www.info-ogrzewanie.plwww.info-ogrzewanie.pl
Obrazek
Aktualności Kotły/Piece Instalacje Paliwa Energia odnawialna Wydarzenia Porady Forum rss
Strona główna Kotły na paliwa stałe Kotły gazowe Kominki Instalacje grzewcze Instalacje CWU Izolacja Reklama w serwisie Kontakt
Kategorie artykułów
Ostatnio na forum

Analiza spadku zużycia energii na ogrzewanie budynku po termomodernizacji

Autor: Józef Dopke / Data: 2012-11-19

Najważniejszym zastosowaniem stopniodni grzania jest analiza historycznego zużycia energii na ogrzewanie istniejących budynków i prognozowanie na podstawie uzyskanych danych i liczby stopniodni grzania obliczonej z przebiegu temperatury powietrza atmosferycznego zużycia energii w następnych latach. Drugim bardzo ważnym zastosowaniem stopniodni grzania jest porównanie skutków termomodernizacji w realnie funkcjonujących budynkach nie teoretyczną metodą obliczeniową, ale na podstawie realnie zużytej energii na ogrzewanie przed i po termomodernizacji. W wyniku termomodernizacji budynek zmienia temperaturę bazową [1], to jest temperaturę poniżej której rozpoczyna się ogrzewanie w celu utrzymania stałej temperatury wewnętrznej powietrza w budynku. Oszczędności oszacowano w zużyciu ciepła na ogrzewanie w wyniku termomodernizacji styropianem o grubości 100 mm budynku jedenasto kondygnacyjnego oddanego do użytku w 1974 r.

Temperatura bazowa

Ciepło grzania wymagane do utrzymania stałej temperatury wewnętrznej określa
wzór [2, 3]:

q = uA(tw - tz) + I dla tw > tz                                                         (1)

gdzie: q - ciepło wymagane do utrzymania stałej temperatury wewnętrznej,
         u - całkowity współczynnik przenikania ciepła przez elementy budynku,
         A - powierzchnia elementów budynku,
         tw - temperatura wewnętrzna powietrza,
         tz - temperatura zewnętrzna powietrza,
         I - wewnętrzne zyski energii od ludzi, urządzeń i promieniowania słonecznego

Temperatura bazowa tb jest temperaturą zewnętrzną, powyżej której praca systemu grzewczego nie jest wymagana.

Wstawiając warunki tb=tz i q=0 do (1) i rozwiązując względem tb otrzymujemy

tb = tw - I/uA                                                                                (2)

Równanie (2) dostarcza definicji bazowej temperatury tb jako temperatury wewnętrznej powietrza pomniejszonej o poziom wewnętrznych zysków.

Ten sam budynek dla temperatury wewnętrznej tw powietrza:

  • 23oC może mieć temperaturę bazową tb=18oC,
  • 20oC może mieć tb=15oC,
  • 18oC może mieć tb=13oC.

Dla szpitali zakłada się temperaturę bazową od 18oC do 19oC, ponieważ utrzymuje się w nich wyższą temperaturę powietrza wewnętrznego niż w budynkach mieszkalnych.

Józef Dopke

Każdy użytkownik mieszkania ogrzewanego indywidualnym systemem grzewczym sam podejmuje decyzje o momencie rozpoczęcia ogrzewania domu i o utrzymywanej temperaturze wewnętrznej powietrza.

Według EIA, Residential Energy Consumption Survey 2003 rzeczywista temperatura bazowa, od której gospodarstwa domowe rozpoczynają ogrzewanie mieszkań, wahała się w latach 1997-2002, np. od 12,7oC do 15,8oC w zależności od stanu USA.

Te stany o klimacie zbliżonym do Polski mają temperaturę bazową od 14oC do 15oC (Michigan 15,05oC, Illinois 14,94oC, Ohio 14,94oC, Wisconsin 14,06oC, Nebraska 12,94oC).

