Moc zamówiona a zużycie ciepła

Autor artykułu opublikowanego w numerze 12/2014 miesięcznika „Administrator”, „Świadectwa charakterystyki energetycznej a zamówiona moc cieplna”, Andrzej Duszyński, zachęca do opracowania świadectwa charakterystyki energetycznej na podstawie zużycia ciepła oraz do dokonania na tej podstawie weryfikacji mocy zamówionej w budynkach.

Przeanalizujmy, czy takie podejście jest właściwe i jakie będą konsekwencje działań ustalenia mocy zamówionej na podstawie zużycia.

Stan prawny

Stosownie do § 2 pkt. 15 Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 15 stycznia 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemów ciepłowniczych (DzU z 2007 r. nr 18, poz. 92), to odbiorca ustala zamówioną moc cieplną.

Należy jednak pamiętać, że zamówiona moc cieplna to największa moc cieplna, jaka w danym obiekcie wystąpi w warunkach obliczeniowych, niezbędna do pokrycia strat ciepła w celu utrzymania normatywnej temperatury wewnętrznej i wymiany powietrza w pomieszczeniach, utrzymania normatywnej temperatury ciepłej wody w punktach czerpalnych oraz prawidłowej pracy innych urządzeń i instalacji wykorzystujących dany czynnik grzewczy.

W praktyce oznacza to, że właściciel nowo powstałego budynku na podstawie przygotowanych projektów branżowych: centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej odczytuje moc, jaką powinien zamówić od dostawcy ciepła. Sposób obliczania mocy cieplnej na potrzeby instalacji centralnego ogrzewania reguluje norma unijna PN-EN-12831: 2006 – Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowanego obciążenia cieplnego.

Norma jest przetłumaczoną normą EN-12831: 2003, która została przyjęta przez CEN – Europejski Komitet Normalizacyjny 6 lipca  2002 roku i zastąpiła tym samym normę PN-B-03430: 1994. Zgodnie z przepisami, członkowie CEN byli zobowiązani nadania jej statusu normy krajowej bez wprowadzania jakichkolwiek zmian. Do organizacji CEN należą krajowe jednostki normalizacyjne z państw Unii Europejskiej, Turcji oraz EFTA (The European Fair Trade Association).

Norma przedstawia metodologię obliczeń całkowitego projektowego obciążenia cieplnego budynku (podobnie jak poprzednia norma, PN-B-03430: 1994), z uwzględnieniem dodatkowej nadwyżki ciepła, potrzebnej do ogrzania budynku, jeżeli system centralnego ogrzewania działa z osłabieniem.

Norma podaje sposób wyznaczenia obciążenia cieplnego dla poszczególnych pomieszczeń w celu doboru grzejników oraz dla całego budynku lub jego części w celu dobrania źródła ciepła, a tym samym wskazuje jaka powinna być moc zamówiona na potrzeby systemu centralnego ogrzewania.

W celu wyznaczenia projektowego obciążenia cieplnego przyjęto następujące założenia:

• równomierny rozkład temperatury powietrza oraz temperatury projektowej (wysokość pomieszczeń nie przekracza 5 m),
• wartości temperatury powietrza i temperatury operacyjnej są takie same (budynki są dobrze zaizolowane),
• występują stałe wartości temperatury w czasie, zarówno wewnętrznej i zewnętrznej – czyli nie uwzględniamy wewnętrznych zysków ciepła,
• zakładamy stałe właściwości elementów budynku w funkcji temperatury, tzn. nie zmienia się współczynnik przenikania ciepła dla przegrody budowlanej.

W Polsce wyróżniono pięć stref klimatycznych. Cechą charakterystyczną każdej z nich jest najniższa temperatura zewnętrzna, która przyjmujemy do obliczeń przy wyznaczaniu obciążenia cieplnego.

Strefa klimatyczna I znajduje się na zachodzie Polski i cechuje ją najwyższa temperatura zewnętrzna, -16°C.

Temperatura, jaką przyjmujemy do obliczeń, obniża się stopniowo w kierunku wschodnim i w okolicy Suwałk, znajdujących się w V strefie klimatycznej, osiąga -24°C.

