Wersja do druku: Zmniejszenie zużycia wody w warszawskich żłobkach i przedszkolach
Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w...
Transcript of Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w...
Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w procesie inwestycyjnym
Jerzy Żurawski e-mai: [email protected]
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, 51-180 Wrocław ul. Pełczyńska 11:
www.cieplej.pl
Misja i obszary dziaMisja i obszary działłania firmyania firmy
DolnoDolnośślląąska Agencja Energii i ska Agencja Energii i ŚŚrodowiska jest firmrodowiska jest firmąą konsultingowo konsultingowo –– projektowprojektowąą dziadziałłajająąccąą
od 1999 roku.od 1999 roku.
NaszNasząą misjmisjąą jest dziajest działłanie zwianie zwiąązane z poszanowaniem energii i ekologizane z poszanowaniem energii i ekologiąą w w
budownictwie i przemybudownictwie i przemyśśle. le.
Realizujemy projekty budynkRealizujemy projekty budynkóów o racjonalnie niskim poziomie zuw o racjonalnie niskim poziomie zużżycia energii, ycia energii,
RozwiRozwiąązujemy zagadnienia zwizujemy zagadnienia zwiąązane ze zrzane ze zróównowawnoważżononąą gospodarkgospodarkąą energetycznenergetycznąą w gminie, w gminie,
przemyprzemyśśle oraz w obiektach ule oraz w obiektach użżytecznoytecznośści publicznejci publicznej
Zajmujemy siZajmujemy sięę certyfikacjcertyfikacjąą energetycznenergetycznąą budynkbudynkóów oraz termomodernizacjw oraz termomodernizacjąą istniejistniejąących cych
budynkbudynkóóww
Powadzimy konsultacje szkolenia i porady w zakresie:
1. Audytingu energetycznego
2. Certyfikacji energetycznej
3. Wykonujemy ekspertyzy termowizyjne
4. Zajmujemy się wykorzystania odnawialnych źródeł energii
5. Projektujemy budynki energooszczędne
6. Organizujemy corocznie konferencję międzynarodowąpoświęconą budownictwu energooszczędnemu pod nazwąDni Oszczędzania Energii
7. Organizujemy szkolenia – efektywność energetyczna w budownictwie
8. Wykonujemy programy wspomagające projektowanie budynków energooszczędnych
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Programy wykonane dla innych firm
ENERGOtherm
Kalkulator Energetyczny URSA
EKOEFEKT VIESSMANN
BuildDesk Energy Audit
BuildDesk Eko Efekt
1.1. ArtykuArtyku łły z zakresuy z zakresu
•• budownictwa energooszczbudownictwa energooszcz ęędnegodnego
•• jakojako śści energetycznej budynkci energetycznej budynk óóww
•• rozwirozwi ąązazańń energooszczenergooszcz ęędnychdnych
•• z zakresu prawaz zakresu prawa
2.2. Prezentacja ciekawych rozwiPrezentacja ciekawych rozwi ąązazańń energooszczenergooszcz ęędnychdnych
3.3. Informacje i komentarze z zakresu certyfikacji ener getycznejInformacje i komentarze z zakresu certyfikacji ener getycznej
4.4. Informacje o szkoleniachInformacje o szkoleniach
5.5. Wykorzystanie termowizji w rWykorzystanie termowizji w r óóŜŜnych dziedzinach nych dziedzinach ŜŜyciaycia
6.6. MateriaMateria łły z konferencji i seminariy z konferencji i seminari óów organizowanych przez Dolnow organizowanych przez Dolno śślląąskskąą
AgencjAgencj ęę Energii i Energii i ŚŚrodowiskarodowiska
7.7. Konsultacje w zakresie sporzKonsultacje w zakresie sporz ąądzania charakterystyk energetycznych dzania charakterystyk energetycznych
budynkbudynk óóww
Polecamy korzystanie z serwisu Polecamy korzystanie z serwisu www.cieplej.plwww.cieplej.pl
Plan wystąpienia1. Część 1. Energia użytkowa, końcowa i pierwotna
– Prawo w zakresie zużycia energii w budownictwie
– Energia zużywana w budynkach – definicje
– Energia użytkowa EU
– Energia końcowa EK
– Energia pierwotna EP
– Przykład 1
2. Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w procesie inwestycyjnym
– Metoda wartości graniczne EK i EP
– Metoda zrównoważona oparta o zasady wyboru racjonalnych rozwiązań
Prawo w zakresie zużycia energii w budownictwie
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Czy rzeczywiście występują na ziemi zmiany klimatu…?
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Energochłonność w budownictwie
8%
4%
20%
24% 24%
20%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
zuŜycie energii [%]
150-200 200-250 250-300 300-350 350-400 >400
Wskaźnik E [kWh/m2 a]
ZuŜycie enregii cieplenej na ogrzewanie w polskich zasobach mieszkaniowych
350
260
200
160
120
80
4515
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Wsk
aźn
ik s
ezon
oweg
o za
potrz
ebow
ania
na
ciep
ło E
A
[kW
h/m
2rok
]
Budynku budowane w latach
Zapotrzebowanie na energi ę uŜytkow ą w budynkach budowanych w róznym okresie oraz dla nowych budynków energooszcz ędnych lub pasywnych
1. Dyrektywa Rady 89/106/EEC z dnia 21 grudnia 1988 roku dostosowująca prawa, przepisy i procedury administracyjne Członków Wspólnoty dotyczące wymagań dla obiektów budowlanych mówi, że obiekt budowlany, a także jego system ogrzewania i wentylacji musi być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, żeby ilość energii potrzebna do jego obsługi była jak najniższa, biorąc pod uwagę warunki klimatyczne i lokalne nawyki użytkowników.
2. Dyrektywa Rady 93/76/EEC z 13 września 1993 roku ograniczająca emisję dwutlenku węgla poprzez wzrost efektywności energetycznej (SAVE) służący wprowadzeniu działańmających na celu zwiększenie niewykorzystanego potencjału oszczędności energii
3. Dyrektywa EPD (2002/91/EC). Niniejsza dyrektywa ustanawia wymagania dotyczące:• charakterystyki energetycznej nowych budynków oraz dużych budynków istniejących,
podlegających większej renowacji• certyfikatu energetycznego budynków • regularnej kontroli kotłów i systemów klimatyzacji w budynkach oraz dodatkowo
ocena instalacji grzewczych, w których kotły mają więcej jak 15 lat.Jakość energetyczna budynków powinna ujmować poza izolacją termiczną także inne czynniki,
mogące mieć istotne znaczenie takie jak: • instalacje ogrzewania, klimatyzacji, zastosowania energii ze źródeł odnawialnych,
produkcję energii w skojarzeniu CHP. • Analiza budynku obejmować będzie sezonowe zapotrzebowanie na ciepło z
uwzględnieniem sprawności systemu w odniesieniu do energii pierwotnej
Prawodawstwo w UE w zakresie efektywności energetycznej
1. Dyrektywa Rady 93/76/EEC z 13 września 1993 roku ograniczająca emisji dwutlenku węgla poprzez wzrost efektywności energetycznej (SAVE)
2. W 2002 roku weszła w Ŝycie dyrektywa 2002/91/WE dotycząca jakości energetycznej budynków, zaczęła obowiązywać od 4 stycznia 2006 roku
3. W 2003 roku przyjęto dyrektywę 2003/87/WE ustanawiającąsystem handlu przydziałami emisji oraz w 2004 roku
4. Dyrektywę z 2004 roku 2004/8/WE w sprawie wspierania koogeneracji.
5. Dyrektywę 2006/32/WE dotyczącą poprawy efektywności końcowego wykorzystania energii.
Wymagania projektowe dla współczynnika przenikania ciepła „U” w róŜnych krajach UE
Wartości graniczne U dla dachu wg wymagań w krajach UE
PaństwoU dla dachu
[W/m2K]Szwecja 0,13Finlandia 0,16Estonia 0,16Norwegia 0,18Niemcy 0,2Wielka Brytania 0,2Łotwa 0,2Dania 0,25Austria 0,25Francja 0,25Węgry 0,25
PaństwoU dla dachu
[W/m2K]Słowenia 0,25Szwajcaria 0,3Polska 0,25Czechy 0,3Słowacja 0,3Belgia 0,4Litwa 0,4Hiszpania 0,45Portugalia 0,5Włochy 0,6Chorwacja 0,65
W Polsce U dla dachu musi być mniejsze Umax=0,25 W/m2K
Energochłonność budownictwa regulowana jest w różny sposób
• Przez określenie maksymalnej wartości wskaźnika energii użytkowej EU
• Przez określenie maksymalnej wartości wskaźnika energii końcowej EK
• Przez określenie maksymalnej wartości wskaźnika energii pierwotnej EP
• Przez określenie minimalnej izolacyjności dla przegród budowlanych U
• Przez konieczność stosowania wentylacji z odzyskiem ciepła
(rekuperacja)
• Przez wymóg stosowania rozwiązań wykorzystujących odnawialnych
źródeł energii lub preferowania takich rozwiązań np. przez wymóg
minimum EP lub min. Energii produkowanej ze źródeł odnawialnych
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Rozporządzenie w sprawie warunków technicznychDział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Rozporządzenie w sprawie warunków technicznychDział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna
Rozporządzenie w sprawie warunków technicznychDział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
A/Ve 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,1 1,1
EPH+W 99,8 102,3106,8 111,3 115,8 120,3 124,8 129,3 133,8 138,3 142,8 147,3 151,8 156,3 160,8 165,3 169,8 174,3 174,3
Współczynniki przenikania ciepła U dla róŜnych przegród i budynków w Polsce
Typ przegrodymieszkalny i zamieszkania zbiorowego
uŜyteczności publicznej
produkcyjny i magazynowy
1. Ściany zewnętrzne
1.1 ti > 16 ˚ C 0,3 0,3 0,3
1.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C0,8 0,65
0,65
1.3 ti ≤ 8 ˚ C 0,9
2. ściany wewnętrzne między pom. ogrzewanymi i nieogrzewanymi 2.1 ti > 16 ˚ C
11 -gdy brak przesionka
w innych przypadkach-3
1
2.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 1,4
2.3 ti ≤ 8 ˚ C brak wymagań
3. Dachy i stropodachy, stropy nad nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami3.1 ti > 16 ˚ C 0,25 0,25 0,25
3.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C0,5 0,5
0,5
3. ti ≤ 8 ˚ C 0,7
4. Stropy nad nieogrzewanymi kondygnacjami podziemnymi4.1 ti > 16 ˚ C
0,45 0,45
0,8
4.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 1,2
4.3 ti ≤ 8 ˚ C 1,5
Aktualne wymagania izolacyjności termicznej przegród wg polskiego prawa
5.Posadzki na gruncie
5.1 ti > 16 ˚ C 0,45 (chyba Ueqw),
ale izolacja
obwodowa warstw (*)
U<0,5
0,45 (chyba Ueqw),
ale izolacja
obwodowa warstw
(*) U<0,5
0,8 z ograniczeniem (*)
5.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 1,2 z ograniczeniem (*)
5.3 ti ≤ 8 ˚ C 1,5 z ograniczeniem (*)
6. Ściany przyległe do szczelin dylatacyjnych
6.1do 5 cm, trwale zamkniętych i
wypwłnionych izolacją na gł. 20 cm1 3 brak sprecyzowanych
wymagań6.2 powyŜej 5 cm 0,7 0,7
7. Okna i drzwi balkonowe7.1 strefa I,II, III 1,8 1,9
7.2 strefa IV i V 1,7 1,7
7.3 ti > 16 ˚ C 1,8
7.4 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 2,6
7.5 ti ≤ 8 ˚ C brak wymagań
Energia zużywana w budynkach -definicje
Energia użytkowa EU
Energia końcowa EK
Energia pierwotna EP
Energia końcowa w budownictwie
Proces budowlany zużywa energię na etapie:
• na etapie budowy na wytworzenie materiału i na
wykonanie budynku
• na etapie eksploatacji na ogrzewanie, chłodzenie na
remonty i użytkowanie
• Na etapie rozbiórki na demontaż i eksploatacje
wytwarzanie materiałów 900 10,5 870 9,9 730 9,6 10,0transport materiałów 40 0,5 40 0,5 30 0,4 0,5wzniesienie 80 0,9 70 0,8 50 0,7 0,8
11,3
uŜytkowanie 7100 82,9 7400 84,4 6400 84,4 83,9remonty (materiały) 390 4,6 370 4,2 330 4,4 4,4remonty (transport) 10 0,1 10 0,1 10 0,1 0,1
88,4
demontaz 10 0,1 10 0,1 10 0,1 0,1transport 30 0,4 20 0,2 20 0,3 0,3
0,4
kWh/m2 50 lat
%
Energia całkowita kWh/m2
8790 100,0 75808560
kWh/m2 50 lat
%kWh/m2
50 lat%
Budynek 1 Budynek 2 Budynek 3
Etapy istnienia
100,0 100 100
Śrenie zuŜycie energii dla poszczególnych
etapów Ŝycia budynku
Wytwarzanie
UŜytkowanie
RozbiórkaRazem procentowy udział zu Ŝycia energii na etapie eksploatacji
Razem procentowy udział zu Ŝycia energii na etapie wytwarzania
Razem procentowy udział zu Ŝycia energii na etapie rozbiórki
Zużycie energii końcowej w cyklu „życia”budynku (ocena LCA)
Energia użytkowa EU
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Energia użytkowa EU
Energia użytkowa
Energia użytkowa obejmuje energię na:• na c.o. Qh,c.o.
• wentylację Qh,went
• c.w.u. Qh,c.w.u.
• chłodzenie Qh,C
Qh,nd= Qh,c.o. + Qh,went + Qh,c.w.u. + Qh,C
Energia użytkowa nie obejmuje sprawności systemu
STRATY CIEPŁA W BUDYNKU- energia uŜytkowa na c.o. i wentylację
Straty przez ściany
Qściany=ΣbtriHts*(tw-tzi)Ti
Hts=A*Us+Σψili + ΣХi
Straty przez okna i drzwi Qokna=ΣbtriHto*(tw-tzi)Ti
Hto=A*Uok
Straty przez dach
Qdach=Σbtri*Htd*(tw-tzi)Ti
Htd=A*Ud+Σψili + ΣХi
Straty przez wentylacjęQwent = Σbtri*Hv*(tw-tzi)Ti
Hv=0,34*V
Straty przez strop piwnicy
Qpiwnicy=ΣbtriHtp*(tw-tzi)Ti
Htd=A*Up+Σψili + ΣХi
QHnd = Qdach + Qsicany + Qokna + Qpiwnicy + Qwnet - η*Qz
Komfort i energia
Temperatura powietrza
Wilgotnośćpowietrza
Słońce (Światło)
Prędkość ruchu powietrza
Promieniowanie cieplne (długofalowe)
Czynniki wpływające na odczuwalny poziom komfortu
Bilans energetyczny budynku
Q I
QH
Q A
QZ
QZ
QZ
QQI(S) I(S)
QZ
Straty cieplne
Przenikanienajwyższa podłoga i dach
OknoŚciany
Podłoga piwnicy i grunt
Wentylacja
Żądana wymiana powietrza
Zyski ciepła
Zyski słoneczne Zyski wewnętrzne
Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania energięużytkową EU oraz na energię końcową EK
Budynki budowane w latach
Orientacyjny wska źnik EU
[kWh/m2rok]
Sprawno śćsystemu
grzewczego [%]
Orientacyjny wska źnik EK
[kWh/m2rok]
Średnie koszty ogrzewania
1 m2 pu
Do 1966 240-350 0,45 600-750 7,16
1967-1985 240-280 0,49 500-600 5,77
1985-1992 160-200 0,61 260-300 3,22
1993-1997 120-160 0,73 185-210 2,09
Po 1998 wg wym. normowych
90-120 0,86 115-145 1,26
Domy po kompleksowej
termomodernizacji wg UT
70-110 0,86 110-135 1,20
VII Europejskie Dni Oszczędzania Energii
Zastosowanie termowizji w budownictwieZastosowanie termowizji w budownictwie
Zastosowanie termowizji w budownictwieZastosowanie termowizji w budownictwie
VII Europejskie Dni Oszczędzania Energii
Mostki termiczneMostki termiczne
www.cieplej.plwww.cieplej.pl
Energia końcowa
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Energia użytkowa EU
Energia końcowa
EK
Energia końcowaEnergia końcowa obejmuje energię na:• na c.o. Qk,c.o.
• wentylację Qk,went
• c.w.u. Qk,c.w.u.
• chłodzenie Qk,C
• chłodzenie Qk,C
• urządzenia pomocnicze Qk,el
• oświetlenie Qk,os
Qh,nd= Qk,c.o. + Qk,went + Qk,c.w.u. + Qk,C + Qk,el + Qk,os
Energia użytkowa obejmuje sprawności systemów zaopatrzenia budynku w energię
Energia końcowa na c.o. - QK,H,c.o. = Qh,nd c.o. /η c.o.
Energia końcowa na c.w.u. QK,H,c.w.u. = Qh,nd c.w.u. /η c.w.u.
Energia końcowa na wet. QK,Hwet= Qh,nd wet. /η wet
Energia końcowa na chłodzenie QK,H,C = Qh,nd C/η C
Energia końcowa na en. elektryczną (urządzenia pom. i ośw) QK,Hel= Qh,nd el
Wskaźnik energii końcowej EK
EK = QK,H /Af
Znajomość wartości EK pozwala określić
• EKc.w.u. – zużycie energii na c.w.u. na m2 p.u.
• EKc.w.u. – obliczeniowe koszty roczne c.w.u. na m2 p.u.
• EKc.o. – zużycie energii na c.w.u. na m2 p.u.
• EKc.o. – obliczeniowe koszty roczne c.o. na m2 p.u.
• EK – energochłonność budynku na m2 p.u.
• EK – koszty ogrzewania na c.o. i c.w.u. na m2 p.u.
źródło ciepła wytwarzania przesyłuregulacji i
wykorzystaniaakumulacji ηc.o.
kocioł na węgiel 0,75 0,97 0,95 0,9 62%
kocioł na gaz 0,94 0,97 0,97 1 88%
kocioł kondensacyjny 0,99 0,97 0,98 1 94%
kocioł na bimasę 0,75 0,96 0,93 0,9 60%
energia elektryczna 1 0,97 0,98 1 95%
SprawnoSprawnośćść instalacji c.o.instalacji c.o.
źródło ciepła wytwarzania akumulacji transportu Wyk. ηc.w.u.kocioł na węgiel 0,75 0,85 0,6 1 38%
kocioł na gaz 0,88 0,85 0,6 1 45%
terma gazowa 0,65 1 0,8 1 52%
kocioł kondensacyjny 0,92 0,85 0,98 1 77%
kocioł na bimasę 0,75 0,8 0,6 1 36%en. Ele. Urządz. Przep. 0,99 1 0,6 1 59%
energia elektryczna centralne 0,99 0,85 0,6 1 50%
SprawnoSprawnośćść instalacji c.w.u.instalacji c.w.u.
Energia końcowa EK
Budynek ogrzewany za pomocą:
Wskaźnik sezonowego zapotrzebownia na ciepło EK
Koszty za energię na c.o. i c,.w.u.
EH(c.o.) EW(c.w.u.) EH+W [kWh/m2a] [zł/kWh] [zł/m2mc]
gaz 90 85 175 355,1 0,16 4,73
pompa c. 90 85 175 87,2 0,45 3,27
Biomas-słoma 90 85 175 466,0 0,12 4,73
gaz kondens. 90 85 175 344,8 0,16 4,60
pompa c. 90 85 175 80,7 0,45 3,03
Biomas-pelets 90 85 175 361,9 0,14 4,10
Biomasa brykiet 90 85 175 381,5 0,13 4,01
węgiel 90 85 175 406,9 0,12 4,08
CHP z węgla 90 85 175 307,2 0,17 4,33
CHP z gazu 90 85 175 307,2 0,17 4,33
Ciepłownia 90 85 175 307,2 0,17 4,33
Energia pierwotna
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Energia użytkowa EU
Energia końcowa
EK
Energia Energia pierwotnapierwotna
EPEP
Energia końcowaEnergia końcowa obejmuje energię na:• na c.o. Qk,c.o.
• wentylację Qk,went
• c.w.u. Qk,c.w.u.
• chłodzenie Qk,C
• chłodzenie Qk,C
• urządzenia pomocnicze Qk,el
• oświetlenie Qk,os• wskaźnik nieodnawialnej energii pierwotnej wi
Qh,nd= Qk,c.o*wc.o.+ Qk,went*ww+ Qk,c.w.u.*wc.w.u.+ Qk,C*wc + Qk,el wel+ Qk,os*wos
Energia pierwotna obejmuje zużycie energii w odniesieniu do energii pierwotnej
EP = QP/Af kWh/(m 2a) (1.1)
QP roczne zapotrzebowanie nieodnawialnej energii pierwotnej dla ogrzewania i wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz napędu urządzeń pomocniczych
kWh/a
Af powierzchnia ogrzewana (o regulowanej temperaturze) budynku lub lokalu m2
Obliczenia rocznego zapotrzebowania nieodnawialnej Obliczenia rocznego zapotrzebowania nieodnawialnej energii pierwotnej Wyznaczenie wskaenergii pierwotnej Wyznaczenie wskaźźnika EPnika EP
QP = QP,H + QP,W kWh/a (1.2)
QP,H = wH · QK,H + wel · Eel,pom,H kWh/a (1.3)
QP,W = wW · QK,W + wel · Eel,pom,W kWh/a (1.4)
QP,H roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system grzewczy i wentylacyjny do ogrzewania i wentylacji
kWh/a
QP,W roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/aQK,H roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system grzewczy i wentylacyjny do
ogrzewania i wentylacjikWh/a
QK,W roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/aEel,pom,H roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych
systemu ogrzewania i wentylacjikWh/a
Eel,pom,W roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych systemu ciepłej wody
kWh/a
W i współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii (lub energii) końcowej do ocenianego budynku (wel, wH, wW), który określa dostawca energii lub nośnika energii; moŜna korzystać z tabl. 1
-
Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania energii pierwotnej
Współczynnik nieodnawialnej energii pierwotnej
Wskaźnik nieodnawialnej energii pierwotnej w wg polskie go prawa
Strumienie Energii wi
Paliwa
Olej opa łowy 1,1
Gaz ziemny 1,1
Propan - butan 1,1
Węgiel kamienny 1,1
Węgiel brunatny 1,1
biomasa 0,2
energia s łoneczne 0
ciep ło scentralizowane z kogeneracji
energia nieodnawialna 0,8
energia odnawialna 0,15
Ciep ło scentralizowane z ciep łownienergia z w ęgla 1,3
energia z gazu lub oleju 1,2
Energia elektryczna system PV Ogniwa fotowoltaniczna 0,7
Energia elektryczna* 3
Wskaźnik PEF (wska źnik efektywno ści przekształce ń energetycznych) wska źnik energii pierwotnej wg DIN V 4701-10
Strumienie Energii PEF
Paliwa
Olej opałowy 1,1
Gaz ziemny 1,1
Propan - butan 1,1
Węgiel kamienny 1,1
Węgiel brunatny 1,2
biomasa 0,2
energia słoneczne 0
ciepło scentralizowane z kogeneracji CHP
energia nieodnawialna 0,7
energia odnawialna 0
Ciepło scentralizowane z ciepłowni
energia nieodnawialna 1,3
energia odnawialna 0,1
Energia elektryczna* 2,7 - 3
*) warto ść charakterystyczna dla polskiego systemu elektroener getycznego
Schemat przekształceń energii dostarczanej do końcowego odbiorcy
EP = QP/Af kWh/(m 2a) (1.1)
QP roczne zapotrzebowanie nieodnawialnej energii pierwotnej dla ogrzewania i wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz napędu urządzeń pomocniczych
kWh/a
Af powierzchnia ogrzewana (o regulowanej temperaturze) budynku lub lokalu m2
Obliczenia rocznego zapotrzebowania nieodnawialnej energii pierwotnej Wyznaczenie wskaźnika EP
QP = QP,H + QP,W kWh/a (1.2)
QP,H = wH · QK,H + wel · Eel,pom,H kWh/a (1.3)
QP,W = wW · QK,W + wel · Eel,pom,W kWh/a (1.4)
QP,H roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system grzewczy i wentylacyjny do ogrzewania i wentylacji
kWh/a
QP,W roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/aQK,H roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system grzewczy i wentylacyjny do
ogrzewania i wentylacjikWh/a
QK,W roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/aEel,pom,H roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych
systemu ogrzewania i wentylacjikWh/a
Eel,pom,W roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych systemu ciepłej wody
kWh/a
W i współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii (lub energii) końcowej do ocenianego budynku (wel, wH, wW), który określa dostawca energii lub nośnika energii; moŜna korzystać z tabl. 1
-
Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania energii pierwotnej
źródło ciepła wytwarzania przesyłuregulacji i
wykorzystaniaakumulacji ηc.o.
kocioł na węgiel 0,75 0,97 0,95 0,9 62%
kocioł na gaz 0,94 0,97 0,97 1 88%
kocioł kondensacyjny 0,99 0,97 0,98 1 94%
kocioł na bimasę 0,75 0,96 0,93 0,9 60%
energia elektryczna 1 0,97 0,98 1 95%
SprawnoSprawnośćść instalacji c.o.instalacji c.o.
źródło ciepła wytwarzania akumulacji transportu Wyk. ηc.w.u.kocioł na węgiel 0,75 0,85 0,6 1 38%
kocioł na gaz 0,88 0,85 0,6 1 45%
terma gazowa 0,65 1 0,8 1 52%
kocioł kondensacyjny 0,92 0,85 0,98 1 77%
kocioł na bimasę 0,75 0,8 0,6 1 36%en. Ele. Urządz. Przep. 0,99 1 0,6 1 59%
energia elektryczna centralne 0,99 0,85 0,6 1 50%
SprawnoSprawnośćść instalacji c.w.u.instalacji c.w.u.
Energia końcowa EKNieodnawialna energia pierwotna EP
Budynekogrzewanyza pomocą:
Wskaźnik sezonowego SprawnościQK,h
SprawnośćQW,h
EK
W
EPzapotrzebowania na ciepło
c.o. c.w.u.
EU(c.o.)[kWh/m2a]
EU(c.w.u.)[kWh/m2a]
EUH+W[kWh/m2a]
ηc.o. [GJ] ηc.w.u. [GJ] [kWh/m2a] [kWh/m2a]
gaz 90 25 115 75,2% 119,7 36% 69,4 189,1 1,1 208,04
pompa c. 90 25 115 306% 29,4 147% 17,0 46,4 3 139,26
Biomas-słoma 90 25 115 51% 176,5 29% 86,2 262,7 0,2 52,54
gaz kondens. 90 25 115 74% 121,6 38% 65,8 187,4 1,1 206,15
pompa c. 90 25 115 394% 22,8 147% 17,0 39,8 3 119,55
Biomas-pelets 90 25 115 72,7% 123,8 36% 69,4 193,2 0,2 38,65
Biomasa brykiet
90 25 115 70,% 128,6 34% 73,5 202,1 0,2 40,42
węgiel 90 25 115 65,7% 137,0 32% 78,1 215,1 1,1 236,62
CHP z węgla 90 25 115 89,3% 100,8 41% 61,0 161,8 0,8 129,41
CHP z gazu 90 25 115 89,3% 100,8 41% 61,0 161,8 0,7 113,23
Ciepłownia 90 25 115 89,3% 100,8 41% 61,0 161,8 1,3 210,29
typ budynkuA/Ve Typ
przegrody
U E Eo Q EK EP WT2008
[m^-1] W/m2K kWh/m3a kWh/m3a kWh/m2a kWh/m2a kWh/m2a kWh/m2a
Dom jednorodzinny
1,17
Ściany 0,296
35,0 120,58 167,56 208,32 174,75
okna 1,2
dach 0,256
podłoga na gruncie
0,298
Szkoła 0,4
Ściany 0,24
22,1 30,8 91,13 124,98 179,25 194,38
dach 0,213
okna 1,35
podłogana gruncie
0,34
Dom wielorodziny
o funkcji mieszanej
0,37
Ściany 0,28
27,3 30,4 91,25 133,47 160,98 120,47
dach 0,21
okna 1,35
podłogana gruncie
0,45
EP
Energia użytkowa EU
Przykład 1
Energia końcowa i pierwotna w analizowanym budynku przy
wykorzystaniu programu
Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w procesie inwestycyjnym
Metoda wartości graniczne EK i EP
Metoda wartości graniczne EK i EP
1. Określenie wartości granicznej EK i EP dla budynków
– Na podstawie oczekiwań inwestora
– Na podstawie minimalnych wymagań prawnych
– Na podstawie lokalnego planu zagospodarowania terenu i strategii energetyczne danego regionu
– Na podstawie oczekiwanych kosztów eksploatacyjnych
Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej EK i EP określone przez inwestora
Określenie energochłonności budynku lub kosztów ogrzewania
Budynki pasywne EU=15 kWh/m2rok
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
IV.4.2. RóŜnice na elewacjiwidok perspektywiczny (południowo-wschodni)
budynek tradycyjny
Budynek energooszczędny
Budynek pasywny
IV.4.2. RóŜnice na elewacjiwidok perspektywiczny (północno-zachodni)
Budynek tradycyjny
Budynek energooszczędny
Budynek pasywny
typ wymaga ń j.m.
Wymagania dla
aktualne wymagania
prawne
propozycje zmian
prawnych
budynek energooszcz ę-
dnybudynek pasywny
U dla ściany z mostkami cieplnymi
[W/m2K] < 0,3 - 0,5 < 0,3 < 0,2 < 0,15
U dla dach z mostkami cieplnymi
[W/m2K] < 0,3 < 0,2 < 0,2 < 0,1
U dla okna [W/m2K] < 2,6 - 2,0 < 1,9 - 1,7 < 1,3 < 0,8
g - współczynnik przepuszczalno ści oszklenia
brak wymaga ń brak wymaga ń ≥ 0,55 ≥ 0,5
Energia u Ŝytkowa EU [kWh/m2rok] brak wymaga ń brak wymaga ń ≤ 70 ≤ 15
Zapotrzebowanie na moc ciepln ą
[W/m2] brak wymaga ń brak wymaga ń 30,00 10,00
ZuŜycie energii pierwotnej EP [kWh/m2rok] brak wymaga ń brak wymaga ń 250,00 120,00
Szczelno ść budynku n50 [1/h] brak wymaga ń brak wymaga ń 1,5 0,6
A/V [1/m] brak wymaga ń brak wymaga ń 1,1 - 0,7 minimalne
Wentylacja [zł] naturalna naturalna
Naturalna ze sterowaniem lub mechaniczna z
rekuperacj ą
mechaniczna z rekuperacj ą
minimalna temperatura nawiewu przy tz=-10 st C
[°C] brak wymaga ń brak wymaga ń brak wymaga ń 16,5
Sprawno ść odzysku [%] brak wymaga ń brak wymaga ń ≥ 70 ≥ 80
Na podstawie minimalnych wymagańprawnych
Koszty energii z ró Ŝnych paliw w zł/kWh
0,30
0,20
0,100,14
0,11
0,47
0,11
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
kotłownia naolej
kotłownia nagaz
kotłownia nawęgiel
kotłownia nakoks
kotłownia nadrewno
kotłownia naenergia el.
pompa ciepła
zł/k
Wh
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Rozporządzenie w sprawie warunków technicznychDział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna
A/Ve 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,1 1,1
EPH+W 99,8 102,3106,8111,3 115,8 120,3 124,8 129,3 133,8 138,3 142,8 147,3 151,8 156,3 160,8 165,3 169,8 174,3 174,3
Wymagana izolacyjno ść cieplna i inne wymagania związane z oszcz ędnością energii
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
Wymagana izolacyjno ść cieplna i inne wymagania związane z oszcz ędnością energii
Przykład 2.
Obliczenie EK I EP za pomocąprogramu Agnes
Na podstawie minimalnych kosztów
Koszty energii z ró Ŝnych paliw w zł/kWh
0,30
0,20
0,100,14
0,11
0,47
0,11
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
kotłownia naolej
kotłownia nagaz
kotłownia nawęgiel
kotłownia nakoks
kotłownia nadrewno
kotłownia naenergia el.
pompa ciepła
zł/k
Wh
Rok bodowy do 1974 r do 1982 r do 1991 r do 1998 r po 1998 r
Wartości Współczynnik przenikania ciepła dla przegród budowlanych
ściany 1,42 1,16 0,75 0,55 0,5 0,3
dach 0,87 0,7 0,45 0,3 0,3 0,3
stolarka brak
wymagańbrak
wymagań2,6 2,6 2,6-2,0
Powierzchaniaz tradycyjne z
dachem skośnym
120 120 120 120 120 120
Kubatura 360 312 312 312 312 312
Zapotrzebowanie na ciepło 167 142,9 114,2 99,3 96,9 87,3
EK [kWh/m2 rok] 379,2 331,76 264,342 229,866 225,42 202,02
Ev [kWh/m3 rok] 126,4 127,6 101,67 88,41 86,7 77,7
koszty ogrzewania zł/rok 8190 7145 5710 4965 4845 4365
koszty ogrzewania zł/m2 m-c 5,7 5 4 3,4 3,4 3
Powierzchania
budynki z dach płaski
120 120 120 120 120 120
Kubatura 360 312 312 312 312 312
Zapotrzebowanie na ciepło 117,3 101,7 80,7 70,1 67,9 59,64
EK [kWh/m2 rok] 320 235 187 162 157 137
Ev [kWh/m3 rok] 90,5 90,54 71,85 62,41 60,45 52,88
koszty ogrzewania [zł/rok] 5865 5085 4035 3505 3395 2970
koszty ogrzewania [zł/m2 m-c] 4,1 3,5 2,8 2,4 2,4 2,1
Metoda zrównoważona oparta o zasady wyboru racjonalnych rozwiązań
Jerzy ŻurawskiWrocław, ul. Pełczyńska 11,
tel. 071-321-13-43,www.cieplej.pl
§ 328. Budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne i
klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki
sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania
budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na
racjonalnie niskim poziomie.
Racjonalizacja - Optymalizacja
Racjonalizacja obejmuje:
• izolacyjność przegród budowlanych (ścian, okien, dachu)
• wentylację
• system przygotowania ciepłej wody użytkowej
• system grzewczy a w przypadku chłodzenia i system chłodniczy
RACJONALIZACJA - Optymalizacja: :Metody dacjonalizacji-optymalizacji:
SPBT: prosty czas zwrotu poniesionych nakładów
SPBT= I0/O [lata] O-oszczędności roczne
NPV: artość bieżąca netto (ang. Net Present Value, w skrócie NPV). Metoda oceny efektywności ekonomicznej inwestycji rzeczowej, a także wskaźnik wyznaczony w oparciu o tęmetodę. Jako metoda - NPV należy do kategorii metod dynamicznych i jest oparta o analizęzdyskontowanych przepływów pieniężnych przy zadanej stopie dyskonta.Jako wskaźnik - NPV stanowi różnicę pomiędzy zdyskontowanymi przepływami pieniężnymi a nakładami początkowymi i jest dany wzorem:
gdzie:NPV - wartość bieżąca netto, CFt - przepływy gotówkowe w okresie t, r - stopa dyskonta, I0 - nakłady początkowe, t - kolejne okresy (najczęściej lata) eksploatacji inwestycji
Wartość wskaźnika NPV może być interpretowana jako:•wzrost zysków ekonomicznych wynikający z realizacji inwestycji z uwzględnieniem zmian wartości pieniądza w czasie.
RACJONALIZACJA - Optymalizacja:Metody dacjonalizacji-optymalizacji: IRR
IRR (ang. Internal Rate of Return) – wewnętrzna stopa zwrotu.Metoda oceny efektywności ekonomicznej inwestycji rzeczowej.Jako metoda IRR należy do kategorii dynamicznych metod oceny projektów inwestycyjnych. Uwzględnia ona zmiany wartości pieniądza w czasie i jest oparta o analizę zdyskontowanychprzepływów pieniężnych.Jako wskaźnik IRR jest stopą dyskontową, przy której wskaźnik NPV=0. Obliczenie wartości
gdzie:CFt - przepływy gotówkowe w okresie t, r - stopa dyskonta, I0 - nakłady początkowe, t - kolejne okresy (najczęściej lata) eksploatacji inwestycjiPowyższa formuła ma zastosowanie przy stałej stopie dyskonta w rozpatrywanym okresie.
IRR obrazuje rzeczywistą stopę zysku dla całego projektu inwestycyjnego.
Założenia
• Okres dla którego wykonane zostały obliczenia t=10 lat i t =30 lat
• Stopa dyskonta r= 6 %• Wzrost kosztów energii rocznie 10% w okresie t = 10 lub 30 lat• Przyjęto aktualne koszty robocizny i materiału z lipca 2008• Do analiz przyjęto cenę ciepła dla budynku zgodnego z
prawem oraz budynku energooszczędnego - 0,18 zł/kWh uzyskanej z gazu wysokomnetanowego, dla budynku pasywnego energię z pompy ciepła o efektywności 3,5 , cena ciepła 0,1 zł/kWh . Ceny ciepła wg aktualnych cen energii
• Budynek wg aktualnych wymagań prawnych EA = 135 kWh/m2 rok
• Budynek energooszczędny EA = 60 kWh/m2 rok• Budynek pasywny EA = 15 kWh/m2 rok
Optymalizacja przegród budowlanych
Ze względu na wysoki koszt inwestycyjny przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii konieczna jest optymalizacja mocy urządzeń grzewczych
Analiza opłacalności dla budynku zasilanego z pelet’s dla 10-cio letniego okresu korzystania z efektów
Analiza opłacalności dla budynku zasilanego z pelet’s dla 30-sto letniego okresu korzystania z efektów
Typ kotłowni:kotłownia gazowa kotłownia na pelets
kotłownia na olej op.
Sprawność instalacji c.o. ηc.o. = 85,8% ηc.o. = 72,9% ηc.o. = 73,7%
Okres L 10 lat 30 lat 10 lat 30 lat 10 lat 30 lat
Cena ciepła Cp 50 zł/GJ 35 zł/GJ 78,8 zł/GJ
Optymalna wartośćwspółczynnika przenikania dla:
U U U
[W/m2K] [W/m2K] [W/m2K]
ścian 0,229 0,135 0,292 0,167 0,174 0,103
dach 0,316 0,176 0,375 0,214 0,226 0,13
podłoga na gruncie 0,179 0,106 0,22 0,131 0,136 0,08
okna 1,90 0,95 2,00 1,10 0,95 0,80
Wyniki optymalizacji- zestawienie
Wnioski:
1. Projektowanie izolacyjności termicznej przegród powinno być zależne od przewidywanego okresu funkcjonowania budynku lub trwałości przyjętych rozwiązań, ceny ciepła przewidywanego wzrostu cen nośników oraz inflacji
Opis jm.budynek wg
aktualnych wymaga ńprawnych
budynek energooszcz ędny
budynek pasywny
Powierzchnia ogrzewana [m2] 120 120 120
Kubatura [m3] 324 324 324
EA [kWh/m2rok] 135 60 15
Zapotrzebowanie na ciepło kWh/rok 16200 7200 1800
Koszt jednostkowy energii* [zł/kW] 0,18 0,18 0,10
Roczne koszty ogrzewania [zł/rok] 2916 1296 180,0
Roczne koszty ogrzewania [zł/m2m-c] 2,03 0,90 0,13
Roczne oszcz ędności [zł/rok] 0 1620 2736,0
Koszty budowy konstrukcja [zł] 290000 290000 290000
Koszty stolarki [zł] 16500 21000 60000
Koszty izoalcji termicznej [zł] 9000 14400 21600
koszty systemu c.o. [zł] 26000 30000 73400
Razem koszty budowy [zł] 341500 355400 445000
Koszty na 1 m2 powierzchni [zł/m2] 2846 2962 3708
RóŜnica kosztów [zł] 0 13900 103500
Procentowy wzrost kosztów budowy [%] 100% 4% 30%
Zwrot poniesionych nakładów SPBT [lata] 8,6 37,83
NPV30 [zł] 8399 -65839
IRR30 [%] 11,2 -2
* Cena ciepła dla budynku spełniajacego aktualne wy magania prawne oraz energooszcsz ędnego przyj ęto z gazu w oparciu o kocioł gazowy kondensacyjny, dla budynku pasywnego z pompy ciepła
Poszukiwanie optymalnego źródła zasilania hotelu
Poszukiwanie uzasadnionego ekonomicznie zasilania hotelu-zamku w energię cieplną
Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl
% zł/rok
stan istniej ący 320 90,0 50,4% 45,5%
1
Wariant I: modernizacja instalacji c.o., modernizacja instalacji c.w .u, modernizacja isteniejacej kotłow ni w ęglow ej, docieplenie ścian, docieplenie dachu, w ymiana okien, modernizacja w entylacji.
129 88,2 58.9% 67,5% 58,6% 62 668 337 138 10,8 370 137 9,3
2
Wariant II: modernizacja instalacji c.o., modernizacja instalacji c.w .u, w ymiana kotłow ni w ęglow ej na kotłow nię na biomasę, docieplenie ścian, docieplenie dachu, w ymiana okien, modernizacja w entylacji.
129 88,2 72,9% 76,5% 65,9% 72 947 782 636 10,7 433 113 9,3
3
Wariant III: modernizacja instalacji c.o., modernizacja instalacji c.w .u, w ymiana isteniejacej kotłow ni w ęglow ej na kotłow nię olejow ą, docieplenie ścian, docieplenie dachu, w ymiana okien, modernizacja w entylacji.
129 88,2 77,0% 79,2% 67,6% 53 852 706 236 13,1 191 270 7,6
4
Wariant IV: modernizacja instalacji c.o., modernizacja instalacji c.w .u, dostosow anie istniejącej kotłow ni w ęglow ej na kotłow nię na biomasę, docieplenie ścian, docieplenie dachu, w ymiana okien, modernizacja w entylacji.
129 88,2 66,9% 70,2% 61,7% 70 619 685 886 9,7 491 068 10,3
5
Wariant V: modernizacja instalacji c.o., modernizacja instalacji c.w .u, w ymiana isteniejacej kotłow ni w ęglow ej na kotłow nię gazow ą kondesacyjną, docieplenie ścian, docieplenie dachu, w ymiana okien, modernizacja w entylacji.
129 88,2 85,8% 79,2% 70,2 85908 753 386 8,8 678 374 11,4
Lp Kosztymoc na c.w.u. [kW]
sprawność układu c.w.u.
oszczędności
wariantysprawność układu c.o.
moc na c.o. [kW]
SPBT [lata]
NPV [zł]
IRR [%]
Trwałość a opłacalność rozwiązań opartych o odnawialne źródła energii
Typ produkcji trwałość EPF SPBT
energia słoneczna na c.w.u. 15-20 lat 0 10-20 lat
energia słoneczna na c.o. i c.w.u. 15-20 lat 0 10-20 lat
energia słoneczna - fotowoltanika brak danych 0 40-60 lat
produkcja ciepła z kotłowni na biomasę 8-12 lat 0,2 10-17 lat
produkcja ciepła z kotłowni na biopaliwa 12-15 lat 0,2 12-19 lat
wykorzystanie energii geotermalnej 5-7 lat 0 10-15 lat
lokalna produkcja skojarzona CHP z biomasy 2-4 lat 0 12-20 lat
lokalna produkcja skojarzona CHP z biopaliw 2-4 lat 0 9-18 lat
Energia wiatrowa 5-9 lat 0 9-18 lat
sprawność nowej instalacji c.o.
źródło ciepła wytwarzania przesyłuregulacji i
wykorzystaniaakumulacji ηc.o.
kocioł na węgiel 0,75 0,97 0,95 0,9 62%
kocioł na gaz 0,94 0,97 0,97 1 88%
kocioł kondensacyjny 0,99 0,97 0,98 1 94%
kocioł na bimasę 0,75 0,96 0,93 0,9 60%
energia elektryczna 1 0,97 0,98 1 95%
kogeneracja z węgla 1 0,97 0,97 1 94%
kogeneracja z biomasy 1 0,97 0,97 1 94%
ciepłownia węglowa 1 0,97 0,97 1 94%
ciepłownia gazowa 1 0,97 0,97 1 94%
kolektory słoneczne 0,4 0,95 0,95 0,6 22%
Jerzy ŻurawskiWrocław, ul. Pełczyńska 11,
tel. 071-321-13-43,www.cieplej.pl
Wyniki analiz ekonomicznychPorównanie domu wg aktualnych
wymagań prawnych z domem energooszczędnym oraz domem
pasywnym
Jerzy ŻurawskiWrocław, ul. Pełczyńska 11,
tel. 071-321-13-43,www.cieplej.pl
Optymalizacja źródeł energii
Analizę wykonano dla budynku energooszczędnego o EA=60 kWh/m2rokPrzypadki:1. Budynek zasilany kotłownią gazową a budynek zasilany z pelet’s2. Budynek zasilany kotłownią olejową a budynek zasilany z pelet’s3. Budynek zasilany za pomocą kotłowni węglowej a budynek zasilany
z pelet’s
Analiza porównawcza zasilanie gaz i pelet’s
Analiza porównawcza zasilanie gaz i pelet’s
Analiza porównawcza zasilanie gaz i pelet’s
Analiza porównawcza zasilanie olej opałowy i pelet’s
Analiza porównawcza zasilanie olej opałowy i pelet’s
Analiza porównawcza zasilanie węgiel kamienny i pelet’s
Analiza porównawcza zasilanie węgiel kamienny i pelet’s
Zasady projektowania optymalnego źródła energii odnawialnej
Kroki postępowaniu przy zrównoważonym projektowaniu:
• Wstępne wskazanie źródła ciepła.
• Określenie optymalnego zapotrzebowania na moc urządzenia przez optymalizację izolacji, wentylacji, ciepłej wody, energii elektrycznej.
2. Wykonanie analizy ekonomiczno-technicznej źródła energii dla optymalnej określonej mocy cieplnej na c.o. i c.w.u.
3. Analiza efektów ekologicznych proponowanych źródeł ciepła, obliczenie kosztów redukcji emisji w okresie odpowiadającym amortyzacji urządzeń przygotowania ciepła , energii z uwzględnieniem PEF.
4. Wybór uzasadnionego ekonomicznie – ekologicznie sposobu produkcji energii.
5. Optymalizacja końcowa, wybór wariantu w oparciu o ocenęekonomiczną i ekologiczną dla całego budynku z uwzględnieniem PEF.
Wskaźnik PEF (wskaźnik efektywności przekształceń energetycznych) wskaźnik energii pierwotnej wg DIN V 4701-10
Strumienie Energii PEF
Paliwa
Olej opałowy 1,1
Gaz ziemny 1,1
Propan - butan 1,1
Węgiel kamienny 1,1
Węgiel brunatny 1,2
biomasa 0,2
energia słoneczne 0
ciepło scentralizowane z kogeneracji CHP
energia nieodnawialna 0,7
energia odnawialna 0
Ciepło scentralizowane z ciepłownienergia nieodnawialna 1,3
energia odnawialna 0,1
Energia elektryczna* 2,7 - 3
*) wartość charakterystyczna dla polskiego systemu elektroenergetycznego
Jerzy ŻurawskiWrocław, ul. Pełczyńska 11,
tel. 071-321-13-43,www.cieplej.pl
Podsumowanie
Optymalizacja zapotrzebowania na moc cieplną -wnioski cz. 1
Podsumowanie wykonanych analiz ekonomicznych, ekologicznych i architektonicznych :
1. Realizacja budynków pasywnych przy porównaniu budynków zasilanych z gazu ziemnego, z ekonomicznego punktu widzenia jest nieopłacalna, czas zwrotu poniesionych nakładów 37,5 lat.
2. Realizacja domów pasywnych jest ekonomicznie uzasadniona gdy cena energii przekracza 0,6-0,7 zł/kWh = 0,17-0,2 EU/kWh).
Aktualne ceny ciepła w Polsce: Gaz 0,18-0,2 zł/kWhWęgiel0,14 – 0,16 zł/kWhBiomasa 0,15 – 0,19 zł/kWhCiepłownia 0,16 – 0,18 zł/kWhEnergia elektryczna 0,35 – 0,4
zł/kWh
Opis jm.budynek wg
aktualnych wymaga ńprawnych
budynek energooszcz ędny
budynek pasywny
Powierzchnia ogrzewana [m2] 120 120 120
Kubatura [m3] 324 324 324
EA [kWh/m2rok] 135 60 15
Zapotrzebowanie na ciepło kWh/rok 16200 7200 1800
Koszt jednostkowy energii* [zł/kW] 0,18 0,18 0,10
Roczne koszty ogrzewania [zł/rok] 2916 1296 180,0
Roczne koszty ogrzewania [zł/m2m-c] 2,03 0,90 0,13
Roczne oszcz ędności [zł/rok] 0 1620 2736,0
Koszty budowy konstrukcja [zł] 290000 290000 290000
Koszty stolarki [zł] 16500 21000 60000
Koszty izoalcji termicznej [zł] 9000 14400 21600
koszty systemu c.o. [zł] 26000 30000 73400
Razem koszty budowy [zł] 341500 355400 445000
Koszty na 1 m2 powierzchni [zł/m2] 2846 2962 3708
RóŜnica kosztów [zł] 0 13900 103500
Procentowy wzrost kosztów budowy [%] 100% 4% 30%
Zwrot poniesionych nakładów SPBT [lata] 8,6 37,83
NPV30 [zł] 8399 -65839
IRR30 [%] 11,2 -2
* Cena ciepła dla budynku spełniajacego aktualne wy magania prawne oraz energooszcsz ędnego przyj ęto z gazu w oparciu o kocioł gazowy kondensacyjny, dla budynku p asywnego z pompy ciepła
Optymalizacja zapotrzebowania na moc cieplną -Wnioski cz. 2
Podsumowanie wykonanych analiz ekonomicznych, ekologicznych i architektonicznych :
3. Redukcja emisji gazów cieplarnianych jest ogromna, jednak z ekologicznego punktu widzenia trudno jest jednoznacznie potwierdzić celowość budowy domów pasywnych. Konieczne jest wykonanie szczegółowej równoważonej analizy oddziaływania budynku w cyklu życia np, 30 lat ujmująca oddziaływanie na etapie, produkcji materiałów budowlanych,
• na etapie budowy określającą oddziaływanie na środowisko (ujmując odpady i ich utylizację)
• Na etapie eksploatacji• Na etapie rozbiórkiBrak jest jeszcze kompletnych danych do wykonania takiej
analizy.
Opis jm.budynek wg
aktualnych wymaga ńprawnych
budynek energooszcz ędny
budynek pasywny
Powierzchnia ogrzewana [m2] 120 120 120
Kubatura [m3] 324 324 324
EA [kWh/m2rok] 135 60 15
Zapotrzebowanie na ciepło kWh/rok 16200 7200 1800
Koszt jednostkowy energii* [zł/kW] 0,18 0,18 0,10
Roczne koszty ogrzewania [zł/rok] 2916 1296 180,0
Roczne koszty ogrzewania [zł/m2m-c] 2,03 0,90 0,13
Roczne oszcz ędności [zł/rok] 0 1620 2736,0
Koszty budowy konstrukcja [zł] 290000 290000 290000
Koszty stolarki [zł] 16500 21000 60000
Koszty izoalcji termicznej [zł] 9000 14400 21600
koszty systemu c.o. [zł] 26000 30000 73400
Razem koszty budowy [zł] 341500 355400 445000
Koszty na 1 m2 powierzchni [zł/m2] 2846 2962 3708
RóŜnica kosztów [zł] 0 13900 103500
Procentowy wzrost kosztów budowy [%] 100% 4% 30%
Zwrot poniesionych nakładów SPBT [lata] 8,6 37,83
NPV30 [zł] 8399 -65839
IRR30 [%] 11,2 -2
* Cena ciepła dla budynku spełniajacego aktualne wy magania prawne oraz energooszcsz ędnego przyj ęto z gazu w oparciu o kocioł gazowy kondensacyjny, dla budynku p asywnego z pompy ciepła
Potrzebna jest miara efektu ekologicznego. W poszukiwaniach powinno się uwzględniać np. koszt redukcji emisji CO2 zł/kg lub koszt redukcji emisji równoważnej
Analiza ekologiczna : budynek (135 kWh/m2rok) zasilany gazem
i pasywny (15 kWh/m2rok) ogrzewany pompą ciepła
Emisja na podstawie zużycia energii końcowej EK
Wskaźnik PEF (wska źnik efektywno ści przekształce ń energetycznych) wska źnik energii pierwotnej wg DIN V 4701-10
Strumienie Energii PEF
Paliwa
Olej opałowy 1,1
Gaz ziemny 1,1
Propan - butan 1,1
Węgiel kamienny 1,1
Węgiel brunatny 1,2
biomasa 0,2
energia słoneczne 0
ciepło scentralizowane z kogeneracji CHP
energia nieodnawialna 0,7
energia odnawialna 0
Ciepło scentralizowane z ciepłowni
energia nieodnawialna 1,3
energia odnawialna 0,1
Energia elektryczna* 2,7 - 3*
*) warto ść charakterystyczna dla polskiego systemu elektroener getycznego
Optymalizacja zapotrzebowania na moc cieplną -Wnioski cz. 3
Podsumowanie wykonanych analiz ekonomicznych, ekologicznych i architektonicznych :
4. Projektowanie budynków powinno opierać się o zrównoważonąocenę budynku LCA, obejmująca kompleksowo budynek. Ocena energetyczna jest tylko częścią oceny zrównoważonej.
5. Wybór izolacyjności termicznej przegród powinien opierać się o zasady optymalizacji uwzględniając zdyskontowane wartości kosztów inwestycji oraz zdyskontowane wzrosty cen energii w oparciu o wskaźniki ekonomicznej opłacalności: SPBT, NPV, IRR
6. W projektowaniu koniczne jest określenie optymalnego zapotrzebowania na moc cieplną na c.o., c.w.u. i energię elektryczną
7. Wykonanie analizy opłacalności ekonomicznej powinno byćkonfrontowane z uzyskanym efektem ekologicznym
8. Wykonanie analizy opłacalności ekologicznej powinno byćkonfrontowane z opłacalnością ekonomiczną
Opis jm.budynek wg
aktualnych wymaga ńprawnych
budynek energooszcz ędny
budynek pasywny
Powierzchnia ogrzewana [m2] 120 120 120
Kubatura [m3] 324 324 324
EA [kWh/m2rok] 135 60 15
Zapotrzebowanie na ciepło kWh/rok 16200 7200 1800
Koszt jednostkowy energii* [zł/kW] 0,18 0,18 0,10
Roczne koszty ogrzewania [zł/rok] 2916 1296 180,0
Roczne koszty ogrzewania [zł/m2m-c] 2,03 0,90 0,13
Roczne oszcz ędności [zł/rok] 0 1620 2736,0
Koszty budowy konstrukcja [zł] 290000 290000 290000
Koszty stolarki [zł] 16500 21000 60000
Koszty izoalcji termicznej [zł] 9000 14400 21600
koszty systemu c.o. [zł] 26000 30000 73400
Razem koszty budowy [zł] 341500 355400 445000
Koszty na 1 m2 powierzchni [zł/m2] 2846 2962 3708
RóŜnica kosztów [zł] 0 13900 103500
Procentowy wzrost kosztów budowy [%] 100% 4% 30%
Zwrot poniesionych nakładów SPBT [lata] 8,6 37,83
NPV30 [zł] 8399 -65839
IRR30 [%] 11,2 -2
* Cena ciepła dla budynku spełniajacego aktualne wy magania prawne oraz energooszcsz ędnego przyj ęto z gazu w oparciu o kocioł gazowy kondensacyjny, dla budynku p asywnego z pompy ciepła
Typ kotłowni:kotłownia gazowa kotłownia na pelets
kotłownia na olej op.
Sprawność instalacji c.o. ηc.o. = 85,8% ηc.o. = 72,9% ηc.o. = 73,7%
Okres L 10 lat 30 lat 10 lat 30 lat 10 lat 30 lat
Cena ciepła Cp 50 zł/GJ 35 zł/GJ 78,8 zł/GJ
Optymalna wartośćwspółczynnika przenikania dla:
U U U
[W/m2K] [W/m2K] [W/m2K]
ścian 0,229 0,135 0,292 0,167 0,174 0,103
dach 0,316 0,176 0,375 0,214 0,226 0,13
podłoga na gruncie 0,179 0,106 0,22 0,131 0,136 0,08
okna 1,90 0,95 2,00 1,10 0,95 0,80
Wyniki optymalizacji- zestawienie
Wnioski:
1. Projektowanie izolacyjności termicznej przegród powinno być zależne od przewidywanego okresu funkcjonowania budynku lub trwałości przyjętych rozwiązań, ceny ciepła przewidywanego wzrostu cen nośników oraz inflacji
Optymalizacja zapotrzebowania na moc cieplną -Wnioski cz. 4
Podsumowanie wykonanych analiz ekonomicznych, ekologicznych i architektonicznych
9. W analizie ekonomicznej nie są aktualnie uwzględniane pełne koszty ekologiczne: koszty oddziaływania na środowisko naturalne wydobycia, transportu oraz koszty usuwania zniszczeń spowodowanych zmianami klimatu
Straty spowodowane kl ęskami Ŝywiołowymi na podstawie: Munich RE, Swiss RE oraz dane Sigmy z 20 grudnia 2 005
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1960-1969 1970-1979 1980-1989 1990-1997 1998-2005
okresy
Mili
ardy
US
D
straty w ubezpieczeniach całkowite straty finansowe