Zmiany obciążeń cieplnych budynków niemal zero energetycznych i ich wpływ na topologię układów grzewczych
[ 1 ] Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Instytut Inżynierii Środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
EN Changes in thermal loads of nearly zero energy buildings and their impact on topology of heating systems
polish
- ogrzewnictwo
- budynki niemal zero-energetyczne
- modelowanie
- straty ciepła
- zyski ciepła
- heating
- nZEB
- modeling
- heat gains
- heat looses
PL W rozprawie przedstawiono dotychczasowe sposoby wyznaczania zapotrzebowania ciepła na cele grzewcze i podgrzewania ciepłej wody użytkowej w budynkach wielorodzinnych, znajdujących się w przestrzeni miejskiej, których źródłem zasilania może być węzeł cieplny podłączony do miejskiej sieci cieplnej lub kocioł. Rozporządzenie Ministra ds. Budownictwa z dnia 2013r. [70] wprowadziło wymagania w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Wymagania te dotyczą budynków, które od 2021 roku muszą spełniać standardy budynków o niemal zerowym zużyciu energii. Zaproponowane zmiany w Rozporządzeniu [70] wymagają wprowadzenia zmian nie tylko dot. parametrów charakterystyki energetycznej budynku, ale przede wszystkim zmiany w sposobie projektowania instalacji grzewczych oraz jego źródle. W dotychczasowym opisie stanu techniki, znaczna większość budynków wielorodzinnych w miastach oparta jest na systemach centralnych, w których często instalacje grzewcze oraz c.w.u., generują znaczące straty ciepła. Dotyczy to szczególnie instalacji znajdującej się poza osłoną izolacyjną budynku. W rozprawie przeprowadzono walidację modelu obliczeniowego wykorzystywanego do obliczania charakterystyki energetycznej, który uwzględnia zjawiska zachodzące w układach grzewczych wewnątrz i na zewnątrz osłony izolacyjnej, oparte o normę PN-EN ISO 52016-1 [57]. Wykorzystano dane dla rzeczywistych budynków znajdujących się w Poznaniu, pochodzących od dystrybutora i producenta energii Veolia Energia Poznań SA. Walidacja obliczeń wykazała, że zastosowany model w przedziałach miesięcznych jest niewystarczający do kontrolowania strat pochodzących od instalacji c.o. oraz c.w.u. Dlatego, przeprowadzono symulacje, które uwzględniają szczegółowe obliczenia. Do przeprowadzenia symulacji dla budynków nowej generacji wykorzystano metodę godzinową, która pozwala dokładniej wyznaczyć zapotrzebowanie na ciepło budynku, uwzględniając jednocześnie straty pochodzące od instalacji grzewczych oraz c.w.u. znajdujących się wewnątrz oraz na zewnątrz osłony izolacyjnej budynku. Uzyskane wyniki pokazują, że w przypadku stosowania tradycyjnego podejścia do projektowania instalacji dla budynków w układach centralnych, straty ciepła instalacji c.w.u. niekiedy przewyższają zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania. Analiza doświadczeń w niniejszej pracy pokazuje, że stosowanie tego samego rozwiązania dla budynków nowej generacji od 2021 roku powoduje, że straty wynikające z instalacji c.w.u. znacząco przewyższają zapotrzebowanie na ciepło na cele c.o. oraz powodują przegrzewanie budynków. W związku z tym, istnieje konieczność zmiany topologii układu instalacji z centralnego na zdecentralizowany. Powoduje to konieczność zmiany sposobu zasilania budynku w ciepło na cele c.o. i c.w.u., szczególnie w budynkach nowej generacji o małych stratach ciepła przez przenikanie. Zastosowanie układu zdecentralizowanego w budynkach powoduje zmniejszenie strat pochodzących od instalacji c.o., c.w.u. oraz wentylacji, a jednocześnie wpływa na poprawę efektywności energetycznej budynków.
EN The dissertation presents the current ways of determining the heat demand for heating purposes in multi-family buildings that are located in urban space, the power source of which is a thermal center connected to the municipal heating network. The ordinance of the Minister of Construction of July 5, 2013 [70] introduced requirements on technical conditions that should be met by buildings and their location. These requirements apply to buildings that have to meet building standards with almost zero energy consumption since 2021. The proposed changes in the Regulation require changes not only to the parameters of the energy performance of the building, but above all changes in the design of heating installations and its source. As shown in the prior art description, the vast majority of multi-family buildings in cities are based on central systems, in which often heating installations generate significant heat losses, especially that part of the installation outside the thermal shield of the building. The generated losses are especially high in hot-water systems, which is visible in buildings with a lower demand for heat for c.o. The dissertation validated the calculation model used to calculate the energy performance, which takes into account the phenomena occurring in heating systems inside and outside the balance shield based on PN-EN ISO 52016-1 [57]. Data were used for real buildings located in Poznań, coming from the distributor and producer of energy Veolia Energia Poznań SA. Validation of calculations showed that the model in monthly intervals is insufficient to control installation losses. In connection with the above, simulations have been carried out that include detailed calculations. In order to carry out the simulation for new-generation buildings, the hourly method was used, which allows to more accurately determine the heat demand of the building, taking into account also losses from heating and hot water systems. inside and outside the building's insulation cover. The obtained results show that in the case of traditional approaches to the design of installations for buildings in central systems, heat losses of hot-water systems. sometimes they exceed the heating demand for heating. The analysis of the experiments in this work shows that the use of the same solution for new generation buildings from 2021 causes losses resulting from the installation of hot and cold water. significantly exceed the heat demand for c.o. At the same time, losses from the c.o. and c.w.u. they cause buildings to overheat. Therefore, there is a need to change the layout of the installation from central to decentralized. This makes it necessary to change the way the building is powered in the heat for c.o. and hot-water, especially in new generation buildings with low heat losses by penetration. The use of a decentralized system in buildings results in a reduction of losses resulting from the installation of c.o., c.w.u. and ventilation, and at the same time it improves the energy efficiency of buildings.
118
environmental engineering
engineering and environmental protection
DrOIN 2009
public
Piotr Lis
Częstochowa, Polska
10.07.2019
polish
public
Krzysztof Wojdyga
Poznań, Polska
23.06.2019
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
24.09.2019
Rada Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka