NOWA KONCEPCJA WYMAGAŃ OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW Z UŻYCIEM ZINTEGROWANEGO WSKAŹNIKA WŁAŚCIWOŚCI OBUDOWY

Transkrypt

1 POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I INŻYNIERII ŚRODOWISKA mgr nż. Adam Śwęcck NOWA KONCEPCJA WYMAGAŃ OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW Z UŻYCIEM ZINTEGROWANEGO WSKAŹNIKA WŁAŚCIWOŚCI OBUDOWY (autoreferat rozprawy doktorskej) promotor: Prof. dr hab. nż. Jerzy A. Pogorzelsk recenzenc: Dr hab. nż. Tomasz Kslewcz Poltechnka Krakowska Dr hab. nż. Mrosław Żukowsk Profesor Poltechnk Bałostockej Bałystok, 2010

2 1. GENEZA PRACY W Załącznku do Dyrektywy Rady Wspólnot Europejskch 89/106/EEC z 21 grudna 1988 r. w sprawe wyrobów budowlanych, mędzy nnym sformułowano system sześcu wymagań podstawowych stawanych budynkom, w tym wymagane podstawowe Nr 6 "Oszczędność energ ochrona ceplna", brzmące jak nżej: "Budynek jego nstalacje grzewcze, chłodzące wentylacyjne należy projektować wykonywać w tak sposób, aby utrzymać na nskm pozome lość energ wymaganą do użytkowana, z uwzględnenem warunków klmatycznych lokalzacj potrzeb użytkownków". W Dokumence Interpretacyjnym do Wymagana podstawowego Nr 6 przyjęto różne sposoby określana wymagań, przy czym sposób stawana ch pozom pozostawono do uznana poszczególnych krajów. Zazwyczaj są one defnowane: w odnesenu do poszczególnych typów przegród budynku przez określene wymaganego pozomu zolacyjnośc termcznej, w odnesenu do całego budynku: przez określene maksymalnego zużyca energ (cepła) na cele ogrzewcze /lub chłodzene, przez określene dopuszczalnego pozomu emsj GHG (Greenhouse Gas), np. CO 2. Wymagane podstawowe Nr 6 ma szczególny charakter, poneważ w cyklu życa budynku zużyce neodnawalnych nośnków energ zwązana z nm emsja do atmosfery CO 2 mogą przyjąć znaczne rozmary. Stale rosnące globalne zużyce energ perwotnej w sektorze komunalno-bytowym urosło w cągu ostatnej dekady do rang jednego z podstawowych problemów gospodarczych poltycznych. Pokryce potrzeb eksploatacyjnych substancj budowlanej oraz zwązana z tym emsja CO 2 do atmosfery stanow aktualne blsko połowę zużyca energ perwotnej emsj CO 2 w całej gospodarce narodowej. Są to zatem lośc mające stotne znaczene na bezpeczeństwo energetyczne państwa ochronę bosfery Zem. Nc dzwnego, że obnżene popytu na energę poprzez poprawę standardów energetycznych zasobów budowlanych przyjmuje aktualne status celów strategcznych w planach rozwojowych welu krajów. Obejmuje swym zasęgem zarówno budynk stnejące jak obekty nowo wznoszone. Co raz częścej wykorzystywaną w Europe praktyką służącą propagacj nwestycj energooszczędnych jest wspomagane przez Państwo, tanm kredytam lub subsydam, tak termomodernzacj budynków stnejących, jak wznoszena nowych budynków o obnżonym zużycu energ. Warunkem uzyskana kredytu lub subsydum jest pozytywna ocena doradcy energetycznego, który oprócz wystawena cenzurk energetycznej, przedstawa równeż możlwy do realzacj zakres prac termomodernzacyjnych bryły budynku oraz podnoszących sprawność energetyczną jego nstalacj wewnętrznych zwązanych z dystrybucją energ. Globalny trend ogranczana zużyca energ w końcu przenósł sę na polsk grunt. Nestety, w tej kwest odnotowujemy znaczne opóźnene względem krajów z głęboko zakorzenoną deą poszanowana energ, np. wobec państw Europy północno-zachodnej, czy Skandynaw. Wprawdze formalne wymagana ochrony ceplnej budynków określane są w Polsce już od połowy lat 60-tych, jednak koneczność racjonalzacj użytkowana energ ujawnła sę na dobre została poważne potraktowana dopero w początkach lat 80-tych. Wejśce w życe Rozporządzena Mnstra Spraw Wewnętrznych Admnstracj z dna r. zrewolucjonzowało polsk system wymagań ochrony ceplnej. Nowe wymagane, w myśl Rozporządzena oblgatoryjne obwązujące w grupe budynków meszkalnych zameszkana zborowego oraz jako alternatywna forma dla budynków meszkalnych w zabudowe jednorodznnej, określono jednym wskaźnkem E 0 [kwh/(m 3 a)], wyznaczającym granczne zapotrzebowane na cepło na cele ogrzewcze w odnesenu do roku standardowego. Była to pozytywna zmana przepsów, choć dotycząca tylko częśc budynków, która wprowadzła w polskej rzeczywstośc nową formułę opsywana charakterystyk energetycznej budynku jednym wskaźnkem, odwołującym sę bezpośredno do lośc energ nezbędnej do zaspokojena jego potrzeb eksploatacyjnych. Strona 1 z 33

3 Od 1995 r. w ramach prac dyplomowych w Poltechnce Bałostockej pod kerunkem prof. dr hab. J. A. Pogorzelskego, prowadzany jest, nestety na newelką skalę, montorng spełnana wymagań ochrony ceplnej oraz jakośc projektów budowlanych na terene północno-wschodnej Polsk. Wynk badań terenowych pokazują nagmnne neprzestrzegane przepsów z zakresu ochrony ceplnej, zwłaszcza w przypadku welorodznnych budynków meszkalnych. W dużej merze wynka to z dość skomplkowanego sposobu określana sezonowego zapotrzebowana na cepło Q h. Istneje zatem potrzeba opracowana metody oceny w forme pochodnej ocene wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na cepło, jednak bardzej przyjaznej w zastosowanu. Wynk prowadzonych badać terenowych wykazują jednocześne, że zdecydowane bardzej preferowana przez projektantów jest metoda regulacj parametrów termcznych poszczególnych przegród, wyrażanych czy to maksymalnym współczynnkem przenkana cepła, czy ch wymaganym oporem ceplnym. Można zatem zastanowć sę nad komplacją obu tych formuł opracowanem metody wskaźnkowej wykorzystującej pozom zolacyjnośc obudowy strefy ogrzewanej budynku jako kryterum oceny. Algorytm określana wartośc grancznej pownen oczywśce uwzględnać wpływ czynnków warunkujących welkość sezonowego zapotrzebowana na energę (cepło) budynku, takch jak: lokalzacja, udzał powerzchn przeszklonych w obudowe budynku, welkość strumena wentylacj, zysk wewnętrzne. Uwzględnene w metodolog zmennośc powyższych parametrów, zależnych od ndywdualnego charakteru każdego budynku, zagwarantowałoby unwersalność kryterum. Oparce oceny na stosunkowo prostych procedurach wyznaczana współczynnków przenkana cepła U przegród budynku czynłoby metodę łatwą w zastosowanu. Take postawene wymagań może wpłynąć na poprawę stanu przestrzegana przepsów ochrony ceplnej budynków, dzęk wyelmnowanu koneczność przeprowadzana skomplkowanych oblczeń wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na cepło E lub neodnawalną energę perwotną EP, a tym samym na poprawę jakośc projektów budowlanych. 2. TEZA, CEL I ZAKRES PRACY 2.1. Teza pracy Możlwe jest sformułowane kryterum ochrony ceplnej budynków z użycem zntegrowanego wskaźnka U śr.gr. charakteryzującego wymagany pozom zolacyjnośc termcznej obudowy strefy ogrzewanej, równoważnego warunkow dotyczącemu grancznej wartośc jednostkowego zapotrzebowana budynku na energę użytkową EU EU gr. lub perwotną EP EP gr Cel pracy 1. Podstawowym celem pracy jest sformułowane metody pozwalającej oszacować właścwy pozom zolacyjnośc termcznej obudowy ogrzewanej częśc budynku, aby spełnone zostały wymagana względem założonej dopuszczalnej wartośc wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na cepło E E 0 lub jednostkowego zapotrzebowana na neodnawalną energę perwotną EP EP H.. Jako kryterum oceny budynku postanowono wykorzystać zntegrowany wskaźnk właścwośc obudowy U śr.gr. Określa on wymaganą charakterystykę ceplną grancy oblczenowej strefy o kontrolowanej temperaturze wewnętrznej zależną do czynnków klmatycznych użytkowych, znaczących z punktu wdzena narzuconego jednostkowego zapotrzebowana na energę do ogrzewana wentylacj. Porównane wartośc grancznej średnego współczynnka przenkana cepła przegród z uśrednoną charakterystyką przyjętych rozwązań komponentów Strona 2 z 33

4 wyznaczających grancę strefy ogrzewanej budynku U śr. U śr.gr może stanowć podstawę oceny jego jakośc energetycznej. 2. Za cel praktyczny pracy postawono opracowane wskazówek oraz narzędz wspomagających proces projektowana pozomu zolacyjnośc termcznej obudowy strefy ogrzewanej według proponowanego kryterum. Zakłada sę, że wynk pracy mogą być wykorzystane przy projektowanu budynków, do oceny poprawnośc przyjmowanych rozwązań przekrojów przegród pod kątem spełnena wymagań ochrony ceplnej wyrażonych granczną wartoścą jednostkowego zapotrzebowana na energę użytkową (cepło) E 0 lub jednostkowego zapotrzebowana na neodnawalną energę perwotną EP H. Określene kryterum odnoszącego sę do zntegrowanego wskaźnka właścwośc obudowy, czyl uśrednonej zolacyjnośc ceplnej przegród ogranczających strefę ogrzewaną, elmnowałoby koneczność przeprowadzana skomplkowanej procedury oblczana wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na cepło lub energę. Uwzględnene w algorytme opsującym granczną wartość zolacyjnośc powłok strefy ogrzewanej budynku czynnków kształtujących jego blans ceplny, a tym samym decydujących o zużycu energ na cele ogrzewcze, tj. geometr budynku (A/V), udzału poszczególnych typów przegród w całkowtej powerzchn obudowy oraz lokalzacj obektu na terene kraju ( e Ld) gwarantowałoby unwersalność metody umożlwało jej praktyczne zastosowane w projektowanu oraz przy ocene energetycznej budynków. Wynk pracy mogą być wykorzystane w ewentualnych dzałanach nad wprowadzenem do Rozporządzena w sprawe Warunków Techncznych nowej, unwersalnej formuły wymagań ochrony ceplnej, którą może być kryterum podobne do zaproponowanego w nnejszej pracy. Opracowany kształt algorytmu wyznaczana dopuszczalnej wartośc średnej zolacyjnośc przegród strefy ogrzewanej pozwala zachować pełną kontrolę nad wynkowym zapotrzebowanem budynku na energę do ogrzewana wentylacj. Będąc swostą komplacją obecne stosowanych formuł wymagań ochrony ceplnej, dzedzczy po nch prostotę oraz dokładność oceny, co równeż jest newątplwym atutem proponowanej metody weryfkacj jakośc energetycznej budynków Zakres pracy Aby wykazać poprawność sformułowanej tezy oraz zrealzować w pełn postawony cel, przyjęto następujący zakres pracy: przeprowadzene analzy porównawczej metod defnowana pozomu wymagań ochrony ceplnej w Polsce ze standardam obowązujących w nnych krajach europejskch, sformułowane orygnalnego algorytmu określana charakterystyk energetycznej budynku z wykorzystanem zntegrowanego wskaźnka wyrażającego pozom zolacyjnośc obudowy strefy ogrzewanej, z uwzględnenem wpływu czynnków decydujących o zapotrzebowanu na cepło obektu, gwarantującego spełnene wymagań ochrony ceplnej odnośne wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na cepło E 0 lub jednostkowego zapotrzebowana na neodnawalną energę perwotną EP H, dokonane weryfkacj poprawnośc kryterum na baze budynków modelowych, ocenę możlwośc defnowana wymagań ochrony ceplnej poprzez określene grancznej wartośc współczynnka przenkana cepła obudowy budynku metodą uproszczoną, opracowane programu komputerowego wspomagającego proces oceny budynków według kryterum będącego tematem nnejszej dysertacj. W ramach rozprawy doktorskej przeprowadzono szereg badań testowych mających na celu weryfkację poprawnośc zaproponowanego rozwązana. Wykorzystano do tego celu grupę 10 budynków modelowych, na których przeprowadzono lczne eksperymenty przy różnych warantach założeń początkowych, tzn. różnych wartoścach: strumena powetrza wentylacyjnego, lokalzacj budynku, słonecznych zysków cepła. Strona 3 z 33

5 Przeprowadzone symulacje mały za zadane zweryfkować prawdzwość przyjętej tezy, że określony zgodne z algorytmem pozom zolacyjnośc termcznej zapewna spełnene warunku E E gr. Udowodnene słusznośc tej tezy oznaczałoby, że zaproponowane w pracy kryterum mogłoby być alternatywą wobec obecne funkcjonujących krajowych rozwązań przepsów. 3. AKTUALNE WYMAGANIA OCHRONY CIEPLNEJ W POLSCE Wymagana ochrony ceplnej reguluje obecne Rozporządzene Mnstra Infrastruktury z dna 12 kwetna 2002 r. w sprawe warunków techncznych, jakm pownny odpowadać budynk ch usytuowane, wraz z późnejszym zmanam. 328 powyższego rozporządzena mów, ż: 1. Budynek jego nstalacje ogrzewcze, wentylacyjne klmatyzacyjne, cepłej wody użytkowej, a w przypadku budynku użytecznośc publcznej równeż ośwetlena wbudowanego, pownny być zaprojektowane wykonane w tak sposób, aby lość cepła, chłodu energ elektrycznej, potrzebnych do użytkowana budynku zgodne z jego przeznaczenem, można było utrzymać na racjonalne nskm pozome. Jest to wymagane ogólne wążące dla wszystkch rodzajów budynków, nezależne od ch przeznaczena. 2. Budynek pownen być zaprojektowany wykonany w tak sposób, aby ogranczyć ryzyko przegrzewana budynku w okrese letnm. Zgodne z pkt wymagane zawarte w 328 ust 1. uznaje sę za spełnone dla budynku meszkalnego, jeżel: a) przegrody zewnętrzne budynku oraz technka nstalacyjna odpowadają wymaganom zolacyjnośc ceplnej oraz powerzchna oken spełna wymagana określone w pkt. 2.1 załącznka nr 2 do rozporządzena, przy czym dla budynku przebudowywanego dopuszcza sę zwększene średnego współczynnka przenkana cepła osłony budynku o ne węcej nż 15 % w porównanu z budynkem nowym o takej samej geometr sposobe użytkowana, lub b) wartość wskaźnka EP [kwh/(m 2 rok)], określającego roczne oblczenowe zapotrzebowane na neodnawalną energę perwotną do ogrzewana, wentylacj przygotowana cepłej wody użytkowej oraz chłodzena jest mnejsza od wartośc grancznych określonych odpowedno w ust. 3 pkt. 1 2, a także jeżel przegrody zewnętrzne budynku odpowadają przynajmnej wymaganom zolacyjnośc ceplnej nezbędnej dla zabezpeczena przed kondensacją pary wodnej, określonym w pkt. 2.2 załącznka nr 2 do rozporządzena, przy czym dla budynku przebudowywanego dopuszcza sę zwększene wskaźnka EP o ne węcej nż 15 % w porównanu z budynkem nowym o takej samej geometr sposobe użytkowana. Analogczne wymagana określone w 329 pkt. 2 obowązują dla budynków użytecznośc publcznej, zameszkana zborowego, budynków produkcyjnych, magazynowych gospodarczych, z tym że w ch wypadku należy dodatkowo uwzględnć neodnawalną energę perwotną pokrywającą zapotrzebowane ośwetlena wbudowanego. Granczne wartośc jednostkowego zapotrzebowana na energę perwotną dla różnych przypadków konfguracj rodzaj budynku forma użytkowana energ, zostały określone w pkt , wynoszą: (3.1) 73EP A/ Ve 0,2 A EPH W 5590 EP 0,2A/ Ve 1,05, kwh/(m 2 a) Ve 149,5 EP 1,05A/ Ve gdze: V e kubatura ogrzewanej częśc budynku, pomnejszona o podcena, balkony, logge, galere tp., lczona po obryse zewnętrznym, m 3, Strona 4 z 33

6 A suma pól powerzchn wszystkch przegród budynku, oddzelających część ogrzewaną budynku od powetrza zewnętrznego, gruntu przyległych pomeszczeń neogrzewanych, lczona po obryse zewnętrznym, m 2, EP = EP W dodatek na jednostkowe zapotrzebowane na neodnawalną energę perwotną do przygotowana cepłej wody użytkowej w cągu roku, kwh/(m 2 a), określany wg: Potrzeby cepłej wody użytkowej, chłodzena oraz ośwetlena wbudowanego zostały uwzględnone w przepsach poprzez wprowadzene dodatków do wartośc bazowej obejmującej ogrzewane, wentylację. Została utrzymana, a nawet rozszerzona na wszystke typy budynków, alternatywna konstrukcja wymagań, w postac grancznej zolacyjnośc termcznej przegród lub dopuszczalnego zapotrzebowana na energę. Wymagane zolacyjnośc ceplne, czyl druga z możlwych dróg wypełnena postanoweń 328, dotyczą wszystkch przegród oddzelających strefę ogrzewaną budynku od środowska zewnętrznego lub strefy neogrzewanej np. pwnca neogrzewana. Oprócz wymenonych powyżej wymagań o zasadnczym wpływe na zużyce energ w budynku na potrzeby ogrzewana, obowązują równeż nne zwązane z oszczędnoścą energ zawarte w załącznku do rozporządzena pkt. 2, a dotyczące mędzy nnym: powerzchn oken, punktu rosy, szczelnośc na przenkane powetrza. Określene wymagań to jedno, a kwesta ch egzekucj to zupełne nna sprawa. Od 1995 r. w Poltechnce Bałostockej prowadzony jest pod kerunkem Prof. dr hab. nż. J. A. Pogorzelskego montorng przestrzegana przepsów ochrony ceplnej na terene Polsk północno-wschodnej. Według obowązujących w Polsce przepsów Prawa Budowlanego dokumentacja projektowa stanowąca podstawę wydana pozwolena na budowę pownna zawerać mędzy nnym sprawdzene zgodnośc z wymaganam ochrony ceplnej. Spośród 89,8 zgodna z przepsam 6,9 0,6 0,3 0,3 0,6 1,5 >10% >20% >30% >40% >50% brak danych Rys. 3.1 Spełnane wymagań w zakrese wskaźnka welorodznne budynk meszkalne. skontrolowanych projektów welorodznnych budynków meszkalnych zaledwe 7 % spełnało wymagana co do wartośc wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na cepło (E < E 0 ). W zdecydowanej wększośc projektów, bo ok. 90 %, brak było danych nezbędnych do weryfkacj zgodnośc projektu z przepsam (Rys. 3.1). 6,59 12,57 20,96 Rys. 3.2 Spełnane wymagań w zakrese współczynnka U jednorodznne budynk meszkalne. 55,69 zgodna z przepsam >10% >20% >30% >40% brak danych 0,3 2,99 0,9 nezgodna z przepsam Strona 5 z 33

7 Neco lepej przedstawa sę sytuacja wśród skontrolowanych projektów budynków jednorodznnych. Około 1/3 z nch legtymowała sę zadeklarowanym współczynnkam przenkana cepła przegród U k odpowadającym przepsom lub neznaczne wyższym. Nestety, równeż w tej grupe budynków w ponad połowe projektów brak było wystarczających danych do oceny zgodnośc z przepsam (Rys. 3.2). Wynk wyrywkowego montorngu są oczywśce poglądowe, jednak uzmysławają skalę problemu. Przyczyn takego zjawska, należy upatrywać w: neznajomośc aktualnych norm wymagań, nedostatecznej wedzy, co do procedur oblczenowych charakterystyk termcznych przegród budynków wynkających z obowązujących norm, złych nawyków, wynesonych przez projektantów ze studów, sytuacj prawnej, w której ne funkcjonuje system należytej kontrol projektów, braku śwadomośc nwestorów o skutkach złego projektowana oszczędzanu na cene kosztem jakośc projektów. Sytuacje mogłoby zapewne poprawć wdrożene algorytmów weryfkacj energetycznej budynków wykorzystujących powszechne znane procedury, np. na podstawe oceny cech termcznych poszczególnych przegród lub całośc obudowy. Propozycja takej metody musałaby być równoważna metodze wskaźnkowej oceny zapotrzebowana na energę. Konstrukcja takej propozycj mus uwzględnać korelację pozomu zolacyjnośc obudowy zapotrzebowana budynku na energę. Dbając o odpowedną dokładność wynków oceny, należałoby równolegle pamętać o zachowanu atutu przystępnośc łatwośc. 4. PROPOZYCJA OCENY BUDYNKU NA PODSTAWIE ŚREDNIEJ WARTOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA U śr Założena wstępne proponowanej metody oceny energetycznej budynku Wynk montorngu spełnana wymagań ochrony ceplnej oraz dagnoza prawdopodobnych przyczyn nagmnnego neprzestrzegana nałożonego prawem budowlanym obowązku dbałośc o odpowedną jakość energetyczną projektowanych obektów skłanają do głębszej refleksj nad funkcjonowanem w naszym kraju mechanzmu kreowana standardów energetycznych. Główny wnosek jak sę nasuwa jest tak, że obowązująca struktura systemu wymagań ochrony ceplnej, a przede wszystkm oparce go na złożonej metodolog służącej wyznaczanu wskaźnków będących podstawą oceny, ne zdaje w pełn egzamnu. Wzrost skomplkowana procedury weryfkacj energetycznej budynków przyczyna sę do sprowadzena wększość uregulowań do rol martwego prawa. Antdotum usprawnającym funkcjonowane systemu wymagań ochrony ceplnej, zarówno w trakce sporządzana dokumentacj techncznej jak na etape wydawana wymaganych pozwoleń, mogłoby być uproszczene procedury weryfkacj jakośc energetycznej budynków. Nasuwa sę pytane: czy ne można postawć kryterum równoważnego warunkow: (4.1) E E gr, kwh/(m 3 a) ale opartego na ocene właścwośc ceplnych przegród stanowących obudowę częśc ogrzewanej budynku? W nnejszej pracy podjęto próbę odpowedz na tak sformułowany postulat. Postanowono zaproponować metodę weryfkacj w oparcu o średną wartość współczynnków przenkana cepła przegród zamykających strefę ogrzewaną, jednak z zachowanem kontrol nad zapotrzebowanem na energę do celów ogrzewczych. Średn współczynnk przenkana cepła obudowy strefy ogrzewanej budynku ne pownen przekraczać wartośc dopuszczalnej, która gwarantowałaby uzyskane założonego pozomu Strona 6 z 33

8 zużyca energ (użytkowej, końcowej lub perwotnej) w sezone grzewczym. Powyższe możemy zapsać w postac kryterum: (4.2) U śr. U śr. gr. gdze: U śr. średn współczynnk przenkana cepła obudowy strefy ogrzewanej budynku, W/(m 2 K), U śr.gr. granczny współczynnk przenkana cepła obudowy strefy ogrzewanej budynku, W/(m 2 K). Uzyskane poprawnego wynku oceny energetycznej budynku, najwernej oddającego stan faktyczny, możlwe jest jedyne dzęk przyjęcu właścwej metodolog gwarantującej: odpowedną dokładnośc uzyskanych wynków, unwersalnośc, przystępnośc. Wartość granczna współczynnka przenkana cepła U śr.gr. pownna w sposób płynny uwzględnać występowane wpływ czynnków determnujących welkość oblczenowego zapotrzebowana na energę do ogrzewana budynku na potrzeby wentylacj, a manowce: lokalzację obektu, geometrę, oblczenowy strumena powetrza wentylacyjnego, możlwe potencjalne zysk energ ceplnej, ewentualne sposób eksploatacj budynku. Kryterum ukerunkowane na energę perwotną, należy dodatkowo uzależnć od charakterystyk systemu wytwarzana, dystrybucj rekuperacj cepła. Pożądaną cechą, predysponującą metodę oceny energetycznej budynków do powszechnego stosowana, jest prostota przystępność. Można tu przywołać metodę uproszczoną zgodną z PN-B-02025:2001, która pommo swych wad (ryzyko dużego błędu) jest przykładem szybkej oceny jakoścowej budynku. Uzyskano to poprzez redukcję do nezbędnego mnmum lośc danych wejścowych. W konstrukcj proponowanego algorytmu przyjęto podobne założene tzn. maksymalnego ogranczena zakresu danych wymaganych do przeprowadzena oceny budynku, pozwalających jednak zachować żądaną dokładnośc. Proponowane przez autora rozprawy rozwązane skonstruowano w oparcu o aktualne właścwe normy z zakresu fzyk ceplnej. Wykorzystano do tego celu metodologę wyznaczana charakterystyk ceplnych elementów obudowy budynku lub jej całośc, określoną mędzy nnym w PN-EN ISO 6946:2008, PN-EN ISO 13370:2008, PN-EN ISO 13789:2008, jak równeż aktualne normy stanowące podstawę oblczeń sezonowego zapotrzebowana budynków na energę do ogrzewana wentylacj PN-EN ISO 13790:2009 oraz zapotrzebowana pomeszczeń na energę PN-94/B obcążena ceplnego PN-EN ISO 12831: Izolacyjność obudowy częśc ogrzewanej budynku, a zapotrzebowane budynku na energę na ogrzewane wentylację Zgodne z beżącym wymaganam ochrony ceplnej budynk meszkalne (welorodznne w zabudowe jednorodznnej), budynk zameszkana zborowego, budynk użytecznośc publcznej, produkcyjne, magazynowe gospodarcze pownny charakteryzować sę zapotrzebowanem na energę do użytkowana zgodnego z ch przeznaczenem utrzymanym na racjonalne nskm pozome, nższym nż wartość granczna (3.1): (4.3) EP, kwh/(m 2 rok) EP HC W Jednostkowe zapotrzebowane na energę EP określa oblczenowe zapotrzebowane budynku na energę perwotną do ogrzewana wyrażone loścą energ perwotnej przypadającej w cągu roku na 1 m 2 ogrzewanej powerzchn użytkowej, co w przypadku samego ogrzewana wentylacj opsuje równane: Strona 7 z 33

9 Q EPH, kwh/(m 2 rok) A f gdze: Q oblczenowe sezonowe zapotrzebowane energę perwotną (ogrzewane wentylacja), kwh/rok, A f ogrzewana powerzchna użytkowa budynku, m 2. Zdanem autora, bardzej marodajne, nż przyjęte w obowązujących przepsach, wydaje sę być wyrażane jednostkowego zapotrzebowana na energę w odnesenu do kubatury ogrzewanej, czyl kwh/(m 3 rok). Odwołane do kubatury ogrzewanej okazuje sę szczególne przydatne przy porównanach budynków różnących sę wysokoścam kondygnacj. Mara zapotrzebowana na energę w przelczenu na powerzchnę użytkową może w takej konfrontacj skutkować błędnym wnoskam, gdyż powerzchna użytkowa ne jest bezwzględnym wyróżnkem welkośc obektu. Konwersja jednostkowego zapotrzebowana na energę z ogrzewanej powerzchn użytkowej (m 2 ) na kubaturę ogrzewaną (m 3 ), jest bardzo prosta może być dokonana po zastosowanu odpowednego współczynnka przelczenowego: (4.5) EP H Q A f b p Q V e, kwh/(m 3 rok) gdze: V e kubatura ogrzewana budynku, w m 3, b p stosunek ogrzewanej powerzchn użytkowej A f do kubatury ogrzewanej V e, m -1. (4.4) Wartość granczna jednostkowego zapotrzebowana na energę perwotną w swej podstawowej forme reglamentuje zużyce energ w budynku (jego oblczenową wartość) wynkającą z potrzeb ogrzewczych, wlczając w to koneczność podgrzana powetrza wentylacyjnego (EP H ) (Rys. 4.1). Rys. 4.1 Granczna wartość jednostkowego zapotrzebowana na energę perwotną EP (ogrzewane wentylacja), kwh/(m 2 a). Uwzględnając zależność (4.4) oraz decydując sę na warant kubaturowy wyrażana grancznego jednostkowego zapotrzebowana na energę perwotną, warunek (4.3) możemy przedstawć jako: (4.6) Q EPH, kwh/(m 2 rok) A f E kwh/(m 2 rok) lub Q EPH, kwh/(m 3 rok) V e (4.7) Analogczny warunek możemy sformułować wobec zapotrzebowana budynku na cepło: ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 A/V e m -1 EU H Q A H, nd f, kwh/(m 2 rok) (4.8) lub EU H Q V H, nd gdze: Q H,nd roczne zapotrzebowane na energę użytkową, kwh/rok, EU H granczny wskaźnk sezonowego zapotrzebowana na cepło, kwh/(m 3 rok). e, kwh/(m 3 rok) (4.9) Strona 8 z 33

10 Konstruując algorytm doboru parametrów ceplnych powłok częśc ogrzewanej budynku zdecydowano sę wykorzystać metodę blansową wyznaczena zapotrzebowana budynku na cepło w sezone grzewczym Q H,nd według ponższego schematu. STRATY Q L ZYSKI Q g Rys. 4.2 Blans ceplny budynku wykorzystany do budowy proponowanego kryterum oceny. straty przez przenkane Q t: przegrody pełne, przegrody oszklone, straty do gruntu. straty na wentylację Q v zysk słoneczne przez przegrody oszklone Qs zysk bytowe Q : od ludz, ośwetlene, cepła woda, gotowane, urządzena elekt. Q h W kontekśce oceny zgodnośc budynku z wymaganam ochrony ceplnej najkorzystnejsze jest rozpatrywane budynku jako układu jednostrefowego. Take podejśce w znaczącym stopnu wpływa na obnżene złożoność procedury wyznaczana parametrów energetycznych ocenanego budynku. Wewnętrzną wymaganą temperaturę strefy, możemy określć z zależnośc: m H z z z1 m z1 H z, C (4.10) lub n V j j1 n gdze: z wymagana temperatura wewnętrzna danej strefy z, C, H z współczynnk przenoszena cepła wyznaczany nezależne dla każdej z-tej strefy, W/K, j temperatura wewnętrzna strefy j, C, V j kubatura ogrzewanej strefy j, m 3. j1 V j j, C (4.11) W celach porównawczych, dla hpotetycznego budynku trójstrefowego (S 1, S 2 S 3 ) o różnących sę oblczenowych temperaturach wewnętrznych 1, 2 oraz 3 (Rys. 4.3), dokonano oblczeń temperatury zastępczej metodam opsanym wzoram (4.10) (4.11). S O1 O2 O3 O1 O2 O3 S O1 O1 O1 Dz S O1 O1 O2 O2 O3 O2 O2 O3 Rys. 4.3 Schemat hpotetycznego budynku welostrefowego wykorzystanego do porównana oblczeń średnej temperatury w strefe ogrzewanej uzyskanych różnym metodam. Rezultat oblczeń cechuje neznaczna rozbeżność średnej temperatury zastępczej uzyskanej obema przedstawonym metodam (Tabela 4.1). Podjęto równeż próbę oszacowana wpływu zastnałych rozbeżnośc na wynkową charakterystykę energetyczną budynku. Oblczono (Tabela 4.2), dla każdej z kombnacj temperatur substref, wskaźnk sezonowego zapotrzebowana na cepło EU (lokalzacja Bałystok). Uzyskaną wartość skonfrontowano z wynkam oblczeń wskaźnka EU przy założenu w całej kubaturze ogrzewanej budynku: średnej temperatury częśc ogrzewanej (H), średnej temperaturę częśc ogrzewanej (V). W przeprowadzonym porównanu metod określana średnej temperatury precyzyjnejszą okazała sę metoda ważena kubaturam substref (4.11), której średn błąd Strona 9 z 33

11 procentowy okazała sę o ok % mnejszy nż metody ważena współczynnkam przenoszena cepła substref. Wentylacja Temperatura w substrefe Kombnacj 0,5 wym./h 1,0 wym./h a S 1 S 2 S 3 (H) (V) (H) (V) C K ,1 14,7 14,2 14,7 K ,0 13,7 14,0 13,7 K ,5 15,3 14,7 15,3 K ,5 13,8 14,3 13,8 K ,4 15,5 15,5 15,5 K ,4 15,0 15,3 15,0 Tabela 4.1 Wynk oblczeń temperatury zastępczej przy różnych kombnacjach temperatur w substrefach budynku (Rys. 4.3). Tabela 4.2 Wskaźnk EU budynku welostrefowego dla różnych warantów określana temperatury wewnętrznej: a) oddzelne dla każdej substrefy; b) średną temperaturą częśc ogrzewanej (H); c) średną temperaturę częśc ogrzewanej (V). Went. Sposób określana temperatury Wskaźnk EU dla kombnacj [kwh/(m 3 a)] K1 K2 K3 K4 K5 K6 Odchylene standardowe Odchylene średne ,5 wym./h 1,0 wym./h oddzelne dla 22,45 21,44 23,29 21,74 23,23 23,34 stref (H) 21,47 21,29 22,18 22,18 23,77 23,77 różnca [%] -4,4-0,7-4,8 2,0-0,4 1,8 2,9 2,3 (V) 22,53 20,76 23,6 20,93 23,95 23,06 różnca [%] 0,4-3,2 1,3-3,7 0,3-1,2 2,1 1,8 oddzelne dla 31,45 29,77 32,69 30,13 33,37 32,49 stref (H) 30,2 29,71 31,43 30,45 33,4 32,9 różnca [%] -4,0-0,2-3,9 1,1 0,1 1,3 2,4 2,0 (V) 31,43 28,97 32,9 29,22 33,4 32,17 różnca [%] -0,1-2,7 0,6-3,0 0,1-1,0 1,5 1,4 Sezonowe straty cepła w strefe ogrzewanej budynku jednostrefowego stanową sumę strat cepła z poszczególnych n okresów czasowych t j o temperaturach zewnętrznych ej : (4.12) Q L H n ej gdze: H współczynnk przenoszena cepła budynku, W/K, temperatura wewnętrzna, C, ej temperatura zewnętrzna w poszczególnych okresach czasowych, C. t j długość okresu czasowego (lczba dn w mesącu). j1 Występujące we wzorze (4.12) wyrażene: n ej j1 t j t j, J, Kdzeń, (4.13) gdy t j oznacza lczbę dn w mesącu zalczaną do sezonu grzewczego, określa sę jako lczbę stopnodn Sd sezonu grzewczego. Jest to welkość pozwalająca scharakteryzować lokalne warunk klmatyczne. Dokładność wynków uzyskwana z użycem metody mesęcznej jest wystarczającą przy ocene zgodnośc budynku z wymaganam ochrony ceplnej. Straty cepła budynku w całym sezone ogrzewczym możemy przedstawć równanem: (4.14) H Sd, J gdze: Sd stopnodn dla określonej lokalzacj obektu, Kdzeń. Q L Strona 10 z 33

12 Sumaryczne straty energ ceplnej można wówczas zapsać: Q L j A U l Sd L Sd 0,34V Sd, J Q L j j k jk jk lub j j j kj j j Sd A U L Sd 0,34V Sd, J gdze: l k długość lnowego mostka ceplnego k występującego w przegrodze, m, k jest lnowym współczynnkem przenkana cepła mostka ceplnego k przegrody, W/(mK), j punktowy współczynnk przenkana cepła j-tego punktowego mostka ceplnego, W/(mK), A powerzchna przegrody, m. Sd j lczba stopnodn dla j-tej różncy temperatur, Kdzeń, Sd gr lczba stopnodn dla przegród przyległych do gruntu, Kdzeń, Sd -e lczba stopnodn dla różncy temperatur pomędzy strefą ogrzewaną środowskem zewnętrznym, Kdzeń. S j gr Sj gr e e (4.15) (4.16) Analogczny efekt, jak w przypadku grupowana przegród według lczby stopnodn (4.15) (4.16), możemy uzyskać poprzez wprowadzene współczynnka korekty temperaturowej F x (4.17). Współczynnk korekty temperaturowej możemy scharakteryzować jako stosunek oblczenowej różncy temperatur środowsk po obu stronach rozpatrywanej przegrody oblczenowej różncy temperatur powetrza wewnętrznego powetrza zewnętrznego. (4.17) u F x gdze: u temperatura powetrza w strefe neogrzewanej, C. Proponowane wartośc współczynnków korekty temperaturowej, zgodne z wytycznym normy dotyczącej wyznaczana projektowanego obcążena ceplnego oraz metodolog sporządzana charakterystyk energetycznej budynku, w zależnośc od typu przegród zestawono ponżej (Tabela 4.3). e Typ przegrody Czynnk korekty temperaturowej, F x 1 2 Ścany zewnętrzne, okna. 1,0 Dach. 1,0 Strop poddasza. 0,8 Ścana przygórka na poddaszu. 0,8 Ścany stropy przestrzen neogrzewanych. 0,5 Dolne ogranczene budynku: stropy nad pwncam ścany pwnc neogrzewanych, podłog na grunce, 0,6 powerzchne ogrzewanych pwnc w styku z gruntem. Tabela 4.3 Proponowane wartośc czynnka korekty temperaturowej F x. Wartość granczną średnego współczynnka przenkana cepła obudowy częśc ogrzewanej U śr.gr. odpowadającą założonemu pozomow EU wynkającą z blansu ceplnego budynku przedstawono jako: (4.18) EU HV mm Ldm jisjm na e Snj V, U śr. gr. 41,67 0,34, Sd F A 86400Sd F A F A x x x W/(m 2 K) Strona 11 z 33

13 oraz, gdy EU wyrażone jest w kwh/(m 2 K): U śr. gr. EUH bp Ve 41,67 Sd FxA m86400 Ldm ISj, m A 86400SdF A m j n Snj x, W/(m 2 K) V 0,34 F A gdze: b p stosunek ogrzewanej powerzchn użytkowej A f do kubatury ogrzewanej V e, m -1. x (4.19) Ostateczne otrzymujemy kryterum odwołujące sę do wymaganego pozomu zolacyjnośc przegród strefy ogrzewanej, którego spełnene zgodne z przyjętym na wstępe założenem, jest równoznaczne ze spełnenem wymagań ochrony ceplnej postawonych względem grancznej wartość wskaźnka jednostkowego zapotrzebowana na cepło EU. Kryterum to możemy zapsać jako: (4.20) U gdze: H F Tmax x A śr. U śr. gr. U śr., W/(m 2 K) (4.21) a spełnene powyższego warunku jest równoznaczne ze spełnenem warunku (4.3). Sam wskaźnk właścwośc obudowy strefy ogrzewanej, rozumany jako średna zolacyjność termczna przegród składowych, ne może być wykorzystany do porównywana ze sobą różnych budynków. Należy jednak pamętać, że odpowada on konkretnemu założonemu jednostkowemu zapotrzebowanu na energę. Podając zntegrowaną charakterystykę termczną budynku z przywołanem wartośc zapotrzebowana na energę odnesonego do jednostk kubatury ogrzewanej, na jaką projektowano obudowę, np.: U śr (34,5) = 1,05 W/(m 2 K) otrzymujemy komplet danych do oceny jakoścowej loścowej budynku. Transponując potrzeby energetyczne budynku zwązane z ogrzewanem wentylacją z energ użytkowej (cepła) na energę perwotną Q należy uwzględnć dodatkowe straty zwązane z wytwarzanem przesyłem cepła ze źródła do grancy oblczenowej budynku oraz rodzaj nośnka energ perwotnej (Rys. 4.4). Blans energ końcowej pownen uwzględnać ewentualne straty powstałe w systemach rekuperacj energ. W przypadku odzysku cepła z urządzeń pomocnczych, systemów ogrzewana przygotowana cepłej wody użytkowej oraz z otaczającego środowska wlczając w to odnawalne źródła energ, koneczna jest równeż korekta zysków blansu energetycznego budynku. Energa użytkowa (cepło) Q H,nd H,tot Energa końcowa Q K,H Odzysk energ z systemów nstalacyjnych Q r w H Energa perwotna Q P,H Rys. 4.4 Schemat przejśca z energ użytkowej na energę perwotną. Strona 12 z 33

14 Otrzymujemy wówczas: U śr.gr. 4167, w H wd η EP w H,tot H t a Sd A ηm86400φldm ISj,m 86400SdF A m j n Snj x V F e x A 034, V F A x, W/(m 2 K) (4.22) W sytuacj, gdy dopuszczalna wartość jednostkowego sezonowego zapotrzebowana na energę perwotną EP odnos sę do powerzchn użytkowej częśc ogrzewanej, odwołane do energ perwotnej następuje wg zależnośc: (4.23) EPH bp Ve U śr. gr. 41,67 wd w Fx A t wh a Sd H, tot, W/(m 2 K) mm86400 LdmjISjmnASnj V, 0, SdF A F A x Ponższy rysunek (Rys. 4.5) przedstawa zdefnowane składnk wpływające na wartość U śr.gr.. x U śr.gr. EP - rodzaj nośnka w H systemu ogrzewana tot założena projektowe czynnk eksploatacyjne warunk klmatyczne EU lub EP geometra budynku konstrukcja przegród wentylacja temperatura zewnętrzna kubatura ogrzewana powerzchna obudowy otoczene budynku słoneczne zysk cepła bytowe zysk cepła długość sezonu grzewczego Rys. 4.5 Schematyczne przedstawene czynnków uwzględnonych przy określanu grancznej wartośc średnego współczynnka przenkana cepła U śr.gr. przegród wyznaczających strefę ogrzewaną budynku Sprawdzene poprawnośc proponowanego algorytmu oceny Kluczową kwestą jest prawdzwość poczynonego założena, że zolacyjność obudowy ne gorsza od wartośc grancznej jest wystarczającym gwarantem spełnena warunku dotyczącego zapotrzebowana na energę końcową (cepło) budynków (4.3). W celu weryfkacj proponowanej metody przeprowadzono szereg oblczeń mających na celu sprawdzene przydatnośc zaproponowanego kryterum określającego wartość granczną średnego współczynnka przenkana cepła U śr.gr. obudowy strefy ogrzewanej budynku. Oblczena sprawdzające polegały na: określenu wartośc E gr. uzależnonego od A/V e, wyznaczenu dla przyjętego budynku testowego U śr.gr., dobranu zolacyjnośc przegród ogranczających strefę ogrzewaną tak, aby całość obudowy spełnała warunek (4.20), określenu wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na energę E, Strona 13 z 33

15 skonfrontowanu uzyskanej wartośc wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na cepło E z dopuszczalną dla podmotowego budynku wartoścą E gr.. Badana testowe przeprowadzono z użycem programu Audytor w wersj 1.1a. Za wynk śwadczący o użytecznośc proponowanego kryterum doboru pozomu zolacyjnośc termcznej obudowy postanowono uznać tak, w którym poprawnośc doboru cech termcznych przegród zaprojektowanego budynku zostaje potwerdzona poprzez spełnene warunku (4.3). Założono przy tym możlwość występowana odchyleń wynków na pozome ±5 % Charakterystyka budynków testowych Wszelke oblczena weryfkacyjne proponowanej metody oceny energetycznej budynków przeprowadzono na grupe 10 budynków testowych (Tabela 4.4). Tabela 4.4 Skrócona charakterystyka budynków testowych. Pow. Kubatura Lczba A/V Przeszklene Budynek użytkowa ogrzewana meszkań Lczba osób m -1 m 2 m 3 [-] jedn. osób B1 0, , , B2 0, , , B3 0, , , B4 0, , , B5 0, , , B6 0, , , B7 0, , , B8 0, , , B9 0, , , B10 0, , , Plan założena oblczeń weryfkacyjnych W perwszej kolejnośc przetestowano algorytm traktując wszystke przegrody zamykające strefę ogrzewaną, jak przegrody zewnętrzne. Każdemu elementow składowemu obudowy przypsano zatem wartość czynnka korekty temperaturowej równą F x = 1,0. Następnym etapem badań testowych było zróżncowane komponentów obudowy strefy ogrzewanej przypsując m odpowedne wartośc czynnków korekty temperaturowej F x (Tabela 4.3). W celu zbadana podatnośc metody na zmanę warunków klmatycznych postanowono przeprowadzć oblczena sprawdzające przy przyjęcu różnych lokalzacj. Zdecydowano o przetestowanu algorytmu w warunkach Legncy, Warszawy oraz Suwałk. Wybrane masta odpowadają strefom temperaturowym II, III oraz V na jake zgodne z normą PN-82/B zostało podzelone terytorum Polsk. Każda z przyjętych lokalzacj ma przyporządkowany zestaw średnch mesęcznych temperatur powetrza zewnętrznego e oraz odpowadającą m lczbę dn w mesącu Ld zalczaną do sezonu grzewczego. Wykorzystano w tym punkce dane klmatyczne z PN-B-02025:2001. Do oblczeń przyjęto jednostrefowy schemat budynku o oblczenowej temperaturze powetrza wewnętrznego = 20 C. Potraktowane strefy ogrzewanej jako układu jednostrefowego ne wykluczało stnena stref neogrzewanych, które równeż zdefnowano opsując budynek w plku wejścowym programu Audytor. Stosowne do rodzaju przyjętej stolark okennej uwzględnono odpowedne wartośc współczynnka transmsj TR równe: 0,55 przy współczynnku przenkana cepła U ponżej 1,50 W/(m 2 K), 0,64 przy współczynnku przenkana cepła U w zakrese od 1,50 do 1,90 W/(m 2 K), 0,70 dla stolark okennej o współczynnku przenkana cepła U powyżej 1,90 W/(m 2 K). Strona 14 z 33

16 Zdecydowano równeż o rozpatrzenu, dla każdej z lokalzacj budynku testowego, dwóch warantów strumena powetrza wentylacyjnego recyrkulowanego w sposób naturalny system wentylacj grawtacyjnej. W perwszym warance założono wymanę powetrza w strefe ogrzewanej budynku wynoszącą 0,5 wym./h. Przyjęta wartość wynka z zaleceń zawartych mędzy nnym w norme PN-EN 832 w warance z 2001, gdze w przypadku braku szczegółowych wytycznych krajowych sugerowano przyjęce godznowego strumena powetrza wentylacyjnego równego połowe rozpatrywanej kubatury. Należy jednak pamętać, że wyznaczony strumeń ne może koldować z warunkem wynkający z przepsów prawa budowlanego pownen zapewnać mnmum 20 m 3 /h na każdą osobę przewdzaną na pobyt stały. W drugm warance określana oblczenowej wydajnośc systemu wentylacyjnego, za podstawę posłużyły wartośc zalecane w PN-83/B-03430/Az3:2000. Intensywność wymany powetrza wentylacyjnego scharakteryzowano sumą (ze wszystkch meszkań wchodzących w skład strefy ogrzewanej) strumen powetrza wymenanych w pomeszczenach typów uwzględnonych w norme. W przypadku pomeszczeń ne objętych regulacjam normowym, przyjęto wymanę 0,5 wym./h. Opsując budynk testowe założono, że w odnesenu do wydzelonych stref neogrzewanych, wentylacja wynos 0,3 wym./h (Tabela 4.5). Tabela 4.5 Przyjęte w oblczenach wartośc strumena powetrza wentylacyjnego. Budynek Wymagana hgenczne Strumeń dla meszkań Warant I Całkowty strumeń Krotność wyman Warant II PN-83/B-03430/Az3:2000 Strumeń dla meszkań Całkowty strumeń Krotność wyman m 3 /h m 3 /h [h -1 ] m 3 /h [h -1 ] B ,09 B ,67 B ,07 B ,05 B ,36 0,50 B ,15 B ,30 B ,38 B ,53 B , Wynk oblczeń weryfkacyjnych Przed przystąpenem do właścwych oblczeń weryfkacyjnych postanowono sprawdzć, czy dobór zolacyjnośc termcznej przegród budynku odpowadającej grancznym wartoścom U max wynkającym z aktualnych przepsów ochrony ceplnej ne okaże sę wystarczającym krokem do spełnena wymagana odnośne dopuszczalnego zapotrzebowana na energę perwotną (4.3). W tym celu rozpatrzono trzy przypadk: A. energa perwotna równa jest energ netto (użytkowej), B. budynek zaslany z sec mejskej (współczynnk nakładów neodnawalnej energ perwotnej dla cepła z kogeneracj w H = 0,8) sprawnośc całkowtej systemu nstalacj c.o. równej 0,75, C. budynek zaslany z lokalnej kotłown węglowej (współczynnk nakładów neodnawalnej energ perwotnej w H = 1,3) o sprawnośc całkowtej systemu nstalacj c.o. równej 0,7. Wynk oblczeń zapotrzebowana na energę perwotną EP H, obejmującej ogrzewane wentylację, przelczone na jednostkę kubatury ogrzewanej [kwh/(m 3 rok)], skonfrontowano z dopuszczalną wartoścą granczną regulowaną przepsam w sposób grafczny przedstawono ponżej (Rys. 4.6, Rys. 4.7 oraz Rys. 4.8). Strona 15 z 33

17 wskaźnk EP=EU, kwh/(m 3 rok) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 budynek wymagane 0,5 wymany - Legnca normowo - Legnca 0,5 wymany - Warszawa normowo - Warszawa 0,5 wymany - Suwałk normowo - Suwałk Rys. 4.6 Jednostkowe zapotrzebowane na energę EP budynków testowych spełnających wymagana zolacyjnośc termcznej przegród w odnesenu do wartośc dopuszczalnych EP H przypadek I (w H = 1,0, H,tot = 1,0), kwh/(m 3 rok). wskaźnk EP, kwh/(m 3 rok) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 10 budynek wymagane 0,5 wymany - Legnca normowo - Legnca 0,5 wymany - Warszawa normowo - Warszawa 0,5 wymany - Suwałk normowo - Suwałk Rys. 4.7 Jednostkowe zapotrzebowane na energę EP budynków testowych spełnających wymagana zolacyjnośc termcznej przegród w odnesenu do wartośc dopuszczalnych EP H przypadek II (w H = 0,8, H,tot = 0,75), kwh/(m 3 rok). wskaźnk EP, kwh/(m 3 rok) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 budynek wymagane 0,5 wymany - Legnca normowo - Legnca 0,5 wymany - Warszawa normowo - Warszawa 0,5 wymany - Suwałk normowo - Suwałk Rys. 4.8 Jednostkowe zapotrzebowane na energę EP budynków testowych spełnających wymagana zolacyjnośc termcznej przegród w odnesenu do wartośc dopuszczalnych EP H przypadek III (w H = 1,3, H,tot = 0,7), kwh/(m 3 rok). Okazuje sę, że pommo przyjęca wymaganej przepsam zolacyjnośc termcznej przegród, ne mamy gwarancj uzyskana odpowedno nskego zapotrzebowana na energę spełnającego obowązujące wymagana w zakrese EP. Dotyczy to w szczególnośc budynków ntensywne przewetrzanych (warant II wentylacj), gdze zaobserwowano znaczny wzrost ryzyka przekroczena wymagań. Różnca pomędzy stałą wartoścą granczną, a zmenną oblczenową charakterystyką budynku jest wynkową przyjętego strumena wentylacj jak równeż wpływu lokalzacj, rodzaju nośnka oraz parametrów dystrybucj cepła. Nekorzystna kombnacja tych elementów może okazać sę skuteczną barerą unemożlwającą uzyskane jednostkowego zapotrzebowana na energę meszczącego sę w dopuszczalnych grancach. Przykładem może być trzec z rozpatrywanych przykładów (C) w warance II wentylacj. Rezultaty przeprowadzonych symulacj obalają zatem tezę, że warunkem wystarczającym do spełnena warunku EP EP H jest przyjęce zolacyjnośc termcznej przegród budynku na pozome obowązujących przepsów, potwerdzając tym samym sens opracowana mechanzmu określana nezbędnego pozomu zolacyjnośc termcznej obudowy częśc ogrzewanej budynku korespondującego z zapotrzebowanem na energę. Strona 16 z 33

18 Zgodne z opracowanym planem testów proponowanej metody oceny budynków, w perwszej kolejnośc wykonano oblczena sprawdzające traktując wszystke przegrody jako przegrody zewnętrzne (Tabela 4.6) (Tabela 4.7) (Tabela 4.8) (Tabela 4.9). Każdej przegrodze ogranczającej strefę ogrzewaną przypsano zatem wartość współczynnka korekty temperaturowej F x równą 1,0. W warance II doboru strumena powetrza wentylacyjnego koneczna okazała sę jego redukcja, do pozomu umożlwającego osągnęce wyznaczonego pułapu zolacyjnośc termcznej obudowy. Tabela 4.6 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance I oraz WT Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 0,96 0,98 0,85 0,98 0,73 0,97 B2 1,06 0,94 0,92 0,93 0,80 0,90 B3 1,08 0,98 0,95 0,98 0,81 0,97 B4 1,02 0,97 0,90 0,98 0,76 0,96 B5 1,03 0,93 0,90 0,92 0,78 0,90 B6 1,06 0,95 0,93 0,95 0,80 0,95 B7 1,10 0,95 0,96 0,93 0,84 0,93 B8 1,05 0,94 0,93 0,93 0,80 0,91 B9 1,16 0,96 1,02 0,95 0,88 0,93 B10 0,97 0,91 0,85 0,90 0,74 0,90 Tabela 4.7 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance I oraz WT Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 1,13 0,97 1,01 0,98 0,87 0,96 B2 1,26 0,94 1,11 0,93 0,98 0,89 B3 1,24 0,98 1,10 0,97 0,95 0,95 B4 1,17 0,98 1,03 0,98 0,88 0,96 B5 1,22 0,93 1,08 0,93 0,94 0,89 B6 1,22 0,95 1,08 0,95 0,93 0,94 B7 1,28 0,95 1,13 0,94 0,99 0,90 B8 1,23 0,94 1,09 0,94 0,95 0,90 B9 1,34 0,96 1,19 0,95 1,04 0,92 B10 1,17 0,92 1,04 0,92 0,90 0,88 Tabela 4.8 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance II oraz WT Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 0,52 0,98 0,40 0,98 0,40 * 0,99 B2 0,57 * 0,92 0,44 * 0,97 0,51 * 0,95 B3 0,61 0,97 0,48 1,00 0,46 * 0,97 B4 0,56 0,98 0,43 1,00 0,39 * 1,00 B5 0,55 * 0,94 0,42 * 0,96 0,48 * 0,95 B6 0,53 0,97 0,40 0,99 0,44 * 0,96 B7 0,56 * 0,94 0,43 * 0,98 0,50 * 0,94 B8 0,56 * 0,95 0,43 * 1,00 0,50 * 0,96 B9 0,61 * 0,96 0,47 * 0,98 0,54 * 0,99 B10 0,50 * 0,93 0,38 * 0,96 0,45 * 0,96 * Redukcja strumena powetrza wentylacyjnego. Strona 17 z 33

19 Tabela 4.9 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance II oraz WT Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 0,70 0,99 0,57 0,98 0,54 * 0,98 B2 0,71 * 0,92 0,62 * 0,93 0,67 * 0,92 B3 0,77 0,97 0,63 0,98 0,59 * 0,97 B4 0,71 0,98 0,57 0,99 0,50 * 0,99 B5 0,68 * 0,96 0,59 * 0,95 0,64 * 0,94 B6 0,69 0,96 0,55 0,97 0,57 * 0,96 B7 0,69 * 0,96 0,60 * 0,97 0,66 * 0,96 B8 0,67 * 0,94 0,59 * 0,97 0,65 * 0,95 B9 0,73 * 0,95 0,64 * 0,96 0,69 * 0,96 B10 0,64 * 0,94 0,56 * 0,93 0,61 * 0,94 * Redukcja strumena powetrza wentylacyjnego. Otrzymane wskaźnk jednostkowego zapotrzebowana na energę budynków testowych zaprojektowanych według proponowanego mechanzmu, we wszystkch przypadkach okazały sę nższe nż granczne wartośc wskaźnków E 0 (WT 2002) czy EP H (WT 2008). Jednak, w nektórych przypadkach porównane charakterystyk wynkowej względem założonej cechuje sę dość dużym zapasem, przekraczającym nawet 10 %. Jest to ewdentna konsekwencja braku odpowednej kompensacj strumena ceplnego do ndywdualnych temperaturowych warunków grancznych każdej z przegród. Przypsane wszystkm komponentom jednakowej różncy temperatur oblczenowych oraz takej samej wag równej 1,0, jest tożsame z przyjęcem najnekorzystnejszego (aczkolwek bardzo mało prawdopodobnego) założena grancy oblczenowej budynku, gdze wszystke komponenty są przegrodam zewnętrznym. Kolejnym etapem testów było uwzględnene korekty temperaturowej za pomocą czynnka F x. (Tabela 4.3). Wprowadzene do algorytmu współczynnka F x ma wspomóc dokładność opsu budynku w warunkach oblczenowych, co pozwala zachować w algorytme podzał przegród na przegrody zewnętrzne, przegrody stykające sę z gruntem oraz przegrody wewnętrzne pomędzy strefą ogrzewaną przyległym neogrzewanym strefam. Wynk oblczeń weryfkacyjnych zameszczono ponżej (Tabela 4.10, Tabela 4.11, Tabela 4.12 oraz Tabela 4.13). Tabela 4.10 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance I oraz WT 2002 z korektą temperaturową. Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 1,03 1,03 0,91 1,03 0,79 1,04 B2 1,15 0,99 1,01 0,99 0,89 1,00 B3 1,15 1,01 1,01 1,01 0,87 1,02 B4 1,11 1,03 0,97 1,03 0,83 1,03 B5 1,16 1,02 1,02 1,02 0,88 1,01 B6 1,15 1,01 1,01 1,01 0,87 1,02 B7 1,23 1,02 1,07 1,01 0,94 1,02 B8 1,18 1,02 1,04 1,02 0,92 1,04 B9 1,29 1,03 1,12 1,01 1,00 1,04 B10 1,08 0,99 0,95 1,00 0,83 1,00 Strona 18 z 33

20 Tabela 4.11 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance I oraz WT 2008 z korektą temperaturową. Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 1,21 1,02 1,08 1,03 0,94 1,03 B2 1,37 0,99 1,21 0,99 1,07 1,00 B3 1,33 1,01 1,17 1,01 1,02 1,03 B4 1,26 1,03 1,12 1,03 0,96 1,03 B5 1,36 0,99 1,20 1,01 1,05 1,01 B6 1,32 1,01 1,18 1,01 1,01 1,01 B7 1,43 1,01 1,26 1,01 1,10 1,02 B8 1,38 1,03 1,22 1,02 1,07 1,02 B9 1,48 1,01 1,31 1,01 1,16 1,02 B10 1,30 1,00 1,15 0,99 1,01 0,99 Tabela 4.12 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance II oraz WT 2002 z korektą temperaturową. Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 U śr = U śr.gr. E/E 0 W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 0,56 1,02 0,44 1,02 0,43 * 1,03 B2 0,63 * 0,99 0,48 * 0,99 0,56 * 0,99 B3 0,65 1,01 0,51 1,01 0,49 * 1,01 B4 0,61 1,03 0,47 1,03 0,42 * 1,03 B5 0,62 * 1,01 0,47 * 1,01 0,55 * 1,02 B6 0,57 1,00 0,44 1,02 0,48 * 1,02 B7 0,63 * 1,01 0,49 * 1,02 0,57 * 1,03 B8 0,63 * 1,02 0,48 * 1,03 0,57 * 1,03 B9 0,67 * 1,01 0,51 * 1,01 0,61 * 1,04 B10 0,55 * 0,98 0,43 * 1,02 0,50 * 1,01 * Redukcja strumena powetrza wentylacyjnego. Tabela 4.13 Wynk oblczeń sprawdzających przy wentylacj w warance II oraz WT 2008 z korektą temperaturową. Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V Budynek U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H U śr = U śr.gr. EP/EP H W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] W/(m 2 K) [-] B1 0,74 1,01 0,60 1,01 0,57 * 1,01 B2 0,78 * 0,99 0,69 * 0,99 0,74 * 0,99 B3 0,82 1,00 0,67 1,00 0,64 * 1,01 B4 0,76 1,02 0,62 1,03 0,55 * 1,03 B5 0,76 * 1,01 0,66 * 1,01 0,72 * 1,01 B6 0,74 1,00 0,60 1,01 0,62 * 1,01 B7 0,77 * 1,01 0,67 * 1,01 0,73 * 1,01 B8 0,75 * 1,01 0,67 * 1,02 0,73 * 1,02 B9 0,81 * 1,01 0,71 * 1,01 0,77 * 1,02 B10 0,71 * 0,99 0,63 * 1,01 0,67 * 0,99 * Redukcja strumena powetrza wentylacyjnego. Strona 19 z 33

21 Wynk jake otrzymano uprawnają do stwerdzena, że wprowadzene czynnka temperaturowego korygującego strumeń cepła wymenany przez poszczególne przegrody, wpływa korzystne na dobór pozomu zolacyjnośc powłok strefy ogrzewanej. Oblczone wartośc wskaźnka sezonowego zapotrzebowana na energę (cepło) E obl oscylują w grancach założonej wartośc dopuszczalnej (E obl E gr ). Wprawdze w oblczenach uwzględnających F x pojawły sę przypadk przekraczana wartośc dopuszczalnej (E > E 0 lub EP > EP H ), to jednak z uwag na wartość odchyłk można określć je manem neznacznych. Stwerdzony rozrzut wynków zamkną sę w zakrese od 2 do +4 procent, co daje znaczne lepsze skupene nż dla oblczeń bez korekty temperaturowej ( 12 do 0) (Rys. 4.9). Uśrednony stosunek E/E 0 w oblczenach zgodnych z wymaganam zawartym w WT 2002 wynósł 1,016. Nemal dentyczne rezultaty uzyskano dla obecnego warunku grancznego wynkającego z WT 2008, gdze średna EP/EP H wynosła 1,010. Wartość średna E obl /E gr całego zboru wynków oblczeń sprawdzających kryterum z uwzględnenem korekty temperaturowej wynosła 1,01. Dla porównana, bez korekty E obl /E gr otrzymano wartość średną równą 0,95. Ne zaobserwowano przy tym wększej fluktuacj wynków w zwązku ze zmaną sposobu określana strumena powetrza wentylacyjnego. krotność wystąpeń ,15-0,14-0,13-0,12-0,11-0,1-0,09-0,08-0,07-0,06-0,05-0,04-0,03-0,02-0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 odchyłka E obl /E gr bez korekty temperaturowej z uwzględnenem Fx Rys. 4.9 Ilość wystąpeń poszczególnych odchyłek wynków oblczeń weryfkacyjnych. 5. UPROSZCZONA METODA OKREŚLANIA GRANICZNEJ WARTOŚCI ŚREDNIEGO WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA U śr.gr Propozycja uproszczeń oblczenowych W dalszą część pracy skupono sę na możlwośc zastosowana pewnych uproszczeń przy wyznaczanu wartośc grancznej U śr.gr.. Wśród składnków algorytmu określana wartośc grancznej średnego współczynnka przenkana cepła (Rys. 4.5), można wskazać komponenty, które potencjalne mogą być poddane uśrednenu. Zalczono do nch: czynnk temperaturowy F x, współczynnk wykorzystana zysków, jednostkowy strumeń zysków bytowych, zysk cepła od promenowana słonecznego Q s. Wszelke rozważana prowadzone w dalszej częśc uwzględnały korektę temperaturową, której zastosowane pozytywne wpływa na trafność oszacowana poprzez znaczące obnżene odchyłek od założonej wartośc zapotrzebowana na energę. Dowodz tego porównane odchyłek oblczeń testowych metody dokładnej wyznaczana U śr.gr. bez oraz z korektą temperaturową (Rys. 4.9). Założone przez autora zakresy zmennośc tychże czynnków przyjęto w oparcu o wynk analz przeprowadzonych w rozprawe oraz, w przypadku przeszkleń, adekwatnych aktualnym standardom stolark budowlanej oferowanej na rynku krajowym (Tabela 5.1). Strona 20 z 33

22 Tabela 5.1 Proponowane zakresy uśredneń wskazanych czynnków. Czynnk Wartość mnmalna Wartość średna Wartość maksymalna czynnk temperaturowy F x śr 0,90 1) 0,92 0,94 2) współczynnk wykorzystana śr 0,80 2) 0,86 0,92 1) wewnętrzne zysk cepła śr, W/m 2 4 2) ) przeszklene 0,14 2) 0,18 0,23 1) F F śr g śr F Sśr k śr 0,275 2) natężene promenowana słonecznego, J/m 2 1) Warunk korzystne. 2) Warunk nekorzystne. (0,50 0,39 (0,60 0,525 1) (0,70 dane aktynometryczne dla uśrednone ze wszystkch elewacj Tabela 5.2 Uśrednone jednostkowe promenowane słoneczne dla rozpatrywanych lokalzacj budynków testowych według danych normowych płaszczyzna ponowa. Orentacja Natężene promenowana I s, Wh/(m 2 sezon) Legnca Warszawa Suwałk S SW W NW N NE E SE średna na sezon Tabela 5.3 Uśrednone jednostkowe promenowane słoneczne dla lokalzacj budynków testowych według danych mnsteralnych płaszczyzna ponowa. Orentacja Natężene promenowana I s, Wh/(m 2 sezon) Legnca Warszawa Suwałk S SW W NW N NE E SE średna na sezon W sytuacj znacznych dysproporcj rozłożena przeszklena po poszczególnych elewacjach zaproponowano współczynnk poprawkowy z uwag na nerównomerność rozmeszczena przeszklena F A (Tabela 5.4). Pozwala on skorygować uśrednone nasłonecznene budynku, gdy przeszklene jednej z elewacj znacząco przeważa nad pozostałym kerunkam. Strona 21 z 33

23 Tabela 5.4 Proponowane wartośc współczynnka korekcyjnego z uwag na nerównomerność rozmeszczena przeszklena F A. Elewacja Udzał w przeszklenu obudowy budynku, [%] S 0,94 1,04 1,14 1,24 1,34 1,44 SW 0,96 1,02 1,08 1,15 1,21 1,27 W 1,01 0,99 0,98 0,97 0,96 0,94 NW 1,04 0,97 0,90 0,83 0,77 0,70 N 1,05 0,97 0,88 0,80 0,71 0,63 NE 1,04 0,97 0,91 0,85 0,78 0,72 E 1,00 1,00 0,99 1,00 1,00 0,99 SE 0,95 1,03 1,10 1,17 1,25 1,32 Przedstawone propozycje uproszczeń sposobu doboru nektórych, wytypowanych czynnków wpływających na zapotrzebowane budynku na energę na cele ogrzewcze wentylację, pozwalają sformułować uproszczony warant wyznaczana grancznej wartośc średnego współczynnka przenkana cepła U śr.gr. : gdy założony pozom jednostkowego zapotrzebowana na energę użytkową EU odnesemy do kubatury ogrzewanej V e : (5.1) 1 EU H V hkond Ve Ld e śr śr. U' śr. gr. 41,67 Sd Fx A 86400Fx SdA śr śr ja, W/(m 2 K) o, j FF g FS k FAA mi śr śr śr śr śr Sśr, m A bv Ve 0, F SdA F A xśr gdy założony pozom jednostkowego zapotrzebowana na energę użytkową EU odnesemy do ogrzewanej powerzchn użytkowej A f : (5.2) 1 1 EU H hkond V hkond Ve Ld. e śr śr. U' śr. gr. 41,67 Sd Fx A 86400Fx SdA śr śr ja, W/(m 2 K) o, j FF g FS k FAA mi śr śr śr śr śr Sśr, m A bv Ve 0, F SdA F A xśr xśr xśr gdy założony pozom jednostkowego zapotrzebowana na energę perwotną EP H odnesemy do kubatury ogrzewanej V e : (5.3) 1 EP H V hkond Ve Ld e śr śr. U' śr. gr. 41,67 wd w Fx A Fx Sd A t śr śr wh a Sd H, tot, jao, j FF g FS k FAA mi śr śr śr śr śr Sśr, m A bv Ve 0, F SdA F A xśr xśr W/(m 2 K) Strona 22 z 33

