Rozdzielanie zysków ciepła w obliczeniach charakterystyki energetycznej budynków

Obliczanie długości trwania sezonu grzewczego

W rozporządzeniu podany jest następujący wzór (1.10.4) dotyczący obliczania długości sezonu ogrzewczego niezbędnego do wyznaczania czasu pracy napędów pomocniczych (pomp, wentylatorów itp.):

Wartość ta obliczana jest w miesiącach będących sumą części miesięcy składających się na sezon grzewczy – fH,m. Dla poszczególnych miesięcy wartości te oblicza się w oparciu o udział potrzeb ogrzewczych budynku ΔH według procedury opisanej w rozporządzeniu. Polega ona na obliczeniu γH na początku i na końcu miesiąca. Minima i maksyma tych wartości lub γH porównuje się z wartością graniczną γ_H,lim.

Wynik obliczeń L_H nie jest wykorzystywany bezpośrednio w żadnym ze wzorów podanych w rozporządzeniu, można natomiast tę wielkość użyć do rozdzielania rocznych strat (zysków) na zyski miesięczne przypisywane miesiącom grzewczym – metoda ta nazywana będzie w dalszej części artykułu miesięczną. Natomiast we wzorze dotyczącym obliczania strat ciepła od instalacji grzewczej wykorzystywana jest wprost wielkość t_SG – czas trwania sezonu grzewczego w godzinach. W rozporządzeniu nie  podano zależności wyjaśniającej, jak tę wielkość obliczyć.

Można ją wyliczyć z wielkości L_H,mnożąc ją przez liczbę godzin w miesiącu, lecz popełnia się tu błąd, gdyż nie wiadomo, ile dni ma średni miesiąc sezonu grzewczego (zależy od liczby dni w miesiącach, na które składa się sezon grzewczy). Czas ten można dokładnie obliczyć, mnożąc liczbę godzin miesiąca (tM) przez część miesiąca będącą składową sezonu grzewczego (fH,m), którą tak pracowicie wyznaczamy według procedury opisanej w rozporządzeniu:

t_SG(m)  = t_M × f_H,m

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

Czas trwania sezonu grzewczego (tSG) można wykorzystać do wyznaczenia zysków ciepłaprzypadających na poszczególny miesiąc sezonu grzewczego w metodzie godzinowej.

Obliczanie strat przesyłu, które zostaną zaliczone do zysków

W rozporządzeniu podane są wzory, na podstawie których obliczana jest sprawność przesyłu i magazynowania, przy wykorzystaniu wzorów na straty przesyłu ΔQH,d, ΔQW,d i magazynowania ΔQH,s, ΔQW,s – jest to metoda dokładna. W metodzie ryczałtowej sprawności przyjmuje się na podstawie tabel, natomiast straty należy obliczyć z przekształconych wzorów na obliczanie sprawności w metodzie dokładnej, podanych poniżej.

Obliczanie strat przesyłu z instalacji grzewczej:

Obliczanie strat magazynowania z instalacji grzewczej:

Obliczanie strat przesyłu z instalacji ciepłej wody użytkowej:

Obliczanie strat magazynowania z instalacji ciepłej wody użytkowej:

Logiczne inżynierskie myślenie podpowiada stosowanie tych wzorów, pomimo ich braku w rozporządzeniu, do obliczania strat ciepła od instalacji.

Doliczanie zysków ciepła wynikających ze strat ciepła instalacji grzewczej

Metoda miesięczna

Metoda miesięczna dla wyznaczania zysków ciepła od instalacji grzewczej polega na wykorzystaniu wielkości LH i fH,m. Roczne zyski ciepła (wynikające z obliczonych strat przesyłu i magazynowania od instalacji ogrzewania) należy podzielić przez LH, a pomnożyć przez fH,m. Wyeliminuje się w ten sposób miesiące (lub ich część), w których nie działa ogrzewanie – zgodnie z wytyczną podaną w załączniku 7.

gdzie:

ΔQ_H,s(m) – uśrednione miesięczne straty ciepła w elementach pojemnościowych systemu grzewczego budynku (w obrębie osłony bilansowej) [kWh/rok],

ΔQ_H,s(r) – uśrednione sezonowe straty ciepła w elementach pojemnościowych systemu grzewczego budynku (w obrębie osłony bilansowej) [kWh/rok],

f_H,m – część miesiąca będąca składową sezonu ogrzewczego dla budynku,LH – długość trwania sezonu grzewczego.

Wzór dotyczący rozdziału strat ciepła instalacji transportu jest podobny, należy jedynie zamienić indeks s na d.

