OBLICZANIE ZMÓWIONEJ MOCY CIEPLNEJ na podstawie danych z świadectwa charakterystyki energetycznej budynku

Równanie ustalające wartość zamówionej moc y cieplnej zgodnie z § 41 ust. 3. Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 17 września 2010r. (dz. U. Nr 194 poz. 1291) strefa klimatyczna III; φn = 40

Nz [kW ]=Qdco [kWh ]nh [ φn

293−(273+x [0C ]) ]+Qdcw [kWh ]nh (1)

WYKORZYSTANE przy ustalaniu wartości zamówionej mocy cieplnej na podstawie danych z świadectwa charakterystyki energetycznej.

Nz ;k=Nu;co /ηH ,tot+Nu ;cw /ηW ,tot ; [kW] (2)

Nz;k - całkowita zamówiona moc cieplnaNu;co – moc cieplna użytkowa do ogrzewania i wentyla cji Nu;cw - moc cieplna użytkowa do podgrzania wodyηH,tot; średnia sezonowa sprawność systemu grzewczego; zał.1 metodologia- pkt.4.1.2.1. (16).ηW,tot; średnia roczna sprawność całkowita systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej; zał.1 metodologia- pkt.4.1.3.1. (25).

I. Zapotrzebowanie na moc cieplną do ogrzewania i wentyla cji obliczone na podstawie bilansów miesięcznych .

Na potrzeby świadectwa charakterystyki energetycznej (zał.1 metodologia; pkt 5.2.2.), roczne zapotrzebowanie ciepła użytkowego do ogrzewania i wentylacji oblicza się metodą bilansów miesięcznych (Q H,nd,n = Q H,ht – ηH ,gnQ H,gn; kWh/m-ąc) co pozwala na ustalenie mocy cieplnej użytkowej Nu;co.

Nu; co[kW ]=QH ,h t ;n [kW h ]tm , co [h ] ∗[ ϕm

293−(273+x ,n [0C ]) ]−∑ηH , gn∗QH ,gn [kW h]tr ,co [h] (3)

Gdzie:QH,ht;n; - miesięczna strata ciepła dowolnego n-tego miesiąca, przyjętego do obliczeń mocy cieplnejtm,co- liczba godzin n-tego miesiąca przyjętego do obliczeń mocy cieplnejφm;- współczynnik zależny od strefy klimatycznej; dla strefy I=36; II=38 III = 40; IV=42; V=44x,n [0C];- średnia temperatura n-tego miesiąca przyjętego do obliczeń mocy cieplnejη H ,gn - współczynnik efektywności wykorzystania zysków QH,gn;- zysk ciepła n-tego miesiąca ∑ ηH,gn *QH,gn – suma miesięcznych zysków okresu obliczeniowegotr,co- całkowita liczba godzin miesięcy przyjętych do obliczeń świadectwa; 6 552 h

Uwaga: w zyskach „świadectwa” są uwzględniane straty do gruntu (norma; btr = 0,5), określone względną miarą między zyskiem, a stratą do gruntu.

1. ZAMÓWIONA MOC CIEPLNA do ogrzewania i wentylacji

Nz;co =Nu; co/ηH , tot [kW] (4)

ηH , tot = - średnia sezonowa sprawność systemu grzewczego; zał.1 metodologia- pkt.4.1.2.1.(16).

2. ZAMÓWIONA MOC CIEPLNA do ogrzewania i wentylacji obliczone metodą uproszczoną.

Nz , co [kW ]=Qk , H [ kWhrok ]

tr , co [h ]∗(1−ηH , gn∗γ ){[ ϕm293−(273+x [0C ]) ]−γ } (5)

Qk ,H -roczne zapotrzebowanie na energię końcową dostarczaną do budynku dla systemu ogrzewczego w kWh/rok

η H ,gn - współczynnik efektywności wykorzystania zysków γ - zyski / straty; γ = ∑ Q H,gn /∑ Q H,ht x [0C];- średnia temperatura obliczeniowego okresu grzewczego (styczeń- maj; wrzesień – grudzień) tr,co- całkowita liczba godzin miesięcy przyjętych do obliczeń świadectwa; 6 552hφm;- współczynnik zależny od strefy klimatycznej; dla strefy I=36; II=38 III = 40; IV=42; V=44

Uwaga; podane wskaźniki są obliczane na potrzeby świadectwa.

II. Zapotrzebowanie na moc cieplną do przygotowania ciepłej wody użytkowej

Świadectwo: metodologia zał. 1 pkt. 5.3. ustala zasady wyznaczania rocznego zapotrzebowania na energię użytkową do przygotowania ciepłej wody użytkowej; QW,Nd w kWh/rok. Na tej podstawie można obliczyć użytkową moc cieplną konieczną do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Nu, cw = QW , Nd[ kW hrok ]tr , cw [h]

[kW] (6)

Qw,nd - roczne zapotrzebowania na energię użytkową do przygotowania ciepłej wody użytkowejtr,cw - całkowita liczba godzin przyjętych do obliczeń świadectwa; 8760h

III. ZAMÓWIONA MOC CIEPLNA NA CW

Nz;cwśr =Nu; cw/ηW , tot [kW] (7)

ηW,tot; średnia roczna sprawność całkowita systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej. zał.1 metodologia- pkt.4.1.3.1. (25)

Opracował Andrzej Duszyński Warszawa kwiecień 2015r

OBLICZENIE zmówionej mocy cieplnej ,na podstawie przykładowo wyznaczonych współczynników (www.ign.org.pl/files/content/342/10%20krokow.ppt) na potrzeby świadectwa charakterystyki energetycznej, dla budynku mieszkalnego:• Dane:

Budynek 20 mieszkaniowy posiada 20 kuchni, 20 łazienek i 12 oddzielnych WC . Budynek o ogrzewanej powierzchni 1280 m2 i wysokości 2,6 m Przykład obliczeniowy H ve

Obliczenie współczynnika strat przez wentylację H ve; Tabela 1

• Kubatura ogrzewana ( wentylowana )= 1280 x 2,6 = 3328 m3

• V inf = 0,2 x kubatura wentylowana m3/h • V inf = 0,2 x 3328 = 665 m3/h

H ve = 0,33 ( 3210 + 665 ) = 1279 W/K (1)

Przykład obliczeniowy H tr Wyznacz współczynnik strat przez przenikanie przegród budynku:Dane:

• Dla ścian 1120 m2 x 0,90 W/m2K = 1008 W/K• Dla okien 260 m2 x 2,6 W/m2K = 676 W/K• Dla stropodachu 360 m2 x 0,6 W/m2K = 216 W/K• Dla stropu nad piwnicą 360 x 0,8 W/m2K x 0,5 = 144 W/K

Mostki liniowe:• Dla okien i drzwi balkonowych 422 m x 0,35 W/mK = 148 W/K• Dla płyt balkonowych 72 m x 0,85 W/mK = 61 W/K

Htr = 1008 + 676 + 216 + 144 + 148 + 61 = 2253 W/K (2)• Uwaga: btr = 0,5 to współczynnik zmniejszenia temperatury tab.6/10921

miesięczne strat ciepła przez przenikanie i wentylację Q H, ht

Q H,ht = Q tr + Q ve kWh/miesiąc Q tr = H tr ( θ int – θ e ) tm /1000 kWh/miesiąc Q ve = H ve ( θ int - θ e ) tm /1000 kWh/miesiąc Tabela 2

H tr Współczynnik strat mocy cieplnej przez przenikanie przez wszystkie przegrody zewnętrzne

W/K

H ve Współczynnik strat mocy cieplnej na wentylację W/K

Θ int Temperatura wewnętrzna zgodna z przepisami w WT ° C

Θ e Średnia miesięczna temperatura zewnętrzna wg najbliższej stacji meteorologicznej

° C

t m Liczba godzin w miesiącu h

Obliczono dla marca ( Θ e =2 0 C ); Q H,ht = 47 301 kWh/miesiąc (3) Miesięczne zyski od nasłonecznienia Q sol

Q sol = Q s1 + Q s2 kWh/miesiąc Tabela 3

Q s1 Miesięczne zyski ciepła od promieniowania słonecznego przez okna zamontowane w przegrodach pionowych

kWh/miesiąc

Q s2 Miesięczne zyski ciepła od promieniowania słonecznego przez okna zamontowane w połaciach dachowych

kWh/miesiąc

Obliczono dla marca: Qsol = 8 011 kWh/miesiąc (4)

Miesięczne wewnętrzne zyski ciepła Q int

Q int = q int x Af x tm / 1000 kWh/miesiąc Tabela 4

q int Obciążenie cieplne pomieszczenia zyskami wewnętrznymi W/m2

A f Powierzchnia pomieszczeń o regulowanej temperaturze m2

Obliczono dla marca: Q int = 4 762 kWh/miesiąc (5)

Miesięczne zapotrzebowanie ciepła do ogrzewania i wentylacji Q H,nd,n

Q Hnd = ∑ Q H,nd,n kWh/rok Q H,nd,n = Q H,ht – ηH,gn *Q H,gn kWh/m-ąc Tabela 5

Q H,nd,n Ilość ciepła niezbędna na pokrycie potrzeb ogrzewczych budynku w okresie miesięcznym

kWh/m - ąc

Q H,ht Straty ciepła przez przenikanie i wentylację w okresie miesięcznym kWh/m - ąc

Q H,gn Zyski ciepła od słońca i wewnętrzne w okresie miesięcznym kWh/m - ąc

ηH,gn Współczynnik efektywności wykorzystania zysków ciepła -

Obliczono dla marca: ηH,gn = 0,959; QH,nd,n = 35 052 kWh/m-ąc (6)

Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową Q H,Nd

Q Hnd = ∑ Q H,nd,n kWh/rok Roczne zapotrzebowanie ciepła użytkowego do ogrzewania i wentylacji oblicza się metodą bilansów miesięcznych i można je przedstawić w postaci tabeli w której są zapisane wszystkie dane konieczne do obliczenia ZAMÓWIONEJ MOCY CIEPLNEJ na cele grzewcze. Tabela 6

Rozpatruje się miesiące od stycznia do maja i od września do grudnia: PRZYJĘTO DO OBLICZEŃ: Q H,nd = 232 610 kWh/rok

Roczne zapotrzebowanie energii końcowej Q K,H

Q k,H = Q H,nd / η H,tot kWh/rok

η H,tot = η H,g * η H,s * η H,d * η H,e

Q H,nd Zapotrzebowanie na energię użytkową kWh/rok

η H,tot Średnia sezonowa sprawność całkowita systemu grzewczego -

η H,g Średnia sezonowa sprawność wytworzenia nośnika ciepła -

η H,s Średnia sezonowa sprawność akumulacji ciepła w elementach pojemnościowych

-

η H,d Średnia sezonowa sprawność dystrybucji nośnika ciepła -

η H,e Średnia sezonowa sprawność regulacji i wykorzystania ciepła -

Obliczono: η H,tot = 0,72; Q k,H = 323 069 kW I. ZAMÓWIONA MOC CIEPLNA DO OGRZEWANIA I WENTYLACJI obliczona na podstawie

bilansów miesięcznych.a. Moc cieplna użytkowa

Nu; co[kW ]=QH ,h t ;n [kW h ]tm , co [h ] ∗[ ϕm

293−(273+x ,n [0C ]) ]−∑ηH , gn∗QH ,gn [kW h]tr ,co [h]

Nu; co[kW ]=47301744

∗[ 40293−(273+2 ) ]−845856552 = 141,28 – 12,91 = 128,37 kW

φm;- współczynnik zależny od strefy klimatycznej; dla strefy I=36; II=38 III = 40; IV=42; V=44

Wprowadzone dane z Tabeli 6tm,co- liczba godzin n-tego miesiąca przyjętego do obliczeń mocy cieplnej ; marzec; 744x,n [0C];- średnia temperatura n-tego miesiąca przyjętego do obliczeń mocy cieplnej; Θ e = 20Ctr,co- całkowita liczba godzin miesięcy przyjętych do obliczeń świadectwa; 6 552h∑ηH ,gn∗QH ,gnwyliczone z Tabeli 6;poz 11- suma w sezonie grzewczym ∑ Q= 237 610 kWh; γ = Q H,gn /QH,h= 0,27; ∑ ηH ,gn *QH,gn= Q/2,75

b. Zamówiona moc cieplna na CO

Nz;co =Nu; co/ηH , tot = 129/ 0,72 = 179 [kW] = 0,179 MW

η H,tot = η H,g * η H,s * η H,d * η H,e • η H,g = 0,86 (kocioł gazowy)• η H,s = 1 ( nie ma buforu ) • η H,d = 0,93• η H,e = 0,9

η H,tot = 0,86 x 1 x 0,93 x 0,9 = 0,72

II. ZAMÓWIONA MOC CIEPLNA do ogrzewania i wentylacji obliczone metodą uproszczoną.

Nz , co [kW ]=Qk , H [ kWhrok ]

tr , co [h ]∗(1−ηH , gn∗γ ){[ ϕm293−(273+x [0C ]) ]−γ }

Nz , co [kW ]= 3230696552∗(1−0,959∗0,27 )

{[ 40293−(273+6 ,4 ) ]−0 ,27 }= 178 kW = 0,178 MW

x [0C];- średnia temperatura obliczeniowego okresu grzewczego (styczeń- maj; wrzesień – grudzień); 6,4 0Cpozostałe dane wprowadzono z tabeli 6II. ZAMÓWIONA MOC CIEPLNA do przygotowania ciepłej wody użytkowej

a. Moc cieplna użytkowa

Nu, cw = QW , Nd [ kW hrok ]tr , cw [h]

[kW]

Świadectwo: metodologia zał. 1 pkt. 5.3. wyznaczanie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową do przygotowania ciepłej wody użytkowej; QW,nd w kWh/rok.

Qw,nd = Vwi * Af * Cw * ρw * (𝜣w- 𝜣o) * kR * tR/3600; kwh/rokGdzie:Vwi - jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową *) dm3/(m2. dzień) = 1,6 (tabela 27)Af - powierzchnia pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza (powierzchnia ogrzewana) **) m2. Cw - ciepło właściwe wody (równe jest 4,19) kJ/(kg.K)ρw - gęstość wody (równa jest 1) kg/dm3𝜣w - obliczeniowa temperatura ciepłej wody użytkowej w zaworze czerpalnym (równa jest 55 °C)𝜣o - obliczeniowa temperatura wody przed podgrzaniem (równa jest 10°C)Kr - współczynnik korekcyjny ze względu na przerwy w użytkowaniu ciepłej wody użytkowej ***) = 0,9 (tabela 27)

tR - liczba dni w roku (równa jest 365) dzieńtr,cw - liczba godzini w roku (równa jest 365 razy 24 = 8 760) godzina

obliczenia dla budynku Królowej Marysieńki 31 gdzie Af = 8 846,88 m 2

Nu, cw = 243539,578760 = 28 kW

b. ZAMÓWIONA MOC CIEPLNA NA CW

Nz;cwśr =Nu; cw/ηW , tot [kW] (7)

ηW,tot; średnia roczna sprawność całkowita systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej. zał.1 metodologia- pkt.4.1.3.1. (25)

ηW,tot =ηW,g ⋅ ηW,d ηW,s ⋅ ηW,e = 0,455

ηW,g = 0,91; tabela 9 pkt 19: Węzeł cieplny kompaktowy bez obudowy (ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej), o mocy nominalnej: b) powyżej 100 kW

ηW,d = 0,5; tabela 12 pkt 5: Centralne podgrzewanie wody – systemy z obiegami cyrkulacyjnymi, z pionamiinstalacyjnymi i zaizolowanymi przewodami rozprowadzającymi; c) powyżej 100

ηW,s = 1,0; tabela 14 pkt 2: System przygotowania ciepłej wody użytkowej bez zasobnika ciepłej wody użytkowej

ηW,e = 1,0; średnia roczna sprawność wykorzystania ciepła (przyjmuje się 1,0)

Nz;cwśr =28/0,455 = 61,54 kW = 0,062 MWUwga: wynik obliczenia potwierdzony pomiarami w węźle cieplnym {(zgodnie z § 41 ust. 3. Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 17 września 2010r. (dz. U. Nr 194 poz. 1291) } , zużyciem miesięcznym i rocznym (odczyt z faktur dostawcy energii cieplnej).

Opracował Andrzej Duszyński maj 2015r