Wpływ ulepszeń systemów c.w.

na całkowite zużycie ciepła i obniżenie kosztów

The impact of improvements to domestic hot water systems

on overall heat consumption and cost reductions

GRZEGORZ BARTNICKI, BOGDAN NOWAK, MARCIN KLIMCZAK

DOI 10.36119/15.2025.3.2

Wartykule przedstawiono wyniki analiz trzech instalacji c.w., które charakteryzuje różny stan techniczny iwyposażenie

oraz problemy eksploatacyjne. Problemy te skłoniły do wykonania pomiarów iprzeprowadzenia analizy efektywności

energetycznej instalacji przy wykorzystaniu do jej oceny współczynnika nakładu ciepła HIF [2]. Uzyskane wyniki

porównano zwartością teoretycznie obliczoną dla instalacji c.w. opodobnej wielkości iwyposażeniu. Ponadto pomia-

ry wkompleksie budynków N (2 budynki) potwierdziły brak zapewnienia wymaganej temperatury c.w. Przede wszyst-

kim jednak problemem tej instalacji jest bardzo duża wartość współczynnika HIF (0,42-0,48 GJ/m

), wskazująca na

nieodpowiednią (niską) efektywność energetyczną. Pomimo rozbudowanej geometrii instalacji (3 budynki) itylko nie-

znacznie mniejszej liczby mieszkań wkompleksie budynków A, wyznaczony na podstawie pomiarów współczynnik

HIF jest dużo mniejszy (0,28GJ/m

). Ta instalacja wyposażona jest wtermostatyczne zawory podpionowe. Ograni-

czają one czas pracy obiegów cyrkulacyjnych. Takie ulepszenie zmniejsza straty ciepła, co najmniej o10%. Wartykule

zwrócono też uwagę na możliwość wykorzystywania współczynnika HIF do identyfikacji stanu awarii II typu (nadmier-

ne zużycie ciepła), dużo trudniejszych do diagnozowania niż przerwanie dostawy ciepła lub c.w.

Słowa kluczowe: efektywność energetyczna, instalacja cyrkulacyjna, współczynnik nakładu ciepła, modelowanie

zużycia energii

The article presents the results of analyses of three DHW installations, which differ in technical condition, equipment

and operational problems. These problems prompted the performance of measurements and analysis of the

installation energy efficiency using the heat input factor – HIF [2] for its assessment. The obtained results were

compared with the value theoretically calculated for DHW installations of similar size and equipment. Moreover,

measurements in the building complex N (2 buildings) confirmed the lack of ensuring the required DHW temperature.

However, the problem of this installation is the very high value of the HIF factor (0.42-0.48 GJ/m

), indicating low

energy efficiency. Despite the extensive geometry of the installation (3 buildings) and only slightly smaller number of

apartments in the building complex A, the HIF factor determined on the basis of measurements is much lower

(0.28 GJ/m

). This installation is equipped with thermostatic riser valves. They limit the operating time of the

circulation. Such an improvement reduces heat losses by at least 10%. The article draws attention to the possibility of

using the HIF factor to identify type II failure conditions (excessive heat consumption), which are much more difficult to

diagnose than an interruption in the supply of heat or domestic hot water.

Keywords: energy efficiency, circulation installation, Heat Input Factor, energy consumption modeling

Wstęp

Instalacja ciepłej wody wraz zukładem

jej przygotowania (tworzące razem system

c.w.) ma za zadanie zapewnienie odpo-

wiedniej ilości ciepłej wody, owymaganej

jakości (w tym temperaturze i ciśnieniu),

wmiejscach jej poboru (punktach czerpal-

nych). Wliteraturze krajowej izagranicznej

opisane zostały różne zasady, które powin-

ny zapewnić bezpieczne iskuteczne użyt-

kowanie takich instalacji. W[9] autorzy re-

komendują za wytycznymi brytyjskimi, aby

temperatura wody za podgrzewaczem

utrzymywana była na poziomie 60°C.

Woda w instalacji cyrkulacyjnej powinna

natomiast mieć temperaturę 55°C. Tempe-

ratura 55°C powinna być też uzyskiwana

wpunktach poboru wody nie później niż

1-2 minuty po otwarciu punktu czerpalne-

go. Wgtych autorów należy unikać dłuż-

szych okresów stagnacji wody winstalacji

c.w. (nie precyzują jednak dopuszczalnego

czasu przerw cyrkulacji) oraz występowa-

nia fragmentów instalacji, wktórych wogó-

le nie ma możliwości cyrkulacji wody. Auto-

rzy [9], powołując się tym razem na francu-

skie wytyczne, sugerują utrzymywanie

w instalacji minimalnej prędkości wody

(cyrkulacja) nie mniejszej niż 0,2 m/s inie

większej niż 0,5 m/s. Prędkość wody cyr-

kulującej winstalacji powinna być przy tym

tak dobrana, aby wychłodzenie wody nie

było większe niż 5K [9]. W Finlandii [1]

temperatura wody zasilającej instalację

c.w. powinna wynosić nie mniej niż 55°C

dr inż. Grzegorz Bartnicki https://orcid.org/0000-0002-4482-6950; e-mail: grzegorz.bartnicki@pwr.edu.pl

dr inż. Bogdan Nowak https://orcid.org/0000-0002-9764-5555; e-mail: bogdan.nowak@pwr.edu.pl

dr inż. Marcin Klimczak https://orcid.org/0000-0001-7498-1663; e-mail: marcin.klimczak@pwr.edu.pl ‒ Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa,

Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

I nstalacje c.o., c.w., z.w./Heating systems, hot and cold water

3/2025 www.informacjainstal.com.pl

Księga3_25.indb 14Księga3_25.indb 14 20.03.2025 11:39:1920.03.2025 11:39:19

www.informacjainstal.com.pl

3/2025

Instalacje c.o., c.w., z.w.

inie więcej niż 65°C, aprojektowa tempe-

ratura c.w. mieści się zazwyczaj wzakresie

55–60°C. Autor [7] zwraca uwagę, że

kluczem do prawidłowego zaprojektowa-

nia systemu zaopatrzenia wc.w. jest dobra

identyfikacja ilości, temperatury icharakte-

rystyki czasowej zapotrzebowania na cie-

płą wodę. Celem powinno być skrócenie

czasu oczekiwania na ciepłą wodę

w punktach jej poboru do 10 sekund lub

mniej od momentu otwarcia armatury. Czas

oczekiwania wynoszący od 11 do 30 se-

kund jeszcze jest uważany za akceptowal-

ny (jako wartość graniczna), a30 sekund

lub więcej jest już niedopuszczalne. Zaleca

się wtym podręczniku projektować tempe-

raturę c.w. (za podgrzewaczem) równą

60°C (140°F), wychłodzenie c.w. do naj-

dalszego punktu odbioru 5K (10°F), aod

tego punktu do wymiennika ciepła (cyrkula-

cja) również ok. 5K (10°F) [7]. Wg pkt

9.31.6.1. Kodeksu Budowlanego Stanu

Ontario (Kanada) w budynkach wieloro-

dzinnych należy wykonać instalację za-

pewniającą każdej jednostce mieszkalnej

odpowiednią ilość c.w. o temperaturze

wzakresie od 45°C do 60°C . Elektryczne

podgrzewacze pojemnościowe powinny

mieć ustawioną temperaturę c.w. (magazy-

nowania) co najmniej na 60°C [17]. Jest to

przykład wytycznych dopuszczających

możliwość niższej temperatury c.w. niż

55°C. Taki warunek był wPolsce dopusz-

czalny przed 2002 r., to jest do czasu

wprowadzenia przepisów rozporządzenia

[22]. Rekomendację obniżenia temperatury

c.w. można również spotkać wprzypadku

niektórych zagranicznych wytycznych pro-

jektowania układów przygotowania c.w.

zwykorzystaniem OZE [13].

Warto jeszcze zwrócić uwagę na de-

cyzję ministerstwa właściwego ds. budow-

nictwa Nowej Zelandii, które od 2 listopa-

da 2024 r. dla nowo budowanych instala-

cji obniżyło maksymalną temperaturę c.w.

wpunktach jej poboru z55°C na 50°C

m.in. dla budynków mieszkalnych [19].

Dla szkół, szpitali idomów opieki wynosi

ona nawet tylko 45°C. Decyzja ta ma

jednak tutaj na celu zmniejszenie ryzyka

poparzeń gorącą wodą, szczególnie

dzieci. Kontakt wody o temperaturze

55°C przez 3,2 s. ze skórą dziecka może

wywołać oparzenie 2-go stopnia, aprzez

8 s. oparzenie 3-go stopnia. Dla wody

otemperaturze 60°C czas ten skraca się

odpowiednio do 0,7 i1,5 s . Ryzyko opa-

rzeń również występuje uosób dorosłych

(jednak przy dłuższym czasie kontaktu

skóry z gorącą wodą). Nie oznacza to

jednak, że wwyniku tej decyzji ograniczo-

no równocześnie termiczną ochronę insta-

lacji przed rozwojem bakterii rodzaju Le-

gionella. WNowej Zelandii wymaga się

nadal, aby magazynowana w zasobni-

kach/podgrzewaczach c.w. miała tempe-

raturę 60°C, awoda cyrkulacyjna powra-

cająca do układu przygotowania c.w.

temperaturę 55°C [19].

Polskie przepisy ustalają, że wbudyn-

kach (z wyjątkiem jednorodzinnych, za-

grodowych irekreacji indywidualnej) win-

stalacji c.w. powinien być zapewniony

stały obieg wody, w tym na odcinkach

przewodów o objętości wewnątrz prze-

wodu powyżej 3 dm

prowadzących do

punktów czerpalnych [12, 22, 25]. Tem-

peratura c.w. w punktach jej poboru nie

powinna być natomiast niższa niż 55°C

inie wyższa niż 60°C.

Mając na uwadze ochronę instalacji

przed rozwojem wniej bakterii zrodzaju

Legionella i ogólne wytyczne Światowej

Organizacji Zdrowia (WHO), wymagana

w instalacji c.w. temperatura wody reko-

mendowana jest na poziomie 55–60°C

(130–140°F), pomimo tego, że ze wzglę-

du na koszty eksploatacji, efektywność

energetyczną imożliwości wykorzystania

OZE jako źródła ciepła, niższa temperatu-

ra c.w. jest technicznie bardziej korzystna.

Utrzymanie wymaganej temperatury

c.w. winstalacji przed punktami jej poboru

wiąże się zdużymi stratami ciepła. Można

je obliczyć teoretycznie, np. wg zasad

przytoczonych w[7, 15, 25, 29], wistnie-

jących budynkach zmierzyć (gdy dyspo-

nujemy odpowiednimi układami pomiaro-

wymi) lub oszacować. Wg rozporządze-

nia [23] średnia roczna sprawność przesy-

łu ciepła ze źródła ciepła do zaworów

czerpalnych zależy od zaizolowania pio-

nów instalacyjnych, rodzaju systemu przy-

gotowania c.w. (obiegi cyrkulacyjne

zograniczeniem czasu pracy) oraz wielko-

ści instalacji (mierzonej liczbą punktów

czerpalnych). W przypadku centralnego

przygotowania c.w. oraz ciągłej pracy in-

stalacji cyrkulacyjnej iinstalacji c.w. zza-

izolowanymi pionami, średnia roczna

sprawność przyjęta jest w[23] wzakresie

0,70-0,50, tym mniejsza im większa jest

instalacja. W przypadku okresowego

ograniczenia czasu pracy obiegów cyrku-

lacyjnych wartości są trochę większe

i mieszczą się w zakresie 0,80-0,60. Ze

względu na uproszczenia tej metodyki, jest

to tylko przybliżone oszacowanie wystę-

pujących winstalacji c.w. strat ciepła, które

w rzeczywistości mogą być znacząco

większe, szczególnie w przypadku źle

działających instalacji lub nietypowych

warunków użytkowania instalacji (np.

okres zasiedlania budynku [25]). Badania

przeprowadzone w24 budynkach wDa-

nii wykazały, że większość ciepła dostar-

czanego przez układ przygotowania c.w.

jest tracona w wyniku cyrkulacji wody

istrat ciepła rurociągów (rozprowadzają-

cych icyrkulacyjnych). Sprawność zbada-

nych instalacji wyniosła 0,30–0,77 (straty

ciepła 70–23%) w budynkach mieszkal-

nych itylko 0,11–0,46 wbudynkach biu-

rowych [8, 15]. Dla analizowanego war-

tykule [25] obiektu jego autorzy ustalili

straty ciepła wkolejnych miesiącach dzia-

łania instalacji wzakresie 99–36% (szcze-

gólnie wysokie wokresie początku użytko-

wania budynku, gdy tylko niewielka liczba

mieszkańców korzystała zc.w., a równo-

cześnie instalacja zapewniała pełną goto-

wość jej dostawy). Mając na uwadze skalę

problemu, efektywność energetyczna in-

stalacji c.w. istraty ciepła są coraz częściej

przedmiotem badań ianaliz (jako odrębne

zagadnienie, jako element badań całej in-

stalacji wodociągowej lub jednego zele-

mentów systemu zaopatrzenia w ciepło

budynków) [1, 2, 3, 5, 9, 11, 12, 14,

16,18, 20, 26, 27, 30]. Temat ten będzie

coraz bardziej istotny, gdyż udział ciepła

wykorzystywanego przez układy przygo-

towania c.w. w bilansie energii wzrasta

wraz z ograniczaniem zużycia ciepła na

ogrzewanie iwentylację (wefekcie coraz

lepszej ochrony cieplnej budynków). Oile

trudno szukać oszczędności wsamym zu-

życiu ciepłej wody (wynika ono zpotrzeb

sanitarno-higienicznych), to trzeba ograni-

czać straty ciepła wynikające zkonieczno-

ści ciągłego utrzymywania odpowiednio

wysokiej temperatury c.w. winstalacji lub

rozważać alternatywę (szczególnie dla

nowych budynków) np. wpostaci miejsco-

wego przygotowania c.w. Dążenie do

zmniejszenia zapotrzebowania na energię

końcową ma wiele uzasadnień, nie tylko

ekonomicznych. Konieczna jest coraz lep-

sza wiedza na temat możliwych do podję-

cia działań, jak również obenchmarkach

pozwalających ocenić, czy wdanej insta-

lacji występują nadmierne inieuzasadnio-

ne straty ciepła [2]. Odrębnym kierunkiem

badań ianaliz są też koszty ciepła pono-

szone przez zarządców i użytkowników

budynków [3, 5] oraz ich podział pomię-

dzy użytkowników lokali (w przypadku

budynków wielolokalowych) [5, 10, 25],

jak imożliwość ich minimalizowania.

Straty ciepła w systemie wsystemie c.w.

zależą od wielu czynników, wtym technicz-

nych ieksploatacyjnych. Są proporcjonalne

do długości rurociągów rozdzielczych icyr-

kulacyjnych, ich średnicy, różnicy tempera-

tur wody iotoczenia rurociągu, zależą od

liczby pionów, grubości izolacji cieplnej

ijakości jej wykonania, skuteczności działa-

nia instalacji cyrkulacyjnej, wyposażenia

wdodatkową armaturę, sposobu regulacji

Księga3_25.indb 15Księga3_25.indb 15 20.03.2025 11:39:1920.03.2025 11:39:19

3/2025 www.informacjainstal.com.pl

systemu c.w., warunków użytkowania c.w.

przez odbiorców itp. Autorzy [2] zapropo-

nowali do monitorowania ioceny jakości

systemów c.w. wykorzystanie współczynni-

ka HIF (Heat Input Factor), analogicznego

do wskaźnika FIF (Fluel Input Factor [6]),

który wykorzystywany jest do oceny efek-

tywności kotłowni ioptymalizacji ich dzia-

łania. Jest to współczynnik, który można

wyznaczyć woparciu owyniki pomiarów

(lub oszacować na bazie teoretycznych

obliczeń wartości, dla których nie dysponu-

je się danymi pomiarowymi), pozwalający

na ocenę wydatku/nakładu ciepła nie-

zbędnego do wytworzenia jednostki cie-

płej wody. Podobny wskaźnik, pod nazwą

wskaźnik zużycia ciepła do przygotowania

1 m

ciepłej wody w

opisany jest w[28,

29], jednak bez jego różnicowania zuwa-

gi na czas, dla którego jest on obliczany.

Wartość diagnostyczna współczynnika

HIF jest duża, zarówno dla diagnostyki

konkretnego systemu c.w., jak iprzy porów-

naniu systemów oraz dla oceny zasadności

wielkości zużycia energii czy ponoszonych

kosztów ciepła. Znaczenie takiego mierni-

ka wzrasta wraz z coraz większym stop-

niem skomplikowania systemu rozliczeń

kosztów ciepła. Autorzy [25] słusznie zwró-

cili uwagę, że koszt jednostkowy przygoto-

wania c.w. wyznaczany wyłącznie wopar-

ciu o proste przeliczenie kosztu zakupu

ciepła na ilość zużytej c.w. nie obciąża

użytkowników nie korzystających z c.w.

kosztami utrzymania instalacji wgotowości

do dostarczania im c.w. owymaganej tem-

peraturze. Koszt jednostkowy przygotowa-

nia c.w., poza podziałem kosztu zakupu

ciepła lub zakupu paliwa gazowego po-

między użytkowników lokali wbudynkach

wielolokalowych, pełni również rolę dia-

gnostyczną i porównawczą. Należy jed-

nak mieć na uwadze, że przy źródłach

ciepła dla budynków tego samego typu,

o koszcie zakupu ciepła decydują różne

taryfy (nawet wobrębie tego samego za-

rządcy nieruchomości – np. dużej spół-

dzielni mieszkaniowej) [3, 4], możliwość

negocjowania warunków umowy na zakup

paliwa gazowego [3], lokalne wykorzysta-

nie energii zOZE (której udział wbilansie

energii będzie wzrastał zuwagi na realiza-

cję Europejskiego Zielonego Ładu),

a przede wszystkim to, że na wartość

wskaźnika jednostkowego mogą mieć

wpływ różne mechanizmy iprocedury roz-

liczenia kosztów [3, 4, 25]. Oile może on

więc służyć zarządcom nieruchomości do

rozliczeń, to koszt jednostkowy raczej nie

powinien być obecnie jedynym elementem

diagnostycznym, a tym bardziej przestaje

być przydatny do porównań w zakresie

efektywności energetycznej systemów c.w.

Tę rolę może ipowinien przejąć współczyn-

nik nakładu ciepła HIF.

Mając na uwadze konieczność fak-

tycznego ograniczania zużycia energii,

niezbędna jest również zmiana sposobu

definiowania awarii systemów zaopatrze-

nia w ciepło i c.w. Przerwanie dostawy

ciepła czy c.w. (awaria Itypu) zdarza się

dość rzadko, ale jest łatwe do identyfikacji

zarówno przez użytkowników instalacji jak

iprzez zarządcę budynku – na skutek ła-

twego do stwierdzenia braku gorącej

wody. Coraz częściej taką awarię identyfi-

kuje bezpośrednio operator źródła ciepła

w oparciu o własny system monitoringu.

Czas reakcji służb serwisowych jest krótki

ze względu na łatwość komunikacji (narzę-

dzia komunikacji – sygnał poprzez sieć

GSM czy Internet), jak ikonkretne warunki

umów na serwisowanie. Tego typu awarie,

choć mogą być dotkliwe i kłopotliwe dla

użytkowników, to zazwyczaj jest dla nich

dość łatwo zidentyfikować przyczyny ime-

todę ich usunięcia. Nie identyfikuje się nato-

miast awarii, których efektem jest nadmier-

ne zużycie ciepła czy pogorszenie efektyw-

ności energetycznej (awaria II typu). Wza-

sadzie są one niemożliwe do wykrycia

przez użytkowników instalacji, ponoszą-

cych bezpośrednio koszty jej eksploatacji.

Są one również bardzo trudne do szybkie-

go zdiagnozowania przez zarządcę nieru-

chomości, szczególnie gdy nie monitoruje

inie analizuje danych historycznych, poza

składnikami kosztowymi. Utrzymywanie się

zużycia ciepła iopłat na porównywalnym

do historycznie obserwowanych pozio-

mów nie musi wcale oznaczać, że system

działa poprawnie, gdyż np. pogorszeniu

efektywności energetycznej może towarzy-

szyć mniejsze zużycie ciepła przez lokale,

prowadząc do tej samej wielkości zużycia

energii pierwotnej. Współczynnik HIF staje

się więc dobrym, chociaż nie jedynym na-

rzędziem do wstępnej diagnostyki ianaliz

wkierunku identyfikacji awarii II typu (np.

awaria podpionowych zaworów termosta-

tycznych, rozregulowanie hydrauliczne

cyrkulacji, niewłaściwe parametry pracy

pompy cyrkulacyjnej itp.).

Charakterystyka badanych

instalacji

Pomiary przeprowadzone zostały

w2024 r. w kompleksie trzech budynków

wielorodzinnych zasilanych w ciepło z lo-

kalnej kotłowni gazowej (kompleks bu-

dynków A [2]). Dwa budynki połączone

są wspólną halą garażową przez którą,

pod stropem, prowadzone są przewody

instalacji. Do trzeciego budynku rurociągi

instalacji (c.o., c.w. icyrkulacji) ułożone są

w gruncie, w technologii rur preizolowa-

nych. W kompleksie A znajduje się 129

mieszkań i kilka pomieszczeń techniczno-

-usługowych, wktórych też wykorzystywa-

na jest c.w. Kotłownia gazowa dostarcza

ciepło do ogrzewania pomieszczeń oraz

ciepłą wodę (c.w.). Brak jest układu pomia-

rowego domierzenia zużycia c.w. (ciepła)

w poszczególnych budynkach. Jest nato-

miast zamontowany ciepłomierz (na obiegu

czynnika grzewczego) do pomiaru ciepła

dostarczanego do układu przygotowania

c.w. Układ przygotowania c.w. składa się

zdwóch pionowych podgrzewaczy pojem-

nościowych połączonych równolegle.

W połowie 2024 r. nastąpiła wymiana

podgrzewaczy na mniejsze, ale owiększej

powierzchni wężownicy. Do momentu tej

modernizacji c.w. była przygotowywana

i magazynowana w podgrzewaczach

opojemności 1000 dm

ipowierzchni wę-

żownicy 4,5 m

każdy. Wymienione one

zostały na dwa podgrzewacze, każdy

opojemności 750 dm

ipowierzchni wę-

żownicy 7,00 m

. Wpływ tej zmiany na

wahania temperatury c.w. winstalacji opisa-

ny został w[2]. Instalacja c.w. wyposażona

jest wpodpionowe zawory termostatyczne,

ustawione na temperaturę średnio ok. 50°C.

Spadek temperatury wody przed zaworem

poniżej nastawionej wartości powoduje

jego otwarcie, przekroczenie wartości na-

stawy – zamknięcie (regulacja dwustawna).

W przypadku zaworów termostatycznych

podpionowych trzeba mieć na uwadze,

aby temperatura c.w. za układem przygoto-

wania c.w. była na tyle wysoka, żeby po

wychłodzeniu się wprzewodach rozprowa-

dzających gwarantowała zamykanie się

tych zaworów. W[2] autorzy zwrócili uwa-

gę, że jeżeli jest otwarty więcej niż jeden

zawór podpionowy, to woda cyrkulacyjna

kieruje się przede wszystkim do obiegu pio-

nów onajmniejszej oporności (piony zloka-

lizowane najbliżej źródła ciepła), ograni-

czając jednocześnie strumień cyrkulacyjny

płynący przez pozostałe piony, do czasu

zamknięcia się zaworów wpionach “uprzy-

wilejowanych hydraulicznie”. Na układ ci-

śnień winstalacji (irozkład temperatury c.w.)

mają też wpływ chwilowe przepływy c.w.,

wynikające zpoboru wody przez użytkow-

ników. Warunki przepływu c.w. wokresie jej

zwiększonych rozbiorów są przy tym od-

mienne od pracy instalacji wokresie, gdy

występuje tylko (lub dominuje) strumień

wody cyrkulacyjnej (dużo mniejszy od prze-

pływów obliczeniowych czy maksymalnych

godzinowych).

Wkompleksie budynków Ailość cie-

pła dostarczanego do układu przygoto-

wania c.w. mierzona jest za pomocą licz-

nika ciepła zamontowanego wkotłowni,

Księga3_25.indb 16Księga3_25.indb 16 20.03.2025 11:39:1920.03.2025 11:39:19

www.informacjainstal.com.pl

3/2025

Instalacje c.o., c.w., z.w.

zużycie c.w. wodomierzem na przewo-

dzie wody zimnej przed podgrzewaczami

pojemnościowymi. Mierzona jest też tem-

peratura c.w. (za podgrzewaczami c.w.)

itemperatura wody zimnej.

Pomiary ibadania efektywności ener-

getycznej systemu c.w. wykonano również

wdrugim kompleksie budynków mieszkal-

nych (kompleks budynków N). Są to 2

budynki (5 kondygnacji mieszkalnych),

w których jest sumarycznie 165 lokali

mieszkalnych ijeden lokal usługowy. Źró-

dłem c.w. jest jednofunkcyjna kotłownia

gazowa (tylko na potrzeby systemu c.w.)

omocy 220 kW. Wkotłowni zainstalowa-

no 5 podgrzewaczy pojemnościowych

o pojemności 1000 dm

i powierzchni

wężownicy 4,5 m

każdy (dla

80/60/10°C moc wężownicy 110 kW ).

Dwa podgrzewacze z pięciu zainstalowa-

nych są obecnie odłączone. Rurociągi in-

stalacji poprowadzone są pod stropem

piwnic, apomiędzy budynkami fragment

instalacji c.w. i cyrkulacji poprowadzony

został wgruncie (system preizolowany).

W kompleksie budynków N pomiar

zużycia ciepłej wody jest realizowany za

pomocą wodomierza na wodzie zimnej,

przed układem przygotowania c.w. Źró-

dło ciepła jest własnością przedsiębior-

stwa ciepłowniczego, wodomierz jest ob-

sługiwany i jest własnością spółdzielni

mieszkaniowej. Zużycie ciepła jest ustala-

ne na podstawie wskazań ciepłomierza

zainstalowanego na dopływie czynnika

grzewczego do baterii podgrzewaczy

pojemnościowych. Odczyty urządzeń po-

miarowych sąwykonywane co miesiąc.

Przyczyną udostępnienia obiektu do

badań są duże problemy eksploatacyjne

wtej instalacji. Wobrębie pionów brak jest

jakiejkolwiek armatury (nawet odcinającej).

Wyniki pomiaru temperatury c.w. i wody

winstalacji cyrkulacyjnej przedstawiono na

rys. 1. Temperatura c.w. nie osiągała warto-

ści 50°C, amomentami obniżała się ona

nawet poniżej 40°C (24.12.2024 r. wgo-

dzinach popołudniowych zaobserwowana

temperatura wyniosła tylko ok. 35°C). Wy-

chłodzenie wody w instalacji rozprowa-

dzającej icyrkulacyjnej wynosi 1-3K. Jest to

pomiar temperatury wostatnim pionie insta-

lacji, który tylko potwierdza brak skutecz-

ności działania instalacji cyrkulacyjnej

i problemy z działaniem całego systemu.

Użytkownicy c.w. sygnalizują od dawna

zarówno niską temperaturę c.w., jak też

konieczność długiego oczekiwania na cie-

płą wodę po otwarciu armatury czerpalnej.

Pomiary dla tego budynku pochodzą

zokresu 2019 – 2024 r.

Trzecia zbadanych instalacji c.w. znaj-

duje się wdużym budynku wielorodzinnym

z 107 mieszkaniami (budynek S) zasila-

nym w ciepło z dwufunkcyjnej dachowej

kotłowni gazowej (2 kotły 225 kW każdy).

C.w. przygotowywana jest wbaterii trzech

równolegle połączonych podgrzewaczy

opojemności 750 dm

imocy wężownicy

77 kW (80/60/10°C) każdy (układ przy-

gotowania c.w. zaprojektowany przy zało-

żeniu 375 mieszkańców). Na pionach in-

stalacji cyrkulacyjnej zamontowane są ter-

mostatyczne zawory cyrkulacyjne Danfoss

MTCV (wersja podstawowa). Badania

wtym budynku wykonano wokresie gru-

dzień 2023 r. – styczeń 2024 r. Pomiar

ilości wody odbywa się za pomocą wodo-

mierza zainstalowanego na dopływie

wody zimnej do układu przygotowania

c.w. Ilość ciepła jest określana metodą róż-

nicową, jako różnica między zużyciem

mierzonym przez ciepłomierz główny,

azużyciem ciepła na centralne ogrzewanie

mierzonym ciepłomierzem zainstalowanym

na obiegu tej instalacji odbiorczej. Ciepło-

mierz główny jest zainstalowany za kotła-

mi, na wejściu czynnika grzewczego do

rozdzielacza instalacji odbiorczych.

Pomiary prowadzone były dla róż-

nych okresów oraz winstalacjach oróżnej

geometrii iwyposażeniu. Dla porównania

ich efektywności wykorzystano współ-

czynnik nakładu ciepła HIF, opisany w[2].

Współczynnik nakładu ciepła HIF jest

określony jako jednostkowa ilość ciepła

(odniesiona do jednostki objętości c.w.

pobranej zinstalacji wprzyjętym okresie i)

dostarczonego do układu przygotowania

c.w. Można go opisać wzorem [2]:

(1)

gdzie:

HIF

– współczynnik nakładu ciepła dla

i-tej jednostki czasu (doba,

tydzień, miesiąc, rok), GJ/m

DHW

– ciepło dostarczone do układu

przygotowania ciepłej wody

wdanej jednostce czasu, GJ

– zużycie ciepłej wody wdanej jed-

nostce czasu, m

Wartość E

DHW

najlepiej wyznaczać

wtrakcie eksploatacji systemu c.w. wopar-

ciu opomiar ciepła (ciepłomierz na obiegu

czynnika grzewczego zasilającego wy-

mienniki c.w. w kotłowni lokalnej, ciepło-

mierz wwęźle cieplnym na wodzie siecio-

wej). Zużycie c.w. może być wyznaczone

woparciu opomiary zwodomierzy miesz-

kaniowych (szczególnie wprzypadku gdy

wszystkie miejsca poboru wody są opo-

miarowane, asystem odczytu pozwala na

jego przeprowadzenie w krótkim czasie)

lub o pomiar wodomierzem wody zimnej

przed układem przygotowania c.w. War-

tość współczynnika HIF obliczana cyklicz-

nie pozwala zarządcy budynku na monito-

rowanie działania systemu c.w. Jest on także

przydatny na poziomie użytkowym (opera-

cyjny), np. do wykrycia awarii typu II.

Na potrzeby analiz (np. na etapie

analizy projektowanej instalacji) można

też zaproponować przekształcenie wzoru

(1), z wykorzystaniem w nim zależności

na ciepło niezbędne do przygotowania

c.w. otemperaturze t

czerpanej wpunk-

tach jej poboru wg wzoru:

= V

· r · c

· (t

‒ t

) (2)

gdzie:

– ciepło potrzebne do przygotowa-

nia c.w., kJ

– objętość ciepłej wody użytkowej,

Rys. 1

Temperatura c.w. iwody winstalacji cyrkulacji wjednym zpionów instalacji kompleksu budynków N

Fig. 1 The DHW temperature and the circulating water temperature in the on of the installation riser

of the building complex N

Księga3_25.indb 17Księga3_25.indb 17 20.03.2025 11:39:1920.03.2025 11:39:19

3/2025 www.informacjainstal.com.pl

– temperatura c.w.u., °C

– temperatura wody zimnej, °C

r – gęstość wody, kg/m

– ciepło właściwe wody, kJ/ (kg K)

wyodrębniając "nieodzowny" składnik bi-

lansu ciepła, związany z podniesieniem

temperatury wody (od zimnej do ciepłej)

oraz komponent związany z dystrybucją

c.w. i ogólnie funkcjonowaniem instalacji

c.w. zcentralnym przygotowaniem c.w.:

(3)

gdzie:

inst

– ciepło zużyte wprocesie dystrybu-

cji icyrkulacji (straty ciepła), GJ

Idealny (doskonały energetycznie)

system c.w. będzie mieć E

inst

równe 0.

Wówczas współczynnik nakładu ciepła

dla takiego systemu obliczyć można ze

wzoru:

HIF

= r · c

· (t

‒ t

) (4)

Przy przyjęciu temperatury wody zim-

nej równą 10°C itemperatury c.w. równą

55°C (jako minimum wymagane wpunk-

cie poboru c.w.), jego wartość liczbowa

(“stała”) wynosi 0,187 GJ/m

Objętość pobranej zinstalacji c.w. jest

dość prosta do pomiaru (np. w oparciu

o pomiar wodomierzem wody zimnej

przed układem przygotowania c.w.). Bar-

dziej złożonym zagadnieniem w typo-

wych instalacjach są wartości temperatury.

W przypadku braku układów pomiaro-

wych, zazwyczaj przyjmuje się temperatu-

rę wody zimnej w oparciu o wytyczne

określone w normie PN-B-01706:1992

[21] lub wg założeń do obliczeń charakte-

rystyki energetycznej budynków [23]

(10°C). W rzeczywistości temperatura

wody zimnej jest zazwyczaj wyższa. Wg

Państwowej Inspekcji Sanitarnej należy

utrzymywać temperaturę wody zimnej po-

niżej 20°C (akategorycznie nie powinna

przekraczać 25°C) zuwagi na zapobie-

żenie warunkom korzystnym dla rozwoju

bakterii. Temperaturę c.w. można nato-

miast przyjąć np. wg nastawy układu re-

gulacji wymiennika ciepła (55 lub 60°C).

Trzeba jednak pamiętać, że nie będzie to

temperatura c.w. w punktach jej poboru,

gdyż pomiędzy układem przygotowania

c.w. apunktami poboru następuje wychło-

dzenie c.w., którego wielkość zależy też

od strumienia przepływu c.w. wtym frag-

mencie instalacji. Pomiary na obiektach

rzeczywistych wskazują na wahania tem-

peratury c.w., szczególnie w przypadku

zastosowania podgrzewaczy pojemno-

ściowych [2], które wynikają m.in. zopóź-

nień ihisterezy układu regulacji, podmie-

szania wody cyrkulacyjnej oraz pojemno-

ści cieplnej wody magazynowanej

wpodgrzewaczu pojemnościowym.

Wcelu oszacowania wartości porów-

nawczych (określających ilościowy wpływ

wybranych ulepszeń systemu c.w. na cał-

kowite zużycie ciepła) wyznaczono teore-

tyczne orientacyjne wartości HIF

365

woparciu o stałą HIF

ipodaną w[23]

średnią roczną sprawność przesyłu ciepła,

przy założeniu temperatury wody zimnej

10°C i 20°C. Tak obliczone wartości

przedstawiono wtab. 1.

Stałą HIF

d(10°C)

i wartości

HIF

365/d(10°C)

wtab. 1 można traktować

jako poziom porównania (odniesienia) dla

wartości rzeczywistych HIF wyznaczonych

dla analizowanego systemu c.w. wopar-

ciu odane eksploatacyjne. Należy zazna-

czyć, że HIF

d(10°C)

nie wyznacza dolnej

granicy zmienności, gdyż większa niż

10°C temperatura wody zimnej zmniejsza

nakład ciepła. Często też, szczególnie

w starych instalacjach (projektowanych

przed wejściem wżycie przepisów rozpo-

rządzenia [22] temperatura wody wukła-

dzie jej przygotowania ustawiana jest na

wartość niższą niż 55-60°C.

Przy założeniu temperatury wody zim-

nej równej 20°C stała HIF

d(20°C)

wynosi

już “tylko” 0,145 GJ/m

. Zbyt małe war-

tości współczynnika nakładu ciepła mogą

więc diagnozować awarię układów po-

miarowych, ale również zagrożenie ryzy-

kiem rozwoju bakterii Legionella winstala-

cji wody zimnej, ze względu na jej nad-

mierne podgrzewanie się w rurociągach

instalacji prowadzonych wprzestrzeniach

otemperaturze powietrza wyższej niż 15-

20°C (piwnice, węzeł cieplny, przestrze-

nie garażowe – latem, przestrzenie tech-

niczne, wktórych prowadzone są również

przewody instalacji c.o.itp.).

Aby zminimalizować wpływ innych

strat ciepła lub zakłóceń, ciepłomierz do

pomiaru ilości ciepła dostarczanego do

układu przygotowania c.w. powinien być

zainstalowany po stronie czynnika grzew-

czego, jak najbliżej wymiennika ciepła.

Wprzypadku braku bezpośredniego po-

miaru ciepła wykorzystywanego przez

układ przygotowania c.w. (np. węzeł

cieplny zgłównym licznikiem ciepła ilicz-

nikiem ciepła na obiegu c.o.) technicznie

możliwe idopuszczalne jest też ustalenie

ilości ciepła metodą różnicową:

(5)

gdzie:

DHW

– ciepło dostarczone do układu

przygotowania c.w. w danej jed-

nostce czasu, GJ

– zużycie ciepła w źródle ciepła

(kotłownia, węzeł ciepłowniczy)

wdanej jednostce czasu, GJ

– zużycie ciepła wposzczególnych

obiegach odbiorczych innych niż

układ przygotowania c.w.u.

wdanej jednostce czasu, GJ

m ‒ liczba obiegów zasilanych zroz-

patrywanego źródła ciepła innych

niż układ przygotowania c.w.

Zastrzec jednak należy, że wpływ spo-

sobu ustalania ilości ciepła dostarczonego

do układu c.w. może mieć wpływ na wyni-

kową wartość HIF. Pomiar bezpośredni

woczywisty sposób wydaje się być najlep-

szy, jednak nie zawsze technicznie jest

możliwy.

Wyniki pomiarów iich analiza

Budynek S ikompleks budynków N

W okresie prowadzonych pomiarów

instalacji c.w. dla budynku S wyznaczono

wartości HIF

(doba)

dla kolejnych dni. Wyniki

obliczeń przedstawione są na rys. 2. Poza

okresem świątecznym (święta Bożego

Tabela. 1 Teoretyczny roczny współczynnik nakładu ciepła HIF

365

, przy założeniu temperatury

wody zimnej 10°C i20°C

Table 1. Theoretic annual Heat Input Factor HIF

365

, assuming cold water temperature of 10°C and

20°C

Lp.

Rodzaj centralnego systemu c.w.,

zizolacją pionów izizolacją przewodów

rozprowadzających,

średnia roczna sprawność

przesyłu ciepła od źródła ciepła

do zaworów czerpalnych [23]

HIF

365/d(10°C)

= 10◦C

GJ/m

HIF

365/d(20°C)

= 20◦C

GJ/m

zobiegami cyrkulacyjnymi, liczba punktów

poboru c.w. do 30

0,70 0,267 0,207

zobiegami cyrkulacyjnymi, liczba punktów

poboru c.w. 30 do 100

0,60 0,311 0,242

zobiegami cyrkulacyjnymi, liczba punktów

poboru c.w. powyżej 100

0,50 0,374 0,290

zobiegami cyrkulacyjnymi zograniczeniem czasu

pracy, liczba punktów poboru c.w. do 30

0,80 0,233 0,181

zobiegami cyrkulacyjnymi zograniczeniem czasu

pracy, liczba punktów poboru c.w. 30 do 100

0,70 0,267 0,207

zobiegami cyrkulacyjnymi zograniczeniem czasu

pracy, liczba punktów poboru c.w. powyżej 100

0,60 0,311 0,242

Księga3_25.indb 18Księga3_25.indb 18 20.03.2025 11:39:1920.03.2025 11:39:19

www.informacjainstal.com.pl

3/2025

Instalacje c.o., c.w., z.w.

Narodzenia), wartości są mniejsze od 0,30

GJ/m

imieszczą się wzakresie od 0,255

do 0,290 GJ/m

. Chociaż są to dość duże

wartości, to porównując je z wyliczoną

wartością teoretyczną w tab. 1 (instalacja

zizolacją pionów iprzewodów rozprowa-

dzających, z ograniczeniem czasu pracy

cyrkulacji w efekcie działania podpiono-

wych zaworów termostatycznych, przy licz-

bie punktów poboru c.w. powyżej 100, t

10°C) równą 0,311 GJ/m

, można je

uznać za dopuszczalne. Wg informacji

uzyskanych od zarządcy budynku, poza

awariami I typu, nie są sygnalizowane

przez użytkowników zastrzeżenia do tem-

peratury c.w., a układ regulacji kotłowni

utrzymuje ją na poziomie 55°C. Konieczna

jest jednak dalsza obserwacja tej instalacji

iidentyfikacja działań, które mogłyby bar-

dziej ograniczać straty ciepła w układzie

dystrybucji.

Dużo gorsza sytuacja jest wprzypadku

kompleksu budynków N. Wyznaczony na

podstawie pomiarów współczynnik HIF

(dla kolejnych miesięcy) zawiera się

wprzedziale od 0,350 do 0,600 GJ/m

(rys. 3). Średnie roczne wartości wskaźnika

wyraźnie przekraczają 0,4 GJ/m

(tab. 2).

Wyniki, porównując je zwyliczoną warto-

ścią teoretyczną podaną wtab. 1 dla insta-

lacji zizolacją pionów iprzewodów roz-

prowadzających, bez ograniczenia czasu

pracy cyrkulacji, zliczbą punktów poboru

c.w. powyżej 100 (wzależności od przyję-

tej temperatury wody zimnej 0,374 lub

0,290 GJ/m

) potwierdzają niską efek-

tywność energetyczną tej instalacji. Wobli-

czeniach teoretycznych średnia roczna

wartość HIF została wyznaczona przy za-

łożeniu temperatury c.w. równej 55°C.

Wbadanej instalacji temperatura c.w. jest

jednak niższa (rys. 1), co mając na uwadze

wzory (1) i(2) pogarsza jeszcze bardziej

przeprowadzoną diagnozę.

Tabela. 2 Średnia roczna wartość współczynni-

ka nakładu ciepła HIF dla kompleksu budyn-

ków N wokresie 2019-2024

Table. 2 HIF average annual values for the buil-

ding complex N in the period 2019-2024

Rok

Średnioroczna wartość HIF

GJ/m

2019 0.435

2020 0.442

20 21 0.44

2022 0.461

2023 0.477

2024 0.423

Kompleks budynków A

Dla kompleksu Awartości współczyn-

nika HIF wyznaczone dla kolejnych mie-

sięcy roku 2024 w oparciu owyniki po-

miarów instalacji przedstawiono wtab. 3.

Zestawiono w niej również obliczone

napodstawie zmierzonych średnich tem-

peratur wody zimnej i ciepłej oraz ilości

zużytej c.w. jednostkowe ciepło niezbęd-

ne do przygotowania 1 m

c.w. Q

jedn

obliczone zgodnie ze wzorem (1), odnie-

sione do ilości zużytej c.w. W kolejnej ko-

lumnie podany jest współczynnik Ratio, li-

czony jako:

(6)

Tabela. 3 Współczynnik nakładu ciepła (Heat

Input Factor) HIF dla kompleksu budynków A

Table 3. Heat Input Factor (HIF) for the building

complex A

jednostka

czasu

HIF Q

jedn

Ratio

GJ/m

2024 r.

(365 dni)

0.283 0.153 1.860

styczeń 0.297 0.174 1.702

luty 0.286 0.169 1.692

marzec 0.274 0.159 1.722

kwiecień 0.275 0.144 1.901

maj 0.264 0.130 2.020

czerwiec 0.249 0.120 2.071

lipiec 0.256 0.118 2.147

sierpień 0.283 0.130 2.161

wrzesień 0.276 0.141 1.954

październik 0.306 0.167 1.827

listopad 0.317 0.184 1. 716

grudzień 0.329 0.196 1.681

Dla systemu c.w. z izolacją pionów

iprzewodów rozprowadzających, zogra-

niczeniem czasu pracy cyrkulacji wefekcie

działania podpionowych zaworów termo-

statycznych, przy liczbie punktów poboru

c.w. powyżej 100, wg wartości podanych

w tab. 1 (poz. 6), teoretycznie wyliczony

średni roczny współczynnik HIF

365/d(10°C)

wynosi 0,311 GJ/m

. Rzeczywisty, wyzna-

czony woparciu opomiary współczynnik

nakładu ciepła jest mniejszy od tej wartości,

zwyjątkiem listopada igrudnia, dla których

został przekroczony. Wpaździerniku, listo-

padzie i grudniu wartości współczynnika

wzrosły powyżej 0,300 GJ/m

, co można

wiązać zwymianą podgrzewaczy pojem-

nościowych (przeprowadzoną w połowie

2024 r.) i korektą układu regulacji [2].

Większe wartości współczynnika są m.in.

wynikiem zwiększenia temperatury c.w. po

tej modernizacji, co również ma wpływ na

wzrost wartości jednostkowego ciepła nie-

zbędnego do przygotowania c.w. zesta-

wionego w kolejnej kolumnie tab. 3.

W efekcie wymiany podgrzewaczy uzy-

skano lepszą jakość wody dostarczanej do

jej odbiorców (wyższa temperatura).

Warto zwrócić uwagę, że jednostko-

we ciepło niezbędne do przygotowania

Rys. 2

Wartości współ-

czynnika HIF

doba

dla budynku S

wokresie

14 grudnia 2024

– 1 stycznia

2025

Fig. 2 HIF

day

indicator values

for the building S

in the period

from

December 14,

2024 to

January 1, 2025

Rys. 3

Wartości współ-

czynnika HIF

msc

dla kompleksu

budynków N

wlatach 2019 –

2024

Fig. 3 HIF

month

factor values for

the building

complex N in the

period 2019–

2024

Księga3_25.indb 19Księga3_25.indb 19 20.03.2025 11:39:2020.03.2025 11:39:20

3/2025 www.informacjainstal.com.pl

c.w. Q

jedn

wokresie od kwietnia do wrze-

śnia jest mniejsze od stałej HIF

d(20°C)

(0,145 GJ/m

). Wynika to zarówno

z wyższej od 10°C temperatury wody

zimnej, jak przede wszystkim z mniejszej

wartości średniej temperatury c.w., niż

przyjęta wobliczeniu tej stałej.

Mając na uwadze rozległość instalacji

(3 budynki) iwielkość systemu (129 miesz-

kań) można uznać, żeosiągane wartości

współczynnika HIF są satysfakcjonujące,

szczególnie gdy się je porówna zpomia-

rami instalacji wykonanymi w kompleksie

budynków N. Są to jednak bardzo duże

straty ciepła izasadne jest dążenie wprzy-

szłości do ich zmniejszenia (np. regulacja

hydrauliczna instalacji cyrkulacyjnej, do-

bór nastawy temperatury c.w.). Mając na

uwadze ustalenia opisane przez Autorów

[25], ze względu na duży udział wbilan-

sie ciepła strat ciepła wprzewodach roz-

prowadzających icyrkulacyjnych, wsyste-

mie rozliczania za ciepło (podział kosztów

zakupu paliwa gazowego) kompleksu bu-

dynków A należy też rozważyć zmianę

regulaminu rozliczeń kosztów ciepła iwy-

odrębnienie opłaty zmiennej za ciepło

w postaci zużytej c.w. oraz opłaty stałej

(niezależnej odwielkości zużytej c.w.).

Dla zilustrowania istotności problemu

zmienności strat ciepła wciągu kolejnych

miesięcy roku, dla kompleksu budynków

Awoparciu odane pomiarowe wyzna-

czono ciepło zużyte wprocesie dystrybu-

cji i cyrkulacji E

inst

. Wynik tych obliczeń

przedstawiono na rys. 4.

W obliczeniach i w literaturze doty-

czącej działania instalacji cyrkulacyjnej

przyjmuje się najczęściej założenie

upraszczające o braku zależności strat

ciepła dystrybucji c.w. icyrkulacji od zuży-

cia c.w. [7, 15, 25]. Dla kompleksu budyn-

ków A, w oparciu o uzyskane w trakcie

badania instalacji pomiary, na rys. 5

przedstawiono graficznie zależność cie-

pła zużytego wprocesie dystrybucji icyr-

kulacji E

inst

od zużycia c.w. Im większe jest

zużycie wody, tym większe są też straty

ciepła. Pewien wpływ ma również okres

roku (miesiąc), co można wiązać zwpły-

wem temperatury zewnętrznej np. na stra-

ty ciepła wprzestrzeni garażowej (przez

którą prowadzone są przewody instalacji)

lub do gruntu (łącznik pomiędzy budynka-

mi – przewody prowadzone są powyżej

głębokości przemarzania). Punkty dla

października, listopada igrudnia odstają

od tego trendu, co można wytłumaczyć

jako skutek wspomnianej już wcześniej

modernizacji układu przygotowania c.w.

Zuwagi na niewielką jeszcze liczbę da-

nych pomiarowych po zmianie układu

podgrzewaczy, problem ten będzie

przedmiotem dalszych analiz ibadań.

Symulacje identyfikacji stanów

awarii II typu

Na podstawie zgromadzonych da-

nych pomiarowych dla kompleksu budyn-

ków Aprzeprowadzono teoretyczną anali-

zę wpływu zmian ilości ciepła zużytego

w procesie dystrybucji i cyrkulacji E

inst

wartość HIF. Taka zmiana może być efek-

tem awarii II typu, np. na skutek wadliwego

działania podpionowych zaworów termo-

statycznych lub nieskutecznej regulacji hy-

draulicznej obiegów cyrkulacyjnych.

Zilości ciepła dostarczonego do ukła-

du c.w. wyodrębniono ciepło zużyte

w procesie dystrybucji i cyrkulacji E

inst

Przeprowadzono następnie symulację

zmniejszenia izwiększenia tego składnika

dla przyjętych stopni redukcji j

red

, zgod-

nie zzależnościami:

l Ciepło przed redukcją:

DHW

= V

· r · c

· (t

‒ t

) + E

inst

(7)

l Ciepło po redukcji (po uwzględnienia

stopnia redukcji j

red

= V

· r · c

· (t

‒ t

) +

+ j

red

· E

inst

(8)

Wartości dodatnie redukcji wskazują

na to, że ciepło zużyte wprocesie dystry-

bucji i cyrkulacji E

inst

jest mniejsze niż

w wariancie bazowym (którym jest stan

aktualny, z pomiarów). Wartości ujemne

oznaczają, że zużycie ciepła wsystemie

wzrasta.

Mając na uwadze zmienność wartości

współczynnika HIF w kolejnych miesią-

cach roku (tab. 3), narys.6 przedstawio-

no zmianę współczynnika HIF dla stopnia

redukcji 0,7.

W tab. 4 przedstawiono natomiast

wyniki symulacji wpływu zmiany strat cie-

pła izmiany temperatury wody zimnej na

wartość współczynnika HIF (wartość

ujemna zmiany temp. wody zimnej przyję-

ta wtych obliczeniach oznacza większą

ilość ciepła na przygotowanie c.w., niż

wwariancie bazowym).

Wpływ zmiany temperatury wody

zimnej na wartość HIF jest dość ograni-

czony. Jest to czynnik, na który zresztą

operator instalacji nie ma wpływu.

Ta prosta symulacja miała na celu po-

kazanie wpływu lokalnych warunków

działania danego systemu c.w. (głębokość

ułożenia wodociągu, warunki prowadze-

nia instalacji wody zimnej wbudynku, izo-

lacja przewodów wody zimnej itp.) na

mierzone wkonkretnym systemie c.w. war-

tości współczynnika HIF i ich przedział

zmienności, który należy brać pod uwagę,

Rys. 4

Ciepło zużyte

wkolejnych mie-

siącach wkom-

pleksie budynków

Awprocesie dys-

trybucji c.w. icyr-

kulacji

Fig. 4 Heat used

for DHW distribu-

tion and circula-

tion in the building

complex A, in the

following months

of 2024

Rys. 5

Zależność zuży-

cia ciepła wpro-

cesie dystrybucji

c.w. icyrkulacji

wkompleksie

budynków Aod

wielkości zużycia

c.w.

Fig. 5 The rela-

tionship between

heat used for

DHW distribution

and circulation in

the building

complex Aon

the amount of

DHW consump-

tion

Księga3_25.indb 20Księga3_25.indb 20 20.03.2025 11:39:2120.03.2025 11:39:21

Instalacje c.o., c.w., z.w.

nawet gdy wyznaczony na podstawie

danych pomiarowych współczynnik osią-

ga korzystne wartości.

Całkowite zużycie ciepła

ijego koszt

Przy założeniu wystąpienia warunków

przyjętych w powyżej opisanej symulacji

(tab. 4) np. na skutek awarii II typu lub

niekorzystnych warunków użytkowania

instalacji, zużycie ciepła może wzrosnąć

wkompleksie budynków Anawet o700

GJ. W2024 r. całkowite zużycie ciepła na

przygotowanie c.w. i utrzymanie jej tem-

peratury w kompleksie budynków Awy-

niosło 3129,519 GJ. Byłby to więc wzrost

ook. 22%. Zakładając na potrzeby tego

oszacowania średnią cenę wytwarzania

ciepła zrekompensatą, wkwocie 150,95

zł/GJ (netto) [4], spowodowałoby to

wzrost kosztów o130 tys. zł (brutto). Koszt

ciepła na potrzeby przygotowania c.w.

jest oczywiście zależny zarówno od kon-

kretnych dla danego systemu grzewczego

kosztów zakupu ciepła lub paliwa, ich

podziału pomiędzy ogrzewanie ic.w., jak

iregulaminu rozliczeń stosowanego przez

zarządcę nieruchomości.

Kierując się wartościami podanymi

wtab. 1, efekt wprowadzenia rozwiązań

technicznych prowadzących do skutecz-

nego ograniczenia czasu pracy obiegów

cyrkulacyjnych (przekładający się na

zmniejszenie strat ciepła w układzie dys-

trybucji c.w.icyrkulacji) powinien się prze-

łożyć na zmniejszenie nakładu ciepła

o 0,063 GJ/m

(zmniejszenie o 17%).

Przy założonej, tak jak wyżej, cenie jed-

nostkowej ciepła, będzie to zmniejszenie

kosztu jednostkowego o 11,70 zł/m

(brutto). Tym lepszy efekt finansowy może

być osiągnięty, im efektywność energe-

tyczna systemu jest gorsza, niż np. przyję-

te za [23] wskaźniki. Z takim właśnie

przypadkiem mamy do czynienia wkom-

pleksie budynków N, gdzie średni roczny

współczynnik HIF w 2024 r. jest o 36%

większy niż wartość w poz. 6 z tab. 2,

ao13% większy niż wpoz. 3.

Termostatyczne zawory podpionowe

mogą odgrywać istotną rolę wczasowym

ograniczeniu cyrkulacji iregulacji przepły-

wu. Źle ustawiona iniewyregulowana ar-

matura może jednak nieumyślnie zwięk-

szyć wartość współczynnika HIF. Armatu-

ra ta wymaga również okresowych prze-

glądów i serwisowania, o czym często

zapominają zarządcy iich służby eksplo-

atacyjne. Poprawa regulacji hydraulicznej

ijakości konserwacji układów cyrkulacyj-

nych są kluczowe dla zapewnienia opty-

malnej wydajności i akceptowalnych

kosztów dostarczania c.w. jej odbiorcom.

Regularne monitorowanie parame-

trów systemu zaopatrzenia wc.w. jest ko-

nieczne w celu zidentyfikowania wszel-

kich odchyleń od oczekiwanych wskaźni-

ków wydajności lub wartości, które były

uzyskiwane w dotychczasowym okresie

użytkowania. Pozwala to na szybką inter-

wencję, zanim drobne problemy przero-

dzą się wpoważne awarie. Identyfikacja

awarii typu II umożliwia natychmiastowe

podjęcie działań naprawczych, minimali-

zując wten sposób koszt c.w.

Skupiając się na regulacji hydraulicz-

nej, utrzymaniu warunków zapewniają-

cych odpowiednią temperaturę c.w. przed

punktami jej poboru, ciągłym monitorowa-

niu parametrów systemu c.w. izapewnia-

niu szybkiej identyfikacji awarii, można

znacznie poprawić funkcjonalność iefek-

tywność instalacji c.w.

Podsumowanie iwnioski

Przedstawione wartykule wyniki ba-

dań wobiektach rzeczywistych wskazują

zarówno na problem zzapewnieniem od-

powiedniej efektywności energetycznej

instalacji, jak ina zmienność wartości tem-

peratury c.w. iwody cyrkulacyjnej, której

przebieg zależy od indywidualnych cech

instalacji. Projektowanie, budowa i eks-

ploatacja wbudynkach, wtym wbudyn-

kach mieszkalnych, systemów c.w. powin-

ny zapewniać m.in.:

l odpowiednią ilość wody owymaga-

nej temperaturze, szczególnie w go-

dzinach dużego jej poboru;

l efektywność energetyczną iniskie zu-

życie energii (ciepło, energia elek-

tryczna);

l wysoką sprawność wytwarzania cie-

pła wźródle ciepła iwymiany ciepła

wwymiennikach;

l jak najmniejsze straty ciepła winstala-

cji dystrybucji c.w. i cyrkulacji oraz

wukładzie przygotowania (magazy-

nowania) c.w.;

l brak ryzyka rozwoju bakterii Legionella;

l brak ryzyka poparzenia użytkownika

(wtym dzieci) gorącą wodą;

l brak niekontrolowanych ubytków

(strat) wody;

l zabezpieczenie instalacji przed osa-

dami mineralnymi ibiologicznymi;

l zabezpieczenie instalacji przed koro-

zją elektrochemiczną ibiologiczną.

Jednym zkluczowych aspektów każde-

go systemu zaopatrzenia wciepło isystemu

c.w. zarówno z punktu widzenia kosztów

eksploatacji, jak ioddziaływania na środo-

wisko jest efektywność energetyczna. Doty-

czy to zarówno nowych obiektów, jak ijuż

istniejących. Aby osiągnąć racjonalnie uza-

sadnione zużycie energii, konieczne jest

przede wszystkim ograniczenie strat ciepła

wcałym układzie dystrybucji c.w. icyrkulacji

oraz wsystemach jej magazynowania. Sku-

teczna izolacja iodpowiednie decyzje na

etapie projektowania są kluczowymi czyn-

nikami wutrzymaniu wymaganej tempera-

tury i zwiększeniu niezawodności systemu.

Wdrażając odpowiednią strategię zarzą-

dzania imonitoringu systemu c.w. (aszerzej

– systemu zaopatrzenia wciepło budynku)

można osiągnąć znaczącą redukcję zarów-

no zużycia ciepła, jak ipowiązanych znim

kosztów przygotowania c.w.

Jak wynika zanaliz opisanych warty-

kule, awcześniej w[2], dobrym iskutecz-

nym miernikiem poprawności działania

systemu może być współczynnik HIF,

szczególnie gdy dla instalacji c.w. dyspo-

nuje się bazą danych historycznych. Jego

okresowa kontrola pozwala na szybkie

identyfikowanie awarii II typu, które win-

nym przypadku nie są zauważane, nawet

gdy znacząco wzrastają koszty i opłaty

Rys. 6

Zmniejszenie war-

tości współczynnika

HIF przy założeniu

zmniejszenia ilości

ciepła zużytego

wprocesie dystry-

bucji c.w. icyrkula-

cji, przy stopniu

redukcji 0,7

Fig. 6 HIF factor

assuming areduc-

tion in the heat

used for DHW

distribution and cir-

culation (ratio 0.7)

Tabela 4. Symulacja zmiany współczynnika HIF izużycia ciepła

Table 4. Simulation of the change in the HIF factor and heat consumption

Zmiana t

5 5 10 10

Stopień redukcji j

red

1 1,93 1 1,.93

Średnioroczny HIF, GJ/m

0,304 0,421 0.325 0,442

Względna redukcja HIF, % -7,439 -48,809 -14,882 -56,252

, GJ 137, 21 1892,31 1466,4 1986,5

Redukcja ciepła, GJ -94,21 -614,31 -188,4 -708,51

Księga3_25.indb 21Księga3_25.indb 21 20.03.2025 11:39:2120.03.2025 11:39:21

za c.w. Awarie II typu mogą prowadzić do

znacznego wzrostu wartości współczynni-

ka HIF, co wkonsekwencji podnosi koszty

eksploatacji, które obciążają użytkowni-

ków c.w. Awarie te często wynikają znie-

efektywności lub usterek w systemach,

które wymagają ciągłej obserwacji i na-

tychmiastowej reakcji wprzypadku wystą-

pienia, wcelu złagodzenia ich wpływu na

wydatki operacyjne.

Odniesienie kosztów przygotowania

c.w. tylko bezpośrednio do całkowitego

zużycia ciepła wbudynku lub kompleksie

budynków (co jest praktyką wielu zarząd-

ców nieruchomości) często prowadzi do

błędnych wniosków. W okresie znaczą-

cych zmian cen ciepła i energii [3, 4],

wzrost opłat za c.w. tłumaczony jest wzro-

stem tego czynnika. Wten sposób pomija-

ny może być rzeczywisty wpływ pogorsze-

nia działania instalacji i układu przygoto-

wywania c.w. Prowadzić to będzie do za-

niechania prac w zakresie niezbędnych

napraw imodernizacji wobrębie systemu

c.w. Sprzyja temu też system bezpośrednie-

go przeniesienia kosztów ciepła na użyt-

kowników iwłaścicieli lokali, którzy nawet

jeśli tworzą wspólnotę, to mają ograniczo-

ną wiedzę imożliwości wpływu na działa-

nia związane zutrzymaniem imoderniza-

cją infrastruktury budynku. Do tego, wbu-

dynkach wielorodzinnych taki wzrost kosz-

tów rozkłada się na dużą liczbę mieszkań

izróżnicowane wczasie zużycie c.w.

Wyznaczoną w oparciu o dane po-

miarowe zinstalacji c.w. wartość współ-

czynnika HIF wstępnie można porównać

zwartościami przedstawionymi wtab. 1.

Im będą one mniejsze, tym lepiej należy

ocenić badany system. Wraz zgromadze-

niem bazy danych pomiarowych zkolej-

nych okresów , należy również obserwo-

wać odchylenia od wcześniej zaobserwo-

wanych wartości. Warto również wyko-

rzystać do oceny porównawczej wartości

zinnych obiektów, jako tzw. benchmarki.

Poza samą wartością współczynnika HIF,

pod uwagę brana powinna być też tem-

peratura wody zimnej, temperatura oraz

zużycie c.w. Wymagane jest przy tym in-

dywidualne zidentyfikowanie procesów,

tak aby dokładnie ocenić, wjaki sposób

związane znimi wydatki na ciepło odno-

szą się konkretnie do analizowanego sys-

temu c.w. iposzczególnych jego elemen-

tów. Pomiarom poszczególnych parame-

trów ianalizie ich wyników sprzyjać po-

winny wymagania przepisów rozporzą-

dzenia [24].

Zajęcie się takimi aspektami, jak sku-

teczne zmniejszenie zużycia ciepła, szyb-

ka identyfikacja oraz eliminacja awarii II

typu iponowne przeanalizowanie wydat-

ków na ciepło może ukierunkować lokalny

system zaopatrzenia wciepło na poprawę

efektywności iobniżenia kosztów związa-

nych z przygotowaniem c.w. Może też

ułatwiać podejmowanie decyzji o moder-

nizacji instalacji wcelu eliminacji jej man-

kamentów. Takimi ulepszeniami może być

poprawa ochrony cieplnej rurociągów

(izolacja niezaizolowanych fragmentów,

armatury iurządzeń, zwiększenie grubo-

ści izolacji), montaż podpionowej armatu-

ry termostatycznej, wyposażenie instalacji

w sterowniki, termiczne i hydrauliczne

równoważenie instalacji, czasowe stero-

wanie pracą pompy cyrkulacyjnej, korek-

ta średnic (np. w przypadku wymiany

niedrożnych, starych rurociągów) itd.

LITERATURA

[1] Ahmed K., Pylsy P., Kurnitski J., Monthly dome-

stic hot water profiles for energy calculation in

Finnish apartment buildings. Energy and Buil-

dings nr 97. 2015, s. 77-85, https://doi.

org/10.1016/j.enbuild.2015.03.051

[2] Bartnicki G., Klimczak M, Nakład ciepła na

przygotowanie ciepłej wody użytkowej na

podstawie pomiarów eksploatacyjnych

w budynkach wielolokalowych, INSTAL

1/2025, s. 14-22. DOI 10.36119/15.2025.1.2

[3] Bartnicki G., Nowak, B., Zmienność kosztów

zakupu paliwa gazowego dla odbiorcy końco-

wego wokresie 2019-2024, INSTAL 11/2024,

s. 26-32. DOI 10.36119/15.2024.2

[4] Bartnicki G., Nowak, B., Zmienność istruktura

kosztów zakupu ciepła sieciowego dla odbior-

cy końcowego wlatach 2019-2024, INSTAL

2/2025, s. 6-14. DOI 10.36119/15.2025.2.1

[5] Bartnicki G., Nowak B., Koniec sezonu grzew-

czego a efektywność energetyczna instalacji

odbioru ciepła, INSTAL 4/2020, s.2-11. DOI

10.36119/15.2024.4.1

[6] Bartnicki G., Klimczak M, Ziembicki P., Evalu-

ation of the effects of optimisation of gas boiler

burner control by means of an innovative

method of Fuel Input Factor, Energy nr 263(PD),

2023, DOI:10.1016/j.energy.2022.125708

[7] Bhatia A., Design considerations for hot water

plumbing, Course No: M06-029, Continuing

Education and Development Inc., https://

www.cedengineering.com/userfiles

(dostęp20.12.2024)

[8] Bohm B., Production and distribution of dome-

stic hot water in selected Danish apartment

buildings and institutions. Analysis of consump-

tion, energy efficiency and the significance for

energy design requirements of buildings, Ener-

gy Conversion and Management nr 67, 2013,

s. 152–159, http://dx.doi.org/10.1016/j.

enconman.2012.11.002

[9] Boppe I., Bédard E., Taillandier C., Lecellier D.,

Nantel-Gauvin M. A., Villion M., Prévost M.,

Investigative approach to improve hot water

system hydraulics through temperature monito-

ring to reduce building environmental quality

hazard associated to Legionella, Building and

Environment nr 108, 2016, s. 230-239, https://

doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.08.038

[10] Dudziński K., Nowa dyrektywa wzmacnia

możliwości oszczędnego gospodarowania

ciepłem w budynkach mieszkalnych, INSTAL

2/2019, s. 26-28.

[11] Ferrantelli A., Ahmed K., Pylsy P., Kurnitski J.,

Analytical modelling and prediction formulas

for domestic hot water consumption in residen-

tial Finnish apartments, Energy and Buildings nr

143(C), 2017, s. 53-60, https://doi.

org/10.1016/j.enbuild.2017.03.021

[12] Fijewski M., Możliwość energetycznej popra-

wy pracy instalacji cyrkulacyjnej ciepłej wody,

INSTAL 12/2023, s. 67-73. DOI

10.36119/15.2023.12.10

[13] Fraga C. iinni, Heat pump systems for multifami-

ly buildings: Potential and constraints ofseveral

heat sources for diverse building demands.

Applied Energy, 2018, vol. 225, p. 1033-1053,

DOI : 10.1016/j.apenergy.2018.05.004

[14] Fuentes E., Arce L., Salom J., Areview of dome-

stic hot water consumption profiles for applica-

tion in systems and buildings energy performan-

ce analysis. Renewable and Sustainable Ener-

gy Reviews nr 81, 2018, s. 1530-1547, https://

doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.229

[15] Grasmanis D., Talcis N., Grekis A., Heat con-

sumption assessment of the domestic hot water

systems in the apartment buildings, Proceedings

of REHVA Annual Conference 2015 “Advan-

ced HVAC and Natural Gas Technologies”

Riga, Latvia, May 6 – 9, 2015.

[16] Jaszewska M., Szaflik W., Zużycie ciepłej izim-

nej wody w gospodarstwach domowych

w Szczecinie w latach 2006 – 2019, INSTAL

4/2020, str. 22-25. DOI 10.36119/15.2020.4.4

[17] The Ontario Building Code 2017, https://

www.buildingcode.online (dostęp 21.12.2024)

[18] Liu L., Fu L, Jiang Y., Application of an exhaust

heat recovery system for domestic hot water,

Energy, nr 35, 2010, s. 1476-1481, https://

doi.org/10.1016/j.energy.2009.12.004

[19] Ministry of Business, Innovation & Employment,

New Zealand, Building code compliance. G12

Water supplies. https://www.building.govt.nz/

building-code-compliance/g-services-and-

facilities/g12-water-supplies/preventing-scal-

ding-from-tap-water

[20] Okubanjo A., Ofualagba G., Oshevir P., Hybrid

technologies for water heating applications:

areview, GU Journal of Science nr 37(1), 2024,

s. 183-209, DOI: 10.35378/gujs.1192114

[21] PN-B-01706:1992 Instalacje wodociągowe –

Wymagania wprojektowaniu.

[22] Rozporządzenie ministra infrastruktury z dnia

12 kwietnia 2002 r. wsprawie warunków tech-

nicznych, jakim powinny odpowiadać budynki

iich usytuowanie, Dz.U. nr 75 z2002 r., poz.

690 zpóźn. zm.

[23] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Roz-

woju zdnia 27 lutego 2015 r. wsprawie meto-

dologii wyznaczania charakterystyki energe-

tycznej budynku lub części budynku oraz świa-

dectw charakterystyki energetycznej, Dz.U.

z2015 r., poz. 376 zpóźn. zm.

[24] Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska

zdnia 7 grudnia 2021 r. wsprawie warunków

ustalania technicznej możliwości iopłacalności

zastosowania ciepłomierzy, podzielników kosz-

tów ogrzewania oraz wodomierzy do pomiaru

ciepłej wody użytkowej, warunków wyboru

metody rozliczania kosztów zakupu ciepła oraz

zakresu informacji zawartych windywidualnych

rozliczeniach, Dz.U. z2021 r., poz. 2273.

[25] Szaflik W., Stachel A., Rozliczanie kosztów

zużytej ciepłej wody w budynkach mieszkal-

nych wielorodzinnych, INSTAL 12/2024, s. 31

– 37. DOI 10.36119/15.2024.12.6

[26] Szaflik W., Zużycie wody wbudynkach miesz-

kalnych wielorodzinnych, INSTAL 10/2020, s.

18 – 21. DOI 10.36119/15.2020.10.2

[27] Szaflik W., Współpraca cyrkulacyjnych pod-

pionowych zaworów termoregulacyjnych

z instalacją ciepłej wody i ich dobór, COW

12/2007, s. 16– 18.

[28] Szaflik W., Projektowanie instalacji ciepłej

wody wbudynkach mieszkalnych, Wydawnic-

two Uczelni Politechniki Szczecińskiej, Szczecin

2008.

[29] Szaflik W., Projektowanie instalacji ciepłej

wody w budynkach mieszkalnych, Ośrodek

Informacji Technika instalacyjna w budownic-

twie, Warszawa 2011.

[30] Żarski K., Symulacja stanów eksploatacyjnych

węzła cieplnego wbudynku oniskim zużyciu

energii do ogrzewania, INSTAL 9/2021, s. 12

– 16. DOI 10.36119/15.2021.9.1

Księga3_25.indb 22Księga3_25.indb 22 20.03.2025 11:39:2120.03.2025 11:39:21