3.10. Zasady bilansowania cieplnego

Bilanse cieplne pomieszczeń przeprowadzamy, aby:

• zapewnić komfort cieplny użytkownikom pomieszczenia

• ograniczyć straty energii - przeprowadzenie termomodernizacji

• dostosować układ ogrzewania (moc, rodzaj paliwa)

Podczas sporządzania bilansu cieplnego należy określić wszystkie zyski i straty ciepła w bilansowanym pomieszczeniu.

Zyski ciepła:

• solarne (promieniowanie słoneczne przez okna)

• wewnętrzne ( urządzenia elektryczne, oświetlenie, ludzie)

• ogrzewanie

• rekuperacja

Straty ciepła:

• przez przenikanie (ściany, strop, podłogę, okna)

• przez wentylację ( w tym nieszczelności okien i drzwi)

• też na ogrzanie CWU

Obliczanie projektowego obciążenia cieplnego (wg PN-EN ISO 12831) Założenia do obliczeń:

• równomierny rozkład temperatury powietrza,

• takie same wartości temperatury powietrza i operacyjnej,

• ustalone warunki wymiany ciepła,

• niezmienne właściwości elementów konstrukcyjnych budynków w funkcji temperatury.

Procedura obliczeniowa:

• określenie projektowej i średniorocznej temperatury zewnętrznej,

• określenie temperatury wewnętrznej dla każdego pomieszczenia,

• charakterystyka wymiarowo-cieplna elementów konstrukcyjnych budynku,

• obliczenie współczynnika projektowej straty ciepła przez przenikanie i współczynnika wentylacyjnej straty ciepła,

• obliczenie projektowej straty ciepła przez przenikanie i wentylacyjnej straty ciepła,

• obliczenie całkowitej straty ciepła,

• obliczenie nadwyżki mocy cieplnej niezbędnej do skompensowania przerw w ogrzewaniu,

• obliczenie całkowitego projektowego obciążenia cieplnego

Straty muszą być pokryte przez zyski!

W budynku mieszkalnym, budynku użyteczności publicznej oraz budynku przemysłowym opór cieplny nieprzeźroczystych przegród zewnętrznych powinien umożliwić utrzymanie na jej wewnętrznych powierzchniach temperatury wyższej co najmniej o 1 K od temperatury punktu rosy powietrza w pomieszczeniu, przy obliczeniowych wartościach temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego oraz wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu.

Obliczeniowe temperatury przyjmuje się: zewnętrzne dla danej strefy klimatycznej ( w Polsce jest 5 stref- Wrocław w II strefie, -18C najniższa, 7,9 średnioroczna); wewnętrzne z Prawa Budowlanego i rozporządzenia Ministra w sprawie warunków technicznych budynków.

Straty przez przegrody

Należy uwzględnić obecność motków cieplnych. Mostek termiczny - element przegrody budowlanej o znacznie wyższym niż sąsiadujące z nim elementy współczynniki przenikania ciepła.

Rodzaje mostków termicznych:

• przebicie warstwy izolacji cieplnej kotwami metalowymi

• lokalne zmniejszenie grubości izolacji

• wprowadzenie w przegrodę materiału o wyższej wytrzymałości i wyższej przewodności cieplnej

• połączenie ściany pełnej z oknem o niższej izolacyjności cieplnej

Współczynnik przenikania ciepła:

Całkowity opór cieplny ( wnikanie +przenikanie):

Strata wentylacyjna:

Oblicza się znając strumień wymienianego powietrza oraz jego gęstość i ciepło właściwe.

Zyski ciepła:

Wewnętrzne liczy się znając współczynnik zysków na m² powierzchni i rodzaj budynku.

Solarne:

C_i - udział pola powierzchni szklonej w polu powierzchni okna, -

A_i - pole powierzchni okna w świetle otworu, m²

I_i - wartość energii promieniowania słonecznego w rozpatrywanym miesiącu na powierzchnię pionową dla najbliższego punktu pomiarów promieniowania słonecznego, kWh/m²m-c

g - współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego przez oszklenie, -

k_a - współczynnik korekcyjny ze względu na pochylenie przegród przezroczystych do poziomu, -

Z - współczynnik zacienienia budynku

Zapotrzebowanie na energię końcową

Q_i,nd - zapotrzebowanie na energię użytkową, odpowiednio do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej, kWh/rok

h_i,tot - średnia sezonowa sprawność całkowita systemu grzewczego

Racjonalizacja użytkowania ciepła

• nie przegrzewanie pomieszczeń (utrzymywanie optymalnej niezmiennej temperatury niezbędnej dla zapewnienia komfortu cieplnego),

• umiejętne wietrzenie pomieszczeń (kilkadziesiąt minut przed wietrzeniem zakręcić zawory grzejnikowe, odkręcamy je kilkadziesiąt minut po wietrzeniu),

• stosowanie odzysku ciepła powietrza wentylacyjnego,

• stosowanie gruntowych wymienników ciepła do wstępnego ogrzania powietrza w zimie i ochłodzenia w lecie,

• zapewnienie optymalnej ilości powietrza wentylacyjnego (zbyt duży strumień powietrza powoduje powstawanie niepotrzebnych kosztów związanych z jego ogrzaniem),

• akumulacja nadwyżek ciepła w budynku (ściany i inne elementy konstrukcyjne o dużej pojemności cieplnej),

• wykorzystywanie zysków ciepła, głównie słonecznych do pasywnego ogrzewania pomieszczeń.

---