Obliczenie zapotrzebowania na energię pierwotną dla

Optymalizacja energetyczna budynków
ĝwiadectwo
energetycznej
dla domu
jednorodzinnego.
Obliczenie
zapotrzebowania
na energię
pierwotną
Instrukcja krok po kroku
dla budynku jednorodzinnego.
Obliczenia ręczne
- weryfikacja
obliczeń
programu
BDEC PRO.
Na podstawie
projektu gotowego
z kolekcji
Muratora
M03a Moje Miejsce
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Spis treści
1. Wprowadzenie
2. Opis budynku
2.1 Rysunki
3. Dane meteorologiczne
4. Współczynniki przenikania ciepła przegród wielowarstwowych
5. Parametry okien i drzwi
6. Obliczenie zapotrzebowania budynku na energię użytkową do ogrzewania
6.1 Podział budynku na strefy – temperatury wewnętrzne, powierzchnia ogrzewana, kubatura wentylowana
6.2 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania - strefa 1
6.2.1 Ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi typu płyta na gruncie w strefie 1
6.2.2 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła przez przenikanie (Htr) dla strefy pierwszej
6.2.3 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła na wentylację (Hve) dla strefy pierwszej
6.2.4 Obliczanie zysków ciepła w strefie pierwszej
6.2.5 Wyznaczenie wewnętrznej pojemności cieplnej strefy pierwszej budynku
6.2.6 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania w styczniu w strefie pierwszej
6.2.7 Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania dla strefy pierwszej budynku
6.3 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania - strefa 2
6.3.1 Ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi typu płyta na gruncie w strefie 2
6.3.2 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła przez przenikanie (Htr) dla strefy drugiej
6.3.3 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła na wentylację (Hve) dla strefy drugiej
6.3.4 Obliczanie zysków ciepła w strefie drugiej
6.3.5 Wyznaczenie wewnętrznej pojemności cieplnej strefy drugiej budynku
6.3.6 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania w styczniu w strefie drugiej
6.3.7 Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania dla strefy drugiej budynku
7. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię końcową do ogrzewania
8. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię pierwotną do ogrzewania
9. Ciepła woda użytkowa – zapotrzebowanie na energię użytkową, końcową i pierwotną
10. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię końcową, wskaźnik EK
11. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię pierwotną, wskaźnik EP
12. Obliczenie wartości wskaźnika EP referencyjnego wg WT 2008
Opracowanie merytoryczne
Konrad Witczak
Konsultant ds. efektywności energetycznej
BuildDesk Polska
2
1. Wprowadzenie
W opracowaniu przedstawiono sposób obliczenia wskaźnika EP dla budynku jednorodzinnego. Budynek podzielony został na dwie strefy: strefę mieszkalną oraz drugą strefę, którą stanowił garaż i pomieszczenie techniczne. W przykładzie
przedstawiono szczegółowo (krok po kroku) „ręczne” obliczenia zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania dla dwóch
stref budynku w styczniu. Obliczenie te składają się z następujących etapów:
•
obliczenie współczynników przenikania ciepła poszczególnych przegród budynku,
•
zwymiarowania przegród budynku oraz obliczenia współczynników strat ciepła przez przenikanie po uwzględnieniu
liniowych mostków cieplnych,
•
obliczenie współczynnika strat ciepła przez wentylację,
•
obliczenie miesięcznych strat ciepła przez przenikanie i wentylację,
•
obliczenie miesięcznych zysków (wewnętrznych i słonecznych) ciepła,
•
obliczenie wewnętrznej pojemności cieplnej strefy,
•
obliczenie miesięcznego zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania.
Poszczególne etapy obliczeń zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania dla całego sezonu grzewczego
przedstawiono w tabeli z arkusza kalkulacyjnego, w którym obliczenia wykonano na podstawie równań przedstawionych
szczegółowo dla stycznia. Mając obliczone roczne zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania, obliczono także
energię końcową oraz pierwotną (uwzględniając energię urządzeń pomocniczych) na cele grzewcze.
Oprócz obliczenia zapotrzebowania na energię do ogrzewania, przedstawiono także obliczenia energii użytkowej, końcowej oraz pierwotnej na cele c.w.u. W rezultacie, dla całego budynku, obliczono sumaryczne wskaźniki EK oraz EP.
Przy każdym etapie obliczeń ręcznych zamieszczono rezultaty analogicznych obliczeń wykonanych programem BDEC
(BuildDesk Energy Certificate Professional). Obliczenia przeprowadzone zostaną metodą dokładną wg metodologii
sporządzania świadectw charakterystyki energetycznej.
W programie BDEC wybieramy metodę dokładną obliczeń:
2. Opis budynku
Analizowanym budynkiem jest dom jednorodzinny, parterowy, zlokalizowany w Warszawie. Budynek zamieszkiwany
jest przez czteroosobową rodzinę. Budynek wzniesiony został w technologii murowanej. Część mieszkalna pokryta jest
dachem skośnym. Celowo jako przegrodę zewnętrzną strefy ogrzewanej zastosowano dach skośny (bez stropu) aby
przeliczyć ręcznie zyski od promieniowania słonecznego przez okna dachowe, jak również policzyć współczynnik przenikania ciepła dla dachu jako przykładu przegrody niejednorodnej. Nad garażem przekrycie zewnętrzne stanowi strop
pod dachem nieocieplanym. Szczegółowe parametry przegród (warstwy, ich grubości, rodzaj zastosowanego materiału)
przedstawiono w punkcie dotyczącym obliczania współczynników przenikania ciepła.
3
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
2.1 Rysunki
Rzut przyziemia
4
5
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
3. Dane meteorologiczne
Dla wskazanej lokalizacji budynku przyjęto dane meteorologiczne na podstawie pomiarów stacji Warszawa – Okęcie.
Ponieważ obliczenia przeprowadzono metodą bilansów miesięcznych jako dane pogodowe przyjęto średnie miesięczne
wartości temperatur powietrza zewnętrznego oraz miesięczne sumy promieniowania słonecznego.
Średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego
m-c
o
Tśr [ C]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-,12
-0,9
4,4
6,3
12,2
17,1
19,2
16,6
12,8
8,2
2,9
0,8
Promieniowanie słoneczne [Wh/m2] na płaszczyznę pionową dla miasta Warszawa
m-c
N
N-E
E
S-E
S
S-W
W
N-W
1
21215
21215
23781
36976
42377
35382
22654
2125
2
25556
25560
30316
39465
43845
37612
29072
25653
3
49314
50400
60328
72337
75781
65528
55256
50035
4
69001
73481
83772
91229
91948
87481
80623
72776
5
94223
105591
119230
123107
116562
115826
111366
101751
6
100296
109514
121408
124392
119523
123109
121406
110795
7
103727
115765
128871
130639
122667
124096
121712
112185
8
88775
97388
110036
116699
115216
113390
106225
95307
9
61523
63298
69620
77342
82852
79904
71775
63785
10
36646
36756
40044
48980
55856
51806
42118
36862
11
18022
18022
19296
24269
27615
25342
20055
18022
12
15549
15549
16029
21025
23280
21006
16016
15549
SUMA
683847
732539
906460
906460
917522
880481
798278
723935
W programie BDEC wybieramy stację meteorologiczną z listy rozwijanej w zakładce Budynek | Podstawowe dane
6
4. Współczynniki przenikania ciepła przegród wielowarstwowych
Ściana zewnętrzna (symbol: SCZ-1), układ warstw od strony pomieszczenia:
•
tynk gipsowy
d = 0,01m
λ = 0,4 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 1000 kg/m3
•
mur z bet. kom. 500
d = 0,24m
λ = 0,17 W/(m2 K)
c = 840 J/(kg K)
ρ = 500 kg/m3
•
wełna mineralna
d = 0,12m
λ = 0,04 W/(m2 K)
•
tynk mineralny
d = 0,005m
λ = 0,82 W/(m2 K)
Opór cieplny przegrody SCZ-1 wynosi:
RT  Rsi 
dn
 Rse  0,13 
n
0, 01 0, 24 0,12 0, 005



 0, 04  4, 613 (m 2  K ) / W  ;
0, 4 0,17 0, 04 0,82
Współczynnik przenikania ciepła przegrody SCZ-1 wynosi:
U
1
1

 0, 217 W / (m 2  K )  ;
RT 4, 613
W programie BDEC przegrody zewnętrzne wprowadzamy jako wielowarstwowe. Mogą one składać się z warstw jednorodnych lub niejednorodnych.
7
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Pojemność cieplna na 1m2 przegrody SCZ-1
cm  0, 01m *1000
kg
J
kg
J
J
1000
 0, 09m  500 3  840
 47800 2
3
m
kg  K
m
kg  K
m K
Uwaga
Pojemność cieplna dla wszystkich przegród liczona jest od strony wewnętrznej przegrody do głębokości określonej na podstawie wystąpienia pierwszego z trzech przypadków:
a)
do 10 cm,
b) do pierwszej warstwy izolacji;
c)
do osi przegrody.
Podłoga na gruncie w części mieszkalnej (symbol: PDG - m):
•
parkiet dębowy (w poprzek włókien) d = 0,02m
λ = 0,22 W/(m2 K)
c = 2510 J/(kg K) ρ = 800 kg/m3
•
beton z kruszywa kam.(1900)
d = 0,05m
λ = 1,00 W/(m2 K)
c = 840 J/(kg K) ρ = 1900 kg/m3
•
styropian EPS100
d = 0,15m
λ = 0,036 W/(m2 K)
•
beton z kruszywa kam.(2200)
d = 0,1m
λ = 1,30 W/(m2 K)
Współczynnik przenikania ciepła przegrody PDG - m wynosi (dla podłóg na gruncie przyjęto następujące opory przejmowania ciepła: Rsi = 0,17, Rse = 0,00):
U
1
1

 0, 220 W / (m 2  K )  ;
RT 4,554
Ekwiwalentne współczynniki przenikania ciepła dla podłóg na gruncie zostaną policzone indywidualnie dla stref budynku
w sekcji dotyczącej obliczania zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania.
Pojemność cieplna na 1m2 przegrody PDG-m
cm  0, 02m  800
kg
J
kg
J
J


m



2510
0,
05
1900
840
119960
m3
kg  K
m3
kg  K
m2  K
Podłoga na gruncie w garażu (symbol: PDG - g):
•
terakota
d = 0,01m
λ = 1,05 W/(m2 K)
c = 920 J/(kg K) ρ = 2000 kg/m3
•
beton z kruszywa kam.(1900)
d = 0,05m
λ = 1,00 W/(m2 K)
c = 840 J/(kg K) ρ = 1900 kg/m3
•
styropian EPS100
d = 0,15m
λ = 0,036 W/(m2 K)
•
beton z kruszywa kam.(2200)
d = 0,1m
λ = 1,30 W/(m2 K)
Współczynnik przenikania ciepła przegrody PDG - g wynosi (dla podłóg na gruncie przyjęto następujące opory przejmowania ciepła: Rsi = 0,17, Rse = 0,00):
U
8
1
1

 0, 224 W / (m 2  K )  ;
RT 4, 473
Pojemność cieplna na 1m2 przegrody PDG-g
cm  0, 01m  920
kg
J
kg
J
J
 2000
 0, 05m 1900 3  840
 98200 2
3
m
kg  K
m
kg  K
m K
W programie BDEC przegrody wielowarstwowe można budować z warstw materiałowych, warstw powietrza oraz
warstw o zmiennej grubości. We wszystkich przegrodach zewnętrznych można, także uwzględniać poprawki na łączniki
mechaniczne lub nieszczelności w warstwie izolacji.
Ściana wewnętrzna (symbol: SCW-1):
•
tynk gipsowy
d = 0,01m
λ = 0,4 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 1000 kg/m3
•
mur z bet. kom. 500
d = 0,12 m
λ = 0,25 W/(m2 K)
c = 840 J/(kg K)
ρ = 500 kg/m3
•
tynk gipsowy
d = 0,01m
λ = 0,4 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 1000 kg/m3
Opór cieplny przegrody SCW-1 wynosi:
RT  Rsi 
dn
 Rsi  0,13 
n
0, 01 0,12 0,12


 0,13  0, 79 (m 2  K ) / W  ;
0, 4 0, 25 0, 04
Współczynnik przenikania ciepła przegrody SCW-1 wynosi:
U
1
1

 1, 266 W / (m 2  K )  ;
RT 0, 79
9
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Pojemność cieplna na 1m2 przegrody SCW-1
cm  0, 01m *1000
kg
J
kg
J
J


m



1000
0,
06
500
840
35200
m3
kg  K
m3
kg  K
m2  K
Ściana wewnętrzna (symbol: SCW-2):
•
tynk gipsowy
d = 0,01m
λ = 0,4 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 1000 kg/m3
•
mur z bet. kom. 500
d = 0,24 m
λ = 0,25 W/(m2 K)
c = 840 J/(kg K)
ρ = 500 kg/m3
•
tynk gipsowy
d = 0,01m
λ = 0,4 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 1000 kg/m3
Opór cieplny przegrody SCW-2 wynosi:
RT  Rsi 
dn
n
 Rsi  1, 27 (m 2  K ) / W  ;
Współczynnik przenikania ciepła przegrody SCW-2 wynosi:
U
1
1

 0, 787 W / (m 2  K )  ;
RT 1, 27
Pojemność cieplna na 1m2 przegrody SCW-2
cm  0, 01m 1000
kg
J
kg
J
J
1000
 0, 09m  500 3  840
 47800 2
3
m
kg  K
m
kg  K
m K
Dach skośny
Wycinek A (powierzchnia względna wycinka A, fA = 8/90 = 0,089):
•
krokiew (tarcica, gęstość 500) d = 0,20m
λ = 0,13 W/(m2 K)
•
wełna mineralna
d = 0,12 m
λ = 0,039 W/(m2 K)
•
płyta G-K
d = 0,0125 m
λ = 0,21 W/(m2 K)
10
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 700 kg/m3
Wycinek B (powierzchnia względna wycinka B, fB = 82/90 = 0,911):
•
wełna mineralna
d = 0,30 m
λ = 0,039 W/(m2 K)
•
płyta G-K
d = 0,0125 m
λ = 0,21 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 700 kg/m3
Opory cieplne każdego z wycinków:
RTA  0,10 
0, 0125 0,12 0, 20


 0, 04  4,815
0, 21 0, 039 0,13
RTB  0,10 
0, 0125 0,30

 0, 04  7,892
0, 21
0, 039
Kres górny oporu cieplnego wynosi:
1
0, 089 0,911


 0,134
R 'T 4,815 7,892
 m2  K 
R 'T  7, 463 

W


W celu policzenia kresu dolnego całkowitego oporu cieplnego wydzielono z przegrody cztery warstwy równoległe do powierzchni danej przegrody, dla których policzono równoważne współczynniki przewodzenia ciepła wg wzoru:
"
aj f a

bj f b
 ... 
qj f q
Warstwa 1:
1
"  1, 0  0, 21  0, 21 W / m  K 
Warstwa 2:
2
"  1, 0  0, 039  0, 039 W / m  K 
Warstwa 3:
3"
0, 08
0,82
 0,13 
 0, 039  0, 047 W / m  K 
0,90
0,90
Warstwa 4:
(ponieważ w warstwie 4 występują krokwie na szerokości 8cm i pustka powietrzna dobrze wentylowana, której nie
wlicza się do oporu cieplnego, to dla całej szerokości przegrody wyznaczono zaszepczą lambdę tylko od wspomnianych
fragmentów krokwi)
4"
0,90
 0,13  1, 463 W / m  K 
0, 08
Kres dolny całkowitego oporu cieplnego omawianej przegrody wynosi:
 m2  K 
0, 0125 0,12
0,18
0, 02
R "T  0,10 



 0, 04  7.120 

0, 21 0, 039 0, 047 1,463
 W 
11
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Całkowity opór cieplny przegrody składającej się z warstw niejednorodnych wynosi:
 m2  K 
R 'T  R "T 7, 463  7,120
RT 

 7, 292 

2
2
 W 
Współczynnik przenikania ciepła dla dachu wynosi:
U
1
1
 W 

 0,137  2

RT 7,320
292
m K 
W programie BDEC przegrodę „Dach skośny” zdefiniowano w następujący sposób:
Pojemność cieplna na 1m2 przegrody Dach
cm  0, 013m  700
kg
J
J
1000
 9100 2
3
m
kg  K
m K
Uwaga
Do liczenia pojemności cieplnej grubości warstw zaokrąglono do 1mm.
Strop niejednorodny (wewnętrzny), symbol: strop_nj
Wycinek A (powierzchnia względna wycinka A, fA = 5/60 = 0,083):
•
płyta G-K
•
•
12
d = 0,0125 m
λ = 0,21 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 700 kg/m3
belka (sosna w poprzek wł.) d = 0,12m
λ = 0,16 W/(m2 K)
c = 2510 J/(kg K)
ρ = 550 kg/m3
płyta OSB
λ = 0,13 W/(m2 K)
c = 1700 J/(kg K)
ρ = 650 kg/m3
d = 0,025 m
Wycinek B (powierzchnia względna wycinka B, fB = 55/60 = 0,917):
•
płyta G-K
d = 0,0125 m
λ = 0,21 W/(m2 K)
•
wełna mineralna
d = 0,12m
λ = 0,04 W/(m2 K)
•
płyta OSB
d = 0,025 m
λ = 0,13 W/(m2 K)
c = 1000 J/(kg K)
ρ = 700 kg/m3
c = 1700 J/(kg K)
ρ = 650 kg/m3
Opory cieplne każdego z wycinków:
RTA  0,10 
RTB  0,10 
0, 0125 0,12 0, 025


 0,10  1, 202
0, 21 0,16 0,13
0, 0125 0,12 0, 025


 0,10  3, 452
0, 21 0, 040 0,13
Kres górny oporu cieplnego wynosi:
1
0, 083 0,917


 0,335
R 'T 1, 202 3, 452
 m2  K 
R 'T  2,985 

W


W celu policzenia kresu dolnego całkowitego oporu cieplnego wydzielono z przegrody trzy warstwy równoległe do powierzchni danej przegrody, dla których policzono równoważne współczynniki przewodzenia ciepła wg wzoru:
"
aj f a

bj f b
 ... 
qj f q
Warstwa 1:
1
"  1, 0  0, 21  0, 21 W / m  K 
Warstwa 2:
2
"  0, 083  0,16  0,917  0, 040  0, 050 W / m  K 
Warstwa 3:
3
"  1, 00,13  0,13 W / m  K 
Kres dolny całkowitego oporu cieplnego omawianej przegrody wynosi:
 m2  K 
0, 0125 0,12 0, 025
R "T  0,10 


 0,10  2,852 

0, 21 0, 050 0,13
 W 
Całkowity opór cieplny przegrody składającej się z warstw niejednorodnych wynosi:
 m2  K 
R 'T  R "T 2,985  2,852

 2,919 
RT 

2
2
W


13
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Współczynnik przenikania ciepła dla niejednorodnego stropu wynosi:
U
1
1
 W 

 0,343  2
RT 2,919
 m  K 
W programie BDEC przegrodę „Strop niejednorodny” zdefiniowano w następujący sposób:
14
Pojemność cieplna 1m2 stropu niejednorodnego od strony pomieszczenia ogrzewanego
Całkowita grubość stropu wynosi 0,158. W tym wypadku liczenie pojemności cieplnej należy uwzględnić z warstw do
głębokości równej osi przegrody, czyli do 0,079m. W przykładzie do tej głębokość będą uwzględnione warstwy od pomieszczeń ogrzewanych czyli liczenie wykonane będzie od płyty G-K. Zgodnie z normą PN – EN ISO 13790 : 2009 warstwy izolacji zostaną pominięte.
Wycinek A
cmA  (0, 013m  700
kg
J
kg
J
1000
 0, 066m  550 3  2510
) fA 
3
m
kg  K
m
kg  K
J
 100 213 2
 fA
m K
cmA  100 213
J
J
 0, 083  8317, 68 2
m K
m K
2
Uwaga
Do liczenia pojemności cieplnej grubości warstw zaokrąglono do 1mm.
Wycinek B
cmB  0, 013m  700
kg
J
J
J
1000
 f B  9100 2
 0,917  8344, 7 2
3
m
kg  K
m K
m K
cm  cmA  cmB  16 662,38
J
m K
2
15
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
5. Parametry okien i drzwi
Dla okien i drzwi przyjęto następujące dane:
U [W/(m2K)]
g [-]
C [-]
Okna
1,5
0,75
0,70
Drzwi
2,0
0
0
W programie BDEC, okna oraz drzwi definiujemy jako Przegrody typowe.
16
6. Obliczenie zapotrzebowania budynku na energię użytkową do ogrzewania
Obliczenie zapotrzebowania budynku na energię użytkową do ogrzewania polega na obliczeniu jej w oparciu o bilanse
miesięczne dla każdej strefy osobno, a następnie zsumowaniu jej z poszczególnych miesięcy i stref budynku. W przykładzie szczegółowo przedstawiono przebieg obliczenia zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania dla dwóch
stref budynku w styczniu. Poszczególne etapy obliczeń zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania dla całego
sezonu grzewczego przedstawiono w załączonej tabeli z arkusza kalkulacyjnego, w którym obliczenia wykonano na podstawie równań przedstawionych szczegółowo dla stycznia.
6.1 Podział budynku na strefy – temperatury wewnętrzne, powierzchnia ogrzewana, kubatura wentylowana
Budynek podzielono na 2 strefy:
Część mieszkalną z pomieszczeniami:
•
Pokój dzienny z aneksem kuchennym (powierzchnia ogrz. 53,32 m2, temp. proj. 20 oC)
•
Sypialnia (powierzchnia ogrz. 23,35 m2, temp. proj. 20 oC)
•
Pokój (powierzchnia ogrz. 18,87 m2, temp. proj. 20 oC)
•
Hall (powierzchnia ogrz. 10,16 m2, temp. proj. 20 oC)
•
Przedsionek (powierzchnia ogrz. 7,62 m2, temp. proj. 20 oC)
•
Łazienka + WC (powierzchnia ogrz. 13,35 m2, temp. proj. 24 oC)
Łączna powierzchnia ogrzewana części mieszkalnej wynosi 126,67 m2. Temperaturę strefy przyjęto jako ważoną po
powierzchni:
i

53,32  20  23,35  20  18,87  20  10,16  20  7, 62  20  13,35  24
 20, 4 oC
126, 67
Obliczenie kubatury wentylowanej 1 strefy:
Na podstawie wymiarów z przekroju budynku obliczono wysokość średnią w świetle przegród zewnętrznych strefy 1.
hsr 
10, 0  2, 6  10, 0  (6, 04  2, 6)  0,5
 4,32m
10, 0
Vw  126, 67 m 2  4,32m  547, 21m3
17
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
W programie BDEC ogólne parametry stref definiujemy w oknie Lokal/Strefa – dane ogólne. Dla omawianej strefy wyglądają one następującą:
Część stanowiąca pomieszczenia techniczne:
•
Pomieszczenie techniczne (powierzchnia ogrz. 10,09 m2, temp. proj. 8 oC)
•
Garaż (powierzchnia ogrz. 28,07 m2, temp. proj. 5 oC)
Łączna powierzchnia ogrzewana tej części budynku wynosi 38,63 m2. Temperaturę strefy przyjęto jako ważoną po powierzchni:
i
18

10, 069  8 
0 28, 07  5
 5,82 oC
38, 63
6.2 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania - strefa 1
6.2.1 Ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi typu płyta na gruncie w
strefie 1.
Uwaga
Do obliczenia ekwiwalentnego współczynnika przenikania ciepła dla podłogi wykorzystano algorytm normy
PN – EN ISO 13790 : 2008 „Wymiana ciepła przez grunt”. Wg. wzorów zawartych w/w normie w Uequiv można
uwzględnić m.in. wpływ izolacji krawędziowej pionowej i poziomej. Algorytm w/w normy został wykorzystany
także do obliczenia współczynników zawartych w normie PN – EN 12831, jednak dane zawarte w normie PN EN 12831 przedstawiają wpływu izolacji krawędziowej.
Wymiar charakterystyczny podłogi (przyjęto B’ jak dla całego budynku)
B' 
Ag
0,5 P

10, 76 18, 24
196, 26

 6, 77 m
0,5  (2 10, 76  2 18, 24)
29
Obliczenie Uequiv dla części mieszkalnej budynku
Całkowita grubość ekwiwalentna
dt  w  ( Rsi  R f  Rse )
Gdzie:
w – grubość ścian zewnętrznych
λ - współczynnik przewodzenia gruntu
Rf – opór cieplny warstw podłogi.
19
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Jeśli dt  B ' (podłoga dobrze izolowana), to:
U
0, 457  B ' dt

2, 0
 0,159 W / (m 2  K ) 
0, 457  6, 77  9, 488
Wpływ izolacji krawędziowej:
R '  Rn 
dn

0,12 0,12

 2,94 (m 2 K ) / W 
0, 04
2
Rn – opór cieplny warstwy izolacji krawędziowej;
dn – grubość warstwy izolacji krawędziowej;
λ - współczynnik przewodzenia gruntu
Dodatkowa grubość ekwiwalentna wynikająca z izolacji krawędziowej:
d '  R '  2,94  2, 0  5,88m
  2D 
 2D

ln
1
ln
1



 


 
'
d
d
d


 t
 
  t
2, 0   2  0,8 
2  0,8


1
ln
1
ln





 9, 488  5,88    0, 036
3,14   9, 488 


 g ,e  
Wpływ izolacji krawędziowej na Uequiv :
U  Uo 
2 g ,e
B'
 0,159 
2  (0, 036)
 0,148 W / (m 2 K ) 
6, 77
Ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi znajdującej się w strefie 1 wynosi 0,148 [W/m2K]
20
W programie BDEC podłogę w strefie, wraz z uwzględnieniem izolacji krawędziowej pionowej lub poziomej, definiujemy
w następujący sposób.
Wynik jaki otrzymano programem BDEC dla omawianej przegrody:
21
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
6.2.2 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła przez przenikanie (Htr) dla strefy pierwszej.
Pola ścian zewnętrznych do strat ciepła dla strefy 1:
Nazwa przegrody
Pow. brutto [m2]
Pow. stol. otw. [m2]
Pow. netto [m2]
U [W/(m2K)]
btr [-]
Htr [W/K]
Scz1_N
13,83 x 2,78 = 38,45
0,4x0,6 + 0,9x2,1 = 2,13
36,32
0,217
1
7,88
Scz1_S
13,83 x 2,78 = 38,45
0,8x2,0x2+1,2x2,0+0,8x1,5+
1,5x1,5 = 9,05
29,40
0,217
1
6,38
scz1_W
10,76*2,78+10,76*(6,362,78)*0,5 = 49,17
1,5 x 1,5 x 2 = 4,5
44,67
0,217
1
9,69
PDG
13,83 x 10,76 = 148,81
-
148,81
0,148
0,6
13,21
Dach_S
6,47 x 13,83 = 89,48
0,8 x 1,2 x 2 = 1,92
87,56
0,137
1
12,0
Dach_N
6,47 x 13,83 = 89,48
0,8 x 1,2 = 0,96
88,52
0,137
1
12,13
Scw2
10,0*3,28*0,5 = 16,4
-
16,4
0,787
0,9
11,62
Suma powierzchni brutto = 470,24 m2
Okna i drzwi w strefie 1:
Otwory w
Pow [m2]
Scz1_N
C
G
U
btr [-]
Htr [W/K]
0,4x0,6 = 0,24
0,7
0,75
1,5
1
0,36
Scz1_S
0,8x2,0x2+1,2x2,0+0,8x1,5+1,5x1,5 = 9,05
0,7
0,75
1,5
1
13,58
scz1_W
1,5 x 1,5 x 2 = 4,5
0,7
0,75
1,5
1
6,75
Dach_S
0,8 x 1,2 x 2 = 1,92
0,7
0,75
1,5
1
2,88
Dach_N
0,8 x 1,2 = 0,96
0,7
0,75
1,5
1
1,44
Scz1_N
0,9 x 2,1 = 1,89
-
-
2,0
1
3,78
Współczynnik strat ciepła przez przenikanie dla przegród zewnętrznych (bez liniowych mostków cieplnych) strefy 1 wynosi: Htr = 101,7 W/K.
W programie BDEC przegrody zewnętrzne dla danej strefy, ich powierzchnie brutto, netto, wpływ mostków liniowych,
współczynniki strat ciepła przedstawione są w następującej postaci:
22
Mostki liniowe przyjęte dla przegród zewnętrznych
Przy zliczaniu mostków liniowych, mostki narożne (C1) wliczano do dwóch ścian tworzących naroże przyjmując po 50%
wartości mostka dla każdej ściany. Podobnie rozłożono mostki typu R9 na ścianę zewnętrzną i dach. Mostki typu GF
(ściana zewnętrzna – podłoga na gruncie) wliczono w całości do współczynników strat ciepła ścian zewnętrznych, wobec
czego nie przyjęto ich dla podłogi.
Nazwa przegrody
SCZ1_N
Typ mostka
C1
[m]
ciepła [W/K]
0,65
100
13,83
8,990
R9
- 0,05
50
13,83
- 0,346
0
100
8
0,000
2,78
- 0,070
C1
- 0,05
50
5,56
- 0,139
F1
0,65
100
10,76
6,994
R9
- 0,05
50
12,94
- 0,324
0
100
12
0,000
C1
- 0,05
50
2,78
- 0,070
GF1
0,65
100
13,83
8,990
R9
- 0,05
50
13,83
- 0,346
0
100
12
0,000
R9
- 0,05
50
13,83
- 0,346
R9
- 0,05
50
6,47
- 0,162
W10
Dach_S
[%}
GF1
W1
Dach_N
[W/(Km)]
Długość mostka Współczynnik strat
50
W1
SCZ1_S
Udział mostka
- 0,05
W1
SCZ1_W
Wartość Ψe
0,1
100
4
0,400
R9
- 0,05
50
13,83
- 0,346
R9
- 0,05
50
6,47
- 0,162
0,1
100
8
0,800
W10
Sumaryczny współczynnik strat ciepła przez przenikanie dla strefy pierwszej wynosi: Htr = 101,70 + 23,87 = 125,57 W/K
W programie BDEC mostki liniowe wprowadzamy z katalogów mostków, w którym zamieszczono liniowe współczynniki
przenikania ciepła mostków cieplnych wg wymiarów zewnętrznych.
23
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
24
W programie BDEC współczynnik strat ciepła przez przenikanie dla strefy pierwszej wynosi:
6.2.3 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła na wentylację (Hve) dla strefy pierwszej
W budynku występuje wentylacja grawitacyjna. Budynek nie ma wykonanej próby szczelności.
Vinf  0, 2  Vw / 3600  0, 2  547, 21/ 3600  0, 0304 [m3 / s ]
Przedstawiona w programie BDEC PRO wartość Vinf wyrażona jest w m3/h. W programie wartość ta wynosi
Vinf = 0,2* 547,21 = 109,44 m3/h.
Ze względu na spełnienie minimalnych wymagań higienicznych odnośnie wymiany powietrza wentylacyjnego, przyjęto
wymianę na poziomie 0,5 kubatury wentylowanej.
Vo  0,5  547, 21/ 3600  0, 076 [m3 / s ]
Współczynnik strat ciepła na wentylację wynosi:
H ve 
c
a a
 b
k
ve , k
 Vve,k ,mn   1200  (0, 0304  0, 076)  127, 68 W / K 
25
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Dla zadanych wartości, współczynnik strat ciepła na wentylację dla strefy pierwszej obliczony w programie BDEC wynosi:
6.2.4 Obliczenie zysków ciepła w strefie pierwszej
Zyski od promieniowania słonecznego – przegrody pionowe
Zyski od promieniowania słonecznego na 1m2 powierzchni.
Okna w ścianach zewnętrznych (nachylenie pionowe)
•
elewacja północna (21215 Wh/m2)
•
elewacja zachodnia (22654 Wh/m2)
•
elewacja południowa (42377 Wh/m2)
Okna w ścianie północnej:
Qs _ N  C  A  I  g  k  Z  0, 7  0, 24  21, 215  0, 75 1, 0 1, 0  2, 673 [kWh / mc]
Okna w ścianie zachodniej:
Qs _ W  C  A  I  g  k  Z  0, 7  4,5  22, 654  0, 75 1, 0 1, 0  53,520 [kWh / mc]
Okna w ścianie południowej:
Qs _ S  C  A  I  g  k  Z  0, 7  9, 05  42,377  0, 75 1, 0 1, 0  201,344 [kWh / mc]
26
Zyski od promieniowania słonecznego – okna dachowe
•
strona północna
Qs _ N  C  A  I  g  k  Z  0, 7  0,96  21, 215  0, 75 1, 4 1, 0  14,969 [kWh / mc]
•
strona południowa
Qs _ S  C  A  I  g  k  Z  0, 7 1,92  42,377  0, 75 1,11, 0  46,988 [kWh / mc]
Suma zysków ciepła od promieniowana słonecznego w strefie 1 w styczniu:
Qs  319, 494 kWh / mc 
Zyski wewnętrzne Qint w styczniu w strefie 1
W strefie 1 przyjęto, że jednostkowy strumień wewnętrznych zysków ciepła wynosi 4 W/m2.
Qint  qint  Af  tM 103  4 126, 67  744 103  376,97 kWh / mc 
Suma zysków ciepła w strefie 1 budynku w styczniu wynosi:
QH , gn  Qint  Qsol  376,97  319, 49  696, 46 kWh / mc 
W programie BDEC obliczone wartości zysków słonecznych w kolejnych miesiącach dla poszczególnych stref, wartości
zysków wewnętrznych (bytowych i od instalacji) oraz sumę zysków ciepła w strefach można wyczytać z tzw. raportu z
obliczeń.
=\VNLLVWUDW\GODNDĪGHJRPLHVLąFDVH]RQXJU]HZF]HJR
VW\F]HĔ
OXW\
PDU]HF
NZLHFLHĔ
PDM
F]HUZLHF
șLQW+
Û&
șH
Û&
WP
>K@
+
>:.@
&P
>-.@
IJ
>K@
D+
4+KW
>N:K@
TLQW
>:Pð@
4LQW
>N:K@
4VRO
>N:K@
4+JQ
>N:K@
Ȗ+
Ș+JQ
4+QGQ
>N:K@
27
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
6.2.5 Wyznaczenie wewnętrznej pojemności cieplnej strefy pierwszej budynku
Powierzchnia ścian zewnętrznych wliczona do pojemności cieplnej (powierzchnie ścian zewnętrznych do pojemności
cieplnej obliczono w świetle przegród zewnętrznych):
A
scz
 Ascz _ N  Ascz _ W  Ascz _ S  Astol _ otw. 
 (13,83  0,38  0,12)  2, 6  10  2, 6  10  (6, 02  2, 6)  0,5  (13,83  0,38  0,12)  2, 6  Astol _ otw.
 34, 66  43,10  34, 66  15, 68  96, 74m 2
Jednostkowa wewnętrzna pojemność cieplna ściany zewnętrznej (SCZ-1) to: 47800 J/(K m2).
Całkowita pojemność cieplna ścian zewnętrznych strefy 1 (SCZ-1) to:
Cmscz 1  96, 74  47800  4 624 172 J
K
Pojemność cieplna pozostałych przegród strefy 1:
•
podłoga na gruncie:
126,67 x 119960 = 15 195 333,2 J/K
•
dach (połać „S” i „N”):
[2x(6,01x(13,83-0,38-0,12)) – 1,92 – 0,96] x 9100 = 1 431 794 J/K
•
ściana (scw_2) od przestrzeni nad garażem:
10,0 x 3,28 x 0,5 x 47800 = 783 920 J/K
•
ściana wewnętrzna gr 24 cm (scw_2) należąca w całości do strefy 2:
143 x 47800 = 6 835 400 J/K
•
ściana wewnętrzne gr 24 cm (scw_2) leżąca pomiędzy strefą 2 i strefą 1:
25,38 x 47800 = 1 213 164 J/K
Całkowita wewnętrzna pojemność cieplna strefy 1 wynosi: 30 083 783,2 J/K
6.2.6 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania w styczniu w strefie pierwszej
Wyznaczenie stałej czasowej dla strefy pierwszej budynku:

Cm / 3600
30083783, 2 / 3600

 33 h
H tr ,adj  H ve,adj
125,57  127, 68
Wyznaczenie parametru numerycznego dla strefy pierwszej:
aH  aH ,0 
 1, 0 
H ,0
33
 3, 2
15
Miesięczne starty ciepła przez przenikanie i wentylację dla strefy pierwszej w styczniu:
QH ,ht  Qtr  Qve  ( H tr  H ve )  (
int, H

e
)  tM 103 
(125,57  127, 68)  (20, 4  (1, 20))  744 103  4069,83 kWh / mc
28
Współczynnik efektywności wykorzystania zysków ciepła:
H
H , gn
QH , gn

1

1
QH ,ht
aH
H
aH 1
H
696, 46
 0,17
4069,83

1  0,173,2

 0,997  1, 0
1  0,17 4,2
Wartość miesięcznego zapotrzebowania ciepła użytkowego do ogrzewania strefy pierwszej w styczniu wynosi:
QH ,nd ,n  QH ,ht 
H , gn
 QH , gn 
4069,83  0,997  696, 46  3375, 46 kWh / mc
Przedstawiony powyżej przebieg obliczeń zapotrzebowania na miesięczną energię użytkową w poszczególnych strefach
budynku przedstawiony jest w programie BDEC jako część tzw. raportu z obliczeń.
=\VNLLVWUDW\GODNDĪGHJRPLHVLąFDVH]RQXJU]HZF]HJR
VW\F]HĔ
OXW\
PDU]HF
NZLHFLHĔ
PDM
F]HUZLHF
șLQW+
Û&
șH
Û&
WP
>K@
+
>:.@
&P
>-.@
IJ
>K@
D+
4+KW
>N:K@
TLQW
>:Pð@
4LQW
>N:K@
4VRO
>N:K@
4+JQ
>N:K@
Ȗ+
Ș+JQ
4+QGQ
>N:K@
/+
>K@
Uwaga
Różnice w wartościach pomiędzy obliczeniami ręcznymi a obliczeniami wykonanymi programem wynikają z różnic w zaokrąglaniu wartości pośrednich. W trakcie obliczeń wykonywanych w programie wartości zaokrąglane są
dopiero w momencie podawania ostatecznego wyniku. W przypadku obliczeń ręcznych zaokrąglenia dokonywane są na każdym kroku obliczeń.
29
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
6.2.7 Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania dla strefy pierwszej budynku
Poniżej przedstawiono kolejne etapy obliczeń zapotrzebowania na energię użytkową w pozostałych miesiącach sezonu
grzewczego dla strefy pierwszej budynku. Obliczenia te zostały wykonane w oparciu o analogiczne równania jak dla
miesiąca stycznia.
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Sierpień
Wrzesień
Październik
Listopad
Grudzień
θint,set,H
[oC]
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
θe
[oC]
-1,2
-0,9
4,4
6,3
12,2
17,1
19,2
16,6
12,8
8,2
2,9
0,8
tm
[h]
744
672
744
720
744
720
744
744
720
744
720
744
Htr,adj,H
[W/K]
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
125,57
Hve,adj,H
[W/K]
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
127,68
Cm
[J/K]
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
30083783,2
τH,0
[h]
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
aH,0
[-]
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
τH
[h]
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
33,00
aH
[-]
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
3,20
qint
[W/m2]
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
0,0
0,0
0,0
4,0
4,0
4,0
4,0
Qint
[kWh]
376,97
340,49
376,97
364,81
376,97
0
0
0
364,81
376,97
364,81
376,97
Qint inst
[kWh]
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Qsol
[kWh]
319,49
346,87
615,63
786,67
1024,52
0,00
0,00
0,00
706,25
457,30
224,19
187,19
QH,gn
[kWh]
696,46
687,36
992,60
1 151,48
1 401,49
0,00
0,00
0,00
1 071,06
834,27
589,00
564,16
QH,ht
[kWh]
4 069,83
3 624,98
3 014,74
2 571,03
1 545,05
0,00
0,00
0,00
1 385,81
2 298,74
3 191,00
3 693,05
γH
[-]
0,171
0,190
0,329
0,448
0,907
0,000
0,000
0,000
0,773
0,363
0,185
0,153
ηH,gn
[-]
0,997
0,996
0,981
0,956
0,798
0,000
0,000
0,000
0,849
0,975
0,996
0,998
QH,nd
[kWh]
3 375,46
2 940,34
2 041,35
1 469,93
427,19
0,00
0,00
0,00
476,11
1 485,51
2 604,16
3 130,06
30
Roczne zapotrzebowanie na ciepło użytkowe dla ogrzewania i wentylacji w strefie 1 wynosi:
QH ,nd   n QH ,nd ,n  17 950,10 kWh / rok
Roczne zapotrzebowanie na ciepło użytkowe dla ogrzewania i wentylacji w strefie 1 wynosi obliczone programem BDEC
wynosi:
WP
>K@
+
>:.@
&P
>-.@
IJ
>K@
D+
4+KW
>N:K@
TLQW
>:Pð@
4LQW
>N:K@
4VRO
>N:K@
4+JQ
>N:K@
Ȗ+
Ș+JQ
4+QGQ
>N:K@
/+
>K@
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHFLHSáDXĪ\WNRZHJR4+QGQ>N:K@
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHQDHQHUJLĊNRĔFRZąSU]H]V\VWHPJU]HZF]\4.+>N:K@
&LHSáDZRGDXĪ\WNRZD
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHFLHSáDXĪ\WNRZHJRGRSRGJU]DQLDFLHSáHMZRG\4:QG>N:K@
7HPSHUDWXUDZRG\]LPQHMș2>Û&@
7HPSHUDWXUDZRG\FLHSáHMș&:>Û&@
/LF]EDMHGQRVWHNRGQLHVLHQLD/L>MR@
-HGQRVWNRZHGRERZH]XĪ\FLHFLHSáHMZRG\9&:>GPñMRGRED@
&]DVXĪ\WNRZDQLDW8=>GRED@
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHQDHQHUJLĊNRĔFRZąGRSRGJU]DQLDFLHSáHMZRG\4.:>N:K@
Uwaga
Różnice w wartościach pomiędzy obliczeniami ręcznymi a obliczeniami wykonanymi programem wynikają z różnic w zaokrąglaniu wartości pośrednich. W trakcie obliczeń wykonywanych w programie wartości zaokrąglane są
dopiero w momencie podawania ostatecznego wyniku. W przypadku obliczeń ręcznych zaokrąglenia dokonywane są na każdym kroku obliczeń.
31
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
6.3 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania - strefa 2
6.3.1 Ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi typu płyta na gruncie w
strefie 2.
Obliczenie Uequiv dla strefy drugiej budynku. Obliczenia przeprowadzono w analogiczny sposób do strefy 1 budynku.
Wymiar charakterystyczny podłogi (przyjęto B’ jak dla całego budynku)
B' 
Ag
0,5 P

10, 76 18, 24
196, 26

 6, 77 m
0,5  (2 10, 76  2 18, 24)
29
Całkowita grubość ekwiwalentna
dt  w  ( Rsi  R f  Rse )
Gdzie:
w – grubość ścian zewnętrznych
λ - współczynnik przewodzenia gruntu
Rf – opór cieplny warstw podłogi.
dt  0,38  2, 0  (4, 473)  9,326 m
Jeśli dt  B ' (podłoga dobrze izolowana), to:
U
0, 457  B ' dt

2, 0
 0,161 W / (m 2  K ) 
0, 457  6, 77  9,326
Wpływ izolacji krawędziowej:
R '  Rn 
32
dn

0,12 0,12

 2,94 (m 2 K ) / W 
0, 04
2
Rn – opór cieplny warstwy izolacji krawędziowej;
dn – grubość warstwy izolacji krawędziowej;
λ - współczynnik przewodzenia gruntu
Dodatkowa grubość ekwiwalentna wynikająca z izolacji krawędziowej:
d '  R '  2,94  2, 0  5,88m
  2D 
 2D

 1  ln 
 1  
ln 
'
d
d

  dt

 t
 
 g ,e  

2, 0   2  0,8 
2  0,8


ln
1
ln
1




 9,326  5,88    0, 037
3,14   9,326 


Wpływ izolacji krawędziowej na Uequiv :
U  Uo 
2 g ,e
B'
 0,161 
2  (0, 037)
 0,150 W / (m 2 K ) 
6, 77
Ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi uwzględniający izolację krawędziową, znajdującej się w strefie 2 wynosi 0,150 [W/m2K]
6.3.2 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła przez przenikanie (Htr) dla strefy drugiej
Pola przegród zewnętrznych do strat ciepła dla strefy 2
Nazwa przegrody
Pow. brutto [m2]
Pow. stol. otw. [m2]
Pow. netto [m2]
U [W/(m2K)]
btr [-]
Htr [W/K]
Scz1_N
4,41 x 2,78 = 12,26
2,0x2,6 = 5,2
7,06
0,217
1
1,53
Scz1_E
10,76 x 2,78 = 29,91
0,4x0,6 = 0,24
29,67
0,217
1
6,44
Scz1_S
4,41 x 2,78 = 12,26
0,4x0,6 = 0,24
12,02
0,217
1
2,61
PDG-p.techn
10,76 x 4,41 = 47,45
-
47,45
0,150
0,6
4,27
Strop_nj
10,76 x 4,41 = 47,45
-
47,45
0,343
0,9
14,65
Suma brutto = 149,33 m2
Okna i drzwi w strefie 2
Otwory w
Pow [m2]
Scz1_N
2,0x2,6 = 5,2
-
-
2,0
1
10,4
Scz1_E
0,4x0,6=0,24
0,7
0,75
1,5
1
0,36
Scz1_S
0,4x0,6=0,24
0,7
0,75
1,5
1
0,36
C
G
U
btr [-]
Htr [W/K]
Współczynnik strat ciepła przez przenikanie dla przegród zewnętrznych (bez liniowych mostków cieplnych) strefy 2 wynosi Htr = 40,62 W/K.
33
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Mostki liniowe przyjęte dla przegród zewnętrznych
Nazwa przegrody
Typ mostka
SCZ1_N
SCZ1_E
SCZ1_S
Wartość Ψe
Udział mostka
[W/(Km)]
[%}
Długość mostka Współczynnik strat
[m]
ciepła [W/K]
C1
- 0,05
50
2,78
- 0,070
GF1
0,65
100
4,41
2,867
W1
0
100
0
0,000
C1
- 0,05
100
2,76
-0,138
GF1
0,65
100
10,76
6,994
C1
- 0,05
50
2,78
- 0,070
GF1
0,65
100
4,41
2,867
W1
0
100
2
0,000
Sumaryczny współczynnik strat ciepła przez przenikanie dla strefy pierwszej wynosi: Htr = 40,62 + 12,45 = 53,07 W/K
6.3.3 Wyznaczenie współczynnika strat ciepła na wentylację (Hve) dla strefy drugiej
W budynku występuje wentylacja grawitacyjna. Budynek nie ma wykonanej próby szczelności.
Vinf  0, 2  Vw / 3600  0, 2 100, 44 / 3600  0, 00558 [m3 / s ]
W pomieszczeniach technicznych przyjęto wymianę na poziomie 0,3 kubatury wentylowanej.
Vo  0,3 100, 44 / 3600  0, 00837 [m3 / s ]
Współczynnik strat ciepła na wentylację wynosi:
H ve 
c
a a
 b
k
ve , k
 Vve,k ,mn   1200  (0, 00558  0, 00837)  16, 74 W / K 
6.3.4 Obliczenie zysków ciepła w strefie drugiej
Zyski od promieniowania słonecznego na 1m2 powierzchni.
Okna w ścianach zewnętrznych (nachylenie pionowe)
- elewacja wschodnia (23781 Wh/m2)
- elewacja południowa (42377 Wh/m2)
- okna w ścianie wschodniej:
Qs _ E  C  A  I  g  k  Z  0, 7  0, 24  23, 781 0, 75 1, 0 1, 0  2,996 [kWh / mc]
- okna w ścianie południowej:
Qs _ S  C  A  I  g  k  Z  0, 7  0, 24  42,377  0, 75 1, 0 1, 0  5,340 [kWh / mc]
Suma zysków ciepła od promieniowana słonecznego w strefie 1 w styczniu:
Qs  8,336 kWh / mc 
34
Zyski wewnętrzne Qint w styczniu w strefie 2:
W strefie 2 przyjęto, że jednostkowy strumień wewnętrznych zysków ciepła wynosi 0,5 W/m2.
Qint  qint  Af  tM 103  0,5  38, 63  744 103  14,37 kWh / mc 
Suma zysków ciepła w strefie 2 budynku w styczniu wynosi:
QH , gn  Qint  Qsol 14,37  8,34  22, 71kWh / mc 
6.3.5 Wyznaczenie wewnętrznej pojemności cieplnej strefy drugiej budynku
Powierzchnia ścian zewnętrznych wliczona do pojemności cieplnej (powierzchnie ścian zewnętrznych do obliczenia
pojemności cieplnej przyjęto tak jak do strat ciepła, czyli wg. wymiarów zewnętrznych):
Ascz _ N  Ascz _ E  Ascz _ S  Astol _ otw.  4, 41  2, 78  10, 76  2, 78  4, 41 2, 78
 2, 6  2, 0  0, 4  0, 6  0, 4  0, 6  54, 43  5, 68  48, 75 m 2
Jednostkowa wewnętrzna pojemność cieplna ściany zewnętrznej (SCZ-1) to 47800 J/(K m2).
Całkowita pojemność cieplna ścian zewnętrznych strefy 1 (SCZ-1) to:
Cmscz 1  48, 75  47800  2330 250 J
K
Pojemność cieplna pozostałych przegród strefy 2:
•
podłoga na gruncie
38,63 x 98 200 = 3 793 466 J/K
•
strop niejednorodny (Strop_nj)
38,63 x 16 662,38 = 643 667, 74 J/K (16 371,51)
•
ściana wewnętrzna gr 12 cm (scw_1) należąca w całości do strefy 1
8,57 x 2 x 35200 = 603 328 J/K
•
ściana wewnętrzne gr 24 cm (scw_2) leżąca pomiędzy strefą 1 i strefą 2
25,38 x 47800 = 1 213 164 J/K
Całkowita wewnętrzna pojemność cieplna strefy 1 wynosi 8 583 875,74 J/K
6.3.6 Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania w styczniu w strefie drugiej
Wyznaczenie stałej czasowej dla strefy 2 budynku:

