Obliczanie długości trwania sezonu grzewczego

Takie programy powinny być dyskwalifikowane przez potencjalnych odbiorców. Dla budynku niskoenergochłonnego sezon grzewczy może rozpocząć się w grudniu, a skończyć np. w lutym. Dlatego tak ważne jest, aby był on rzetelnie obliczany.

W rozporządzeniu dotyczącym metodologii sporządzania świadectwa energetycznego podano (1.10.4) następujący wzór dotyczący obliczania długości trwania sezonu ogrzewczego, niezbędnej do wyznaczania czasu pracy napędów pomocniczych (pomp, wentylatorów itp.):

Wynik obliczeń uzyskiwany jest w miesiącach będących sumą części miesięcy składających się na sezon grzewczy – f_H,m. Wartości te dla poszczególnych miesięcy oblicza się w oparciu o udział potrzeb ogrzewczych budynku – γ_H, według procedury opisanej w rozporządzeniu. Polega ona na obliczeniu γ_H na początku i na końcu miesiąca m. Minima i maksyma tych wartości lub γ_H porównuje się z wartością graniczną γ_H,lim.

Wynik obliczeń L_H nie jest w żadnym ze wzorów podanych w rozporządzeniu wykorzystywany bezpośrednio, można natomiast tę wielkość wykorzystać do rozdzielania rocznych strat (zysków) na zyski miesięczne przypisywane miesiącom grzewczym (artykuł na ten temat – w następnym numerze „RI”).

Natomiast we wzorze dotyczącym obliczania strat ciepła wykorzystywana jest wprost wielkość t_SG – czas trwania sezonu grzewczego w godzinach. Brak jest w rozporządzeniu zależności wyjaśniającej, jak tę wielkość obliczyć. Można ją obliczyć z wielkości L_H, mnożąc ją przez liczbę godzin w miesiącu, lecz popełnia się wtedy błąd, gdyż nie wiadomo, ile dni ma średni miesiąc sezonu grzewczego (zależy od liczby dni w miesiącach, na które składa się sezon grzewczy).

Istnieje natomiast prosta zależność, która umożliwia wykonanie tych obliczeń. Wystarczy pomnożyć liczbę godzin miesiąca (t_M) przez część miesiąca będącą składową sezonu grzewczego (f_H,m), którą tak pracowicie wyznaczamy według procedury opisanej w rozporządzeniu:

Czas trwania sezonu grzewczego jest sumą czasów działania instalacji w poszczególnych miesiącach:

Czas trwania sezonu grzewczego (t_SG) można wykorzystać do wyznaczenia zysków ciepła przypadających na poszczególny miesiąc sezonu grzewczego w metodzie godzinowej. Przy wykonywaniu obliczeń części sezonu grzewczego napotyka się problemy związane z koniecznością zmiany wzorów do obliczania współczynnika efektywności wykorzystania zysków ciepła, gdy γ_H jest mniejsze lub równe 1.

Kolejny problem polega na zastępowaniu ujemnych wartości γ_H wartością dodatnią najbliższego miesiąca przy obliczeniach γ_H na początku i końcu miesiąca. Taka sytuacja występuje przy wykonywaniu obliczeń dla obiektów ogrzewanych z niską temperaturą wewnętrzną. Można uzyskać wynik zerowego zapotrzebowania na energię użytkową w danym miesiącu, a równocześnie uzyskuje się udział miesiąca równy 1.

Oznacza to, że należy grzać, ale bez efektu energetycznego – nielogiczne rozwiązanie. Poniżej przedstawiono sposób obliczeń z uwzględnieniem różnego podejścia dla wyeliminowania tej sytuacji.

Na przykładzie obliczeń dla budynku zlokalizowanego w Krakowie przedstawiono sposób postępowania przy wykonywaniu obliczeń dla różnych temperatur w obiekcie. W tabeli 1 zamieszczono wyniki obliczeń ciepła użytkowego Q_H,nd dla temperatury wewnętrznej 20°C. Oznaczenia literowe kolumn są zgodne ze stosowanymi w rozporządzeniu.

W tabeli 2 zamieszczono wyniki obliczeń f_H,m, uzyskano zgodność obliczeń f_H,m i ciepła użytkowego Q_H,Nd dla poszczególnych miesięcy. Uzyskane wyniki obliczeń równe zero dla użytkowego zapotrzebowania ciepła odpowiadają zerowym wartościom dla miesięcy długości czasu ogrzewania.

W tabeli 3 zamieszczono wyniki obliczeń ciepła użytkowego Q_H,nd dla temperatury wewnętrznej 8°C. Jak łatwo zauważyć, w stosunku do temperatury wewnętrznej 20°C w miesiącach kwiecień–październik występują ujemne wartości strat ciepła – Q_H,ht. Powodem tego jest wyższa średnia temperatura zewnętrzna w stosunku do temperatury wewnętrznej, czyli aby uzyskać temperaturę 8°C, powinno się chłodzić, a nie grzać pomieszczenie.

Jak już zaznaczono, ujemne wartości powodują zmianę wzoru do obliczania η_H,gn (informacja dla osób, które chciałyby powtórzyć tok obliczeń). Dla miesięcy IV–X uzyskano wyniki zerowego zapotrzebowania na ciepło użytkowe.

W tabeli 4 zestawiono obliczenia czasu trwania sezonu grzewczego t_SG dla temperatury wewnętrznej 8°C. Jak widać, dla wszystkich miesięcy uzyskano wartość f_H,m równą jeden, co jest sprzeczne z zerowymi wartościami ciepła użytkowego dla tych miesięcy, dla których f_H,m powinno wynosić zero. Spowodowane to jest średnią temperaturą miesiąca wyższą od temperatury wewnętrznej.

Kolejne obliczenia wykonano, włączając inżynierskie logiczne myślenie, które nakazuje przyjęcie temperatury wewnętrznej wyższej od średniej miesięcznej. Po przyjęciu temperatury wewnętrznej wyższej od zewnętrznej o 0,1°C (a na pewno będzie wyższa) uzyskano prawidłowe wartości obliczeniowe γ_H,m. Wyniki tych obliczeń zamieszczono w tabeli 5 i 6.

Wyniki te potwierdzają prawidłowy sposób postępowania. Uzyskano zerowe czasy grzania dla zerowych wartości ciepła użytkowego w poszczególnych miesiącach.

Innym zagadnieniem przy obliczeniach γ_H,początek miesiąca i γ_{H,koniec miesiąca}, gdy γ_H,m jest ujemne, jest przyjmowanie dodatniej wartości γ_H,m najbliższego miesiąca. Przy obliczeniach γ_{H,początek miesiąca} dla kwietnia przyjęto γ_H,m marca i jako dodatnią wartość najbliższego miesiąca, którym dla kwietnia był listopad. Analogicznie obliczano wartości dla miesięcy od maja do listopada. Przy obliczeniach γ_{H,koniec miesiąca} wykorzystano wartości dla marca i października.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno -użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej (DzU nr 201, poz. 1240)