Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Zapotrzebowanie na energię cieplną do przygotowania c.w.u. w budynku mieszkalnym

Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do przygotowania c.w.u. w budynkach wielorodzinnych jest jednym z podstawowych działań wynikających z konieczności racjonalnego gospodarowania energią i spełnienia zobowiązań UE.
Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do przygotowania c.w.u. w budynkach wielorodzinnych jest jednym z podstawowych działań wynikających z konieczności racjonalnego gospodarowania energią i spełnienia zobowiązań UE.
Fot. archiwum redakcji

Wbrew spotykanym opiniom zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania c.w.u. w poszczególnych miesiącach nie jest wielkością stałą. Szczególnie w okresie urlopowym następuje wyraźny spadek zużycia c.w.u. oraz ciepła do jej przygotowania.

Założenie stałej temperatury wody wodociągowej i stałego zużycia c.w.u., tak jak to podaje rozporządzenie w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku, może prowadzić do błędnego oszacowania zapotrzebowania na energię użytkową i końcową do przygotowania c.w.u. Ma to szczególne znaczenie w przypadku doboru odnawialnych źródeł energii, np. kolektorów słonecznych.

Wzrost zużycia energii związany jest z rozwojem gospodarczym.

Sektor budownictwa odpowiada za 40% końcowego zużycia energii w Unii Europejskiej, dlatego Wspólnota wprowadziła dla niego regulacje prawne wymuszające zmniejszenie energochłonności.

Udział energii zużywanej na przygotowanie c.w.u. w całkowitym bilansie energii staje się na skutek lepszej izolacyjności termicznej budynków mieszkalnych coraz istotniejszy.

Chcesz zaprenumerować Rynek Instalacyjny?

Nic prostszego. Wystarczy kliknąć tutaj i wybrać najbardziej odpowiedni dla siebie sposób zamówienia prenumeraty >>

Coraz bardziej widoczne jest, że procedury szacowania zapotrzebowania na tę energię są zbyt uproszczone. Może to prowadzić do znaczących niedokładności zarówno w projektowaniu systemów, jak i szeroko rozumianych analizach energetycznych.

Przykładowo wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do przygotowania c.w.u. w budynkach wielorodzinnych jest jednym z podstawowych działań wynikających z konieczności racjonalnego gospodarowania energią i spełnienia zobowiązań UE.

Wymierny efekt energetyczny i środowiskowy możemy uzyskać dzięki zastosowaniu kolektorów słonecznych wspomagających podgrzew c.w.u.

Oszacowanie tego efektu energetycznego i środowiskowego jest podstawą do oceny efektywności energetycznej systemu i planowanych kosztów eksploatacji oraz projektowania instalacji. Dokładność tych analiz jest więc istotną kwestią.

Opis analizowanego systemu

W artykule wykorzystano dane pomiarowe z istniejącej niskotemperaturowej kotłowni gazowej zasilającej trzy budynki wielorodzinne. W budynkach tych znajdują się łącznie 132 mieszkania o powierzchni od 26,7 do 103,4 m².

Łączna powierzchnia ogrzewana budynków wynosi 7426,4 m2. W kotłowni zamontowane zostały dwa żeliwne kotły gazowe o mocy 342 kW każdy. Przygotowanie c.w.u. w kotłowni odbywa się za pośrednictwem baterii podgrzewaczy pojemnościowych o łącznej pojemności 2000 l. Instalacja doprowadzająca c.w.u. do odbiorców została odpowiednio do wymagań zaizolowana i wyposażona w termostatyczne zawory podpionowe.

Metoda badawcza

W kotłowni zainstalowano układ rejestracji danych, którego zadaniem jest ciągły monitoring zużycia ciepłej wody i ciepła w analizowanych budynkach wielorodzinnych. Do tego celu wykorzystany został ciepłomierz zainstalowany na przewodzie powrotnym do kotła i wodomierz zamontowany na przewodzie doprowadzającym wodę zimną do baterii podgrzewaczy pojemnościowych.

  • Wszystkie odczyty dokonywane są w 15-sekundowym odstępie czasowym.
  • Miesięczne zużycie gazu na potrzeby c.o. i c.w.u. wyznaczone zostało jako różnica wskazań gazomierza z początku i końca danego miesiąca. Dane uzyskano z faktur.
  • Badania przedstawione w artykule obejmują okres od stycznia 2013 r. do grudnia 2014 r.

Analiza zużycia energii cieplnej do przygotowania ciepłej wody użytkowej

Pierwsza część artykułu dotyczy określenia zapotrzebowania na ciepło do przygotowania c.w.u. i analizy składowych mających wpływ na to zapotrzebowanie, tj.:

  • temperatury wody wodociągowej,
  • zużycia c.w.u.,
  • sprawności przesyłu i akumulacji w układzie przygotowania c.w.u.,
  • sprawności spalania paliwa.

Temperatura wody wodociągowej i ciepłej wody użytkowej

Temperatura wody wodociągowej doprowadzanej do budynku oraz temperatura c.w.u. mają istotny wpływ na zapotrzebowanie na energię do jej przygotowania. Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych określa jedynie zakres temperatur c.w.u.: od 55 do 60°C [1].

Rozporządzenie dotyczące metodologii obliczania charakterystyki energetycznej proponuje przyjmowanie temperatury wody ciepłej na poziomie 55°C [3].

W Polsce brakuje przepisów lub wytycznych określających zakres temperatury wody wodociągowej (zimnej) w miejscach poboru przez użytkowników.

Przedstawione w pracach [4, 5] wyniki pomiarów pokazują, że zmiana temperatury wody wodociągowej związana jest ze zmianą temperatury powietrza zewnętrznego.

Publikacja [4] podaje, że woda wodociągowa na wyjściu z zakładu uzdatniania w okresie zimowym osiągała temperaturę w zakresie 2–3°C, a na przełomie lipca i sierpnia nawet 25°C.

Oznaczenia:

– średnia temperatura zewnętrzna w ciągu roku, °C;
Tw,c(nday) – temperatura wody zimnej w n-tym dniu roku, °C;
nday – liczba dni w roku;
nday,offset – najzimniejszy dzień w roku;
ld – liczba dni;
n – liczba osób;
Af – powierzchnia ogrzewania budynku, m2;
cP – ciepło właściwe wody, kJ/(kgK);
tC.W.U. – temperatura ciepłej wody użytkowej, °C;
tW.Z. – temperatura wody zimnej, °C;
QW,nd – zapotrzebowanie na energię użytkową do przygotowania c.w.u., kWh;
VC.W.U. – zapotrzebowanie na c.w.u., l/miesiąc;
hW,s – średnia roczna sprawność akumulacji ciepła w elementach pojemnościowych systemu przygotowania c.w.u.;
hW,d – średnia roczna sprawność przesyłu ciepła ze źródła ciepła do zaworów czerpalnych;
hW,g – średnia roczna sprawność wytwarzania ciepła z nośnika energii lub energii dostarczanej do źródła ciepła;
B – miesięczne zużycie paliwa, m3;
Wo – wartość opałowa gazu, GJ/m3;
Q’K,W – zapotrzebowanie na energię końcową do przygotowania c.w.u. (bez sprawności kotła), kWh.

W pracy [5] zakres zmian tej temperatury wynosi od 2,1 do 22,2°C, przy czym autorzy zbadali również wpływ temperatury gruntu na wartość temperatury wody wodociągowej w 90 punktach pomiarowych na sieci.

Największe średnie wychłodzenie czynnika zaobserwowali w czerwcu (–1,8°C), a największy podgrzew w grudniu (1,9°C).

W obu przedstawionych przypadkach znaczna część roku charakteryzuje się temperaturą wody na wyjściu z zakładu uzdatniania zdecydowanie wyższą niż 10°C, którą zgodnie z rozporządzeniem [3] przyjmujemy do obliczeń zużycia energii.

Analizowany układ przygotowania c.w.u. nie miał rejestracji temperatury wody zimniej.

Ze względu na powyższe badania zdecydowano się uwzględnić w obliczeniach hipotetyczny przebieg zmienności temperatury wody wodociągowej.

Do wyznaczenia jej wartości zastosowano równanie uwzględniające wpływ średniej temperatury zewnętrznej. Zależność ta została opracowana przez International Energy Agency (IEA) [6]:

(1)

Wyniki uzyskane z zależności (1) dla Wrocławia, Kłodzka i Suwałk przedstawione zostały na rys. 1.

Rys. 1. Zmiana temperatury wody wodociągowej w ciągu roku (365 dni) we Wrocławiu, Kłodzku i Suwałkach; rys. archiwa autorow
Rys. 1. Zmiana temperatury wody wodociągowej w ciągu roku (365 dni) we Wrocławiu, Kłodzku i Suwałkach; rys. archiwa autorow

Zaobserwować można znaczące zróżnicowanie teoretycznych wartości temperatury wody wodociągowej w różnych lokalizacjach w Polsce.

We Wrocławiu temperatura wody obliczona według powyższego modelu jest o ok. 2 K wyższa niż w Suwałkach.

W Kłodzku najniższą temperaturę wody wodociągowej możemy zaobserwować na początku lutego, a w pozostałych lokalizacjach występuje ona pod koniec grudnia.

Czytaj też: Wykorzystanie kolektorów słonecznych do produkcji c.w.u. i c.o. przy zastosowaniu automatyki BMS >>>

 

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   02.12.2016
dr inż.  Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa
dr inż.  Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa
Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska więcej »
mgr inż.  Agnieszka  Chmielewska
mgr inż.  Agnieszka  Chmielewska
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska więcej »
prof. nzw. dr hab. inż.  Jan  Danielewicz
prof. nzw. dr hab. inż.  Jan  Danielewicz
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Obejrzyj film o bezinwazyjnej renowacji rur » Jakich zabezpieczeń wentylacyjnych potrzebujesz »
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Mamy dla Ciebie nową ofertę urządzeń klimatyzacyjnych »

wentylacja

 



10 pytań o sterowanie ogrzewaniem grzejnikowym » Oszczędzaj nawet do 63% na zużyciu wody »
sterownik do pompy wodnej
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy czyszczenie klimatyzacji musi być drogie »

czyszczenie klimatyzacji

 



Poznaj zalety pomp nowej generacji » 5 powodów, dla których warto zainwestować w pompę ciepła »
pompy woda powietrze pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Polecamy sprawdzone metody na pomiar spalin w zamkniętym pomieszczeniu »

pomiar spalin

 



Jakie produkty pomogą ci w walce o czyste powietrze » Serwis pompy ciepła bez problemów - jak to zrobić »
program czyste powietrze serwis pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Jak działa technologia klimatyzacji bez przeciągów »

wentylacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
6/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Mikrokogeneracja w budownictwie mieszkaniowym
  • - Modernizacja budynków wielorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl