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

Koszty dodatkowego ogrzewania z sieci ciepłowniczej. Zapewnienie komfortu w ramach programu „Ciepło przez cały rok”

Cost of additional heating from the district heating network. Assuring warmth comfort under „Heating all year” program
Z uwagi na zmieniające się temperatury powietrza zewnętrznego latem, przy których we wnętrzu odczuwalny jest dyskomfort cieplny, stosuje się ogrzewanie również o tej porze roku.
Z uwagi na zmieniające się temperatury powietrza zewnętrznego latem, przy których we wnętrzu odczuwalny jest dyskomfort cieplny, stosuje się ogrzewanie również o tej porze roku.
Fot. J. Sawicki

Węzły cieplne w budynkach zasilanych z miejskiej sieci cieplnej są przygotowane do stałego dostarczania ciepła do mieszkań, szczególnie węzły dwufunkcyjne zasilane przez cały rok. Zapewnienie komfortu cieplnego w pomieszczeniach w okresach spadku temperatur powietrza zewnętrznego poza sezonem grzewczym nie generuje wysokich kosztów i może być z powodzeniem stosowane w budynkach mieszkalnych.

W artykule:

• Notka o krakowskim pilotażowym programie „Ciepło przez cały rok”
• Cel i metody analizy kosztów
• Omówienie analizy kosztów w oparciu o zastosowanie metody obliczeniowej, opracowanie danych wyjściowych do analizy wg algorytmów dla okresu zimowego i letniego oraz o metodę zużyciową
• Obliczenie kosztów różnych mediów na potrzeby ogrzewania przy zastosowaniu programu „Ciepło przez cały rok”

Również poza sezonem grzewczym występują dni, kiedy temperatura zewnętrzna jest na tyle niska, że w pomieszczeniach może być odczuwalny brak komfortu cieplnego z powodu niedziałania ogrzewania w budynkach zasilanych w ciepło z miejskiej sieci cieplnej. Z tego powodu odbiorcy ciepła w chłodne dni często decydują się na indywidualne dogrzewanie lokali za pomocą kuchenek gazowych, narażając swoje zdrowie na niebezpieczeństwo. Problemu tego nie mają mieszkańcy posiadający indywidualne systemy grzewcze – elektryczne bądź gazowe.

W Krakowie realizowany jest obecnie pilotażowo program „Ciepło przez cały rok” przez firmy: EDF Polska S.A., Miejskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej S.A. w Krakowie i CEZ Skawina S.A.

  • Węzły cieplne w budynkach zasilanych z miejskiej sieci cieplnej przygotowane są do dostarczania ciepła do mieszkań, szczególnie węzły dwufunkcyjne zasilane z sieci przez cały rok. Umożliwia to zasilanie instalacji centralnego ogrzewania również latem. Dostawa ciepła poza sezonem grzewczym możliwa jest dzięki automatyce pogodowej zainstalowanej w węzłach, która reguluje przepływ w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego.
  • Kiedy temperatura osiąga wartość powyżej ustalonej przez odbiorcę, następuje wyłączenie dostawy ciepła, a gdy na zewnątrz robi się zimniej – węzeł automatycznie ponownie rozpoczyna dostawę. Istotną informacją jest, że składowa stała kosztu związana z mocą zamówioną ponoszona jest przez mieszkańców przez cały rok z tytułu zapewnienia dostawy ciepła na potrzeby centralnego ogrzewania.
  • Do programu „Ciepło przez cały rok” mogą zostać włączone obiekty wyposażone w węzły cieplne z zainstalowaną automatyką pogodową. Podstawowym wymogiem jest zapewnienie przez dostawcę możliwości dostarczania ciepła do tych budynków przez cały rok.
  • Automatyka pogodowa jest realizowana za pomocą regulatora, który w funkcji wartości temperatury zewnętrznej dopasowuje temperaturę zasilania grzejników do żądanej temperatury wewnętrznej, a tym samym ilość ciepła dostarczanego do budynku. Zależności te określone są w tabeli regulacyjnej, nazywanej popularnie tzw. krzywą grzewczą.
  • Regulator ma możliwość wyboru krzywej grzewczej, która powinna być dobrana do strat ciepła obiektu. Wybór krzywej grzewczej na regulatorze zdecyduje o tym, jaka temperatura wody zasilającej wszystkie grzejniki w instalacji centralnego ogrzewania pozwoli osiągnąć żądany komfort cieplny w pomieszczeniach.
  • Na regulatorze powinna być możliwość ustawienia wartości temperatury, przy której uruchamiane będzie działanie instalacji grzewczej, z możliwością jej korekty po zebraniu doświadczeń z okresu eksploatacji.

Cel i metody

Celem artykułu jest wykazanie, ile dodatkowych godzin grzewczych przybędzie w trakcie roku w porównaniu ze standardowym rokiem grzewczym. A w związku z tym – o ile wzrośnie zapotrzebowanie na ciepło w okresie lata oraz koszty, które dla mieszkańców są równie istotne jak komfort cieplny.

W analizie wykorzystano zależności z normy PN-EN 13790 [1] do obliczania energii użytkowej i końcowej do ogrzewania budynków.

Do obliczeń wykorzystano metodę miesięczną w okresie tradycyjnych miesięcy grzewczych opisaną w normie oraz skorygowaną miesięczną dla okresu letniego.

Norma PN-EN 13790 przewiduje w obliczeniach do ogrzewania stosowanie przerw lub osłabień opartych na godzinowych i tygodniowych schematach. Obliczenia te zawsze odnoszą się do średnich temperatur miesięcznych i wartości promieniowania słonecznego dla danych miesięcy, co obarcza wynik błędem względnym, szczególnie dla miesięcy bliskich początkowi i końcowi sezonu ogrzewczego. Zdaniem autora artykułu wynika to z faktu, że wyniki obliczeń odnoszą się do wartości z okresu całego miesiąca, a nie z powiązania średnich wartości z okresem przyjętym do obliczeń.

Zaproponowana metoda obliczeniowa odnosi się do obliczeń w okresie od maja do września w oparciu o średnie wartości temperatur i natężenia promieniowania słonecznego dla przyjętych temperatur przełączania się regulatora poniżej wartości 12 i 15°C.

  • Dla miesięcy letnich obliczono wariantowo średnie wartości temperatur miesięcznych, wykorzystując tylko godzinowe wartości temperatur poniżej powyższych parametrów. Podobnie postąpiono przy obliczeniach wartości natężenia promieniowania słonecznego, sumując wartości godzinowe promieniowania słonecznego z przedziału czasowego poniżej 12 lub 15°C.
  • W obliczeniach pominięto udział promieniowania długofalowego, które zmniejsza solarne zyski ciepła, czyli w przypadku tej analizy ma dodatni wpływ na uzyskany wynik.
  • Uwzględnienie udziału promieniowania długofalowego powoduje zmniejszenie zysków od nasłonecznienia w miesiącach letnich o 1,13%, a w miesiącach zimowych zwiększenie o 2,2% dla analizowanego budynku A na elewacji południowej i odpowiednio o 1 i 3% na elewacji północnej.
  • Jako standardowy (STD) przyjęto rok, dla którego liczbę dni określono w rozporządzeniu w sprawie zakresu i form audytu energetycznego [2] – dla Krakowa są to 222 dni.
  • Obliczenia zapotrzebowania na ciepło dla kilku budynków w miesiącach letnich (maj–wrzesień) wykonano w oparciu o metodę miesięczną, dla której wyznaczono średnie wartości temperatury i sumy wartości promieniowania słonecznego dla przedziału czasowego obejmującego wariantowo temperatury poniżej 12 lub 15°C, bazując na wartościach temperatur średniorocznych godzinowych dla typowego roku meteorologicznego na podstawie danych opublikowanych na stronie Ministerstwa Infrastruktury i Budownictwa [5].
  • Do obliczeń wykorzystano dane z plików zawierających typowe lata meteorologiczne oraz opracowane na ich podstawie statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski. Zostały one przygotowane na potrzeby obliczeń energetycznych w budownictwie i mogą być wykorzystane w obliczeniach charakterystyk energetycznych budynków/lokali mieszkalnych i przy sporządzaniu świadectw energetycznych budynków/lokali mieszkalnych, w audytingu energetycznym oraz w pracach projektowych i symulacjach energetycznych budynków/lokali mieszkalnych wykonywanych zawodowo lub w pracach naukowo-badawczych.
  • W analizie nie uwzględniono temperatur przekraczających przyjęte do analizy (12 lub 15°C) w okresie tradycyjnego sezonu grzewczego (październik–kwiecień).

Druga zastosowana metoda oparta jest na pomiarach zużycia ciepła przez cztery budynki objęte programem „Ciepło przez cały rok” w roku 2016.

Wartości pomiarowe przeliczono, bazując na stopniodniach, na wartości standardowego sezonu.

Zużycie ciepła w miesiącach letnich odniesiono do całkowitego zapotrzebowania na ciepło dla okresu od października do kwietnia rozpatrywanego roku. Dla miesięcy letnich obliczono również koszt ogrzewania w oparciu o ciepło z miejskiej sieci cieplnej i porównano z kosztami, które byłyby ponoszone w przypadku ogrzewania gazem ziemnym lub energią elektryczną.

Wyniki

Metoda obliczeniowa

Analizie opartej na obliczeniach teoretycznych poddano siedem budynków (A1, A2, B, C, D, E, F) charakteryzujących się różnymi wskaźnikami zapotrzebowania na energię cieplną, przedstawionymi w tab. 1.

A1 to budynek przed termomodernizacją, a A2 – po jej przeprowadzeniu.

Tabela 1. Dane charakteryzujące analizowane budynki
Tabela 1. Dane charakteryzujące analizowane budynki

Opracowanie danych wyjściowych do analizy

Z uwagi na przyjęty algorytm obliczeń dane godzinowe ze strony [5] poddano odpowiedniej obróbce koniecznej do dalszych obliczeń:

  • wartości pogrupowano według miesięcy i uszeregowano rosnąco według temperatury DBT suchego termometru,
Tabela 2. Zestawienie liczby godzin dodatkowego ogrzewania w poszczególnych miesiącach letnich przy temperaturze mniejszej niż 12 lub 15°C
Tabela 2. Zestawienie liczby godzin dodatkowego ogrzewania w poszczególnych miesiącach letnich przy temperaturze mniejszej niż 12 lub 15°C
  • w poszczególnych miesiącach letnich usunięto temperatury powyżej 12 lub 15°C w celu umożliwienia wariantowego wykonania obliczeń. Równocześnie dla tych temperatur z bazy danych usunięto wartości średniego promieniowania słonecznego,
  • obliczono liczbę godzin występowania w poszczególnych letnich miesiącach temperatur poniżej 12 lub 15°C (tab. 2),
  • obliczono średnie wartości temperatur poniżej 12 i 15°C,
  • obliczono sumy wartości promieniowania słonecznego w miesiącach letnich,
  • wartości te posłużyły do obliczania miesięcznego całkowitego zapotrzebowania na ciepło użytkowe, skorygowanego dla temperatur poniżej 12 lub 15°C.

Obliczenia wykonano według następującego algorytmu.

Okres zimowy:

— do analizy wybrano budynki mieszkalne wielorodzinne A–F o różnych wskaźnikach EK, w tym jeden wielorodzinny przed (A1) i po termomodernizacji (A2),
— teoretyczne wartości obliczeniowe energii końcowej dla tych budynków w zimowym okresie ogrzewania zostały porównane z pomiarami zużycia ciepła w celu weryfikacji przyjętych składowych danych obliczeniowych bilansu ciepła,
— obliczenia dla okresu zimowego wykonano w oparciu o średnie temperatury miesięczne i wartości promieniowania słonecznego dla Krakowa na podstawie danych z [5],
— obliczenia energii użytkowej i końcowej wykonano wg PN-EN ISO 13790 metodą miesięczną.

Okres letni:

— wariantowo obliczono dla temperatury poniżej 15 i 12°C liczbę godzin, średnie temperatury i sumy wartości promieniowania słonecznego, eliminując odpowiednio temperatury i średnie wartości promieniowania słonecznego powyżej 15 i 12°C,
— obliczono zyski ciepła od nasłonecznienia krótkofalowego, pomijając promieniowanie długofalowe w kierunku nieboskłonu,
— obliczono miesięczne całkowite zapotrzebowanie na ciepło przenoszone przez przenikanie i całkowite przenoszenie ciepła przez wentylację,
— obliczenia energii użytkowej i końcowej przeprowadzono wg PN-EN ISO 13790 metodą miesięczną,
— obliczenia wykonano dla dwóch przypadków załączania się regulatora w węźle cieplnym – 12 i 15°C.

Rys. 1. Zestawienie procentowego wzrostu zapotrzebowania na ciepło dla rozpatrywanych budynków w zależności od wartości temperatury powietrza zewnętrznego, przy której przełącza się regulator pogodowy; rys. archiwum autora (B. Maludziński)
Rys. 1. Zestawienie procentowego wzrostu zapotrzebowania na ciepło dla rozpatrywanych budynków w zależności od wartości temperatury powietrza zewnętrznego, przy której przełącza się regulator pogodowy; rys. archiwum autora (B. Maludziński)

Wyniki obliczeń procentowego wzrostu zapotrzebowania na energię końcową dla rozpatrywanych budynków w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego 12 lub 15°C, przy której przełącza się regulator pogodowy, zamieszczono na rys. 1.

Analizując wartości zamieszczone w tab. 2, można zauważyć, że liczba godzin przełączania się regulatora przy temperaturze 15°C jest większa niż przy 12°C. Sugeruje to w pierwszym momencie odpowiednio większe zużycie ciepła w przypadku załączania się regulatora pogodowego przy temperaturze 15°C. Tak się jednak nie dzieje, co można zauważyć na rys. 1. Powodem jest algorytm zgodny z PN-EN 13790 [1], według którego wykonano obliczenia energii użytkowej.

Wartość miesięcznego zapotrzebowania na ciepło użytkowe do ogrzewania i wentylacji budynku lub lokalu mieszkalnego QH,nd,n stanowi różnicę pomiędzy stratami ciepła przez przenikanie i wentylację w okresie miesięcznym QH,ht a miesięcznymi zyskami ciepła wewnętrznymi i od słońca QH,gn zredukowanymi za pomocą wskaźnika efektywności wykorzystania zysków ciepła w trybie ogrzewania hH,gn. Większa wartość zysków słonecznych w sytuacji załączania się regulatora pogodowego ma duży wpływ na wynik obliczeń, pomniejszając wielkość energii użytkowej przy temperaturze załączania się regulatora 15°C.

Czytaj też: Modernizacja sprężarkowej maszynowni chłodniczej na sorpcyjną zasilaną z miejskiej sieci ciepłowniczej >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   03.11.2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak osiągnąć 99% skuteczność bakteriobójczej w wentylacji » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


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
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
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