AUDITING I CERTYFIKACJA ENERGETYCZNA

(1)

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

KATEDRA KLIMATYZACJI, OGRZEWNICTWA, GAZOWNICTWA i OCHRONY POWIETRZA

AUDITING I CERTYFIKACJA ENERGETYCZNA

MATERIAŁY POMOCNICZE DO ZAJĘĆ AUDYTORYJNYCH I WYKŁADOWYCH

Autorzy opracowania:

dr inż. Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa dr inż. Piotr Kowalski mgr inż. Krzysztof Piechurski

(2)

2

SPIS TREŚCI

PRZEPISY I ROZPORZĄDZENIA ... 3

CZĘŚĆ TEORETYCZNA ... 4

Zapotrzebowanie na energię w budynku ... 4

Obliczanie zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania/chłodzenia i wentylacji ... 5

Bilans energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji ... 5

Bilans energii użytkowej do chłodzenia ... 6

Audyt energetyczny a certyfikat energetyczny budynku ... 7

Etapy obliczeń certyfikatu energetycznego ... 7

Etapy audytu energetycznego budynku ... 9

Procedury obliczeniowe audytu energetycznego ... 9

Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji prowadzącego do zmniejszenia strat ciepła przez przenikanie przez ściany, stropy i stropodachy ... 10

Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji polegającego na wymianie okien lub drzwi oraz na poprawie systemu wentylacji w budynku ... 10

Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności cieplnej systemu grzewczego ... 11

Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności systemu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej ... 12

Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej ... 14

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA ... 15

CERTYFIKAT ENERGETYCZNY BUDYNKU ... 15

1. Dane ogólne ... 15

2. Instalacje wewnętrzne ... 15

3. Przegrody budowlane, współczynniki U, W/(m²K) ... 15

4. Całkowity współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie ... 16

Mostki cieplne* ... 17

5. Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację ze strefy ogrzewanej ... 19

6. Obliczenie miesięcznych zysków ciepła od promieniowania słonecznego ... 21

7. Obliczenie stałej czasowej budynku oraz parametru a_H ... 22

8. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji ... 23

9. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania i wentylacji ... 25

10. Wyznaczenie zapotrzebowania na energię użytkową oraz końcową do przygotowania c.w.u. ... 25

11. Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię pomocniczą końcową ... 26

12. Charakterystyka energetyczna. Wskaźniki: EK, EP ... 27

13. Wyznaczenie jednostkowej wielkości emisji CO₂ ... 28

14. Wyznaczenie obliczeniowej rocznej ilości zużywanego nośnika energii lub energii ... 29

15. Wyznaczenie udziału odnawialnych źródeł energii w rocznym zapotrzebowaniu na energię końcową ... 29

AUDYT ENERGETYCZNY BUDYNKU ... 30

1. Dane ogólne ... 30

2. Instalacje wewnętrzne ... 30

3. Przegrody budowlane U, W/(m²K) ... 30

4. Taryfa za energię ... 31

5. Wyznaczenie liczby stopniodni dla Wrocławia ... 31

6. Bilans cieplny w „stanie istniejącym” ... 31

7. Propozycje usprawnień termomodernizacyjnych ... 31

8. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych części mieszkalnej ... 32

9. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych klatki schodowej ... 33

10. Określenie optymalnego usprawnienia dotyczącego wymiany okien na klatce schodowej ... 34

11. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.w.u. ... 35

12. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.o. ... 37

13. Analiza wariantów termomodernizacji ... 39

14. TABELA OBLIGATORYJNA ... 41

(3)

3

PRZEPISY I ROZPORZĄDZENIA

DYREKTYWA PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.

USTAWA z dnia 29 sierpnia 2014 r. o charakterystyce energetycznej budynków (DZ.U. z dnia 8 września 2014 r., Poz.

1200).

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z późniejszymi zmianami (ostatnia zmiana dnia 17 lipca 2015 r., DZ.U. z dnia 18 września 2015 r., Poz. 1422).

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY I ROZWOJU z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej (DZ.U. z dnia 18 marca 2015 r., Poz. 376).

USTAWA z dnia 21 listopada 2008 r. o wspieraniu termomodernizacji i remontów oraz OBWIESZCZENIE MARSZAŁKA SEJMU RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ z dnia 5 stycznia 2017 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o wspieraniu termomodernizacji i remontów (DZ.U. z dnia 20 stycznia 2017 r., Poz. 130).

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 17 marca 2009 r. w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz części audytu remontowego, wzorów kart audytów, a także algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego (DZ.U. nr 43 z 2009 r., Poz. 346) wraz z ROZPORZĄDZENIEM MINISTRA INFRASTRUKTURY I ROZWOJU z dnia 3 września 2015 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego oraz części audytu remontowego, wzorów kart audytów, a także algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego (DZ.U. z dnia 13 października 2015 r., Poz. 1606).

(4)

4

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Zapotrzebowanie na energię w budynku

Zapotrzebowanie na energię w budynkach obliczane jest na trzech poziomach:

Poziom I – zapotrzebowanie na energię użytkową, Poziom II – zapotrzebowanie na energię końcową,

Poziom III – zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną.

Każdy z nich opisuje energochłonność budynku, jednak opisy te nie są tożsame. Energia użytkowa to energia potrzebna w obiekcie do utrzymania odpowiedniej temperatury pomieszczeń i ciepłej wody użytkowej. Energia końcowa to energia uwzględniająca efektywność systemów do wytwarzania, magazynowania, transportu energii oraz regulacji jej dostawy (czyli z uwzględnieniem strat energii związanych ze sprawnością instalacji wewnętrznych);

jest to całość energii dostarczanej do budynku. Energia pierwotna nieodnawialna jest to energia, którą trzeba pobrać ze środowiska naturalnego aby dostarczyć do obiektu wymaganą ilość energii końcowej. Szczegółowe definicje odnaleźć można w odpowiednich rozporządzeniach i literaturze. Poniższy rysunek przedstawia przepływ energii dostarczanej ze środowiska zewnętrznego do budynku oraz kierunek obliczeń i składowe obliczeń zapotrzebowania na energię na poszczególnych poziomach.

Rysunek 1. Kierunek dostawy i obliczeń zapotrzebowania na energię w budynkach

(5)

5 Obliczanie zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania/chłodzenia i wentylacji

Obliczenia bilansu ciepła, zgodnie z przyjętą w Rozporządzeniu w sprawie certyfikacji energetycznej metodą, przeprowadza się dla każdego miesiąca w roku osobno, a następnie sumuje wszystkie dodatnie bilanse cząstkowe dla uzyskania rocznego zapotrzebowania na energię użytkową. Na poniższym rysunku zamieszczono przykładowe wyniki bilansu energii użytkowej dla budynku z ogrzewaniem i chłodzeniem.

Rysunek 2. Przykładowy bilans ciepła dla budynku z ogrzewaniem i chłodzeniem

Bilans energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji

Bilans ciepła obiektu, czyli zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji (QH,nd) to różnica pomiędzy stratami ciepła (QH,ht) a zyskami ciepła (QH,gn) z tym, że zyski ciepła skorygowane są współczynnikiem efektywności ich wykorzystania (ηH,gn).

Efektywność wykorzystania zysków ciepła

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

kWh / miesiąc

straty ciepła, kWh zyski ciepła, kWh

zapotrzebowanie na energię dla trybu ogrzewania zapotrzebowanie na energię dla trybu chłodzenia

Straty ciepła (QH,ht) to suma strat ciepła przez przenikanie (Qtr) i wentylację (Qve). Straty ciepła oblicza się w oparciu o współczynniki strat ciepła, Htr,adj oraz Hve,adj, obliczane podobnie do tego jak wskazuje norma PN-EN 12831 z uwzględnieniem zmian opisanych w Rozporządzeniu dot.

certyfikacji energetycznej i normie PN-EN 13790.

Zyski ciepła (QH,gn) to suma zysków wewnętrznych (Qint) i zysków od słońca (Qsol). Zyski te oblicza się w oparciu o dane tabelaryczne zamieszczone w Rozporządzeniu dot. certyfikacji energetycznej i/lub z uwzględnieniem współczynników opisanych w normie PN-EN 13790. Szczególnie w przypadku potrzeby dokładnego obliczenia zysków ciepła od nasłonecznienia, wykorzystanie informacji podanych w normie jest konieczne.

ZYSKI

STRATY

, 1

1 1

 

 

H H

a H a H gn

H 

 

,  1

H H gn

H a

 a

gn H gn H ht H nd

H Q Q

Q _,  _, 



_,  _,

ve tr ht

H Q Q

Q _,  

sol gn

H Q Q

Q _,  _int

3 ,

int,

, (  ) 10^

 _tr_adj _set_H _e _M

tr H t

Q  

3 ,

int,

, (  ) 10^

 _ve_adj _set_H _e _M

ve H t

Q  

3 int

int q A_f t_M10^ Q

gl sh gl sh i i i

sol C A I F F g

Q 



   ^,  

ht H

gn H

H Q

Q

,

 ,



1

,

, 



ht H

gn H

H Q



Q

1



H

(6)

6 Współczynnik aH i stała czasowa budynku

Bilans energii użytkowej do chłodzenia

Bilans chłodu obiektu, czyli zapotrzebowanie na energię użytkową do chłodzenia (QC,nd) to różnica pomiędzy zyskami ciepła (QC,gn) a stratami ciepła (QC,ht) z tym, że straty ciepła skorygowane są współczynnikiem efektywności ich wykorzystania (ηC,ls).

Efektywność wykorzystania zysków ciepła

Efektywność wykorzystania zysków ciepła (ηH,gn) oblicza się w oparci o dwa parametry: γH oraz aH. Do obliczenia wartości parametru γH potrzebna jest znajomość strat ciepła i zysków ciepła w danym miesiącu. Obliczenia aH opierają się o wartość stałej czasowej budynku (τ). Poniżej podano uproszoną metodę obliczenia stałej czasowej (τ) oraz wartości parametru aH.

Parametr aH oblicza się w oparciu o wartość parametru odniesienia (aH,0) oraz wartość stałej czasowej budynku (τ) i stałej czasowej odniesienia (τH,0). Zgodnie z normą PN-EN 13790 dla metody miesięcznej obliczania zapotrzebowania na energię przyjmuje się wartość aH,0=1 oraz wartość stałej czasowej odniesienia τH,0=15h. Stałą czasową budynku lub analizowanej strefy budynku oblicza się w oparciu o pojemność cieplną budynku (Cm) oraz współczynniki strat ciepła przez przenikanie i wentylację. Pojemność cieplną budynku można obliczyć metodą dokładną w oparciu o ciepło właściwe (cij) gęstość (ρij) grubość (dij) i powierzchnię (Aj) poszczególnych warstw przegród w obiekcie lub metodą uproszczoną. Metoda uproszczona opiera się o wskaźniki podane w tabeli, dzięki którym Cm obliczane jest na podstawie informacji o klasie ciężkości budynku oraz powierzchni użytkowej obiektu (Af).

Straty ciepła (QC,ht) to suma strat ciepła przez

przenikanie (Qtr) i wentylację (Qve). Straty ciepła oblicza się w oparciu o współczynniki strat ciepła, Htr,adj oraz Hve,adj, obliczane podobnie do tego jak wskazuje norma PN-EN 12831, z uwzględnieniem zmian opisanych w Rozporządzeniu w sprawie certyfikacji i normie PN-EN 13790. Są to współczynniki identyczne do

wykorzystywanych przy obliczaniu bilansu ciepła.

Zyski ciepła (QC,gn) to suma zysków wewnętrznych (Qint) i zysków od słońca (Qsol). Zyski te oblicza się w oparciu o dane tabelaryczne podane w Rozporządzeniu dot. certyfikacji energetycznej i/lub z uwzględnieniem współczynników opisanych w normie PN-EN 13790. Szczególnie w przypadku potrzeby dokładnego obliczenia zysków ciepła od

nasłonecznienia, wykorzystanie informacji podanych w normie jest konieczne. Zyski te są identyczne jak dla bilansu ciepła.

0 , 0 ,

H H

H a

a









adj ve adj tr

m

H H

C

, ,

3600

 



^ ^ ^



j i

j ij ij ij

m c d A

C (  )

ht C ls C gn C nd

C Q Q

Q _,  _, 



_,  _,

ve tr ht

c Q Q

Q_,  

3 ,

int,

, (  ) 10^

 _tr_adj _set_C _e _M

tr H t

Q  

3 ,

int,

, (  ) 10^

 _ve_adj _set_C _e _M

ve H t

Q  

sol gn

c Q Q

Q_,  _int

ht c

gn c

Q c Q

,

 ,



0

1 

 _C

C i



1

C

0

C

) 1 , (

1 1





 

C C

a H

a H ls

c 

 

, 1

 

c c ls

C a

 a

,_ls 1



C 3

int

int q A_f t_M10^ Q

gl sh gl sh i i i

sol C A I F F g

Q 



   ^,  

ZYSKI

STRATY

Efektywność wykorzystania strat ciepła (ηC,ls) oblicza się w oparciu o dwa parametry: γC, aC. Obliczenia są bardzo podobne do obliczeń efektywności wykorzystania zysków ciepła (ηH,gn). Do obliczenia wartości parametru γC potrzebna jest znajomość strat ciepła i zysków ciepła w danym miesiącu. Obliczenia aC opierają się o wartość stałej czasowej budynku (τ). Poniżej podano uproszoną metodę obliczenia stałej czasowej (τ) oraz wartości parametru aC.

(7)

7 Współczynnik aC i stała czasowa budynku

Audyt energetyczny a certyfikat energetyczny budynku

Audyt energetyczny to, w uproszczeniu, opracowanie zmierzające do określenia realnych wartości zużycia energii dla obiektu, kosztów eksploatacji oraz ustalenia najlepszych w danym przypadku kierunków modernizacji obiektu wraz z wyznaczeniem efektywności energetycznej oraz ekonomicznej proponowanych działań. Typowe zasady prowadzenia audytu energetycznego opisane są w Rozporządzeniu w sprawie szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego. Obliczenia zapotrzebowania na energię użytkową opierają się o normę PN-EN 13790, czyli są w dużym stopniu analogiczne do obliczeń certyfikatu energetycznego. Obliczenia zapotrzebowania na energię końcową i pierwotną nieodnawialną opierają się bezpośrednio na wytycznych Rozporządzenia w sprawie certyfikacji energetycznej. Zdecydowanie należy jednak rozróżnić cele stawiane przed audytem i certyfikatem energetycznym.

O ile audyt energetyczny powinien odzwierciedlać efektywność realnego obiektu o tyle certyfikat energetyczny ma na celu scharakteryzowanie obiektu przy pewnych stałych dla wszystkich ocenianych obiektów parametrach użytkowania. W związku z tym, w niektórych założeniach do obliczeń i w wartości części parametrów obliczenia zapotrzebowania na energię zarówno użytkową, końcową jak i pierwotną nieodnawialną mogą się różnic, w zależności od tego czy celem jest wykonanie charakterystyki energetycznej czy audytu energetycznego obiektu.

Etapy obliczeń certyfikatu energetycznego

Wykonanie certyfikatu energetycznego obiektu, zgodnie z Rozporządzeniem w sprawie certyfikacji energetycznej, wymaga przeprowadzenia obliczeń opisanych poniżej.

Etap Zakres obliczeń / pracy

1

Zgromadzenie danych niezbędnych do wykonania obliczeń. Dane te uzyskuje się na podstawie dokumentacji technicznej oraz wizji lokalnej obiektu.

Jednym z najważniejszych, początkowych obliczeń, jest określenie wartości powierzchni pomieszczeń w obiekcie o regulowanej temperaturze (Af, m²).

2

Obliczenie współczynników strat ciepła na przenikanie i na wentylację (Htr, Hve, W/K).

3

Obliczenie straty ciepła na przenikanie (Qtr, kWh/m-c) i straty ciepła na wentylację (Qve, kWh/m-c) w każdym miesiącu, co pozwala na określenie całkowitej straty ciepła (QH,ht, kWh/m-c) dla każdego miesiąca.

4

Obliczenie wewnętrznych zysków ciepła (Qint, kWh/m-c) dla każdego miesiąca oraz zysków ciepła od promieniowania słonecznego (Qsol, kWh/m-c) dla każdego miesiąca, co pozwoli na określenie całkowitych zysków ciepła w danym miesiącu (QH,gn, kWh/m-c).



^ ^ ^



j i

j ij ij ij

m c d A

C (  )

0 , 0 ,

c c

c

a

a 

 



adj ve adj tr

m

H H

C

, ,

3600

 



Parametr aC oblicza się w oparciu o wartość parametru odniesienia (aC,0) oraz wartość stałej czasowej budynku (τ) i stałej czasowej odniesienia (τC,0). Zgodnie z normą PN-EN 13790 dla metody miesięcznej obliczania zapotrzebowania na energię przyjmuje się wartość aC,0=1 oraz wartość stałej czasowej odniesienia τC,0=15h. Stałą czasową budynku lub analizowanej strefy budynku oblicza się w oparciu o pojemność cieplną budynku (Cm) oraz współczynnik strat ciepła przez przenikanie i wentylację. Pojemność cieplną budynku można obliczyć metodą dokładną w oparciu o ciepło właściwe (cij) gęstość (ρij) grubość (dij) i powierzchnię (Aj) poszczególnych warstw przegród w obiekcie lub metodą uproszczoną. Metoda uproszczona opiera się o wskaźniki podane w tabeli, dzięki którym Cm obliczane jest na podstawie informacji o klasie ciężkości budynku oraz powierzchni użytkowej obiektu (Af).

(8)

8

5

Obliczenie zapotrzebowania na energię użytkową:

- obliczane jest zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji dla każdego miesiąca (QH,nd,n, kWh/m-c) i dla całego roku (QH,nd, kWh/rok);

- ewentualnie obliczane jest zapotrzebowanie na energię użytkową do chłodzenia dla każdego miesiąca (QC,nd,n, kWh/m-c) i całego roku (QC,nd,kWh/rok);

- obliczane jest zapotrzebowanie na energię użytkową do przygotowania c.w.u. dla całego roku (QW,nd, kWh/rok).

6

Obliczenie sprawności całkowitej sytemu grzewczego (ηH,tot), przygotowania ciepłej wody (ηW,tot) i ewentualnie chłodzenia (ηC,tot) na podstawie obliczonych lub przyjmowanych na podstawie odpowiednich tabel sprawności cząstkowych: wytwarzania (η(H,W,C),g),

akumulacji (η(H,W,C),s), przesyłu (η(H,W,C),d) oraz regulacji i wykorzystania ciepła/chłodu (η(H,C),s).

η(H,W,C),tot = η(H,W,C),g* η(H,W,C),s* η(H,W,C),d* η(H,C),s

7

Obliczenie zapotrzebowania na energię elektryczną pomocniczą (Eel,pom (H,W,C), kWh/rok) niezbędną do pracy poszczególnych instalacji: ogrzewania (H), ciepłej wody (W)

chłodzenia (C). Obliczenia wykonywane są najczęściej na postawie danych tabelarycznych podanych w Rozporządzeniu w sprawie certyfikacji lub na podstawie informacji o

rzeczywistych mocach elektrycznych urządzeń i czasie ich pracy.

8

Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania i wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody (QK,H, i QK,W, kWh/rok) oraz ewentualnie chłodzenia i oświetlenia (QK,C i/lub EK,L , kWh/rok) oraz obliczenie wskaźnika zapotrzebowania na energią końcową (EK, kWh/(m²rok)).

QK = QK,H + QK,W + QK,C + EK,L + Eel,pom (H,W,C)

QK,(H,W,C) = Q(H,W,C),nd / η(H,W,C),tot

EK = QK / Af

Energię elektryczną do oświetlenia (EK,L, kWh/rok) oblicza się wg osobnych wytycznych zawartych w PN-EN 15193.

10

Przyjęcie wartości współczynników nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej (wH, wW, wC, wel) oraz obliczenia zapotrzebowania na energię pierwotną nieodnawialną (QP, kWh/rok).

QP = QP,H + QP,W + QP,C + QP,L

gdzie:

QP,H = QK,H*wH + Eel,pom,H*wel

QP,W = QK,W*wW + Eel,pom,W*wel

QP,C = QK,C*wC + Eel,pom,C*wel

QP,L = EK,L*wel

11

Obliczenie wartości wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną nieodnawialną (EP, kWh/(m²rok)) i porównanie go z wartością maksymalną EP obliczoną na podstawie Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych.

EP = QP / Af

12

Wykonanie dodatkowych obliczeń, tj. emisji CO2, ilości paliwa, udziału OZE oraz wypełnienie świadectwa charakterystyki energetycznej obiektu, zgodzie z wytycznymi Rozporządzenia w sprawie certyfikacji.

(9)

9 Etapy audytu energetycznego budynku

Etap Zakres obliczeń / pracy

1

Analiza stanu technicznego budynku:

 inwentaryzacja techniczno-budowlana (ewentualnie technologiczna),

 obliczenie projektowego obciążenia cieplnego obiektu termomodernizowanego,

 obliczenie zapotrzebowania na energię budynku termomodernizowanego dla standardowego sezonu grzewczego,

 określenie sprawności instalacji podlegających rozważaniu w procedurze termomodernizacji.

2

Analiza rzeczywistej energochłonności termomodernizowanego obiektu:

 zamówiona moc cieplna,

 rzeczywiste zużycie ciepła,

 rzeczywiste zużycie energii elektrycznej, gazu, oleju (innych paliw),

 taryfy i opłaty.

Sprawdzenie obliczeń z Etapu 1 z wartościami rzeczywistego zużycia energii z ewentualną korektą założeń do obliczeń.

3

Przedstawienie propozycji ulepszeń termomodernizacyjnych:

 czy należy ocieplić przegrody w budynku ?

 czy należy wymienić okna i drzwi ?

 czy należy wymienić instalacje wewnętrzne ?

 czy należy podnieść sprawność instalacji wewnętrznych ?

 czy należy wymienić / zmodernizować źródło ciepła ?

 inne ….

4

Określenie przewidywanych nakładów inwestycyjnych dla poszczególnych ulepszeń termomodernizacyjnych.

5

Określenie przewidywanych zysków energetycznych (dla standardowego sezonu grzewczego) wynikających z poszczególnych ulepszeń termomodernizacyjnych.

6

Analiza ekonomiczna proponowanych ulepszeń termomodernizacyjnych i wybór wariantu optymalnego dla każdego z nich.

7

Wybór i scharakteryzowanie ulepszeń stanowiących wariant optymalny przedsięwzięcia termomodernizacyjnego wraz z kosztami i okresem zwrotu nakładów inwestycyjnych. Dla całości przedsięwzięcia należy podać następujące informacje:

 poziom zmniejszenia zapotrzebowania na energię końcową w %,

 koszty całkowite inwestycji,

 udział środków własnych inwestora,

 wartość kredytu termomodernizacyjnego,

 szacowaną wysokość rocznej oszczędności kosztów ciepła / energii,

 możliwą wysokość premii termomodernizacyjnej.

Procedury obliczeniowe audytu energetycznego

Na kolejnych stronach opracowania umieszczono schematy przedstawiające proces obliczeń prowadzący do wyboru optymalnego wariantu poszczególnych ulepszeń termomodernizacyjnych. Procedury te zgodne są z zaleceniami Rozporządzenia dot. szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego. Każda z procedur obejmuje analizę kosztów inwestycyjnych, efektów energetycznych i efektów ekonomicznych kilku wariantów ulepszenia oraz pozwala podjąć decyzję, który z nich jest tym optymalnym, który będzie rozważany jako element optymalnego wariantu całościowego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego; obejmuje więc swoim zakresem etapy 4, 5 i 6 opisane powyżej.

(10)

10 Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji prowadzącego do zmniejszenia strat

ciepła przez przenikanie przez ściany, stropy i stropodachy

Określenie zapotrzebowania na moc w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji).

Określenie rocznego zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji).

Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikających z wykonania każdego wariantu termomodernizacji.

Określenie minimalnej, wymaganej grubości izolacji na podstawie kryterium minimalnego oporu cieplnego.

Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji, NU.

Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów.

Wybór wariantu optymalnego według kryterium minimalnego wskaźnika SPBT.



^GJ ^rok



R A Sd Q

Q₀_u, ₁_u 8,6410^⁵  ,

t t R MW A

q

q0u, 1u10^⁶  wo zo ,

rok zł Ab Ab O

q y O q y

O Q x O Q x O

m u m

u

z u z

u rU

/ ), (

* 12 )

*

* (

* 12

)

*

* (

1 0 1

1 1 0 0 0

1 1 1 0 0 0















O lata SPBT N

n rU

u^ ,



. . .

min 1

min _IZOL

MOD PRZED

R U

d 

 



 



(11)

11 Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji polegającego na wymianie okien lub

drzwi oraz na poprawie systemu wentylacji w budynku

Przyjęcie możliwych wariantów termomodernizacji i wybór procedury obliczeń na podstawie informacji o systemie wentylacji stosowanym w budynku.

Procedura dla sytuacji gdy doprowadzanie powietrza odbywa się przez nawiewniki

okienne, ścienne, okna i drzwi.

Procedura dla sytuacji gdy doprowadzanie powietrza nie odbywa się przez nawiewniki okienne, ścienne okna i drzwi.

Określenie zapotrzebowania na moc w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji).

Określenie rocznego zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji).

Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania każdego wariantu termomodernizacji.

Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji NOK+NW.

Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów.

 

 ^t ^t   ^MW 

V

U t t A q

q

wo zo obl

wo zo Ok

, 10

4 , 3

10 ,

7 6 1

0

















 



t t

 

MW



l a

U t t A q

q

wo zo

wo zo Ok

, 10

65 , 1

10 ,

53 8

6 1 0



















^Sd ^A ^U ^cr ^cw ^Vnom ^Sd

 

^GJ ^rok



Q

Q₀, ₁  8,64  _Ok 2,94    10^⁵,



^GJ ^rok



Q U A Sd Q

Q₀, ₁8,6410^⁵  _Ok  _inf_.,

 



y q O y q O

 

A A



zł rok O

Q x O Q x O

O

b b m

m

z z

rW rOk

, 12

12 ₀ ₀ ₀ ₁ ₁ ₁ ₀ ₁

1 1 1 0 0 0





























 



^ ^^

 

n

rW rOk

W OK

O O

N SPBT N

(12)

12 Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności

cieplnej systemu grzewczego

Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji.

NCO

Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów termomodernizacji.

Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania każdego wariantu termomodernizacji.

Określenie zapotrzebowania na moc w stanie istniejącym.

(ewentualnie po modernizacji, jeśli ma ona wpływ na moc instalacji).

Obliczenia prowadzi się zgodnie z normą PN/EN 12831.

Określenie zapotrzebowania na energię użytkową w stanie istniejącym.

Obliczenia prowadzi się zgodnie z normą PN/EN 13790.

Określenie zakresu modernizacji systemu grzewczego

Określenie składowych sprawności całkowitej systemu przed i po modernizacji: sprawność wytwarzania, przesyłania, akumulacji, wykorzystania i regulacji według Rozporządzenia w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej lub dokumentacji technicznej.

e r p

W

  



₀, ₁   

] / [ ), (

* 12 )

*

* (

* 12

) /

*

* /

*

* (

1 0 1

1 1 0 0 0

1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0

rok zl Ab Ab O

q y O q y

O Q w w x O

Q w w x O

m m m

m m

z co d t z

co d t rco













  



^



n rco co

O SPBT N

(13)

systemu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej

Określenie zakresu modernizacji systemu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej.

Określenie zapotrzebowania na moc w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie projektu technicznego.

Określenie zapotrzebowania na energię w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie projektu technicznego.

Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania poszczególnych wariantów termomodernizacji.

] / [ ), (

* 12 )

*

* (

* 12

)

*

* (

1 0 1

1 1 0 0 0

1 0 1 0 0 0

rok zl Ab Ab O

q y O q y

O Q x O Q x O

m w m

w

z W z

W rW















Określenie nakładów inwestycyjnych dla wariantu termomodernizacji.

Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów modernizacji.

Wybór wariantu optymalnego wg kryterium minimalnego wskaźnika SPBT.



^



n rw w

O SPBT N

(14)

systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej

N w

Określenie zakresu modernizacji systemu c.w.u..

Określenie zapotrzebowania na moc w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie:

- analizy i prognozy zużycia,

- normy dotyczącej obliczeń instalacji wodociągowych PN 92/B-01706.

Określenie zapotrzebowania na energię w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie:

- analizy i prognozy zużycia,

- rozporządzenia w sprawie certyfikacji,

- normy do obliczania zapotrzebowania na ciepło dla c.w.u..

N cw

Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania kolejnych wariantów termomodernizacji.

Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji.

Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów modernizacji



^



n rcw cw

O SPBT N

] / [ ), (

* 12 )

*

* (

* 12

)

*

* (

1 0 1

1 1 0 0 0

1 0 1 0 0 0

rok zl Ab Ab O

q y O q y

O Q x O Q x O

m cw m

cw

z cw z

cw rCW















(15)

15

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

CERTYFIKAT ENERGETYCZNY BUDYNKU

Celem ćwiczeń jest wykonanie obliczeń charakterystyki energetycznej dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego zlokalizowanego we Wrocławiu. Budynek jest w całości podpiwniczony i ma trzy powtarzalne kondygnacje mieszkalne. Budynek podzielony został dla potrzeb obliczeń na dwie strefy: mieszkania (strefa I) oraz klatka schodowa (strefa II)

1. Dane ogólne

Powierzchnia ogrzewana, Af m²

Wysokość kondygnacji (całkowita) m

Wysokość kondygnacji (w świetle) m

Kubatura (całkowita) m³

Kubatura (wentylowana) – strefa I m³

Kubatura (wentylowana) – strefa II m³

Temperatura wewnętrzna – strefa I ^°C

Temperatura wewnętrzna – strefa II ^°C

2. Instalacje wewnętrzne Ogrzewanie

Wentylacja

Ciepła woda użytkowa Źródło ciepła dla c.o. i c.w.u.