24 gdy założony pozom jednostkowego zapotrzebowana na energę perwotną EP H odnesemy do ogrzewanej powerzchn użytkowej A f : (5.4) 1 1 EP H hkond V hkond Ve Ld. e śr śr. U' śr. gr. 41,67 wd w Fx A Fx Sd A t śr śr wh a Sd H, tot, jao, j FF g FS k FAA mi śr śr śr śr śr Sśr, m A bv Ve 0, F SdA F A gdze: Ld lczba dn sezonu grzewczego dla danej lokalzacj, doba, h kond. wysokość kondygnacj w śwetle, m, b V krotność wyman powetrza w kubaturze ogrzewanej budynku, h -1. U' śr.gr., W/(m 2 K) U' śr.gr., W/(m 2 K) U' śr.gr., W/(m 2 K) 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 xśr Legnca 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 warunk średne (0,5 wym.) A/V e, m -1 warunk średne (1,0 wym.) warunk korzystne (0,5 wym.) warunk korzystne (1,0 wym.) warunk nekorzystne (0,5 wym.) warunk nekorzystne (1,0 wym.) Warszawa 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 warunk średne (0,5 wym.) A/V e, m -1 warunk średne (1,0 wym.) warunk korzystne (0,5 wym.) warunk korzystne (1,0 wym.) warunk nekorzystne (0,5 wym.) warunk nekorzystne (1,0 wym.) Suwałk 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 warunk średne (0,5 wym.) A/V e, m -1 warunk średne (1,0 wym.) warunk korzystne (0,5 wym.) warunk korzystne (1,0 wym.) warunk nekorzystne (0,5 wym.) warunk nekorzystne (1,0 wym.) xśr W/(m 2 K) Zameszczone wykresy (Rys. 5.1) przedstawają zmenność grancznej wartośc średnego współczynnka przenkana cepła w relacj z A/V e w trzech warantach zastosowanych uogólneń: korzystnym, średnm, nekorzystnym. Zauważalne są dość znaczne rozbeżnośc pomędzy położenem krzywych grancznych U śr.gr., na co duży wpływ, oprócz zastosowanych uproszczeń, ma oczywśce przyjęty strumeń powetrza wentylacyjnego (uwzględnono 0,5 oraz 1,0 wym./h). Zwększene wentylacj strefy ogrzewanej pocąga za sobą zaostrzene wymaganego pozomu zolacyjnośc. Rys. 5.1 Przebeg zmennośc U śr.gr. w funkcj A/V e przy różnej konfguracj uśrednanych czynnków: średnej, korzystnej oraz nekorzystnej WT 2008 oraz dane klmatyczne MI (uśrednone zysk solarne). Strona 23 z 33

25 U' śr.gr., W/(m 2 K) U' śr.gr., W/(m 2 K) U' śr.gr., W/(m 2 K) 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Legnca 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fx mn. A/V e, m -1 mn. wsp. wykorzystana mn. zysk wew. przeszklene mn. parametry stolark mn. Fx max. max. wsp. wykorzystana max. zysk wew. Warszawa 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fx mn. A/V e, m -1 mn. wsp. wykorzystana mn. zysk wew. przeszklene mn. parametry stolark mn Fx max. max. wsp. wykorzystana max. zysk wew. Suwałk 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fx mn. A/V e, m -1 mn. wsp. wykorzystana mn. zysk wew. przeszklene mn. parametry stolark mn Fx max. Rys. 5.2 Wpływ poszczególnych czynnków na uzyskwaną wartość U śr.gr. WT 2008, dane klmatyczne MI (uśrednone zysk solarne), wentylacja na pozome 0,5 wym./h. Celem kolejnej symulacj było wskazane tego spośród zaproponowanych uproszczeń, które w najwększym stopnu wpływa na wartość U śr.gr.. Wykonano w tym kerunku eksperyment symulacyjny polegający na modyfkowanu jeden po drugm wartośc czynnków, przyjmując dla każdego z nch mnmum maksmum założonej zmennośc (Tabela 5.1), a pozostałych wartośc średne. U' śr.gr., W/(m 2 K) U' śr.gr., W/(m 2 K) 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Legnca 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fx mn. A/V e, m -1 mn. wsp. wykorzystana mn. zysk wew. przeszklene mn. parametry stolark mn Fx max. max. wsp. wykorzystana max. zysk wew. Warszawa 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fx mn. A/V e, m -1 mn. wsp. wykorzystana mn. zysk wew. przeszklene mn. parametry stolark mn Fx max. max. wsp. wykorzystana max. zysk wew. Strona 24 z 33

26 U' śr.gr., W/(m 2 K) 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Suwałk 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Fx mn. A/V e, m -1 mn. wsp. wykorzystana mn. zysk wew. przeszklene mn. parametry stolark mn Fx max. max. wsp. wykorzystana max. zysk wew. Rys. 5.3 Wpływ poszczególnych czynnków na uzyskwaną wartość U śr.gr. WT 2008, dane klmatyczne MI (uśrednone zysk solarne), wentylacja na pozome 1,0 wym./h. Śledząc rozrzut grancznej wartość średnego współczynnka przenkana cepła (Rys. 5.4 oraz Rys. 5.5), jak odpowada zakresow zmennośc poszczególnych czynnków (Tabela 5.1), okazuje sę, że przy A/V e ne przekraczającym 0,91,0 m -1 najwększy wpływ na U śr.gr. wywera przyjęty strumeń jednostkowych bytowych zysków energ ceplnej śr. Pozostałe składnk powodują znaczne mnejsze różnce. Parametry stolark oraz stopeń przeszklena powłok strefy ogrzewanej (następne w kolejnośc generowanych odchyłek) charakteryzują sę stałym U śr.gr. w całym analzowanym zakrese współczynnka kształtu. Najmnejsze rozrzuty U śr.gr wystąpły w złożonych przedzałach zmennośc współczynnków wykorzystana oraz czynnka temperaturowego F x. Legnca U' śr.gr., W/(m 2 K) 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 A/V e, m -1 czynnk Fx wsp. wykorzystana zysk wew. Warszawa U' U' śr.gr., W/(m 2 śr.gr., W/(m 2 K) K) 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 A/V e, m -1 czynnk Fx wsp. wykorzystana zysk wew. 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Suwałk 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 A/V e, m -1 czynnk Fx wsp. wykorzystana zysk wew. Rys. 5.4 Maksymalny rozrzut wartość U śr.gr. w ramach przyjętych zakresów zmennośc czynnków WT 2008, dane klmatyczne MI (uśrednone zysk solarne), 0,5 wymany/h. Strona 25 z 33

27 U' śr.gr., W/(m 2 K) U' śr.gr., W/(m 2 K) U' śr.gr., W/(m 2 K) 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Legnca 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 A/V e, m -1 czynnk Fx wsp. wykorzystana zysk wew. Warszawa 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 A/V e, m -1 czynnk Fx wsp. wykorzystana zysk wew. Suwałk 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 A/V e, m -1 czynnk Fx wsp. wykorzystana zysk wew. Rys. 5.5 Maksymalny rozrzut wartość U śr.gr. w ramach przyjętych zakresów zmennośc czynnków WT 2008, dane klmatyczne MI (uśrednone zysk solarne), wentylacja równa 1,0 wym./h. Ideą kolejnej symulacj było oszacowane skutków przyjęca metody uproszczonej doboru właścwośc termozolacyjnych obudowy częśc ogrzewanej w kontekśce uzyskana założonej charakterystyk energetycznej budynku. Warantem uproszczonym, czyl stosując wartośc średne z proponowanych przedzałów zmennośc czynnków wytypowanych do uśrednena, dla każdego z budynków testowych oblczono granczne wartośc średnego współczynnka przenkana cepła. Wynk oblczeń uproszczonych skonfrontowano z rezultatam oblczeń metodą dokładną (Tabela 4.11 oraz Tabela 4.13), co dało pogląd o skal rozbeżnośc oszacowań przeprowadzonych tym metodam. Jak wdać (Tabela 5.5 oraz Tabela 5.6), efektem zastosowana wszystkch zaproponowanych uśredneń może być znaczna różnca w wyznaczonej wartośc U śr.gr.. r Najwększa zaobserwowana procentowa zmana oblczonej wartośc metodą uproszczoną względem metody dokładnej wynosła 30 % (budynek B9 położony w Warszawe, warant II strumena powetrza wentylacyjnego). Strona 26 z 33

28 Tabela 5.5 Porównane wymagany pozomu zolacyjnośc powłok strefy ogrzewanej wyznaczonego metodą uproszczoną dokładną przy wentylacj w warance I (0,5 wym./h), normowych danych klmatycznych oraz WT Legnca Warszawa Suwałk Budynek U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. W/(m 2 K) B1 1,23 +0,02 1,08 0 0,94 0 B2 1,19-0,18 1,04-0,17 0,92-0,15 B3 1,30-0,03 1,14-0,03 1,00-0,01 B4 1,29 +0,03 1,13 +0,01 0,99 +0,03 B5 1,19-0,17 1,04-0,16 0,92-0,13 B6 1,29-0,03 1,13-0,06 0,99-0,02 B7 1,24-0,18 1,08-0,18 0,95-0,15 B8 1,21-0,17 1,06-0,16 0,93-0,14 B9 1,25-0,23 1,09-0,22 0,96-0,19 B10 1,18-0,12 1,03-0,12 0,91-0,10 Tabela 5.6 Wymagany pozom zolacyjnośc powłok strefy ogrzewanej wyznaczony metodą uproszczoną dokładną przy wentylacj w warance II (normowa), normowych danych klmatycznych oraz WT Budynek Legnca Warszawa Suwałk U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. W/(m 2 K) B1 0,75 +0,01 0,60 0 0,58 +0,01 B2 0,59-0,19 0,51-0,18 0,59-0,15 B3 0,78-0,04 0,62-0,05 0,62-0,01 B4 0,78 +0,02 0,62 0 0,58 +0,03 B5 0,59-0,16 0,51-0,15 0,59-0,13 B6 0,70-0,04 0,54-0,06 0,60-0,02 B7 0,59-0,17 0,50-0,17 0,59-0,14 B8 0,59-0,16 0,51-0,16 0,59-0,14 B9 0,57-0,23 0,49-0,21 0,58-0,19 B10 0,60-0,11 0,52-0,11 0,58-0,10 Budynk zaprojektowane zgodne z kryterum metody uproszczonej poddano następne ocene zgodnośc z założonym pozomem zużyca energ (Rys. 5.6 oraz Rys. 5.7) EP, kwh/(m 2 a) ,5 1 0,5 EP/EP H 0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 budynek 0 Wymagane EP EP - Legnca EP - Warszawa EP - Suwałk EP/EPdop. (Legnca) EP/EPdop. (Warszawa) EP/EPdop. (Suwałk) Rys. 5.6 Porównane jednostkowego zapotrzebowana na energę budynków testowych o charakterystyce powłok strefy ogrzewanej dobranej na podstawe metody uproszczonej WT 2008, normowe dane klmatyczne z uśrednonym danym solarnym, wentylacja w warance I (0,5 wym./h). Strona 27 z 33

29 EP, kwh/(m 2 a) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 budynek 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 EP/EP H Rys. 5.7 Porównane jednostkowego zapotrzebowana na energę budynków testowych o charakterystyce powłok strefy ogrzewanej dobranej na podstawe metody uproszczonej WT 2008, uśrednone normowe dane klmatyczne, warant II wentylacj (normowa). Zestawene zakładanego jednostkowego zapotrzebowana na energę z jego oblczoną wartoścą wykazało średne odchylene EP/EP H równe 0,08. Błąd oszacowana właścwośc ceplnych obudowy za pomocą metody uproszczonej okazuje sę węc wększy od odchylena standardowego metody dokładnej bez korekty temperaturowej ( 0,03). Jak dowodzą wcześnejsze analzy skutków zastosowana zaproponowanych uśredneń, najwększy wpływ na wynk oblczeń metodą uproszczoną w przedzale A/V e reprezentowanym przez budynk testowe, ma przyjęta wartość jednostkowych bytowych zysków cepła. Postanowono zatem prześledzć zachowane wartośc grancznej wyznaczonej metodą uproszczoną w sytuacj, gdy zakres uproszczeń algorytmu wyznaczana U śr.gr. pomja ten element. Rezultatem takego zabegu jest zmnejszene różnc pomędzy wynkam generowanym metodą dokładną uproszczoną (Tabela 5.7 oraz Tabela 5.8). Zaobserwowana maksymalna różnca w uzyskanych wartoścach U śr.gr. spadła do 0,10 W/(m 2 K), przy czym ostrzejsze kryterum w tym wypadku stawa wersja uproszczona (budynek B7 zlokalzowany w Legncy lub Warszawe, warant I oblczana strumena powetrza wentylacyjnego). Najwększa procentowa rozbeżność pomędzy wynkam obu metod uległa zmnejszenu do 13,4 % (budynek B7 zlokalzowany w Warszawe, warant II oblczana strumena powetrza wentylacyjnego), czyl o ponad połowę. Tabela 5.7 Wymagany pozom zolacyjnośc powłok strefy ogrzewanej wyznaczony metodą uproszczoną przy wentylacj w warance I (0,5 wym./h), normowych danych klmatycznych oraz WT 2008 rezygnacja z uproszczena wewnętrznych zysków cepła. Budynek Wymagane EP EP - Legnca EP - Warszawa EP - Suwałk EP/EPdop. (Legnca) EP/EPdop. (Warszawa) EP/EPdop. (Suwałk) Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. W/(m 2 K) B1 1,25 +0,04 1,10 +0,02 0,97 +0,03 B2 1,31-0,06 1,16-0,05 1,03-0,04 B3 1,33 0 1,17 0 1,03 +0,02 B4 1,25-0,01 1,09-0,03 0,96 0 B5 1,28-0,08 1,13-0,07 1,00-0,05 B6 1,32 0 1,16-0,02 1,02 +0,01 B7 1,32-0,10 1,16-0,10 1,03-0,07 B8 1,31-0,07 1,15-0,07 1,03-0,04 B9 1,39-0,09 1,22-0,09 1,08-0,07 B10 1,25-0,05 1,10-0,05 0,98-0,03 Strona 28 z 33

30 Tabela 5.8 Wymagany pozom zolacyjnośc powłok strefy ogrzewanej wyznaczony metodą uproszczoną przy wentylacj w warance II (normowa), normowych danych klmatycznych oraz WT 2008 rezygnacja z uproszczena wewnętrznych zysków cepła. Budynek Legnca strefa II Warszawa strefa III Suwałk strefa V U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. U śr.gr. U śr.gr. - U śr.gr. W/(m 2 K) B1 0,77 +0,03 0,61 +0,01 0,60 +0,03 B2 0,72-0,06 0,63-0,06 0,71-0,03 B3 0,82 0 0,66-0,01 0,65 +0,02 B4 0,74-0,02 0,59-0,03 0,54-0,01 B5 0,68-0,07 0,60-0,06 0,67-0,05 B6 0,73-0,01 0,57-0,03 0,63 +0,01 B7 0,67-0,09 0,58-0,09 0,66-0,07 B8 0,70-0,05 0,60-0,07 0,68-0,05 B9 0,71-0,09 0,62-0,08 0,70-0,07 B10 0,67-0,04 0,58-0,05 0,65-0,03 Należy równeż zaznaczyć wyraźny wpływ przyjętego strumena powetrza wentylacyjnego na rozbeżność oszacowań wymaganego pozomu zolacyjnośc obudowy strefy ogrzewanej tego samego budynku prognozowanego obema metodam. Wprawdze bezwzględna różnca pomędzy uzyskwanym wartoścam U śr.gr. zostaje zachowana, ale ch względna różnca ulega znacznemu wzrostow. Podobne jak przy oblczenach wykorzystujących pełen zestaw zaproponowanych uśredneń, tak przy pomnęcu zysków wewnętrznych sprawdzono zgodność założonego pozomu zapotrzebowana na energę, z wartoścą oblczoną. Wynk przedstawono na wykresach (Rys. 5.8 oraz Rys. 5.9). Średne odchylene standardowe zakładanego jednostkowego zapotrzebowana na energę w konfrontacj z jego oblczoną wartoścą EP/EP H wynosło 0,04, czyl dwukrotne mnej nż przy poddanu zysków wewnętrznych zabegow uśrednena ,8 1,6 EP, kwh/(m 2 a) ,4 1,2 1 0,8 0,6 EP/EP H 20 0,4 0,2 0 0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 budynek Wymagane EP EP - Legnca EP - Warszawa EP - Suwałk EP/EPdop. (Legnca) EP/EPdop. (Warszawa) EP/EPdop. (Suwałk) Rys. 5.8 Porównane jednostkowego zapotrzebowana na energę budynków testowych o charakterystyce powłok strefy ogrzewanej dobranej na podstawe metody uproszczonej (z pomnęcem unfkacj zysków wewnętrznych) WT 2008, normowe dane klmatyczne z uśrednonym zyskam słonecznym, warant I wentylacj (0,5 wym./h). Strona 29 z 33

31 EP, kwh/(m 2 a) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 2 1,5 1 0,5 0 EP/EP H budynek Wymagane EP EP - Legnca EP - Warszawa EP - Suwałk EP/EPdop. (Legnca) EP/EPdop. (Warszawa) EP/EPdop. (Suwałk) Rys. 5.9 Porównane jednostkowego zapotrzebowana na energę budynków testowych o charakterystyce powłok strefy ogrzewanej dobranej na podstawe metody uproszczonej (z pomnęcem unfkacj zysków wewnętrznych) WT 2008, normowe dane klmatyczne z uśrednonym zyskam słonecznym, warant II wentylacj (normowa). Pojawający sę znaczący dysonans wynków oblczeń grancznej wartośc średnego współczynnka przenkana cepła przegród stanowących obudowę strefy ogrzewanej, przeprowadzonych metodą dokładną uproszczoną, stawa pod znakem zapytana celowość tak daleko dących uproszczeń w ocene parametrów termozolacyjnych powłok grancy oblczenowej strefy ogrzewanej budynku. W przypadku wskazanych w nnejszej rozprawe czynnków mogących podlegać uśrednenu, najbardzej problematyczna okazuje sę kwesta ujednolcena wewnętrznych zysków cepła. Problem ten jak sę okazało dotyczy zakresu A/V e. mnejszego od 1,0 m -1. Przyjęce uśrednonej wartośc jednostkowego strumena zysków bytowych spowodowało dwukrotne zwększene margnesu błędu oszacowana w odnesenu do oblczeń oddających swosty charakter wewnętrznych zysków cepła. Trzeba jednak przyznać, że w rozważanach przyjęto dość dużą tolerancję doboru tego składnka. Tak duża zmenność jednostkowego strumena zysków cepła, którą założono operając sę na danych lteraturowych oraz charakterystyce eksploatacyjnej budynków testowych, może neco wyolbrzymać jego ostateczny wpływ na wynk rozważań. Inną kwestą jest ogranczony przedzał A/V e jak obejmowały symulacje przeprowadzone w pracy wynoszący A/V e = 0,1 m -1. Analza rozrzutu U śr.gr. odpowadającego przyjętym zakresom zmennośc uśredneń poszczególnych czynnków wykazała, że przy bardzej rozwnętej bryle budynku oddzaływana sę wyrównują (Rys. 5.4 Rys. 5.5). Oznacza to, że wraz ze wzrostem współczynnka kształtu A/V e dokładność oszacowana metody uproszczonej systematyczne wzrasta. Należałoby zatem przeprowadzć dalsze badana ukerunkowane na oszacowane wpływu oraz uścślene zakresów zmennośc każdego z czynnków wytypowanych do uśrednena, badana poparte eksperymentam na wększej grupe budynków testowych obejmujących szerszy przedzał współczynnka kształtu budynku. Rozszerzony zakres testów jakemu planuje sę poddać proponowaną koncepcję wymagań ochrony ceplnej będze obejmował równeż testy różnych systemów zaslana nośnków energ tak, aby zweryfkować zaproponowany w algorytme model konwersj energ użytkowej na energę perwotną. Jest to cel planowanej przyszłej pracy naukowej autora. 6. PROGRAM HOTROOMS Zaproponowana metoda oceny budynków została zamplementowana w forme prostego w użycu programu komputerowego o nazwe HotRooms (Rys. 6.1). Nnejsza aplkacja cechuje sę przejrzystym nterfejsem użytkownka, szerokm wachlarzem opcj oblczeń oraz możlwoścą aktualzacj klmatycznych baz danych, na podstawe których przeprowadzane są oblczena. Zdanem autora jest to narzędze, które znaczne ułatwa proces weryfkacj budynków według kryterum zaproponowanego w nnejszej pracy. Strona 30 z 33

32 Rys. 6.1 Okno startowe programu HotRooms. Program umożlwa sprawdzene zgodnośc wymaganego pozomu zolacyjnośc termcznej obudowy strefy ogrzewanej dla narzuconego jednostkowego (odnesonego do jednostk powerzchn użytkowej lub też kubatury ogrzewanej) zapotrzebowana na energę użytkową EU lub perwotną EP. Należy węc jednoznaczne określć sposób zaslana budynku w energę poprzez podane składowych sprawnośc system ewentualnych przerw w ogrzewanu w cągu doby tygodna oraz stopeń odzysku energ z urządzeń pomocnczych nstalacj c.o.. Wymagane jest równeż podane współczynnka nakładów neodnawalnej energ perwotnej w H. Efekty oblczeń (Rys. 6.2) mogą być prezentowane, zależne od wybranej opcj, w układze skróconym (a) lub rozszerzonym (b). a) Rys. 6.2 Przykładowe okno wynków oblczeń przeprowadzonych programem HotRooms: a) układ uproszczony; b) układ rozszerzony b) Główną nformacją podawaną w wynkach jest relacja pomędzy średną wartoścą współczynnka przenkana cepła przegród strefy ogrzewanej, a jego wartoścą dopuszczalną. Standardowo zameszczana jest równeż zależność pomędzy jednostkowym zapotrzebowane na energę, a jego wartoścą dopuszczalną. Oba te krytera są ze sobą skorelowane, co wynka z algorytmu wyznaczana grancznej wartośc średnego współczynnka przenkana cepła. Warant rozszerzony wynków, oprócz wyżej wymenonych nformacj, zawera: składowe blansu ceplnego budynku w rozbcu na poszczególne mesące roku, Strona 31 z 33