PROGNOZOWANIE SEZONOWEGO ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO BUDYNKU MIESZKALNEGO NA PODSTAWIE OBLICZEŃ KRÓTKOTERMINOWYCH

Transkrypt

1 PROGNOZOWANIE SEZONOWEGO ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO BUDYNKU MIESZKALNEGO NA PODSTAWIE OBLICZEŃ KRÓTKOTERMINOWYCH Autor: Dorota Bartosz ( Rynek Energii październik 211) Słowa kluczowe: charakterystyka energetyczna budynku, sygnatura energetyczna, obciążenia cieplne Streszczenie. Obowiązująca od 29 roku certyfikacja energetyczna budynków, której celem jest wyznaczenie wskaźników zużycia energii, oparta jest na metodach obliczeniowych. W ramach realizowanego zadania Projektu Strategicznego Rozwój diagnostyki cieplnej budynków podjęto próby wyznaczania świadectwa charakterystyki energetycznej budynku na podstawie pomiarów in-situ. Zmierzone zużycie energii w krótkim okresie sezonu grzewczego nie jest wielkością reprezentatywną i porównawczą, dlatego istotną częścią zadania jest opracowanie metody transpozycji sezonowego zużycia ciepła na podstawie krótkoterminowych, wycinkowych pomiarów w budynkach. Duże znaczenie dla prawidłowego określenia zużycia energii metodą regresji liniowej ma długość okresu pomiarowego. W pierwszym etapie analizy oparto na modelu obliczeniowym budynku przy wykorzystaniu obliczeń symulacyjnych. W artykule przedstawiono wstępną analizę chwilowych wartości zapotrzebowania na ciepło uzyskanych na drodze obliczeń symulacyjnych. Analizowano różne długości okresu pomiarowego w budynku dla uzyskania zadowalającej dokładności oszacowania zapotrzebowania na ciepło budynku metodą regresji liniowej. 1. WSTĘP Od stycznia 29 obowiązuje w Polsce system oceny energetycznej budynków oparty na metodologii ogłoszonej w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury [4]. Wprowadzone przepisy były konsekwencją wymagań Dyrektywy 22/91/EC Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z grudnia 22 r. dotyczących jakości energetycznej budynków [2]. Na etapie opracowywania wspomnianej metodyki oraz uzgodnień branżowych prowadzone były dyskusje pomiędzy zwolennikami metody obliczeniowej i pomiarowej. Finalnie, metodyka przedstawiona we wspomnianym rozporządzeniu w pełni bazuje na metodzie obliczeniowej. Niestety zastrzeżeń i uwag do wprowadzonej metodologii sporządzania świadectwa energetycznego jest wiele. Nasuwają się one zarówno w związku z przyjętymi założeniami, jak i zaproponowanymi metodami obliczeń energetycznych. Audytorzy i opiniodawcy zgodnie uważają, że potrzebna jest weryfikacja wszystkich przyjętych rozwiązań. Na tle wspomnianych uwag, w ramach Zadania badawczego nr 4: Rozwój diagnostyki cieplnej budynków w ramach Strategicznego Projektu Badawczego finansowanego przez NCBiR: Zintegrowany system zmniejszenia eksploatacyjnej energochłonności budynków podjęto się opracowania i testowania metodyki wyznaczania charakterystyki energetycznej na podstawie pomiarów in-situ. Charakterystyka taka powinna odzwierciedlać zużycie energii końcowej przez budynek i stanowić cenne źródło informacji o rzeczywistych potrzebach energetycznych budynku. Do realizacji celu zadania badawczego przewidziano szereg podzadań. Jednym z pierwszych zadań (przed wykonaniem pomiarów) było sporządzenie modelu symulacyjnego budynku wielorodzinnego oraz wykonanie wielowariantowych symulacji wstępnych dla określenia wpływu zmian różnych czynników na zużycie energii budynku oraz wybór reprezentatywnego okresu pomiarów.

