Instalacje grzewcze w budynkach mieszkalnych po termorenowacji

Transkrypt

1 Instalacje grzewcze w budynkach mieszkalnych po termorenowacji dr inż. Małgorzata Basińska Politechnika Poznańska Instytut Inżynierii Środowiska 1

2 Współzależności źródło ciepła dostarcza ciepło instalacja grzewcza rozdziela ciepło 2

3 jeżeli Q & dostarczane < Q & wymagane wtedy 3

4 Wskaźniki jednostkowego zapotrzebowania na ciepło dla kubatury budynków od 5000 do m 3 q aa [kwh/m 2 ], q av [kwh/m 3 ] qav qaa do

5 Wskaźniki jednostkowego zapotrzebowania na ciepło dla wieku budynków 1965 i 1992 q av [kwh/m 3 ] do powyżej

6 Przed termorenowacją Po termorenowacją 6

7 Zjawiska wpływające na pracę instalacji grzewczej i obciążenia węzła cieplnego: wzrost znaczenia strat ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego wzrost udziału zysków ciepła w pokryciu zapotrzebowania ciepła zwiększenie bezwładności budynku 7

8 Poprawa izolacyjności obudowy budynku Wzrost znaczenia zapotrzebowania ciepła dla wentylacji 29% 36% 8

9 Analizowane warianty W-1 stan przed termomodernizacją W-2 ocieplenie ścian zewnętrznych W-3 ocieplenie stropodachu W-4 wymiana okien W-5 ocieplenie ścian zewnętrznych oraz ocieplenie stropodachu W-6 ocieplenie ścian zewnętrznych, ocieplenie stropodachu,, wymiana okien 9

10 Udział procentowy strat przenikania i wentylacji 100% 80% 29 31,2 20,2 40,1 44,2 36,3 60% % 20% 0% 71 79,8 68,8 59,9 55,8 63,7 W-1 W-2 W-3 W-4 W-5 W Qp Qw 0 W-1 W-2 W-3 W-4 W-5 W-6 10

11 Zmniejszenie zapotrzebowania ciepła budynku Wzrost udziału zysków ciepła w pokryciu zapotrzebowania ciepła Zastosowanie biernych systemów słonecznych GLR [-] 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 I II III IV X XI XII 11

12 Aby wykorzystanie zysków ciepła pozwoliło na obniżenie zużycia ciepła instalacji powinna być zastosowana regulacja dostawy ciepła TZG Warunki sprzyjające wykorzystaniu zysków ciepła: mała bezwładność elementów grzejnych niska temperatura elementów grzejnych - samoregulacja 12

13 Poprawa izolacyjności obudowy budynku Wzrost bezwładności budynku

14 Wpływ zwiększonej bezwładności budynku na pracę źródła ciepła tłumiona temperatura zewnętrzna stosowana do określania z krzywych grzewczych temperatury zasilania instalacji (większy współczynnik tłumienia) moc szczytowa źródła ciepła może być ograniczona (wyższa t e ) 14

15 Straty ciepła instalacji i źródła ciepła przetwarzania ciepła w węźle cieplnym magazynowania ciepła (zasobniki( cwu) transportu ciepła oddawania ciepła do ogrzewanego pomieszczenia (w w przypadku przegrzania pomieszczenia) 15

16 Bilans energetyczny budynku Przed termorenowacją Po termorenowacji Oznaczenia Q G straty wytwarzania energii; Q D straty na rozdziale; Q T straty ciepła przez przenikanie; Q S zyski od słońca; Q ST straty akumulacji; Q C/E straty przekazania ciepła; Q V straty wentylacji; Q I zyski ciepła od źródeł wewnętrznych 16

17 Zmniejszenie zapotrzebowania ciepła budynku Wzrost znaczenia strat energii po stronie urządzeń Energia użytkowa Straty rozdziału ciepła Straty wytwarzania ciepła 17

18 Dla węzła cieplnego zwiększone straty ciepła w instalacji oznaczają: globalne zwiększenie zużycia ciepła zwiększenie równomierności poboru ciepła (największy udział strat w przypadku małego zapotrzebowania ciepła) 18

19 Sprawność instalacji η = η w η p η r η e ηw η p η r η e sprawność wytwarzania ciepła sprawność przesyłania (i akumulacji) ciepła sprawność regulacji systemu grzewczego sprawność wykorzystania ciepła w pomieszczeniu Na podstawie Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 14 lutego 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego 19

20 Sprawność wytwarzania ciepła RODZAJ KOTŁA/PIECA Kotły wyprodukowane przed 1980 Kotły z palnikami atmosferycznymi i regulacją włącz/wyłącz RODZAJ PALIWA paliwo stałe (węgiel, koks) paliwo gazowe lub płynne Kotły kondensacyjne paliwo gazowe 0,95-1,00 Kotły elektryczne przepływowe energia 0,94 elektryczna η w 0,50-0,65 0,65 0,65-0,86 0,86 20

21 Sprawność przesyłania ciepła RODZAJ OGRZEWANIA η p Źródło ciepła w pomieszczeniu 1,00 Instalacja z przewodami w dobrym stanie technicznym 0,95 Instalacja z przewodami w złym stanie technicznym 0,90 21

22 Ciepło niechciane długie, nieizolowane przewody zasilające przegrzewanie podłogi przy rozdzielaczu nieuniknione ogrzewanie przez piony 22

23 Sprawność regulacji systemu grzewczego η r ( ) GLR = 1 1 η 2 co η co współczynnik regulacji RODZAJ REGULACJI Centralny system regulacji, bez automatyki pogodowej i bez TZG Centralny system regulacji, z automatyką pogodową lecz bez TZG η co 0,75 0,85 23

24 Sprawność wykorzystania ciepła RODZAJ OGRZEWANIA Ogrzewanie podłogowe 1,00 η p Ogrzewanie tradycyjne, grzejniki prawidłowo usytuowane w pomieszczeniu Ogrzewanie tradycyjne, grzejniki z osłoną Ogrzewanie tradycyjne, obudowa grzejników nie uwzględniona w ich projektowaniu 0,95 0,90 0,80 0,90 24

25 Zmniejszenie zużycia ciepła w wyniku przedsięwzięć termomodernizacyjnych Sposób uzyskania oszczędności Wprowadzenie w węźle cieplnym automatyki pogodowej oraz urządzeń regulacyjnych Hermetyzacja instalacji, izolowanie przewodów, regulacja hydrauliczna, termostaty Obniżenie zużycia ciepła w stosunku do stanu poprzedniego 5 15% 10 25% Podzielniki kosztów ok. 10% Ekrany zagrzejnikowe ok. 5% Uwaga! Przegrzanie pomieszczenia o 1 C wywołuje wzrost zużycia ciepła c o ok. 5% 25

26 Analizowane warianty W-1 stan przed termomodernizacją W-1-I stan przed termomodernizacją oraz modernizacja instalacji grzewczej W-5 ocieplenie ścian zewnętrznych oraz ocieplenie stropodachu W-5-I jw. oraz modernizacja instalacji grzewczej W-6-I ocieplenie ścian zewnętrznych, ocieplenie stropodachu,, wymiana okien oraz modernizacja instalacji grzewczej 26

27 Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło dla źródła 2000 Qh [MWh/a] W-1 W-1-I W-5 W-6 W-5-I W-6-I 27

28 Modernizację instalacji ogrzewań w zasobach budownictwa mieszkalnego poddanego termorenowacji budowlanej można podzielić na dwie grupy rozwiązań: bez restrukturyzacji instalacji ogrzewania z restrukturyzacją instalacji ogrzewania 28

29 optymalny wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego dotyczącego poprawy sprawności systemu grzewczego powinien obejmować: w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej zasilanych z sieci centralnego zaopatrzenia w ciepło wprowadzenie urządzeń do regulacji dopływu ciepła do poszczególnych pomieszczeń w zależności od zmiany temperatury wewnętrznej w pomieszczeniach 29

30 optymalny wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego dotyczącego poprawy sprawności systemu grzewczego powinien obejmować: w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych oraz w budynkach, których przeznaczenie wiąże się z okresowymi przerwami w ich użytkowaniu w sezonie grzewczym wprowadzenie urządzeń pozwalających na ograniczenie dopływu ciepła w czasie tych przerw 30

31 optymalny wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego dotyczącego poprawy sprawności systemu grzewczego powinien obejmować: wyposażenie instalacji centralnego ogrzewania w odpowiednią aparaturę kontrolną i pomiarową, zapewniając sprawne i bezpieczne użytkowanie doprowadzenie systemu ogrzewania do pełnej zdolności użytkowej i do warunków zmniejszonego zapotrzebowania ciepła na ogrzewanie budynku po termomodernizacji, w tym niezbędne czynności dotyczące hermetyzacji, uszczelnienia, poprawy izolacyjności przewodów, płukanie chemiczne i regulację hydrauliczną 31

32 Potencjał oszczędności energii - unikanie błędów Błędy w instalacjach grzewczych: nie ustawione (lub( ustawione nieprawidłowo) ) nastawy wstępne termostatów wyłączona (lub( nieprawidłowo nastawiona) ) regulacja pogodowa nieoptymalna struktura instalacji nieprawidłowo nastawiona armatura przewodowa przewymiarowana pompa praca pompy na stałych, najwyższych obrotach 32

33 Nowe krzywe regulacyjne tz tp % 50% 60% 70% 80% 90% 100% 33

34 poprzez ocieplenie przegród zewnętrznych straty ciepła pomieszczeń zmniejszyły się nierównomiernie; w szczególności straty ciepła pomieszczeń niekontaktujących się ze środowiskiem zewnętrznym nie uległy zmianie; ze względu na takie pomieszczenia obniżenie temperatur pracy instalacji może nastąpić tylko w niewielkim zakresie 40 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% na skutek zwiększenia oporu przegród zewnętrznych zwiększył się wpływ strat ciepła przez przegrody wewnętrzne na zapotrzebowanie ciepła pomieszczenia; zmniejszyła się w ten sposób stateczność cieplna pomieszczeń czyli ich niezależność od warunków w sąsiednich pomieszczeniach. Jest to drugi powód do ograniczania obniżenia temperatury zasilania po termorenowacji budynku tz tp 34

35 PODSUMOWANIE zmniejszenie obciążenia ciepła budynku skutkuje: zwiększeniem bezwładności budynku obciążenie węzła pojawia się z większym opóźnieniem w stosunku do zmiany warunków pogodowych zwiększeniem udziału strat ciepła w instalacji i węźle cieplnym w całkowitym zużyciu ciepła w instalacji bez wymiany kotła spada stopień obciążenia kotła, czyli c spada sprawność wytwarzania w instalacji bez wymiany grzejników konieczność korekty nastawy krzywej grzania zmiana proporcji między Q co a Q cwu konieczność kontroli Q cwu, w budynkach o niskim obciążeniu cieplnym - cwu jest decydujące Q cwu należy tak zaprojektować instalację, aby obniżyć straty przesyłu (prowadzenie przewodów w izolacji) 35