Metoda godzinowa

Metoda godzinowa dla wyznaczania zysków ciepła od instalacji grzewczej polega na wykorzystaniu czasu trwania sezonu grzewczego tSG. Roczne zyski ciepła dzieli się przez sumę czasu działania instalacji grzewczej tSG dla poszczególnych miesięcy i mnoży przez czas działania instalacji w danym miesiącu – tSG(m).

gdzie:

ΔQ_H,d(m) – uśrednione miesięczne straty ciepła instalacji transportu (dystrybucji) nośnika ciepła w budynku (w osłonie bilansowej)[kWh/rok],

ΔQ_H,d(r) – uśrednione sezonowe straty ciepła instalacji transportu (dystrybucji) nośnika ciepła w budynku (w osłonie bilansowej) [kWh/rok],

t_SG(m) – liczba godzin ogrzewania w danym miesiącu,tSG – liczba godzin ogrzewania w sezonie grzewczym.

Wzór dotyczący rozdziału strat ciepła w elementach pojemnościowych jest podobny, należy jedynie zamienić indeks d na s.

Doliczanie zysków ciepła wynikających ze strat ciepła instalacji c.w.u.

Inaczej należy postąpić przy rozdzielaniu strat magazynowania i przesyłu od instalacji ciepłej wody użytkowej.

Metoda godzinowa

W metodzie godzinowej wyznaczania zysków ciepła od instalacji c.w.u. roczne straty ciepła przesyłu lub magazynowania należy podzielić przez okres użytkowania, najczęściej 365 dni × 24 godziny, a pomnożyć przez tSG(m). Rozdzielone zostaną w ten sposób zyski od instalacji ciepłej wody dla poszczególnych miesięcy, ale tylko w okresie grzewczym. Poniższy wzór dotyczy rozdzielenia zysków występujących od przesyłu:

gdzie:

ΔQ_W,d(m) – uśrednione miesięczne straty ciepła instalacji c.w.u. transportu (dystrybucji) w budynku (w osłonie bilansowej) [kWh/rok],

ΔQ_W,d(r) – uśrednione sezonowe straty ciepła instalacji c.w.u. transportu (dystrybucji) w budynku (w osłonie bilansowej) [kWh/rok].

Metoda miesięczna

W metodzie miesięcznej wyznaczania zysków ciepła od instalacji c.w.u. należy podzielić roczne straty ciepła instalacji ciepłej wody przez liczbę miesięcy, a pomnożyć przez udział działania instalacji w danym miesiącu – fH,m, aby uzyskać rozdzielenie tych zysków na poszczególne miesiące, ale tylko w miesiącach grzewczych. Poniższy wzór dotyczy rozdzielenia zysków od zasobnika c.w.u.:

gdzie:

Δ_QW,s(m) – uśrednione miesięczne straty ciepła w elementach pojemnościowych systemu c.w.u. budynku (w obrębie osłony bilansowej lub poza nią) [kWh/rok],

Δ_QW,s(r) – uśrednione sezonowe straty ciepła w elementach pojemnościowych systemu c.w.u. budynku (w obrębie osłony bilansowej lub poza nią) [kWh/rok].

Nieuwzględnianie tej zasady skutkuje błędnym wyznaczaniem współczynnika efektywności zysków ciepła oraz wartości f_H,m spowodowanym nieprawidłowymi wartościami zysków, szczególnie w miesiącach będących częścią sezonu grzewczego.

Wyniki obliczeń

W tabeli 1 przedstawiono obliczenia części miesiąca będących składową sezonu ogrzewczego fH,m oraz czasu trwania sezonu grzewczego tSG na podstawie procedury opisanej w rozporządzeniu (oznaczenia zgodne z podanymi w rozporządzeniu).

Obliczenia długości sezonu grzewczego wykonano dla zamieszczonych w tabeli wartości gH i gH,lim = 1,111. Jak wynika z tabeli, okres grzewczy rozpoczyna się w październiku i trwa 0,99 jego długości, a kończy w kwietniu. W kwietniu okres grzewczy trwa 526 godzin. Sumaryczna długość trwania okresu grzewczego wynosi 6,7 miesiąca, co odpowiada 4893 godzinom.

W tabelach 2–3 przedstawiono wartości zysków ciepła w rozbiciu na poszczególne miesiące na podstawie obliczeń dokonanych opisanymi powyżej metodami dla wybranej kamienicy trzykondygnacyjnej. W tabeli 4 przedstawiono różnicepomiędzy wynikami obliczeń poszczególnych zysków ciepła różnymi sposobami.

Wnioski

Obliczenia dokonane przy zastosowaniu omówionych metod wyznaczania średnich zysków ciepła dla poszczególnych miesięcy wykazują różnice wynikające z ich odmiennej liczby dni (największe dla lutego, który ma 28 dni). Metodą miesięczną można dokładniej wyliczyć zyski dla poszczególnych miesięcy, co może mieć wpływ na obliczanie czasu trwania ogrzewania w danym miesiącu. Średnie wartości różnic pomiędzy wynikami obliczeń rozdziału zysków ciepła na poszczególne miesiące w odniesieniu do metody godzinowej wyznaczone przedstawionymi metodami są bliskie 0%. Zastosowanie którejkolwiek z przedstawionych metod do wyznaczania rozdziału rocznych zysków ciepła na poszczególne miesiące nie będzie więc miało wpływu na ostateczną wartość wskaźnika EK i EP.

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).