2 2. OPIS BUDYNKU Do badań wybrano budynek mieszkalny wielorodzinny, ciokondygnacyjny wolnostojący wykonany w technologii wielkiej płyty, oddany do eksploatacji w połowie lat 8-tych ubiegłego stulecia w Gliwicach. Wybór takiego typu obiektu podyktowany był przede wszystkim faktem, że duża część zasobów mieszkalnych w kraju reprezentuje podobny stan ochrony cieplnej. Ponadto uzyskano zgodę spółdzielni mieszkaniowej na przeprowadzenie pomiarów zużycia ciepła, temperatury w mieszkaniach oraz przeprowadzenia ankiet wśród lokatorów. Na każdej kondygnacji znajdują się 4 mieszkania: dwa mieszkania typu M-3 o powierzchni użytkowej, m 2, mieszkanie typu M-4 o pow. 6, m2 i M- o pow. 73, m 2 (na parterze znajdują się dwa mieszkania M4), mieszkania posiadają kuchnię wyposażoną w kuchenkę gazową oraz łazienkę, a mieszkania M-4 i M- dodatkowo oddzielną ubikację. Ściany zewnętrzne wykonane z żelbetowych prefabrykatów z warstwą wełny mineralnej między warstwami żelbetu. Stropodach wentylowany z warstwą izolacyjną wełny mineralnej. Stolarka okienna typowa: okna drewniane, podwójnie szklone częściowo usytuowane w loggiach. Budynek nie jest ocieplony natomiast okna są częściowo wymienione indywidualnie przez lokatorów. Wartości współczynników przenikania ciepła poszczególnych przegród na podstawie dokumentacji technicznej budynku zestawiono w tabeli 1. Tabela 1 Zestawienie współczynników przenikania ciepła Przegroda Współczynnik przenikania ciepła, W/m 2 K Ściana zewnętrzna szczytowa,478 Ściana zewnętrzna boczna,482 Ściana piwniczna 1,4 Ściana piwniczna przy gruncie 1,9 ściany wewnętrzne nośne 3,87 ściany wewnętrzne działowe 4,73 Stropodach,414 Strop międzykondygnacyjny 3,4 Strop nad piwnica 1, podłoga na gruncie,76 Okna 2,6 Budynek wyposażony jest w system centralnego ogrzewania wodnego, dwururowe, pionowe, z wymiennikowym węzłem cieplnym. Poszczególne pomieszczenia mieszkań ogrzewane są grzejnikami żeliwnymi z termostatycznymi zaworami regulacyjnymi. W 2 roku w budynku zainstalowano podzielniki kosztów ogrzewania. System wentylowania budynku oparty jest na naturalnej wentylacji grawitacyjnej, realizowanej za pomocą indywidualnych kanałów wentylacyjnych. Wloty do przewodów usytuowane są w kuchni i łazience każdego mieszkania oraz w ubikacjach mieszkań M4 i M.

3 2.1. Model obliczeniowy budynku Do obliczeń symulacyjnych wykorzystano pakiet symulacyjny TRNSYS, jeden z najbardziej popularnych programów służących do optymalizacji pracy systemów grzewczych i chłodniczych jak i prognozowania zużycia ciepła w obiektach. Jego modułowa struktura umożliwia na dokładne i wiarygodne odtworzenie obiektu symulacji i jego wyposażenia, pozwalając na optymalizację zastosowanych rozwiązań []. Modelowanie obiektu wielostrefowego możliwe jest przy wykorzystaniu TYPE6 MULTIZONE BUILDING, model wielostrefowy budynku pozwalający na wyodrębnienie stref w badanym obiekcie. Każda ze stref, będąca punktem węzłowym (air node), reprezentowana jest przez pojemność cieplną danej strefy. Zakłada się tu następujące uproszczenia: powietrze w strefie jest doskonale wymieszane i nie ma gradientu temperatury, przegrody pomieszczenia są jednorodne termicznie, nie uwzględniany jest zróżnicowany rozkład temperatury powierzchniowej, przyjmuje się jednowymiarowy przepływ ciepła, wewnętrzne zyski ciepła uwzględniane są tylko w bilansie cieplnym strefy pod względem ilości oddawanego ciepła, z założonym podziałem na część radiacyjną i konwekcyjną strumienia oddawanego ciepła, Obliczenie strat ciepła wynikających z konieczności podgrzania powietrza infiltrującego bądź wentylacyjnego obliczane jest przez TYPE 6 na podstawie wprowadzonej ilości wymian powietrza. W TRNSYSie przy wyborze przegród przeszklonych (okien) korzystać należy z modeli okien dostępnych w wewnętrznej bibliotece pakietu symulacyjnego. Biblioteka ta zawiera optyczne i termiczne właściwości okien, składających się maksymalnie z 6 warstw (różny rodzaj szyb) i przestrzeni wypełnionych różnymi gazami. Dane te pochodzą z programu WINDOW 4.1, który pozwala na szczegółowe obliczanie współczynników odbicia między warstwami, absorpcji dla rozproszonego promieniowania w zależności od kąta padania promieniowania bezpośredniego Ludzie, oświetlenie, komputery itp. stanowią wewnętrzne źródła ciepła i są uwzględniane w bilansie cieplnym pod względem oddawanego ciepła, zarówno na drodze konwekcyjnej i radiacyjnej. Źródła definiowane są dla modelu obiektu wielostrefowego na poziomie podprogramu TRNbuild stanowiącego integralną i bazową cześć TYPE6. Wartość poszczególnych zysków może być dowolnie określona przez użytkownika Założenia do symulacji W celu wykonania wielowariantowych obliczenia wybrany budynek podzielono na 26 stref obliczeniowych: 2 stref mieszkań z temperaturą obliczeniową 2 o C założenie idealnie nadążnego źródła ciepła, bez uwzględnienia modelu grzejnika i zaworu termostatycznego, stref klatki schodowej: zamodelowano jako strefy nieogrzewane a temperatura w tych strefach wyliczana jest bilansu,

4 1 strefa piwnicy: piwnicę ę zamodelowano jako jedną strefę nieogrzewaną ą z uwzględnieniem zysków od przewodów centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody q=4 W/m 2. We wszystkich sferach zamodelowano przegrody wewnętrzne zgodnie z dokumentacją techniczną w celu uwzględnienia akumulacji ciepła w tych przegrodach, ponadto wszystkie strefy są sprzężone ze sobą. Obliczenia przeprowadzono z krokiem czasowym 1 h dla okresu grzewczego. Okres grzewczy przyjęto od września do maja. W tej części ci analizy ograniczono się do obliczeń zapotrzebowania na ciepło w sezonie grzewczym (wrzesień-maj) nie uwzględniając ę sprawności systemu ogrzewania. Zbudowany model budynku miesz- kalnego wykorzystano do symulacji wielowariantowych odwzorowując: różny poziom izolacyjności przegród zewnętrznych zgodnie z obowiązującymi na przestrzeni lat normami i rozporządzeniami, różny sposób przyjęcia zysków wewnętrznych w budynkach mieszkalnych. Przyjęto 3 warianty zysków wewnętrznych (wartości średniogodzinowe): A) przy założeniu normatywnej liczby mieszkańców: M3-2, os., M4-3, os., M - 4 os. oraz zgodnie z tabelą xx w normie PN-B-22 przyjęto zyski wewnętrzne: M3 = 3 W/ mieszkanie, M4 = W/ mieszkanie, M = 9 W/mieszkanie, B) q = 3,2 W/m 2 zgodnie z Rozporządzeniem 28 tabela 1 [], C) q = 6 W/m 2 zgodnie z Rozporządzeniem 28 tabela 1 []. Histogram wsytepowania wartości temepratury powietrza zewnętrznego te [ o C] 1% 9% 8% 7% 6% % 4% 3% 2% 1% % skumulowany rozkład wystepowania temperatury powietrza zewnetrznego 2.3. Klimat zewnętrzny Obliczono wartości średniodobowe oraz średniomiesięczne temperatury powietrza, sum dobowych oraz miesięcznych promieniowania słonecznego. Sporządzono histogram występowania temperatury powie- trza w sezonie grzewczym wrzesień-maj, który przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Histogram występowania wartości temperatury powietrza zewnętrznego

5 Histogram przedstawia ilość godzin występowania danej temperatury powietrza zewnętrznego dla analizowanych referencyjnych danych klimatycznych.. Warto zauważyć, że temperatura powietrza zewnętrznego bardzo rzadko spada poniżej -1 o C i jest to zaledwie 7 h w całym sezonie grzewczym, który obliczeniowo wynosi 62h. 3. ANALIZA WYNIKÓW OBLICZEŃ SYMULACYJNYCH 3.1. Zyski wewnętrzne Zyski wewnętrzne zamodelowano we wszystkich wariantach obliczeń zapotrzebowania na ciepło, we wszystkich strefach mieszkań zgodnie z założeniami w sezonie grzewczym (wrzesień maj). W tabeli 2 przedstawiono sumaryczne zyski wewnętrzne biorące udział w bilansie cieplnym budynku w całym sezonie grzewczym. Tabela 2 Zestawienie zysków wewnętrznych Wariant 1 wg normy Wariant 2 wg Wariant 3 wg PN-B- 22 q=3,2 W/m 2 q=6 W/m 2 Zyski wew. 62,4 32,3 3, Jak widać dowolność w modelowaniu zysków wewnętrznych przyjmowanych jednak zgodnie z obowiązującymi wytycznymi, powoduje nawet dwukrotną różnicę w uzyskanych zyskach wewnętrznych w trakcie całego sezonu grzewczego. Zyski wewnętrzne są wielkością niezależną od klimatu zewnętrznego oraz szczelności budynku i z pewnym przybliżeniem, zakładamy że użytkownicy niezależnie od pory roku jak i typu budynku generują podobne zyski wewnętrzne. Nie mniej w zależności od stopnia izolacyjności przegród zewnętrznych oraz stopnia szczelności stanowią różny udział w całym bilansie budynku wielorodzinnego. Przykładowo w tabeli 3 oraz rysunku 2 przedstawiono wartość sezonowego zapotrzebowania na ciepło dla budynku o różnym stopniu izolacyjności przy założeniu minimalnego strumienia powietrza wentylacyjnego w mieszkaniach zgodnie z normą PN-B-343. Zauważyć należy, że przy dwukrotnie mniejszych zyskach wewnętrznych sezonowe zapotrzebowanie na ciepło wzrasta o 11% dla budynku z lat 7-tych oraz o 28% dla budynku wybudowanego według obowiązujących obecnie przepisów. Warto również zauważyć, iż niezależnie od przyjętego modelu zysków wewnętrznych na przestrzeni lat wartość energochłonności budynków obniżyła się ponad dwukrotnie, przy założeniu wymiany powietrza w mieszkania n=,8-1 1/h. Tabela 3 Sezonowe zapotrzebowania na ciepło budynku przy n=,8-1 wymiany powietrza/h Wariant izolacyjności przegród zewnętrznych Model zysków wewnętrznych I 74 II 82 III 91 IV 22 V 28 Wariant 1 wg normy PN - B Wariant 2 wg q=3,2 W/m Wariant 3 wg q=6 W/m

6 sezonowe zapotrzebowanie na ciepło MWh/sezon I (7-74r) II (82r) III (91r.) zyski wew. wg PN-B 22 q=3.2 W/m2 q=6 W/m2 Rys. 2. Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło budynku dla wariantu n=,8-1 wymiany/h a) b) sezonowe zapotrzebowanie na ciepło MWh/sezon sezonowe zapotrzebowanie na ciepło MWh/sezon zyski wew. wg PN-B 22 q=3.2 W/m I (7-74r) II (82r) III (91r.) IV (22r.) V (28r.) zyski wew. wg PN-B 22 q=3.2 W/m2 q=6 W/m2 I (7-74r) II (82r) III (91r.) IV (22r.) V (28r.) q=6 W/m2 Rys. 3. Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło budynku dla wariantu a) n=, wymiany/h b) n=,3wymiany/h Na wykresach przedstawiono wartości sezonowego zapotrzebowania na ciepło analizowanego budynku w wariancie szczelności liczby wymian powietrza n=, wymian/h (rys. 3a) oraz n=,3 wymiany/h (rys.3b). Zauważyć należy, iż zapotrzebowanie budynku o średniej szczelności (n=, 1/h) wybudowanego w technologii z lat 7 tych obniża się o blisko 7% w stosunku do zapotrzebowania dla budynku powstałego w oparciu obecne wymagania izolacyjności przegród. Zaobserwować też należy, że jeżeli budynek mieszkalny charakteryzuje się większą szczelnością to przy malejącym udziale zysków ciepła w bilansie ciepła budynku sezonowe zapotrzebowanie wzrasta nawet o 6% (zyski q=3,2 W/m 2 dla budynku wybudowanego wg obowiązujących przepisów z roku Szczelność budynku Analizując otrzymane wyniki sezonowego zapotrzebowania na ciepło dla 3 wariantów szczelności budynku (liczby wymian powietrza) oczywistym stwierdzeniem jest, że wraz ze wzrastającą szczelnością zapotrzebowanie na ciepło maleje rysunek 4. Należy pamiętać, że w obliczeniach przyjęto stałą wy-

7 mianę powietrza w trakcie całego sezonu grzewczego i w rzeczywistości infiltracja powietrza która zależy od parametrów klimatu zewnętrznego zmieni obraz udziału strat na podgrzanie powietrza infiltrującego w całym bilansie. zpotrzebowanie na ciepło do podgrzania powietrza infiltrującego MWh n wg PN -B -343 n=. 1/h n=.3 1/h Rys. 4. Zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania powietrza infiltrującego wg wariantów szczelności budynku MWh całkowite sezonowe zapotrzebowanie na ciepło zapotrzebowanie na podgrzanie powietrza wentylacyjnego I (4-74r.) MWh całkowite sezonowe zapotrzebowanie na ciepło zapotzrebowanie na podgrzanie powietrza wentylacyjnego IV(28r.) Rys.. Porównanie nakładów ciepła na wentylację dla budynku w całkowitym bilansie ciepła a) budynek z lat 7-tych b)budynek ze ścianą zewnętrzną u=,3 W/m 2 K Na rysunku przedstawiono przykładowe porównanie udziału strat na wentylacje w bilansie cieplnym dla budynków charakteryzujących się skrajnymi właściwościami izolacyjnymi. W budynku z lat 7- tych straty na wentylację przy założeniu normatywnej wymiany powietrza (n=,8-1 wymiany/h) to ok. 4% całkowitych potrzeb cieplnych a w budynku ze ścianą zewnętrzną o współczynniku u=,3 W/m 2 K nakłady na podgrzanie powietrza wentylacyjnego zrównują się z całkowitymi nakładami cieplnymi budynku. 4. DŁUGOŚĆ OKRESU OBLICZENIOWEGO (POMIARU) Z przeprowadzonego przeglądu literaturowego wynika [3], że najdokładniejszymi metodami wyznaczania charakterystyki energetycznej w budynkach użytkowanych w trakcie pomiarów są metody oparte na długookresowych pomiarach (co najmniej 12 miesięcy) lub rachunkach za energię (z kilku lat) z zastosowaniem modelu regresji wielokrotnej. Metoda taka nie może być wykorzystana w procesie certyfikacji ze względu na długi okres pomiarowy. Metody polegające na krótkich pomiarach (3-4 dniowych) zastosowane mogą być jedynie dla małych, niezamieszkałych budynków traktowanych jako jednostrefowe. Ograniczenia takie eliminują opisane metody z krótkimi 3-4 dniowymi pomiarami, gdyż budynki poddawane ocenie energetycznej są użytkowanymi budynkami różnej wielkości i o różnym przeznaczeniu. Do zastosowania w procesie certyfikacji budynków wybrana została metoda sygnatury energetycznej oparta na pomiarach. Z wykonanych dotychczas prac wynika, że dla uzyskania zadowalającej dokładności oceny charakterystyki energetycznej pomiary powinny trwać około 4 tygodni. Zapotrzebowanie na ciepło wybranego budynku wielorodzinnego analizowano różnych przebiegach czasowych, zakładając że rejestracja temperatury i zużycia ciepła może odbywać się z różnych krokiem czasowym i z różnym uśrednieniem w czasie.

8 Wobec powyższego sporządzono wykresy zapotrzebowania na ciepło układzie godzinowym, dobowym, tygodniowym i miesięcznym w odniesieniu odpowiednio do temperatury godzinowej, średniodobowej, średniotygodniowej oraz średniomiesięcznej. Z przedstawianych wcześniej wariantów obliczeniowych wybrano jeden przypadek a mianowicie: izolacyjność przegród zewnętrznych wg standardów z roku 91, zyski wewnętrzne q=6 W/m 2 oraz wymianę powietrza w mieszkaniach na poziomie, wymiany na godzinę. Zgodnie z wcześniejszymi założeniami obliczenia symulacyjnego przeprowadzono dla pełnego okresu grzewczego: wrzesień-marzec z krokiem czasowym 1h Godzinowa rejestracja temperatury powietrza zewnętrznego Sporządzono wykresy zależności chwilowego zapotrzebowania na ciepło (godzinowe) od różnicy obliczeniowej temperatury powietrza w budynku (2 o C) i temperatury powietrza zewnętrznego metodą regresji liniowej. Poniżej przedstawiono wyniki dla wybranych okresów obliczeniowych. a) b) c) y = 1,3x + 1,2642 R² =, luty te, o C y =,739x + 11,14 R² =, luty te, o C y = 1,181x - 3,189 R² =, marzec te, o C d) y = 1,1866x - 4,463 R² =, marzec te, o C Rys. 6. Godzinowe zapotrzebowanie na ciepło dla tygodniowych okresów obliczeniowych

9 Obserwująć przebieg zmieności zapotrzebowania na ciepło budynku na podstawie krótkich tygodniowych okresów można zauważyć tym lepsze dopasowanie krzywej regresji im szerszy zakres temperatur powietrza zewnętrznego rys.6c i 6d przy zakresie różnicy temperatury powyżej 1 K. Kolejne zależności dla dłuższych okresów obliczeniowych (2, 4, i 6 cio tygodniowych rys.7 i rys.8) opisuje współczynnik korelacji w przedziale,79 (okres -cio tygodniowy) do,89 (okres 2 tygodniowy). We wszystkich wariantach obserwowano szeroki zakres temperatury w rozważanych okresach, a brak wpływu zwiększającego się okresu obliczeniowego na dokładność przewidywania sezonowego zapotrzebowania na ciepło tłumaczyć należy stałymi zyskami wewnętrznymi przyjętymi w trakcie obliczeń. Dopiero rzeczywiste szacowanie zysków wewnętrznych (np. na podstawie ankiet) może być przyczyną największych rozbieżności wyników w badaniach. a) b) y = 1,48x +,66 R² =, styczeń te, o C y = 1,1296x - 2,8486 R² =, marzec te, o C Rys. 7. Godzinowe zapotrzebowanie na ciepło dla dwu tygodniowych okresów obliczeniowych a) b) y = 1,27x +,244 R² =,81 1 styczeń - 14 luty te, o C y = 1,1376x + 1,143 R² =, styczeń-21 luty te, o C

10 c) y = 1,3846x - 4,933 R² =,81 1 styczeń - 21 marzec te, o C Rys. 8. Godzinowe zapotrzebowanie na ciepło okresów obliczeniowych a) 4 tygodniowych b) tygodniowych c) 6 tygodniowych 4.2. Średniodobowa temperatura powietrza Na rys. 9 przedstawiono korelację dobowego zapotrzebowania na ciepło z średnią dobową różnicą temperatur między temperaturą obliczeniową w pomieszczeniach ogrzewanych t i =2 o C a średnią temperaturą powietrza w kolejnych dobach dla pierwszego tygodnia lutego. Otrzymana korelacja jest zaledwie na poziomie współczynnika korelacji R=,4.,8 miesięczne zapotrzebowanie na ciepło MWh,7,6,,4,3,2 dobowe zapotrzebowanie na ciepło y =,382x -,288 R² =,48,1 1-7 luty, te, śrd o C Rys. 9. Dobowe zapotrzebowanie na ciepło 1-7 luty 4.3. Średniotygodniowa i średniomiesięczna temperatura powietrza Wobec powyższego rozpatrzono okresy tygodniowe i miesięczne dla tego samego wariantu obliczeń, co przedstawiono odpowiednio na rys. 1 i rys.11. 6, miesięczne zapotrzebowanie na ciepło MWh, 4, 3, 2, tygodniowe zapotrzebowanie na ciepło y =,2949x - 2,1713 R² =,9682 1, 1 luty - 21 marzec, te,śrt o C Rys. 1. Tygodniowe zapotrzebowanie na ciepło 1 luty-21 marzec (7 tygodni)

11 miesięczne zapotrzebowanie na ciepło MWh miesięczne zapotrzebowanie na ciepło MWh y = 1,2x - 7,731 R² =, te,śrm o C Rys. 11. Miesięczne zapotrzebowanie na ciepło wrzesień-maj (9 miesięcy) Na rysunkach przedstawiono równania prostych aproksymujących wyniki obliczeń. dla okresów obliczeniowych tygodniowych (tygodniowe zapotrzebowanie na ciepło dla temperatury średniotygodniowej) oraz miesięcznych (miesięczne zapotrzebowanie na ciepło dla temperatury średniomiesięcznej). Otrzymano dobrą korelację zarówno dla okresu tygodniowego jak i miesięcznego, odpowiednio ze współczynnikiem korelacji R=,968 i R=,979. W ramach rozważań analizowano okresy miesięczne dla wszystkich wariantów obliczeń i dla wszystkich przypadków współczynnik korelacji wynosił około R=,97-,98 Korelacje te pozwolą oszacować zapotrzebowanie na ciepło badanego budynku dla innej temperatury sezonu grzewczego, jak i innej temperatury wewnętrznej w pomieszczeniach.. PODSUMOWANIE Przedstawione w artykule analizy stanowią pierwszy etap prac, których celem jest opracowanie i testowanie metodyki wyznaczania świadectwa charakterystyki energetycznej budynku na podstawie pomiarów in-situ. Poszukiwana metodyka powinna obejmować swoim zakresem cały sektor budownictwa mieszkaniowego, który charakteryzuje się różnym stopniem izolacyjności przegród. Dla budynków wybudowanych w latach -tych i 7-tych istotny udział w bilansie cieplnym stanowią zarówno zyski wewnętrzne jak poziom wentylacji naturalnej. Szacowanie zysków wewnętrznych na podstawie wartości średniodobowych lub też wskaźnikowo na m 2 nie wpływa na dokładność wyznaczania zapotrzebowania na ciepło przy różnym okresie obliczeniowym. Tezę tą należy zweryfikować wykonując obliczenia bilansu cieplnego budynku bazując na ankietach przeprowadzonych wśród użytkowników mieszkań. W przypadku modelowania wentylacji naturalnej w mieszkaniach słusznym wydaje się przyjmowanie stałej liczby wymian, zapewniającej minimum higieniczne. Nie mniej analiza w oparciu o rzeczywiste przepływy powietrza będzie przeprowadzona w następnym etapie obliczeń. Przedstawiona w artykule wstępna analiza przyjętego okresu obliczeniowego (pomiarowego) potwierdza wnioski prac badawczych z których wynika, że dla uzyskania zadowalającej dokładności oceny charakterystyki energetycznej pomiary powinny trwać około 4 tygodni. Analiza obliczeniowa posłuży w kolejnych etapach prac, weryfikacji odpowiedniego okresu pomiarowego na podstawie pomiarów insitu oraz transpozycji sezonowego zapotrzebowania na ciepło na podstawie krótko terminowych, wycinkowych pomiarów w budynku.

12 LITERATURA [1] Bartosz D.: Weryfikacja metod prognozowania zużycia ciepła na cele grzewcze i wentylacyjne w budynku mieszkalnym Rozprawa doktorska, Gliwice 27. [2] Dyrektywa 22/91/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 22 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej z [3] Raport roczny z etapu 1: Opracowanie i testowanie metodyki wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku na podstawie pomiarów Zadania badawczego nr 4: Rozwój diagnostyki cieplnej budynków w ramach Strategicznego Projektu Badawczego: Zintegrowany system zmniejszenia eksploatacyjnej energochłonności budynków, praca zbiorowa, Gliwice, styczeń 21 (praca niepublikowana) [4] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 28 r. (28) w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej (Dz. U. Nr 21, poz.124) [] TRNSYS (2): A Transient System Simulation Program, Solar Energy Laboratory University of Wisconsin, Version 16, Madison Praca została wykonana w ramach Zadania badawczego nr 4: Rozwój diagnostyki cieplnej budynków w ramach Strategicznego Projektu Badawczego finansowanego przez NCBiR: Zintegrowany system zmniejszenia eksploatacyjnej energochłonności budynków THE PREDICTION OF SEASONAL HEAT DEMAND IN RESIDENTIAL BUILDINGS BASED ON SHORT-TERM CALCULATIONS Key words: building energy performance, energy signature, thermal loads of building Summary. In place since 29, the energy certification of buildings is based on calculation methods. Its aim is to determine energy consumption indicators. As part of the Strategic Project task ''The Development of Thermal Diagnostics of Buildings'' attempts have been made to determine the building's energy characteristic certificate based on in-situ measurements. Measured energy consumption in the short-term is not representative of, nor comparable to seasonal demand consumption. Therefore, an important part of the task is to develop a method to transpose the seasonal heat consumption on the basis of short, fragmentary measurements in buildings. Of great importance for an accurate determination of energy consumption, using linear regression, is the length of measurement period used for calculation. In the first stage, the analysis was based on the model building calculation using simulation. The article presents a preliminary analysis of the instantaneous demand for heat value obtained by simulation. The preliminary analysis resulted by obtaining varied lengths of the measurement period in the building, in order to achieve accurate estimates of heat demand in buildings by linear regression. Dorota Bartosz, dr inż, adiunkt w Katedrze Ogrzewnictwa, Wentylacji i Techniki Odpylania na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach; dorota.bartosz@polsl.pl