Termomodernizacja - lista artykułów
Modernizacja z wykorzystaniem układu pomp ciepła i kolektorów słonecznych
Ciągły wzrost zainteresowania Odnawialnymi Źródłami Energii przyczynia się do zmniejszania emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Coraz więcej budynków buduje się w technologii niskoenergochłonnej, a stare budynki modernizuje się, zwiększając ich energooszczędność. W posiadaniu Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie znajdują się Domy Studenckie, które wybudowane były w ubiegłym wieku, w starej technologii budownictwa, co jest przyczyną stosunkowo dużych strat energii. Termomodernizacja tych budynków, z zastosowaniem instalacji opartych na Odnawialnych Źródłach Energii, przyczyni się do zmniejszenia ich energochłonności, a także może pełnić rolę demonstracyjno-edukacyjną, stanowiąc jednocześnie laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii.
Obecnie budynki miasteczka studenckiego zaopatrywane są w energię do ogrzewania budynków, jak również podgrzewania ciepłej wody użytkowej, z węzła miejskiego. Rozwiązanie to obarczone jest możliwością awarii na drodze transportu ciepła, co przyczynić się może do wyłączenia centralnego ogrzewania (c.o.) oraz braku ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Alternatywę mogą tu stanowić Odnawialne Źródła Energii. Konieczna będzie wówczas modernizacja obecnej instalacji centralnego ogrzewania. Głównym źródłem ciepła będą pompy ciepła. Natomiast jako dodatkowe źródło, pracujące głównie w okresie letnim (mniej energochłonne), wykorzystane zostaną kolektory słoneczne służące do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. (...)
Obliczenia zostały wykonane dla pomp ciepła, typu solanka-woda pracujących na czynniku R407C, oraz dla kolektorów słonecznych płaskich, poziomych, a także dla następujących założeń:
• temperatura zasilania – 50°C
• temperatura wody użytkowej – 50°C
• żądany uzysk mocy – 270 kW (c.o. = 190 kW; c.w.u. = 80 kW)
• średniodzienne zapotrzebowanie na ciepłą wodę w okresie letnim – 800 l
Aby uzyskać żądaną moc, przewiduje się działanie czterech pomp ciepła, o wydajności ok. 75 kW mocy grzewczej każda, uruchamianych kolejno w miarę zapotrzebowania na ciepło, oraz kolektorów słonecznych podzielonych na cztery piony. Należy również zaznaczyć, że kolektory te będą pokrywać zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową tylko w okresie letnim, gdy średniodzienne zapotrzebowanie na c.w.u. wynosi 800 l dla jednego z pionów. W okresie zimowym... (...)
Parametry pomp ciepła... (...)
Dolnym źródłem dla pomp ciepła będą kolektory pionowe. Wymagają one w prawdzie większych nakładów finansowych, jednakże mają wielorakie zalety w porównaniu z pozostałymi wykorzystywanymi dolnymi źródłami ciepła. Są nimi:
• zdecydowanie mniejsza powierzchnia w porównaniu z kolektorami poziomymi
• stała temperatura już od głębokości 15–18 [m] ppt (rys. 2)
• duża pojemność cieplna (brak zakłóceń równowagi energetycznej)
• niskie koszty eksploatacyjne (...)
Zakładając, że uzysk mocy z jednego metra głębokości to ok. 50 W, a maksymalna głębokość pionowych wymienników równa jest 100 m, zatem ich ilość przy czterech pompach ciepła musi wynieść 60. Ponieważ odwierty należy lokalizować w odległości nie mniejszej niż 4–5 m od siebie, powierzchnia, jaką będą zajmować, to ok. 1500 m2. Odcinki łączące poszczególne odwierty należy umieszczać 1,4–1,5 m pod powierzchnią gruntu. (...)
Źródłem energii dla centralnego ogrzewania będzie układ pomp ciepła, a zasilanie instalacji odbywać się będzie ze zbiorników buforowych. Pojemność zasobnika buforowego z ociepleniem do każdej pompy ciepła będzie wynosiła 800 l. Natomiast do pokrycia zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową wykorzystany zostanie układ biwalentny równoległy kolektorów słonecznych i pomp ciepła. W tym celu zostaną użyte cztery (po jednym dla każdej pompy ciepła) pojemniki biwalentne z wężownicą o pojemności 1000 l, które będą łączyć instalację solarną z pompami ciepła. Oprócz nich każdy pion instalacji solarnej będzie miał jeden dodatkowy zasobnik wody. Zasobniki te będą stanowić magazyny ciepłej wody w okresie letnim, kiedy to kolektory słoneczne mają największą wydajność. (...)
Katarzyna Batkiewicz,
Wojciech Luboń
Redakcja GLOBEnergia
AGH KSE
Literatura:
1. Instytut Ochrony Środowiska przy Izbie Rzemiosła Munster – Pompy ciepła, Bielawa – Konin 2002
2. Termiczne instalacje solarne, Bielawa 2001
3. VATRA 2006 – Wytyczne projektowe dla pomp ciepła, Kraków
4. VIESSMANN 2007 – Wytyczne projektowe
Cały artykuł - GLOBEnergia 5/2010
Wpływ źródła ciepła na charakterystykę energetyczną budynku
Obowiązek sporządzania świadectw charakterystyki energetycznej budynków, czyli tzw. certyfikatów energetycznych, istnieje już od ponad roku. Według prawa budowlanego świadectwo energetyczne musi być sporządzone nie tylko dla budynków oddawanych do użytku, ale także dla budynków i lokali sprzedawanych oraz wynajmowanych. Sprzedający musi przekazać kupującemu certyfikat energetyczny, natomiast wynajmujący udostępnia je najemcy. Problemem może być fakt właściwego odczytania danych zawartych w świadectwie energetycznym. Dlatego też zostanie tu wyjaśnione znaczenie najważniejszych wskaźników zawartych w certyfikacie. Dodatkowo zostanie przedstawiona analiza wpływu źródła ciepła na wielkość wskaźnika EP w świadectwie charakterystyki energetycznej.
Certyfikat energetyczny na pierwszej stronie zawiera podstawowe dane dotyczące budynku. W środkowej części pierwszej strony świadectwa znajduje się tzw. suwak, czyli graficzne przedstawienie zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną (EP) w ocenianym budynku, w stosunku do wymagań zawartych w warunkach technicznych. Oprócz strzałki odpowiadającej wskaźnikowi EP ocenianego budynku, na suwaku są przedstawione jeszcze dwie graniczne wartości: wymagań stawianych budynkom nowym i wymagań stawianych budynkom przebudowywanym. Graniczny wskaźnik EP dla tej grupy budynków jest wyższy o 15%. (...)
Co przedstawia wskaźnik EP?
Wskaźnik EP obrazuje roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną w odniesieniu do metra kwadratowego powierzchni ocenianego budynku. Energia pierwotna jest to suma energii zawarta w pierwotnych nośnikach energii, np. w węglu kamiennym, gazie ziemnym czy energii wiatru. Wartość wskaźnika EP jest otrzymywana poprzez pomnożenie wskaźnika rocznego zapotrzebowania na energię końcową EK i współczynnika nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie danego nośnika energii lub energii do budynku. Zgodnie z tym wskaźnik EP będzie zależał od tego, jaką energię wykorzystamy. Wskaźnik ten zatem nie informuje o energooszczędności budynku, lecz jego wpływie na środowisko poprzez wskazanie, ile nieodnawialnej energii pierwotnej potrzebuje. (...)
Współczynniki nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej
Tab. 1. Wartości współczynnika nakładu w zależności od źródła energii (...)
W tabeli 1 są zawarte współczynniki nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej dla różnych nośników energii. Można zwrócić uwagę, że w tej tabeli nie występują dane dotyczące wartości wskaźnika w dla instalacji wykorzystujących ciepło geotermalne, zarówno wysoko-, jak i niskotemperaturowe. (...)
Tab. 2. Sprawność wytwarzania ciepła – współczynnik wydajności grzejnej dla różnych typów pomp ciepła (...)
Również elektrociepłownie i ciepłownie, które współspalają biomasę w celu redukcji wykorzystania nieodnawialnej energii pierwotnej mają obowiązek podania właściwego współczynnika w i wskaźnik w dla takich jednostek będzie niższy niż 0,8 dla elektrociepłowni i niższy niż 1,3 dla ciepłowni. Przykładowo wskaźnik w dla Elektrociepłowni „Kraków” S.A. wynosi 0,68 (dane EC Kraków).
Analiza wielkości wskaźnika EP w zależności od źródła ciepła
Przeprowadzono analizę wielkości wskaźnika EP w zależności od źródła ciepła. Symulację przeprowadzono dla budynku jednorodzinnego, wybudowanego w technologii tradycyjnej. Wszystkie przegrody budowlane spełniają warunki techniczne1 pod względem izolacyjności cieplnej (tab. 3). Budynek umiejscowiony jest w III strefie klimatycznej – obliczeniowa temperatura zewnętrza te= –20.
Tab. 3. Przyjęte na potrzeby obliczeń wartości współczynnika przenikania ciepła (...)
Analizowany dom ma dwie kondygnacje użytkowe o łącznej powierzchni użytkowej 204m2 i kubaturze 478m3. Na potrzeby analizy przyjęto, że w budynku mieszkają 4 osoby. Całkowita projektowa strata ciepła wynosi nieco ponad 10 kW (tab. 4).
Tab. 4. Podstawowe dane obiektu (...)
Wskaźnik EP dla pomp ciepła, pomimo wartości współczynnika w równej 3, nie jest wysoki. Biorąc pod uwagę współczynniki SPF oraz pozostałe sprawności składowe systemu grzewczego, współczynnik EP dla pompy ciepła grunt–woda wynosi 101,1 kWh/m2rok, zaś dla pompy woda–woda 97,8 kWh/m2rok. Nieco niższy EP miałby budynek podłączony do lokalnej sieci grzewczej zasilanej z elektrociepłowni węglowej – wskaźnik w=0,8. Dom przyłączony do sieci PEC Geotermia Podhalańska będzie miał prawie o połowę niższe zużycie energii pierwotnej niż pompa ciepła grunt–woda. W przedstawionej analizie jeszcze niższym wskaźnikiem EP charakteryzuje się tylko budynek ogrzewany kotłem na biomasę (EP= 37,2 kWh/m2rok).
Tab. 5. Zależność wskaźnika energii pierwotnej EP od źródła ciepła (...)
Wartości współczynnika nakładu energii, jak i sprawności wytwarzania ciepła mają duży wpływ na wartość wskaźnika energii pierwotnej EP. Należy zwrócić uwagę na fakt, że zapotrzebowanie na energię użytkową zmienia się w bardzo niewielkim zakresie. Nieco większymi wahaniami charakteryzuje się zapotrzebowanie na energię końcową EK i jest ono uzależnione od całkowitej sprawności instalacji. Jedynie wskaźnik EK dla pomp ciepła znacząco odbiega od pozostałych – wpływ na to ma wysoka sprawność instalacji c.o. i c.w.u. spowodowana wysokim sezonowym współczynnikiem efektywności pompy ciepła.
Warunki techniczne uznają za spełnione wymagania oszczędności energii, jeśli przegrody zewnętrzne i technika instalacyjna w budynku spełnia wymagania zawarte w tym rozporządzeniu lub jeśli wskaźnik EP dla budynku jest mniejszy od EP referencyjnego. W obydwu przypadkach dla budynków przebudowywanych dopuszcza się zwiększenie wymagań maksymalnie do 15% w porównaniu z budynkami nowymi. (...)
Rys. 2. Wielkość wskaźnika EP w zależności od źródła ciepła (...)
Źródła:
- Ustawa z dnia 7 lipca 1994 roku – Prawo budowlane
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 roku w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie
Grzegorz Pełka
GLOBEnergia
AGH KSE
Cały artykuł - GLOBEnergia 4/2010
Więcej artykułów…
Podkategorie
Produkty termomodernizacja
Aktualności - Termomodernizacja
------------------ Reklama ------------------
Warto przeczytać - Termomodernizacja
Wydarzenia Redakcji
------------------ Reklama ------------------
Copyright © 2006-2011
GEOSYSTEM S.C.
