B.3. Obliczenia sezonowego zapotrzebowania na ciepło<br>

B.3. Obliczenia sezonowego zapotrzebowania na ciepło

Program Instal-OZC może wykonać dla jednego zestawu danych obliczenia strat ciepła oraz sezonowego zapotrzebowania na ciepło. Takie połączenie dwóch metod obliczeń w jednym programie zmniejsza nakład pracy ponoszony przez Użytkownika na wykonanie projektu, z drugiej strony wymaga starannego przygotowania danych, łącznie z przejrzeniem i skontrolowaniem danych domyślnie przyjmowanych przez program. Należy również określić wewnętrzne zyski ciepła, jeśli takie występują w budynku, potrzebne do poprawnego przeprowadzenia bilansu ciepła.

Obliczenia sezonowego zapotrzebowania na ciepło wykonywane są na podstawie normy PN-B-02025 lub EN 832. Obliczenia te są w programie opcjonalne – można je wyłączyć.

- Ocena zużycia ciepła budynku jest oparta o założenia stałej w ciągu sezonu grzewczego temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach (ogrzewanie stacjonarne).

W obliczeniach programu nie uwzględnia się strat lub sprawności instalacji ogrzewczej, dlatego tak obliczone sezonowe zapotrzebowanie na ciepło jest faktycznie sezonowym zapotrzebowaniem na ciepło budynku. Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło nie uwzględnia energii pierwotnej, jaka jest potrzebna w źródle ciepła do pokrycia wszystkich strat ciepła instalacji grzewczej wynikających z rozdziału, przesyłu, regulacji instalacji grzewczej oraz i innych. Dlatego przez zapotrzebowaniu na energię w rozumieniu niniejszej instrukcji rozumie się sezonowe zapotrzebowanie na ciepło.

W budynku może występować kilka stref cieplnych charakteryzujących się różnymi wartościami temperatury obliczeniowej lub natężeniem wewnętrznych lub zewnętrznych zysków ciepła.

Składniki bilansu cieplnego

Bilans energetyczny jest określany przy założeniu następujących składników:

- strat ciepła przez przenikanie oraz wentylację pomiędzy środowiskiem wewnętrznym a zewnętrznym,

- strat lub zysków ciepła przez przenikanie oraz wentylację pomiędzy przyległymi strefami w budynku,

- użytecznych wewnętrznych zysków ciepła pochodzących z wewnętrznych źródeł ciepła,

- użytecznych zysków od nasłonecznienia,

Procedura obliczeń sezonowego zapotrzebowania na ciepło budynku obejmuje:

- zadeklarowanie danych klimatycznych,

- zdefiniowanie pomieszczeń jako ogrzewanych oraz/lub nieogrzewanych,

- określenie temperatury obliczeniowej,

- przypisanie pomieszczeń do stref cieplnych,

- obliczenie strat ciepła budynku w zadanym czasie,

- obliczenie wewnętrznych zysków ciepła,

- obliczenie zysków ciepła od nasłonecznienia,

- obliczenie współczynnika wykorzystania całkowitych zysków ciepła,

- obliczenie zapotrzebowania na ciepło w zadanym czasie.

Określanie granic i stref przestrzeni ogrzewanej

Granice przestrzeni ogrzewanej stanowią ściany, najniższa podłoga oraz stropy lub dachy oddzielające rozpatrywaną przestrzeń ogrzewaną od środowiska zewnętrznego lub od przyległych ogrzewanych stref albo przestrzeni nieogrzewanych.

Przestrzeń ogrzewana może być podzielona na strefy cieplne. Jeżeli przestrzeń ogrzewana jest w całym swoim obszarze ogrzewana do takiej samej temperatury oraz występujące zyski wewnętrzne i zewnętrzne są względnie małe lub rozłożone równomiernie w całym obszarze budynku, obliczenia wykonywane są w odniesieniu do jednej strefy cieplnej.

Jeżeli w budynku występują odstępstwa od tych założeń, należy przypisać pomieszczenia do kilku stref cieplnych. Jest to jeden z warunków uzyskania prawidłowych wyników obliczeń sezonowego zapotrzebowania na ciepło. Ważne jest, aby w jednej grupie występowały pomieszczenia o podobnym natężeniu wewnętrznych i zewnętrznych zysków ciepła. Powinny być to pomieszczenia o tej samej temperaturze.

