Jednoczesne wyznaczanie najkorzystniejszej ochrony cieplnej i źródła ciepła dla budynku mieszkalnego

(1)

ZESZYTY NAUKOW E POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2003

Seria: INŻYNIERIA ŚRODOWISKA z. 48 Nr kol. 1591

H enryk FO IT

K a tedra O grzew nictw a, W entylacji i Techniki O dpylania P olitechnika Śląska

ul. K on arskiego 20, 44 -1 0 0 G liw ice e-m ail :h fo it@ k o w ito . ise .p o lsl. gliw ice.pl

JE D N O C Z E SN E W Y Z N A C Z A N IE N A JK O R Z Y S T N IE JSZ E J O C H R O N Y C IE P L N E J I Ź R Ó D Ł A C IE P Ł A D L A B U D Y N K U M IE SZ K A L N E G O

Streszczenie.

W artykule przedstawiono metodą jednoczesnego wyznaczania najkorzystniejszej ochrony cieplnej i źródła ciepła dla budynku mieszkalnego oraz przykładowe wyniki badań przeprowadzonych za pom ocą wynikającego z prezentowanej metody programu komputerowego dla wybranego budynku mieszkalnego.

S IM U L T A N E O U S D E T E R M IN A T IO N O F T H E M O S T B E N E F IC IA L T H E R M A L P R O T E C T IO N A N D H E A T S O U R C E F O R A H O U S E

Summary.

The scope o f the paper is the presentation o f the method o f simultaneous designation o f the most beneficial thermal protection and heat source fo r a house.

The computer program adopted calculations is also described. The open character o f the program makes it possible to run multi-variance analyses. The climactic data used in the program were derived fro m sequences o f measurements o f several meteorological stations collected in Poland fo r many successive years. Exemplary results o f tests carried out by means o f the program fo r a selected house are presented as well.

O znaczenia

{giz}- układ grubości izolacji cieplnej we wszystkich przegrodach, przez które następuje strata ciepła z ogrzewanych pomieszczeń budynku do otoczenia,

r.i.c - rodzaj materiału izolacji cieplnej w przegrodach

FdysD

- powierzchnia dyspozycyjna dachu

Fko,

- powierzchnia kolektorów słonecznych

{fok.z.) - układ powierzchni okien w ścianach pionowych i połaciach stropodachu m - wykładnik charakterystyczny grzejnika

r.ok.z. - rodzaj okien zewnętrznych

r.s.z. - rodzaj ścian zewnętrznych (ogólnie mogą być stosowane jednocześnie dwa rodzaje ścian zewnętrznych pionowych)

r.i.c.o. - rodzaj instalacji c.o.

r.i.w. - rodzaj instalacji wentylacyjnej

(2)

58 Henryk FOIT

r.z.c. - rodzaj źródła ciepła

ts z- temperatura wewnętrznej powierzchni przegród zewnętrznych budynku tok 2 - temperatura wewnętrznej powierzchni okien

{

Q

}■ układ wielkości (mocy nominalnych) elementów wytwarzających ciepło w źródle

Qil

- nominalne zapotrzebowanie ciepła rozważanego budynku

Q cwu

- nominalne zapotrzebowanie ciepła dla podgrzania cwu V z -objętość zasobnika (bufora) do gromadzenia ciepła

1. Wprowadzenie

Jednym z podstawowych zadań spełnianych przez budynek i instalacje w nim zawarte jest uzyskanie wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych właściwego stanu środowiska wewnętrznego, z którym związane jest między innymi dobre samopoczucie cieplne, nazywane komfortem cieplnym oraz odpowiednia czystość powietrza. Ogólny komfort użytkowania mieszkań zawiera w sobie również dostęp do odpowiedniej ilości i jakości (jednym z jej mierników jest temperatura) ciepłej wody użytkowej. Wytworzenie komfortu cieplnego jak również uzyskanie pożądanej ilości i jakości ciepłej wody użytkowej (nazywane tu warunkami cieplnymi użytkowania budynku) wymaga energii cieplnej.

Zużycie energii cieplnej w budynku określają: stan ochrony cieplnej, rodzaj zastosowanego źródła ciepła oraz instalacji grzewczych i wentylacyjnej.

Racjonalizacja zużycia energii cieplnej oznacza właściwe ukształtowanie zapotrzebowania ciepła poprzez nadanie przegrodom otaczającym ogrzewane przestrzenie odpowiedniej izolacyjności cieplnej i szczelności powietrznej, zastosowanie odpowiednich pod względem sprawności regulacji, przesyłania i rozdziału instalacji grzewczych (c.o.

i cwu), wentylacyjnych oraz przyjęcie optymalnego co do sprawności i emisji zanieczyszczeń źródła ciepła. W tym zawiera się również odpowiednie wykorzystanie bierne i czynne energii promieniowania słonecznego, energii z innych niekonwencjonalnych źródeł oraz ciepła odpadowego.

Wymienione czynniki są ze sobą wzajemnie związane. Zapotrzebowanie ciepła, zależne od oporu cieplnego przegród, współczynnika u, szczelności, przepuszczalności promieniowania i powierzchni okien wpływa na opłacalność zastosowania konkretnego źródła ciepła współpracującego z określonym rodzajem instalacji grzewczych, wentylacyjnych i urządzeń do odzysku ciepła. Zastosowane źródło ciepła określa ekonomicznie optymalny stopień zaizolowania cieplnego budynku. Zakres praktycznych przedziałów zmienności tych wielkości w połączeniu z możliwymi do zastosowania źródłami ciepła (kotły grzewcze, pompy ciepła, kolektory słoneczne, grzałki elektryczne, węzły cieplne, urządzenia do odzysku ciepła) i instalacjami grzewczymi oraz wentylacyjnymi (naturalna, mechaniczna wywiewna, pełna mechaniczna) tworzą zbiór, z którego należy dokonać wyboru rozwiązania optymalnego co do rodzaju i wielkości instalacji i źródła oraz rodzaju elementów przegród zewnętrznych.

Znane są środki materiałowe i techniczne służące do kształtowania pożądanych warunków cieplnych. Znaczna ilość materiałów budowlanych i urządzeń wyposażenia technicznego budynków oferowanych przez rynek oraz łatwa dostępność do nich powodują istnienie wielości praktycznie stosowanych lub możliwych do zastosowania rozwiązań.

(3)

JEDNOCZESNE WYZNACZANIE NAJKORZYSTNIEJSZEJ OCHRONY 59

Problemem jest wskazanie dla konkretnych warunków funkcjonowania budynku mieszkalnego takiego rozwiązania, które można uważać za optymalne. Poszukiwanie rozwiązania optymalnego możliwe jest po przyjęeiu kryterium (lub kryteriów) optymalizacji. Wśród kryteriów m ogą wystąpić kryteria wymierne i niewymierne.

Zakładając pominięcie wskaźników niewymiernych, takich jak estetyka, zachowanie czystości elementów można stwierdzić, że właściwym kryterium poszukiwania rozwiązania optymalnego może być wskaźnik w postaci kosztów całkowitych [1,2] uzyskania wymaganych warunków cieplnych. Tak przyjęte kryterium, przy odpowiednim jego zapisie, wiąże ze sobą w jedną całość istotne wymierne wskaźniki oceny wariantu rozwiązania technicznego i jest bardzo ważne dla inwestora decydującego w sposób podstawowy o realizacji określonego rozwiązania. Wpływ, poprzez odpowiednie ustawy i rozporządzenia, na stan wybranych kryteriów cząstkowych pozwala również, na podstawie takiego kryterium, urzeczywistniać zamierzone cele polityki państwa w odniesieniu do:

gospodarowania paliwami, energetyki, ochrony środowiska czy wywiązywania się ze spełniania przyjętych zobowiązań międzynarodowych. Kryterium w postaci kosztów całkowitych może również, po odpowiednim ukształtowaniu kryteriów cząstkowych, prowadzić do generowania rozwiązań dobrze wpisujących się w sprawę ‘zrównoważonego rozwoju św iata’[3].

2. Podstawowe założenia

Przyjęto następujące założenia podstawowe:

■ Rozważania dotyczyć będą budynku mieszkalnego o wstępnie zadanym rozwiązaniu architektonicznym, co oznacza, że określone zostały: kształt i orientacja budynku, kubatury, rodzaj i położenie wewnętrznych pomieszczeń jak również wskazana została obecność okien w przegrodach zewnętrznych z podaniem wymaganej ze względów oświetleniowych (minimalnej) ich powierzchni. Określony jest również sposób i program użytkowania pomieszczeń.

■ Warunkiem koniecznym i wystarczającym uzyskania w ogrzewanych pomieszczeniach rozpatrywanego budynku mieszkalnego właściwego mikroklimatu jest dostarczenie do pomieszczeń odpowiednich strumieni ciepła i powietrza, których wielkości wynikają z bilansu ciepła i wydzielanych zanieczyszczeń, przy czym przestrzeń wewnętrzna pomieszczenia traktowana jest jako punkt. Wymagana średnia temperatura wewnętrzna t;

jest funkcją średniej temperatury operacyjnej w budynku równej to=20°C:

ti = 2 t 0 - t r

(2.1)

Dla przeciętnego budynku i grzejników konwekcyjnych oraz współczynników emisji własnej powierzchni otaczających ogrzewane wnętrza zbliżonych do jedności można napisać:

7>4 = 0.77}4 + 0.25T4z + 0 .0 4 7 ^ z + 0 .0 1T4 (2.2) t g = 60 • l + ^ ( l . 2t i - t s

z

- 0 . 2t o k z ) / 18.2 + 0.357 + ^ (2.3)

■ Wielkościami kształtującymi racjonalne zapotrzebowanie ciepła budynku są:

- rodzaj przegród budowlanych z uwzględnieniem oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz zewnętrznej warstwy osłonowej (współczynnik u, akumulacja ciepła, absorpcja promieniowania słonecznego),

(4)

60 Henryk FOIT

rodzaj i pow ierzchnia okien w yposażonych w żaluzje zew nętrzne (m inim alne ośw ietlenie, strum ień prom ieniow ania słonecznego w nikającego do pom ieszczeń, w artość w spółczynnika u, szczelność pow ietrzna),

cieplna i źródło ciepła

Fig. 1. Schem atic diagram o f the house, for w hich the optim al therm al protection and heat supply are provided

(5)

JEDNOCZESNE W YZNACZANIE NAJKORZYSTNIEJSZEJ OCHRONY 61

rodzaj instalacji c.o. (param etry nom inalne czynnika grzew czego, spraw ność przekazyw ania ciepła, spraw ność regulacji),

rodzaj instalacji w entylacyjnej (krotność w ym ian pow ietrza, m ożliw ość kontroli przepływ ów pow ietrza w entylacyjnego i odzysk ciepła odlotow ego).

■ W ybór źródła ciepła oznacza w skazanie rodzaju źródła z podaniem m ocy (w ielkości) nom inalnych elem entów składow ych. O kreślenie źródła ciepła m oże rów nież sprow adzić się jed y n ie do ustalenia m ocy elem entów układów w ieloźródłow ych. Z biór m ożliw ych do zastosow ania źródeł ciepła obejm uje:

kotły grzew cze zw ykłe gazow e (K G G ) i olejow e oraz kondensacyjne (K G G kond), kotły w ęglow e zw ykłe i autom atyczne,

pom py ciepła sprężarkow e elektryczne (PC ) z dow olnym dolnym źródłem ciepła:

w ym ienniki dla poboru ciepła z wody, w ym ienniki gruntow e poziom e lub pionow e, w ym ienniki dla pozyskiw ania ciepła z pow ietrza,

układy dw uźródłow e pom p ciepła i kotłów grzew czych (KG),

w ieloźródłow a stacja ciepła (kocioł, pom pa ciepła z dow olnym dolnym źródłem ciepła, zw ykłe lub próżniow e kolektory słoneczne (KS), zasobniki ciepła- Z SC ),

k otły lub grzejniki w ykorzystujące energię elek try czn ą (w edług dow olnej taryfy opłat) poprzez centralną instalację grzew czą lub m iejscow e ogrzew anie akum ulacyjne bądź płaszczyznow e i bezpośrednie punktow e lub akum ulacyjne podgrzew acze cwu, w ęzeł cieplny dla poboru ciepła z sieci cieplnej.

3. Funkcja celu do poszukiwania racjonalnej ochrony cieplnej i wyboru źródła ciepła dla budynku mieszkalnego

P rezentacja funkcji celu um ożliw ia przedstaw ienie zasadniczych grup w ielkości określających rozw iązanie optym alne. F unkcją celu do rozw ażanego problem u są koszty całkow ite dla uzyskania w ew nątrz budynku potrzebnego układu tem peratur przy w ym aganej intensyw ności w entylacji oraz przygotow ania odpow iedniej ilości cwu.

kc = / I k z 1r i c-’ [Fok.z. i r ok z ’r s z ' r i c o ’r i w- r z ch \ > ■ @3 (Fkol (3 •1) przy czym:

Qb - Q\ + 0 2 i‘p ) + 03 (Fkol ) - dla czynnych jedno cześn ie w w arunkach

nom inalnych elem entów źró d ła ciepła, (3.2 a)

q c^ u <Q~r + Q^r p ^ + Q^r [f^oj) - dla czynnych jednocześnie elem entów źródła

ciepła, (3.2 b)

Fkol ~ FdysD (3 '2 C)

W ielkości: {giz }, {Fokz }, { Q zr } s ą w ielkościam i o charakterze ciągłym , natom iast pozostałe są w ielkościam i dyskretnym i.

E lem enty źródła ciepła w postaci kotła grzew czego (K G ) i pom py ciepła (PC) w ystępujące w źródle biw alentnym m o g ą w spółpracow ać ze so b ą w sposób rów noległy lub alternatyw ny. P odobnie je s t dla układu K G G i K G G kond. M oce nom inalne elem entów układu biw alentnego (oraz KG i PC w układzie w ieloźródłow ym ) w yznacza jednoznacznie tem peratura przełączenia t - dla t e > t p pracuje tylko je d e n z elem entów .

(6)

62 Henryk FOIT

Podobnie, przy założonym układzie do pozyskiw ania, grom adzenia i przekazyw ania do instalacji grzew czych energii prom ieniow ania słonecznego sposób pracy tego układu określa tem peratura tpks> rozgraniczająca pracę układu n a dw a okresy:

- te < tpks - praca układu je s t typu ‘high flo w ’, pozyskiw ana w kolektorach energia grom adzona je s t w zasobniku buforow ym lub przekazyw ana do instalacji grzew czych poprzez PC, a różnica tem peratur czynnika w ypływ ającego i w pływ ającego do kolektorów słonecznych nie przekracza 10 deg;

- te > tpks - praca układu odbyw a się ogólnie w edług zasady ‘low flo w ’, tem peratura czynnika opuszczającego kolektory słoneczne nie je s t niższa od w ym aganej tem peratury zasilania dla instalacji c.o.

Koszty całkow ite (rachunek dynam iczny kosztów ) obejm ą koszty inw estycyjne dotyczące:

przegród budow lanych z izolacją, instalacji grzew czych, odzysku ciepła i instalacji w entylacyjnej oraz elem entów źródła ciepła (z uw zględnieniem pom ieszczeń m agazynow ania stosow anych paliw ) i eksploatacyjne: zużycie paliw , zużycie energii elektrycznej, koszty obsługi i rem ontów , opłaty za em isję zanieczyszczeń. P om ijane są w szystkie składniki kosztów , których w artość nie ulega zm ianie. Przeciętny koszt uw zględniający w zrost cen paliw, energii elektrycznej, urządzeń, robocizny, opłat za em isję zanieczyszczeń itp. w czasie w yraża przeciętny zdyskontow any roczny koszt całkow ity:

+ K '* * a * ( \ - r , w ) + K ,

**+ K si0z * a * (l - r s z ) + K + K :oz * a * d u> + K ; r**

**j + K ^ - * a * ( \ - r pn ) + K siQ° * a * ( \ - r ) + K T ' ico ) + ( l - r iw ) + K i0c * a * ( l - r i c ) + K** ) +

**(l - r " ' ) + K PQl * a * d pal + K ee0e' * a * d eeL + K°ebJrem* a * d obirem + d u z + K™-2 * a* d em z = k 2r + k r + K ° + k ‘ co- + k ‘ w +**

(3.4)

(3.5)

(3.6)

s:= p a l , e . e l . , o b . , u . ż . , r e m . , em.z. ; S):= p r z . , s . o . , i.co , i . w . , i . e . , ok.z . , s.z

(7)

JEDNOCZESNE W YZNACZANIE NAJKORZYSTNIEJSZEJ OCHRONY 63

4. Ogólny opis stosowanej metody poszukiwania najkorzystniejszej ochrony cieplnej i źródła ciepła dla budynku mieszkalnego

P rzyjęto następujący sposób w yznaczenia racjonalnej ochrony cieplnej i źródła ciepła:

K c = ( * c ) m in ^

^ ^ i z \ ’" ^ iz m ’ ^ o k .z .\’" '^ok.z.j^ ’@1 p ’ ^kol pks r.ź.ć r.i.w.

r.i.co.

r.ok.z.

r.i.c.

r.ś.z.

gdzie:

kr - ilość m ożliw ych do zastosow ania typów przegród zew nętrznych, ir - ilość m ożliw ych do zastosow ania rodzajów izolacji cieplnej, j r - ilość branych pod uw agę rodzajów okien zew nętrznych,

lr - ilość m ożliw ych do zastosow ania rodzajów instalacji grzew czych, p r - ilość m ożliw ych do zastosow ania rodzajów instalacji w entylacyjnych, nr - ilość branych pod uw agę rodzajów źródeł ciepła.

W yznaczanie w ielkości tw orzących {u}°pL odbyw a się m eto d ą kolejnych przybliżeń, prow adzonych w kilku w arstw ach obliczeniow ych.

W celu określenia zapotrzebow ania ciepła (dla poszczególnych godzin i dni roku porów naw czego) analizow anego budynku, którego ochrona cieplna podlega ustaw icznym zm ianom , stosow ana je s t m etoda średnich dobow ych przebiegów m iesięcznych. Bilans cieplny budynku ujm uje: strum ienie ciepła przenikające przez poszczególne przegrody otaczające ogrzew ane pom ieszczenia z uw zględnieniem prom ieniow ania słonecznego, zyski w ew nętrzne oraz strum ień ciepła potrzebny na podgrzanie pow ietrza w entylacyjnego dla rozw ażanego system u w entylacji (z ew entualnym uw zględnieniem rekuperacji ciepła w układzie w entylacji).

Zyski ciepła od prom ieniow ania słonecznego u w zględniają strum ienie prom ieniow ania słonecznego przenikające przez okna i przew odzone przez przegrody nieprzeźroczyste (analizie p o d le g ają m iędzy innym i ściany z kom binow anym układem izolacji transparentnej, pokrytej tynkiem transparentnym oraz izolacji nieprzeźroczystej ) - w tym celu opracow ano m iędzy innym i katalog przeciętnych zysków ciepła odpow iadających poszczególnym m iesiącom roku dla różnych rodzajów przegród zew nętrznych i różnych

(8)

64 Henryk FOIT

ich orientacji. Z w iązane z tym badania w ykonane zostały za pom ocą w łasnych program ów - grupa program ów E X O D U S oraz program u T R N SY S [4],

p INST.

T. cwu t

LEGENDA

KS - kolektor słoneczny Z I R - zawór trójdrogowy DZC - dolne źródło ciepła STCH - studnia chłonna STCZ - studnia czerpalna SPC - sprężarkowa pompa ciepła

ZSC - zasobnik ciepła Gel - grzałka elektryczna KG - kocioł

ZWC - zasobnik c.w.u.

PC - pompa ciepła Po - pompy obiegowe PWZ - przyłącze wody zimnej

RZ - rozdzielacz zasilający

Instalacja grzejnikowa niskotemperaturowa

ZWC

P04

r®-*“hfuir

Gel

fuuuinn

P03 $

ZTR4 PWZ

ZTR2 ZTR3

RZ

ZTR1

ZTR8

ZSC

^ ZTR7

P08

DZC

STCZ P07 1®

STCH

ZTR6

$

riTLiinrin

P O ói

ZTR5

RP

PC

WC

Rys.2. Schem at m ultiw alentnego źródła ciepła

Fig.2. M ain diagram o f the m ulti-equivalent heat source applied

(9)

W celu określania zapotrzebow ania ciepła na podgrzanie p ow ietrza w entylacyjnego w przypadku w entylacji naturalnej stosow ana je s t m etoda przedstaw iona w [5,6].

Przeciętne liczby w ym ian pow ietrza zw iązane z dyskretnym i w artościam i {te} określone zostały za p o m o cą w łasnego program u kom puterow ego W EN TN AT.

W przypadku układów w ieloźródłow ych w yznaczane są chw ilow e stany zapotrzebow ania ciepła budynku oraz dostaw y i grom adzenia ciepła przez elem enty źródła ciepła, dla pozostałych rodzajów źródeł ciepła w yznaczane są średniom iesięczne stany zapotrzebow ania i dostaw y ciepła W celu określania w artości chw ilow ych stosow ana je st m iędzy innym i m etoda Exodus. S zczegółow e przedstaw ienie przyjętej m etody rozw iązania m odelu zaw arto w [7]. Przebiegi funkcyjne kosztów inw estycyjnych instalacji c.o.

w zależności od m ocy instalacji i stosow anego m ateriału przedstaw iono w [7],

W ykorzystując opisaną m etodę zbudow ano program kom puterow y M U L T IW A L w ję z y k u D E LP H I3. W ielkości w ejściow e do program u ujęto w k ilka grup opisujących analizow any budynek (w ielkości podlegające każdorazow ej deklaracji), źródła ciepła i stosow ane paliw a, instalacje, w spółczynniki ekonom iczne oraz zm ienne w yboru w ariantu obliczeń. W ielkości w yjściow e zaw arte s ą w 18 tablicach i o dnoszą się do zapotrzebow ania ciepła, ochrony cieplnej i kosztów całkow itych, m ocy nom inalnych elem entów źródła ciepła, spraw ności i em isji zanieczyszczeń dla analizow anego budynku.

Program przew idziany je s t ja k o narzędzie pom ocne do prow adzenia analiz zw iązanych z zaopatrzeniem w ciepło now o projektow anych lub m odernizow anych cieplnie istniejących budynków m ieszkalnych. W iarygodność analiz uw zględniających kilkudziesięcioletni okres czasow y zależy od popraw ności przyjęcia w spółczynników określających tendencje zm ian kosztów (głów nie nośników energii) w rozpatryw anym okresie czasu.

5. Klimat zewnętrzny przyjęty w przedstawionej metodzie

Przyjęto przebiegi dla 5 stref klim atycznych zgodnie z PN -82/B -02403. W strefach klim atycznych 2 i 3 w yróżniono dodatkow o po 2 podstrefy.

Stan klim atu dla poszczególnych stre f określony je s t przez w ielkości zgodne z PN -82/B - 02403 dla w arunków nom inalnych (określenie w ielkości nom inalnych elem entów źródła ciepła i instalacji) oraz stan przeciętny klim atu- w celu w yznaczania składników kosztów eksploatacyjnych. D la w yróżnionych stre f i p o d stref utw orzono poprzez zestaw ienie przebiegów m iesięcznych średnich w ybranych z 30-letnich ciągów pom iarow ych 7 stacji m eteorologicznych reprezentujących poszczególne strefy klim atyczne. T ak otrzym ane przebiegi poddano przetw orzeniu w celu uzyskania postaci zgodnej ze stosow aną m etodą w yznaczania zapotrzebow ania ciepła, określania ilości ciepła od prom ieniow ania słonecznego pozyskiw anego w sposób czynny i bierny oraz w yznaczania przepływ ów pow ietrza przez budynek.

(10)

66 Henryk FOIT

R ih iik bezdodatkowej izolacji cieplną

Izolacja cieplna śdan- brak

NirinalnezapctabcManie ciepła d a c.a -267 kW Ź ró ło ciepła

M e d q iiii k jü a -1 8 k W M e cieplna pcrręydepła-13 kW R m ie n d ria talektoravslcneQ jch- 30rrł Cbjętość bdbra^Uni

IkÄ depb pdtraregaz I S wciągu noku - 94 G l Ilość ciepła p o b a n g ) zkS i tezpośrediozuż>łegD-71GI Dość ciepła pobranegozdolnegoźróclada PC- KJ6GJ Stopień zaspokojenia potrzeb ciepłem [HAskiwujsin w l S i zużywanymbezpośrecMo- 030

R iłynekzizolacą cieplną

L Izolacja cieplna ścian-Ot 12 m

Nominalne zapotrzebowanie depla d a c.a- 9.6 kW Z ró d o depta

M c cieplna kotła - 21 kW Me cieplna ponpy ciepła -0 k W F b w ie rs łiia kolektorówskrieczych- 17m Objętość b u fa a -L S rf

Dość c iq ia pobranego z IS w c ią g i reku - 48 GJ Ilość depla połranEgp z IS i beąrśrecH o z u ^te g ) ^ 8 G I Dość ciepła pobranegozddiEgDŹnótlada PC-32GJ Stopień zaspokojenia potrzeb deplem pozyskiwanym w IS i zużywanym bezpośrcokio (141

R ys.3. M oce (w ielkości) nom inalne elem entów źródła ciepła analizow anego budynku Fig.3. The nom inal values o f the heat source elem ents for a given house

(11)

6

. Przykładowe wyniki obliczeń

W ykorzystując program kom puterow y M U L T IW A L dokonano w yznaczenia najkorzystniejszej ochrony cieplnej i źródła ciepła dla istniejącego, w ielopokoleniow ego budynku jednorodzinnego, przew idzianego do odnow y cieplnej. R ozpatryw ano dw a przypadki odnow y: częścio w ą odnow ę cieplną, zw iązaną z zastosow aniem now ych okien i przyjęciem now ego źródła ciepła oraz pełną, o b ejm ującą w ym ianę okien, ocieplenie przegród zew nętrznych za p o m o cą styropianu osłoniętego tynkiem oraz w prow adzenie now ego źródła ciepła. W obu przypadkach założono, że źródłem ciepła pow inien być układ m ultiw alentny działający w edług schem atu przedstaw ionego n a rys.2. Przyjęto jednocześnie, że składnikiem źródła m ultiw alentnego, ze w zględu na konieczność cyklicznego ‘przegrzew ania sanitarnego’ cwu, m usi być kocioł grzew czy, zaś przygotow anie ciepłej w ody odbyw a się z priorytetem cwu. Jako kolektory słoneczne założono kolektory próżniow e m ontow ane na dachu budynku i przyjęto znaczącą prem ię inw estycyjną ( zw rot części kosztów inw estycyjnych w zw iązku z pozyskiw aniem czystej energii) w odniesieniu do kolektorów słonecznych i w spółpracujących z nim i zasobników . D olnym źródłem ciepła d la PC je s t w oda gruntow a. W yniki obliczeń odnoszące się do źródła ciepła i ochrony cieplnej przedstaw iono na ry s.3.

7. Podsumowanie

Przedstaw iona m etoda um ożliw ia kom pleksow e określenie najkorzystniejszej ochrony cieplnej budynku m ieszkalnego i w ybór najkorzystniejszego źródła ciepła (indyw idualnego) z uw zględnieniem w ykorzystania energii z otoczenia dla celów ogrzew ania. P raktycznym w yrazem m etody je s t opracow any na je j podstaw ie program kom puterow y M U L T IW A L . O tw artość program u pozw ala na przeprow adzanie w ielow ariantow ych analiz. D ane klim atyczne używ ane w program ie w ynikają z w ieloletnich ciągów pom iarow ych kilku stacji m eteorologicznych w Polsce.

Bibliografia

1. Foit H, M ajerski S.: O ptym alizacja składu i w ielkości elem entów w ieloźródłow ego zasilania w ciepło budynków m ieszkalnych, C O W 8/1992.

2. Foit H., K olasa C., M ajerski S., N antka M.: W ieloźródłow a stacja ciepła, C O W 9/1992.

3. M ierzw iński S.: Perspektyw y użytkow ania energii w aspekcie budow nictw a. CO W 2 0 0 2.

4. Klein S.A. i inni: TR N SY S. Solar E nergy Laboratory. U niversity o f W isconsin- M adison. M adison. July 1994.

5. G A N D E M E R J. et autres: “ C ham p de pression m oyenne sur les constructions usuelles.

A pplication à la conception des installation de ventilation” . C ahiers du C .S.T .B ., N°

187, édition revue et corrigée, ju ille t 1978.

6. F oit H., L ubina P.: Sezonow e zapotrzebow anie na ciepło do w entylacji naturalnej budynków m ieszkalnych. C O W 3, 4/2000.

7. Foit H.: Instrukcja obsługi program u kom puterow ego ‘M U L IW A L ’ - G liw ice 1999.

(12)

68 Henryk FOIT

8. Foit H.: M odel m atem atyczny w yznaczania optym alnego zapotrzebow ania ciepła i doboru optym alnego źródła ciepła dla budynku m ieszkalnego - G liw ice 1999r, praca niepublikow ana.