Wpływ ulepszeń systemów c.w. na całkowite zużycie ciepła i obniżenie kosztów

• Autorzy: Bartnicki Grzegorz , Nowak Bogdan , Klimczak Marcin

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2025.3.2

Warianty tytułu

EN

The impact of improvements to domestic hot water systems on overall heat consumption and cost reductions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz trzech instalacji c.w., które charakteryzuje różny stan techniczny i wyposażenie oraz problemy eksploatacyjne. Problemy te skłoniły do wykonania pomiarów i przeprowadzenia analizy efektywności energetycznej instalacji przy wykorzystaniu do jej oceny współczynnika nakładu ciepła HIF [2]. Uzyskane wyniki porównano z wartością teoretycznie obliczoną dla instalacji c.w. o podobnej wielkości i wyposażeniu. Ponadto pomiary w kompleksie budynków N (2 budynki) potwierdziły brak zapewnienia wymaganej temperatury c.w. Przede wszystkim jednak problemem tej instalacji jest bardzo duża wartość współczynnika HIF (0,42-0,48 GJ/m³), wskazująca na nieodpowiednią (niską) efektywność energetyczną. Pomimo rozbudowanej geometrii instalacji (3 budynki) i tylko nieznacznie mniejszej liczby mieszkań w kompleksie budynków A, wyznaczony na podstawie pomiarów współczynnik HIF jest dużo mniejszy (0,28 GJ/m³). Ta instalacja wyposażona jest w termostatyczne zawory podpionowe. Ograniczają one czas pracy obiegów cyrkulacyjnych. Takie ulepszenie zmniejsza straty ciepła, co najmniej o 10%. W artykule zwrócono też uwagę na możliwość wykorzystywania współczynnika HIF do identyfikacji stanu awarii II typu (nadmierne zużycie ciepła), dużo trudniejszych do diagnozowania niż przerwanie dostawy ciepła lub c.w.

EN

The article presents the results of analyses of three DHW installations, which differ in technical condition, equipment and operational problems. These problems prompted the performance of measurements and analysis of the installation energy efficiency using the heat input factor - HIF [2] for its assessment. The obtained results were compared with the value theoretically calculated for DHW installations of similar size and equipment. Moreover, measurements in the building complex N (2 buildings) confirmed the lack of ensuring the required DHW temperature. However, the problem of this installation is the very high value of the HIF factor (0.42-0.48 GJ/m³), indicating low energy efficiency. Despite the extensive geometry of the installation (3 buildings) and only slightly smaller number of apartments in the building complex A, the HIF factor determined on the basis of measurements is much lower (0.28 GJ/m³). This installation is equipped with thermostatic riser valves. They limit the operating time of the circulation. Such an improvement reduces heat losses by at least 10%. The article draws attention to the possibility of using the HIF factor to identify type II failure conditions (excessive heat consumption), which are much more difficult to diagnose than an interruption in the supply of heat or domestic hot water.

Słowa kluczowe

PL

efektywność energetyczna; instalacja cyrkulacyjna; współczynnik nakładu ciepła; modelowanie zużycia energii

EN

energy efficiency; circulation installation; Heat Input Factor; energy consumption modeling

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 3
• Strony: 14--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Bartnicki Grzegorz

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-4482-6950

autor

Nowak Bogdan

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-9764-5555

autor

Klimczak Marcin

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0001-7498-1663

Bibliografia

• [1] Ahmed K., Pylsy P., Kurnitski J., Monthly domestic hot water profiles for energy calculation in Finnish apartment buildings. Energy and Buildings nr 97. 2015, s. 77-85, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.03.051
• [2] Bartnicki G., Klimczak M, Nakład ciepła na przygotowanie ciepłej wody użytkowej na podstawie pomiarów eksploatacyjnych w budynkach wielolokalowych, INSTAL 1/2025, s. 14-22. DOI 10.36119/15.2025.1.2
• [3] Bartnicki G., Nowak, B., Zmienność kosztów zakupu paliwa gazowego dla odbiorcy końcowego w okresie 2019-2024, INSTAL 11/2024, s. 26-32. DOI 10.36119/15.2024.2
• [4] Bartnicki G., Nowak, B., Zmienność i struktura kosztów zakupu ciepła sieciowego dla odbiorcy końcowego w latach 2019-2024, INSTAL 2/2025, s. 6-14. DOI 10.36119/15.2025.2.1
• [5] Bartnicki G., Nowak B., Koniec sezonu grzewczego a efektywność energetyczna instalacji odbioru ciepła, INSTAL 4/2020, s. 2-11. DOI 10.36119/15.2024.4.1
• [6] Bartnicki G., Klimczak M, Ziembicki P., Evaluation of the effects of optimisation of gas boiler burner control by means of an innovative method of Fuel Input Factor, Energy nr 263(PD), 2023, DOI:10.1016/j.energy.2022.125708
• [7] Bhatia A., Design considerations for hot water plumbing, Course No: M06-029, Continuing Education and Development Inc., https://www.cedengineering.com/userfiles (dostęp 20.12.2024)
• [8] Bohm B., Production and distribution of domestic hot water in selected Danish apartment buildings and institutions. Analysis of consumption, energy efficiency and the significance for energy design requirements of buildings, Energy Conversion and Management nr 67, 2013, s. 152-159, http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2012.11.002
• [9] Boppe I., Bédard E., Taillandier C., Lecellier D., Nantel-Gauvin M. A., Villion M., Prévost M., Investigative approach to improve hot water system hydraulics through temperature monitoring to reduce building environmental quality hazard associated to Legionella, Building and Environment nr 108, 2016, s. 230-239, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.08.038
• [10] Dudziński K., Nowa dyrektywa wzmacnia możliwości oszczędnego gospodarowania ciepłem w budynkach mieszkalnych, INSTAL 2/2019, s. 26-28.
• [11] Ferrantelli A., Ahmed K., Pylsy P., Kurnitski J., Analytical modelling and prediction formulas for domestic hot water consumption in residential Finnish apartments, Energy and Buildings nr 143(C), 2017, s. 53-60, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.03.021
• [12] Fijewski M., Możliwość energetycznej poprawy pracy instalacji cyrkulacyjnej ciepłej wody, INSTAL 12/2023, s. 67-73. DOI 10.36119/15.2023.12.10
• [13] Fraga C. i inni, Heat pump systems for multifamily buildings: Potential and constraints of several heat sources for diverse building demands. Applied Energy, 2018, vol. 225, p. 1033-1053, DOI 10.1016/j.apenergy.2018.05.004
• [14] Fuentes E., Arce L., Salom J., A review of domestic hot water consumption profiles for application in systems and buildings energy performance analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews nr 81, 2018, s. 1530-1547, https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.229
• [15] Grasmanis D., Talcis N., Grekis A., Heat consumption assessment of the domestic hot water systems in the apartment buildings, Proceedings of REHVA Annual Conference 2015 “Advanced HVAC and Natural Gas Technologies” Riga, Latvia, May 6-9, 2015.
• [16] Jaszewska M., Szaflik W., Zużycie ciepłej i zimnej wody w gospodarstwach domowych w Szczecinie w latach 2006-2019, INSTAL 4/2020, str. 22-25. DOI: 10.36119/15.2020.4.4
• [17] The Ontario Building Code 2017, https://www.buildingcode.online (dostęp 21.12.2024)
• [18] Liu L., Fu L, Jiang Y., Application of an exhaust heat recovery system for domestic hot water, Energy, nr 35, 2010, s. 1476-1481, https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.12.004
• [19] Ministry of Business, Innovation & Employment, New Zealand, Building code compliance. G12 Water supplies. https://www.building.govt.nz/building-code-compliance/g-services-and-facilities/g12-water-supplies/preventing-scalding-from-tap-water
• [20] Okubanjo A., Ofualagba G., Oshevir P., Hybrid technologies for water heating applications: a review, GU Journal of Science nr 37(1), 2024, s. 183-209, DOI: 10.35378/gujs.1192114
• [21] PN-B-01706:1992 Instalacje wodociągowe - Wymagania w projektowaniu.
• [22] Rozporządzenie ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Dz.U. nr 75 z 2002 r., poz. 690 z późn. zm.
• [23] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej, Dz.U. z 2015 r., poz. 376 z późn. zm.
• [24] Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 7 grudnia 2021 r. w sprawie warunków ustalania technicznej możliwości i opłacalności zastosowania ciepłomierzy, podzielników kosztów ogrzewania oraz wodomierzy do pomiaru ciepłej wody użytkowej, warunków wyboru metody rozliczania kosztów zakupu ciepła oraz zakresu informacji zawartych w indywidualnych rozliczeniach, Dz.U. z 2021 r., poz. 2273.
• [25] Szaflik W., Stachel A., Rozliczanie kosztów zużytej ciepłej wody w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych, INSTAL 12/2024, s. 31-37. DOI 10.36119/15.2024.12.6
• [26] Szaflik W., Zużycie wody w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych, INSTAL 10/2020, s. 18-21. DOI 10.36119/15.2020.10.2
• [27] Szaflik W., Współpraca cyrkulacyjnych podpionowych zaworów termoregulacyjnych z instalacją ciepłej wody i ich dobór, COW 12/2007, s. 16-18.
• [28] Szaflik W., Projektowanie instalacji ciepłej wody w budynkach mieszkalnych, Wydawnictwo Uczelni Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2008.
• [29] Szaflik W., Projektowanie instalacji ciepłej wody w budynkach mieszkalnych, Ośrodek Informacji Technika instalacyjna w budownictwie, Warszawa 2011.
• [30] Żarski K., Symulacja stanów eksploatacyjnych węzła cieplnego w budynku o niskim zużyciu energii do ogrzewania, INSTAL 9/2021, s. 12-16. DOI 10.36119/15.2021.9.1