Kontynuujemy prezentację normy PN-EN 15232,

Transkrypt

1 PRWO I NORMY Pawe Kwasnowski Ocena wp ywu systemów automatyki na efektywno energetyczn budynków w wietle normy PN-EN cz 3 Metoda wspó czynników efektywno ci S Kontynuujemy prezentację normy PN-EN 15232, która stanowi narzędzie do klasyfi kacji i oceny wpływu systemów automatyki na efektywność energetyczną budynków. W dalszej części artykułu klasy wpływu systemów na efektywność energetyczną budynków, opisane w poprzednich częściach artykułu, nazywać będziemy w skrócie klasami efektywności systemów. W normie zdefi niowano dwie metody tej oceny i sposobu ustalenia całkowitego zapotrzebowania budynku na energię w zależności od funkcjonalności systemu : metodę uproszczoną, nazwaną w normie metodą współczynników efektywności S (ang. S effi ciency factor method), oraz szczegółową metodę obliczeniową, bazującą na metodologii obliczeń określonych przez normy branżowe dla poszczególnych instalacji technologicznych (ang. etiled method). W tej części artykułu przedstawiona zostanie metoda współczynników efektywności S. Metoda współczynników efektywności S opiera się na przedstawionych w normie tablicach współczynników efektywności systemów dla podstawowych instalacji technologicznych, dla różnego typu budynków, o różnych profi - lach użytkowania, w odniesieniu do referencyjnego systemu automatyki budynku, sterowania i zarządzania o funkcjonalności odpowiadającej klasie wpływu systemu na efektywność energetyczną budynku (wg klasyfi kacji przedstawionej w poprzednich częściach artykułu). Współczynniki efektywności S zamieszczone w normie zostały obliczone w oparciu o wyniki uzyskane z dużej liczby symulacji wykonanych za pomocą programu TRNSYS, przeznaczonego do symulacji energetycznej budynków. Wpływ różnych funkcji systemów i TM na właściwości energetyczne budynków został ustalony przez porównanie rocznego zużycia energii standardowego pomieszczenia (zgodnie z wytycznymi zawartymi w dyrektywie energetycznej EP 2006) dla różnych funkcji S i TM, reprezentujących różne klasy wpływu tych systemów na efektywność energetyczną. la funkcjonalności systemu w klasie i konkretnego budynku szacuje się roczne zapotrzebowanie na energię cieplną (na ogrzewanie, chłodzenie, ciepłą wodę użytkową) oraz na energię elektryczną (na oświetlenie, wentylację oraz energię pomocniczą do obsługi pozostałych instalacji technologicznych). Następnie, wykorzystując tablice współczynników efektywności S, można obliczyć szacunkowe zapotrzebowanie na energię budynku rzeczywistego z systemem w określonej klasie efektywności, lub. Schemat postępowania (procedura obliczeniowa) dla metody współczynników efektywności S jest zilustrowany na rys. 1. Zapotrzebowanie na energię obliczone metodami uproszczonymi lub szczegółowymi dla określonego budynku przy zastosowaniu systemu referencyjnego Współczynniki efektywności S (tablice 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 i 13 Normy PN-EN 15232) Szacunkowe zużycie energii w określonym budynku przy zastosowaniu systemu w określonej klasie wpływu (efektywności) systemu na efektywność energetyczną ostarczona energia Referencyjny system w klasie,,,,,,,,, Rys. 1. Metoda współczynników efektywności systemów. Sekwencja obliczeniowa oszacowania zużycia energii budynku przy zastosowaniu systemów w klasie, lub Potrzebne w pierwszym kroku procedury oszacowanie zużycia energii dla określonego budynku, przy założeniu zastosowania systemu w klasie, można wykonać metodami szczegółowymi lub uproszczonymi, zgodnie z odpowiednimi normami branżowymi powiązanymi z dyrektywą EP: EN oraz EN dla energii cieplnej oraz pomocniczej energii elektrycznej dla instalacji grzewczych, EN oraz EN dla energii cieplnej oraz pomocniczej energii elektrycznej dla instalacji chłodniczych, EN oraz EN dla energii cieplnej oraz pomocniczej energii elektrycznej dla instalacji ciepłej wody użytkowej, EN dla energii elektrycznej na oświetlenie, EN dla energii elektrycznej dla instalacji wentylacji. 32 INTELIGENTNY UYNEK

2 Po wykonaniu obliczeń w pierwszym kroku procedury można określić szacunkowe zapotrzebowanie określonego budynku z systemem automatyki, sterowania i zarządzania o funkcjonalności w klasie wpływu na efektywność energetyczną (budynek referencyjny) na następujące składniki energii: całkowitą energię cieplną Q S,th,ref całkowitą energię elektryczną Q S,el,ref oraz szczegółowo, w rozdzieleniu na: energię cieplną na ogrzewanie Q S,H,ref energię cieplną na chłodzenie Q S,,ref energię cieplną na ciepłą wodę użytkową Q S,HW,ref energię elektryczną na oświetlenie i obsługę instalacji technologicznych W S,el-au,ref Po przemnożeniu tych wartości energii przez odpowiednie współczynniki efektywności dla określonych typów budynków i określonych instalacji technologicznych otrzymujemy szacunkowe zużycie energii przez budynek dla różnych funkcjonalności systemów i TM, odpowiednich dla klas efektywności, lub. W artykule przedstawiono tablice współczynników efektywności S dla różnych typów budynków i różnych funkcjonalności systemów,, i, determinujących przynależność systemu do określonej klasy wpływu systemu na efektywność energetyczną budynku, w odniesieniu do budynku referencyjnego z funkcjonalnością systemu klasy. la ułatwienia zachowano numerację tablic zgodnie z numeracją w normie PN-EN 15232:2012. W pierwszej kolejności zamieszczone są tablice zawierające współczynniki całkowitej efektywności dla poszczególnych klas systemów i TM dla energii cieplnej i energii elektrycznej dla budynków niemieszkalnych i mieszkalnych. Kolejno zamieszczone są tablice zawierające współczynniki efektywności dla poszczególnych instalacji technologicznych dla odpowiednich klas systemów. Tablice współczynników całkowitej efektywności systemów /TM dla energii cieplnej Tablica 5. Współczynniki całkowitej efektywności systemów /TM f S,th dla energii cieplnej budynki niemieszkalne Współczynniki całkowitej efektywności S f S,th (referencja) iura 1,51 1 0,80 0,70 Sale wykładowe 1,24 1 0,75 0,5 a udynki edukacyjne (szkoły) 1,20 1 0,88 0,80 Szpitale 1,31 1 0,91 0,86 Hotele 1,31 1 0,85 0,68 Restauracje 1,23 1 0,77 0,68 udynki usług handlu hurtowego i detalicznego 1,56 1 0,73 0,6 a Inne typy: a Wartości te silnie zależą od wymagań w zakresie ogrzewania/chłodzenia dla systemu wentylacji. 1 efektywność Tablica 6. Współczynniki całkowitej efektywności systemów /TM f S,th dla energii cieplnej budynki mieszkalne Typy budynków mieszkalnych omy jednorodzinne Współczynniki całkowitej efektywności S f S,th (referencja) efektywność partamentowce 1,10 1 0,88 0,81 Inne domy mieszkalne lub podobne budynki mieszkalne 33

3 Tablice współczynników całkowitej efektywności systemów /TM dla energii elektrycznej Tablica 7. Współczynniki całkowitej efektywności systemów /TM f S,el dla energii elektrycznej budynki niemieszkalne Współczynniki całkowitej efektywności S f S,el (Referencja) iura 1,10 1 0,93 0,87 Sale wykładowe 1,06 1 0,94 0,89 udynki edukacyjne (szkoły) 1,07 1 0,93 0,86 Szpitale 1,05 1 0,98 0,96 Hotele 1,07 1 0,95 0,90 Restauracje 1,04 1 0,96 0,92 udynki usług handlu hurtowego i detalicznego 1,08 1 0,95 0,91 efektywność Inne typy: 1 Tablica 8. Współczynniki całkowitej efektywności systemów /TM f S,el dla energii elektrycznej budynki mieszkalne Typy budynków mieszkalnych omy jednorodzinne Współczynniki całkowitej efektywności f S,el (referencja) efektywność partamentowce Inne domy mieszkalne lub podobne budynki mieszkalne 1,08 1 0,93 0,92 Tablice szczegółowych współczynników efektywności systemów /TM dla instalacji grzewczych i chłodniczych Tablica 10. Szczegółowe współczynniki efektywności S dla energii grzewczej f S,H i energii chłodniczej f S, budynki mieszkalne Typy budynków mieszkalnych Szczegółowe współczynniki efektywności S f S,H i f S, (wzorcowy) efektywność f S,H f S, f S,H f S, f S,H f S, f S,H f S, omy jednorodzinne partamentowce 1,09 1 0,88 0,81 Inne domy mieszkalne lub podobne budynki mieszkalne 34 INTELIGENTNY UYNEK

4 Tablica 9. Szczegółowe współczynniki efektywności S dla energii grzewczej f S,H i energii chłodniczej f S, budynki niemieszkalne Szczegółowe współczynniki efektywności S f S,H i f S, (wzorcowy) efektywność f S,H f S, f S,H f S, f S,H f S, f S,H f S, iura 1,44 1, ,79 0,80 0,70 0,57 Sale wykładowe 1,22 1, ,73 0,94 0,3 a 0,64 udynki edukacyjne (szkoły) 1, ,88 0,80 Szpitale 1, ,91 0,86 Hotele 1,17 1, ,85 0,79 0,61 0,76 Restauracje 1,21 1, ,76 0,94 0,69 0,6 udynki usług handlu hurtowego i detalicznego Inne typy: 1,56 1, ,71 0,85 0,46 a 0, a Wartości te silnie zależą od wymagań w zakresie ogrzewania/chłodzenia dla systemu wentylacji. Tablice szczegółowych współczynników efektywności systemów /TM dla instalacji ciepłej wody użytkowej Tablica 11. Szczegółowe współczynniki efektywności S dla ciepłej wody użytkowej f S,HW budynki niemieszkalne Szczegółowe współczynniki efektywności S f S,HW (wzorcowy) efektywność f S,HW f S, HW f S,HW f S,HW iura Sale wykładowe udynki edukacyjne (szkoły) Szpitale Hotele Restauracje udynki usług handlu hurtowego i detalicznego Inne typy budynków: 1,11 1,00 0,90 0,

5 Tablica 12. Szczegółowe współczynniki efektywności S dla ciepłej wody użytkowej f S,HW budynki mieszkalne Szczegółowe współczynniki efektywności S f S,HW Typy budynków mieszkalnych (wzorcowy) efektywność f S,HW f S,HW f S,HW f S,HW omy jednorodzinne partamentowce 1,11 1,00 0,90 0,80 Inne domy mieszkalne lub podobne budynki mieszkalne Tablice szczegółowych współczynników efektywności systemów /TM dla oświetlenia oraz pomocniczej energii elektrycznej dla instalacji technologicznych Tablica 13. Szczegółowe współczynniki efektywności S dla oświetlenia f S,el-li i dla pomocniczej energii elektrycznej f S,el-au budynki niemieszkalne Szczegółowe współczynniki efektywności S f S, el-li i f S, el-au (Wzorcowy) efektywność f S,el-li f S, el-au f S,el-li f S,el-au f S,el-li f S,el-au f S,el-li f S,el-au iura 1,1 1, ,85 0,86 0,72 0,72 Sale wykładowe 1,1 1, ,88 0,88 0,76 0,78 udynki edukacyjne (szkoły) 1,1 1, ,88 0,87 0,76 0,74 Szpitale 1,2 1, ,98 1 0,96 Hotele 1,1 1, ,88 0,89 0,76 0,78 Restauracje 1,1 1, ,96 1 0,92 udynki usług handlu hurtowego i detalicznego 1,1 1, ,95 1 0,91 Inne typy: 1 1 Na zakończenie w tablicy 14 zacytujemy z normy przykład zastosowania metody współczynników efektywności systemu dla konkretnego przypadku. Zakładając wcześniejsze obliczenie zapotrzebowania na energię dla budynku z systemem w klasie, oszacujemy zapotrzebowanie na energię w przypadku zastosowania w tym budynku systemu o funkcjonalności właściwej dla klasy. 36 INTELIGENTNY UYNEK

