Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Praca z dziedziny: Efektywność energetyczna
Wykonanie:
Idzikowska Anna
Kumor Michał
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
„Świat oszczędza energię” - hasło ważne lecz często nieprzestrzegane przez wielu
mieszkańców Ziemi. Mówiąc o energii najczęściej mamy na myśli energię elektryczną, płynącą przez
tysiące kilometrów kabli, którą możemy w prosty sposób odebrać poprzez gniazdka w naszych
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
domach. Ale energia to nie tylko prąd elektryczny, to również ciepło o którym często zapominamy,
a które też powinniśmy oszczędzać. Od wielu już lat złoża surowców energetycznych takich jak ropa
naftowa, gaz ziemny czy węgiel kamienny są silnie eksploatowane. Kiedyś surowców tych niestety
zabraknie, a Świat stanie przed problemem „Co teraz?”. Energia słoneczną, wiatru, wody, energia
geotermalna są alternatywnymi źródłami energii, paliwem przyszłości jest wodór. Niestety byśmy
nauczyli się je w pełni wykorzystywać nie zmieniając przy tym krajobrazu, musi minąć jeszcze
trochę czasu. Jednocześnie każdy z obywateli Świata, powinien zastanowić się nad tym co może
zrobić by zaoszczędzić energię? Ilość energii wyprodukowanej przez elektrownie i elektrociepłownie
niesie ze sobą odpowiednią dawkę zanieczyszczeń, które przedostają się do atmosfery. Zatem
oszczędzając energię, pieczemy nie jedną, a trzy przysłowiowe pieczenie: oszczędzamy pieniądze
(płacąc mniejsze rachunki) oraz drogocenne surowce i dbamy o środowisko w którym żyjemy, bo
mniej energii to mniej spalonego węgla, a co za tym idzie mniej zanieczyszczeń.
Rozwój technologii doprowadził do tego, że nasze życie stało się łatwiejsze, przyjemniejsze,
a co najważniejsze prostsze. Z opowieści rodziców nie raz słyszeliśmy jak to dawno by uprać
koszulę, człowiek musiał się namęczyć przy tarce. Z czasem pojawiły się „Franie” co stanowiło duże
ułatwienie i usprawnienie pracy dla wielu gospodyń. To tylko jeden z banalnych przykładów na to
jak z postępem mechanizacji i automatyzacji zmieniło się nasze życie. Nie było by to możliwe gdyby
nie szeroko rozumiana energia. Przykłady takie można by mnożyć, jednak nie to jest celem naszej
pracy.
Pisząc ten artykuł zastanawialiśmy się nad wyborem odpowiedniego miejsca do
przeprowadzenia badań. Wybraliśmy mały, parterowy dom, na którym chcemy pokazać co każdy
z nas mógłby zrobić by energię zaoszczędzić.
Wnętrze domu w którym przeprowadziliśmy badania składa się z trzech pokojów, kuchni,
łazienki z toaletą, oraz garażu. Łączna powierzchnia użytkowa domu szacowana jest na około 70m
2
zaś powierzchnia garażu na 18 m
2
.
