Porównanie metod inżynierskich i symulacyjnych w analizie sezonowego zapotrzebowania na ciepło budynków

• Autorzy: Ferdyn-Grygierek Joanna , Grygierek Krzysztof , Specjał Aleksandra

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2025.6.1

Warianty tytułu

EN

Comparison of Engineering and Simulation Methods in the Analysis of Seasonal Heat Demand in Buildings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule analizuje się metody obliczania zapotrzebowania na ciepło w budynkach, koncentrując się na porównaniu dwóch podejść: tradycyjnych metod inżynierskich oraz dynamicznych symulacji energetycznych. Zwrócono uwagę na rosnące znaczenie dokładnych analiz energetycznych w kontekście modernizacji budynków i redukcji emisji gazów cieplarnianych. Przedstawiono studium przypadku pięciokondygnacyjnego budynku wielorodzinnego z przełomu lat 70. i 80. XX w., dla którego przeanalizowano sezonowe zapotrzebowanie na ciepło w trzech wariantach: przed termomodernizacją, po termomodernizacji z wentylacją naturalną oraz po termomodernizacji z wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła. Obliczenia wykonano zarówno inżynierskim programem Audytor OZC, jak i połączonymi programami EnergyPlus i CONTAM (kosymulacja). Wyniki pokazują znaczne różnice między obiema metodami – w szczególności symulacje dynamiczne dają dużo niższe wartości zapotrzebowania na energię, lepiej odzwierciedlając rzeczywiste warunki użytkowania budynków, zwłaszcza w zakresie wentylacji i zysków ciepła. Różnice wynikają z uproszczeń i normatywnych założeń przyjmowanych w metodzie inżynierskiej, które nie oddają dynamicznych zmian klimatu wewnętrznego i zewnętrznego ani zmiennych profili użytkowania.

EN

The article analyzes methods for calculating heat demand in buildings, focusing on a comparison between two approaches: traditional engineering methods and dynamic energy simulations. It highlights the growing importance of accurate energy analyses in the context of building modernization and the reduction of greenhouse gas emissions. A case study is presented involving a five-story multifamily residential building from the late 1970s and early 1980s, for which seasonal heat demand was analyzed under three scenarios: before thermomodernization, after thermomodernization with natural ventilation, and after thermomodernization with mechanical ventilation with heat recovery. Calculations were carried out using both the engineering software Audytor OZC and a co-simulation combining EnergyPlus and CONTAM. The results show significant differences between the two methods - in particular, dynamic simulations yield much lower energy demand values, more accurately reflecting the real operating conditions of buildings, especially regarding ventilation and heat gains. The discrepancies arise from the simplifications and normative assumptions adopted in the engineering method, which do not account for the dynamic changes in internal and external climates or variable occupancy profiles.

Słowa kluczowe

PL

zapotrzebowanie na ciepło; symulacja energetyczna budynku; budynek wielorodzinny

EN

heat demand; building energy simulation; multifamily building

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2025
• Tom: T. 56, nr 6
• Strony: 3--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Ferdyn-Grygierek Joanna

• Katedra Ogrzewnictwa, Wentylacji i Techniki Odpylania, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0002-4742-5263+

autor

Grygierek Krzysztof

• Katedra Mechaniki i Mostów, Wydział Budownictwa, Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0002-7049-1939

autor

Specjał Aleksandra

• Katedra Ogrzewnictwa, Wentylacji i Techniki Odpylania, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0002-0028-1151

Bibliografia

• [1] Audytor OZC. https://pl.sankom.net/programy/audytor-ozc. (dostęp 8.05.2025).
• [2] Conte Samuel Daniel, Carl De Boor. 1980. “Elementary numerical analysis: an algorithmic approach”. International series in pure and applied mathematics. 3d ed. New York : McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-012447-9.
• [3] Daly Daniel, Paul Cooper, Zhenjun Ma. 2014. “Understanding the risks and uncertainties introduced by common assumptions in energy simulations for Australian commercial buildings”. Energy and Buildings 75: 382-393.
• [4] Dodoo Ambrose, Uniben Yao Ayikoe Tettey, Leif Gustavsson. 2017. “Influence of simulation assumptions and input parameters on energy balance calculations of residential buildings”. Energy 120: 718-730.
• [5] Dols W. Stuart, Brian J. Polidoro. 2020. CONTAM User Guide and Program Documentation Version 3.4. National Institute of Standards and Technology.
• [6] Engineering Reference. 2020. EnergyPlus TM, Version 9.4.0; Documentation. Washington, DC, USA. US Department of Energy.
• [7] GUS: Energia 2023. 2023. https://rzeszow.stat.gov.pl/publikacje-ifoldery/energia/energia-2023,4,1.html (dostęp 8.05.2025).
• [8] GUS: Warunki mieszkaniowe w Polsce w świetle wyników Narodowego Spisu Powszechnego Ludności i Mieszkań 2021. 2024. https://stat.gov.pl/spisy-powszechne/nsp-2021/nsp-2021-wyniki-ostateczne/warunkimieszkaniowe-w-polsce-w-swietle-wynikow-narodowego-spisupowszechnego-ludnosci-i-mieszkan-2021,5,2.html (dostęp 8.05.2025).
• [9] Karlsson F., P. Rohdin, M.-L. Persson. 2007. “Measured and predicted energy demand of a low energy building: important aspects when using Building Energy Simulation”. Building Services Engineering Research & Technology Bd. 28, SAGE Publications Ltd STM 3: 223-235.
• [10] Menezes Anna Carolina, Andrew Cripps, Dino Bouchlaghem, Richard Buswell. 2012. “Predicted vs. actual energy performance of non-domestic buildings: Using post-occupancy evaluation data to reduce the performance gap”. Applied Energy, Energy Solutions for a Sustainable World - Proceedings of the Third International Conference on Applied Energy, May 16-18, 2011 - Perugia, Italy. 97: 355-364.
• [11] Parlament Europejski i Rada Unii Europejskiej: Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/1275 z dnia 24 kwietnia 2024 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.
• [12] PN-B-03430:1983/Az3:2000 „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej - Wymagania”.
• [13] PN-EN ISO 13790:2009 „Energetyczne właściwości użytkowe budynków. Obliczanie zużycia energii do ogrzewania i chłodzenia”.
• [14] PN-EN ISO 52016-1:2017-09 „Energetyczne właściwości użytkowe budynków. Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i chłodzenia, wewnętrzne temperatury oraz jawne i utajone obciążenia cieplne, część 1: Procedury obliczania”.
• [15] 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. 2015 poz. 376, ze zm.).
• [16] Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków. https://dane.gov.pl/pl/dataset/797,typowe-lata-meteorologiczne-i-statystycznedane-klimatyczne-dla-obszaru-polski-do-obliczen-energetycznychbudynkow (dostęp 8.05.2025).