Q_K,_H + w_el * E_el,_pom,_H [kWh/rok] (9.43)

gdzie:

w_i - współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii (lub energii) końcowej do ocenianego budynku (w_el, w_H, w_W), który określa dostawca energii lub nośnika energii; przy braku danych można korzystać z tabeli 1 w Rozporządzenia [10] (w_el - dotyczy energii elektrycznej, w_H - dotyczy ciepła dla ogrzewania, w_W - dotyczy ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej), przyjęto w_H = 1,3 w_W = 3,0[-] ,

Q_P,H = 1,3 * 1483080+ 3,0 * 0 = 1928003 [kWh/rok]

30. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną przez system do podgrzania ciepłej wody

Q_P,W = w_W * Q_k,w + w_el * E_el,_pom,W [kWh/rok] (9.44)

Q_P,W = 1,3 * 453525,6 + 3,0 * 6895,87 = 610270,9 [kWh/rok]

31. Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną

Q_P = Q_p,h + Q_P,W [kWh/rok] (9.45)

Q_P =1928003+ 610270,9 = 2538274 [kWh/rok]

32. Wyznaczenie wskaźników EP i EK

EP = Q_P / A_f [kWh/(m²)] (9.46)

EP = 2538274 / 11808 = 214,96 [kWh/(m²)]

EK = (Q_k,_h + Q_K,_W)/ A_f [kWh/(m²rok)] (9.47)

EK = (1483080+ 453525,6) / 11808 = 164,01 [kWh/(m²rok)]

14

---