Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową na potrzeby ogrzewania i wentylacji oraz wskaźnika EUco

Transkrypt

1 Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową na potrzeby ogrzewania i wentylacji oraz wskaźnika EUco 1. Całkowity współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie Obliczany jest na podstawie nory PN-EN / metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego/. Zgodnie z Rozporządzeniem obliczenia należy wykonywać dla każdej strefy oddzielnie. H tr, s Htr, ie Htr, iue Htr, ij Htr, ig gdzie: H tr,ie współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie ze strefy ogrzewanej (i) bezpośrednio do środowiska zewnętrznego (e) [W/K] H tr,iue współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie ze strefy ogrzewanej (i) przez przyległe przestrzenie nieogrzewane w budynku lub przyległym budynku (u) do otoczenia (e) [W/K] H tr,ig współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie ze strefy ogrzewanej (i) do gruntu (g) [W/K] H tr,ij współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie ze strefy ogrzewanej (i) do przyległej strefy ogrzewanej w budynku lub przyległym budynku (j) [W/K] Współczynniki strat ciepła przez przenikanie oblicza się ze wzoru: [W/K] gdzie: b tr,i współczynnik redukcyjny obliczeniowej różnicy temperatur i-tej przegrody A i pole powierzchni i-tej przegrody otaczającej przestrzeń o regulowanej temperaturze, obliczanej po wymiarach zewnętrznych przegrody [m 2 ] U i współczynnik przenikania ciepła i-tej przegrody [W/(m 2 K)] l i długość i-tego liniowego mostka cieplnego [m], Ψ i liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka cieplnego [W/(m K)]. Współczynnik redukcyjny obliczeniowej różnicy temperatury b tr : Lp. Rodzaj przestrzeni nieogrzewanej oddzielonej rozpatrywaną przegrodą od ogrzewanej przestrzeni budynku 1 Pomieszczenie: a) tylko z 1 ścianą zewnętrzną b) z przynajmniej 2 ścianami zewnętrznymi bez drzwi zewnętrznych c) z przynajmniej 2 ścianami zewnętrznymi z drzwiami zewnętrznymi (np. hale, garaże) d) z trzema ścianami zewnętrznymi (np. zewnętrzna klatka schodowa) Podziemie: a) bez okien/drzwi zewnętrznych b) z oknami/drzwiami zewnętrznymi 2 Poddasze: a) przestrzeń poddasza silnie wentylowana (np. pokrycie dachu z dachówek lub innych materiałów tworzących pokrycie nieciągłe) bez deskowania pokrytego papą lub płyt łączonych brzegami b) inne nieizolowane dachy c) izolowany dach 3 Wewnętrzne przestrzenie komunikacyjne (bez zewnętrznych ścian, krotność wymiany powietrza mniejsza niż 0,5h -1 ) 0 4 Swobodnie wentylowane przestrzenie komunikacyjne (powierzchnia otworów/kubatura powierzchni >0.005 m 2 /m 3 ) 1,0 5 Przestrzeń podpodłogowa: a) podłoga nad przestrzenią nieprzechodnią 0,8 b) podłoga na gruncie 0,6 6 Przejścia lub bramy przelotowe nieogrzewane, obustronnie zamknięte 0,9 b tr 0,4 0,5 0,6 0,8 0,5 0,8 1,0 0,9 0,7 strona 1

2 Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie (obliczany dla każdej strefy osobno): Przegrody: A i U i b tr,i A i U i b tr,i m 2 W/(m 2 K) W/K Ściany zewnętrzne (bez okien i drzwi) Dach / stropodach Strop piwnicy/podłoga na gruncie /podłoga w piwnicy Ściany stykające się z gruntem Okna zewnętrzne Drzwi zewnętrzne Dodatki na mostki cieplne l i i b tr,i A i l i b tr,i m W/(m K) Razem współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie strefy temperaturowej 1: Przegrody: A i U i b tr,i A i U i b tr,i m 2 W/(m 2 K) W/K Ściany zewnętrzne (bez okien i drzwi) Dach / stropodach Strop piwnicy/podłoga na gruncie /podłoga w piwnicy Ściany stykające się z gruntem Okna zewnętrzne Drzwi zewnętrzne Dodatki na mostki cieplne l i i b tr,i A i l i b tr,i W/(m K) Razem współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie strefy temperaturowej 2: 2. Współczynnik przenoszenia przez wentylację H ve,s = ρ a c a b ve,k strona 2 k V ve,k,n [ kwh m c ], gdzie: H ve,s współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację ze strefy ogrzewanej, [W/K] ρ a c a pojemność cieplna powietrza (równa jest 1200), [J/(m 3 K)] b ve,k czynnik korekty temperatury dla strumienia powietrza zewnętrznego k, [ ] V ve,k,n uśredniony w czasie strumień powietrza zewnętrznego k w strefie ogrzewanej, [m 3 /s] przyjmowany z tabeli 23 Rozporządzenia, k identyfikator strumienia powietrza zewnętrznego, [ ] V ve,1,n = V ve,1,s A f,s

3 V ve,2,s = V inf = n V/3600 n=0,2 w budynkach wzniesionych po 1995 r. oraz w budynkach wzniesionych wcześniej, w których po 1995 r. zostały wymienione okna i drzwi balkonowe n=0,3 w pozostałych budynkach Opis strefy wentylowanej k 1 ρ a c a b ve,1 V ve,1,s A s ρ a c a b ve,1 V ve,1,n As J/(m 3 K) m 3 /(s m 2 ) m 2 W/K Pomieszczenia mieszkalne k ρ a c a b ve,2 n V ρ a c a b ve,k n V/3600 J/(m 3 K) m 3 W/K 2 Razem współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację Opis strefy wentylowanej k 1 ρ a c a b ve,1 V ve,1,s A s ρ a c a b ve,1 V ve,1,n As J/(m 3 K) m 3 /(s m 2 ) m 2 W/K Klatki schodowe k ρ a c a b ve,2 n V ρ a c a b ve,k n V/3600 J/(m 3 K) m 3 W/K 2 Razem współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację 3. Wewnętrzne zyski ciepła Wartości średniej mocy jednostkowej wewnętrznych zysków ciepła (bez zysków od instalacji grzewczych i ciepłej wody) odniesionej do jednostki powierzchni wynoszą (tabela 26 Rozporządzenia): - dla budynku jednorodzinnego q int = 6,8 W/m 2 - dla mieszkania w budynku wielorodzinnym q int = 7,1 W/m 2 (mieszkania) oraz 1,0 (klatki schodowe) 4. Zyski od słońca Q sol,h = C i i A i I i F sh,gl F sh g gl [ kwh m c ], gdzie: C i udział pola powierzchni oszklenia do całkowitego pola powierzchni okna (wartość średnia równa jest 0,7), [ ] A i pole powierzchni okna, drzwi balkonowych lub powierzchni oszklonej w świetle otworu w przegrodzie, [m 2 ] I i energia promieniowania słonecznego padające w danym miesiącu na płaszczyznę, w której usytuowane jest okno, drzwi balkonowe lub powierzchnia oszklona, według danych klimatycznych z najbliższej względem lokalizacji budynku stacji meteorologicznej, [kwh/m 2 m c] F sh,gl czynnik redukcyjny ze względu na zacienienie dla ruchomych urządzeń zacieniających wyznaczony według Polskiej Normy dotyczącej energetycznych właściwości użytkowych budynków obliczanie zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia, [ ] F sh czynnik redukcyjny ze względu na zacienienie od przegród zewnętrznych wyznaczony według Polskiej Normy dotyczącej energetycznych właściwości użytkowych budynków obliczanie zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia, [ ] strona 3

4 g gl całkowita przepuszczalność energii promieniowania słonecznego dla przezroczystej części okna, drzwi balkonowych lub powierzchni oszklonej wyznaczona według Polskiej Normy dotyczącej energetycznych właściwości użytkowych budynków obliczanie zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia, [ ] Współczynniki przepuszczalności całkowitej energii słonecznej dla najczęściej występujących rozwiązań oszklenia [PN-EN ISO 13790] Rodzaj oszklenia współczynnik przepuszczalności całkowitej energii słonecznej g Pojedynczo szklone 0,85 Podwójnie szklone 0,75 Podwójnie szklone z powłoką selektywną 0,67 Potrójnie szklone 0,70 Potrójnie szklone z powłoką selektywną 0,50 Okna podwójne 0,75 W zasadzie, całkowita transmitancja energii promieniowania słonecznego g jest uśrednionym po czasie stosunkiem energii przechodzącej przez niezacieniony element do energii na niego padającej. Dla okien lub innych oszklonych elementów obudowy, norma ISO 9050 podaje metodę obliczania transmitancji promieniowania słonecznego dla promieniowania padającego prostopadle do powierzchni. Wartość ta, g, jest nieco większa od uśrednionej po czasie transmitancji promieniowania słonecznego, dlatego należy zastosować czynnik korekcyjny F w : g = F w g UWAGA Wartości g oraz zasady stosowania czynnika korekcyjnego podane są w załączniku H PN wraz z typowymi czynnikami transmitancji promieniowania całkowitego. Do obliczeń miesięcznych wymagana jest uśredniona wartość dla wszystkich kątów padania. Współczynnik F w określony jest w przybliżeniu równy: F w g g 0,9 i zależy od rodzaju szyb, szerokości geograficznej i orientacji. strona 4

5 Zyski od słońca (obliczane dla każdej strefy temperaturowej oddzielnie): Orientacja Pole powierzchni okien i drzwi Udział pola powierzchni oszklenia Czynnik redukcyjny zacienienia od ruchomych urządzeń Czynnik redukcyjny zacienienia od przegród zewnętrznych Całkowita przepuszczalność energii promieniowania Powierzchnia oszklenia po uwzględnieniu wskaźników N NE E SE S SW W NW Dane klimatyczne A i C i F sh,gl F sh g gl A i C i F sh,gl F sh g gl m 2 m 2 Orientacja I i - wartość promieniowania słonecznego w miesiącu w Wh ma 1 m 2 I II III IV V IX X XI XII Powierzchnia oszklenia po uwzględnieniu wskaźników [m 2 ] Orientacja Wartość promieniowania słonecznego w miesiącu w Wh Suma zysków od promieniowania słonecznego Wartość promieniowania słonecznego w miesiącu w Wh strona 5

6 5. Energia na cele ogrzewania i wentylacji Zgodnie z Rozporządzeniem obliczenia należy wykonywać dla każdej strefy oddzielnie. Dane dla miesięcy l II III IV V IX X XI XII Średnia temp. miesięczna Temperatura wewnętrzna Liczba godzin Straty Q H,ht =H*(Θ int,h -Θ e )*t M Zyski Q sol Θ e Θ int,h t M Moc zysków cieplnych q int [W/m 2 ] Zyski wew. Q i =q int *A c *t M /1000 Zyski cał Q H,gn =Q sol +Q int Stosunek zysków do strat C m - wew. poj. cieplna budynku γ =Q H,gn /Q H,ht [J/K] Stała czasowa τ =(C m /3600)/(H tr +H ve ) [h] Parametr numeryczny α H =1+τ/15 Efektywność wykorzystania zysków η H,gh =(1-γ αh )/(1-γ αh+1 ) Q H,nd,s,n =Q H,ht - η H,gn* Q H,gn Wskaźnik rocznego zapotrzebowania na energię użytkową na potrzeby ogrzewania wentylacji (dla całego budynku, nie dla każdej strefy osobno): EU co = Q H,nd,s,n / A f [kwh/(m 2 rok)] strona 6

7 Wewnętrzna pojemność cieplna budynku (PN-EN pkt ) Wewnętrzną pojemność cieplną budynku, C, oblicza się jako sumę pojemności cieplnych wszystkich elementów budynku w bezpośrednim kontakcie termicznym z powietrzem wewnętrznym rozpatrywanej strefy termicznej: gdzie C = j A j = j i ij c ij d ij A j j jest wewnętrzną pojemnością cieplną na jednostkę powierzchni elementu budynku j; A j jest polem powierzchni elementu j; ij jest gęstością materiału warstwy i - tej w elemencie j; c ij jest ciepłem właściwym materiału warstwy i - tej w elemencie j; d ij jest grubością warstwy i - tej w elemencie j. Sumowania dokonuje się dla wszystkich warstw każdego z elementów, zaczynając od powierzchni wewnętrznej, a kończąc w zależności od tego, który z przypadków występuje jako pierwszy: na pierwszej warstwie izolacji cieplnej, maksymalnej grubości warstwy akumulującej podanej w tablicy 3 lub połowie grubości elementu. Maksymalna grubość brana pod uwagę na potrzeby obliczeń wewnętrznej pojemności cieplnej Zastosowanie Maksymalna grubość [cm] Określanie współczynnika wykorzystania 10 Efekty związane z ogrzewaniem przerywanym 3 Wewnętrzną pojemność cieplną budynku można obliczać jako sumę wewnętrznych pojemności cieplnych wszystkich elementów obliczonych zgodnie z PN-EN ISO 13786, lub z danych krajowych, uwzględniających rodzaj konstrukcji. Ta wartość może być uproszczona, a względna niepewność dziesięć razy wyższa niż dopuszczalna dla strat ciepła. Orientacyjne wartości wewnętrznej pojemności cieplnej różnych rodzajów budynków z przykładową charakterystyką ich konstrukcji Rodzaj budynku Wartość C m [J/K] Bardzo lekki A f Lekki A f Średni A f Ciężki A f Bardzo ciężki A f Przykładowa charakterystyka konstrukcji Budynek drewniany Budynek o szkielecie stalowym lub żelbetowym z lekkimi ścianami osłonowymi Budynek ze ścianami warstwowymi lub o konstrukcji jednowarstwowej z lekkiego betonu lub ceramiki poryzowanej Budynek wielkopłytowy Budynek murowany z cegły pełnej strona 7

8 Obliczenie wewnętrznej pojemności cieplnej budynku C m ściany zewnętrze warstwa d [m] [kg/m 3 ] cp [J/(kg K)] A [m 2 ] C m [J/K] tynk cw 0, , cegła pełna 0, , ściany zewnętrze poddasza tynk cw gazobeton okna oszklenie ramy ściany wewnętrzne (liczone dwustronnie) tynk cw cegła pełna strop ostatniej kondygnacji tynk cw strop strop piwnicy sosna strop stropy wewnętrzne (góra) sosna strop DZ-3 stropy wewnętrzne (dół) strop tynk cw Suma: strona 8