Zużycie energii elektrycznej przez urządzenia domowe:
KUCHNIA
Urządzenie
Moc
Czas tygodniowy
Zużycie energii
elektrycznej
Tygodniowe
Zużycie energii
elektrycznej
Roczne
Żarówka x 2
60 [W]
30 [h]
3,600 [kWh]
187,20 [kWh]
Świetlówka
9 [W]
7 [h]
0,063 [kWh]
3,276 [kWh]
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Czajnik Elektryczny
1500 [W]
3,5 [h]
5,250 [kWh]
273 [kWh]
Mikrofalówka
1400 [W]
1 [h]
1,400 [kWh]
72,8 [kWh]
Mikser
85 [W]
1 [h]
0,085 [kWh]
4,42 [kWh]
Lodówka 200 l
150 [W]
50 [h]
7,500 [kWh]
390 [kWh]
Piekarnik
850 [W]
2 [h]
1,700 [kWh]
88,4 [kWh]
Toster
800 [W]
2 [h]
1,600 [kWh]
83,2 [kWh]
ŁAZIENKA
Urządzenie
Moc
Czas tygodniowy
Zużycie energii
elektrycznej
Tygodniowe
Zużycie energii
elektrycznej
Roczne
Pralka
1cykl=1,4[kWh
]
1 cykl
1,400 [kWh]
72,80 [kWh]
Żarówka
60 [W]
7 [h]
0,420 [kWh]
21,84 [kWh]
Żarówka
40 [W]
3,5 [h]
0,140 [kWh]
7,28 [kWh]
GARAŻ
Urządzenie
Moc
Czas tygodniowy
Zużycie energii
elektrycznej
Tygodniowe
Zużycie energii
elektrycznej
Roczne
Żarówka x 4
100 [W]
1,4 [h]
0,560 [kWh]
29,12 [kWh]
Szlifierka
Rzadko – pomijamy
Kompresor
POKOJE
Urządzenie
Moc
Czas tygodniowy
Zużycie energii
elektrycznej
Tygodniowe
Zużycie energii
elektrycznej
Roczne
Zestaw HI FI
100 [W]
10 [h]
1,000 [kWh]
52,00 [kWh]
Żarówka x 2 halogen.
35 [W]
15 [h]
1,050 [kWh]
54,60 [kWh]
Żarówka x 5
40 [W]
16 [h]
3,000 [kWh]
156,0 [kWh]
Żarówka x 4
60 [W]
15 [h]
3,600 [kWh]
187,2 [kWh]
Żarówka x 2
100 [W]
10 [h]
2,000 [kWh]
104,0 [kWh]
Sumaryczne zużycie roczne energii: 1787,136 [kWh].
Do naszych obliczeń nie wliczyliśmy sprzętu elektronicznego, którego aktualnie jest mnóstwo
w większości domów. Tym zajmiemy się w następnej części naszej pracy. W powyższych tabelkach
zamieściliśmy dane sprzętów, produkowanych końcem lat 80-tych i na początku lat 90-tych. Sprzęty
produkowane aktualnie, wykazują mniejsze zużycie energii elektrycznej, ale o tym później.
Ważnym elementem większości gospodarstw domowych, zapewniającym kontakt ze światem
jest komputer z łączem internetowym. W wielu domach do tej pory nie ma tego urządzenia, lecz są
domy w których są dwa i więcej popularnych „komputerów PC”. Sugerując się tą myślą
postanowiliśmy zbadać czy istnieje możliwość zaoszczędzenia energii poprzez korzystanie z różnych
wersji budowy komputera. Badanie wykonaliśmy na dwóch zestawach pomiarowych. Każdy z tych
zestawów składał się z komputera stacjonarnego zbudowanego z jednostki centralnej, głośników
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
i monitora; drugim elementem był komputer osobisty- laptop. Komputery połączyliśmy w pary tak
by każdy z jej elementów posiadał podobną moc obliczeniową, podobne możliwości procesora
i karty graficznej. Wyniki otrzymane na drodze badania zestawiliśmy w postaci wykresu (rys.1.).
Rys. 1.
Badanie przeprowadziliśmy za pomocą urządzenia do pomiaru kosztów zużycia energii.
Energy Logger3500 o zakresie mocy skutecznej 1,5-3500[W], pomiarze zużycia 1[Wh]-9999 [kWh].
Miernik ten uwidocznił urządzenia pożerające prąd i przyczyniające się efektywnie do oszczędzania
energii. Dzięki niemu możliwy był pomiar mocy pozornej, czynnej, napięcia oraz wydajności.
Wykonanie pomiaru i zmontowanie układu pomiarowego polegało tylko na włączeniu pomiędzy
przewód zasilający listwę komputera, a gniazdo elektryczne „Loggera”. Wyżej wymieniony pomiar
wykonywany był w sposób dynamiczny, a miernik zapisywał uzyskane wyniki co 4 minuty. Dane
pomiarowe przenieśliśmy do arkusza kalkulacyjnego, który umożliwił nam wykonanie wykresów,
a co za tym idzie sformułowanie dość istotnych wniosków.
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Pomiar 1.
Rys. 2.
Przedstawiony wykres wskazuje na to iż, laptop jest urządzeniem zdecydowanie bardziej
energooszczędnym niż komputer stacjonarny. Pozwoliliśmy sobie poporcjować uzyskane wyniki tak,
aby możliwe było porównanie zużycia energii. Warto zauważyć, że sektor oznaczony jako (L1) dla
laptopa odpowiada sektorowi (K1) dla PC. Obszary te odpowiadają mocy urządzeń w stanie
gotowości, podłączonych do sieci. Dla komputera przenośnego moc wyniosła 2 [W], w przypadku
jednostki centralnej wynik ten był czterokrotnie większy i wyniósł 8[W]. Kolejne części wykresów
odpowiadają uruchomieniu komputerów i ich pracy z niewielkim obciążeniem pamięci, procesora
i dysku twardego- przeglądanie stron internetowych, uruchamianie edytora tekstu. Obrazuje nam to
wzrost mocy (L2, K2), w przypadku laptopa z 2[W] do poziomu około 30 [W], w przypadku
komputera stacjonarnego do poziomu 120- 130[W]. Jednak w celu uzyskania kompletnych
i rzetelnych rezultatów postanowiliśmy zbadać jak zmienia się moc pobierana, gdy komputery
wykonują złożone obliczenia (L3, K3). Znowu dało się zauważyć wzrost mocy o niemal kolejne 80-
90[%]. Laptop osiągnął poziom 50-60 [W], natomiast PC poziom 250-260[W]. Do tego pomiaru
wykorzystaliśmy nowe komputery o dużych możliwościach obliczeniowych. Do kolejnego badania
wykorzystaliśmy komputery o słabszych parametrach.
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Pomiar 2.
Rys. 3.
W tym przypadku pomiar zaczęliśmy w momencie uruchamiania sprzętu. Sektory (K1),( L1)
odpowiadają pracy z niewielkim wykorzystaniem możliwości komputerów, bardziej płaskie
fragmenty wykresów wskazują na bezczynność urządzeń. Wyniki dla laptopa osiągają poziom 20-
25[W], natomiast dla jednostki centralnej 130 -140[W]. Zaobserwowany przez nas nagły spadek
wartości mocy czynnej dla (K1)- aż o około 50[W]- spowodowany był wyłączeniem się monitora-
przez brak aktywności. (K2) oraz (L3) oznaczają stany cięższej pracy komputera, nie były to jednak
takie obciążenia jak w przypadku pierwszego pomiaru, zatem też i wzrost mocy czynnej nie był tak
znaczny- dla laptopa wyniósł około 10[W] natomiast dla PC 20[W]. Ciekawymi elementami naszego
wykresu są sektory oznaczone jako (K3) i (L2), ilustrują one spadek mocy dla urządzeń
z wyłączonymi monitorami. Komputer stacjnarny zmniejszył moc roboczą o około 30 [%], laptop
podobnie, jednakże te 30[%] dla laptopa to zaledwie 8[W]. Ostatnie fazy pomiaru stanowią badanie
warości mocy urządzeń, w pozycji „stand- by”. Wyłączone urządzenia, podłączone jednak do sieci
zasilającej wykazywały moc 2[W] – laptop oraz 8[W]- jednostka stacjonarna. Na podstawie
wyników z pomiaru 1 i pomiaru 2 możemy sformułować pewne wnioski. By były one kompletne
zdecydowaliśmy się wykonać kolejny pomiar, tym razem dla urządzeń wyjścia.
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Nie bylibyśmy w stanie korzystać z komputera i Internetu gdyby nie wizualizacje danych przesyłane
do naszych oczu poprzez monitory. Czy wybór monitora może nieść ze sobą jakieś energooszczędne
korzyści? Jeśli tak, to jakie? Zbadaliśmy to i uzyskaliśmy wyniki, zawarte na kolejnym wykresie
(Rys. 4.).
Pomiar 3.
Rys. 4.
W celu wykonania ćwiczenia zmierzyliśmy wartość mocy roboczej monitora LCD i zwykłego
monitora kineskopowego. Monitory LCD to urządzenia których zasada działania oparta jest na
zmianie polaryzacji światła na skutek zmian orientacji cząsteczek ciekłego kryształu pod wpływem
przyłożonego pola elektrycznego. Kineskopowe monitory są niczym innym jak rodzajem lampy
elektronowej, wyposażonej w ekran, umożliwiający wyświetlenie obrazu wiązki elektronowej.
Z punktu widzenia ekonomicznego, przewagę mają monitory LCD, ponieważ podczas pracy
zużywają dwukrotnie mniej energii niż monitory kineskopowe. W ciągu godziny pracy monitor LCD
zużywa 28 [Wh] energii, natomiast monitor kineskopowy około 56[Wh]. Patrząc na wykres Rys.3
widzimy, że matryce laptopów są jeszcze bardziej energooszczędne niż monitory LCD, godzina
pracy to tylko 8 [Wh] energii.
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Z przeprowadzonych przez nas badań wynika jasno i bezapelacyjnie, że komputery
przenośne- laptopy opierają się na technologii znacznie bardziej energooszczędnej niż zwyczajne
komputery stacjonarne. Dla pierwszej pary badanych przez nas komputerów możemy wskazać prostą
zależność:
KOMPUTER STACJONARNY POBIERA CZTEROKROTNIE WIĘCEJ ENERGII NIŻ
KOMPUTER PRZENOŚNY- LAPTOP.
Wniosek ten możemy uznać za słuszny i prawidłowo sformułowany, ponieważ komputery w stanie
obciążenia pracowały na tych samych programach, a ich parametry są do siebie zbliżone. Badanie 2
potwierdza postawioną przez nas tezę. Kolejnym pytaniem na które powinniśmy odpowiedzieć jest to
czy warto kupować monitory LCD? Naszym zdaniem warto ponieważ możemy przez ten zabieg
zaoszczędzić miejsce na biurku (ze wzrostem rozmiaru przekątnej ekranu wzrastają rozmiary
kineskopu i tył monitora staje się większy), a przede wszystkim zaoszczędzić energię, czyli to na
czym nam zależy. Wychodząc z domu nie powinniśmy zapominać o wyłączaniu listwy zasilającej, ze
względu na to, iż pozostawienie jej włączonej wiąże się z dalszym poborem energii z sieci.
W celu wizualizacji wniosków, przeprowadziliśmy symulację dla nowych komputerów o
dużej mocy obliczeniowej. Wyniki zapisaliśmy poniżej:
KOMPUTER
MOC
Czas pracy
Czas pracy
Rocznie
Roczne zużycie energii
Stacjonarny
220[W] 4 [h/ dzień]
28 [h/tydzień]
1456 [h]
320,32 [ kWh]
Laptop
56 [W] 4 [h/ dzień]
28 [h/tydzień]
1456 [h]
81,54 [kWh]
Różnica rocznego zużycia energii przez komputery wynosi 238,78 [kWh]!
Uznając, że w naszym badanym domu znajduje się komputer stacjonarny roczne zużycie
energii prognozuje się na około 2107,46 [kWh]. Naszym celem jest zaoszczędzenie energii zatem co
możemy zrobić by ilość zużytej energii spadła? Zacznijmy od garażu.
Do oświetlenia garażu wykorzystujemy 4 żarówki, każda o mocy 100[W]. Zastępujemy je
żarówkami energooszczędnymi, które dają tyle samo światła co żarówki stu watowe a mają moc
21[W]. Z garażu przechodzimy do kuchni, gdzie na pierwszy rzut oka widzimy, że powinniśmy
wymienić żarówki na energooszczędne i lodówkę o etykiecie energetycznej z zaznaczoną klasą
efektywności energetycznej A. Żarówki wymieniamy w całym domu, a w łazience wymieniamy
pralkę na bardziej energooszczędną. Energię zużywaną przez zestaw Hi Fi możemy ograniczyć
poprzez korzystanie ze słuchawek- to niestety mogło by wpłynąć negatywnie na nasz słuch.
Wymianę sprzętu zapisaliśmy w tabeli:
SPRZĘT
Moc starego
Moc nowego
Czas tygodniowy
∆ Zużycia energii rocznej
Żarówka x 4
100 [W]
21 [W]
1,4 [h]
-23,59 [kWh]
Żarówka x 2
100 [W]
21 [W]
10 [h]
-84,24 [kWh]
Żarówka x 1
60 [W]
14 [W]
7 [h]
-16,74 [kWh]
Żarówka x 2
60 [W]
14 [W]
15 [h]
-71,76 [kWh]
Żarówka x 4
60 [W]
14 [W]
15 [h]
-143,52 [kWh]
Żarówka x 1
40 [W]
9 [W]
3,5 [h]
-5,64 [kWh]
Żarówka x 5
40 [W]
9 [W]
16 [h]
-128,96 [kWh]
SUMARYCZNA OSZCZĘDNOŚĆ
- 474,45 [kWh]
SPRZĘT
Moc starego
Moc nowego
Czas
∆ Zużycia energii rocznej
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
tygodniowy
Lodówka
150 [W]
120 [W]
50 [h]
-78,0 [kWh]
Pralka
1cykl=1,4[kWh] 1cykl=0,95[kWh]
1 cykl
-23,4 [kWh]
SUMARYCZNA OSZCZĘDNOŚĆ
- 101,4 [kWh]
Oszczędność energii wynikająca z modernizacji oświetlenia i wymiany sprzętu AGD: 575,85 [kWh]
Oszczędność energii wynikająca z zmiany komputera PC na Laptop: 238,78 [kWh]
Łączna oszczędność : 814,63 [kWh]
Sumaryczne zużycie roczne energii przed modernizacją: 2107,46 [kWh]
Sumaryczne zużycie roczne energii po modernizacji: 1292,83 [kWh]
Oszczędność względna: 38,65 [%]
Dzięki tej prostej kalkulacji możemy zobaczyć, że oszczędzanie energii nie jest wcale trudne i nie
wymaga tak wielu poświęceń. Oszczędność może ulec zwiększeniu jeżeli zastosujemy żarówki
innego producenta, ale wtedy będziemy musieli liczyć się z większym kosztem modernizacji.
Naszym zdaniem warto jest inwestować w zakup sprzętu AGD opartego o nowsze technologie, które
są bardziej energooszczędne. Część ludzi sugeruje się ceną zakupu towaru i nie zwraca uwagi na to
jakie koszta ponosi się eksploatując sprzęt. Wybierając produkt energooszczędny wydajemy więcej
na zakup ale później oszczędzamy. Takie działanie jest korzystne nie tylko ze względów
ekonomicznych ale także ekologicznych. Musimy pamiętać o tym, że jakiekolwiek działanie w celu
zaoszczędzenia energii – w szczególności polegające na zmianie nośnika energii- jest bezpośrednio
związane z ograniczeniem zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery. Efektem ekologicznym
nazywamy różnicę emisji zanieczyszczeń przed modernizacją do wielkości emitowanych
zanieczyszczeń po wykonaniu inwestycji.
Wyrażenie ogólne dotyczące emisji zanieczyszczeń
E= B*w
B- ilość spalonego paliwa; jednostka: [Mg, m
3
,]
w-wskaźnik emisji [kg/jednostkę paliwa]
Wartości wskaźnika są wartościami tabelarycznymi i zależą nie tylko od rodzaju paliwa ale i również
od rodzaju kotła w którym zachodzi proces. Np.
Węgiel kamienny – Kocioł: Parowy lub wodny, ruszt stały, ciąg naturalny o wydajności cieplnej 25-
200 [kW] - w CO = 45 w CO
2
= 2000 w SO
2
= 16
Koks – Kocioł: Parowy lub wodny, ruszt stały, ciąg naturalny o wydajności cieplnej 25- 200[kW] -
w CO = 25 w CO
2
= 2400 w SO
2
= 16
CIEPŁO
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Jak już wspomnieliśmy na początku energia, to nie tylko energia elektryczna ale również
ciepło które jest nam niezbędne do utrzymania komfortu cieplnego w budynku mieszkalnym. Na
komfort cieplny czyli stan zadowolenia ze środowiska, w którym znajduje się człowiek ma wpływ
m. in.:
•
Oświetlenie i promieniowanie cieplne
•
Promieniowanie cieplne i radioaktywne
•
Temperatura ścian, podłogi i sufitu
•
Prędkość ruchu powietrza
•
Doprowadzenie świeżego powietrza.
Komfort cieplny jest na tyle prostym do analizy, iż ludzie podświadomie badają go kontrolując
między innymi wilgotność powietrza, temperaturę powietrza wewnętrznego, prędkość ruchu
powietrza. Szacuje się, że najbardziej komfortowe warunki dla organizmu ludzkiego są wtedy, gdy
wilgotność wynosi około 30 – 70[%] , temperatura powietrza, około 20 [C], ruch powietrza 0,05[m/s]
(mniejsza prędkość wywołuje uczucie duszności). Warunki w których parametry te znacznie
odbiegają od wyżej wymienionych wartości mogą wpłynąć na homeostazę człowieka i czynności
życiowe. Przykładowo zbyt niska temperatura powoduje u nas zaburzenie przewodzenia impulsów
nerwowych przez co wykazujemy ospałość, wykonywane przez nas czynności są zdecydowanie
spowolnione, gdyż mamy problemy z koncentracją. Człowiek znajduje się w równowadze cieplnej,
gdy wewnętrzne wytwarzanie ciepła w jego ciele równe jest utracie ciepła otoczenia. W warunkach
komfortu cieplnego bilans cieplny organizmu jest zrównoważony, a oddawanie ciepła odbywa się
przez promieniowanie, konwekcję i pocenie niewyczuwalne oraz przez parowanie z dróg
oddechowych. W przypadku nieodpowiedniego stężenia tlenu w powietrzu może dochodzić do
omdleń.
Na to, czy w danym pomieszczeniu panuje
odpowiednia wilgotność i temperatura, wpływa ogrzewanie, klimatyzacja i wentylacja. Trudno jest
zapewnić takie warunki aby w danym pomieszczeniu mieszkalnym występowała ciągła wymiana
powietrza, gdyż w zimie mielibyśmy do czynienia z ochłodzeniem temperatury powietrza,
musielibyśmy zwiększyć moc grzewczą aby wyrównać temperaturę, a w lecie zastosować na
przykład wentylator, który w oparciu o zasadę bilansu cieplnego zapewniłby odpowiednią
temperaturę. Dla tego też istotnym aspektem jest racjonalne wykorzystanie energii, którą musimy w
jakimś stopniu wykorzystać, ale jednocześnie nie powinniśmy nadużywać. Częstym błędem
popełnianym przez ludzi podczas wietrzenia pomieszczeń, w chłodne miesiące jest otwieranie okien
na całą szerokość i niezakręcanie grzejnika. Podczas wymiany powietrza w pomieszczeniu
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
niepotrzebnie ogrzewamy powietrze, które zostaje usuwane z pomieszczenia. Działanie takie jest
zwykłym marnotrawieniem energii, która tak bardzo chcemy oszczędzić. Podczas wietrzenia należy
pamiętać by zawsze zakręcać grzejnik!
Różnice pomiędzy wentylacją grawitacyjną, a wentylacją mechaniczną.
Zapewne mała liczba osób zdawała sobie sprawę z tego, iż posiadanie starych, nieszczelnych
okien, może mieć bardzo dobry wpływ na stałą wentylację w porównaniu z nowszymi i bardziej
szczelnymi oknami, które przyczyniają się do niewłaściwej wentylacji, a co za tym idzie zbytniego
zużycia energii. Większość osób zdziwi się, że nieszczelne okna wpływają na oszczędność energii.
Dzięki tym niewielkim nieszczelnościom możliwa jest ciągła wymiana powietrza, z jednoczesnym
zachowaniem stałej temperatury. Przenikanie niewielkich mas powietrza przez szczeliny, obniża
nieco temperaturę wewnątrz pomieszczenia, ale spadek ten jest niemalże nieodczuwalny, co wpływa
na to, że i tak czujemy się komfortowo. Niewielki spadek temperatury może być zniwelowany przez
niewielką ilość ciepła. Jest to działanie zupełnie przeciwne do wietrzenia objętościowego całego
pomieszczenia, gdyż wymieniając całą objętość powietrza potrzebujemy znacznie większej porcji
ciepła do ogrzania całej objętości wymienionego powietrza. W przypadku wymiany okien na bardzo
szczelne należy pamiętać o tym aby oprócz okien zainstalować odpowiednie nawiewniki, najlepiej
z czujnikami wilgotności, które regulują przepływ powietrza w zależności od pory dnia. Często
w oknach z PVC stosuje się stany mikrowentylacji, polega to na wycięciu 3[%] długości uszczelki
z obwodu, najczęściej górnej warstwy. Zapewnia to stałą wymianę gazową z otoczeniem przy
całkowicie zamkniętych oknach. Innym rodzajem wentylacji jest wentylacja mechaniczna, której
istotą jest wymuszony ruch powietrza wywołany przez wentylator. Jest ona ważna ze względu na
bardzo dużą oszczędność energii. Wentylacja ta zakłada bowiem możliwość instalacji rekuperatora
(wymiennika ciepła), który umożliwia zatrzymanie ciepła powietrza, wydostającego się
z pomieszczenia, na korzyść nowo nawiewanego powietrza do pomieszczeń.
Zastosowanie tego rodzaju technologii posiada wiele korzyści, z czego najważniejszą jest ta, że masy
powietrza nawiewanego i wywiewanego nie mieszają się ze sobą.
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Jest to nowoczesny system wentylacji stosowany coraz częściej w budownictwie. Spełnia on szereg
wymagań:
•
Umożliwia kontrolę nad ilością powietrza dostarczanego i usuwanego.
•
Niezależnie od pogody zewnętrznej może pracować 24 godziny na dobę.
•
Maksymalnie energooszczędny, gdyż nawet zimą zużywa niewielkie ilości ciepła do
podgrzania powietrza.
http://www.bankier.pl/static/att/43000/1730863_wentylator8.jpg
Wiemy już zatem jak skutecznie i energooszczędnie wentylować pomieszczenia. Nieprawidłowe
wykonanie tej na pozór prostej czynności wiąże się ze stratą nawet do 50[%] energii, którą
odbieramy. Właściwa wentylacja to jeden z wielu zabiegów warunkujących racjonalnie i oszczędne
wykorzystanie energii. Istotnym zjawiskiem jest również ucieczka ciepła przez ściany, powierzchnie
drzwi i okien. Ilość przekazanego ciepła w głównej mierze polega na zjawisku promieniowania.
Każde z elementów konstrukcyjnych budynków takie jak zewnętrzne i wewnętrzne powierzchnie
ścian, stropy betonowe i stropodachy charakteryzują się wartościami zwanymi oporami
przejmowania ciepła. Poniższy rysunek przedstawia od czego zależy
•
Stałe Rz i Rw oznaczają opory przejmowania ciepła
•
Stała R oznacza opór przegrody – ściany
•
Tw i Tz są to temperatury zewnętrzna i wewnętrzna
I tak znane stałe wynoszą:
•
Rw= 0,12 [m
2
K/W]
•
Rz= 0,04 [m
2
K/W]
•
R= zależy od grubości i rodzaju materiału.
Przyjmijmy że rozpatrywana przez nas ściana o powierzchni 16 [m
2
] ma grubość 0,35[m] i wykonana
jest z pustaków o współczynniku λ = 0, 45 [W/mK]. Rozpatrujemy stratę ciepła w miesiącach
zimowych ( grudzień – luty) gdy różnica temperatur Tw- Tz wynosi 25[K].
Obliczmy współczynnik ucieczki U który to jest odwrotnością sumarycznego oporu przejmowania
ciepła.
U=1Rw+Rz+R
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Gdzie:
R=Dλ
Wartość ciepła utraconego obliczymy ze wzoru:
Q=U*S*Tw-Tz*t
Obliczenia prowadzą do wyników:
U= 1,066[W/m
2
K]
t= 89dni * 24h/dzień* 3600s/h= 7689600 s
Q= 1,066[W/m
2
K] *16 [m
2
] *25[K] *7689600 [s]= 3,288 [GJ]
Przez taką zwykłą niepozorną ścianę tracimy aż 3,288[GJ] ciepła w ciągu trzech miesięcy, co przy
stuprocentowej wydajności spalania węgla o kaloryczności 28 [MJ/kg] daje nam 117,5 [kg]
spalonego węgla, z którego ciepło uciekło nam przez powierzchnię tej jednej ściany.
Stosując ocieplenie wykonane ze styropianem o grubości 8 [cm], którego λ = 0, 04 [W/mK] możemy
zaoszczędzić:
U=1Rw+Rz+R+Rs
U= 0,34[W/m
2
K] t= 7689600 s
Q=0,34 [W/m
2
K] *16 [m
2
] *25[K] *7689600 [s]= 1,047 [GJ]
Masa spalonego węgla= 37,39 kg
Stosując zabiegi polegające na ociepleniu powierzchni badanej ściany jesteśmy w stanie
zaoszczędzić 80,11 [kg] węgla kamiennego, czyli 2,241 [GJ] ciepła. Zakładając, że łączna
powierzchnia ścian w naszym domu o powierzchni użytkowej 70[m
2
] wynosi 102[m
2
] pomniejszona
o powierzchnię okien i drzwi 17,5[m
2
] co daje wartość 84,5[m
2
].
Na powierzchni 16[m
2
] zaoszczędzamy 2,241 [GJ] ciepła to na powierzchni ścian całego domu przy
ociepleniu 8[cm] jesteśmy w stanie zaoszczędzić 11,84 [GJ] ciepła. Oszczędzamy w ciągu zaledwie
3 miesięcy 423 [kg] węgla kamiennego- przypominam, że założyliśmy 100[%] sprawności kotła CO.
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Rzeczywista wartość zaoszczędzonego węgla będzie większa, gdyż obecnie na rynku dostępne są
kotły o sprawności około 80[%] więc z prostej proporcji oszczędność węgla może wynieść około
528,75 [kg]. Niestety część ciepła tracona jest podczas przenoszenia poprzez rurki i piony, dlatego
należy zadbać by kanały przesyłające ciepło były odpowiednio izolowane.
Każda inwestycja prowadząca do energetycznych oszczędności eksploatacyjnych wiąże się
z niemałymi kosztami, zatem przed podjęciem działań modernizacyjnych należy zwrócić uwagę na
wiele czynników:
•
Całkowity koszt inwestycji- wykonanie, niezbędne materiały
•
Oszczędności roczne
•
Czas eksploatacji przedsięwzięcia
•
Inflację i stopy dyskontowania.
Rozpatrując ocieplenie styropianem, dla takiej samej wartości powierzchni, koszt inwestycji istotnie
będzie zależał od wybranej grubości materiału ocieplającego. Im większa grubość tym większy
koszt. W celu dobrania odpowiednich parametrów korzystamy z prostej metody graficznej:
•
Na osi y umieszczamy wartość SPBT- prostego czasu zwrotu (wartość inwestycji/
oszczędności roczne)
•
Na osi x umieszczamy parametr zmienny, od którego będzie zależeć koszt inwestycji
•
Punkt odpowiadający minimum jest wyborem jak najbardziej optymalnym.
Analiza przedstawionego przez nas domu jednorodzinnego wykazała jak wielkie znaczenie ma
oszczędność energii ze względów ekonomicznych i ekologicznych, oraz rozwój technologii w
kierunku racjonalnego i zrównoważonego wykorzystywania energii elektrycznej i cieplnej. Warto jest
więc zwiększać świadomość ludzi po to by zmniejszać niepotrzebna emisję zanieczyszczeń
wynikającą ze spalania surowców energetycznych aby w perspektywie przyszłości nie zmieniać
naszego krajobrazu. Jest to o tyle bardziej istotne gdy zdamy sobie sprawę z tego, że postęp
technologii, automatyzacji wymaga od nas coraz większych nakładów energii, która jest tak ważna
i którą należy oszczędzać.
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
Analiza energetyczna domu jednorodzinnego
