• Nie Znaleziono Wyników

Badania energetyczne i użytkowe energooszczędnego budynku jednorodzinnego w warunkach klimatu północno-wschodniej Polski

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Badania energetyczne i użytkowe energooszczędnego budynku jednorodzinnego w warunkach klimatu północno-wschodniej Polski"

Copied!
8
0
0

Pełen tekst

(1)

Beata SADOW SKA*

Politechnika B iałostocka

BADANIA ENERGETYCZNE I UŻYTKOWE

ENERGOOSZCZĘDNEGO BUDYNKU JEDNORODZINNEGO W WARUNKACH KLIMATU PÓŁNOCNO-WSCHODNIEJ POLSKI

S treszczenie. W artykule w skazano elem enty pozw alające na znaczne obniżenie wskaźnika sezonow ego zapotrzebow ania n a ciepło do ogrzew ania. P rzedstaw iono w yniki pomiarów efektyw ności zastosow ania w system ie w entylacji budynku rekuperatora krzyżowego w spółpracującego z gruntow ym w ym iennikiem ciepła oraz eksploatacyjne wskaźniki energetyczne.

ENERGY AND UTILITY MONITORING OF LOW-ENERGY HOUSE IN CLIMATIC CONDITIONS OF NORTHEAST REGION OF POLAND

S u m m a ry . Solutions and elem ents used in building for achieving the low level o f energy saving are specified in this paper. The results o f m easurem ents o f heat utilization factor in system o f m echanical ventilation o f building w ith cross-flow recuperator co-operating w ith heat ground exchanger, as w ell as energy consum ption indexes are presented.

1. Wstęp

W P olsce istnieje kilkadziesiąt budynków , którym m ożna przypisać m iano energooszczędnych, przy czym pojęcie to nie je s t jednoznacznie zdefiniow ane. U znanie pewnych w artości w skaźnika rocznego zapotrzebow ania na ciepło do ogrzew ania E ja k o granicy, poniżej której m ożem y m ów ić o tego typu budynkach, je s t całkow icie um owne.

Sform ułow ania kryteriów budynków energooszczędnych m ożna dokonać na podstaw ie doświadczeń z eksploatacji budynków o niskim zapotrzebow aniu na energię,

* Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Jerzy Andrzej Pogorzelski

(2)

z uw zględnieniem oceny ekonom icznej. W tym celu prow adzone s ą badania budynku jednorodzinnego położonego w B iałym stoku, uznaw anego za energooszczędny.

2. Charakterystyka badanego budynku

Przedm iotem badań je s t jednorodzinny dw ukondygnacyjny budynek m ieszkalny wolno stojący, niepodpiw niczony, z dobudow anym garażem , położony w Białym stoku. Został w zniesiony w roku 2000, w technologii tradycyjnej. K ubatura w ynosi 732 m 3, a ogrzewana pow ierzchnia użytkow a 177 m 2. W yglądem zew nętrznym nie różni się on od innych budow anych obecnie i posiada standardow o ro zw iązaną funkcję wnętrza.

Z astosow ane w budynku elem enty pozw alające n a znaczne obniżenie wskaźnika sezonow ego zapotrzebow ania na ciepło do ogrzew ania to:

- relatyw nie zw arta bryła (A /V = 0,68),

- w ysoka izolacyjność cieplna przegród zew nętrznych (ściany zew nętrzne trójwarstwowe ocieplone 18 cm w ełny m ineralnej; dach 18 cm w ełny szklanej m iędzy krokw iam i i 2 cm styropianu od strony w ew nętrznej; podłoga na gruncie 10 cm styropianu),

- odpow iednie rozw iązanie szczegółów , takich jak: nadproża, połączenia ścian z płytami balkonów , posadzka na gruncie, połączenie konstrukcji drew nianej dachu ze ścianami, osadzenie stolarki okiennej i drzw iow ej, zapew niające praktyczne wyeliminowanie m ostków term icznych (ich brak potw ierdzono w ykonując przegląd obiektu kamerą term ow izyjną),

- bierne w ykorzystanie energii słonecznej (pow ierzchnie przeszklone od strony południow ej, duża akum ulacyjność cieplna ścian).

- dobra jakościow o i szczelna stolarka,

- w ym iennik gruntow y do w stępnego podgrzania pow ietrza w entylacyjnego nawiewanego do budynku,

- regulow ana w entylacja m echaniczna z odzyskiem ciepła,

- w ysoko spraw ny system ogrzew ania (piec z au to m aty k ą grzejniki, zawory term ostatyczne oraz kom inek z częściow ym rozprow adzeniem ciepłego pow ietrza).

(3)

3. Cel monitoringu energetyczno-użytkowego

Prowadzone badania m a ją w ykazać m ożliw ość oszczędzania energii do ogrzew ania budynku w w arunkach klim atu północno-w schodniej Polski przy jednoczesnym zapew nieniu komfortu cieplnego w nętrza, w w arunkach opłacalności ekonom icznej. M onitoring dotyczy:

- dostaw energii do budynku (zużycia gazu),

- efektywności działania poszczególnych elem entów zastosow anych w system ie w entylacji mechanicznej, czyli w ym iennika gruntow ego oraz rekuperatora (pom iary tem peratury powietrza: zew nętrznego, w entylacyjnego naw iew anego za w ym iennikiem gruntow ym , wentylacyjnego naw iew anego do pom ieszczeń - za rekuperatorem oraz w ew nętrznego w budynku),

- klimatu w ew nętrznego (tem peratury oraz w ilgotności w zględnej pow ietrza).

Oszacowane zo stan ą rzeczyw iste potrzeby energetyczne eksploatow anego budynku położonego w północno-w schodniej Polsce oraz w ysokość dodatkow ych nakładów koniecznych do doprow adzenia budynku standardow ego do statusu energooszczędnego.

4. Wyniki badań

Zużycie gazu na ogrzew anie i ciep łą w odę uży tk o w ą w kolejnych latach eksploatacji budynku (rys. 1) w ahało się od 1 390 do 1 714 m 3.

zużycie gazu [m3]

100 50 -

c październik2003 listopad2003 grudzień2003 styczeń2004 luty2004 kwieci2004 maj2004 czerwiec 2004 lipiec2004 sierpień2004 wrzesi2004 październik 2004 listopad2004 crudzi2004 styczeń2005 luty2005 marzec 2005 kwiecień2005 maj2005 czerwiec 2005 lipiec2005 sierpień2005 wrzesi2005 październik2005 grudzień 2005 stycz2006 luty2006 marzec 2006 kwieci2006 maj2006

Rys.l. Zużycie gazu w poszczególnych miesiącach Fig.l. Fuel consumption in each month

(4)

Do oceny ilości zużytego paliw a na podgrzew anie w ody posłużono się pomiarami poza sezonem grzew czym .

Zarów no w pierw szym , ja k i drugim roku eksploatacji uzyskiw ano dodatkow ą energię na potrzeby ogrzew ania w nętrza, w ykorzystując kom inek (spalono ok. 1 m 3 drew na w każdym sezonie ogrzew czym ). D ziałanie w entylacji m echanicznej z w ym iennikiem krzyżowym pow oduje zużycie energii elektrycznej do napędu w entylatorów (średnia m oc 80 W).

Średni eksploatacyjny w skaźnik sezonow ego zapotrzebow ania na energię E po uw zględnieniu w szystkich rodzajów energii w ykorzystyw anej na potrzeby ogrzewania budynku w yniósł 35,1 kW h/(m 2a) (dla tem peratury w ew nętrznej w budynku około 19°C).

M onitorow anie przebiegu tem peratur na zew nętrz budynku, za w ym iennikiem gruntowym i za rekuperatorem pozw ala zobrazow ać zarów no efekt energetyczny zastosowania w ym iennika gruntow ego, ja k i rekuperatora.

za rekuperatorem

— za wymiennikiem gruntowym

— zewnętrzna (od strony północnej)

Rys. 2. Wykres temperatur w okresie zimowym (od 3 do 6 stycznia 2006) Fig. 2. Graph o f temperatures in winter period (from 3rd to 6td o f January 2006)

W przedm iotow ym budynku rekuperator nie został w yposażony w grzałkę elektryczną do w stępnego podgrzania pow ietrza zew nętrznego, poniew aż rolę tę m a spełniać wymiennik gruntow y (rys. 2). Pom im o niskiej tem peratury zew nętrznej w artości temperatury

"w chodzącej" na rekuperator nie spadają poniżej 10°C. N aw et przy najniższej temperaturze zew nętrznej sezonu grzew czego 2005/2006 w ynoszącej -24,4°C (rys. 3) tem peratura za w ym iennikiem gruntow ym (przed rekuperatorem ) w yniosła +5,5°C (nie bez znaczenia była p ozytyw na rola pokryw y śnieżnej pokryw ającej grunt nad w ym iennikiem ). W idoczny jest

(5)

także efekt "w ygładzenia" i stabilizacji tem peratury po przejściu przez w ym iennik gruntow y i rekuperator.

—•— za rekuperatorem

—■— za wymiennikiem gruntowym

* zewnętrzna (od strony północnej)

Rys. 3. Wykres temperatur w okresie zimowym (od 19 do 23 stycznia 2006) Fig. 3. Graph o f temperatures in winter period (from 19th to 23rd o f January 2006)

Na rys. 4 pokazano przykładow e przebiegi tem peratur w okresie letnim . W idoczne je st znaczne schłodzenie pow ietrza zew nętrznego po przejściu p rzez w ym iennik gruntow y.

kolejne pomiary (co 3 godziny)

—►—za rekuperatorem

za wymiennikiem gruntowym

—►—zewnętrzna (od strony północnej)

Rys. 4. Wykres temperatur w okresie letnim (od 14 do 17 czerwca 2005) Fig. 4. Graph o f temperatures in summer period (from 19th to 23rd o f June 2005)

W yższe w artości tem peratury za rekuperatorem od tem peratury za w ym iennikiem gruntowym należy tłum aczyć podgrzew aniem pow ietrza w rekuperatorze (energia cieplna elektrycznych w entylatorów ). E fektem działania w ym iennika gruntow ego (oraz znacznej

(6)

akum ulacyjności i izolacyjności cieplnej budynku) je s t praktycznie liniow y zapis temperatury w ew nętrznej przy znacznych w ahaniach tem peratury zew nętrznej (w przedziale od 12 do 29°C).

Rys. 5. Wykres temperatury oraz wilgotności względnej w budynku Fig. 5. Graph o f temperature and relative humidity indoors

N a rys. 5 pokazano przykład zm ian tem peratury i w ilgotności w budynku w okresie sezonu grzew czego 2005/2006. T em peratura w ew nętrzna utrzym uje się w granicach 18,3-^20,7°C. Ś rednia w ilgotność w zględna pow ietrza w ew nętrznego w tym okresie nie przekracza 50% , a w ięc w budynku nie pow inno w ystąpić zagrzybienie.

(7)

Koszty ponadstandardow ych elem entów budynku poniesione na dodatkow ą izolację termiczną przegród zew nętrznych, lepsze okna, w entylację m echaniczną, rekuperator oraz wymiennik gruntow y w yniosły w prezentow anym przypadku około 11 000 zł, co stanowi około 5% całkow itego kosztu w zniesienia budynku.

5. Podsumowanie

Dla norm alnie użytkow anego budynku jednorodzinnego położonego w północno- wschodnim rejonie Polski uzyskano podczas kilku kolejnych sezonów grzew czych eksploatacyjny sezonow y w skaźnik zapotrzebow ania n a ciepło E poniżej 36 kW h/(m 2-a).

Niską wartość tego w skaźnika zapew niają:

-w ysoka izolacyjność cieplna przegród zew nętrznych, -dobra jakościow o i szczelna stolarka,

-w ysoko spraw ny system ogrzew ania,

-regulow ana w entylacja m echaniczna z odzyskiem ciepła oraz w ym iennik gruntow y w spółdziałający z w entylacją.

Możliwe je s t w znoszenie w w arunkach klim atu północno-w schodniej Polski budynków niskoenergetycznych p rzy nieznacznym w zroście nakładów inw estycyjnych (około 5%).

Niskie w skaźniki energetyczne u m o żliw iają skrócenie rzeczyw istego sezonu grzew czego dla rozpatryw anego budynku do około 4,5 - 5 m iesięcy. W w arunkach klim atu północno - wschodniej P olski w przeciętnych budynkach sezon grzew czy trw a od 6,5 do 7 m iesięcy.

Dobrze zaprojektow any i w ykonany w ym iennik gruntow y elim inuje potrzebę używ ania grzałki elektrycznej w krzyżow ym w ym ienniku ciepła (zapew nia w stępne podgrzanie powietrza w entylacyjnego).

W ym iennik gruntow y w połączeniu z odpow iednią akum ulacyjnością w nętrza budynku i dobrą izolacyjnością przegród zew nętrznych w pływ a w okresie letnim pozytyw nie na mikroklimat w nętrza (chłodzenie).

LITERATURA

1. K asperkiew icz K., K ow alew ska K .: Budynki o niskim zużyciu energii do ogrzew ania i pasywne, M ateriały B udow lane n r 1, W arszaw a 2003.

(8)

2. Sarosiek W., Sadow ska B.: K om pleksow e badania energetyczne energooszczędnego budynku jednorodzinnego w w arunkach klim atu północno-w schodniej Polski, praca W /IIB-12/03, P olitechnika B iałostocka, Białystok 2005.

3. Sarosiek W ., Sadow iska B.: D ośw iadczenia energooszczędnego czteroletniej eksploatacji budynku energooszczędnego, M ateriały B udow lane, nr 1, W arszaw a 2005.

W ykonano na Politechnice B iałostockiej w ram ach pracy S/IIB/2/06

Recenzent: Prof. dr hab. inż. A ntoni Stachowicz

Cytaty

Powiązane dokumenty

– Kierownik Obserwatorium Astronomicznego ( IV Kier.).. Po zawierusze drugiej wojny światowej, namówiony przez prof. Witkowskiego podjął dalsze studia z jednoczesną pracą

My interpretation emphasizes Heidegger’s insistence on the finitude of the artwork and reveals that Heidegger’s example of the ruin of the ancient temple is exemplary

Streszczenie. Zasadniczym celem prezentowanej pracy było wyznaczenie charakterystyki biomechanicznej stentu naczyniowego wykonanego ze stali Cr- Ni-Mo. W celu

Należy jednak pamiętać, że istotne dla rozwoju przyszłościowej perspektywy czasu jest przede wszystkim rozumienie procesu starzenia się, bowiem sposób myślenia o

Y orku sam i tylko uprzyw ilejow ani pozostali, któ rzy łatw ow iernych bałam ucąc spodziew ali się sam i czegoś lepszego doczekać... Lecz nie tak

Keywords: the  Gospel of  Mark; the  journey of  Jesus to Jerusalem; the  symbolic meaning of fire; the symbolic meaning of salt.. Słowa klucze:

Coraz czę- ściej tematyka związana z matematycznym kształceniem w szkole wyższej staje się przedmiotem badań podejmowanych przez dydaktyków matematyki, badań ukierunkowanych

W artykule przedstawiono porównanie prób oceny spa- walności według próby Kommerella oraz wytycznych SEP 1390.. Celem podjętego tematu było porównanie przygoto- wania