Poltechnka Warszawska Wydzał Inżyner Lądowej Instytut Inżyner Budowlanej Zespół Inżyner Produkcj Zarządzana w Budownctwe Imę nazwsko dyplomanta: Łukasz Krańsk Rodzaj studów: stacjonarne I stopna Specjalność: Inżynera Produkcj Budowlanej TEMAT PRACY DYPLOMOWEJ INŻYNIERSKIEJ Welokryteralna ocena wybranych systemów ogrzewana dla domu jednorodznnego Promotor: dr nż. Marola Ksążek Data przyjęca pracy dyplomowej: Ocena pracy dyplomowej:...... (podps promotora) (podps kerownka jednostk) Warszawa, lpec 2015
Streszczene Temat pracy nżynerskej: Welokryteralna ocena wybranych systemów ogrzewana dla domu jednorodznnego Słowa kluczowe: metoda AHP, metoda punktu dealnego, analza welokryteralna, dobór systemu ogrzewana, optymalzacja wyboru Praca przedstawa proces doboru optymalnego systemu ogrzewana dla domu jednorodznnego znajdującego sę w Mchalne pod Warszawą. Do przeprowadzena analzy wykorzystano 4 metody welokryteralne: metodę AHP, metodę punktu dealnego, metodę sumy ważonej metodę sumy. Praca składa sę z następujących elementów: Ops obektu, który został wykorzystany w analze, Przedstawene metod analzy welokryteralnej. Ops kryterów przyjętych do rozważań, Ops wybranych systemów ogrzewana wraz z określenem wartośc kryterów analzy dla każdego systemu, Oblczena wynk analzy welokryteralnej dla każdej z przyjętych metod Do pracy dołączono rysunk budowlano archtektonczne analzowanego budynku wykonane w programe AutoCad 2014. Wartośc kryterów poszczególnych systemów ogrzewana wyznaczono na podstawe danych umeszczonych na stronach nternetowych producentów oraz artykułów porównawczych w magazynach branżowych. Promotor dr nż. Marola Ksążek Dyplomant Łukasz Krańsk 1
SPIS TREŚCI 1.Cel zakres pracy...3 1.1.Cel pracy...3 1.2.Zakres pracy...3 2.Ops technczny budynku...4 2.1. Lokalzacja nwestycj...4 2.2. Informacje ogólne...5 2.3. Dane szczegółowe...6 3. Ops przyjętych metod analzy welokryteralnej...8 3.1. Metoda AHP...9 3.2. Metoda punktu dealnego... 13 3.3. Metoda sumy ważonej... 15 3.4. Metoda sumy... 16 4. Dobór kryterów decyzyjnych... 18 5. Ops wybranych warantów decyzyjnych... 20 5.1. Wprowadzene... 20 5.2. Warant 1 Kocoł elektryczny EKOCO.LN2 frmy KOSPEL... 24 5.3. Warant 2 Kocoł gazowy Unco Elegance 24 GCO frmy Termet... 27 5.4. Warant 3 Kocoł gazowy kondensacyjny VITODENS 200-W frmy Vessmann... 31 5.5.Warant 4 Kocoł z podajnkem na pellety Pellets Fuzzy Logc2 frmy Kostrzewa.. 33 5.6.Warant 5 Kocoł zasypowy na węgel Logano S112 15kW frmy Buderus... 36 5.7.Warant 6 Pompa cepła glkol-woda Logatherm WPS 17-1 frmy Buderus... 39 6.Oblczena dla wybranych metod oceny... 42 6.1.Normalzacja wejścowej macerzy rozwązań... 43 6.2 Metoda sumy... 44 6.3 Metoda sumy ważonej... 45 6.4. Metoda punktu dealnego... 46 6.5. Metoda AHP... 50 7. Analza otrzymanych wynków... 64 8. Wnosk... 67 9. Bblografa... 68 2
1. CEL I ZAKRES PRACY 1.1. CEL PRACY Celem pracy jest wybór na podstawe przyjętych kryterów optymalnego systemu ogrzewana budynku jednorodznnego dla każdej z 4 użytych metod, a następne porówane wynków otrzymanych z powyższych metod wskazane zależnośc mędzy nm. 1.2. ZAKRES PRACY Zakres pracy obejmuje: Ops technczny budynku, Wykonane rysunków budowlano archtektoncznych budynku, Ops przyjętych metod analzy welokryteralnej, Dobrane adekwatnych kryterów do analzy, Ops wybranych systemów ogrzewana wraz z przydzelenem odpowednch wartośc kryterom wyboru, Przeprowadzene analzy welokryteralnej metodam: AHP, punktu dealnego, sumy ważonej sumy; wskazane warantu optymalnego w każdej metodze, Porównane wynków analz wycągnęce wnosków. 3
2. OPIS TECHNICZNY BUDYNKU Na potrzeby pracy został wykorzystany projekt budynku wykonany w toku studów. 2.1. LOKALIZACJA INWESTYCJI Dom znajduje sę przy ulcy Stansława Jachowcza 55 w Mchalne pod Warszawą w odległośc 1,5 km od stacj kolejowej 2,5 km od Wsły. Rys. 1. Lokalzacja budynku Budynek znajduje sę na dzałce o powerzchn 1200 m 2 (30m x 40m). Od strony zachodnej znajduje sę brama wjazdowa podjazd do garażu oraz śceżka z kostk brukowej. Pozostałą część dzałk zajmuje ogród. Całość jest ogrodzona stalowym ogrodzenem (Rysunek nr 2). Rys. 2. Schematyczny rzut dzałk 4
2.2. INFORMACJE OGÓLNE Przeznaczene: budynek meszkalny jednorodznny, Adres: Mchaln ul. Stansława Jachowcza 55, Powerzchna zabudowy: 148,3 m 2, Powerzchna użytkowa: a) Pwnca: 78,5 m 2, b) I kondygnacja: 119,2 m 2, c) II kondygnacja: 77,9 m 2, d) Całkowta: 275,6 m 2. Kubatura brutto: a) Pwnca: 259,3 m 3, b) I kondygnacja: 444,9 m 3, c) II kondygnacja: 275,5 m 3, d) Całkowta: 979,7 m 3. Usytuowane względem stron śwata: budynek usytuowany jest frontową ścaną na zachód, Nawązane do ulc: obekt położony po wschodnej strone ulcy Stansława Jachowcza Lczba kondygnacj: 3 Wysokośc kondygnacj: a) pwnca 257 cm, b) parter 300 cm c) pętro 274 cm. Technologa wykonana: murowy, Układ konstrukcyjny: poprzeczny, Materał budowlany: beton komórkowy. 5
2.3. DANE SZCZEGÓŁOWE Rodzaj gruntu: teren typu B Pozom wody gruntowej: 3,5m ponżej pozomu terenu; 30 cm ponżej pozomu posadowena fundamentów Fundamenty: a) Materał: żelbet b) Wysokość: 30 cm c) Szerokość: 60 cm d) Pozom posadowena: 317 cm ponżej pozomu terenu Izolacje: a) Pozoma ponowa termczna - płyty styropanowe b) Parozolacja fola budowlana c) Akustyczna płyty styropanowe d) Pozoma ponowa przecwwlgocowa 2x papa termozgrzewalna Ścany zewnętrzne: a) Pwnca: nośne - cegła 25 cm, usztywnające cegła 25 cm b) I kondygnacja: nośne - beton komórkowy 24 cm, usztywnające beton komórkowy 24 cm c) II kondygnacja: nośne - beton komórkowy 24 cm, usztywnające beton komórkowy 24 cm Ścany wewnętrzne a) Nośne: dentyczne jak przy ścanach zewnętrznych b) Usztywnające: dentyczne jak przy ścanach zewnętrznych c) Dzałowe: beton komórkowy, 12 cm Stropy: a) Pwnca: strop Terva 24 cm b) I kondygnacja: strop Terva 24 cm c) II kondygnacja: strop Terva 24 cm Dach: jętkowy, drewno sosnowe; krokwe 180x80 mm, murłata 200x200 mm, jętka 50x180 mm, belka podwalnowa 50x150mm; spadek 36,4%, pokryce dachówką ceramczną Schody: żelbetowe wylewane na mokro Nadproża drzwowe okenne: monoltyczne 6
Podłog: a) Pwnca gruz 30 cm, chudy beton 15 cm, 2x papa termozgrzewalna, styropan 10 cm, posadzka betonowa 5 cm b) I kondygnacja strop Terva 24 cm, styropan 5 cm, wylewka cementowa 6 cm, warstwa wykończenowa (parket dębowy 2 cm lub płytk gresowe 2 cm lub płytk ceramczne 2 cm) c) II kondygnacja tynk 1,5 cm, strop Terva 24 cm, styropan 5 cm, wylewka cementowa 6 cm, warstwa wykończenowa (parket dębowy 2 cm lub płytk ceramczne 2 cm) d) poddasze tynk 2 cm, ruszt drewnany 5 cm, 2x papa termozgrzewalna, styropan 15 cm Drzw: płytowe Okna: zespolone Roboty blacharske: rynny rury spustowe o średncy 10 cm; materał: blacha stalowa ocynkowana 0,5 mm Tynk: cementowo wapenne gpsowe Meda: a) przyłącze elektryczne b) przyłącze wodne kanalzacyjne c) brak przyłącza gazowego 7
3. OPIS PRZYJĘTYCH METOD ANALIZY WIELOKRYTERIALNEJ Ocena nwestycj budowlanych jest ze względu na ch złożoność nezwykle skomplkowana. Metody oceny welokryteralnej, są pomocne przy usprawnanu procesu decyzyjnego pozwalają unknąć częśc błędów obnżających jakość rzetelność podejmowanej decyzj [4],[5]. W odnesenu do rozpatrywanych warantów decyzyjnych, punkt wdzena ma stotne znaczene. Preferencje uczestnków budowlanego procesu nwestycyjnego są zróżncowane, nerzadko odmenne mają znaczene przy ocene rozwązań konstrukcyjnych, technologcznych czy organzacyjnych. Inne stanowsko będze przedstawał np. wykonawca, nwestor, deweloper, czy projektant. [2] Celem nwestora w procese budowlanym jest stworzene obektu o jak najlepszej jakośc przy wykorzystanu jak najmnejszych nakładów fnansowych. Kwesta kosztów ma dla nwestora bardzo często najwększe znaczene, jednak mus on podejmować decyzje uwzględnajac wele nnych aspektów, tak aby spełnć określone wymagana, m. n. wymagana podstawowe zapsane w Art 5.1. [1] dotyczące : bezpeczeństwa konstrukcj, bezpeczeństwa pożarowego, bezpeczeństwa użytkowana, odpowednch warunków hgencznych zdrowotnych oraz ochrony środowska, ochrony przed hałasem drganam, oszczędnośc energ odpowednej zolacyjnośc ceplnej przegród. Wybory nwestora wążą sę z kompromsam, które kształtują nwestycję na każdym jej etape. Dodatkowo nwestor może podlegać asymetr nformacj, przez podejmowane decyzje ne będą optymalne w stosunku do jego prorytetów.korzystając z metod analzy welokryteralnej nwestor może bardzej śwadome odpowedzalne kształtować proces nwestycyjny. Przedmotem nnejszej pracy jest welokryteralna ocena wybranych systemów ogrzewana z punktu wdzena nwestora. Analza wybranych warantów została przeprowadzona przy użycu następujących metod: metody AHP, metody punktu dealnego, metody sumy ważonej metody sumy. 8
3.1. METODA AHP Metoda herarchcznej analzy AHP (Analytc Herarchy Process) opracowana została przez Thomasa Saaty'ego w latach 80 tych XX w. Przy jednoczesnym wykorzystanu kryterów merzalnych trudno merzalnych, umożlwa uszeregowane warantów (tj. obektów budowlanych, rozwązań konstrukcyjnych, technologcznych lub organzacyjnych) uwzględnając ch subektywne ocenaną użyteczność. Wag poszczególnych kryterów oceny rozpatrywanych warantów ne są ustalane bezpośredno, w odróżnenu od nnych metod wspomagana podejmowana decyzj welokryteralnych. Procedura metody AHP obejmuje następujące etapy [8]: 1. Zdefnowane problemu decyzyjnego oraz opracowane herarchcznej struktury zagadnena. 2. Określene preferencj decydenta oraz stopn wzajemnej domnacj porównywanych obektów (warantów, kryterów oceny). 3. Badane spójnośc macerzy preferencj 4. Uszeregowane warantów decyzyjnych zgodne z preferencjam decydenta. Na rysunku nr 3 zaprezentowano przykładowe drzewo decyzyjne metody AHP, którego herarchczna struktura składa sę z klku pozomów. Na pozome najnższym umeszcza sę rozważane waranty decyzyjne, porównywane param ze względu na stopeń spełnena określonych kryterów, natomast na najwyższym pozome znajduje sę cel analzy. Na pośrednch pozomach umeszcza sę krytera podkrytera oceny. Całość struktury umożlwa analzę z uwzględnenem preferencj decydenta. W każdej z kolejno tworzonych par analzowanych obektów określa sę znaczene poszczególnych kryterów oceny warantów decyzyjnych na podstawe porównań względnej domnacj elementów. Porównane param pozwala na stworzene macerzy preferencj lokalnych ze względu na każde z kryterów wyznaczene dla zboru warantów odpowednego wektora uporządkowana [2],[3]. 9
Rys. 3. Herarchczne drzewo decyzyjne w metodze AHP Prorytety decydenta są ścśle powązane ze względnym ocenam lczbowym ważnośc kryterów oraz warantów. Dla każdej pary wyznacza sę element domnujący oraz stopeń jego domnacj (słaba, średna, mocna, td.). Porównywane znaczena kolejnych par elementów polega na określenu, w jakm stopnu jeden obekt jest ważnejszy od drugego względem przyjętych kryterów. Ocenę wzajemnych stotnośc kryterów warantów decyzyjnych przeprowadza sę zgodne z zaproponowaną przez T. L. Saaty'ego, dzewęcostopnową skalą ocen, gdze: 1 oznacza równoważność, a 9 absolutną domnację (tabela nr 1). Tabela 1. Stopne domnacj przy porównywanu par elementów analzy Numeryczna ocena Ops oceny werbalnej Warant 1 w porównanu z warantem 2 względem danego ważnośc kryterum jest preferowany: 1 równoważne 2 równoważne do umarkowane 3 umarkowane (newelka przewaga) 4 umarkowane do slne 5 slne 6 slne do bardzo slne 7 bardzo slne 8 bardzo slne do ekstremalne 9 ekstremalne (absolutna przewaga) 10
W perwszej kolejnośc, tworzy sę rankng samych kryterów oraz rankng częścowe dla kolejno rozpatrywanych warantów ze względu na przyjęte krytera, aby na tej podstawe określć końcową klasyfkację warantów. Każdemu porównanu przyporządkowuje sę określoną ocenę werbalną oraz odpowedną wartość numeryczną. Na podstawe porównań param kolejnych warantów (kryterów) otrzymuje sę tzw. kwadratową macerz porównań A [a ], która charakteryzuje sę następującym właścwoścam: j dany element macerzy jest równoważny względem samego sebe, czyl a 1, wartość oceny elementu b względem elementu a jest odwrotnoścą oceny a względem b : a j 1 a Proces częścowego szacowana warantów przeprowadza sę w następujący sposób: 1. W kolumnach macerzy porównań A [a ] wartośc ocen a j j dodaje sę oblczając w ten sposób wartość określaną jako j. 2. Wyznacza sę macerz znormalzowaną B [β ], j 1,, n. Każdy element j j tej kolumny macerzy porównań A dzel sę przez j aj j j j. Zatem: 3. Wyznaczene tzw. wektora skal b, czyl względnych wag b dla porównywanych elementów poprzez oblczene średnej z każdego tego wersza macerzy B. 4. Wyznaczene wartośc własnej max macerzy porównań A ze wzoru: λ max 1 n n 1 A b b Najperw oblcza sę macerz D, otrzymywaną poprzez przemnożene elementów macerzy porównań A przez względne wag dla porównywanych elementów b zgodne z zależnoścą: D A b 11
Następne elementy otrzymanego wektora kolumnowego dzel sę przez względne wag b. max to średna arytmetyczna z oblczonych wartośc. 5. Oblczene współczynnka zgodnośc CI ze wzoru: CI RI max n n 1 gdze: n wymar macerzy porównań RI ndeks losowy przyjęty na podstawe wartośc zaprezentowanych w tabel nr 2 Tabela 2. Wartośc losowego wskaźnka RI wg Saaty'ego n 3 4 5 6 7 8 9 10 RI 0,58 0,90 1,12 1,24 1,32 1,41 1,45 1,49 Jeżel wartość współczynnka zgodnośc CI jest mnejsza, bądź równa 0,1 to uznaje sę, ż zgodność porównań elementów jest akceptowalna. W nnym wypadku koneczna jest zmana preferencj, ponowne porównane znaczena kolejnych par obektów, utworzene nowej macerzy porównań A, czyl przeprowadzene jeszcze raz wyjścowego fragmentu procedury oblczenowej. 6. Uszeregowane warantów decyzyjnych skonstruowane rankngu końcowego b polega na przemnożenu macerzy C względnych wag porównywanych warantów dla określonych kryterów przez wektor kolumnowy ocen ważnośc kryterów b zgodne ze wzorem: b C b Kolumny macerzy C tworzą wektory skal poszczególnych warantów względem rozpatrywanych kryterów. Otrzymane w wynku oblczeń wag względne szeregują rozpatrywane waranty zgodne z preferencjam określonym przez decydenta. 12
Ogranczene oblczeń w metodze AHP do algebry lnowej rachunku wektorowego ułatwa mplementację komputerową oraz umożlwa zastosowane metody w praktyce. Dodatkowo metoda AHP uwzględna specyfkę psychologcznych procesów wartoścowana, mających przede wszystkm charakter relacyjny herarchczny. Częste wykorzystana tej metody we wspomaganu różnego rodzaju procesów decyzyjnych (np. techncznych, ekonomcznych czy społecznych) potwerdzają jej przydatność szczególne w przypadkach, gdy dośwadczene decydenta stanow główne źródło ocen, a znaczna część kryterów oceny ma charakter jakoścowy. 3.2. METODA PUNKTU IDEALNEGO Metoda punktu dealnego została rozwnęta po raz perwszy wykorzystana przez K. Yoona C. L. Hwanga. Należy do grupy metod optymalzacj welokryteralnej wykorzystuje koncepcję agregacj z pojedynczym kryterum syntetycznym. Pozwala na uporządkowane analzowanych rozwązań na podstawe ustalena najmnejszej odległośc od rozwązana dealnego najwększej od warantu antydealnego [2]. Metoda punktu dealnego wymaga podana dodatkowych nformacj o cechach opsujących poszczególne krytera. Ma ona charakter weloetapowy może być stosowana do porządkowana klasyfkacj zborów tego samego typu warantów. Procedurę postępowana przy zastosowanu metody punktu dealnego zaprezentowano ponżej [5],[7]. ETAP I normalzacja wejścowej macerzy rozwązań P, której poszczególne wyrazy stanową oceny końcowe warantów w odnesenu do poszczególnych kryterów (tabela nr 3). Tabela 3.Wejścowa Tabela rozwązań KRYTERIUM WARIANT KRYTERIUM 1 KRYTERIUM KRYTERIUM j OCENA STOPNIA SPEŁNIENIA KRYTERIÓW WARIANT I WARIANT WARIANT 13
Wyrazy znormalzowanej macerzy P oblcza sę według wzoru: p j p m p 1 j 2 j 1, m, j 1, n gdze: m lczba warantów n lczba kryterów ETAP II określene znormalzowanej macerzy rozwązań V z uwzględnenem ważnośc (znaczena) poszczególnych kryterów. Wyrazy znormalzowanej macerzy V oblcza sę według wzoru: V j p j q j 1, m, j 1, n Wektor wag poszczególnych kryterów Q opsano ponżej: Q n q q 1 Jeśl wszystke krytera są jednakowo ważne, bądź ne występuje wektor wag, to: j V P j1 j ETAP III określene rozwązana dealnego antydealnego. Poszczególne wyrazy rozwązana dealnego A a a, oblcza sę według wzoru: ' maxv j / j J, mnv j / j J, 1, m V 1, V2,..., Vn, j 1, n Natomast wyrazy rozwązana antydealnego a oblcza sę zgodne ze wzorem: gdze: J a A dla rozwązana dealnego ' mnvj / j J V j / j J, maxvj / j J, 1, m V 1, V2,..., Vn, j 1, n krytera, dla których najwększa wartość jest najlepsza (krytera typu zysk ) J krytera, dla których najmnejsza wartość jest najlepsza (krytera typu koszt ) A, 14
ETAP IV określene mary odległośc rozpatrywanych warantów od rozwązana dealnego antydealnego. Odległość od rozwązana dealnego oblczamy na podstawne wzoru: gdze: oznacza kolejne rozwązane L 2 V V 1 m n, j j j1 Odległość od rozwązana antydealnego oblczamy na podstawne wzoru: L 2 V V 1 m n, j j j 1 ETAP V oblczene względnej odległośc poszczególnych rozwązań w odnesenu do rozwązana dealnego ze wzoru: Im wartość K L L L, 0 K 1, 1 m K (ocena danego rozwązana) wększa, tym dane rozwązane jest lepsze. ` W szczególnym przypadku: K 1, gdy A A K 0, gdy A A. Wartośc K stanową podstawę do utworzena szeregu preferencyjnego, w którym wyższą pozycję zajmują rozwązana o wększych wartoścach można przedstawć w postac np. dagramu Hassego. K. Szereg preferencyjnych warantów 3.3. METODA SUMY WAŻONEJ Metody podejmowana decyzj dzelą sę na jednokryteralne welokryteralne. Metody jednokryteralne koncentrują sę na probleme optymalzacj ze względu na jedno kryterum, natomast wśród metod welokryteralnych występuje podzał ze względu na lczbę kryterów warantów. Jeśl zbór kryterów warantów decyzyjnych jest skończony, stosuje sę metody dyskretne. W ramach procesu decyzyjnego występuje skończony zbór warantów, a krytera określone są w sposób zdetermnowany [2],[7]. Celem oceny welokryteralnej jest dokonane wyboru najlepszego warantu z punktu wdzena przyjętych kryterów. Według W. Lenkewcza [9] metoda sumy ważonej (średnej ważonej) polega na wyborze kryterum syntetycznego, poprzez nadane 15
odpowednch wag poszczególnym kryterom oceny warantów. W metodze sumy ważonej daną funkcję φ określa sę w następująco [9]: n 1 f : X R gdze: λ1,, λn układ wag kryterów takch, że λ 0, = 1, n n 1 1 X zbór dopuszczalnych rozwązań f funkcja tego kryterum. Wartośc określonych przez decydenta wag odzwercedlają stopeń ważnośc (znaczene) poszczególnych kryterów oceny. W metodze sumy ważonej problem decyzyjny sprowadza sę węc do wyznaczena ze zboru warantów takego rozwązana, dla którego funkcja φ osąga wartość najwyższą. Zgodne z regułą porządkowana wybór warantów lepszych z uwzględnenem średnej ważonej kryterów przeprowadza sę zgodne z zależnoścą: x " lepsze od " x j m K m x K x X x r r r1 r1 r r j gdze: K j j 1,, m przyjęte krytera oceny warantów, r 1, m wag lczbowe przypsane poszczególnym kryterom. r, Przy zastosowanu reguły porządkowana rozwązań według średnej ważonej (sumy ważonej) welokryteralność została zredukowana do jednej funkcj celu. 3.4. METODA SUMY Jest to najmnej skomplkowana metoda oceny welokryteralnej zastosowana w nnejszej pracy. W swojej forme przypomna metodę sumy ważonej. Najważnejszą różncą jest brak wag decyzyjnych przypsanych kryterom, nnym słowy w metodze sumy krytera mają równy stopeń ważnośc (znaczene). 16
Analogczne w metodze sumy daną funkcję φ określa sę w następująco: n 1 f : X R gdze: X zbór dopuszczalnych rozwązań f funkcja tego kryterum. Szeregowane warantów decyzyjnych przeprowadza sę zgodne z formułą: x " lepsze od" x j m K m x K r x j X x r r 1 r 1 gdze: K j j 1,, m przyjęte krytera oceny warantów Welokryteralność została zredukowana do jednej funkcj celu, nezależnej od preferencj decydenta w odnesenu do wag kryterów. W rzeczywstośc proces decyzyjny faworyzuje część kryterów, jednocześne margnalzując nne, tak węc metoda sumy może dawać wynk ne w pełn odzwercedlające wymagana użytkownka. 17
4. DOBÓR KRYTERIÓW DECYZYJNYCH Do oceny przyjęto ne dające sę bezpośredno wyrazć lczbowo, krytera trudno merzalne, jak merzalne, które to zostały wyrażone welkoścam lczbowym. Aby porównać ocenć trudno merzalne cechu, poddano je kwantyfkacj. Krytera merzalne (koszt bezpośredn, koszt eksploatacyjny, trwałość) zostaną ocenone proporcjonalne do otrzymanych wynków, natomast krytera trudno merzalne (ekologczność, komfort użytkowana) na podstawe subektywnej oceny opartej na nformacjach ze źródeł (np. strony producenta, czasopsm portal budowlanych). Dane do kryterów merzalnych uzyskane zostały z powszechne dostępnych kart techncznych producentów systemów ogrzewana. Do oceny stopna spełnena poszczególnych kryterów przyjęto pęcostopnową skalę, gdze 1 oznacza ocenę najnższą, a 5 ocenę najwyższą, najkorzystnejszą. W opn autora nnejszej pracy, zaproponowana skala ocen (tabela nr 4) jest najbardzej komunkatywna. Tabela 4. Pęcostopnowa skala ocen kryterów Numeryczna ocena Ops oceny 1 bardzo nekorzystna 2 nekorzystna 3 przecętna 4 korzystna 5 bardzo korzystna 18
Ops przyjętych kryterów: 1. Koszty bezpośredne obejmują koszty zakupu nstalacj systemu grzewczego. 2. Koszty eksploatacyjne określa koszt materału grzewczego (np.: gaz, pelety) potrzebny do wytworzena 1 GJ energ. 3. Trwałość oznacza nezawodność systemu, określaną przez okres gwarancj zapewnany przez producenta. Producent jest stroną, która posada najwęcej danych na temat częstotlwośc występowana usterek zwązanych z danym systemem grzewczym, co znajduje odzwercedlene w oferowanym okrese gwarancj. 4. Wpływ na środowsko (ekologczność) określa wpływ użytkowana systemu na środowsko zewnętrzne, uwzględnające sposób powstawana palwa, szkodlwość jego wykorzystywana możlwość utylzacj produktów spalana. 5. Komfort użytkowana oznacza subektywne doznana użytkownka, na które mają wpływ wymagana częstotlwość uzupełnana zapasu palwa w urządzenu, hałas emtowany przez urządzene nne dodatkowe nedogodnośc zwązane z użytkowanem Ocene poddano 6 warantów systemów ogrzewana. W wynku przeprowadzonych oblczeń wyodrębnony zostane warant najlepszy. 19
5. OPIS WYBRANYCH WARIANTÓW DECYZYJNYCH 5.1. WPROWADZENIE Proces oceny welokryteralnej jest przeprowadzany w faze projektowej obektu, co pozwola na swobodne dokonywane zman w dokumentacj techncznej budynku np. zaprojektowane dodatkowego szybu komnowego. Ma to na celu zapewnene kompatyblnośc wszystkch analzowanych warantów z warunkam techncznym panującym na projektowanym obekce. Dodatkowo każdy z warantów wybranych do analzy mus spełnać następujące warunk: Zapewnać komfrotowe ogrzewane pomeszczeń stały dostęp do cepłej wody użytkowej (c.w.u.), Mus być dostosowany swom parametram do cech budynku: kubatury, powerzchn użytkowej, rozkładu pomeszczeń, td., Mus stneć możlwość nstalacj danego systemu na analzowanym obekce włączając w to teren dzałk, na której obekt sę znajduje, Mus stneć możlwość pozyskwana lub nagromadzena źródła energ w lośc potrzebnej do wymaganej pracy systemu. Istotnym parametrem urządzena grzewczego jest jego moc, która pownna zostać dobrana odpowedno do ogrzewanej powerzchn budynku funkcj urządzena (ogrzewane pomeszczeń lub ogrzewane pomeszczeń oraz przygotowywane cepłej wody użytkowej). Moc systemu grzewczego pownna być na tyle duża, aby pokryć straty cepła w pomeszczenach oblczane na podstawe normy PN-EN 12831:2006 (norma europejska zastępująca normę polską PN-B-03406:1994) oraz zapotrzebowane na moc ceplną do przygotowana c.w.u. według np. PN-92/B-01706 lub normy nemeckej DIN 4708. Na potrzeby nnejszej pracy do doboru mocy kotła wystarczające będą metody przyblżone. 20
Moc kotła potrzebna do ogrzewana pomeszczeń Zużyce energ można oszacować na podstawe weku stanu budynku. Normy obowązujące w czasach jego budowy dostępne wtedy materały dają przyblżone pojęce o jego energochłonnośc. W tabel nr 5 przedstawono orentacyjne zapotrzebowana cepła dla budynków wykonanych w różnych technologach [10],[11],[12]. W drugej kolumne tabel przedstawono zapotrzebowane cepła w odnesenu do powerzchn budynku, przy założenu standardowych wysokośc pomeszczeń na pozome 2,5 m 2,7 m. W przypadku pomeszczeń o nnych wysokoścach należy skorzystać z kolumny trzecej oblczena oprzeć na kubaturze budynku. Tabela 5. Wskaźnk zapotrzebowana na cepło Rodzaj budynku Stare budownctwo, budynek bez doceplena Stare budownctwo, budynek doceplony (ok. 5 cm zolacj) Nowe budownctwo, standardowa zolacja ceplna(ok. 10-15 cm zolacj) Nowe budownctwo, podwyższona zolacja ceplna(bardzo dobrze zolowane) Zapotrzebowane w odnesenu do powerzchn budynku Zapotrzebowane w odnesenu do kubatury budynku W/m 2 W/m 3 90-100 33-37 65-75 25-28 45-65 17-25 30-40 11-15 Analzowany budynek zalcza sę do obektów nowego budownctwa ze standardową zolacją ceplną, a wysokość pomeszczeń ogrzewanych meśc sę w zakrese 2,5 2,7 m. Na podstawe tabel nr 5 przyjęto wskaźnk zapotrzebowana na cepło równy 50 W/m 2. Korzystając z danych zameszczonych na rysunkach archtektonczno-budowlanych dołączonych do pracy oblczono powerzchnę ogrzewaną budynku (tabela nr 6). 21
Tabela 6. Ogrzewana powerzchna budynku Kondygnacja Powerzchna ogrzewana [m 2 ] Perwsze pętro 77,9 Parter 78,5 Pwnca 0 Suma 156,4 Zapotrzebowane na moc ze względu na ogrzewane pomeszczeń: P = 156,4 m 50 W = 7820 W m Moc kotła potrzebna do ogrzewana cepłej wody użytkowej Zakłada sę, że cepła woda użytkowa będze przygotowywana w oddzelnym zasobnku z wymennkem cepła. Przyjmując zapotrzebowane cepłej wody użytkowej 50 ltrów /osobę /dobę przy założonej temperaturze wody zmnej 10 C cepłej 50 C oraz ceple właścwym wody równym 4070 c.w.u. dla jednej osoby ze wzoru: możemy oblczyć zapotrzebowane cepła na potrzeby J Q = m c t = 50 l 4070 (50 10 ) = 8140000 J kg Zakładając teoretyczny czas przygotowana 50 l cepłej wody w przecągu 2 godzn sprawność wymennka cepła na pozome 80% otrzymujemy potrzebną moc ceplną na osobę: P... = Q 8140000 J = = 1413 W η t 0,8 7200s W analzowanym budynku meszka czteroosobowa rodzna, tak węc całkowte zapotrzebowane na moc ceplną do przygotowana c.w.u. wynos: P = 4 P... = 4 1413W = 5652 W 22
Całkowta moc kotła Całkowta moc kotła potrzebna do ogrzana pomeszczeń przygotowana cepłej wody użytkowej wynos: P = P + P = 7820W + 5652W = 13472W = 13,5kW Dla analzowanego budynku pownen zostać dobrany kocoł o mocy mnmum 13,5 kw. Dodatkowe założena Aby ujednolcć analzę ułatwć określene wartośc kryterów dla poszczególnych warantów, ogranczono sę do systemów centralnego ogrzewana z dodatkowym zasobnkem na cepłą wodę użytkową. Pozwol to skupć rozważana na jednej grupe urządzeń grzewczych (jednofunkcyjnych kotłach centralnego ogrzewana), elmnując wpływ dodatkowych elementów systemu na wynk oceny. System centralnego ogrzewana Na system centralnego ogrzewana oprócz urządzena grzewczego składają sę grzejnk, rury grzewcze, armatura, zolacja nne elementy. Na potrzeby analzy przyjęto, że nstalacja została wykonana w systeme trójnkowym w poprawny sposób, z zachowanem wszelkch zasad sztuk nżynerskej. Średno w pętrowym domu rozprowadzene nstalacj centralnego ogrzewana wraz z zakupem grzejnków będze kosztowało od 72 do 126 zł/m 2. Cena uwzględna rozprowadzene rur c.o., zakup montaż grzejnków. W sume węc koszt nstalacj c.o. zaslanej grzejnkam wynos w analzowanym obekce około [13]: K.. = 90 zł m 156,4m = 14076 zł 14 tys. zł Zasobnk cepłej wody użytkowej W trakce wcześnejszych oblczeń przyjęto 50 l cepłej wody użytkowej na osobę na dobę. Przyjmując, że w analzowanym obekce meszka czteroosobowa rodzna, zbornk na c.w.u. pownen meć welkość mnmum 200l. Z oferty dostępnej na rynku wybrano wymennk SW-200 Termo Max frmy KOSPEL. Urządzene jest kompatyblne z każdym kotłem wybranym do analzy. Koszt wymennka to 2065 zł [14]. 23
System centralnego ogrzewana wymennk c.w.u. jest częścą każdego z warantów, dlatego elementy te ne zostaną uwzględnone w dalszej analze. 5.2. WARIANT 1 KOCIOŁ ELEKTRYCZNY EKOCO.LN2 FIRMY KOSPEL Rys. 4. Kocoł EKOCO.LN2 Tabela 7. Dane technczne kotła EKOCO.LN2 Moc znamonowa 15 kw Napęce znamonowe 400V 3N~ Nomnalny pobór prądu 21,7 A Mnmalny przekrój elektrycznych przewodów przyłączenowych 5 x 2,5 mm 2 Przyłącza wodne Gw 3/4" Orentacyjna powerzchna grzewcza 130-180 m 2 24
Koszt bezpośredn: Na koszty bezpośredne składa sę: Koszt zakupu kotła EKOCO.LN2-15 według [14] 3220 zł Koszt zaworu 3-drogowego HONEYWELL - 3/4"(zawór VCZMH6000E, słownk VC6013ZZ00 z kablem) do współpracy z wymennkem cepła według [14] 469 zł Koszt montażu kotła przez fachowca 400 zł Całkowty koszt bezpośredn wynos 4089 zł. Koszty eksploatacyjne: Operatorem systemu dystrybucyjnego sprzedawcą energ elektrycznej na terene obektu jest RWE Polska. Przy taryfe G11 (stała cena przez całą dobę) koszt energ wynos 0,53 zł/kwh [15]. Sprawność kotła wynos 100%. 1 GJ energ to po przelczenu 277,78 kwh, tak węc koszt 1 GJ energ wynos: Trwałość: K = 1 0,53 zł 277,78 kwh = 147,22zł kwh Okres gwarancj: 24 mesące dane producenta Wpływ na środowsko (ekologczność): Powszechne uważa sę, że prąd jest najbardzej ekologcznym źródłem cepła, a korzystane z energ elektrycznej ne pomnaża ucążlwych zaneczyszczeń środowska. Szkodlwe substancje powstają ne w domach, ale tam, gdze ta energa jest wytwarzana, to zaś umożlwa skuteczne oczyszczane spaln. Z drugej strony, spalny emtowane do atmosfery przez elektrowne węglowe stanową poważne zagrożene dla środowska naturalnego w postac kwaśnych deszczy oraz efektu ceplarnanego,a wytwarzane energ elektrycznej wąże sę z gromadzenem tysęcy ton odpadów. [16] Uwzględnając powyższe opne przyjmuję wartość kryterum ekologcznośc jako przecętną (3). 25
Komfort użytkowana: Kotły elektryczne doskonale nadają sę do ogrzewana budynków oddalonych od sec gazowej oraz takch, w których ne ma możlwośc podłączena gazu. Ich nstalacja wąże sę z newelkm nakładam nwestycyjnym. Ne wymagają budowy komna, kotłown an pomeszczeń na składowane opału, wystarczy tylko przyłącze elektryczne. Zastosowane odpowednego sterowana zapewna wysok komfort ceplny bezobsługową pracę. Automatyczna modulacja mocy oraz sprawność na pozome 99,4% zapewnają energooszczędną eksploatację. Kotły elektryczne są nowoczesnym, komfortowym ekologcznym źródłem cepła. Są newelkm urządzenam o estetycznym wyglądze, które można łatwo zanstalować praktyczne w dowolnym pomeszczenu. [14] Przyjęto wartość kryterum komfortu użytkowana jako bardzo korzystną (5). Tabela 8. Podsumowane wartośc kryterów dla Warantu nr 1. Kryterum Koszt bezpośredn Koszt eksploatacyjny Trwałość Wartość 4089 zł 147,22 zł 24 mesące Ekologczność Przecętna (3) Komfort użytkowana Bardzo korzystny (5) 26
5.3. WARIANT 2 KOCIOŁ GAZOWY UNICO ELEGANCE 24 GCO FIRMY TERMET Rys. 5. Kocoł Unco Elegance 24 GCO Tabela 9. Dane technczne kotła gazowego Unco Elegance 24 GCO Obeg c.o. Wartość Moc ceplna kotła 7 24 kw Sprawność użyteczna kotła dla mocy znamonowej 91,6 % Maksymalne cśnene wody 3 bary Maksymalna temperatura pracy c.o. 95 C Temperatura nastawana 40 85 C Pojemność naczyna wzborczego 6 dm 3 Wymary montażowe Masa Wymary (wysokość x szerokość x głębokość) Przyłącze gazu Przyłącze wody grzewczej c.o. Przyłącze odprowadzena spaln 26 kg 700 mm x 360 mm x 300 mm G ¾ cala G ¾ cala Ø 130 mm 27
Koszt bezpośredn: Na koszty bezpośredne składa sę: Koszt zakupu kotła Unco Elegance 24 GCO według [17] 3787,17 zł Koszt zaworu trójdrożnego typu VC6013MG6000E do współpracy z wymennkem cepła według [17] 367,77 zł Czujnk NTC wraz z przewodem według [17] 47,97 zł Koszt montażu kotła przez fachowca 500 zł Koszt przyłącza gazowego na które składa sę [18]: o Wydane warunków techncznych zapotrzebowana na gaz - 50-150zł. o Projekt budowy przyłącza gazowego - 1.000-2.500 zł. o Opłaty geodezyjne (obejmującą geodezyjne wytyczene przyłącza, wykonane mapy oraz nwentaryzację powykonawczą) - 1.000-2.000 zł. o Opłata przyłączenowa - 1.400-2.000 zł. o Montaż szafk gazowej - 300-600 zł. o Odbór przyłącza gazowego - 100-150 zł. o Cena materałów budowlanych właścwej budowy przyłącza.-1.500-2.500 zł. Koszt wykonana przyłącza gazowego przyjęto równy 6500 zł. Całkowty koszt bezpośredn wynos 11200 zł. Koszty eksploatacyjne: Dostawcą gazu do obektu jest spółka Polske Górnctwo Naftowe Gazownctwo (PGNG). Według taryfkatora dla odborców ndywdualnych [19] aktualna cena gazu zemnego wynos 14,288 gr/kwh. W oblczenach należy uwzględnć sprawność kotła wynoszącą 91,6%. 1 GJ energ to po przelczenu 277,78 kwh, tak węc koszt 1 GJ energ wynos: K = 0,14288 zł kwh 277,78 kwh = 43,33 zł 0,916 Trwałość: Okres gwarancj: 36 mesęcy dane producenta 28
Wpływ na środowsko (ekologczność): Kotły gazowe dają pełną swobodę automatycznego sterowana. Można nemal dowolne ustalać temperaturę wody programować różną ntensywność ogrzewana w różnych porach dna. Kocoł włącza sę wyłącza samoczynne, zależne od zapotrzebowana na cepło. Pozwala to maksymlane zmnejszyć zużyce gazu [20]. Wśród trzech używanych powszechne palw perwotnych - węgla, oleju opałowego gazu zemnego, właśne gaz zemny jest źródłem energ najbardzej przyjaznym dla środowska. Równeż wydobyce przesyłane gazu zemnego odbywa sę w sposób przyjazny dla środowska otoczena. W skład gazu zemnego wchodzą prawe wyłączne metan obojętny azot, ne występuje w nm sarka oraz metale cężke np. kobalt, ołów, rtęć. Dzęk temu w procese spalana ne tworzą sę pyły, dwutlenek sark ne powstają stałe odpady spalana, jak popół, żużel czy sadze. W porównanu z węglem olejem opałowym spalany gaz zemny emtuje znaczne mnej tlenków azotu, jak równeż tlenku węgla oraz dwutlenku węgla powodującego groźny dla klmatu Zem tzw. "efekt ceplarnany". [21] Tabela 10. Porównane emsj szkodlwych substancj przy spalanu wartośc względne [21] Pyły CO CO 2 NO x SO 2 Węgel 1,003 1,096 0,120 0,177 0,840 Olej opałowy 0,005 0,034 0,082 0,110 0,132 Gaz zemny 0,009 0,015 0,063 0,054 - Uwzględnając powyższe opne przyjmuję wartość kryterum ekologcznośc jako korzystną (4). Komfort użytkowana: Kotły gazowe to urządzena bezobsługowe, po podłączenu ch do sec gazowej ne ma potrzeby usuwana produktów spalana, które w forme gazowej ulatują przez przewód komnowy do atmosfery. Są bezgłośne estetyczne, zajmują mało mejsca w kotłown. Można je dostosować do ndywdulanych potrzeb za pomocą panelu sterowana. 29
Forma dostarczana gazu wąże sę z konecznoścą wykonana przyłącza gazowego, wymagającego spełnena określonych formalnośc.w trakce użytkowana kotła zachodz koneczność rozlczana dodatkowych rachunków za gaz oraz stałego śledzena zman w taryfkatorze dostawcy. Przyjęto wartość kryterum komfortu użytkowana jako korzystną (4). Tabela 11. Podsumowane wartośc kryterów dla Warantu nr 2 Kryterum Koszt bezpośredn Koszt eksploatacyjny Trwałość Wartość 11200 zł 43,33 zł 36 mesęcy Ekologczność Korzystna (4) Komfort użytkowana Korzystny (4) 30
5.4. WARIANT 3 KOCIOŁ GAZOWY KONDENSACYJNY VITODENS 200-W FIRMY VIESSMANN Rys. 6. Kocoł VITODENS 200-W Tabela 12. Dane technczne kotła VITODENS 200-W Znam. moc ceplna (50/30 C) Znam. moc ceplna (80/60 C) Wymary (długość x szerokość x wysokość) Cężar Pojemność wymennka cepła 3,2 19 kw 2,9 17,2 kw 360 mm x 450 mm x 850 mm 41 kg 1,8 l Koszt bezpośredn: Na koszty bezpośredne składa sę: Koszt zakupu kotła VITODENS 200-W według [22] 9728 zł Koszt montażu kotła przez fachowca 500 zł Koszt przyłącza gazowego jak przy Warance 2-6500 zł Całkowty koszt bezpośredn wynos 16728 zł. 31
Koszty eksploatacyjne: Dostawcą gazu do obektu jest spółka Polske Górnctwo Naftowe Gazownctwo (PGNG). Według taryfkatora dla odborców ndywdualnych [19] aktualna cena gazu zemnego wynos 14,288 gr/kwh. W oblczenach należy uwzględnć sprawność kotła wynoszącą 109%. 1 GJ energ to po przelczenu 277,78 kwh, tak węc koszt 1 GJ energ wynos: K = 0,14288 zł kwh 277,78 kwh 1,09 = 36,41 zł Trwałość: Okres gwarancj: 24 mesące dane producenta Wpływ na środowsko (ekologczność): Kocoł gazowy kondensacyjny charakteryzuje sę dentycznym cecham jak Warant 2 kocoł gazowy. Dodatkowo zastosowana w kotłach technka kondensacyjna pozwala wykorzystywać ne tylko cepło, które powstaje podczas spalana gazu, ale równeż to zawarte w spalnach, które przy tradycyjnej technce grzewczej uchodz przez komn. Kotły kondensacyjne wyposażone są w wymennk cepła, które przed odprowadzenem spaln do komna schładzają je do tego stopna, że zawarta w nch para wodna ulega kondensacj, a uwolnone w ten sposób cepło odprowadzane jest dodatkowo do systemu grzewczego. Dzęk temu kotły kondensacyjne charakteryzują sę wększą sprawnoścą nż konwencjonalne, a węc do uzyskana tej samej lośc cepła zużywają znacznej mnej palwa. Przyjęto wartość kryterum ekologcznośc jako bardzo korzystną (5). Komfort użytkowana: Komfort użytkowana charakteryzuje sę dentycznym cecham jak Warant 2 kocoł gazowy. Przyjęto wartość kryterum komfortu użytkowana jako korzystną (4). 32
Tabela 13. Podsumowane wartośc kryterów dla Warantu 3 Kryterum Koszt bezpośredn Koszt eksploatacyjny Trwałość Wartość 16728 zł 36,41 zł 24 mesące Ekologczność Bardzo korzystna (5) Komfort użytkowana Korzystny (4) 5.5. WARIANT 4 KOCIOŁ Z PODAJNIKIEM NA PELLETY PELLETS FUZZY LOGIC2 FIRMY KOSTRZEWA Rys. 7. Kocoł Pellets Fuzzy Logc2 33
Tabela 14. Dane technczne kotła Pellets Fuzzy Logc2 15kW PARAMETR PFL2 15 kw Zakres regulacj 5-15 Metoda regulacj FL 2*, PID Klasa kotła wg PN EN 303-5 3 Pojemność wodna [L] 65 Max. cśnene pracy [bar] 2 Cąg komnowy [mbar] 0.15-0.25 Mn. temp. wody powracającej do kotła [ C] 50 Temperatura spaln dla mocy nomnalnej / mnmalnej [ C] Przyblżone zużyce palwa przy mocy nomnalnej / mnmalnej - pelet [kg] Przyblżone zużyce palwa przy mocy nomnalnej / mnmalnej - groszek węglowy [kg] 140 / 90 3.48 / 1.16 2.34/0.78 Średnca czopucha [mm] 160 Średnca krócec zaslana/ powrotu [cal] 1.5 Zaslane [V] 230 Maksymalny pobór energ elektrycznej (podczas rozpalana) [W] 140 / 900 Waga [kg] 370 Pojemność zbornka palwa [L] 250 Wymary otworu załadowczego [mm] 360x360 Koszt bezpośredn: Na koszty bezpośredne składa sę: Koszt zakupu kotła Pellets Fuzzy Logc2 15kW według [23] 15480zł Koszt zakupu pompy zaworu trójdrogowego do zasobnka c.w.u. 500 zł Koszt montażu kotła przez fachowca 1000 zł Całkowty koszt bezpośredn wynos 16980 zł. 34
Koszty eksploatacyjne: Jako palwo przyjęto granulat z trocn (pelet) wykonany zgodne z EN 14961-2:2011 klasa A1. Przyjęto wartość opałową pelletu równą 18 MJ/kg cenę za tonę równą 750 zł [24]. Sprawność kotła wynos 91% K = 1000 0,75 zł kg 0,91 18 MJ kg = 45,79 zł Trwałość: Okres gwarancj: 72 mesące dane producenta Wpływ na środowsko (ekologczność): Pelety zalcza sę do palw ekologcznych, gdyż przyjmuje sę, że - podobne jak drewno - ne powodują zaneczyszczena środowska naturalnego dwutlenkem węgla. Podczas spalana peletów do atmosfery przedostaje sę tyle CO2, le w czase wzrostu pochłanają drzewa, z których je wytworzono. Dzęk temu blans emsj CO2 jest zerowy. Istotnym atutem peletu jest to, że może on być produkowany z lokalne dostępnych surowców. Granulat powstaje z odpadów drzewnych, zatem jego produkcja przyczyna sę do zmnejszana problemu zagospodarowana odpadów zużyca palw kopalnych. Newelka lość popołu powstająca podczas spalana peletu może być wykorzystana jako nawóz mneralny. Przyjęto wartość kryterum ekologcznośc jako bardzo korzystną (5). Komfort użytkowana: Palwo w postac granulatu jest zasypywane do zbornka o bardzo dużej pojemnośc. Wypełnene takego zbornka w zależnośc od zapotrzebowana na energę budynku pozwol na bezobsługową pracę urządzena od 7 do 30 dn. Aby podwyższyć wygodę obsług zmnejszyć lość spalanego palwa zastosowano regulację Fuzzy Logc 2 generacj. Zastowano równeż funkcję automatycznego rozpalana. Duży popelnk ograncza wyberane popołu (raz na 5 mesęcy przy grzanu c.w.u.)[25]. Kocoł zajmuje dużo mejsca w kotłown, a zapewnene zapasu pelet wymaga odpowednej lośc mejsca cyklcznego zamawana u dostawców. 35
Przyjęto wartość kryterum komfortu użytkowana jako przecętną (3). Tabela 15. Podsumowane wartośc kryterów dla Warantu nr 4 Kryterum Koszt bezpośredn Koszt eksploatacyjny Trwałość Wartość 16980 zł 45,79 zł 72 mesące Ekologczność Bardzo korzystna (5) Komfort użytkowana Przecętny (3) 5.6. WARIANT 5 KOCIOŁ ZASYPOWY NA WĘGIEL LOGANO S112 15KW FIRMY BUDERUS Rys. 8. Kocoł Logano S112 36
Tabela 16. Dane technczne kotła Logano S112 15kW Koszt bezpośredn: Na koszty bezpośredne składa sę: Koszt zakupu kotła Logano S112 15kW według [26] 5533,77zł Koszt zakupu pompy zaworu trójdrogowego do zasobnka c.w.u. 500 zł Koszt montażu kotła przez fachowca 700 zł Całkowty koszt bezpośredn wynos 6734 zł. Koszty eksploatacyjne: Jako palwo przyjęto węgel kamenny klasy orzech. Przyjęto wartość opałową wegla równą 27 MJ/kg cenę za tonę równą 898 zł [27]. Sprawność kotła według tabel nr 16 wynos 78%. K = 1000 0,898 zł kg 0,78 27 MJ kg = 42,64 zł 37
Trwałość: Okres gwarancj: 60 mesęcy dane producenta Wpływ na środowsko (ekologczność): W porównanu z gazem zemnym olejem opałowym spalany węgel emtuje znaczne węcej tlenków azotu, jak równeż tlenku węgla oraz dwutlenku węgla. Orentacyjne wartośc emsj pokazano w tabel nr 10. Dodatkowo kotły węglowe mają nską sprawność w stosunku do nnych rodzajów kotłów, co powoduje nepełne wykorzystane wartośc opałowej węgla. Kolejną wadą węgla pod względem ekologcznośc jest jego neodnawalność oraz negatywny wpływ na środowsko środków transportu, którym dostarczany jest wegel. Przyjęto wartość kryterum ekologcznośc jako nekorzystną (2). Komfort użytkowana: Kotły zasypowe wymagają uzupełnana palwa co klka godzn codzenne trzeba je na nowo rozpalać. Dodatkowo mają ogranczone możlwośc sterowana. Intensywność spalana można regulować tylko zmenając lość powetrza dostarczanego do spalana wykorzystując tzw. markownk cągu lub wentylator nadmuchowy [20]. W wynku spalana wegla powstaje równeż dość dużo popołu (ok. 10%), który trzeba często usuwać z urządzena. Przyjęto wartość kryterum komfortu użytkowana jako bardzo nekorzystną (1). Tabela 17. Podsumowane wartośc kryterów dla Warantu nr 5 Kryterum Koszt bezpośredn Koszt eksploatacyjny Trwałość Wartość 6734 zł 42,64 zł 60 mesęcy Ekologczność Nekorzystna (2) Komfort użytkowana Bardzo nekorzystny (1) 38
5.7. WARIANT 6 POMPA CIEPŁA GLIKOL-WODA LOGATHERM WPS 17-1 FIRMY BUDERUS Rys. 9. Pompa cepła Logatherm WPS 17-1 Tabela 18. Dane technczne pomp cepła z ser Logatherm WPS 17-1 Moc grzewcza kw/cop (B0/W35) EN14511 17,0/4,7 Moc grzewcza kw/cop (B0/W45) EN14511 16,1/3,6 Moc grzewcza kw/cop (B0/W55) EN14511 15,2/2,8 Moc grzewcza max (B0/W35) z grzałką 9 26,0 kw Makymalna tempetatura zaslana +62 C Wymary (WxDxH) Waga Pozom cśnena akustycznego Typ sprężark Maksymalne cśnene Czynnk chłodnczy R410A 600 mm x 645 mm x 1520 mm 192 kg 32 db Spralna Copeland 42 bary 2,8 kg 39
Koszt bezpośredn: Na koszty bezpośredne składa sę: Koszt zakupu pompy cepła Logatherm WPS 17-1 według [26] 43 807,68 zł Koszt wykonana odwertów na ponowy kolektor gruntowy 16 000 zł [28] Koszt zakupu zbornka buforowego Logalux P120/5W według[26] 2 554,71zł Koszt montażu pompy cepła przez fachowca 2500 zł Całkowty koszt bezpośredn wynos 64862,39 zł. Koszty eksploatacyjne: Operatorem systemu dystrybucyjnego sprzedawcą energ elektrycznej na terene obektu jest RWE Polska. Przy taryfe G11 (stała cena przez całą dobę) koszt energ wynos 0,53 zł/kwh [15]. Sprawność pompy cepła COP określa le kwh energ ceplnej uzyskuje sę z 1 kwh wykorzystanej energ elektrycznej. Przyjęto parametry grzewcze B0/W45, tak węc COP = 360% 1 GJ energ to po przelczenu 277,78 kwh, tak węc koszt 1GJ energ wynos: K = 0,53 zł kwh 277,78 kwh = 40,9zł 3,6 Trwałość: Okres gwarancj: 60 mesęcy dane producenta Wpływ na środowsko (ekologczność): Pompy cepła to newelke, ekologczne urządzena służące przede wszystkm do ogrzewana domu. W tym celu poberają cepło pochodzące z otoczena (wody, gruntu lub powetrza), czyl tak zwanego dolnego źródła, przekazują je do źródła górnego nstalacj grzewczej (grzejnków lub ogrzewana podłogowego). Pompy cepła pracują w sposób neszkodlwy dla środowska urządzena te ne produkują dymu, popołu an żadnych nnych substancj szkodlwych dla środowska. [29] Praca sprężark, będącej elementem pompy cepła wymaga wykorzystana prądu, jednak do wytworzena jednostk energ ceplnej potrzeba o wele mnej energ elektrycznej nż w przypadku kotłów elektrycznych. Przyjęto wartość kryterum ekologcznośc jako bardzo korzystną (5). 40
Komfort użytkowana: Pompy cepła są bezobsługowym urządzenam o estetycznej obudowe. Ne wymagają usuwana odpadów, gdyż korzystają z odnawalnych źródeł energ ceple zawartym w grunce, wodze lub powetrzu. Model Logatherm WPS 17-1 pracuje dość ccho, emtując dźwęk o maksymalne 32 db (tabela nr 18). Zamontowany zbornk buforowy dodatkowo zmnejsza częstotlwość uruchamana sę sprężark. Przyjęto wartość kryterum komfortu użytkowana jako korzystną (4). Tabela 19. Podsumowane wartośc kryterów dla Warantu nr 6 Kryterum Koszt bezpośredn Koszt eksploatacyjny Trwałość Wartość 64862,39 zł 40,9 zł 60 mesęcy Ekologczność Bardzo korzystna (5) Komfort użytkowana Korzystny (4) 41
6. OBLICZENIA DLA WYBRANYCH METOD OCENY Wynk otrzymane w częśc analtycznej przedstawono w postac tabel zborczych. W tabel nr 20 zestawono wartośc kryterów dla wszystkch przyjętych warantów. Tabela 20. Zestawene wartośc kryterów decyzyjnych dla warantów analzy KRYTERIUM 1 KRYTERIUM 2 KRYTERIUM 3 KRYTERIUM 4 KRYTERIUM 5 koszt bezpośredn (zł) Koszt eksploatacyjny (zł) Trwałość (mesące) Ekologczność Komfort użytkowana Warant 1 4089 147,22 24 3 5 Warant 2 11200 43,33 36 4 4 Warant 3 16728 36,41 24 5 4 Warant 4 16980 45,79 72 5 3 Warant 5 6734 42,64 60 2 1 Warant 6 64862 40,90 60 5 4 Tabela 20 stanow wejścową macerz rozwązań dla wszystkch metod oceny welokryteralnej. Wartośc ocen dla kryterów merzalnych uzyskano na podstawe oblczeń danych producenta. Natomast wartośc ocen kryterów trudno merzalnych określono przy wykorzystanu przyjętej skal ocen. W tabel nr 21 przedstawono uśrednone stopne ważnośc dla poszczególnych kryterów, które równeż stanową dane wejścowe dla wszystkch metod oceny (oprócz metody sumy). Stopne ważnośc zostały subektywne dobrane według preferencj autora pracy. Tabela 21. Wektor wag kryterów głównych [Q] KRYTERIUM WAGA Koszt bezpośredn 0,25 Koszt eksploatacyjny 0,4 Trwałość 0,1 Ekologczność 0,1 Komfort użytkowana 0,15 42
6.1. NORMALIZACJA WEJŚCIOWEJ MACIERZY ROZWIĄZAŃ ETAP I Przekształcene wejścowej tabel rozwązań w macerz rozwązań A (w celu przyjęca najmnejszych wartośc opsujących rozpatrywane krytera jako najlepsze) ze wzoru: A gdze: lczba warantów, j lczba kryterów Macerz A przyjmuje postać: 1 a j 4089 147,22 0,042 0,3 0,2 11200 43,33 0,028 0,3 0,3 16728 36,41 0,042 0,2 0,3 [A] = 16980 45,79 0,014 0,2 0,3 6734 42,64 0,017 0,5 1,0 64862 40,9 0,017 0,2 0,3 ETAP II Wyrazy znormalzowanej macerzy P oblcza sę według wzoru: gdze: p j p m 1 j p 2 j 1, m j 1, n, (m lczba warantów, n lczba kryterów) m 1 p j 2 = 70446,66 174,54 0,07 0,74 1,16 Przykładowe oblczene dla perwszej kolumny: p = 4089 + 11200 + 16728 + 16980 + 6734 + 64862 = 4962732105 = 70446,66 Przykładowe oblczene dla perwszej komórk: p = 4089 70446,66 = 0,058 43
Tabela 22. Znormalzowana macerz wejścowa rozwązań P Kryterum 1 Kryterum 2 Kryterum 3 Kryterum 4 Kryterum 5 Warant 1 0,058 0,843 0,590 0,452 0,173 Warant 2 0,159 0,248 0,393 0,339 0,216 Warant 3 0,237 0,209 0,590 0,271 0,216 Warant 4 0,241 0,262 0,197 0,271 0,288 Warant 5 0,096 0,244 0,236 0,678 0,864 Warant 6 0,921 0,234 0,236 0,271 0,216 Zaprezentowane w tabel nr 22 wartośc poszczególnych kryterów dla analzowanych warantów stanową znormalzowaną wejścową macerz rozwązań dla wszystkch metod (oprócz AHP). 6.2 METODA SUMY W tabel 23 przedstawono wynk oceny warantów przy wykorzystanu metody sumy. Tabela 23. Ocena warantów przy wykorzystanu metody sumy Kryterum 1 Kryterum 2 Kryterum 3 Kryterum 4 Kryterum 5 OCENA WARIANTU Warant 1 0,058 0,843 0,590 0,452 0,173 2,116 5 Warant 2 0,159 0,248 0,393 0,339 0,216 1,356 2 Warant 3 0,237 0,209 0,590 0,271 0,216 1,523 3 Warant 4 0,241 0,262 0,197 0,271 0,288 1,259 1 Warant 5 0,096 0,244 0,236 0,678 0,864 2,118 6 Warant 6 0,921 0,234 0,236 0,271 0,216 1,878 4 WYNIK Przykładowe oblczene dla perwszego wersza: S = 0,058 + 0,843 + 0,590 + 0,452 + 0,173 = 2,116 44
Rysunek nr 10 przedstawa szereg warantów preferencyjnych w ramach metody sumy. 4 2 3 6 1 5 6.3 METODA SUMY WAŻONEJ Rys. 10. Uszeregowane warantów w ramach metody sumy. Tabela 24. Znormalzowana macerz wejścowa rozwązań P Kryterum 1 Kryterum 2 Kryterum 3 Kryterum 4 Kryterum 5 Warant 1 0,058 0,843 0,590 0,452 0,173 Warant 2 0,159 0,248 0,393 0,339 0,216 Warant 3 0,237 0,209 0,590 0,271 0,216 Warant 4 0,241 0,262 0,197 0,271 0,288 Warant 5 0,096 0,244 0,236 0,678 0,864 Warant 6 0,921 0,234 0,236 0,271 0,216 WEKTOR WAG [Q] 0,25 0,4 0,1 0,1 0,15 Wyrazy znormalzowanej macerzy V oblcza sę według wzoru: V = q p gdze: 1, m j 1, n, V = 0,058 0,25 = 0,015 W Tabel 25 przedstawono wynk oceny warantów przy wykorzystanu metody sumy ważonej. Tabela 25. Ocena warantów przy wykorzystanu metody sumy ważonej Kryterum 1 Kryterum 2 Kryterum 3 Kryterum 4 Kryterum 5 OCENA WARIANTU Warant 1 0,0145 0,3374 0,0590 0,0452 0,0259 0,482 6 Warant 2 0,0397 0,0993 0,0393 0,0339 0,0324 0,245 1 Warant 3 0,0594 0,0834 0,0590 0,0271 0,0324 0,261 3 Warant 4 0,0603 0,1049 0,0197 0,0271 0,0432 0,255 2 Warant 5 0,0239 0,0977 0,0236 0,0678 0,1296 0,343 4 Warant 6 0,2302 0,0937 0,0236 0,0271 0,0324 0,407 5 WYNIK 45
Przykładowe oblczene dla perwszego wersza: S = 0,0145 + 0,3374 + 0,0590 + 0,0452 + 0,0259 = 0,482 Rysunek nr 11 przedstawa szereg warantów preferencyjnych w ramach metody sumy ważonej. 2 4 3 5 6 1 Rys. 11. Uszeregowane warantów w ramach metody sumy ważonej. 6.4. METODA PUNKTU IDEALNEGO Tabela 26. Znormalzowana macerz wejścowa rozwązań P Kryterum 1 Kryterum 2 Kryterum 3 Kryterum 4 Kryterum 5 Warant 1 0,058 0,843 0,590 0,452 0,173 Warant 2 0,159 0,248 0,393 0,339 0,216 Warant 3 0,237 0,209 0,590 0,271 0,216 Warant 4 0,241 0,262 0,197 0,271 0,288 Warant 5 0,096 0,244 0,236 0,678 0,864 Warant 6 0,921 0,234 0,236 0,271 0,216 WEKTOR WAG [Q] 0,25 0,4 0,1 0,1 0,15 Wyrazy znormalzowanej macerzy V oblcza sę według wzoru: V = q p gdze: 1, m j 1, n, V = 0,058 0,25 = 0,015 Tabela 27. Znormalzowana macerz rozwązań V Kryterum 1 Kryterum 2 Kryterum 3 Kryterum 4 Kryterum 5 Warant 1 0,0145 0,3374 0,0590 0,0452 0,0259 Warant 2 0,0397 0,0993 0,0393 0,0339 0,0324 Warant 3 0,0594 0,0834 0,0590 0,0271 0,0324 Warant 4 0,0603 0,1049 0,0197 0,0271 0,0432 Warant 5 0,0239 0,0977 0,0236 0,0678 0,1296 Warant 6 0,2302 0,0937 0,0236 0,0271 0,0324 46