Nie tylko sprawność źródła ciepła – skąd wynikają straty energii w instalacji grzewczej?

System grzewczy składa się z czterech głównych elementów – każdy z nich bierze udział jako składowa całkowitej sprawności. Ta zasada odnosi się zarówno do ogrzewania, jak i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Każdy pewnie wie, że jednym ze składników jest sprawność wytwarzania ciepła, czyli sprawność urządzenia grzewczego. Czym są jednak pozostałe trzy? 

Zdjęcie autora: Michał Jakubiec
Zdjęcie autora: Michał Jakubiec

Michał Jakubiec

Redaktor TERMOMODERNIZACJA.PL
ETS 2, EPBD i uchwały antysmogowe, czyli odpowiednio podatek od ogrzewania, zakaz paliw kopalnych i kopciuchów. epbd sprawność

Podziel się

  • Sprawność wytwarzania ciepła określa, jak dobrze działa urządzenia grzewcze. Co to oznacza w praktyce?
  • Źródłem informacji o sprawnościach jest rozporządzenie o charakterystyce energetycznej budynków, ale przede wszystkim dane z kart katalogowych producentów komponentów instalacji grzewczej.
  • Pozostałe trzy sprawności opisują regulację i wykorzystanie, przesył i akumulację ciepła. Wyjaśniamy, skąd tam się biorą straty energii.

W gwoli wyjaśnienia – sprawność urządzenia grzewczego to iloraz ilości energii, jaką generuje źródło do energii, którą musimy przeznaczyć, aby to ciepło uzyskać. Im wyższa sprawność, tym lepszy poziom przekształcenia energii z nośnika energii w ciepło. Co do zasady sprawność nie może być większa niż 1, ale w przypadku urządzeń grzewczych istnieje wyjątek, którym są pompy ciepła. Tam energia włożona do napędu sprężarki jest dużo niższa od ciepła, które generuje pompa. Różnica wynika z tego, że pompa ciepła wykorzystuje ciepło dolnego źródła, którym najczęściej jest powietrze lub grunt, czyli źródło odnawialne. Dlatego przy ocenie jakości pomp ciepła używa się współczynników efektywności COP i SCOP, które są większe od 1 – wynoszą średnio 3-5. Niemniej jednak w metodologii wyznaczania świadectw charakterystyki energetycznej używa się współczynnika SCOP jako sprawności. 

Sezonową sprawność wytwarzania ciepła przyjmuje się najczęściej na podstawie danych producentów. W niektórych budynkach przeprowadza się kontrole systemu ogrzewania – wówczas przyjmuje się wartości na podstawie tej kontroli. Można skorzystać z tabeli w rozporządzeniu (Dz.U. 2015 poz. 376), gdy brakuje danych. 

Regulacja i wykorzystanie ciepła

Za efektywność wykorzystania ciepła odpowiada także regulacja i wykorzystanie ciepła w przestrzeni ogrzewanej. W tym elemencie uwzględnia się poziom automatyzacji regulowania temperatury, zaawansowanie zaworów termostatycznych, rodzaj systemu dystrybucji ciepła (miejscowe, grzejniki, podłogówka). W przypadku c.w.u. sprawność ta jest zawsze równa 1.

Przesył energii

Trzecia jest sezonowa sprawność przesyłu ciepła ze źródła do przestrzeni ogrzewanej. Prawdopodobnie nieraz dotknęliśmy ciepłej rury, która służy do transportu ciepłej wody do kaloryfera. Te straty ciepła często mimo wszystko ogrzewają pomieszczenia w budynku, ale równie dobrze rury mogą znajdować się przy ścianie zewnętrznej, a większość strat wydostaje się poza budynek. Dlatego uwzględnia się te straty przy obliczeniach grzewczych. Co tutaj jest ważne? Po pierwsze izolacja termiczna – jeśli przewody są zaizolowane, to mniej wydostaje się na zewnątrz. Ważne jest także, jaka temperatura wody płynie wewnątrz rury. Im wyższa, tym wymiana ciepła z powietrzem zewnętrznym jest większa i szybsza, co wynika z zasad termodynamiki. 

Kolejnym elementem jest przekrój rury i jej długość – większe wartości oznaczają większe straty. Dodatkowo ma znaczenie, czy temperatura w systemie grzewczym jest stała, czy regulowana. Jeśli audytor energetyczny nie będzie dysponował odpowiednimi informacjami, to wtedy korzysta się z danych, które można odnaleźć w ww. rozporządzeniu. 

Przykład tabelki z rozporządzenia w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynków.

Magazynowanie ciepła

Na koniec została nam sprawność akumulacji ciepła, która zależy od jakości zbiornika magazynującego. W instalacji c.o. jest to zbiornik buforowy, a w przypadku c.w.u. zasobnik. Są jednak instalacje, w których nie ma tych elementów, co ma miejsce przy miejscowych źródłach ciepła i podgrzewaczach wody. Wówczas sprawność przyjmuje się równą 1

Sprawność całkowita 

Kiedy już wiadomo, jakie są poszczególne sprawności, to można przejść do obliczenia sprawności całej instalacji grzewczej. Średnia sezonowa sprawność całkowita zarówno ogrzewania, jak i przygotowania c.w.u. to iloczyn wszystkich czterech składowych sprawności. Dlatego też, jeśli jeden z elementów instalacji odstaje jakością od innych, to będzie wpływał na sprawność i straty ciepła całego systemu. Sprawność zbiornika magazynującego zależy przede wszystkim od izolacji – podobnie jak z budynkiem. Im grubsza i lepiej wykonana, tym mniejsze straty ciepła do pomieszczenia, w którym znajduje się zbiornik z ciepłą wodą.

Opracowano na podstawie: Rozporządzenia 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)

Zobacz również