6 Tablica 14. Przykład zastosowania metody współczynników efektywności systemu Założenia: budynek biurowy, dysponujemy oszacowaniem zapotrzebowania na energię cieplną i elektryczną dla budynku referencyjnego wyposażonego w system z funkcjonalnością w klasie wpływu na efektywność energetyczną budynku. Zadanie: obliczamy zapotrzebowanie na energię cieplną i elektryczną dla tego budynku w przypadku zastosowania systemu z funkcjonalnością w klasie wpływu na efektywność energetyczną. Opis Nr Obliczanie Jednostki Ogrzewanie hłodzenie Wentylacja Oświetlenie Obliczenia dla energii cieplnej Oszacowane zapotrzebowanie na energię cieplną przy S w klasie 1 kwh/okres Oszacowane straty energii cieplnej przy S w klasie 2 kwh/okres Oszacowane łączne zużycie energii cieplnej przy S w klasie kwh/okres Współczynnik S f S,th,ref dla systemu w klasie Współczynnik S f S,th dla systemu w klasie 5 Tablica 5 Wiersz iura Kolumna 0,80 0,80 Oszacowane zużycie energii cieplnej dla budynku z systemem S w klasie 6 3x 5 4 kwh/okres W celu zakończenia procesu obliczania zapotrzebowania na energię cieplną dla budynku z systemem S w klasie należy rozdzielić zapotrzebowanie na poszczególne nośniki energii cieplnej (o ile taki problem występuje). Obliczenia dla energii elektrycznej Zapotrzebowanie na pomocniczą energię elektryczną przy S w klasie Zapotrzebowanie na energię elektryczna do oświetlenia przy S w klasie 7a kwh/okres 7b 34 Współczynnik S f S,el, ref dla systemu w klasie Tablica 7 Współczynnik S f S,e dla systemu w klasie 9 Wiersz iura 0,93 0,93 0,93 0,93 Kolumna Oszacowane zapotrzebowanie na energię elektryczną do oświetlenia i pomocniczą dla budynku z systemem S w klasie 10 7x 9 8 kwh/okres Jak widać z przedstawionego przykładu, zaprezentowana metoda współczynników efektywności S jest łatwa w użyciu o tyle, o ile potrafi my oszacować zapotrzebowanie na energię dla budynku referencyjnego z systemem w klasie efektywności. Trzeba pamiętać, że współczynniki efektywności zawarte w tabelach zostały obliczone metodami symulacyjnymi dla ściśle określonych, schematycznych profi li użytkowania, szczegółowo opisanych w dodatkach do normy. Jeżeli profi l użytkowania rzeczywistego budynku odbiega od profi li przyjętych w normie, to zastosowanie metody współczynników efektywności może nie być wystarczająco dokładne. W takim przypadku konieczne jest zastosowanie szczegółowych metod obliczeniowych oceny wpływu systemów S i TM na efektywność energetyczną budynków. Metody te będą przedmiotem kolejnej części artykułu. Literatura: Norma EN 15232:2012 Energy performance of buildings Impact of uilding utomation, ontrol and uilding Management Opracowanie: Paweł Kwasnowski kademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, kwasn@agh.edu.pl ZNI sp. z o.o., p.kwasnowski@zdania.com.pl 37

7 ul. Królowej Jadwigi 268 PL Kraków Tel.: Tel./Fax:

8 Opublikowano za zgodą UJ, copyright by F FSTER, ogumił Krużel ZINTEGROWNE SYSTEMY UTOMTYKI, EZPIEZEŃSTW I ZRZĄZNI UYNKÓW EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYZN ZGONIE Z NORMĄ PN-EN 15232:2012 MOUŁY WEJŚĆ WYJŚĆ W STNRH PN-EN (LON), PN-EN (net), Modbus-RTU SPEJLIZOWNE STEROWNIKI OIEKTOWE UTOMTYKI POMIESZZEŃ, OŚWIETLENI, WENTYLJI I KONTROLI OSTĘPU