Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 1 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW Główni wykonawcy: prof. dr hab. inż. Andrzej Ziębik dr inż. Krzysztof Hoinka dr hab. inż. Wojciech Stanek, prof. w Pol. Śl. mgr inż. Michał Budnik PROJEKT STRATEGICZNY PBS-3/RIE6/2010 ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW Zadanie nr 3 Zwiększenie wykorzystania energii z odnawialnych źródeł energii w budownictwie Etap 8. Analiza systemowa gospodarki energetycznej kompleksu budowlanego użyteczności publicznej

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 2 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Plan prezentacji oInformacje wstępne, oFormy rozpowszechniania wyników analiz, oZakres prac, oAlgorytmy i modele matematyczne, oCharakterystyka produktu uzyskanego w ramach Etapu nr 8 (program komputerowy).

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 3 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Publikacje i projekty dyplomowe zrealizowane w ramach prac w Etapie nr 8 oA. Ziębik, K. Hoinka: Energy systems of complex buildings, Springer 2012, oK. Hoinka, A. Ziębik : Mathematical model for the simulation of cumulative emissions generated by energy management of complex buildings, ECOS Conference, Serbia 2011, oEnergy and Buildings – zgłoszenie publikacji, 2012, o3 referaty na seminariach projektu, o2 projekty dyplomowe inżynierskie.

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 4 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 5 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 TABLE OF CONTENTS 1.Introduction into system analysis. 2.Large energy systems. 3.Mathematical modelling of energy systems. 4.Energy management of complex buildings as a system. 5.Techniques of producing electricity, heat and cooling agents in complex buildings. 6.System approach to energy-ecological analysis of complex buildings. 7.System analysis of the exploitation of energy management in complex buildings. 8.LCA analysis of the energy system in complex buildings. 9.Choice of the structure of the energy system of complex buildings in the course of preliminary designing. TITLE: ENERGY SYSTEMS OF COMPLEX BUILDINGS This book is partially the result of the strategic programme PBS-3/RIE 6/2010 Integrated system of the reduction of energy consumption in the course of exploiting the buildings. The authors wish to express their gratitude to the Polish National Centre of Research and Development.

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 6 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Zakres zrealizowanych prac: oopracowanie aktualnej bazy wiedzy o technologiach energetycznych możliwych do zastosowania w kompleksach budowlanych użyteczności publicznej, ozastosowanie metodyki analizy systemowej na potrzeby oceny gospodarki energetycznej kompleksów budowlanych, oopracowanie modeli matematycznych do analizy energetyczno- ekologicznej kompleksów budowlanych, oopracowanie algorytmów generowania wariantów gospodarki energetycznej kompleksu budowlanego, outworzenie kodów komputerowych i ich testowanie na potrzeby programu integracyjnego.

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 7 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Modelowanie matematyczny obejmowało: oanalizę bezpośredniego zużycia energii, oanalizę skumulowanego zużycia energii, oanalizę skumulowanej emisji substancji szkodliwych, orachunek kosztu termoekologicznego, odobór struktury gospodarki energetycznej kompleksu budowlanego.

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 8 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Silnik Stirlinga Ogniwa paliwowe ORC CHP - mikroturbina gazowa Układy trigeneration CHP – silnik tłokowy Kompleks budowlany użyteczności publicznej jako system energetyczny PV Kolektory Biomasa

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 9 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Kompletacja bazy wiedzy o technologiach energetycznych stosowanych w budynkach użyteczności publicznej

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 10 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Model matematyczny bilansu bezpośredniego zużycia energii w gospodarce energetycznej kompleksu budowlanego – systemowe podejście Input-Output

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 11 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 W zapisie macierzowym układ równań bilansowych bezpośredniego zużycia energii w kompleksie budowlanym ma postać:

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 12 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Zapis macierzowy układu równań bilansu skumulowanego zużycia energii: Model matematyczny bilansu skumulowanego zużycia energii

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 13 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Analiza skumulowanej emisji substancji szkodliwych

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 14 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Analiza ekologiczna - rachunek kosztu termoekologicznego

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 15 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Algorytm doboru struktury gospodarki energetycznej

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 16 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Zastąpienie elementów binarnych wskaźnikami zużyci nośników energii Określenie rocznych wartości zużyć nośników energii w podsystemie energetycznym oraz wielkość dostaw zewnętrznych danego wariantu – wybór wariantu optymalnego Identyfikacja procesowa wszystkich urządzeń i instalacji podsystemu energetycznego Algorytm doboru struktury gospodarki energetycznej

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 17 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Charakterystyka produktu (wytworzonego programu komputerowego) uzyskanego w ramach Etapu nr 8 W modelowaniu wykorzystano oprogramowanie: Visual Basic, MS Excel, EES, Termoflex. Algorytmy zastosowane w finalnej aplikacji komputerowej w ramach Etapu 8: algorytm określania wskaźników bezpośredniego zużycia energii w budynku, algorytm skumulowanego zużycia energii, algorytm skumulowanej emisji zanieczyszczeń, algorytm rachunku kosztu termoekologicznego (uciążliwości środowiskowej), moduł zautomatyzowanych algorytmów odpowiedzialnych za utworzenie wariantów sieci powiązań energetycznych i technologicznych w budynku.

Dane wejściowe Wielkości zapotrzebowania na poszczególne nośniki energii w podsystemie odbiorców. Binarne macierze powiązań międzygałęziowych w podsystemie energetycznym i podsystemie odbiorców. Macierze wskaźników bezpośredniego zużycia/produkcji nośników energii w podsystemie energetycznym i podsystemie odbiorców. Wskaźniki te wynikają z symulacji bądź pomiarów urządzeń energetycznych w budynku. Dane wyjściowe Macierze zużyć/produkcji poszczególnych nośników energii w gałęziach energetycznych i w podsystemie odbiorców. Analogicznie dla skumulowanego zużycia energii, skumulowanej emisji substancji szkodliwych oraz kosztu termo-ekologicznego. Wektory wskaźników skumulowanego zużycia energii, skumulowanej emisji substancji szkodliwych oraz kosztu termo-ekologicznego dla wszystkich nośników energii w budynku Wyniki dla wybranego okresu bilansowania przedstawiane są na wykresach i w tablicach Charakterystyka produktu (wytworzonego programu komputerowego)

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 19 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Obliczenia testowe - analizowane obiekty budowlane

Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska Konarskiego 22, Gliwice 20 IV Seminarium zadania badawczego nr 3 strategicznego projektu badawczego ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW - Etap nr 8 Słabe strony znaczna liczba danych wejściowych koniecznych do wprowadzenia przez użytkownika, stosunkowo długi okres bilansowania (1 m-c, 1 rok), przyjęcie liniowych zależności zużyć dla części nośników energii w budynku. Silne strony możliwość analizy praktycznie dowolnej struktury gospodarki energetycznej budynku, brak problemu długości obliczeń, analiza energetyczno-ekologiczna przeprowadzana jest bez subiektywnych założeń (wag, itp.) możliwość pracy programu w wersji stand-alone lub w wersji serwerowej on-line, po przeliczeniu odpowiedniej liczby obiektów możliwość wypracowania referencyjnych benchmarków energetyczno-ekologicznych dla poszczególnych typów budynku. Charakterystyka produktu (wytworzonego programu komputerowego)