3. Przegrody budowlane, współczynniki U, W/(m²K)

(16)

16 4. Całkowity współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie

Htr,s = Htr,ie + Htr,iue + Htr,ij + Htr,ig W/K STREFA I:

i oznaczenie Ai btr,i Ui Ai * btr,i * Ui

- - m² - W/m²K W/K

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

∑ Htr,i = ……….. W/K

Mostki cieplne

i opis typ mostka li ψi Li * ψi * btr

- - - m W/(m K) W/K

1 2 3 4 5

∑ (li* ψi * btr) = ………. W/K

Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie, strefa I, Htr,I W/K

STREFA I/II:

- - m² - W/m²K W/K

1 2

Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie pomiędzy strefą I i II,

∑ Htr I-II W/K

(17)

17 STREFA II:

- - m² - W/m²K W/K

1 2 3 4 5 6

∑ Htr,i = ……….. W/K

Mostki cieplne

i opis typ mostka li ψi Li * ψi * btr

- - - m W/mK W/K

1 2 3

∑ (li * ψi * btr) = ………. W/K Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie, strefa II, Htr,II W/K

Mostki cieplne*

* Zamieszczono wybrane mostki cieplne wg PN-EN ISO 14683, grudzień 2007, Mostki cieplne w budynkach – Liniowy współczynnik przenikania ciepła – Metody uproszczone i wartości orientacyjne.

(18)

18

(19)

19 5. Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację ze strefy ogrzewanej

Hve,s = ρa × ca × ∑ (bve,k × Vve,k,n),W/K

STREFA I:

Identyfikacja rodzaju wentylacji i strumieni powietrza w strefie

k bve,k Vve,k,n Rodzaj wentylacji

1 V0

grawitacyjna

2 Vinf.

Podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie użytkowania budynku Vve,1,n

Vve,1 m³/(s m²)

podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie

użytkowania budynku odniesiony do powierzchni strefy ogrzewanej obliczony zgodnie z pkt 5.5.1. lub według PN-EN ISO 13790

Af m² powierzchnia strefy ogrzewanej

Vve,1,n= V0 m³/s podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie

użytkowania budynku

Średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności Vinf

n50 - 1/h krotność wymian powietrza w budynku przy różnicy ciśnień 50 Pa

n 1/h

krotność wymiany powietrza w budynku spowodowana infiltracją powietrza przez nieszczelności obudowy budynku w warunkach eksploatacyjnych

V m³ kubatura strefy ogrzewanej

Vve,2,n=Vinf m³/s

średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności, spowodowany działaniem wiatru i wyporu termicznego w pomieszczeniach

Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację Hve,I,W/K

(20)

20 STREFA II:

Identyfikacja rodzaju wentylacji i strumieni powietrza w strefie

k bve,k Vve,k,n Rodzaj wentylacji

1 V0

grawitacyjna

2 Vinf

Podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie użytkowania budynku Vve,1,n

Vve,1,II m³/(s m²)

podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie

użytkowania budynku odniesiony do powierzchni strefy ogrzewanej obliczony zgodnie z pkt 5.5.1. lub według PN-EN ISO 13790

Af,II m² powierzchnia strefy ogrzewanej

Vve,1,n= V0 m³/s podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie

użytkowania budynku

Średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności Vinf

n50 1/h krotność wymian powietrza w budynku przy różnicy ciśnień 50 Pa n 1/h krotność wym. powietrza w bud. spowodowana infiltracją powietrza

przez nieszczelności obudowy bud. w warunkach eksploatacyjnych

V m³ kubatura strefy ogrzewanej

Vve,2,n=Vinf m³/s

średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności, spowodowany działaniem wiatru i wyporu termicznego w pomieszczeniach

Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację Hve,II,W/K

(21)

21 6. Obliczenie miesięcznych zysków ciepła od promieniowania słonecznego

Qsol,H= ∑ [Ci × Ai × Ii × ggl × Fsh,gl × Fsh ], kWh/miesiąc

STREFA I N NE E SE S SW W NW

Pole powierzchni okna w świetle otworu, m² Udział pola powierzchni oszklonej, C

Współczynnik przepuszczalności energii słon., ggl

Współczynnik zacienienia (przegrody zewnętrzne), Fsh

Współczynnik zacienienia (elementy ruchome), Fsh,gl

STREFA II N NE E SE S SW W NW

Pole powierzchni okna w świetle otworu, m² -

Udział pola powierzchni oszklonej, C

Współczynnik przepuszczalności energii słon., ggl

Współczynnik zacienienia (przegrody zewnętrzne), Fsh

Współczynnik zacienienia (elementy ruchome), Fsh,gl

Miesięczne zyski ciepła od promieniowania słonecznego, kWh/miesiąc

kierunek IN INE IE ISE IS ISW IW INW Qsol,H

miesiąc kWh STREFA I STREFA II

styczeń 20 20 22 31 36 31 21 20 luty 25 25 30 44 51 43 30 25 marzec 50 51 62 76 81 70 57 51 kwiecień 70 76 89 97 96 92 85 75 maj 96 107 118 121 116 117 113 103 czerwiec 98 107 117 118 112 117 117 107 lipiec 95 111 127 127 116 118 116 105 sierpień 85 95 112 122 118 112 102 91 wrzesień 60 62 71 80 86 80 71 63 październik 39 39 42 50 57 53 45 39 listopad 21 21 23 33 38 33 23 21 grudzień 18 18 20 30 36 31 20 18

(22)

22 7. Obliczenie stałej czasowej budynku oraz parametru aH

STREFA I:

Pojemność cieplna budynku, Cm J/K

Stała czasowa budynku, τ H

Parametr aH -

STREFA II:

Pojemność cieplna budynku, Cm J/K

Stała czasowa budynku, τ H

Parametr aH -

(23)

23 8. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji

Strefa II (klatka schodowa)

Temperatura strefy strefa I, θi °C

Temperatura obliczeniowa strefy II, θu °C

Pole powierzchni Af strefy II m²

Obciążenie cieplne zyskami wewnętrznymi strefy II W/ m²

Współczynnik Hue=Hue,tr+Heu,v

(między strefą II a otoczeniem) W/K

Współczynnik Hiu,tr (pomiędzy strefami I i II) W/K

Miesiąc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Średnia temperatura powietrza zew., θe, ^oC -0,4 -0,7 2,8 7,3 12,7 17,3 16 17,8 13,4 8,9 3,8 -1,1

Liczba godzin w miesiącu tm, h 744 672 744 720 744 720 744 744 720 744 720 744

Miesięczne zyski ciepła od nasłonecznienia, Qsol, W Miesięczne wewnętrzne zyski ciepła,

Qint=qint×Af , W

Miesięczne zyski ciepła, QH,gn=Qsol+Qint , W Temperatura obliczanej strefy,

θu = (QH,gn + Hiu×θi + Hue×θe)/ (Hiu + Hue), ^oC Ogrzewana / Nieogrzewana

Miesięczne straty ciepła przez przenikanie, Qtr=10^-3×Htr×(θi-θe)×tm, kWh ⁄mies.

Miesięczne straty ciepła na wentylację, Qve=10^-3×Hve×(θi-θe)×tm, kWh ⁄mies.

Miesięczne straty ciepła (ogrzewanie) QH,th=Qtr+Qve, kWh ⁄mies.

γH = QH,gn / QH,ht

Współczynnik wykorzystania zysków ciepła, ηH,gn = (1- γHaH ) / (1- γHaH+1)

Miesięczne zapotrzebowanie na energię Qh,nd,n = QH,ht - ηH,gn × QH,gn, kWh ⁄mies.

Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji Qh,nd=∑(Qh,nd,n), kWh ⁄rok

(24)

24 Strefa I (ogrzewana)

Temperatura strefy ogrzewanej (strefa I), θi °C

Pole powierzchni Af obliczanej strefy m²

Obciążenie cieplne zyskami wewnętrznymi W/ m²

Współczynnik Hiu,tr (pomiędzy strefami I i II) W/K

Miesiąc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Średnia temperatura zewnętrzna, θe, ^oC -0,4 -0,7 2,8 7,3 12,7 17,3 16 17,8 13,4 8,9 3,8 -1,1

Temperatura strefy nieogrzewanej, Qu, ^oC

Liczba godzin w miesiącu tm, h 744 672 744 720 744 720 744 744 720 744 720 744

Miesięczne straty ciepła przez przenikanie, Qtr=10^-3×Htr×(θi-θe)×tm, kWh⁄mies.

Miesięczne straty ciepła przez przenikanie, Qtr(I-II)=10^-3×Htr(I-II)×(θi-θu)×tm, kWh⁄mies.

Miesięczne straty ciepła na wentylację, Qve=10^-3×Hve×(θi-θe)×tm, kWh⁄mies.

Miesięczne straty ciepła QH,th=Qtr+ Qtr(I-II)+Qve, kWh⁄mies.

Miesięczne zyski ciepła od nasłonecznienia, Qsol, kWh/m-c

Miesięczne wewnętrzne zyski ciepła, Qint=qint×10^-3×Af×tm, kWh⁄mies Miesięczne zyski ciepła, QH,gn=Qsol+Qint, kWh⁄mies.

γH = QH,gn / QH,ht

Współczynnik wykorzystania zysków ciepła, ηH,gn = (1- γH

aH ) / (1- γH aH+1)

Miesięczne zapotrzebowanie na energię Qh,nd,n = QH,ht - ηH,gn × QH,gn, kWh ⁄mies.

Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji Qh,nd=∑(Qh,nd,n), kWh ⁄rok