Wpływ orientacji typowego budynku jednorodzinnego i wynikających stąd zysków ciepła od nasłonecznienia na jego wybrane wskaźniki energetyczne. Cz. 2 - Obliczenia

• Autorzy: Muniak Damian P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2025.5.2

Warianty tytułu

EN

The Influence of the Orientation of a Typical Single-Family Building and the Resulting Solar Heat Gains on its Selected Energy Indicators. Part 2 - Calculations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zużycie energii przez budynki, w tym przez budynki mieszkalne, stanowi jeden z głównych punktów debaty, jaka toczy się od lat na najwyższych szczeblach unijnych i światowych szczytów klimatycznych i gospodarczych. Jest to podyktowane gwałtownie zachodzącymi zmianami klimatycznymi, będącymi efektem działalności człowieka i wynikającej z tego coraz większej emisji gazów cieplarnianych. Jednym z głównych składników tej emisji jest emisja wynikająca z zaspokajania potrzeb cieplnych budynków, głównie potrzeb ogrzewczych. W skali globalnej budynki zużywają średnio około 35% całkowitej energii zużywanej przez człowieka, a w krajach członkowskich Unii Europejskiej jest to ok. 40%, przy czym energia ta pochodzi głównie ze źródeł nieodnawialnych. Zmiany prawne, jakie zachodzą w zakresie energochłonności budynków skupiają się głównie na termomodernizacji oraz na źródłach energii i nośnikach energii pierwotnej, wskazując na potrzebę przejścia w pełni na odnawialne źródła energii. W zyskujących coraz większą popularność budynkach niskoenergetycznych i pasywnych dodatkowym aspektem, który jest jednym z głównych zagadnień w procesie tworzenia projektu, jest możliwość pasywnego pozyskiwania energii słonecznej na cele ogrzewcze. Zyski te w założeniu mają pokrywać możliwie jak największą część projektowego obciążenia cieplnego budynku i jego sezonowego zapotrzebowania na energię. W budynkach tych, z uwagi na bardzo niskie zapotrzebowanie na energię do ogrzewania, mają one duży udział procentowy. W „zwykłych” budynkach, projektowanych i wykonywanych w klasycznym podejściu projektowym i spełniających aktualne wymogi formalno- -prawne w tym zakresie, udział ten jest znacznie mniejszy. W tym kontekście w artykule przeanalizowano wpływ orientacji typowego budynku jednorodzinnego i wynikających stąd zysków ciepła od nasłonecznienia na jego wybrane wskaźniki energetyczne. Analizy dokonano dla kilku wybranych lokalizacji, ze wszystkich pięciu stref klimatycznych na które, zgodnie z prawem, kraj podzielony jest w okresie zimowym. Analiza przeprowadzona jest z użyciem specjalistycznego oprogramowania komputerowego, służącego wyznaczaniu projektowego obciążenia cieplnego i sezonowego zapotrzebowania na energię cieplną. Wyniki wskazują, że zmiany w sezonowym zapotrzebowaniu na ciepło do ogrzewania zależą od orientacji budynku, ale zmiany te są niewielkie i sięgają maksymalnie ok. 4,35%. W niniejszej, drugiej części, zaprezentowano wyniki obliczeń i analiz oraz dyskusję i wnioski.

EN

Energy consumption in buildings, including residential buildings, is one of the main points of the debate that has been going on for years at the highest levels of EU and global climate and economic summits. This is dictated by rapidly occurring climate changes, which are the effects of human activity and the resulting increasing emissions of greenhouse gases. One of the main components of this emission is the emission resulting from meeting the thermal needs of buildings, mainly heating needs. Globally, buildings consume on average about 35% of the total energy consumed by humans, and in the European Union member states it is about 40%, with this energy coming mainly from non-renewable sources. Legal changes taking place in the field of energy consumption of buildings focus mainly on thermal modernization and on energy sources and primary energy carriers, indicating the need to fully switch to renewable energy sources. In the increasingly popular low-energy and passive buildings, an additional aspect, which is one of the main issues in the process of creating a project, is the possibility of passively acquiring solar energy for heating purposes. These gains are supposed to cover the largest possible part of the building’s design heat load and its seasonal energy demand. In these buildings, due to the very low demand for energy for heating, they have a large percentage share. In “ordinary” buildings, designed and constructed in a classic design approach and meeting the current formal and legal requirements in this area, this share is much smaller. In this context, the article analyses the influence of the orientation of a typical single-family building and the resulting solar heat gains on its selected energy indicators. The analysis was carried out for several selected locations, from all five climate zones into which, according to the law, the country is divided in the winter. The analysis is carried out using specialist computer software for determining the design heat load and seasonal demand for heat energy. The results indicate that changes in the seasonal demand for thermal energy for heating depend on the building orientation, but these changes are small and reach a maximum of approx. 4,35%. In this, second part, the results of calculations and analyses as well as discussions and conclusions were presented.

Słowa kluczowe

PL

energochłonność budynków; solarne zyski ciepła; orientacja przegród przezroczystych

EN

energy consumption of buildings; solar heat gains; orientation of transparent partitions

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2025
• Tom: T. 56, nr 5
• Strony: 12--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab.

Twórcy

autor

Muniak Damian P.

• Katedra Energetyki Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki

• https://orcid.org/0000-0002-7056-7737

Bibliografia

• [1] Dyrektywa parlamentu europejskiego i rady (UE) 2023/1791 z dnia 13 września 2023 r. w sprawie efektywności energetycznej oraz zmieniająca rozporządzenie (UE) 2023/955 (wersja przekształcona), https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=OJ%3AJOL_2023_231_R_0001&qid=1695186598766
• [2] Firląg S. 2013. „Ograniczenie ryzyka przegrzewania budynków pasywnych”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 44 (3): 111-116.
• [3] Główny Urząd Statystyczny: Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2021 r., Rzeszów 2023.
• [4] Główny Urząd Statystyczny: Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2018 r., Warszawa 2019.
• [5] Grygierek K., Ferdyn-Grygierek J. 2017. „Efektywne energetycznie projektowanie okien w budynku jednorodzinnym”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 48 (10): 412-417, DOI: 10.15199/9.2017.10.5
• [6] Jezierski Walery, Joanna Borowska. 2020. „Przenoszenie ciepła w ścianie z oknem z osłoną przeciwsłoneczną”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 51 (7-8):18-23, DOI:10.15199/9.2920.7-8.3
• [7] Michalak P. 2019. „Wpływ błędów w normie PN-EN ISO 52010-1 na wyniki obliczeń natężenia promieniowania słonecznego”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 50 (7): 253-256 DOI:10.15199/9.2019.7.2
• [8] Muniak D. 2023. „Chłodno, cieplej, komfortowo - komfort cieplny w pomieszczeniach. Komfort cieplny a krajowe wymagania odnośnie do temperatur w pomieszczeniach”. Polski Instalator, 310 (5): 30-34.
• [9] Muniak D. 2024. „Analiza energochłonności budynku jednorodzinnego w zależności od systemu jego ogrzewania. Część I - Model obliczeniowy”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 55 (03): 19-24, DOI: 10.15199/9.2024.3.3
• [10] Muniak D. 2024. „Analiza energochłonności budynku jednorodzinnego w zależności od systemu jego ogrzewania. Część II – Obliczenia”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 55 (04): 9-14, DOI:10.15199/9.2024.4.2
• [11] Muniak D. 2024. „Energochłonność budynku jednorodzinnego wyposażonego w podłogową instalacją ogrzewczą przy uwzględnieniu i nieuwzględnieniu strat ciepła do gruntu”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 55 (11): 7-13, DOI 10.15199/9.2024.11.2
• [12] Narowski P. 2020. „Norma PN-EN ISO 52016-1 - zmiany w metodach obliczania zapotrzebowania na energię i obciążenia cieplnego ogrzewania i chłodzenia budynków”. Rynek Instalacyjny, 12 (12).
• [13] Pawlak F., Górka A. 2019. „Energia słoneczna a budynek. Modelowanie matematyczne parametrów promieniowania słonecznego padającego na przegrodę przezroczystą”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 50 (9): 335-339, DOI:10.15199/9.2019.9.3
• [14] Polska Norma PN-EN 12831:2006: Instalacje ogrzewcze w budynkach - Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego.
• [15] Polska Norma PN-EN ISO 13790: Energetyczne właściwości użytkowe budynków - Obliczanie zużycia energii na potrzeby ogrzewania i chłodzenia.
• [16] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Dz.U. 02.75.690 z późniejszymi zmianami.
• [17] Rzeźnik I., Ładecka B. 2013. „Wpływ usytuowania okna i osłony przeciwsłonecznej w formie balkonu na bilans cieplny okna”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 44 (9): 394-397.
• [18] United Nations Environment Programme, Global alliance for buildings and construction: 2020 global status report for buildings and construction; towards a zero-emissions, efficient and resilient buildings and construction sector: https://www.energy.gov/sites/prod/files/2017/03/f34/qtr-2015-chapter5.pdf
• [19] Witryna internetowa: https://dane.gov.pl/pl/dataset/797,typowe-latameteorologiczne-i-statystyczne-dane-klimatyczne-dla-obszaru-polskido-obliczen-energetycznych-budynkow