Nieznacznym odstępstwem od tej zasady jest potraktowanie mieszkania z łazienką jako jednej strefy temperaturowej. W efekcie, takie zadeklarowanie przynależności do strefy cieplnej nie ma znaczącego wpływu na wynik obliczeń, natomiast daje następujące korzyści:

- obliczenie sezonowego zapotrzebowania na ciepło dla mieszkania,

- wykonanie przez program bilansu powietrza wentylacyjnego dla mieszkania.

Nie należy natomiast łączyć w jednej strefie cieplnej pomieszczeń ogrzewanych (o zadanej temperaturze wewnętrznej) i nieogrzewanych (o temperaturze wewnętrznej wyliczanej przez program).

Obliczenie strat ciepła budynku w zadanym czasie przy wykorzystaniu współczynnika wykorzystania całkowitych zysków ciepła.

W programie wykorzystuje się metodę obliczeń miesięcznych, co pozwala obliczyć zapotrzebowanie ciepła dla każdego miesiąca sezonu grzewczego.

Przyjęty algorytm obliczeń zakłada ustaloną wymianę ciepła w ciągu miesiąca i zaniedbuje ciepło akumulowane lub oddawane do pomieszczenia w wyniku dziennych szybkich zmian temperatury. W obliczeniach uwzględniany jest współczynnik h, który reprezentuje wykorzystanie całkowitych zysków ciepła.

Strata ciepła budynku jednostrefowego lub jednej strefy cieplnej (mieszkania), w czasie trwania sezonu obliczeniowego obejmuje stratę ciepła na wentylację oraz przez przenikanie do otoczenia zewnętrznego, innych stref cieplnych lub/oraz do przestrzeni nieogrzewanych. W programie do obliczeń straty ciepła na wentylację przyjmowana jest minimalna wymiana powietrza wymagana z uwagi na wymagania higieniczne oraz komfortu. Wynosi ona domyślnie 0,5 wymiany na godzinę dla strefy cieplnej.

Obliczenia całkowitych zysków ciepła – od nasłonecznienia oraz wewnętrznych zysków ciepła

W algorytmie obliczeń pomija się zyski ciepła od słońca przez przegrody nieprzeźroczyste. Jako powierzchnie przyjmujące promieniowanie słoneczne rozważa się w programie wyłącznie okna.

Powierzchnia efektywnie zbierająca oszklonego elementu jak np. okna jest zależna od powierzchni zbierającej, współczynnika korekcyjnego ze względu na zacienienie, współczynnika zasłonięcia, współczynnika ramy oraz od przepuszczalności całkowitej energii słonecznej.

Współczynnik korekcyjny ze względu na zacienienie uwzględnia zmniejszenie promieniowania słonecznego w przypadku występowania takich czynników jak:

- zacienienie przez inne budynki,

- zacienienie z przyczyn topograficznych np. (wzgórza, drzewa),

- elementy wysunięte,

- zacienienie przez inne elementy tego samego budynku.

Wartości współczynników zależą od kąta zacienienia elementu zacieniającego.

Wartość współczynnika zasłonięcia podawana jest dla okien. Zależna jest od typu zasłon oraz ich umieszczenia po stronie wewnętrznej lub zewnętrznej okna.

Wymiary fizyczne konstrukcji budynku

Wymiary fizyczne konstrukcji budynku powinny być wszędzie zgodne z obliczeniami. Można stosować wymiary wewnętrzne, zewnętrzne lub całkowicie wewnętrzne, ale sposób wymiarowania powinien być zachowany podczas wszystkich obliczeń. Więcej informacji na ten temat zawiera Dodatek C. Komunikaty o błędach.

Podłogi na gruncie

Obliczenia sezonowego zapotrzebowania na ciepło wymagają wyliczenia tzw. „wymiaru charakterystycznego podłogi”. Jest on zdefiniowany jako iloraz powierzchni podłogi do połowy obwodu podłogi:

B = A/(0,5 P)

Jako obwód podłogi należy tutaj rozumieć część obwodu budynku, liczoną w obrysie ścian zewnętrznych, przypadająca na daną strefę cieplną. Obwód podłogi na gruncie Użytkownik musi określić dla każdej strefy cieplnej samodzielnie. Jeżeli w projekcie występuje kilka stref cieplnych lub (i) strefa nieogrzewana to należy obwód podłogi na gruncie pomniejszyć o długość ścian na granicy stref lub (i) na granicy stref i przestrzeni nieogrzewanej.