Cm / 3600
8583875, 74 / 3600

 34,16 h
H tr ,adj  H ve,adj
53, 07  16, 74
Wyznaczenie parametru numerycznego dla strefy 2:
aH  aH ,0 
 1, 0 
H ,0
34,16
 3, 28
15
35
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Współczynnik efektywności wykorzystania zysków ciepła:
H
QH , gn

QH ,ht

22, 71
 0, 062
363,57
H , gn
1

1
aH
H
aH 1
H
1  0, 063,27

1, 0
1  0, 064,27
Miesięczne starty ciepła przez przenikanie i wentylację dla strefy 2 w styczniu:
QH ,ht  Qtr  Qve  ( H tr  H ve )  (

int, H
e
)  tM 103 
(53, 07  16, 74)  (5,8  (1, 20))  744 103  363,57 kWh / mc
Wartość miesięcznego zapotrzebowania ciepła użytkowego do ogrzewania i wentylacji strefy 2 w styczniu wynosi:
QH ,nd ,n  QH ,ht 
H , gn
 QH , gn 
363,57  1, 0  22, 71  340,86 kWh / mc
6.3.7 Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania dla strefy drugiej budynku
Poniżej przedstawiono kolejne etapy obliczeń zapotrzebowania na energię użytkową w pozostałych miesiącach sezonu
grzewczego dla strefy drugiej budynku. Obliczenia te zostały wykonane w oparciu o analogiczne równania jak dla miesiąca stycznia.
Styczeń
Luty
Marzec
Kwiecień
Maj
Czerwiec
Lipiec
Sierpień
Wrzesień
Październik
Listopad
Grudzień
θint,set,H,z1
[oC]
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
θe
[oC]
-1,2
-0,9
4,4
6,3
12,2
17,1
19,2
16,6
12,8
8,2
2,9
0,8
tm
[h]
744
672
744
720
744
720
744
744
720
744
720
744
Htr,adj
[W/K]
53,07
53,07
53,07
53,07
53,07
125,57
125,57
125,57
53,07
53,07
53,07
53,07
Hve,adj
[W/K]
16,74
16,74
16,74
16,74
16,74
127,68
127,68
127,68
16,74
16,74
16,74
16,74
Cm
[J/K]
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
8583875,74
τH,0
[h]
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
aH,0
[-]
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
τH
[h]
34,16
34,16
34,16
34,16
34,16
9,42
9,42
9,42
34,16
34,16
34,16
34,16
aH
[-]
3,28
3,28
3,28
3,28
3,28
1,63
1,63
1,63
3,28
3,28
3,28
3,28
qint
[W/m2]
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,0
0,0
0,0
0,5
0,5
0,5
0,5
Qint
[kWh]
14,37
12,98
14,37
13,91
14,37
0
0
0
13,91
14,37
13,91
14,37
Qint inst
[kWh]
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Qsol
[kWh]
8,34
9,34
17,15
22,14
29,71
0,00
0,00
0,00
19,21
12,08
5,91
4,95
QH,gn
[kWh]
22,71
22,32
31,52
36,05
44,08
0,00
0,00
0,00
33,12
26,45
19,82
19,32
QH,ht
[kWh]
363,57
314,31
72,71
-25,13
-332,41
0,00
0,00
0,00
-351,84
-124,65
145,76
259,69
γH
[-]
0,062
0,071
0,433
-1,434
-0,133
0,000
0,000
0,000
-0,094
-0,212
0,136
0,074
ηH,gn
[-]
1,000
1,000
0,962
-0,697
-7,541
0,000
0,000
0,000
-10,624
-4,713
0,999
1,000
QH,nd
[kWh]
340,86
292,00
42,38
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
125,97
240,38
Roczne zapotrzebowanie na ciepło użytkowe dla ogrzewania i wentylacji w strefie 2 wynosi:
QH ,nd   n QH ,nd ,n  1 041,59 kWh / rok
36
7. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię końcową do ogrzewania
Sumaryczne zapotrzebowanie na ciepło użytkowe dla ogrzewania i wentylacji w budynku wynosi:
QH ,nd  17 950,10  1041,59 18 991, 69 kWh / rok
Sprawność systemu ogrzewania:
•
sprawność źródła ciepła = 0,97 (Kocioł gazowy kondensacyjny do 50 kW (55/45 oC));
•
sprawność regulacji ciepła = 0,99 (Ogrzewanie wodne z grzejnikami członowymi lub płytowymi w przypadku regulacji centralnej i miejscowej)
•
sprawność transportu = 0,97 (Ogrzewanie centralne wodne z lokalnego źródła ciepła usytuowanego w ogrzewanym
budynku, z zaizolowanymi przewodami, armaturą i urządzeniami, które są zainstalowane w pomieszczeniach ogrzewanych)
•
sprawność zasobnika = 1,00 (Brak zasobnika buforowego)
H ,tot

H ,g

H ,s

H ,d

H ,e
 0,97 1, 0  0,97  0,99  0,931
Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania:
QK , H  QH ,nd /
H ,tot
QK , H  18991, 69 / 0,931  20399, 24 kWh / rok
Wartość rocznego zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania dla całego budynku obliczoną przy użyciu programu BDEC wynosi:
3RGVXPRZDQLHSDUDPHWUyZHQHUJHW\F]Q\FK
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHQDHQHUJLĊNRĔFRZąSU]H]V\VWHPJU]HZF]\LZHQW\ODF\MQ\GRRJU]HZDQLDLZHQW\ODFML4.+
>N:KURN@
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHQDHQHUJLĊNRĔFRZąSU]H]V\VWHPGRSRGJU]DQLDFLHSáHMZRG\4.:
>N:KURN@
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHQDHQHUJLĊNRĔFRZąSU]H]V\VWHPRĞZLHWOHQLDZEXGRZDQHJR4./
>N:KURN@
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHQDHQHUJLĊNRĔFRZąGODEXG\QNX4.
>N:KURN@
:VNDĨQLNURF]QHJR]DSRWU]HERZDQLDQDHQHUJLĊNRĔFRZąGODEXG\QNX(.EH]FKáRG]HQLDLRĞZLHWOHQLD
>N:KPðURN@
:VNDĨQLNURF]QHJR]DSRWU]HERZDQLDQDHQHUJLĊNRĔFRZąGODEXG\QNX(.
>N:KPðURN@
:VNDĨQLNURF]QHJR]DSRWU]HERZDQLDQDHQHUJLĊSLHUZRWQąGODEXG\QNX(3
>N:KPðURN@
:VNDĨQLNURF]QHJR]DSRWU]HERZDQLDQDHQHUJLĊSLHUZRWQąGODEXG\QNX(3ZJZ\PDJDĔ:7GODEXG\QNX
QRZHJR
>N:KPðURN@
:VNDĨQLNURF]QHJR]DSRWU]HERZDQLDQDHQHUJLĊSLHUZRWQąGODEXG\QNX(3ZJZ\PDJDĔ:7GODEXG\QNX
SU]HEXGRZ\ZDQHJR
>N:KPðURN@
Uwaga
Różnice w wartościach pomiędzy obliczeniami ręcznymi a obliczeniami wykonanymi programem wynikają z różnic w zaokrąglaniu wartości pośrednich. W trakcie obliczeń wykonywanych w programie wartości zaokrąglane są
dopiero w momencie podawania ostatecznego wyniku. W przypadku obliczeń ręcznych zaokrąglenia dokonywane są na każdym kroku obliczeń.
37
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
8. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię pierwotną do ogrzewania
Wyznaczenie zapotrzebowania na energię pomocniczą na cele systemu c.o.
Urządzenie pomocnicze w instalacji c.o.: pompy obiegowe ogrzewania w budynku o powierzchni do 250m2 z grzejnikami
członowymi lub płytowymi (przyjęto całkowitą moc urządzenia Q = 100 W, czas pracy 5000 h/rok).
Eel , pom , H   i Qel , H ,i  tel ,i 103  80  5000 103  400 [kWh / rok ]
Wyznaczenie zapotrzebowania na energię pierwotną na cele c.o.
Nośnikiem energii końcowej w instalacji centralnego ogrzewania jest gaz ziemny (wi = 1,10)
QP , H  wH  QK , H  wel  Eel , pom , H
 1,1  20399, 24  3, 0  400  23639,16 [kWh / rok ]
Wartość rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną do ogrzewania dla całego budynku obliczoną przy użyciu
programu BDEC wynosi:
38
9. Ciepła woda użytkowa – zapotrzebowanie na energię użytkową, końcową i pierwotną
Podstawowe parametry
•
temperatura wody zimnej: 10 oC
•
temperatura wody ciepłej: 55 oC
•
rozbiór dobowy c.w.u: 35 dm3/(osobę * dobę)
•
czas użytkowania w ciągu roku: 365 dni * 90% = 328,5 dnia
•
liczba osób: 4
Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na ciepło użytkowe
QW ,nd  VCWi  Li  cW
W
(
CW

O
)  kt  tUZ / (1000  3600) 
35  4  4,19 1000  45 1  328,5 / (3600000)  2408, 73 [kWh / rok ]
Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową na cele c.w.u
•
sprawność źródła ciepła: 0,91;
•
sprawność instalacji: 0,80;
•
sprawność zasobnika: 1,0 (brak zasobnika)
QK ,W  QW ,nd /
W ,tot
 2408, 73 / (0,91  0,80 1, 0)  3308, 70 [kWh / rok ]
Parametry określające służycie c.w.u podajemy w programie BDEC w zakładce Lokal/Strefa – Ciepła woda użytkowa
39
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
Wyznaczenie zapotrzebowania na energię pomocniczą na cele c.w.u
Urządzenie pomocnicze w instalacji c.w.u: pompy cyrkulacyjne ciepłej wody w budynku o powierzchni do 250m2 (q = 0,1
W/m2, czas pracy 8760 h/rok)
Eel , pom ,W   i qel ,W ,i  Af  tel ,i 103  0,1165,3  8760 103  144,80 [kWh / rok ]
Wyznaczenie zapotrzebowania na energię pierwotną na cele c.w.u.
Nośnikiem energii końcowej do podgrzewania c.w.u jest gaz ziemny (wi = 1,10)
QP ,W  ww  QK ,W  wel  Eel , pom ,W  1,1 3308, 70  3, 0 144,80  4073,97 [kWh / rok ]
Obliczone przy użyciu programu BDEC zapotrzebowania na energię użytkową, końcową i pierwotną na potrzeby c.w.u
odpowiednio wynoszą:
&LHSáDZRGDXĪ\WNRZD
40
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHFLHSáDXĪ\WNRZHJRGRSRGJU]DQLDFLHSáHMZRG\4:QG>N:K@
7HPSHUDWXUDZRG\]LPQHMș2>Û&@
7HPSHUDWXUDZRG\FLHSáHMș&:>Û&@
/LF]EDMHGQRVWHNRGQLHVLHQLD/L>MR@
-HGQRVWNRZHGRERZH]XĪ\FLHFLHSáHMZRG\9&:>GPñMRGRED@
&]DVXĪ\WNRZDQLDW8=>GRED@
5RF]QH]DSRWU]HERZDQLHQDHQHUJLĊNRĔFRZąGRSRGJU]DQLDFLHSáHMZRG\4.:>N:K@
10. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię końcową,
wskaźnik EK
Roczne zapotrzebowanie na energię końcową (bez urządzeń pomocniczych) dla budynku zostało obliczone jako suma
energii końcowych na cele ogrzewania i c.w.u:
QK  20399, 24  3308, 70  23707,94 kWh / rok
EK 
QK
23707,94
kWh

 143, 42 2
Af 126, 67  38, 63
m  rok
11. Roczne zapotrzebowanie budynku na energię pierwotną,
wskaźnik EP
Roczne zapotrzebowanie budynku na energię pierwotną wynosi:
QP  QP , H  QP ,W  23639,16  4 073,97  27 713,13[kWh / rok ]
EP 
QK
27713,13
kWh

 167, 65 2
Af 126, 67  38, 63
m  rok
Uwaga
Różnice w wartościach pomiędzy obliczeniami ręcznymi a obliczeniami wykonanymi programem wynikają z różnic w zaokrąglaniu wartości pośrednich. W trakcie obliczeń wykonywanych w programie wartości zaokrąglane są
dopiero w momencie podawania ostatecznego wyniku. W przypadku obliczeń ręcznych zaokrąglenia dokonywane są na każdym kroku obliczeń.
41
BuildDesk Energy Certificate – Instrukcja krok po kroku
12. Obliczenie wartości wskaźnika EP referencyjnego wg WT 2008
Obliczenie A/Ve
Powierzchnia przegród zewnętrznych wynosi:
A = 470,24 + 149,33 + 38,42x0,32 + 19,58x0,31 = 637,93 m2
Uwaga
Przy liczeniu powierzchni ścian zewnętrznych do strat ciepła, liczono ich wysokość od górnej powierzchni podłogi. Do współczynnika kształtu budynku należy uwzględnić grubości podłóg, dlatego przy liczeniu powierzchni A
do współczynnika kształtu dodano wyrażenia w postaci iloczynu grubości podłóg w strefach budynku z obwodem ich krawędzi po obrysie zewnętrznym stref.
Kubatura części ogrzewanej budynku:
Ve = 13,83 x (10,76 x 2,78 + 10,76 x 3,59 x 0,5) + 13,83 x 10,76 x 0,32 + 10,76 x 4,41 x 2,78 + 10,76 x 4,41 x 0,31
= 728,43 + 146,63 = 875,06 m3
Współczynnik kształtu A/Ve budynku wynosi: 637,93 / 875,06 = 0,729
Ponieważ budynek został podzielony na dwie części, wartości wskaźnika EP referencyjnego zostaną policzone osobno
dla każdej części, a następnie dla całego budynku zostanie obliczona jedna wartość referencyjna wskaźnika EP jako ważona po powierzchni stref.
Dla strefy 1 wartość referencyjnego wskaźnika EP wynosi:
EPH W  55  90  ( A / Ve )  EP
EPH W  55  90  0, 729  7800 / (300  0,1 126, 67) 145,56 kWh / ( m2  rok )
Dla strefy 2 wartość referencyjnego wskaźnika EP wynosi:
EPH W  55  90  ( A / Ve )  EP
EPH W  55  90  0, 729  7800 / (300  0,1  38, 63) 146, 28 kWh / ( m2  rok )
Zgodnie z Warunkami Technicznymi wartość referencyjnego wskaźnika EP dla całego budynku obliczamy jako ważony po
powierzchni stref:
EP _ ref 
42
145,56 126, 67  146, 28  38, 63
 145, 728 kWh / ( m 2  rok )
126, 67  38, 63
W programie BDEC dane geometryczne budynku, potrzebne m.in. do obliczenia współczynnika kształtu, wprowadzamy
w zakładce Budynek / Podstawowe dane – Geometria budynku
Jak widać na powyższym przykładzie obliczone przy użyciu programu BDEC wskaźniki EK i EP oraz EP referencyjne wg
WT 2008 różnią się nieznacznie (drugie miejsce po przecinku).
43
BuildDesk Polska Sp. z o.o.
ul. Kwiatowa 14
66-131 Cigacice
Polska
tel.: (+48) 68 385 00 22
fax: (+48) 68 385 00 22
[email protected]
www.builddesk.pl