Zależy ona w dużym stopniu od jakości izolacji termicznej budynku, przyzwyczajeń ludzi i klimatu.

Ostatnio przyjmowane temperatury bazowe wynoszą od 10oC do 15oC.

Dla dobrze izolowanych domów temperatura bazowa może być niższa, np. 12oC, ponieważ wewnętrzne źródła przyczyniają się w większym stopniu do ogrzewania.

Na rys. 1 i 2 przedstawiono przebieg pięciodniowej średniej kroczącej temperatury
powietrza dla początkowych dni sezonu grzewczego 2012/2013 r.

Dla Gdańska i Helu (rys. 1) pierwsze przekroczenie pięciodniowej średniej kroczącej temperatury 15oC nastąpiło 17.09.2012 r.

Drugie trwałe przekroczenie wystąpiło w dniu 22 września 2012 r.

W obu miastach sezon grzewczy 2012/2013 r. według pięciodniowej średniej kroczącej temperatury powietrza zewnętrznego powinien się rozpocząć dla budynków o temperaturze bazowej tb=15oC 22 września 2012 r.

W obecnym sezonie grzewczym dla Gdyni Oksywia i Malborka pierwsze przekroczenie pięciodniowej średniej kroczącej temperatury 15oC nastąpiło 10.09.2012 r.

Drugie przekroczenie wystąpiło w dniach 17 i 18 września 2012 r.

Trwałe przekroczenie wystąpiło od 21 września 2012 r.

W Gdyni Oksywiu i Malborku sezon grzewczy 2012/2013 r. według pięciodniowej średniej kroczącej temperatury powietrza zewnętrznego powinien się rozpocząć dla budynków o temperaturze bazowej tb=15oC 21 września 2012 r.

W najbliższym Malborka mieście, Tczewie w obecnym sezonie grzewczym rozpoczęto ogrzewanie dopiero 25 września. Ale w mieszkaniach odczuwało się brak komfortu cieplnego sugerującego konieczność wcześniejszego rozpoczęcia ogrzewania.

W obecnym sezonie grzewczym dla najzimniejszego wojewódzkiego miasta Polski,
Białegostoku (rys. 2) pierwsze i trwałe przekroczenie pięciodniowej średniej kroczącej temperatury 15oC nastąpiło 7 września 2012 r. i tego dnia powinno się rozpocząć ogrzewanie dla budynków o temperaturze bazowej tb=15oC.

Dla Warszawy pierwsze przekroczenie pięciodniowej średniej kroczącej temperatury 15oC nastąpiło 17 i 18 września 2012 r.

Drugie trwałe przekroczenie wystąpiło w dniach 21 września 2012 r. W Warszawie sezon grzewczy 2012/2013 r. według pięciodniowej średniej kroczącej temperatury powietrza zewnętrznego powinien się rozpocząć dla budynków o temperaturze bazowej tb=15oC 21 września 2012 r.

Rys. 1. Pięciodniowa średnia krocząca średniej dobowej temperatury powietrza [4] w okresie od 01.09.2012 r. do 30.09.2012 r. dla wybranych pomorskich miast

Rys. 2. Pięciodniowa średnia krocząca średniej dobowej temperatury powietrza [4] w okresie od 01.09.2012 r. do 30.09.2012 r. dla wybranych polskich miast

W obecnym sezonie grzewczym dla Wrocławia pierwsze przekroczenie pięciodniowej średniej kroczącej temperatury 15oC nastąpiło 17 i 18 września 2012 r. W dniach od 21 do 27 września 2012 r. średnia pięciodniowa krocząca temperatura była niższa od 15oC. Według pięciodniowej średniej kroczącej temperatury powietrza zewnętrznego ogrzewanie powinno się rozpocząć we Wrocławiu dla budynków o temperaturze bazowej tb=15oC 21 września 2012 r.

