kociol gazowy w budynku o standardzie wt 2017

Kocioł gazowy w budynku o standardzie WT 2017

10 wariantów obliczeń dla budynku jednorodzinnego z kotłem gazowym

Czynniki wpływające na zużycie energii pierwotnej przez budynek

Zalecenia dla spełnienia warunków WT 2017 w domu z kotłem gazowym

Wydanie 1/2016

20.02.2017

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Warunki techniczne WT 2017

Maksymalne zużycie energii pierwotnej EP

Zgodnie z warunkami technicznymi WT 2017, budynki jednorodzinne projektowane

od 2017 roku muszą cechować się odpowiednim standardem izolacji cieplnej, a także

efektywnością energetyczną systemu grzewczo-wentylacyjnego. Warunki WT 2017

określają maksymalne dopuszczalne zużycie energii pierwotnej EP. Jednostkowo nie może

ono przekraczać 95 kWh rocznie na 1 m2 powierzchni użytkowej budynku niezależnie od

rodzaju nośnika energii. Im mniej efektywne wytwarzanie energii pierwotnej, tym trudniejsze

będzie spełnienie wymagania jej maksymalnego zużycia (EPmax = 95 kWh/m2rok).

3

Rodzaje energii

Energia pierwotna

EP

Energia końcowa

EK

Energia użytkowa

EU

Energia pierwotna to energia zawarta w paliwie wykorzystywanym

do wytwarzania energii elektrycznej lub ciepła przesyłanego np.

z elektrociepłowni. Zużycie energii pierwotnej mówi o obciążeniu

środowiska naturalnego. Tak zwany współczynnik nakładu równy

np. 3,0 mówi o tym, że dostarczenie do budynku 1 kWh energii

końcowej EK wymaga wytworzenia 3 kWh energii pierwotnej EP.

Energia końcowa to energia dostarczana do budynku, mierzona

na liczniku energii elektrycznej, na gazomierzu lub wprost przeliczana

na podstawie magazynowanej ilości paliwa (paliwo stałe, olej opałowy).

Jej zużycie jest zależne od wymaganej ilości energii użytkowej EU

i od efektywności energetycznej systemu ogrzewania, chłodzenia,

wentylacji i podgrzewania ciepłej wody użytkowej.

Energia użytkowa to energia zużywana w obrębie budynku dla

potrzeb ogrzewania, chłodzenia, wentylacji i podgrzewania ciepłej

wody użytkowej. Jej zapotrzebowanie wynika wprost ze standardu

izolacji cieplnej budynku, ilości zużywanej wody użytkowej, sposobu

korzystania (osłabienie nocne ogrzewania, praca pompy cyrkulacji

wody użytkowej, itd.).

4

Kocioł gazowy dla budynku jednorodzinnego

wykonanego w standardzie WT 2017

Podstawowym rozwiązaniem stosowanym w nowych budynkach jednorodzinnych są kotły

gazowe. Od lipca 2015 roku po wejściu w życie dyrektywy tzw. ErP (ekoprojekt), do wyboru

dla nowych budynków pozostają tylko kotły kondensacyjne posiadające klasę efektywności

energetycznej A.

Czy jednak zastosowanie samego kotła kondensacyjnego gwarantuje spełnienie warunku

WT 2017 przez budynek? Czy jest konieczne zastosowanie dodatkowych elementów

systemu grzewczego, wentylacyjnego i podgrzewania wody użytkowej? Jakie czynniki

odgrywają wpływ na obniżenie zużycia energii pierwotnej?

5

Przykładowy budynek 1-rodzinny

- podstawowe parametry techniczne

Dla celów porównawczych, dokonano obliczeń zapotrzebowania na energię pierwotną

dla 10-ciu wariantów systemów grzewczych z kotłem kondensacyjnym.

Budynek z poddaszem użytkowym – wg projektu pracowni architektonicznej Archon

Konstrukcja budynku masywna (ściany zewnętrzne z bloczków betonowych)

Przegrody spełniają warunki WT 2017 w zakresie współczynnika przenikania ciepła U

o Strefa klimatyczna III, temperatura

zewnętrzna obliczeniowa: – 20 oC

o Temperatura wewnętrzna (pokoje/łazienki):

21/25 oC, osłabienie nocne o 1 stopień

o Powierzchnia ogrzewana (wg OZC): 149 m2

o Kubatura ogrzewania (wg OZC): 372 m3

o System ogrzewania podłogowego 35/28 oC

o System wentylacji: grawitacyjna lub

mechaniczna (zależnie od wariantu obliczeń)

o Zużycie wody użytkowej: 280 l/dzień

(70 l/dzień os., podgrzew 10/45 oC)

6


- wykaz pomieszczeń budynku

7


- wykaz przegród budynku

Rodzaj elementu

Współczynnik przenikania ciepła

przegrody U [W/(m2·K)]

uzyskany wymagany WT 2017

Ściana zewnętrzna 0,228 0,230

Ściana wewnętrzna 0,284 0,300

Stropodach wentylowany 0,178 0,180

Strop pod poddaszem 0,179 1,800

Strop – ciepło do dołu 0,244 0,250

Podłoga na gruncie 0,286 0,300

Okna zewnętrzne 1,500 1,500

Okna połaciowe w dachu 1,300 1,300

Drzwi zewnętrzne 1,500 1,500

o ściana zewnętrzna

styropian 16 cm

o ściana wewnętrzna (przy

nieogrzewanym pomieszczeniu)

styropian 12 cm

o stropodach

wełna mineralna 25 cm

o strop pod poddaszem

wełna mineralna 18 cm

Uzyskanie współczynników U

będzie już możliwe stosując

podwójne przeszklenie okien.

Przegrody budynku spełniają minimalne wymagania Warunków Technicznych WT 2017.

W obliczeniach zastosowano grubości izolacji cieplnej dla spełnienia wymaganych

warunków (bez względu na występujące w sprzedaży standardowe grubości), np.:

8

Podstawowe obliczone parametry

cieplne budynku 1-rodzinnego

Podstawowe wyniki obliczeń uzyskane

w programie Audytor OZC 6.6 Pro:

o Projektowa strata ciepła przez przenikanie: 5,70 kW

o Projektowa wentylacyjna strata ciepła: 2,67 kW

oCałkowita projektowa strata ciepła: 8,38 kW

Szczegółowe obliczenia projektowego

obciążenia cieplnego pomieszczeń, sezonowego

zapotrzebowania na energię cieplną budynku

oraz parametrów charakterystycznych

dla Świadectw Energetycznych, wykonano

w programie Audytor OZC 6.6 Pro firmy Sankom

9

Wykorzystane komponenty w 10-ciu

wariantach obliczeniowych

W 10-ciu wariantach uwzględniono m.in. takie urządzenia jak:

Gazowy 1-funkcyjny kocioł kondensacyjny Vaillant ecoTEC o mocy grzewczej 3,3–14 kW

z podgrzewaczem wody o pojemności 150 litrów VIH R 150/6M lub gazowy kompaktowy

kocioł kondensacyjny Vaillant auroCOMPACT VSC D o mocy 4,3–21,5 kW z wbudowanym

solarnym podgrzewaczem wody 190 litrów

Opcjonalnie instalację solarną z 2 kolektorami płaskimi Vaillant VK 135 VD

Opcjonalnie rekuperator rekuperator recoVAIR VAR 260/4

System ogrzewania grzejnikowego lub podłogowego

Szczelność budynku: n50 = 3,0 h-1 (wentylacja grawit.) lub n50 = 1,5 h-1 (mechaniczna)

10

Wyniki obliczeń dla 10-ciu wariantów

WARIANTY W1–W10 --- wyniki obliczeń ---

11

EPmax WT 2017 = 95 kWh/m2rok

EP = 164,9 kWh/m2rok

WARIANT W1

uzyskany wskaźnik zużycia energii pierwotnej EP = 164,9 kWh/m2rok, znacznie

przekracza wartość dopuszczalną według warunków WT 2017 (o ponad 70%)

Wariant W1 jako wariant startowy (podstawowy) zakłada, że w budynku jednorodzinnym

o standardzie izolacji cieplnej zgodnym z warunkami WT 2017, zastosowano kocioł gazowy

kondensacyjny 1-funkcyjny, wiszący współpracujący z podgrzewaczem ciepłej wody

użytkowej. System grzewczy grzejnikowy pracuje z automatyką centralną kotłową.

Wentylacja naturalna funkcjonuje przy standardowej szczelności budynku (n50 = 3,0 h-1).

!

12

WARIANT W2



W porównaniu do wariantu poprzedniego W1 zwiększono szczelność powietrzną budynku

(do wymagań jak dla wentylacji mechanicznej), pozostałe komponenty – bez zmian:

o Kocioł kondensacyjny zainstalowany w pomieszczeniu nieogrzewanym

o Ogrzewanie grzejnikowe z regulacją centralną bez miejscowej (bez zaworów termostatycznych)

o Wentylacja naturalna (grawitacyjna)

o Szczelność powietrzna budynku n50 = 1,5 h-1

WNIOSEK: zwiększenie szczelności powietrznej budynku obniżyło jego potrzebny cieplne

(energia użytkowa EU) i w konsekwencji tego obniżyło także zużycie energii pierwotnej EP.

