Porównania wskaźnika E i wskaźnika powierzchniowego

Opiszemy dokładniej czym jest wskaźnik E, jak się go oblicza i co go odróżnia od tzw. wskaźnika powierzchniowego (obliczanego przez instalatorów c.o.), z którym często jest mylony.

Definicje

Zacznijmy od podstaw czyli definicji i jednostek, które na pierwszy rzut oka, mogą wydać się podobne. Pomijając subtelności pomiędzy energią a mocą, trzeba zwrócić uwagę, że oba wskaźniki mają różne przeznaczenia i w związku z tym obliczane są przy innych założeniach oraz z inną dokładnością.

Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania ciepła E (tak brzmi jego pełna nazwa) jest to zapotrzebowanie energii do ogrzewania w standardowym sezonie grzewczym, w odniesieniu do 1 m2 powierzchni ogrzewanej [kWh/m2*rok]. Zapotrzebowanie, na którym opiera się wskaźnik E określa ile rzeczywiście będzie zużywał energii budynek w trakcie eksploatacji. Konieczne jest więc przyjęcie warunków standardowych - takich, które najczęściej występują.

Wskaźnik powierzchniowy jest zapotrzebowaniem na strumień ciepła (moc cieplną), w odniesieniu do 1 m2 powierzchni ogrzewanej [kW/m2]. Zapotrzebowanie, na którym opiera się wskaźnik powierzchniowy określa jaką moc musi zapewnić system grzewczy do ogrzania budynku. W budynku z własnym systemem c.o. na podstawie wyliczonej ilości kW, dobiera się wielkość pieca oraz grzejników. Jest oczywiste, że zaprojektowany system ogrzewania musi zawsze spełnić swą funkcję i dlatego do obliczeń przyjmuje się warunki ekstremalne.

Istotną różnicą jest to, że wskaźniki są dwoma różnymi wielkościami fizycznymi.

Wskaźnik E pomnożony przez powierzchnię ogrzewaną jest ilością energii [kWh] jaką zużyje budynek w trakcie standardowego (przeciętnego) sezonu grzewczego.

Energia liczona jest jako suma energii zużytej w kolejnych miesięcy sezonu grzewczego.

Wskaźnik powierzchniowy pomnożony przez pow. ogrzewaną jest mocą cieplną [kW] wymaganą od systemu grzewczego budynku przy szczególnie niskich - obliczeniowych temperaturach zewnętrznych. Moc, jak wynika z jej jednostki nie jest obliczana w określonym czasie.

Algorytm obliczeniowy

Podstawową różnicą pomiędzy wskaźnikami jest inna podstawa obliczeń.

Sposób obliczania wskaźnika E podany jest w wydanej w 1994 roku "Instrukcji ITB nr 330". Instrukcja jest alternatywą dla dotychczasowej normy PN-91/B-02020 i dotyczy wymagań ochrony cieplnej budynków oraz metod ich kontrolowania na etapie projektowania i eksploatacji budynków. Dzięki zgodności z projektem normy europejskiej, jest kolejnym krokiem w kierunku koniecznej harmonizacji naszych przepisów z ustaleniami Unii Europejskiej. Zgodnie z tymi tendencjami (w 329 Rozp. Ministra G. P. z 14.12.1994 w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki Dz. U. nr 10 z 1995 poz 46.) wprowadzono jako wymagania dotyczące ochrony cieplnej budynków sformułowane z wykorzystaniem wskaźnika E (jako alternatywa do wsp. k). W Niemczech i kilku innych krajach takie wymagania są już obligatoryjne.

Obliczenia wskaźnika powierzchniowego prowadzone są w oparciu o normę PN 94/B-03406, która jest stworzona głównie z myślą o wymiarowaniu instalacji grzewczej. Wskaźnik jest więc wielkością porównawczą powstałą na marginesie obliczeń instalatorskich.

Sposób obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych ustala norma PN-B-02025:1998

Temperatury zewnętrzne

O odmienności wskaźników decydują głównie założenia dotyczące warunków meteorologicznych, a w szczególności temperatur powietrza zewnętrznego.

Dla wskaźnika E przyjmujemy średnie temperatury dla danej lokalizacji. Rozpatrywany budynek musimy przyporządkować najbliższej z 59 stacji meteorologicznej rozmieszczonych w całej Polsce. Dla tak zlokalizowanego budynku przyjmowane są m.in. średnie temperatury miesięczne oraz długość trwania sezonu grzewczego. Dodajmy że warunki standardowe obliczone są na podstawie danych z 30 lat. Przykładowo, średnie miesięczne temperatury w sezonie grzewczym dla Krakowa wynoszą od -3.0C do +13.4C.

Dla wskaźnika powierzchniowego temperatura ta przyjmowana jest wg. normy PN-82/B-02403 (dla Krakowa minus 20C). Temperatura taka panuje średnio kilka dni w sezonie grzewczym, ale trzeba ją uwzględnić, gdyż także wtedy system ogrzewania musi zapewnić komfort cieplny w naszym domu.

Temperatury wewnętrzne

W obliczeniach wg Instrukcji 330 temperatura pomieszczeń ogrzewanych przyjmowana jest na podstawie ich przeznaczenia. Dla pomieszczeń nieogrzewanych temperatura obliczana jest na podstawie indywidualnego bilansu cieplnego. Uwzględnia on między innymi przepływ ciepła z pomieszczeń ogrzewanych.

Dla obu rodzajów pomieszczeń postępujemy podobnie, z tym że w obliczeniach wskaźnika powierzchniowego dopuszcza się dla pomieszczeń nieogrzewanych przyjąć temperatury z tabelki zawartej w normie PN/B-02403.

Straty ciepła przez przenikanie

Omawiając różnice w metodologii obliczeń zaczniemy od sposobu określenia strat ciepła. Ilość ciepła uciekającego na zewnątrz poprzez przegrody zależy od jej właściwości termoizolacyjnych, pola powierzchni oraz różnicy temperatur.

- przegrody pełne, okna i drzwi

W obliczeniach wskaźnika E uwzględnione są straty przez wszystkie przegrody, okna i drzwi przez które może zachodzić przepływ ciepła. Konieczne jest wyliczenie ich powierzchni oraz własności izolacyjnych wyrażanych współczynnikiem przenikania ciepła k.

Dla wskaźnika powierzchniowego metoda jest taka sama, a odmienne wyniki spowodowane są przyjęciem innych temperatur.

- podłoga na gruncie oraz ściany poniżej gruntu

Instrukcja 330 rozróżnia podłogę na poziomie terenu i zagłębioną w gruncie. Sposób obliczeń jest dość dokładny ale zarazem skomplikowany dlatego jego opis ograniczmy do wyliczenia uwzględnionych parametrów: wsp. przewodzenia ciepła gruntu, pojemność cieplna gruntu, głębokość, pole powierzchni i opór cieplny podłogi, obwód i opór cieplny ścian zewnętrznych piwnicy, opór cieplny fundamentów.

Według normy instalacyjnej straty obliczamy jak dla przegród uwzględniając stałą temperaturę gruntu równą 8C. Jak widać jest to sposób bardzo przybliżony.

Straty na wentylację

Drugim rodzajem strat ciepła są straty związane z ogrzaniem powietrza wentylacyjnego. Do budynku ze względów zdrowotnych musi być dostarczane świeże powietrze zewnętrzne. Odbywa się to najczęściej przez nieszczelności stolarki okiennej oraz częściowo przez wietrzenie.

Wskaźnik E oblicza te straty w zależności od ilość napływającego powietrza, gęstości i ciepła właściwego powietrza oraz różnicy temperatur.

Dla drugiego wskaźnika w obliczeniach stosuje się wzory empiryczne uwzględniające zyski bytowe (omówione poniżej). Różne wartości strat wynikają dodatkowo z przyjęcia innych temperatur.

Zyski słoneczne

Aby bilans cieplny budynku był pełny należy uwzględnić również jego zyski. W pierwszej kolejności porównamy sposoby uwzględnienia zysków słonecznych. Zyski te są wynikiem przenikania promieniowania słonecznego (krótkofalowego) przez szyby oraz jego zamiany w elementach wewnętrznych na ciepło. Elementy te emitują promieniowanie długofalowe, które zatrzymywane jest przez szyby. Zjawisko znane jest pod nazwą efektu szklarniowego.

Zyski słoneczne obliczane dla potrzeb wskaźnika E uwzględniają pole powierzchni szyb oraz ich zdolność do przepuszczania promieniowania słonecznego. Zyski zależą oczywiście od natężenia promieniowania słonecznego w danym miesiącu. Budynek przyporządkowujemy do jednej z 19 stacji aktynometrycznych mierzących energię promieniowania słonecznego. Aby wykorzystać te dane dla każdego okna należy podać położenie względem stron świata, nachylenie do poziomu oraz wsp. zacienienia. Można wykazać, że odpowiednio dobre południowe okna dają więcej zysków niż strat ciepła w skali sezonu grzewczego. W tych wypadkach wymagania dotychczasowej normy ograniczające powierzchnię przeszklenia nie mają uzasadnienia

W obliczeniach wskaźnika powierzchniowego zyski słoneczne są obliczane w sposób delikatnie mówiąc uproszczony. Dla stropodachu należy przyjąć niezależnie od lokalizacji wartość dodatku d2 równą -0.05, a dla przegród pionowych w zależności od orientacji od 0 do -0.1.

Zyski bytowe

Drugimi z kolei zyskami ciepła są zyski wewnętrzne lub inaczej mówiąc bytowe. Wynikają one z oddawania ciepła przez ludzi, urządzenia elektryczne, gazowe oraz inne źródła ciepła.

Obliczenia zysków bytowych wg "Instrukcji ITB nr 330" biorą pod uwagę: ilość mieszkańców oświetlenie elektryczne, urządzenia elektryczne (telewizor, pralka, suszarka itp.), ciepłą wodę użytkową, przyrządzanie posiłków. Wykorzystuje się uzyskane doświadczalnie wartości średnie.

We wskaźniku powierzchniowym zyski bytowe uwzględnione są, niezależnie od rzeczywistych warunków, we wzorach empirycznych służących do obliczania zapotrzebowania na ciepło do wentylacji.

Inne różnice

W związku z tym, że wskaźnik E określa ilość energii, musimy obliczone straty i zyski mocy cieplnej pomnożyć przez ilość dni w przyjętym dla danego regionu przeciętnym sezonie grzewczym.

W obliczeniach wskaźnika E, zyski mnoży się przez współczynnik wykorzystania zależny od stosunku zysków do strat. Nadmiar ciepła często jest usuwany poprzez otwarcie okien (np. na wiosnę gdy w domu robi się za gorąco z powodu silnego słońca lub gdy za mocno grzeje piekarnik).

Przy obliczaniu wskaźnika powierzchniowego uwzględnia się dodatkowe ciepło potrzebne na wyrównanie niskich powierzchni przegród. Realizowane jest to przez ustalenie w zależności od ilości przegród chłodzących i kondygnacji odpowiedniego dodatku d1.

Podsumowanie

Jak nietrudno zauważyć wskaźnik sezonowego zapotrzebowania ciepła E jest obliczany bardzo szczegółowo i dokładnie. Dzięki uwzględnieniu lokalnych warunków klimatycznych nadaje się do porównywania budynków w różnych państwach i strefach klimatycznych. Przeliczenie na 1 m2 powierzchni ogrzewanej pozwala porównywać budynki o różnej powierzchni i przeznaczeniu.

Dodatkową zaletą wskaźnika E jest możliwość łatwego wyliczenia kosztów ogrzewania. Jest to możliwe po wymnożeniu wsk. E przez powierzchnię ogrzewaną i po przyjęciu sprawności systemu grzewczego oraz ceny energii. Informacja o tym ile będzie płacił właściciel w standardowym (przeciętnym) sezonie grzewczym jest szczególnie przydatna dla potencjalnego kupca lub inwestora. Wskaźnik określa bowiem koszty eksploatacji budynku istniejącego lub projektowanego, a więc wskazuje jego wartość pod kątem energooszczędności.

Wskaźnik powierzchniowy obliczony przy okazji zapotrzebowania na moc cieplną ma bardzo ograniczone wartości porównawcze.

We wskaźniku powierzchniowym zyski bytowe uwzględnione są, niezależnie od rzeczywistych warunków, we wzorach empirycznych służących do obliczania zapotrzebowania na ciepło do wentylacji.

Przy obliczaniu wskaźnika powierzchniowego uwzględnia się dodatkowe ciepło potrzebne na wyrównanie niskich powierzchni przegród. Realizowane jest to przez ustalenie, w zależności od ilości przegród chłodzących i kondygnacji, odpowiedniego dodatku d1.

W związku z tym, że wskaźnik E określa ilość energii, musimy obliczone straty i zyski mocy cieplnej pomnożyć przez ilość dni w przyjętym dla danego regionu przeciętnym sezonie grzewczym.

W obliczeniach wskaźnika E, zyski cieplne mnoży się przez współczynnik wykorzystania zależny od stosunku zysków do strat. Nadmiar ciepła często jest bowiem usuwany poprzez otwarcie okien (np. na wiosnę, gdy w domu robi się za gorąco z powodu silnego słońca lub gdy za mocno grzeje piekarnik). Zastosowanie tego współczynnika uwzględnia pośrednio także zjawisko akumulacji ciepła, które wyrównuje chwilowe różnice pomiędzy stratami a zyskami ciepła.

Index     Front    Oferta     Termomodernizacja     Audyt    Termowizja    Projektowanie    Artykuły

Optymalizacja: 800×600, High Coloraudt energetyczny (audyting energetyczny)Ostatnia modyfikacja: 19-07-2002

EgoTerm: Telefon +48 (12) 686-64-64, e-mail biuro@egoterm.com.pl
Uwagi do serwisu internetowego prosimy wysyłać poprzez e-mail:           biuro@egoterm.com.pl.