Według przyjętego kryterium ogrzewanie budynków o temperaturze bazowej tb=15oC powinno się rozpocząć w sezonie grzewczym 2012/2013 r.:

  • 7 września 2012 r. w najzimniejszym mieście wojewódzkim Białymstoku,
  • 21 września 2012 r. w najcieplejszym mieście wojewódzkim Wrocławiu.
  • 21 września 2012 r. w Gdyni Oksywiu i Malborku,
  • 22 września 2012 r. w Gdańsku i Helu.

Zużycie ciepła przez budynek 11 kondygnacyjny nie poddany i poddany termomodernizacji

Analizie poddano budynek jedenastokondygnacyjny (88 mieszkań) oddany do użytku w 1974 r.

Dla sezonów grzewczych od 1999/2000 r. do 2004/2005 r. wyznaczono liczbę stopniodni grzania Sd(18oC) dla temperatury bazowej 18oC przed termomodernizacją oraz dla sezonów grzewczych od 2005/2006 r. do 2010/2011 r. Sd(15oC) dla temperatury bazowej 15oC po termomodernizacji.

Ze względu na bardzo duży rozrzut zużycia energii przed termomodernizacją wyznaczono proste regresji skumulowanego zużycia ciepła [5] względem skumulowanej liczby stopniodni grzania [6] w analizowanych okresach (rys. 3):

  • przed termomodernizacją budynku dla sezonów grzewczych od 1999/2000 r. do 2004/2005 r.

        ΣE=0,5605[GJ/oC·dzień]·ΣSd(18oC)                                                (3)

  • po termomodernizacji budynku dla sezonów grzewczych od 2005/2006 r. do 2010/2011 r.

        ΣE=0,5061[GJ/oC·dzień]·ΣSd(15oC)                                                (4)

Rys. 3. Proste regresji skumulowanego zużycia ciepła na ogrzewanie budynku jedenastokondygnacyjnego względem skumulowanej liczby stopniodni grzania przed termomodernizacją Sd(18oC) w sezonach grzewczych od 1999/2000 r. don2004/2005 r. oraz po termomodernizacji Sd(15oC) w sezonach grzewczych od 2005/2006 r. do 2010/2011 r.

Następnie obliczono zużycie ciepła na ogrzewanie analizowanego budynku w sezonie grzewczym 2010/2011 r. w dwunastu miastach, pierwszy raz tak jak gdyby ten budynek nie był poddany termomodernizacji i drugi raz tak gdyby on był poddany termomodernizacji.

Obliczono również spadek (oszczędność) zużycia ciepła na ogrzewanie w wyniku termomodernizacji budynku w sezonie grzewczym 2010/2011 r. dla dwunastu miast w stosunku do identycznego budynku nie poddanego termomodernizacji (rys. 4).

Wyższy bezwzględny spadek zużycia ciepła w sezonie grzewczym 2010/2011
r. wystąpiłby w najzimniejszych miastach:

  • Białymstoku 628,9 GJ,
  • Olsztynie 618,8 GJ,
  • Malborku 610 GJ,

a najmniejszy w najcieplejszych miastach:

  • Warszawie 579,6 GJ,
  • Częstochowie 586,7 GJ,
  • Szczecinie 596,5 GJ,
  • Wrocławiu 566,2 GJ.

Wyższy procentowy spadek zużycia ciepła w sezonie grzewczym 2010/2011
r. wystąpiłby w najcieplejszych miastach:

  • Wrocławiu 31,3%,
  • Szczecinie 30,2%,
  • Ustce 29,7%,
  • Krakowie 29,6%,
  • Gdyni Oksywiu 29,4%,
  • Częstochowie 29,3%,

a niższe w:

  • Gdańsku 29,2%,
  • Helu 29,1%,
  • Malborku 28,8%,
  • Warszawie 28,7%,
  • Olsztynie 28%
  • i najzimniejszym mieście wojewódzkim Białymstoku 27,7%.

W Warszawie największe procentowe oszczędności w zużyciu ciepła wskutek termomodernizacji budynku (rys. 5, 6) wystąpiłyby w najcieplejszym sezonie grzewczym 2006/2007 r. i wynosiłyby 33,8% a najmniejsze w najzimniejszym sezonie 2002/2003 r. i wynosiłyby 27,4%.

Oszczędności bezwzględne zużycia ciepła byłyby najwyższe w najzimniejszym sezonie 2002/2003 r. a najniższe najcieplejszym sezonie grzewczy 2006/2007 r.

Rys. 4. Zużycie ciepła przez budynek na ogrzewanie przed i po termomodernizacji oraz oszczędność w zużyciu ciepła wskutek termomodernizacji w wybranych miastach w sezonie grzewczym 2010/2011 r.

Rys. 5. Zużycie ciepła przez budynek na ogrzewanie przed i po termomodernizacji oraz oszczędność w zużyciu ciepła wskutek termomodernizacji w Warszawie w sezonach grzewczych od 1999/2000 r. do 2010/2011 r.

Rys. 6. Procentowy spadek zużycia ciepła na ogrzewanie budynku w Warszawie po termomodernizacji w stosunku do identycznego budynku nie poddanego termomodernizacji

Wnioski

Przy ocenie termomodernizacji należy rozróżniać oszczędności bezwzględne ciepła i procentowe.

W sezonie grzewczym 2010/2011 r. najmniejsze oszczędności bezwzględne ciepła były w najcieplejszym mieście wojewódzkim Wrocławiu 566,2 GJ a największe w najzimniejszym mieście wojewódzkim Białymstoku 628,9 GJ.

Najwięcej procentowo zaoszczędzić można było w najcieplejszym Wrocławiu 31,3% a najmniej w najzimniejszym Białymstoku - 27,7% ciepła zużywanego na ogrzewanie budynku przed termomodernizacją.

Przy ocenie efektów wprowadzanych działań termomodernizacyjnych należy uwzględniać wpływ zmian klimatu na zużycie energii na ogrzewanie budynków [7].

Zużycie energii przed i po termomodernizacji należy skorygować klimatycznie do
średniej wieloletniej liczby stopniodni grzania lub do najcieplejszego (najzimniejszego) sezonu grzewczego, aby sprowadzić dane do wartości porównywalnych niezależnych od zmian klimatu.

W sektorach mieszkalnictwa, komercyjnym i publicznym zużycie energii finalnej z
korektą klimatyczną można obliczać dokładniej po rozdzieleniu zużycia stałego i zmiennego [8].

Po korekcie klimatycznej można określić jakie zmiany zużycia energii zależą od klimatu a jakie są rzeczywistym efektem termomodernizacji budynków.

Literatura

[1] Dopke J.: Wyznaczanie temperatury bazowej budynku. WWW.ogrzewnictwo.pl 24.09.2012 r., WWW.systemyogrzewania.pl 24.09.2012 r., WWW.cire.pl 25.09.2012 r,

[2] Brown R. H., Marx B. M., Corliss G. F.: Mathematical Models for Gas Forecasting.
Department of Electrical and Computer Engineering. Marquette University, Milwaukee

[3] Degree-days: theory and application TM41:2006. The Chartered Institution of
Building Services Engineers 222 Balham High Road, London SW129BS.

[4] Ogimet. WWW.ogimet.com

[5] Dopke J.: Skumulowane zmienne zużycie gazu w sezonie grzewczym.
WWW.cire.pl 02.03.2009 r., WWW.ogrzewnictwo.pl 02.03.2009 r.

[6] Dopke J.: Obliczanie miesięcznej liczby stopniodni grzania. WWW.cire.pl
24.03.2009 r., WWW.ogrzewnictwo.pl 26.03.2009 r.

[7] Dopke J.: Zużycie energii na ogrzewanie budynków w wybranych polskich miastach w sezonie grzewczym 2011/2012 r. WWW.cire.pl/autor,2,36,0.htm
06.09.2012 r., WWW.systemyogrzewania.pl 06.09.2012 r., WWW.infoogrzewanie.pl. 08.09.2012 r., WWW.ogrzewnictwo.pl 18.09.2012 r.

[8] Dopke J.: Korekcja klimatyczna wolumenu sprzedaży gazu ziemnego dla odbiorców domowych i komercyjnych. www.cire.pl 10.12.2008.

Józef Dopke

jozefdopke@wp.pl


All rights reserved. This work may not be translated or copied in whole or in part
without the written permission of the publisher (Józef Dopke, jozefdopke@wp.pl),
except for brief excerpts in connection with reviews or scholary analysis. Use in connection with any form of information storage and retrieval, electronic adaptation,omputer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter eveloped is forbidden.



 

Polecamy
Grzejniki elektryczne czy ogrzewanie podłogowe - co wybrać?

Grzejniki elektryczne czy ogrzewanie podłogowe - co wybrać?

Dyskusja o tym, która z metod dbania o ciepło w domu jest... » ...więcej
Newsletter - bądź na bieżąco
Co tydzień znajdziesz w naszym portalu
nowe, ciekawe artykuły.

Zapisz się na nasz bezpłatny Newsletter,
a co tydzień prześlemy Ci informację
o nowościach na naszej stronie.
Mój adres email:
Zgadzam się z Polityką Prywatności.
Pamiętaj - nigdy, nikomu nie udostępniamy Twojego adresu email!
Polecamy artykuły
Średnie temperatury powietrza oraz analiza zużycia energii na ogrzanie budynków w 2010 roku w Polsce

Średnie temperatury powietrza oraz analiza zużycia energii na ogrzanie budynków w 2010 roku w Polsce

W artykule zostały omówione średnie miesięczne i roczne temperatury powietrza w 2010 r. dla 26... » ...więcej
Zużycie energii na ogrzewanie budynków w wybranych polskich miastach w sezonie grzewczym 2011/2012 r.

Zużycie energii na ogrzewanie budynków w wybranych polskich miastach w sezonie grzewczym 2011/2012 r.

W artykule omówiono średnie miesięczne temperatury powietrza w sezonie grzewczym 01.09.2011- 31.03.2012 r. dla wybranych polskich miast. Podano miesięczną liczbę stopniodni grzania dla temperatury bazowej 15°C dla tych miast w sezonach grzewczych 2010/2011 r. i 2011/2012 r. Dokonano analizy zmian w zużyciu energii na ogrzewanie budynków dla sezonu grzewczego 2011/2012 r. w stosunku do poprzedniego sezonu grzewczego 2010/2011 r. oraz w wieloleciu dla analizowa... » ...więcej
Wymierne korzyści termomodernizacji

Wymierne korzyści termomodernizacji

Termomodernizacja to nie moda, ale konkretne korzyści, a ... » ...więcej
Jak uzyskać dofinansowanie do termomodernizacji?

Jak uzyskać dofinansowanie do termomodernizacji?

Brak odpowiedniej izolacji ścian, nieszczelne okna i drzw... » ...więcej
Polecamy porady

Regulator pogodowy do sterowania kotłem

Do sterowania kotłem wg. temperatury na zewnątrz budynku ... » ...więcej
Kiedy kobieta kupuje okna…

Kiedy kobieta kupuje okna…

Kwestie związane z budową domu do niedawna były uznawane ... » ...więcej
Moc grzejnika, a parametry instalacji

Moc grzejnika, a parametry instalacji

Producenci podają w tabelach moc grzejników w zależności ... » ...więcej

Czopuch - połączenie kotła z przewodem kominowym

Czopuch, czyli przewód łączący kocioł z kominem, powinien... » ...więcej
Strona główna - Aktualności - Kotły/Piece - Instalacje - Paliwa - Energia odnawialna - Forum - Mapa strony - Tagi - Polityka prywatności i cookies
Przepisy czytelników Samochody Budownictwo Ogrzewanie Ogrody Kuchnia Komputery