W projekcie przyjmiemy wymagania dla budynku w wariancie niskoenergetycznym (pkt 4) jako: H 2 f

Transkrypt

1 Fizyka Budowli Proekt Pkt 4. Zmodyfikowanie budynku z pkt 3, poprzez wprowadzenie zmian proektowych uzgodnionych z prowadzącym, w celu uzyskania standardu budynku niskoenergetycznego (wskaźnik energii użytkowe - EU H 40 kh/(m 2 rok)). Zmiany potwierdzone obliczeniami charakterystyki energetyczne budynku (wskaźnik EP) prowadzenie Nie ma edne, ustalone definici dotyczące wymagane wartości liczbowe wskaźnika zapotrzebowania na energię dla budynków w standardzie niskoenergetycznym. zależności od źródła, budynek niskoenergetyczny to taki, dla którego wskaźnik EU H (inacze zwany wskaźnikiem EA lub EU co ) czyli zapotrzebowania na energię do celów ogrzewania i wentylaci wynosi: EU H kh/(m 2 rok) (wg Passivhaus Institut, Darmstadt) EU H kh/(m 2 rok) (wg budynkipasywne.pl) EU H 40 kh/(m 2 rok) (wg standardu NF40 opracowanego dla NFOŚiG przez KAPE S.A.) EU H kh/(m 2 rok) (wg Stowarzyszenia na Rzecz Zrównoważonego Rozwou) ale można też się spotkać ze zdefiniowaniem go poprzez podanie zakresu wskaźnika energii pierwotne: EP kh/(m 2 rok) proekcie przymiemy wymagania dla budynku w wariancie niskoenergetycznym (pkt 4) ako: EU H A kh 40 m rok, nd H 2 f EU H wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową na cele ogrzewania i wentylaci [kh/m 2 rok] H,nd - zapotrzebowanie na energię użytkową na cele ogrzewania i wentylaci [kh/rok] A f powierzchnia netto budynku [m 2 ]. Obliczenia i sposób ich prezentaci w proekcie est analogiczny do pkt 3 (te same tabele, ale ze zmienionymi danymi)!!! Spełnienie tego powyższego warunku wymaga od nas wykonania takich przedsięwzięć w budynku standardowym (wariant z pkt 3. w proekcie), aby zmnieszyć ego zapotrzebowanie na energię użytkową H,nd a tym samym EU H. Może to być m.in.: 1. poprawienie izolacyności cieplne przegród otaczaących kubaturę ogrzewaną budynku (w tym wymiana stolarki okienne i drzwiowe) 2. zastosowanie kolektorów słonecznych do wspomagania przygotowania c.w.u., 3. zastosowanie wentylaci mechaniczne nawiewno-wywiewne z odzyskiem ciepła, 4. zwiększenie sprawności całkowite systemu c.o. i/lub c.w.u. (stosuemy to ako ostateczne rozwiązanie, eśli punkty 1-3 nie wystarczą, podniesienie sprawności co nawyże o 10%). Poniże opisane są poszczególne punkty i sposób ich uwzględnienia w algorytmie obliczeniowym Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 1

2 4.2. Poprawienie izolacyności cieplne przegród otaczaących kubaturę ogrzewaną budynku zwiększeniu grubości warstwy izolacyne (np. podwoić grubość izolaci w przegrodach lub dodać cm więce do grubości izolaci wg pkt. 3) w: ścianach zewnętrznych (np. celować w U C 0,10 0,15 /(m 2 K)) połaciach dachowych (np. U C 0,10 0,15 /(m 2 K)) ścianach piwnic (ok. U C 0,20 /(m 2 K) > pamiętamy, aby doliczyć U equiv,bw ) posadzkach na gruncie (ok. U C 0,20 /(m 2 K) > pamiętamy, aby doliczyć U equiv,bf ) przegrodach oddzielaących przestrzenie nieogrzewane (ze względu na stosunkowo małą powierzchnię przegrody oraz b tr mnieszy od 1, należy spodziewać się niedużego wpływu na zmnieszenie strat ciepła tr ) Celem tych zabiegów est głównie zmnieszenie strat ciepła przez przenikanie - tr wymianie okien, okien połaciowych, drzwi balkonowych, drzwi zewnętrznych oraz bram garażowych na lepsze (czyli o niższe wartości współczynnika przenikania ciepła U): lepsze okna to nie tylko mniesze straty (współczynnik przenikania ciepła dla całego okna - U w oraz dla drzwi U d ), ale również mniesze zyski słoneczne (współczynnik g gl,n ) czyli np: Punkt 3 U w 1,3 /(m 2 K); g gl,n 0,67 (okna ścienne) U w 1,5 /(m 2 K); g gl,n 0,67 (okna połaciowe) Punkt 4 U w 1,1 /(m 2 K); g gl,n 0,60 lub U w 0,8 /(m 2 K); g gl,n 0,50 pamiętamy, że drzwi zewnętrzne, bramy garażowe nie maą słonecznych zysków ciepła Punkt 3 U d 1,7 /(m 2 K) Punkt 4 U d 1,0 1,3 /(m 2 K) Celem tych zabiegów est głównie zmnieszenie strat ciepła przez przenikanie tr ale również zmnieszamy ilość zysków od nasłonecznienia sol zmnieszeniu ilości okien lub ich powierzchni od strony północne, i/lub zwiększeniu od strony południowe (np. w pokou dziennym, kuchni) Celem tych zabiegów est głównie zmnieszenie strat przez przenikanie - tr oraz zwiększenie ilości zysków od nasłonecznienia sol obróceniu budynku względem stron świata (aby od południa było więce okien, a od północy mnie) Celem tych zabiegów est głównie zwiększenie ilości zysków od nasłonecznienia - sol uproszczenie bryły budynku (usunięcie wcięć, wykuszy, lukarn w porozumieniu z prowadzącym) Celem tych zabiegów est głównie zmnieszenie strat przez przenikanie - tr Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 2

3 4.2. Zastosowanie kolektorów słonecznych do wytworzenia ciepłe wody użytkowe polskich warunkach nasłonecznienia, kolektory słoneczne można zastosować głównie do wytworzenia ciepłe wody (około 40 60% rocznego zapotrzebowania). Zastosowanie ich do ogrzewania, est mało opłacalne, gdyż w okresie zimowym, mamy zbyt mało dostępne energii słoneczne. Stosuąc kolektor słoneczny zmnieszamy zapotrzebowanie na energię pierwotną na potrzeby c.w.u. p, 1. Zakładamy stopień wytwarzania c.w.u. z poszczególnych źródeł ciepła np.: 60% ciepłe wody wytwarza kocioł (np. gazowy, dwufunkcyny do CO + CU) - kocioł pracue, w czasie dni pochmurnych, kiedy kolektor słoneczny ma za niską wydaność 40% ciepłe wody w ciągu roku wytwarza kolektor słoneczny 2. Obliczamy roczne zapotrzebowanie energii końcowe na potrzeby c.w.u. zgodnie ze wzorem 41 i 42 z rozporządzenia:, X, η, nd, tot, czyli w naszym przypadku: X kotla η, nd, tot, kotla + X kolektora η, nd, tot, kolektora, nd, nd 0,60 + 0,40 η,tot wg tematu 0,4 η,tot wg tematu 0,8 Składnik (0,4/0,8) to zamiana sprawności źródła wytwarzania ciepła na przygotowanie c.w.u. z kotła na kolektor słoneczny. 3. Obliczamy roczne zapotrzebowanie energii pierwotne na potrzeby c.w.u. p, zgodnie ze wzorem 11 z rozporządzenia: p, k,, ww, + Eel, pom,, wel, Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 3

4 czyli w naszym przypadku: p, k,, kotla ww, kotla + k,, kolektora ww, kolektora + Eel, pom, w el p, k,, kotla 1,1 + k,, kolektora 0,0 + Eel, pom, 3,0 Przekreślone się wyzerowue i pozostae nam tylko część od kotła ilość energii potrzebne do ogrzania ciepłe wody zwiększa się (czyli ), natomiast oddziaływanie budynku na środowisko zmniesza się (czyli p, ). Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 4

5 4.3. Zastosowanie wentylaci mechaniczne nawiewno-wywiewne z odzyskiem ciepła pkt 3 mieliśmy przypadek z wentylacą naturalną, tuta zastosuemy wentylacę mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła. Idea działania takiego systemu est taka, że ciepło ze zużytego, wcześnie ogrzanego powietrza est odzyskiwane w np. wymienniku krzyżowym, a następnie tym ciepłem est ogrzewane świeże, zimne powietrze dostarczane do budynku. ten sposób część ciepła można wykorzystać ponownie i zmnieszyć straty ciepła przez wentylacę ve. 3 ( θ θ ) t,,, int,,, 10 ve s n H ve s s H e n M b H ve s a ca ve, k Vve, k,, ρ Sam system wentylaci mechaniczną nawiewno-wywiewne (bez rekuperatora) ako taki nie zmniesza zapotrzebowania na ciepło, a edynie poprawia akość powietrza poprzez wyższą sprawność działania wentylaci, dopiero po zastosowaniu odzysku ciepła (rekuperatora) poawia się nam we wzorze na bve,1 sprawność odzysku czyli ηoc. k n η oc1,n realnie można przyąć około 0,7 0,8 czyli sprawność odzysku ciepła w rekuperatorze na poziomie 70 80% Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 5

6 tym punkcie zrobimy pewne założenie, gdyż nie posiadamy informaci co, do proektu instalaci wentylaci mechaniczne i przymiemy pewne wartości strumieni V su i V ex. Przymuemy, że wentylaca mechaniczna obemue cały budyne więc przymuemy wartości V su do V ex równe mnie więce kubaturze wentylowane budynku V went. V x, su Vn50e f V su Vex 1+ e Vn50 2 artość próby szczelności n 50 można przyąć równą 1,5 (wymaganie wg T 2014 dla budynków z wentylacą mechaniczną spółczynnik osłonięcia do obliczania strumienia V x,su (wg PN-EN ISO 13789: 2007) Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 6

7 4.4. Zwiększenie sprawności całkowite systemu c.o. i/lub c.w.u. Zwiększamy średnią sezonową sprawność instalaci c.o. - η H,tot oraz instalaci c.w.u. - η,tot o 10% (o ile wprowadzenie powyże przedstawionych zmian nie przyniosło wymaganego rezultatu w zmnieszeniu wartości wskaźnika EP) Przykładowo: mamy w pkt 3 sprawności η H,tot 0,88 i η,tot 0,52 chcemy e zwiększyć o 0,1 (o 10% każdą), więc przy założeniu sprawności cząstkowych: η H,g 0,97; η H,s 1,00; η H,d 0,97 i η H,e 0,93 oraz η,g 0,88; η,s 0,85; η,d 0,70 i η,e 1,00 musielibyśmy zwiększyć edną z tych sprawności np. η H,g z 0,97 do 1,09 (czyli o 12%) oraz η,g z 0,88 do 1,04 (czyli o 16%) czyli o zauważalnie więce niż 10% wtedy w pkt 4 będziemy mieli η H,tot 0,98 i η,tot 0,62 Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 7

8 4.5. Przykłady zmian w budynku i ich efektywność energetyczna Jak się należy spodziewać, nalepsze efekty w zmnieszeniu wartości EP daą rozwiązania kompleksowe czyli poprawienie kilku elementów ednocześnie. pkt 4 należy zastosować tylko tyle ulepszeń, ile est to wymagane do obniżenia wartości EP (czyli wariant kompleksowy), nie trzeba wykazywać wariantów cząstkowych, tak ak w powyższych przykładach. Poniże przestawiono tabelę zestawiaącą różne zmiany poprawiaące efektywność energetyczną budynku zarówno w formie wariantów poedynczych ak i łączonych. Legenda wariantów: U wg T2014 przegrody zaproektowane na granicy wymogów arunków technicznych 2014 ta aby U C U C,max, 1 docieplenie tylko ścian zewnętrznych, 2 docieplenie tylko dachu, 3 docieplenie tylko podłogi na gruncie, 4 wymiana stolarki okienne i drzwiowe, 5 zwiększenie szczelności obudowy budynku na infiltracę powietrza, 6 zastosowanie wentylaci mechaniczne nawiewno-wywiewne z odzyskiem ciepła 70% i zwiększenie szczelności obudowy budynku na infiltracę powietrza (wymóg T2014 przy went. mech.), 7 zastosowanie kolektora słonecznego do wspomagania przygotowania c.w.u. (udział 40%), 8 zwiększenie sprawności całkowitych o 10%, 9 docieplenie ścian zewnętrznych, dachu i podłogi na gruncie, 10 docieplenie ścian zewnętrznych, dachu i podłogi na gruncie oraz wymiana stolarki okienne i drzwiowe, 11 docieplenie ścian zewnętrznych, dachu, podłogi na gruncie i ściany do nieogrzewanego garażu oraz wymiana stolarki okienne i drzwiowe, 12 docieplenie ścian zewnętrznych, dachu, podłogi na gruncie i ściany do nieogrzewanego garażu oraz wymiana stolarki okienne i drzwiowe, zwiększenie szczelności obudowy budynku na infiltracę powietrza, 13 docieplenie ścian zewnętrznych, dachu, podłogi na gruncie i zastosowanie kolektora słonecznego do wspomagania przygotowania c.w.u. (udział 40 %), 14 docieplenie ścian zewnętrznych, dachu, podłogi na gruncie, wymiana stolarki okienne i drzwiowe oraz zastosowanie kolektora słonecznego do wspomagania przygotowania c.w.u. (udział 40 %), 15 niskoenergetyczny wariant budynku (EU H 40 kh(m 2 rok) - docieplenie ścian zewnętrznych, dachu, podłogi na gruncie i ściany do nieogrzewanego garażu, wymiana stolarki okienne i drzwiowe, zastosowanie wentylaci mechaniczne nawiewno-wywiewne z odzyskiem ciepła 70% i zwiększenie szczelności obudowy budynku na infiltracę powietrza (wymóg T2014 przy went. mech.) oraz zastosowanie kolektora słonecznego do wspomagania przygotowania c.w.u. (udział 40 %), 16 pasywny wariant budynku (EU H 15 kh(m 2 rok) docieplenie ścian zewnętrznych, dachu, podłogi na gruncie i ściany do nieogrzewanego garażu, wymiana stolarki okienne i drzwiowe, zastosowanie wentylaci mechaniczne nawiewno-wywiewne z odzyskiem ciepła 80% i zwiększenie szczelności obudowy budynku na infiltracę powietrza (wymóg T2014 przy went. mech.) oraz zastosowanie kolektora słonecznego do wspomagania przygotowania c.w.u. (udział 40 %). Łukasz Nowa Politechnika rocławska, lukasz.nowak@pwr.edu.pl 8

9 Łukasz Nowa Politechnika rocławska, 9