Dotacja oznacza zmniejszenie w jednakowym stopniu nakładów inwestycyjnych na kolektory słoneczne KS i zasobnik ciepła ZSC. Rozważano stopnie dotacji co najmniej równe dotacji granicznej (progowej). Przez nią rozumie się taką wartość dotacji, przy której jednostkowy koszt całkowity ciepła pozyskiwanego w układzie solamym i przekazywanego do instalacji grzewczych jest taki sam jak dla pozostałych elementów tworzących multiwalentne lub biwalentne źródło ciepła. Cechą charakterystyczną układu solarnego odpowiadającego dotacji progowej jest bardzo wysoki stopień wykorzystania ciepła pozyskiwanego w kolektorach słonecznych - stopień ten zmniejsza się wraz z powiększaniem mocy elementów składowych układu solarnego. Związane to jest z występowaniem w pewnych okresach roku nadmiaru ciepła możliwego do przekazania do instalacji grzewczych i zasobników ciepła.
Stopień dotacji społecznej
Powierzchnia KS, m2, w odniesieniu do 1000 m3 kubatury budynku, m2/1000 m3
Objętość ZSC, dm3, w odniesieniu do powierzchni KS, dm3/m2
Względny przeciętny roczny koszt całkowity, %
Stopień zaspokojenia rocznych potrzeb cieplnych c.o. i c.w.u.
bezpośrednio z KS, %
Rys. 8.27. Wielkości (Wopt) dotyczące optymalnego biwalentnego źródła ciepła: KGO, KSz dla budynku wielorodzinnego II z izolacją cieplną wg 2003 w zależności od współczynnika dotacji
Fig. 8.27. Parameters (Wopt) o f optimal bivalent heat source: KSz for multifamily building II with thermal insulation according to 2003 depending on subsidy coefficient
Ogólnie zakładano, że przekazywanie ciepła z układu solarnego do instalacji pobierających ciepło odbywa się z pierwszeństwem na rzecz instalacji c.o. (priorytet przekazania ciepła pozyskanego w układzie solamym do instalacji c.o.). Rozważano jednak również priorytet przekazania ciepła słonecznego do układu przygotowania c.w.u.- rys. 8.30. W przypadku budynku jednorodzinnego przyjęto także, że w źródle ciepła z KS występuje zawsze wielostrefowy bufor ZSC- praktycznie w przypadku niewielkiej powierzchni KS rolę bufora może sprawować zbiornik c.w.u.
Udział mocy nominalnej KGO
’ ' * w nominalnej mocy źródła, %
—•- Powierzchnia KS, m2, w odniesieniu do 1000 m3 kubatury budynku, m2/1000 m3
Objętość ZSC, dm3, w odniesieniu do powierzchni KS, dm3/m2
Względny przeciętny roczny koszt całkowity, %
Stopień zaspokojenia rocznych potrzeb cieplnych c.o. i c.w.u.
bezpośrednio z KS, %
0,7 0,6 0,5 0,4
Stopień dotacji społecznej
Rys. 8.28. Wielkości (Wopt) dotyczące optymalnego biwalentnego źródła ciepła: KGO, KSz dla budynku wielorodzinnego II z izolacją cieplną wg PN-74 w zależności od współczynnika dotacji
Fig. 8.28. Parameters (Wopt) o f optimal bivalent heat source: KGO, KSz in multifamily building II with thermal insulation according to PN-74 dependent on subsidy coefficient
Istnieje graniczna (progowa) wartość stopy dotacji do kosztów inwestycyjnych KS i ZSC, zależna od rodzaju elementów źródła ciepła, z którymi współpracuje układ solamy.
Powierzchnia FKSopt' zależy od stopy dotacji, przy czym w przypadku układu z kolektorami wysoko sprawnymi wartość dotacji jest większa od tej, jaka jest wymagana w stosunku do układu z KSz dla osiągnięcia porównywalnych rocznych stopni pokrycia przy pracy układu solarnego, głównie na potrzeby c.o. Oznacza to, że dodatkowy nakład inwestycyjny związany z zastosowaniem KSw w miejsce KSz nie pokrywa zysków wynikających ze zwiększonego pozyskiwania ciepła przez KSw. Różnica wymaganych stóp dotacji dla uzyskania zbliżonych stopni pokrycia wynosi ok. 0,1. Wartości progowe stopy dotacji, powyżej których źródło ciepła z KGO i układem solamym staje się konkurencyjne w stosunku do źródła bez tego układu wynoszą: 0,7 i 0,35 dla KSz i KSw w budynku wielorodzinnym (rys. 8.30 i 8.31).
Względny przeciętny roczny koszt całkowity, %
Stopień zaspokojenia rocznych potrzeb cieplnych c.o. i c.w.u. bezpośrednio z KS, %
0,8 0,7 0,6
Stopień dotacji społecznej
Powierzchnia KS, m2, w odniesieniu
* do 1000 m3 kubatury budynku, m2/1000 m3
_ 0 _ Objętość ZSC, dm3, w odniesieniu do powierzchni KS, dm3/m2
Rys. 8.29. Wielkości (Wopt) dotyczące optymalnego biwalentnego źródła ciepła: KGO, KSz dla budynku jednorodzinnego z izolacją cieplną wg [143] w zależności od współczynnika dotacji do KS i ZSC
Fig. 8.29. Parameters (Wopt) o f optimal bivalent heat source: KGO, KSz in single family building with thermal insulation according to PN-74 dependent on subsidy coefficient to KS and ZSC
Wartości progowe dla układu solamego w budynku jednorodzinnym są większe pomimo większego jednostkowego sezonowego zapotrzebowania ciepła dla c.o., a więc i możliwości bardziej efektywnego działania układu solamego w przypadku jego pracy, głównie dla potrzeb c.o. w okresie grzewczym. Jest tak za sprawą mniejszej gęstości zamieszkania budynków jednorodzinnych, i tym samym mniejszego zapotrzebowania c.w.u. w stosunku do kubatuiy budynku.
Wartości progowe zależą, co oczywiste, od rodzaju elementów źródła ciepła, z którymi współpracuje układ solamy.
Stopień dotacji społecznej
Powierzchnia KS, m2, (priorytet c.o.) w odniesieniu do 1000 m3 kubatury budynku, m2/l 000 m3
Objętość ZSC, dm3, (priorytet c.o.)
* w odniesieniu do powierzchni KS, dm3/m2
Stopień zaspokojenia rocznych potrzeb A cieplnych c.o. i c.w.u. (priorytet c.o.)
bezpośrednio z KS, %
Powierzchnia KS, m , (priorytet c.w.u.) w odniesieniu do 1000 m3 kubatury budynku, m2/1000 m3
Objętość ZSC, dm3, (priorytet c.w.u.)
• w odniesieniu do powierzchni KS, dm3/m2
Stopień zaspokojenia rocznych potrzeb a cieplnych c.o. i c.w.u. (priorytet c.w.u.)
bezpośrednio z KS, %
Rys. 8.30. Wielkości (Wopt) dotyczące optymalnych źródeł ciepła: 1. KGO, KSz- priorytet c.o., 2. KGO, KSz - priorytet c.w.u. dla budynku wielorodzinnego II z izolacją cieplną optymalną w funkcji współczynnika dotacji do KS i ZSC
Fig. 8.30. Parameters (Wopt) o f optimal heat sources: 1. KGO, KSz-priority for heating, 2. KGO, KSz - priority for domestic hot water, in multifamily building II with thermal insulation according to PN-74 dependent on subsidy coefficient to KS and ZSC
Wymagana jednostkowa objętość ZSC współpracującego z KS jest niższa dla układu z KSz, co nie jest wynikiem oczywistym. Można bowiem częściowo kompensować zmniejszoną podaż ciepła z KSz (w miejscu KSw) poprzez rozbudowę ZSC i przejmowanie większych ilości ciepła z KSz w chwilach znacznego nasłonecznienia.
W przypadku zastosowania układu solamego z KSz zorientowanego na podgrzewanie w pierwszej kolejności c.w.u. uzyskuje się niższe roczne stopnie pokrycia. Odpowiada temu różnica wartości progowych ~0,25 w stosunku do układu dostarczającego w pierwszej kolejności ciepło w czasie sezonu grzewczego do instalacji c.o. Względna różnica stopni pokrycia przy porównywalnych powierzchniach KSz dochodzi do 20%. Zastosowanie kolektorów wysoko sprawnych zmniejszyłoby tę różnicę do ~10%.
Stopień dotacji społecznej
Powierzchnia KS, m2, w odniesieniu do 1000 m3 kubatury budynku, m2/l 000 m3
Objętość ZSC, dm3, w odniesieniu do powierzchni KS, dm3/m2
Stopień zaspokojenia rocznych potrzeb cieplnych c.o. i c.w.u.
bezpośrednio z KS, %
Rys. 8.31. Wielkości (Wopt) dotyczące optymalnego biwalentnego źródła ciepła zawierającego KGO i KSw dla budynku wielorodzinnego II z izolacją cieplną optymalną w funkcji współczynnika dotacji do KS i ZSC
Fig. 8.31. Parameters (Wopt) of optimal bivalent heat sources consisting o f KGO and KSw in multifamily building II with optimal thermal insulation dependent on subsidy coefficient to KS and ZSC
Stopień dotacji wpływa na przebieg funkcji kc. Ze wzrostem stopnia dotacji zwiększa się (i tak już znaczna, szczególnie w pobliżu ekstremum) płaskość przebiegu kc. W wyniku tego mogą pojawić się trudności wyznaczenia wartości „optymalnych”, dotyczących układu solamego, w przypadku ich określania opartym na śledzeniu gradientu zmian dla kolejnych przesunięć w kierunku minimum kc, z założeniem zaniechania dalszych kroków, jeśli zmiana wartości funkcji celu dla kolejnych kroków jest niniejsza od przyjętej dokładności. Pewna nieregulamość przebiegu funkcji celu i znaczna jej płaskość w pobliżu m inim um (przykład na rys. 8.32 i 8.33) prowadzić może do wyznaczenia wartości „optymalnej” FKS i Vzsc na skraju obszaru znacznej płaskości wokół punktu „minimum k ”. Szerokość tego obszaru zależy od przyjętej stopy dotacji społecznej i jest tym większa, im jest większa stopa dotacji.
Dla znaczących stóp dotacji oznacza to, że w strefie wartości optymalnych FKS oraz Vz x zmiany wartości kc, nie przekraczające 0,04 obniżenia k, spowodowanego obecnością układu solamego w źródle ciepła, mogą obejmować zakres AFKS ~ ( 0 ,1-0,2)FKSop1 i podobnie AVZSC
~ ( 0 ,1-0,2) Vzscop'. Niewielkie zróżnicowanie stóp dotacji do KS i ZSC dla znacznych ich wartości nie wpływa zasadniczo na objętość optymalną ZSC.
0,968
0,964
£ 0,960
—t-_ 0,788
0,786
0,784
tH —I- 0,782
0,8 0,9 1,0
Względna powierzchnia KS
CQ
•So
- Budynek nie ocieolony- A - Budynek
ocieplony -B
Rys. 8.32. Względne koszty całkowite kc (w stosunku do kc wyznaczonych dla braku układu solamego w źródle ciepła) w funkcji powierzchni KS (objętość ZSC- optymalna) dla źródła ciepła zawierającego KGO i układ solamy z KSz (dotacja społeczna:
Wdots= 0,50) i z ochroną cieplną optymalną (dotacja społeczna: wdots=0,70)
Fig. 8.32. Relative total costs kc (related to kc determined for the heat source without solar system) dependent on KS (volume ZSC- optimal) in heat source consisting of KGO and solar system with KSz in multifamily building II without thermal insulation (social subsidy: wdots=0,50) and with optimal thermal protection (social subsidy: WdOts=0,70)
Względna objętość ZSC
Rys. 8.33. Względne koszty całkowite kc (w stosunku do kc wyznaczonych dla braku układu solamego w źródle ciepła) w zależności od objętości względnej objętości ZSC dla źródła ciepła zawierającego KGO oraz układ solamy z KSz (dotacja społeczna do KS 0,70) zastosowanego w budynku wielorodzinnym II nie ocieplonym i różnych stopni dotacji do ZSC: 1- WdOts= 0,80, 2- WdOts= 0,70
Fig. 8.33. Relative total costs kc (related to k, determined for the heat source without solar system) dependent on relative ZSC volume in heat source consisting of KGO and of solar system with KSz (social subsidy to KS 0,70) applied in multifamily building II without thermal insulation dependent on different social subsidy level to ZSC: 1- wdots = 0 ,8 0 ,2 - w dots=0,70
8 .3 . O p ty m a ln a te m p e r a tu r a n o m in a ln a in sta la c ji c.o.
Poszukiwanie optymalnej temperatury czynnika grzewczego w instalacji c.o., uzupełniono śledzeniem wpływu temperatury nominalnej na wielkości związane z pracą rozpatrywanych źródeł ciepła. Dla wszystkich uwzględnianych źródeł przyjęto ich pracę z pełnym pierwszeństwem dla przygotowania c.w.u.