Zużycie energii pierwotnej EP pozostaje nadal o blisko 65% wyższe od dopuszczalnego

(95 kWh/m2rok). Niezbędne jest dalsze obniżenie zapotrzebowania na energię użytkową

EU, końcową EK (wyższa efektywność urządzeń) oraz pierwotną (udział energii odnawialnej

w bilansie energetycznym budynku).

13

WARIANT W3



W porównaniu do wariantu poprzedniego W2, zastosowano wentylację mechaniczną

z odzyskiem ciepła, pozostałe komponenty pozostawiono bez zmian:



o Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła (rekuperator, sprawność 87%)


WNIOSEK: zastosowanie rekuperatora obniżyło o ok. 17% potrzeby energii użytkowej EU,

jednak energia elektryczna potrzebna dla pracy rekuperatora zwiększyła zużycie energii

pierwotnej. Ostatecznie zużycie energii EP w porównaniu do wariantu wyjściowego

W1 obniżyło się o ok. 12%. Ważne jest zwracanie uwagi na efektywność energetyczną

rekuperatorów (np. certyfikat domu pasywnego jak dla Vaillant recoVAIR).

14

WARIANT W4



Wariant bazuje na wariancie wyjściowym W1, gdzie jedyną różnicę stanowi zastosowanie

instalacji solarnej dla podgrzewania wody użytkowej (2 płaskie kolektory słoneczne):



o Wentylacja naturalna (grawitacyjna)


o Instalacja solarna dla podgrzewania wody użytkowej CWU (60% pokrycia rocznych potrzeb)

WNIOSEK: zastosowanie małej instalacji solarnej dla wspomagania podgrzewania wody

użytkowej, nie zapewni niższego od wymaganego zużycia energii pierwotnej. Wentylacja

naturalna, niski poziom szczelności budynku, a także większe straty ciepła z kotła do

pomieszczenia nieogrzewanego i brak automatyki miejscowej powodują wysokie potrzeby

energii użytkowej i końcowej. Instalacja solarna wprost zmniejsza zużycie energii

pierwotnej, ale w stopniu niewystarczającym.

15

WARIANT W5



Wariant w porównaniu do poprzedniego W4 różni się dodatkowym zastosowaniem

wentylacji mechanicznej ze zwiększeniem szczelności budynku n50 = 1,5 h-1:






WNIOSEK: w dalszym ciągu niekorzystne warunki zabudowy kotła w pomieszczeniu

nieogrzewanym, a także brak regulacji miejscowej wpływa na większe od dopuszczalnego

zużycie energii pierwotnej. Wariant W5 jest podobny do W3, różniąc się zastosowaniem

instalacji solarnej. Instalacja solarna obniża o ok. 24% zużycie energii pierwotnej EP,

jednak nie wystarcza to do spełnienia warunków WT 2017.

16

WARIANT W6



Wariant w porównaniu do poprzedniego W5 różni się jedynie umieszczeniem kotła

w pomieszczeniu mieszkalnym, co poprawia bilans zysków ciepła budynku:

o Kocioł kondensacyjny zainstalowany w pomieszczeniu ogrzewanym





WNIOSEK: umieszczenie kotła w pomieszczeniu mieszkalnym wpływa na spadek potrzeb

energii końcowej, jaką należy doprowadzić do budynku. Świadczy to o wzroście

efektywności energetycznej systemu grzewczego. W dalszym jednak ciągu nie jest

spełniony warunek WT 2017 i zużycie energii pierwotnej EP jest wyższe do dopuszczalnego

wynoszącego 95 kWh/m2rok.

17

WARIANT W7


EP = 92,7 kWh/m2rok

Wariant w porównaniu do poprzedniego W6 różni się zastosowaniem regulacji miejscowej

w systemie ogrzewania grzejnikowego


o Ogrzewanie grzejnikowe z regulacją centralną oraz miejscową (z zaworami termostatycznymi)




WNIOSEK: zastosowanie miejscowej regulacji wydajności grzewczej grzejników, w postaci

zaworów termostatycznych, zwiększa efektywność energetyczną systemu (niższe potrzeby

energii końcowej EK). Dzięki temu zapotrzebowanie energii pierwotnej EP może być

obniżone poniżej dopuszczalnego poziomu 95 kWh/m2rok.

18

WARIANT W8


EP = 98,8 kWh/m2rok

Wariant w porównaniu do poprzedniego W7 różni się zastosowaniem systemu ogrzewania

podłogowego z centralną regulacją wydajności:


o Ogrzewanie podłogowe z centralną regulacją wydajności




WNIOSEK: zastosowanie ogrzewania podłogowego obniża parametry pracy kotła co

zwiększa jego efektywność energetyczną, jednak może wymagać większej ilości energii

elektrycznej dla pracy pompy obiegowej (większy pobór energii i czas pracy w porównaniu

do ogrzewania grzejnikowego). Wobec tego zużycie energii pierwotnej może przekroczyć

dopuszczalny wg warunków WT 2017 poziom.

19

WARIANT W9


EP = 94,4 kWh/m2rok

Wariant w porównaniu do poprzedniego W8 różni się zastosowaniem w systemie

ogrzewania podłogowego dodatkowej miejscowej regulacji wydajności:


o Ogrzewanie podłogowe z centralną oraz miejscową regulacją wydajności




WNIOSEK: zastosowanie dodatkowej miejscowej regulacji wydajności ogrzewania

podłogowego (np. zawory regulacyjne na pętlach ogrzewania) zwiększa efektywność

energetyczną systemu grzewczego obniżając potrzeby energii końcowej EK. Tym samym

potrzeby energii pierwotnej ulegają obniżeniu i tak jak w tym przykładzie W7, mogą być

niższe od poziomu dopuszczalnego wg warunków technicznych WT 2017.

20

WARIANT W10


EP = 91,6 kWh/m2rok

Wariant w porównaniu do poprzedniego W10 różni się wzrostem standardu izolacyjności

cieplnej w układzie podgrzewania ciepłej wody użytkowej


o Ogrzewanie podłogowe z centralną oraz miejscową regulacją wydajności




o Wzrost sprawności przesyłu ciepła w instalacji CWU z 80 do 84%

WNIOSEK: wzrost sprawności przesyłu ciepła w układzie podgrzewania ciepłej wody

użytkowej pozwolił dodatkowo obniżyć potrzeby energii końcowej budynku. Przekłada się

to wprost na niższe zużycie energii pierwotnej EP. W układzie podgrzewania ciepłej wody

użytkowej leży znaczny potencjał do obniżania zużycia energii pierwotnej budynku.

21

Podsumowanie wariantów W1-W10

WARIANT : W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10

Kocioł kondensacyjny

w pomieszczeniu nieogrzewanym

Kocioł kondensacyjny

w pomieszczeniu mieszkalnym

Ogrzewanie grzejnikowe

z regulacją centralną

Ogrzewanie grzejnikowe

z regulacją centralną i miejscową

Ogrzewanie podłogowe

z regulacją centralną

Ogrzewanie podłogowe

z regulacją centralną i miejscową

Szczelność budynku 1,5

Szczelność budynku 3,0

Wentylacja naturalna

Wentylacja mechaniczna

Instalacja solarna Podwyższony standard izolacji

cieplnej instalacji wody CWU

Zużycie energii EP [kWh/m2rok] 164,9 156,6 144,7 131,1 110,9 103,8 92,7 98,8 94,4 91,6

22

ZALECENIA – ogólne możliwości obniżania

zużycia energii przez budynek

Energia pierwotna

EP

Energia końcowa

EK

Energia użytkowa

EU

Korzystanie z paliw o niskim współczynniku nakładu wi (paliwa

gazowe i ciekłe oraz biomasa), a także wykorzystywanie energii

odnawialnej – w szczególności za pomocą kolektorów słonecznych

o zerowym współczynniku nakładu (czyli zerowym zużyciu energii

pierwotnej EP).

Stosowanie urządzeń i systemów o najwyższej efektywności

energetycznej – pomp ciepła i kotłów kondensacyjnych, które

zapewniają jak najwyższą sprawność przetwarzania energii

pierwotnej EP na końcową EK. Stosowanie regulatorów

miejscowych (zaworów termostatycznych), a także ograniczanie

strat ciepła systemów grzewczych.

Obniżanie potrzeb energetycznych budynku poprzez stosowanie

określonego standardu izolacji cieplnej przegród budynku, także

szczelności powietrznej budynku i przede wszystkim wentylacji

mechanicznej z odzyskiem ciepła,

23

Kotły gazowe w kompletnych systemach

w budynkach o standardzie WT 2017

Zastosowanie wysokosprawnego kotła kondensacyjnego w połączeniu z instalacją

solarną, a także wentylacją z odzyskiem ciepła pozwala nie tylko spełnić wymagania

warunków WT 2017, ale także uzyskać najwyższy poziom komfortu i bezpieczeństwa

użytkowania. Istotny wpływ na efektywność całego systemu odgrywa także automatyka

i urządzenia regulacyjne, bez której uzyskania korzystnej wartości wskaźnika zużycia

energii pierwotnej może być znacznie utrudnione.

Chłodzenie

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

kociol gazowy w budynku o standardzie wt 2017

Education