Polskie Stowarzyszenie Wykonawców Izolacji Przemysłowych ul. Augustówka Warszawa

Transkrypt

1 Polskie Stowarzyszenie Wykonawców Izolacji Przemysłowych ul. Augustówka Warszawa

2

3 Podstawowym zadaniem techniki izolacyjnej jest zmniejszenie gęstości strumienia ciepła przepływającego od ośrodka A do ośrodka B. Celem izolacji jest zapewnienie określonej temperatury i ograniczenie zbędnych strat ciepła. Dotyczy to: instalacji technologicznych (przemysł chemiczny, petrochemiczny), urządzeń wytwarzających energię cieplną (kotły, turbiny), urządzeń przesyłowych ( rurociągi i aparaty), urządzeń magazynujących ( zbiorniki gwarantujące przechowywanie mediów w wysokiej lub niskiej temperaturze).

4 Są to: ciało chronione przed niepożądanymi stratami ciepła. ciało nagrzewane, czyli odbierające ciepło. izolacja występująca między nimi i mająca zadanie zmniejszania intensywności przepływu ciepła

5 jak najmniejsze straty ciepła do otoczenia, utrzymanie temperatury powierzchni zewnętrznej przewodu, instalacji, urządzenia, na odpowiednio niskim poziomie, utrzymanie temperatury procesu wewnątrz aparatu lub temperatury nośnika ciepła wewnątrz przewodu na jak najwyższym poziomie.

6 efektywność cieplna zależna od właściwości zastosowanych materiałów izolacyjnych, stabilność właściwości cieplnych w czasie, niezależność właściwości cieplnych od położenia geograficznego, niska zawartość wilgoci i mała zdolność jej absorpcji z otoczenia, łatwość uzyskiwania próżni, odporność na szybkie zmiany temperatury.

7 gęstość pozorna materiału izolacyjnego, współczynnik przewodzenia ciepła λ, odporność termiczna, właściwości wytrzymałościowe, rozszerzalność objętościowa, odporność na szok termiczny, działanie płomienia, czynniki chemiczne, nieszkodliwość dla środowiska, nieszkodliwość dla człowieka.

8

9 Podstawowe grupy materiałów izolacyjnych to: materiały włókniste, materiały komórkowe, materiały ziarniste, materiały zaliczane do superizolacji, wyroby składające się z materiałów należących do różnych grup tworzące system warstwowy.

10 Przepływ ciepła jest zjawiskiem powszechnym, występującym w przyrodzie i technice. Zgodnie z prawem Fouriera odbywa się on zawsze między ciałami (ośrodkami) o różnych temperaturach według następującego równania: q = - λ ΔT, gdzie λ współczynnik przewodzenia ciepła, a ΔT gradient temperatury Gęstość strumienia ciepła w ściance znajdującej się pomiędzy dwoma ośrodkami termicznymi określamy wzorem: q= λ g (T s1 T s2 ), gdzie g- grubość ścianki, T s1 - temperatura na wewnętrznej powierzchni ścianki, T s2 temperatura na zewnętrznej powierzchni ścianki. Wtedy całkowity strumień ciepła przewodzony przez rozpatrywaną ściankę o powierzchni F wynosi : Q =q F - czyli gęstość strumienia pomnożona przez powierzchnię wymiany ciepła i określają go następujące wielkości: różnica temperatur, współczynnik przewodzenia ciepła, grubość warstwy izolacji, pole powierzchni przepływu ciepła.

11 Strumień ciepła tracony przez niezaizolowaną powierzchnię zewnętrzną rurociągu o długości 1 m i średnicy zewnętrznej ø 324 mm, transportującego czynnik grzewczy o temperaturze wewnętrznej C, wyliczony w oparciu o przytaczane wyżej prawo Fouriera wynosi 2560 W/m. Po nałożeniu odpowiedniej warstwy izolacji, strata uległa pomniejszeniu do 160 W/m. Gdyby przyjąć,że czas pracy instalacji wynosi 6600 godzin rocznie, oznaczałoby to, że ów brak izolacji powoduje stratę wyrażającą się zużyciem węgla w ilości 2,5 tony rocznie (1mb!).

12 dla powierzchni płaskiej: g = λm(tw Tz) q dla powierzchni walcowej (cylindrycznej): g= 0,5 d w ( 2πλm(Tw Tz) q, -1), gdzie d w - średnica wewnętrzna rurociągu. dla ściany przewodu o przekroju prostokątnym : g= λm Tw Tz (Pe+Pi) 2q, gdzie P e - jest zewnętrznym obwodem przewodu P i - jest wewnętrznym obwodem przewodu Zakładając więc, jako wielkości stałe - wymiary przegrody oraz różnice temperatur wewnątrz i na zewnątrz - powyższe równania ustawiają grubość izolacji w funkcji jednostkowych strat ciepła dokonywanych przez tę przegrodę.

13

14 Badanie opłacalności przedsięwzięć usprawniających użytkowanie energii związanych ze stosowaniem izolacji. Porównywanie kilku wariantów w celu dokonania wyboru najkorzystniejszego ekonomicznie rozwiązania. 0kreślenie ekonomicznie uzasadnionych wymiarów izolacji.

15 Ekonomiczna optymalizacja grubości warstwy izolacyjnej polega na tym, aby wzrostowi kosztów zwiększonej grubości izolacji, towarzyszył przynajmniej taki sam spadek kosztów energii cieplnej w czasie eksploatacji urządzenia wyposażonego w tę izolację. Poniżej zaprezentowane obliczenia pozwalają wskazać na osiągnięcie takiej możliwości. - roczna oszczędność kosztów wynikających ze zmniejszonego zużycia energii wynosi: -Δ E= -ΔQ e gdzie- ΔQ - roczne zmniejszenie zużycia ciepła MJ, e-jednostkowy koszt energii w zł/mj ΔE= E 1 - E 2 - roczna oszczędność kosztów energii w zł/rok -oszczędność kosztów energii w poszczególnych latach t można określić zależnością: ΔE t = -ΔE 0 ( 1+s ) t s -średnia w okresie eksploatacji stopa wzrostu cen energii, E 0 - koszt energii w roku bazowym.

16 Dla obliczenia opłacalności przedsięwzięcia w czasie, należy oszczędności kosztów energii w czasie - t- porównać z wydatkami poniesionymi na modernizację J o. Służy temu bieżąca wartość netto NPV (Net Present Value) otrzymana przez zdyskontowanie oddzielnie dla każdego roku przepływów pieniężnych w całym okresie eksploatacji przedsięwzięcia liczona: NPV = (-ΔE 0 ) n s -J 0, gdzie: n s współczynnik dyskontujący liczony jako n s = 1+s r s [1-(1+s 1+r )] r- stopa dyskonta. s-stopa wzrostu cen energii do poziomu inflacji Zwiększenie grubości izolacji przyczynia się jednocześnie do wzrostu kosztów inwestycji, ale także do obniżenia kosztów wyprodukowanej energii cieplnej ( bo zmniejsza straty ciepła). Zmiana tych dwóch wielkości, przy zwiększeniu grubości, daje podstawę do ustalenia ekonomicznie uzasadnionej grubości izolacji, czyli takiej, przy której wartość NPV osiąga wielkość maksymalną, czyli: gdy NPV max. to g g opt.

17

18

19 Prosty okres zwrotu nakładów ( Simple Pay Back SPB) wyraża okres niezbędny do odzyskania początkowych nakładów poniesionych na dane usprawnienie i można go wyliczyć korzystając z równania: SPB= Jo ΔE0 ΔR0 gdzie J 0 początkowy nakład inwestycyjny ; -ΔE 0 -roczna oszczędność kosztów energii; -ΔR 0 - roczne zmniejszenie kosztów remontu izolacji. Okres zwrotu nakładów PB określony jako czas niezbędny do odzyskania nakładów początkowych, poniesionych na realizację przedsięwzięcia, to znaczy okres, w którym wpływy Z uzyskane w wyniku modernizacji, zrównają się z początkowym nakładem inwestycyjnym J i wyraża się wzorem ; PB = J Z w którym Z= D+A+F, D dochód zmniejszony o podatek; A- amortyzacja; F- koszty obsługi finansowej ( odsetki od kredytów).

20 Koszt (Eur) 1000,00 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 planned Izolacja insulation planowana economic insulation Izolacja ekonomiczna 300,00 200,00 100,00 0,00 Lata

21 Ekonomiczna izolacja to nie tylko ograniczenie strat ciepła dla osiągnięcia określonych efektów finansowych, bądź technologicznych, ale także: zmniejszenie zużycia pierwotnych surowców energetycznych. zmniejszenie emisji CO 2 i innych zanieczyszczeń do atmosfery. a zatem ograniczenie wpływu na środowisko, czyli na przebieg zmian klimatycznych na Ziemi.

22 od pewnego czasu sprawa ochrony klimatycznej staje się zauważalnym problemem w skali ogólnoświatowej, z którym podjęto walkę poprzez: podwyższenie sprawności urządzeń wytwarzających energię, pełniejsze wykorzystanie wytworzonej energii cieplnej, zmniejszenie strat ciepła powodujące zarazem zmniejszenie zapotrzebowania na energię cieplną, mniejsze zużycie pierwotnych surowców energetycznych i w ślad za tym zmniejszenie emisji pochodnych produktów spalania do atmosfery,

23 znaczącym (o ok.20%) ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych w ciągu następnych 8 lat. wprowadzeniu większego udziału energii ze źródeł odnawialnych. wprowadzeniu prawnych regulatorów polegających na kupowaniu/ sprzedawaniu pozwoleń na emisję CO 2. stawianiu na rozwój technologii ekologicznych.

24 Przyjęcie w 2009 r polityki energetycznej do 2030r Ustawa o efektywności energetycznej Wprowadzenie tzw. białych certyfikatów Dążenie do utrzymania zasady zera energetycznego wzrostu gospodarczego

25 Zapewnienie zwiększenia sprawności urządzeń energetycznych, Dążenie do ograniczenia strat ciepła w procesie jego wytwarzania, Redukcję strat ciepła w jego przesyle, Poprawę efektywności wykorzystania wytworzonej energii, Zastępowanie tradycyjnych źródeł pozyskiwania energii źródłami odnawialnymi, Propagowanie idei budynków energooszczędnych, Modernizacje termiczne budynków. Certyfikację energetyczną budynków i budowli.

26 Obniżenie współczynnika przenikania ciepła przez przegrody K. Oszczędność energii. Obniżka kosztów eksploatacji urządzeń i obiektów. 35% ciepła wytwarza się w układach kogeneracyjnych. 50% rur przesyłowych stanowią rury preizolowane. Średni wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło po termorenowacji wynosi już 170 kwh/m 2, czyli o 30% średnio mniej niż przed renowacją. Ten sam wskaźnik winnych krajach UE wynosi 2,5 razy mniej.

27 Wynikają one z faktu, że ok. 90 % energii w Polsce pochodzi ze spalania węgla, a pozostałe ok.10 % ze źródeł odnawialnych. Państwa Unii Europejskiej węgiel, ropa, gaz, energia jądrowa, OZE. USA, Chiny, Indie- więcej inwestują w gaz łupkowy, energię odnawialną, technologie fotowoltaiczną, czyli w źródła nie powodujące wzrostu emisji CO 2, W warunkach polskich polityka klimatyczna staje się wyzwaniem bardziej kosztownym.

28 Ryszard Borkowski Polskie Stowarzyszenie Wykonawców Izolacji Przemysłowych