Znaczny obszar Polski znajduje się w III strefie klimatycznej, w której do obliczeń przy wyznaczaniu obciążenia cieplnego budynku (mocy) przyjmujemy temperaturę zewnętrzną -20°C.

Dla każdej strefy klimatycznej określono również średnią roczną temperaturę zewnętrzną (jej wysokość znajduje się w przedziale 5,5-7,9°C), która jest nam potrzebna do wyznaczenia strat przez przenikanie do gruntu.

Przy obliczaniu strat ciepła do gruntu zakładamy, że temperatura ta jest stała w całym sezonie grzewczym i wynosi dokładnie tyle, ile średnia roczna temperatura zewnętrzna dla danej strefy klimatycznej.

Temperatury wewnętrzne, które są przyjmowane do obliczeń, wiążą się ze sposobem wykorzystania pomieszczeń czasem przebywania użytkowników czy wykonywaną pracą:

• w magazynach, halach garażowych i postojowych, maszynowniach oraz pomieszczeniach nieprzeznaczonych do przebywania ludzi temperatura wewnętrzna powinna wynosić 5°C,
• na klatkach schodowych i w pompowniach powinna być utrzymywana temperatura 8°C,
• magazyny, składy wymagające obsługi ludzi, kościoły, przedsionki, poczekalnie przy salach widowiskowych oraz hale, w których wykonywana jest ciężka praca fizyczna, wymagają zapewnienia temperatury wewnętrznej 12°C,
• sale gimnastyczne, sale widowiskowe bez szatni, ustępy publiczne - 16°C,
• w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego pobytu ludzi powinniśmy utrzymywać temperaturę wewnętrzną na poziomie 20°C,
• w łazienkach, gabinetach lekarskich i szatniach, w których ludzie się rozbierają, powinno być 24°C.

Wyznaczając obciążenie cieplne budynku, obliczamy wszystkie rodzaje strat ciepła przez przenikanie i wentylację.

Rozróżnia się cztery przypadki strat ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej od temperatury zewnętrznej charakterystycznej dla danej strefy klimatycznej:

• bezpośrednio do otoczenia przez obudowę budynku, czyli np. z pomieszczenia ogrzewanego do wymaganej temperatury wewnętrznej przez ściany, dach, drzwi, okna do temperatury zewnętrznej dla danej strefy klimatycznej,
• do otoczenia przez przestrzeń nieogrzewaną, np. z pomieszczenia ogrzewanego przez nieogrzewany garaż, przedsionek, spiżarnię, magazyn, przez przestrzeń nieogrzewanego poddasza,
• do otoczenia przez grunt (podłoga budynku na gruncie, podłoga piwnicy),
• do sąsiedniej przestrzeni ogrzewanej o znacząco różnej temperaturze projektowej. np. z pomieszczenia mieszkalnego na klatkę schodową, przyjęto, że straty należy liczyć w przypadku gdy różnica temperatur wewnętrznych pomiędzy pomieszczeniami wynosi co najmniej 4 K.

Do obliczanych strat ciepła przez przenikanie dodajemy straty wynikające z liniowych mostków cieplnych.

Są to zatem miejsca, w których mamy nieciągłość izolacji cieplnej, jak np. połączenie płyty balkonowej z budynkiem, miejsce obsadzenia drzwi czy okien.

Do strat związanych z przenikaniem dodajemy straty związane z podgrzaniem powietrza wentylacyjnego. W normie zostały określone minimalne ilości wymienianego w ciągu godziny powietrza w funkcji kubatury pomieszczenia.

Przyjęty zgodnie z powyższymi zasadami strumień powietrza jest powiększony o jego dodatkową ilość, infiltrującą do budynku.

Sposób obliczania strumienia infiltrującego zależy od szczelności obiektu, jego ekspozycji na wiatr oraz od położenia przestrzeni ogrzewanej ponad poziom gruntu.

Analogicznie jak przy obliczaniu strat przez przenikanie, strumień powietrza wentylacyjnego musi być podgrzany o ΔT od temperatury zewnętrznej związanej z daną strefą klimatyczną do wymaganej temperatury wewnętrznej.

Wyznaczając ΔT dla mieszkania w budynku wielorodzinnym położonym w Warszawie, czyli III strefie klimatycznej, otrzymamy zatem:

ΔT = 40 K

ΔT = [20°C – (-20°C)] = 40 K

Przy obliczaniu mocy, jaką należy zamówić w związku z podgrzaniem ciepłej wody użytkowej, należy:

• przyjąć ilość ciepłej wody w litrach na mieszkańca na dobę,
• uwzględnić przerwy w użytkowaniu wody związane z urlopami (standardowo przyjmuje się 1%) oraz współczynnik jednoczesności wykorzystywania ciepłej wody w budynku.

Tym samym moc zamówiona na potrzeby instalacji ciepłej wody jest mocą średnią wynikającą głównie z faktu, że nie wszyscy w tym samym czasie używają ciepłej wody.

W przypadku budynków ocieplanych w trakcie eksploatacji w trybie ustawy termomodernizacyjnej, nowa moc zamówiona powinna zostać wyliczona w audycie, natomiast jeżeli inwestor ocieplił budynek bez wykonywania audytu, powinien zlecić wyliczenie nowej mocy, aby móc ją zmniejszyć u dostawcy ciepła.

Moc zamówiona na potrzeby centralnego ogrzewania to opłata za „gotowość” dostarczenia takiej ilości energii cieplnej w jednostce czasu (bo [W] = [J]/[s]), która pozwoli na utrzymanie w danym obiekcie normatywnej temperatury wewnętrznej, np. 20°C w budynkach mieszalnych, przy temperaturze zewnętrznej charakterystycznej dla danej strefy klimatycznej (w zależności od strefy to temperatury: -16°C; -18°C; -20°C; -22°C; -24°C).

Zamówiona moc cieplna dla c.o., zgodnie z przedstawioną metodologią, pozwoli na ogrzanie budynku do wymaganej temperatury wewnętrznej, niezależnie od tego, czy są w nim zyski bytowe od ludzi i urządzeń, gdy na zewnątrz panuje temperatura adekwatna dla danej strefy klimatycznej.

W poszczególnych pomieszczeniach do grzejników zostanie dostarczony czynnik grzewczy w takiej ilości i o takiej temperaturze, dzięki którym poprzez powierzchnię oddającą ciepło utrzyma tam zadaną obliczeniową temperaturę wewnętrzną.

Mówiąc o mocy zamówionej, musimy mieć świadomość, że w ciągu danego sezonu grzewczego może się zdarzyć tylko kilka godzin, kiedy będzie potrzebna taka ilość ciepła.

Zużycie ciepła to wielkość podawana najczęściej w GJ. Jest to pomierzona ilość ciepła, jakie zostało dostarczone do budynku w danym sezonie grzewczym.

Zależy ono od długości sezonu grzewczego oraz temperatur zewnętrznych, jakie panowały na dworze w okresie ogrzewania.

Zużycie ciepła jest również uzależnione od zysków ciepła, jakie dostają się do budynku poprzez przegrody przezroczyste (zysków słonecznych) oraz od zysków bytowych.

Wielkość zużycia ciepła w GJ możemy odczytać na ciepłomierzu w węźle cieplnym, wielkość tę podaje się również na fakturze od dostawcy ciepła.

Wraz z ustawą o termomodernizacji i remontach, w której wysokość wypłacanej premii termomodernizacyjnej zależy od redukcji zużycia ciepła w budynkach, pojawiła się potrzeba wyliczania tej wartości.

Od 2009 roku zużycie ciepła w budynku obliczamy, stosując algorytm obliczeń z normy PN-EN-13790: 2009.

Norma ta pozwala na zastosowanie dwóch metod obliczeń:

• metodzie stacjonarnej - liczony jest w niej bilans cieplny, który dotyczy długiego okresu, miesiąca lub roku; przyjmujemy wtedy do obliczeń średnią temperaturę zewnętrzną miesiąca, roku,
• metody dynamicznej, np. godzinowej, gdzie przy jej zastosowaniu uwzględniamy zmiany temperatury zewnętrznej co godzinę - to metoda wskazana przy wyliczaniu zużycia ciepła do systemów chłodzenia.

Norma PN-EN 13790 jest normą unijną, dlatego każde państwo ma możliwość dobrania algorytmu obliczeń adekwatnego do panującego w nim klimatu.

W Polsce przy obliczaniu zużycia ciepła na potrzeby centralnego ogrzewania można zastosować metodę miesięczną.

Oznacza to, że do przygotowania bilansu cieplnego dla danego miesiąca do obliczeń została przyjęta średnia temperatura tegoż miesiąca z najbliższej stacji metrologicznej.

Wyniki zużycia ciepła dla typowych okresów grzewczych, uzyskane przy użyciu tej metody, różnią się nieznacznie (5–7%) od wartości odczytanych z ciepłomierza.

Dla Warszawy, leżącej w III strefie klimatycznej, do obliczenia mocy przyjmowano temperaturę zewnętrzną -20˚C, natomiast do obliczenia zużycia ciepła temperatury te wynoszą odpowiednio:

Bilans zużycia ciepła dla każdego miesiąca uwzględnia straty przez przenikanie przez przegrody oraz straty na potrzeby podgrzania powietrza wentylacyjnego, pomniejszone o zyski od nasłonecznienia oraz zyski bytowe.

Zyski ciepła częściowo pokrywają jego straty.

Zdarza się też, że - w przypadku technologii emitujących duże zyski na początku i na końcu sezonu grzewczego – zyski ciepła całkowicie pokryją straty.

Do obliczeń jako temperaturę zewnętrzną przyjmujemy średnią temperaturę danego miesiąca.

Po zsumowaniu wyników z poszczególnych miesięcy mamy zużycie ciepła w danym roku.

Jakie dane na znajdują się na świadectwie charakterystyki energetycznej?

Świadectwo charakterystyki energetycznej jest dokumentem pokazującym zużycie energii w budynku. Przy obliczaniu zużycia programy wykorzystują algorytm obliczeń z normy PN-EN-13790: 2009.

Wskaźnik energii końcowej EK, podany w kWh/m²·rok, pomnożony przez m² ogrzewanej części nieruchomości pokaże, ile energii powinien zużyć budynek w ciągu roku, tylko jednostką na certyfikacie energetycznym są kWh, co można przeliczyć na GJ i porównać z odczytem z naszego ciepłomierza: 1 GJ = 277,8 kWh.

Na drugiej stronie świadectwa charakterystyki energetycznej można odczytać wartości energii końcowej z podziałem na systemy centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej, a potem, w zależności od sposobu opomiarowania węzła cieplnego, porównać obliczenia z wartością odczytów.

Zużycie ciepła w GJ za poszczególne miesiące, z podziałem na centralne ogrzewanie i ciepłą wodę użytkową, znajduje się też na fakturze od dostawcy ciepła.

Procedura zmiany mocy zamówionej na podstawie przedsiębiorstwa Dalkia - dostawcy ciepła na terenie Warszawy

Zgodnie z § 41 ust. 1 Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 17 września 2010 r. w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń z tytułu zaopatrzenia w ciepło (DzU z 2010 r. nr 194, poz. 1291) częstotliwość zmian mocy zamówionej została ograniczona.

I tak, zamówiona moc cieplna jest wprawdzie ustalana przez odbiorcę, lecz co najmniej na 12 miesięcy, i może być zmieniona wyłącznie w terminie ustalonym w umowie sprzedaży ciepła, w umowie o świadczenie usług przesyłania lub dystrybucji albo w umowie kompleksowej.

Z wnioskiem o zmianę zamówionej mocy cieplnej do przedsiębiorstwa energetycznego należy zwracać się w terminie i w formie przewidzianej w umowie.

Dostawą ciepła na terenie Warszawy zajmuje się przedsiębiorstwo Dalkia. Wniosek o zmianę - zmniejszenie - mocy zamówionej można złożyć do 15 marca danego roku.

W przypadku, gdy odbiorca składa wniosek o zmniejszenie mocy do 10% obecnie zamówionej, nie ma potrzeby składania dodatkowych opracowań czy dokumentów.

W przypadku, gdy odbiorca zgłasza zmniejszenie mocy powyżej 10%, dostawca ciepła oczekuje dołączenia do wniosku audytu energetycznego lub innego projektu, z którego to wynika.

Oczywiście, właściciel w dalszym ciągu może oczekiwać realizacji zgodnie ze zgłoszeniem, wtedy należy się liczyć z wizytą na budynku techników firmy Dalkia, a w przypadku, gdy nie stwierdzą przesłanek do zmiany mocy zamówionej - pisma, że przedsiębiorstwo nie ponosi odpowiedzialności za niedogrzanie budynku.

Zmniejszenie mocy jest realizowane poprzez wstawienie na wejściu sieci cieplnej do budynku kryzy, która ogranicza przepływ wody grzewczej do zamówionego zapotrzebowania ciepła.

Co się stanie, jeżeli zamówiona moc będzie zbyt mała?

Jeżeli mamy umowę z producentem ciepła, to w przypadku przekroczenia zamówionej mocy cieplnej przez odbiorcę, bez uzgodnienia z przedsiębiorstwem energetycznym lub niezgodnie z warunkami umowy, przedsiębiorstwo energetyczne na podstawie wielkości mocy wynikającej z tego przekroczenia może obciążyć odbiorcę dodatkową opłatą za zamówioną moc cieplną oraz dodatkową opłatą za stałą usługę przesyłową w określoną w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 17 września 2010 r. w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń z tytułu zaopatrzenia w ciepło.

Opłaty te oblicza się dla każdego miesiąca, w którym nastąpił pobór ciepła niezgodnie z umową (§ 46 ust. 3, 4 i 5 ww. rozporządzenia).

Gorzej, jeżeli mamy umowę z dystrybutorem, jakim jest Dalkia.

Wtedy przedsiębiorstwo, które zakupiło na podstawie złożonych do 15 marca wniosków i zamówień wymaganą ilość ciepła, nie dysponuje dla nas automatycznie dodatkową mocą i jesteśmy zobligowani złożyć pisemną prośbę o zwiększenie mocy zamówionej.

Dostawca ciepła musi wysłać służby techniczne do budynku w celu dokonania zmian w nastawie kryzy.

Pocieszający jest fakt, że o zwiększanie mocy zamówionej możemy wystąpić w każdym okresie momencie, ale w przypadku zamówionej znacznie zaniżonej mocy w czasie realizacji zamówienia, zgodnie z przedstawioną powyżej procedurą, czekają reklamacje i telefony od użytkowników niedogrzanego budynku.

Wnioski

Błędem jest więc ustalenie mocy zamówionej na potrzeby centralnego ogrzewania tylko na podstawie zużycia oraz średniej temperatury zewnętrznej w danym sezonie grzewczym.

Tak ustalona moc zamówiona zaspokoi potrzeby grzewcze budynku tylko do tej temperatury.

Przyjmując, że średnia temperatura w przytoczonych w artykule okresach grzewczych wynosiła od 4,7°C do 6,2°C, to - w zależności od sezonu grzewczego, na podstawie którego byśmy ustalili moc zamówioną - już w temperaturach poniżej 4,0°C mieszkańcy odczuwaliby dyskomfort cieplny w budynku.

W przypadkach, kiedy mamy podejrzenia, że moc zamówiona jest błędnie ustalona, bo powstała na podstawie podziału mocy zamówionej dla grupy budynków sprzed wielu lat i obecnie nie możemy jej zweryfikować z żadnym wiarygodnym dokumentem branżowym (projektem centralnego ogrzewania, projektem ciepłej wody użytkowej, audytem energetyczny) lub wiemy, że w budynku zostały wykonane prace ociepleniowe czy wymiana okien i drzwi w częściach wspólnych i w lokalach, możemy postarać się o zweryfikowanie tej mocy w dwojaki sposób.

Jednym jest zlecenie wykonania obliczeń przy użyciu metodologii zgodnej z ustawą termomodernizacyjną (jak do audytu).

Budynek wprowadzamy do programu bryłowo, a nie poszczególnymi pomieszczeniami, co znacznie skraca czas wykonania obliczeń.

Drugą metodą jest zamówienie u dostawcy ciepła odczytu z licznika, kiedy panowały najniższe temperatury zewnętrzne, i poproszenie specjalistów o wyrysowanie krzywej grzania, z której odczytamy moc zamówioną dla temperatury -20°C.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!