Monitorowanie energochłonności domu

Wydatki na ogrzewanie domu należą do głównych pozycji na liście kosztów jego utrzymania, zaś właściciele przed sezonem grzewczym aktywnie szukają sposobów na ich obniżenie. Oczywiście kompleksowa modernizacja instalacji grzewczej w połączeniu z pracami termo-renowacyjnymi zapewni określone oszczędności, ale niekiedy wystarczą drobne modyfikacje i zmiany parametrów pracy instalacji, aby zmniejszyć zużycie energii grzewczej.

Monitorowanie energochłonności domu

Efektywność tych działań powinna być monitorowana, co pozwoli na znalezienie optymalnych rozwiązań, konieczny więc będzie pośredni lub bezpośredni pomiar zużywanego ciepła, co z reguły wymaga zamontowania odpowiednich urządzeń zliczających przekazywaną do pomieszczeń energię.

Dzięki temu określimy nie tylko rzeczywistą energochłonność domu, ale również zdiagnozujemy efektywność i sprawność przekazywania energii przez urządzenia grzewcze - kotły czy piece.

Ile ciepła faktycznie zużywa dom?

Takie pytanie pojawia się często przy porównywaniu różnych technologii budowy czy rodzajów instalacji grzewczej i teoretycznie energochłonność budynku powinna odpowiadać wartościom umieszczonym w charakterystyce energetycznej dołączonej do projektu albo w świadectwie. Jednak rzeczywiste wartości mogą znacznie odbiegać o prezentowanych parametrów, gdyż wiele czynników może wpływać na rzeczywiste zapotrzebowanie na ciepło.

Przy porównywaniu tych wartości trzeba zwrócić uwagę jakich wskaźników one dotyczą - miarodajne do oceny energochłonności domu i efektywności instalacji grzewczej będzie zestawienie wskaźnika określającego zapotrzebowanie na energię końcową EK co określa zakładana ilość energii netto przekazywanej do pomieszczeń.

Jednak jedyną wiarygodną metodą oceny ciepłochronności domu jest przeprowadzenie pomiarów przekazywanego ciepła za pomocą ciepłomierzy lub liczników energii elektrycznej zależnie od źródła wytwarzania ciepła w połączeniu z pomiarem zużywanego paliwa.

Zależnie od potrzeb monitorowanie zużycia energii może obejmować krótkie okresy, gdy chcemy ustalić np. optymalne parametry wentylacji czy programowania nastaw temperatury lub cały sezon grzewczy, co pozwoli na ewentualne podjecie decyzji o poważnej modyfikacji instalacji.

Wyposażenie i metodyka pomiarowa

Bieżące monitorowanie zużycia energii cieplnej wymaga zamontowania na instalacji urządzeń pomiarowych dostosowanych do sposobu jego wytwarzania i w wodnych instalacjach centralnego ogrzewania wstawiany jest ciepłomierz - urządzenie zliczające energie cieplną poprzez pomiar natężenia przepływającej cieczy grzewczej oraz różnicy temperatur na zasilaniu i powrocie.

Zamontowanie ciepłomierza z reguły nie sprawia większych kłopotów - wystarczy wstawienie go w rurę zasilającą za pomocą śrubunków (podobnie jak licznika zużycia wody) doczepienie do rury powrotnej czujnika termicznego.

Ciepłomierz mechaniczny dla budownictwa mieszkaniowego  z opcjonalną komunikacją M-bus lub radiową do odczytu w systemie walk-by. fot. Siemens
Ciepłomierz mechaniczny dla budownictwa mieszkaniowego  z opcjonalną komunikacją M-bus lub radiową do odczytu w systemie walk-by. fot. Siemens

Zależnie od modelu ciepłomierza umożliwia on różne opcje przedstawiania wyników w różnych przedziałach czasowych. Z kolei ocena efektywności i sprawności urządzenia grzewczego wymaga pomiaru ilości zużywanego paliwa lub energii elektrycznej.

W przypadku urządzeń gazowych czy energii elektrycznej wykorzystamy typowe liczniki, ale znacznie trudniej będzie określić dostarczana ilość paliwa stałego. Orientacyjną efektywność spalania można będzie określić ważąc dołożone do kotła paliwo i po jego wypaleniu się odczytując z ciepłomierza przekazaną energię w określonym czasie.

Oczywiście istotnym parametrem przy analizowaniu efektywności spalania będzie jakość paliwa i jego wartość opałowa. W przypadku gazu parametr ten podawany jest przez dostawcę i wystarczy przyjąć zamieszczoną na rachunku wartość w kWh/m3 mnożąc tę wartość przez ilość zużytego gazu wg wskazań licznika w okresie pomiaru.

Przy paliwach stałych - jeśli np. dostawca węgla nie podaje jego kaloryczności - podobnie jak innych paliw przyjmuje się przeciętne wartości opałowe, a ocena efektywności będzie tylko szacunkowa i obarczona dużym błędem.

W przypadku bezpośredniego wykorzystania prądu do ogrzewania np. w konwektorach czy piecach akumulacyjnych przetworzenie energii i przekazywanie ciepła następuje ze sprawnością niemal 100 %, ale w celu wyeliminowania zużycia prądu na inne cele, zasilanie instalacji grzejnej powinno odbywać się przez dodatkowy podlicznik o dostosowanym obciążeniu prądowym.

Do prawidłowego pomiaru zuzycia enrgii elektrycznej trzeba zamontowac dodatkowy licznik. fot pixabay dla budownictwob2b.pl

Natomiast w instalacji grzewczej z pompą ciepła ocena ciepłochronności jak i sprawności systemu ogrzewania oprócz pomiaru zużywanego prądu na wydzielonym obwodzie, konieczny będzie pomiar z użyciem ciepłomierza podobnie jak w klasycznych instalacjach wodnych.

Dzięki temu określimy też aktualny wskaźnik COP takiej pompy, co jest szczególnie istotne przy pompach powietrznych, których efektywność spada wraz z obniżeniem się temperatury powietrza zewnętrznego.

Interpretacja uzyskanych wyników i możliwe modyfikacje

W zakresie energochłonności najczęściej oceniana jest jej wartość sezonowa w przeliczeniu na metr kwadratowy powierzchni ogrzewalnej. Trudno jednak określić poziom referencyjny dla zużywanej energii końcowej EK, gdyż wymagania projektowe odnoszą się do poziomu energii pierwotnej EP, której poziom zależy głównie od źródła pozyskiwania ciepła.

Przykładowo dom zużywający wg pomiarów energię końcową na poziomie np. 80 kWh/m2 rok przy zasilaniu z sieci gazowej uzyska wskaźnik EP np. 96 kWh/m2 rok, przy bezpośrednim ogrzewaniu prądem elektrycznym EP - 240 kWh/m2 rok, a wykorzystując biopaliwa wskaźnik EP to tylko np. 20 kWh/m2 rok.

W przypadku domów z historią budowanych jeszcze w ubiegłym wieku uzyskiwany w pomiarach wskaźnik sezonowy EK na poziomie 60-80 kWh/m2 rok można uznać za zadowalający choć oczywiście można dążyć do jego poprawienia przez zabiegi termomodernizacyjne.

Efektywne sterowanie systemem wentylacji możliwe na podstawie rozbudowanych sterowników i interfejsów. fot. Bartosz
Efektywne sterowanie systemem wentylacji możliwe na podstawie rozbudowanych sterowników i interfejsów. fot. Bartosz

Możliwość bieżącego monitorowania zużycia energii cieplnej pozwala na racjonalizację sposobu użytkowania domu i sprawdzenia jakie przynosi to efekty w oszczędności energii. Możemy wiec zmienić intensywność wentylacji, obniżyć temperaturę w pomieszczeniach o określonych porach, wyszukać i ocieplić miejsca o niskiej ciepłochronności.

Sprawdzimy też efektywność funkcjonowania źródeł ciepła i w razie pogorszenia parametrów przeprowadzamy niezbędne regulacje czy czyszczenie.

Porównanie efektów energetycznych przeprowadzonych zmian wymaga, aby próby przeprowadzane były przy podobnych temperaturach zewnętrznych i przez możliwie długi czas, choć obserwacje niektórych zmian można prowadzić niemal na bieżąco. Intensywność wentylacji uzależniona jest od stanu powietrza wewnątrz pomieszczeń, a w szczególności od jego wilgotności.

Zależnie od istniejącego systemu wentylacji możemy - szczególnie przy znacznych spadkach temperatury zewnętrznej - zmniejszyć intensywność wymiany powietrza regulując pracę wentylatorów lub przymykając nawiewniki, oczywiście utrzymując dobry stan powietrza wewnątrz pomieszczeń. Na ciepłomierzu odczytamy efekt przeprowadzonych zmian - niekiedy spadek zużycia energii może sięgać 20% pierwotnej wartości.

Z kolei ustalenie efektów okresowego obniżenia temperatury pomieszczeń wymaga dłuższego monitorowania, przy czym zmiany temperatury nie powinny negatywnie pływać na komfort przebywania domu.

Trzeba więc ustalić godziny zmian z uwzględnieniem bezwładności cieplnej pomieszczeń - wyłączać nieco wcześniej przed wyjściem i załączać z odpowiednim wyprzedzeniem. Odczytu z ciepłomierza pozwolą na ustalenie optymalnej temperatury obniżenia i czasu jej trwania, gdy oszczędności energii są największe przy zachowanym komforcie.

Obserwacja wskazań ciepłomierza przy doraźnej ociepleniu dużych mostków cieplnych pozwoli ocenić skuteczność takich działań. W miejscach podejrzanych o słabą izolację cieplną np. w nadprożach, narożnikach czy przy podłodze sprawdzenie przenikalności cieplnej można zrobić korzystając nawet z prostego termometru bezdotykowego mierzącego w zakresie temperatur np. 0°C- 50°C wyposażonego we wskaźnik laserowy.

Choć dokładność wskazań temperatury zależna jest od rodzaju powierzchni pomiaru, to ważniejsze będzie ustalenie zmian ciepłoty w stosunku do reszty powierzchni i obszaru wychłodzenia.

Orientacyjna wartość opałowa* popularnych paliw stałych
Rodzaj paliwa Średnia wartość opałowa (MJ/kg)
Węgiel kamienny typu orzech 24–28
Węgiel kamienny typu ekogroszek 24–28
Węgiel kamienny – miał 19–26
Węgiel brunatny 7,5–21
Koks 27
Drewno opałowe suche 16–19
Brykiety 17–21
Pelety 17–22
Słoma zbożowa sucha 14–16
* Wartość opałowa to ilość energii uzyskiwana z kilograma paliwa. Im ta wartość jest większa, tym spalając tę samą ilość paliwa uzyskujemy więcej ciepła

Sprawdzenie efektywności pracy kotłów polega na porównaniu ilości energii cieplnej przekazanej do instalacji z nominalną energią zawartą w paliwie. Miarodajne wyliczenia w zasadzie odnoszą się do kotłów gazowych, przy czym trzeba zwrócić uwagę na podawaną przez dostawcę wartość cieplną jako ciepło spalania.

AUARTON Pavo SET - tygodniowy, bezprzewodowy regulator temperatury w zestawie ze sterownikiem urządzenia grzewczego
AUARTON Pavo SET - tygodniowy, bezprzewodowy regulator temperatury w zestawie ze sterownikiem urządzenia grzewczego. Algorytm PWM utrzymuje komfort cieplny w pomieszczeniu wyprzedzając zachowania układu grzewczego, jednocześnie dbając o minimalne zużycie energii. fot. Auraton

Oznacza to, że wyliczona sprawność dla kotłów kondensacyjnych będzie zawsze mniejsza od 100%, gdyż sprawności rzędu 106-108% odnoszą się do wyliczenia ich od niższej wartości opałowej paliwa.

Przykładowo: jeśli w ciągu 3 dni kocioł zużył 20 m3 gazu o cieple spalania 11,216 kWh/m3 czyli 224 kWh, a ciepłomierz wskazał przesył 205 kWh, to sprawność kotła wynosi 91,5% (205 kWh : 224kWh).

autor: Cezary Jankowski

opracowanie: Aleksander Rembisz

zdjęcia: Isover, Siemens, Bartosz, AURATON, pixabay dla budownictwob2b.pl

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE
Copyright © AVT 2020 Sklep AVT