Poprawa bilansu energetycznego

Bilans energetyczny budynku można poprawić na trzech etapach. Na etapie pierwszym - rocznego zapotrzebowania budynku na energię użytkową (Q,nd), na etapie drugim - rocznego zapotrzebowania na energię końcową (QK) oraz na etapie trzecim - rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną (Q P).

Poprawiając któryś z etapów wpływamy na wskaźniki rocznego zapotrzebowania na energię końcową oraz rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną. Każdy z trzech etapów dzieli się na dwa podetapy, odpowiednio ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Ilustruje to rys. 1

Metody poprawy bilansu energetycznego
Rys. 1. Metody poprawy bilansu energetycznego.

W etapie pierwszym na poziomie QH,nd poprawić możemy:

  • Qt,r - poprawiając współczynnik strat mocy cieplnej (Ht,r), poprzez docieplenie wszystkich przegród zewnętrznych budynku materiałem o niskim współczynniku przewodzenia ciepła.
  • Qve - Przez wentylację tracimy około 35% ciepła z budynku. Używając wentylacji mechanicznej z rekuperatorem o wysokiej sprawności poprawimy współczynnik strat ciepła przez wentylację (Hve).

Rekuperator składa się z wymiennika ciepła oraz dwóch wentylatorów – nawiewnego i wywiewnego. Świeże, zimne powietrze zasysane z zewnątrz przechodzi przez wymiennik ciepła, ogrzewając się od takiej samej ilości zużytego powietrza usuwanego z wnętrza budynku na zewnątrz. W ten sposób można odzyskać nawet 90% ciepła traconego przez wentylację .

  • Qsol - poprawiając zyski ciepła od promieniowania słonecznego. Jednym ze sposobów jest zastosowanie stolarki okiennej zlokalizowanej w większości na ścianach południowych z powłoką niskoemisyjną. Powłoka niskoemisyjna to cienka przeźroczysta warstwa pokrywająca szkło, która w sposób selektywny przepuszcza promieniowanie cieplne. Dzięki temu można uzyska maksymalne zyski ciepła z promieniowania słonecznego przy jednoczesnym ograniczeniu strat cieplnych. Powłoka ta przepuszcza wpadające do pomieszczenia wysokotemperaturowe promieniowanie słoneczne stanowiąc jednocześnie barierę dla niskotemperaturowego promieniowania z wnętrza pomieszczenia. Rozwiązanie takie gwarantuje największe zyski pochodzące od promieniowania słonecznego.

W etapie pierwszym na poziomie QW,nd poprawić możemy:

  • VCW - zmniejszając jednostkowe dobowe zużycie ciepłej wody użytkowej.
  • kt - najkorzystniej gdy temperatura wody na wypływie z zaworu czerpalnego wynosi 55o C.

W etapie drugim na poziomie QK,H poprawić możemy:

  • ηH,tot - średnią sezonową sprawność całkowitą systemu grzewczego budynku.
    Składa się ona z ηH,tot = ηH,g * ηH,s * ηH,d * ηH,e :
    • ηH,g - średnia sezonowa sprawność wytworzenia nośnika ciepła. Największą sprawnością charakteryzują się pompy ciepła, od 2,7 typu powietrze/woda do 3,8 typu woda/woda. Najmniejszą sprawnością charakteryzują się kotły węglowe wyprodukowane przed 1980 r. ich sprawność wynosi około 0,55. Sprawność wytwarzania ciepła została szczegółowa omówiona w rozdziale szóstym.
    • ηH,s - średnia sezonowa sprawność akumulacji ciepła w elementach pojemnościowych systemu grzewczego budynku. Największą sprawność osiągniemy nie posiadając zasobnika buforowego ηH,s = 1,0 . Najmniejszą sprawność ma bufor grzewczy umieszczony na zewnątrz osłony termicznej budynku , jego sprawność wynosi około 0,93. Sprawność akumulacji ciepła została szczegółowa omówiona w rozdziale szóstym.
    • ηH,d - średnia sezonowa sprawność transportu nośnika ciepła w obrębie budynku. Największą sprawność posiadają ogrzewanie elektryczne, piec kaflowy, kocioł gazowy oraz miniwęzeł i wynosi ona 1,0 . Najniższą sprawnością charakteryzuje się ogrzewanie centralne wodne z lokalnego źródła ciepła usytuowanego w ogrzewanym budynku, bez izolacji cieplnej na przewodach, armaturze i urządzeniach, które są zainstalowane w pomieszczeniach nieogrzewanych i wynosi ona około 0,88. Sprawność transportu ciepła została szczegółowa omówiona w rozdziale szóstym.
    • ηH,e - średnia sezonowa sprawność regulacji i wykorzystania ciepła w budynku. Największą sprawnością charakteryzują się grzejniki elektryczne bezpośrednie, ogrzewanie wodne z grzejnikami członowymi lub płytowymi w przypadku regulacji centralnej i miejscowej oraz ogrzewanie podłogowe lub ścienne w przypadku regulacji miejscowej i centralnej i wynosi ona od 0,98 do 0,99 .

W etapie drugim na poziomie QK,W poprawić możemy:

  • ηW,tot - średnią sezonową sprawność całkowitą systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej.
    Składa się ona z ηW,tot = ηW,g * ηW,d * ηW,s * ηW,e :
    • ηW,g - średnia sezonowa sprawność wytworzenia nośnika ciepła z energii dostarczonej do budynku. Największą sprawnością charakteryzują się pompy ciepła, od 3,0 typu do 4,5 typu woda/woda. Najmniejszą sprawnością charakteryzują się przepływowe podgrzewacze gazowe z zapłonem płomiennym dyżurnym i wynosi ona od 0,16 do 0,74.
    • ηW,d - średnia sezonowa sprawność transportu ciepłej wody w obrębie budynku. Największą sprawność posiada miejscowe przygotowanie ciepłej wody bezpośrednio przy punktach poboru wody i wynosi ona 1,0. Najmniejszą sprawność posiadają instalacje duże, powyżej 100 punktów poboru ciepłej wody i wynosi ona 0,4. Sprawność transportu ciepłej wody została szczegółowa omówiona w rozdziale szóstym.
    • ηW,s - średnia sezonowa sprawność akumulacji ciepłej wody w elementach pojemnościowych systemu cieplej wody. Największą sprawność osiągniemy nie posiadając zasobnika ηH,s = 1,0. Najmniejszą sprawność posiadają zasobniki w systemie wg standardu z lat 1970 – tych i wynosi ona od 0,30 do 0,59. Sprawność akumulacji ciepłej wody została szczegółowa omówiona w rozdziale szóstym.
    • ηW,e - średnia sezonowa sprawność wykorzystania. Przyjmuje się 1,0.

W etapie trzecim na poziomie QP,H poprawić możemy:

  • wi - współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzeni i dostarczenie nośnika energii końcowej do budynku. Najmniejszym współczynnikiem charakteryzuje się kolektor słoneczny termiczny i wynosi on 0,0. Największy współczynnik ma energia elektryczna z sieci elektroenergetycznej i wynosi on 3,0.

Mgr inż. Śliwiński Tomasz

Literatura:

  • Węglarz A.: „Dom energooszczędny”, Budujemy Dom nr 9/2009
  • Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku stanowiącego samodzielną całość techniczno – użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej.