Analiza spadku zużycia energii na ogrzewanie budynku po termomodernizacji

Oszacowano oszczędności w zużyciu ciepła na ogrzewanie w wyniku termomodernizacji styropianem o grubości 100 mm budynku jedenasto kondygnacyjnego oddanego do użytku w 1974 r.

Wstęp
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.

Temperatura bazowa
Ciepło grzania wymagane do utrzymania stałej temperatury wewnętrznej określa
wzór [2, 3]:
q = uA(tw - tz) + I dla tw > tz

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

Równanie (2) dostarcza definicji bazowej temperatury tb jako temperatury wewnętrznej powietrza pomniejszonej o poziom wewnętrznych zysków. Ten sam budynek dla temperatury wewnętrznej powietrza tw równej 23oC może mieć temperaturę bazową tb=18oC, dla tw=20oC – może mieć tb=15oC lub dla tw=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. 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. 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 dla budynków o temperaturze bazowej tb=15oC ogrzewanie. 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

Cały artykuł w załączniku: