Problemy rejestracji i regulacji temperatury w budynkach mieszkalnych

Uniwersalny system sieciowy oparty na rejestratorach temperatury pomieszczeń

Większość stosowanych w Polsce metod rozliczania kosztów ogrzewania bazuje na nagrzejnikowych, elektronicznych podzielnikach kosztów. Podstawowym błędem tych metod jest nieuwzględnianie przepływów ciepła pomiędzy lokalami, zmniejszanie cyrkulacji powietrza przez firany czy zasłony przyczyniając się do znaczącego zafałszowania pomiarów. Autorzy proponują wprowadzenie do pomiarów zużycia mediów w nowo powstających lub modernizowanych budynkach systemu opracowanego na podstawie budynkowej sieci LonWorks lub Ethernet, w którym wykorzystuje się wyłącznie rejestratory temperatury pomieszczeń. Przy współpracy z Katedrą Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie i firmą ZDANIA powstał prototyp uniwersalnego, mieszkaniowego modułu monitoringu mediów w wersji, która umożliwia rejestrację temperatury pomieszczeń oraz zużycie pozostałych mediów. Cały system dla budynku (rys. 3) to wersja najbardziej zaawansowana, sieciowa umożliwiająca przekazywanie danych do dystrybutorów mediów czy do zarządcy (spółdzielni mieszkaniowej). System ten jest skalowalny, co umożliwia wybór mierzonych mediów i sukcesywną rozbudowę systemu. W ten sposób można połączyć jedną siecią całe zasoby spółdzielni.

Rys. 3. Sieć monitoringu mediów z wykorzystaniem systemu LonWorks i Internetu

Propozycja metody określania efektywności energetycznej budynku

Przedstawiony system pomiaru zużycia mediów autorzy proponują wykorzystać do oceny eksploatacyjnej (rzeczywistej) efektywności energetycznej, wprowadzając pewne zmiany [8]. Zmiany te polegają na umieszczeniu rejestratorów temperatury także w piwnicach, na strychach, klatkach schodowych itp. Pozwoli to na dokładniejszą ocenę zużycia ciepła. Dla oceny efektywności energetycznej budynku należy pomierzyć wszystkie rodzaje energii dostarczonej do budynku w okresie sezonu grzewczego. Energia dostarczona to: Q_G – ogrzewanie, Q_EE – energia elektryczna, Q_GS – energia spalanego gazu, Q_CW – ciepła woda, Q_S – energia słoneczna, Q_L – ludzie.

Dostarczona energia zostaje zużyta na pokrycie strat ciepła przez ściany pomieszczeń oraz ich wentylację. Większość wymienionych rodzajów energii jest mierzona bezpośrednio lub pośrednio, natomiast niektóre są przyjmowane szacunkowo. Autorzy jako współczynnik efektywności energetycznej proponują przyjąć stosunek sumy energii dostarczonych do budynku (mieszkania) w sezonie grzewczym do energii, która pozostała w budynku w postaci ciepła określonego za pomocą wskaźnika Y_i (1).

(3)

gdzie:

T_wj – temperatura w pomieszczeniu o numerze j,

T_o – temperatura odniesienia,

S_j – parametr charakteryzujący pomieszczenie (powierzchnia lub kubatura),

τ – czas,

m, k – współczynniki stałe.

Proponowana metoda pomiaru efektywności energetycznej budynku pozwala również na wyznaczenie E_EN dla domów jednorodzinnych z indywidualną instalacją grzewczą. Instalacja centralnego ogrzewania stosowana w domach jednorodzinnych składa się ze sterowanego źródła ciepła, najczęściej kotła gazowego, grzejników znajdujących się w poszczególnych pomieszczeniach, połączeń pomiędzy nimi i źródłem ciepła oraz pompy obiegowej. W takich instalacjach grzewczych regulator temperatury steruje temperaturą wody zasilającej na podstawie różnicy pomiędzy temperaturą zadaną a temperaturą w jednym z ogrzewanych pomieszczeń. Regulator jest wyposażony w czujnik temperatury pomieszczenia reprezentatywnego oraz sterownik programowalny, umożliwiający czasowe sterowanie temperaturą zadaną. Jest to typowa dwustawna regulacja temperatury, przy czym grupowy obiekt regulacji jest oddalony od sterowanego źródła ciepła i reprezentowany tylko przez jedno z ogrzewanych pomieszczeń. Po otrzymaniu sygnału z regulatora o zbyt niskiej w stosunku do temperatury zadanej kolejno następuje: włączenie pompy obiegowej wymuszającej cyrkulację wody w instalacji, włączenie zapalnika iskrowego i dwustopniowe otwarcie elektrozaworu w przewodzie doprowadzającym gaz. Po otrzymaniu sygnału z czujnika płomieniowego o zapaleniu się gazu, nagrzewanie wody przepływającej przez piec grzewczy trwa do momentu, w którym regulator zasygnalizuje osiągnięcie temperatury zadanej w czujniku regulatora lub też nastąpi przekroczenie ustawionej przez użytkownika, granicznej temperatury wody zasilającej instalację. W tym momencie następuje zamknięcie dopływu paliwa, a po pewnym czasie wyłączenie pompy obiegowej.