Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Możliwości predykcji zużycia ciepła w lokalu mieszkalnym za pomocą modeli autoregresji

Bartnicki Grzegorz, Nowak Bogdan

Instal

|

2021

|

nr 5

8--14

PL

W artykule opisano możliwości wykorzystania modeli ARIMA i XGBoost do predykcji zużycia ciepła w mieszkaniach budynku wielorodzinnego. W oparciu o dane pomiarowe zużycia ciepła w mieszkaniach dwóch zespołów budynków z okresu 2016-2020 opracowano modele ARIMA i XGBoost do predykcji zużycia ciepła w okresach miesięcznych, a do obliczeń wykorzystano środowisko R. Wyniki zaprezentowano w artykule dla wybranych mieszkań w postaci tabelarycznej i rysunków. Stwierdzono, że modele ARIMA wykazują dużą dokładność, nie są jednak skuteczne w przypadku gwałtownych zmian pojedynczych obserwacji. Do zastosowań opisanych w artykule wymagają też jeszcze dalszych badań. XGBoost jest algorytmem znacznie bardziej zaawansowanym, a w konsekwencji istnieje znacznie więcej parametrów modelu, które należy ustawić i później zoptymalizować. Ten aspekt będzie przedmiotem dalszych prac badawczych, gdyż pomimo oczekiwania takiego rezultatu, wykorzystanie tego algorytmu nie dało dużo lepszych przybliżeń wyniku do wartości rzeczywistych niż modele ARIMA.

EN

The article describes the possibilities of using the ARIMA and XGBoost models to predict heat consumption in dwellings in a multi-family building. Based on the measurement data from the period 2016-2020 of heat consumption in dwellings in two building complexes, ARIMA and XGBoost models were developed to predict heat consumption in monthly periods, and the R environment was used for the calculations. The results are presented in the article for selected apartments in the form of tables and figures. ARIMA models were found to be good, but not effective for rapid changes in single observations. The applications described in the article also require further research. XGBoost is a much more advanced algorithm, and consequently there are many more model parameters that need to be set and optimized later. Therefore, this aspect will be the subject of further research, because despite the expectation of good results, the use of this algorithm did not give much better prediction for rapid changes than the ARIMA models.

2

The gas fuel market in Poland and the costs of final heat generated in a local boiler house

Bartnicki Grzegorz, Nowak Bogdan

Polityka Energetyczna

|

2020

|

T. 23, z. 2

105--121

EN

About 55% of over 14 million Polish households live in multi-family buildings. Cooperative or housing association buildings have a large share in this group. The heat is supplied from the district heating network or from local sources. With respect to facilities fed from gas boiler rooms, the signing and execution of fuel supply contracts is required. From October 1, 2017, the obligation to submit tariffs for gas trading set for all final customers (except for individual gas consumers in households) for approval to the President of the Energy Regulatory Office was lifted. Decisions regarding the choice of the supplier and the content of the concluded contract are made by the authorized bodies of the cooperative or housing association. The consequences of such decisions are borne by the owners and users of residential premises. Ensuring the continuity of a contract for the supply of gaseous fuel essentially comes down to establishing prices and rates in force for a given period. The right decision on the moment of signing the contract or the amendment, termination of the existing contract and signing a new one, or negotiation efficiency will result in financial profits for all users. The costs of heating and domestic hot water preparation are a significant component of the overall cost of the maintenance of flats in Poland. Therefore, it is even more important that the prices and rates agreed upon with the gas supplier are as favorable as possible to users. The high costs of heat are not only expenses for apartment owners. The attractiveness of flat on the rental market is also decreasing. The business activity carried out in facilities located in such buildings is also less competitive. The authors of the article analyzed gas prices on the Polish market over the last 3 years and presented the results of simulations of the effects of specific prices and rates set in the contract for the supply of fuel at the cost of heating from the point of view of a single apartment. As these are not large amounts per year, they do not motivate to optimize the terms of the gas purchase contract in this respect. The dynamics of changes in gas prices in Poland, although slightly different from world trends, is high. This makes it difficult for those responsible to make the decisions, and for residential users, it often means spending differences in subsequent years. One of the consequences of setting prices and rates significantly higher than obtainable may also be the reluctance of local communities to take measures to increase the energy efficiency of the heat supply system. From the point of view of heating costs, such decisions may distort the economic effect of thermo-modernization.

PL

Znaczna część (około 55%) z ponad 14 mln polskich gospodarstw domowych stanowi fragment budynków wielorodzinnych. W tej grupie duży udział mają budynki będące zasobami spółdzielni lub wspólnot mieszkaniowych. Zaopatrzenie w ciepło odbywa się z sieci ciepłowniczej lub ze źródeł lokalnych. W odniesieniu do obiektów, które są zasilane z kotłowni gazowych, konieczne jest podpisanie i realizacja umów na dostawę gazu. Od 1 października 2017 r. został zniesiony obowiązek przedstawiania do zatwierdzenia Prezesowi Urzędu Regulacji Energetyki taryf w zakresie obrotu gazem, z wyjątkiem odbiorców w gospodarstwach domowych. Decyzje w zakresie wyboru dostawcy i treści zawieranej umowy podejmują uprawnione do tego organy spółdzielni lub wspólnoty mieszkaniowej. Konsekwencje takich decyzji ponoszą użytkownicy lokali mieszkalnych. Umowa na dostawę paliwa gazowego ustala ceny i stawki obowiązujące w danym okresie. Trafność decyzji o momencie zawarcia lub aneksowania umowy, wypowiedzenia dotychczasowych warunków i podpisanie nowej umowy czy też skuteczność negocjacyjna skutkują obciążeniem finansowym dla wszystkich użytkowników, a przecież koszty ogrzewania pomieszczeń i przygotowania ciepłej wody użytkowej stanowią w Polsce znaczącą składową ogólnych kosztów utrzymania nieruchomości. Zbyt wysokie koszty związane z zaopatrzeniem w ciepło to nie tylko dodatkowe wydatki dla właścicieli mieszkań. Zmniejsza się również atrakcyjność lokali mieszkalnych na rynku najmu. Prowadzona działalność usługowa w lokalach usługowych zlokalizowanych w takich zasobach jest również mniej konkurencyjna. Autorzy artykułu przeanalizowali ceny gazu na polskim rynku w okresie ostatnich 3 lat i przedstawili wyniki symulacji skutków określonych cen i stawek ustalonych w umowie na dostawę paliwa na koszt ogrzewania z punktu widzenia pojedynczego lokalu. Ponieważ w skali roku nie są to duże kwoty, nie motywują one do optymalizacji w tym zakresie warunków umowy na zakup gazu. Dynamika zmian cen gazu w Polsce, mimo że nieco odbiegająca od trendów światowych, jest duża. Utrudnia to osobom odpowiedzialnym podejmowanie trafnych decyzji, a dla użytkowników lokali mieszkalnych często oznacza różnice wydatków w kolejnych latach. Jedną z konsekwencji ustalenia cen i stawek istotnie wyższych od możliwych do uzyskania może być też niechęć lokalnych społeczności do podejmowania działań zwiększających efektywność energetyczną systemu zaopatrzenia w ciepło. Z punktu widzenia kosztów ogrzewania takie decyzje mogą bowiem wypaczyć efekt ekonomiczny termomodernizacji.

3

Predykcja zużycia ciepła w lokalu mieszkalnym na podstawie danych historycznych z ciepłomierzy mieszkaniowych

Bartnicki Grzegorz, Nowak Bogdan

Instal

|

2020

|

nr 12

15--20

PL

Koszty zakupu ciepła, paliwa gazowego i energii elektrycznej na potrzeby ogrzewania budynków wielorodzinnych dzielone są na poszczególne lokale mieszkalne i użytkowe. Do pomiaru zużycia ciepła do ogrzewania mieszkań stosowane są m.in. ciepłomierze. Urządzenie to może jednak ulec awarii, która uniemożliwia odczyt danych. W artykule opisano analizę możliwości wykorzystania danych historycznych do oszacowania udziału w kosztach ogrzewania całego budynku takiego lokalu, w którym stwierdzona została awaria ciepłomierza. Zaproponowano, aby w tym celu wyodrębnić na podstawie danych z poprzednich okresów rozliczeniowych grupę mieszkań jednorodnych z mieszkaniem z uszkodzonym ciepłomierzem. Zamiast oszacowania na podstawie uśrednionych wskaźników jednostkowych wyznaczonych w oparciu o pomiary dla wszystkich mieszkań, można wówczas wyznaczyć brakujący odczyt zużycia na podstawie wartości wyznaczonych dla tej grupy mieszkań jednorodnych. Artykuł opisuje praktyczne wykorzystanie tej metody, na przykładzie systemu zaopatrzenia w ciepło grupy budynków mieszkalnych na jednym z wrocławskich osiedli.

EN

The purchase costs of heat, gas fuel or electricity for the dwelling heating are divided into individual residential and commercial premises. For example, heat meters are used to measure the heat consumption for heating individual apartments. However, this device may be damaged and the data cannot be read. The article describes an analysis of the possibility of using historical data to estimate the share in the heating costs of this premise in which a heat meter failure has been found. For this purpose, it was proposed to distinguish a group of homogeneous flats from a flat with a damaged heat meter on the basis of data from previous billing periods. Instead of estimating on the basis of average unit indicators calculated on the basis of records from all apartments, it is possible to determine the missing consumption reading based on the values calculated for this group of homogeneous apartments. The article describes the practical use of this method, on the example of a heat supply system for a group of residential buildings in one of Wrocław’s housing estates.

4

Koniec sezonu grzewczego a efektywność energetyczna instalacji odbioru ciepła

Bartnicki Grzegorz, Nowak Bogdan

Instal

|

2020

|

nr 4

2--11

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań działania systemów zaopatrzenia w ciepło budynków wielorodzinnych, w końcu sezonu grzewczego. Pomiary przeprowadzono w 2019 r. dla nietypowego sezonu grzewczego, wydłużonego do końca maja. W oparciu o przeprowadzone pomiary wyznaczono efektywność energetyczną instalacji dystrybucji ciepła. Straty ciepła w samej instalacji centralnego ogrzewania oszacowano na 27-60%, w zależności od okresu, którego dotyczyły te obliczenia. Wykazano również, że w odbiorze ciepła uczestniczyła tylko część mieszkań. 10-30% mieszkań odpowiadało za ponad 70% zużycia ciepła na ogrzewanie. Zwrócono uwagę na konieczność wyłączenia instalacji ogrzewania na okres lata, jak również na znaczenie dla ograniczenia zużycia ciepła trafności decyzji o zakończeniu sezonu grzewczego i przestawienia źródła ciepła na pracę dla warunków lata.

EN

The article presents the results of research on the heat supply systems for multi-family buildings at the end of the heating season. The measurements were carried out in 2019 for the atypical heating season, extended until the end of May. Based on the measurements carried out, the energy efficiency of the heat distribution system was calculated. Heat losses in the central heating installation were estimated at 27-60%, depending on the measurements period. It was also shown that only part of the apartments participated in the heat using. 10-30% of flats accounted for over 70% of heat consumption for heating. Attention was drawn to the need to turn off the heating system for the summer, as well as the accuracy of the decision to end the heating season and switching the heat source to work for summer conditions.

5

Prognozowanie przedziału czasowego z maksymalnym w ciągu doby z użyciem gazu przez kotłownię

Nowak Bogdan, Bartnicki Grzegorz

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2019

|

nr 109

93--109

PL

Działania mające na celu poprawę efektywności energetycznej systemów zaopatrzenia w ciepło wymagają korzystania z coraz bardziej złożonych metod. Podstawowe sposoby zmniejszenia zużycia ciepła poprzez stosowanie lepszej izolacji cieplnej mają coraz bardziej ograniczone możliwości iwymagają stosunkowo dużych nakładów finansowych. Dobre efekty mogą być osiągane przez coraz lepsze dopasowanie rozwiązań technicznych, sposobów regulacji czy zasad eksploatacji źródła ciepła do warunków konkretnego obiektu zasilanego wciepło. Wymaga to jednak zarówno badań identyfikujących skuteczność takich metod, jak inarzędzi służących do opisu wybranych elementów systemu czy jego całości. Artykuł przedstawia wyniki badań przeprowadzonych dla kotłowni gazowej zasilającej w ciepło grupę budynków mieszkalnych. Celem było zbudowanie modelu, który prognozowałby dla konkretnego dnia przedział czasowy, w którym występuje maksymalne zużycie gazu. Dysponując pomiarami zużycia gazu wkolejnych godzinach doby, zdecydowano się zbudować model prognostyczny wyznaczający tę część doby, w której takie maksimum wystąpi. W opracowanym modelu zdecydowano się zastosować procedurę lasów losowych (random forest). Do utworzenia modelu zastosowano pakiet mlr (Kassambara), w którym przeprowadzono również strojenie hiperparametrów modelu na bazie danych historycznych. W oparciu o odrębne dane dla innego okresu działania kotłowni przedstawiono wyniki oceny jego jakości. Uzyskano skuteczność niemal 44%. Strojenie modelu wpłynęło na poprawę jego zdolności predykcyjnych.

EN

The heat supply systems energy efficiency improvement requires the use of increasingly complex methods. The basic ways to reduce heat consumption is by using better thermal insulation, although they have more and more limited possibilities and need relatively large financial outlays. Good effects can be achieved by the better heat source adaptation to the conditions of aspecific facility supplied with heat. However, this requires research that identifies the effectiveness of such solutions as well as the tools used to describe selected elements of the system or its entirety. The article presents the results of tests carried out for agas boiler room supplying heat to agroup of residential buildings. The goal was to build amodel that would forecast the day range in which the maximum gas consumption occurs for agiven day. Having measurements of gas consumption in subsequent hours of the day, it was decided to build aforecasting model determining the part of the day in which such amaximum would occur. To create the model the random forest procedure was used along with the mlr (Kassambara) package. The model’s hyperparameters were tuned based on historical data. Based on data for another period of boilerroom operation, the results of the model’s quality assessment were presented. Close to 44% efficiency was achieved. Tuning the model improved its predictive ability.

6

Ocena atrakcyjności ciepła systemowego w oparciu o badania ankietowe specjalistów

Bartnicki Grzegorz, Nowak Bogdan

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2019

|

nr 109

215--226

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań ankietowych, których celem była ocena atrakcyjności scentralizowanych systemów zaopatrzenia w ciepło w porównaniu z innymi źródłami ciepła. Działania ukierunkowane na poprawę efektywności energetycznej budynków wwarunkach klimatu Polski na razie jeszcze nie doprowadzą do wyeliminowania konieczności wyposażenia w źródło ciepła instalacji ogrzewania czy układu przygotowania ciepłej wody użytkowej. Źródło ciepła pozostaje zatem nadal istotnym elementem systemu zaopatrzenia w ciepło, warunkującym na wiele lat zarówno koszty ogrzewania, komfort, jak i oddziaływanie na środowisko. Decyzja o wyborze sposobu zaopatrzenia w ciepło podejmowana jest zazwyczaj przez inwestora lub projektanta. Czasem udział w tej decyzji ma dostawca urządzeń czy wykonawca. Wpływ na nią może mieć wiele różnych czynników, wynikających również z konkretnej lokalizacji obiektu. Tylko częściowo warunkuje ją prawo lokalne w postaci miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego. Istotne są również uwarunkowania techniczne (np. dostępność sieci ciepłowniczej lub gazowej), ekonomiczne ifinansowe, jak również czynniki dużo bardziej subiektywne, jakim np. są określone preferencja projektanta lub wykonawcy. Coraz częściej obserwowana jest niechęć do korzystania z ciepła systemowego, nawet przy korzystnych warunkach lokalizacyjnych i możliwości podłączenia budynku do sieci ciepłowniczej. Jako źródło ciepła wybierana jest kotłownia gazowa czy zasilane energią elektryczną pompy ciepła. Nasuwa się więc pytanie, czy słuszne są takie decyzje i czym mogą być uzasadniane. Jako metodę badawczą wykorzystano ankiety, które przeprowadzono wśród osób, które już teraz mają lub wnajbliższej przyszłości będą mieć wpływ na decyzje projektowe iinwestycyjne. Uzyskane wyniki potwierdziły duże zainteresowanie scentralizowanymi systemami zaopatrzenia w ciepło, docenienie ich zalet w zestawieniu z innymi sposobami wytwarzania energii końcowej. Ankietowani mieli na uwadze również wady, które mogą skłonić do korzystania zalternatywnego sposobu zaopatrzenia w ciepło.

EN

The article presents the results of surveys to assess the attractiveness of centralized heat supply systems in comparison with other heat sources. The heat source is an important element of the heat supply system which determines heating costs, comfort and environmental impact. The decision on the choice of the type of heat supply system is usually made by the investor or designer. Sometimes the equipment supplier or contractor has a part in this decision. The choice can be influenced by many different factors, also resulting from the specific location of the building. This is only partly determined by local law in the form of a local spatial development plan. The technical conditions (i.e. availability of heating or gas network), economic and financial, as well as much more subjective factors, such as the designer’s or contractor’s preference are also important. Aversion to district heating is growing, even when there are favorable conditions and the possibility of connecting the building to the heating network. Instead, a gas boiler or electrically powered heat pump is selected. This raises the question of whether such decisions are right and how they can be justified. As a research method, surveys were used, which were conducted among people who already have or will have an impact on design and investment decisions in the near future. The obtained results confirmed a large interest in district heating, appreciating their advantages in comparison with other methods of heat generation. The respondents also had the disadvantages that may lead to the use of an alternative methods of heat supplying in mind.

7

Możliwości poprawy efektywności energetycznej systemów grzewczych z lokalną kotłownią gazową

Bartnicki Grzegorz, Nowak Bogdan

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2019

|

nr 109

65--78

PL

Artykuł omawia problematykę dotyczącą poprawy efektywności energetycznej systemów zaopatrzenia w ciepło. Zwrócono uwagę na konieczność podejmowania działań nie tylko w przypadku dużych obiektów i systemów, ale również pojedynczych budynków i kotłowni lokalnych. Monitoring pracy systemu zaopatrzenia w ciepło pozwala na diagnozowanie najsłabszych jego elementów i podejmowanie decyzji prowadzących do poprawy efektywności energetycznej. W przypadku kotłowni, w której prowadzono badania, wyniki takiego monitoringu przekonały do wyposażenia jej w dodatkowy układ automatycznej regulacji z algorytmem mającym na celu ograniczenie liczby cykli włączeń i wyłączeń palników. Ograniczenie liczby załączeń palników, podobnie jak w przypadku innych urządzeń spalinowych i elektrycznych, ma istotny wpływ na sprawność energetyczną całego układu. Dodatkowo zwiększa również trwałość urządzeń, a tym samym zmniejsza koszty serwisu i napraw. Najprostsze algorytmy sterowania, często stosowane w regulatorach instalowanych w jednostkach kotłowych, nie zapewniają jednak optymalizacji w tym zakresie. Zastosowane urządzenie zewnętrzne pozwoliło ograniczyć liczbę cyklów włączeń i wyłączeń palników przy zachowaniu jakości dostawy ciepła do instalacji ogrzewania i układu przygotowania c.w.u. W materiale zarekomendowano również inne sposoby poprawy efektywności energetycznej systemu zaopatrzenia w ciepło istniejących budynków wielorodzinnych.

EN

The article discusses issues related to improving the energy efficiency of heat supply systems. It draws attention to the need to take action not only for large objects and systems, but also for individual buildings and their boiler plants. Heat supply system monitoring allows for the diagnosis of the weakest elements and making decisions leading to the improvement of energy efficiency. In the case of the boiler room where the research was carried out, the results of such monitoring convinced to equip boilers with an additional automatic control system, with an algorithm limiting the number of burner switching cycles and shutdowns. Limiting the number of switching on the burners, as in the case of other combustion and electric devices, has a significant impact on the energy efficiency of the entire system. In addition, it also increases the durability of the devices, and thus reduces costs of servicing and repairs. The simplest control algorithms, often used in controllers installed in the boiler units, do not provide optimization in this respect. The external device used has allowed the number of burners on and off cycles to be limited while maintaining the quality of the heat supply to the heating installation and the heat treatment system.The material also presents other ways to improve the energy efficiency of the heat supply system in existing multi-family buildings.

8

Współczynnik wykorzystania mocy umownej kotłowni gazowej jako podstawa do jej diagnostyki

Bartnicki Grzegorz, Nowak Bogdan

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2019

|

T. 50, nr 2

43--49

PL

Użytkowane w Polsce lokalne źródła ciepła wyposażone są przeważnie tylko w podstawowe systemy kontrolne i pomiarowe. Nie zawsze uzyskane na tej podstawie informacje mogą być wykorzystane do szybkiego identyfikowania stanów awaryjnych czy oceny efektywności energetycznej. Zasadny jest zatem rozwój i opracowywanie metod i narzędzi analitycznych, które mogą służyć do takich zastosowań, szczególnie, gdy mogą zostać wykorzystane powszechnie dostępne dane pomiarowe. Celem przeprowadzonych badań było potwierdzenie możliwości wykorzystania współczynnika wykorzystania mocy umownej do porównania warunków działania kotłowni gazowych oraz diagnozowania ich efektywności. Można też na podstawie stworzonej bazy danych ocenić na ile moc zamówiona ustalona przez operatora systemu odpowiada rzeczywistym potrzebom. Na podstawie pomiarów wykonanych w pięciu kotłowniach gazowych zlokalizowanych we Wrocławiu obliczone zostały współczynniki wykorzystania mocy umownej (w skali roku) w latach 2016 i 2017, a uzyskane wyniki poddano analizie. Wykazano przydatność proponowanego współczynnika do porównywania systemów o różnej wielkości. Na podstawie danych z okresu 12 lat (2006-2017) analizowano również zmienność w czasie współczynnika wykorzystania mocy umownej w 11 kotłowniach, wykazując w ten sposób wyraźną jego korelację ze średnią temperaturą dobową powietrza zewnętrznego w sezonie grzewczym. Potwierdzono, że za pomocą bardzo prostego do wyznaczenia współczynnika, nawet bez rozbudowanego układu pomiarowego kotłowni, można monitorować jakość funkcjonowania systemów zaopatrzenia w ciepło zasilanych z lokalnych kotłowni gazowych. Wykorzystać można w tym celu już wyniki pomiarów lub dane służące do rozliczenia kosztów ogrzewania. Metoda jest przydatna m.in. przy identyfikowaniu ryzyka nadmiernego zużycia ciepła, szukaniu nieprawidłowości w zużyciu paliwa czy ocenie przewymiarowania mocy umownej.

EN

Domestic heat sources used in Poland are usually equipped only with basic control and measurement systems. Information not always obtained on this basis can be used for quick identification of emergency states or energy efficiency as- sessment. Therefore, it is reasonable to develop and develop analytical methods and tools that can be used for such applications, especially when commonly available measurement data can be used. The aim of the conducted research was to confirm the possibility of using the contractual capacity coefficient to compare the operating conditions of gas boiler rooms and to diagnose their effectiveness. On the basis of the created database, it is also possible to assess on this basis how much the ordered power determined by the system operator corresponds to the real needs. Based on the measurements made in five gas-fired boiler plants located in Wrocław, the contractual capacity utilization coefficients (per year) for 2016 and 2017 were calculated and the results obtained were analyzed. The usefulness of the proposed coefficient for comparing systems of various sizes has been demonstrated. On the basis of data from the 12-year period (2006-2017), the variability over time of the contracted capacity utilization rate for 11 boiler houses was also analyzed, thus showing a clear correlation with the average daily temperature of the outdoor air during the heating season. It was confirmed that with the help of a very simple to determine the coefficient, even without the extensive boiler room measurement system, it is possible to monitor the quality of functioning of the heat supply systems supplied from local gas boiler rooms. For this purpose, you can use the meas- urements or data used to settle heating costs. The method is useful, among others in identifying the risk of excessive heat consumption, searching for irregularities in fuel consumption or assessing oversizing of contracted capacity.