Zastosowanie pomp ciepła w świetle nowych warunków technicznych w 2014, 2017 i 2021 r. oraz programu NF40 dr inż.

Transkrypt

1 Zastosowanie pomp ciepła w świetle nowych warunków technicznych w 214, 217 i 221 r. oraz programu NF4 Instytut Klimatyzacji i Ogrzewnictwa Politechnika Wrocławska

2 Energochłonność budynków Ene

3 Czynniki kształtujące energochłonność budynków Bryła Lokalizacja Orientacja Wyposażenie instalacyjne Sposób eksploatacji Dom

4 Energochłonność budynków prawo i wytyczne Warunki techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie nowelizacja wymagań w 214, 217 i 212 roku Program Priorytetowy NFOŚiGW Efektywne wykorzystanie energii standard budynków NF15 i NF4 Program Priorytetowy NFOŚiGW Prosument wspieranie rozproszonych, odnawialnych źródeł energii

5 Energochłonność budynków wartości graniczne

6 Warunki Techniczne nowelizacje 214, 217 i 221 oraz NF4 Wartość graniczna U C(max), W/m 2 K III KONGRES PORT PC WT 28 WT 214 WT 217 WT 221 NF4 Ściana zewnętrzna,3,25,23,2,15 Podłoga na gruncie,45,3,3,3,2 Dach, stropodach,25,2,18,15,12 Okna pionowe 1,7-1,8 1,3 1,1,9 1, Okna połaciowe 1,8 1,5 1,3 1,1 1, Drzwi zewnętrzne 2,6 1,7 1,5 1,3 1,3 Rodzaj budynku Dom jednorodzinny EP wg WT 28 EP wg WT 214 EP wg WT 217 EP wg WT 221 Euco wg NF ,5 +ΔEP W

7 Energia użytkowa, końcowa i pierwotna w budynkach, kwh/m 2 rok III KONGRES PORT PC Energia pierwotna Energia końcowa Energia pomocnicza Energia użytkowa Automatyka Paliwo, energia Źródło Przewody Odbiornik straty energii straty energii straty energii sprawność sezonowa systemu η tot współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej w i

8 Energia użytkowa, końcowa i pierwotna znaczenie w WT III KONGRES PORT PC w i η tot EP Energia pierwotna EK Energia końcowa EU Energia użytkowa

9 Współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej w i Nośnik energii końcowej Współczynnik nakładu w i Gaz 1,1 Węgiel 1,1 Biomasa,2 Kogeneracja,8 Energia elektryczna 3, PV,7

10 Zastosowanie pomp ciepła napędzanych energią elektryczną w i η tot EP Energia pierwotna EK Energia końcowa EU Energia użytkowa

11 Analiza wariantowa Trzy typy budynków Standard wg WT 28, 214, 217, 221 i NF4 Dziewięć wariantów wyposażenie instalacyjnego Wyznaczenie EU, EK i EP Bud 1 parterowy Bud 2 piętrowy Bud 3 szeregowy

12 Warianty obliczeniowe 1. Kondensacyjny kocioł dwufunkcyjny, went. grawitacyjna. 2. Kondensacyjny kocioł dwufunkcyjny, układ solarny c.w.u., went. grawitacyjna. 3. Kondensacyjny kocioł dwufunkcyjny, układ solarny c.w.u., rekuperacja. 4. Kocioł na biomasę, zasobnik c.w.u., went. grawitacyjna. 5. PC glikol/woda (B/W), zasobnik c.w.u., went. grawitacyjna. 6. PC glikol/woda (B/W), zasobnik c.w.u., rekuperacja. 7. PC powietrze woda, rekuperacja, zasobnik c.w.u. 8. PC glikol/woda zasilana PV (system otwarty o zerowym bilansie w skali roku), zasobnik c.w.u., went. grawitacyjna. 9. PC glikol/woda zasilana PV (system wyspowy z pakietem akumulatorów).

13 Wariant went. 1/h EU EK EP EP max EU EK EP EP max EU EK EP EP max EU EK EP EP max Rodzaj n Źródło ciepła 5 Wg. WT28 Wg. WT214 Wg. WT217 Wg. WT221 Budynek 1: Parterowy dom jednorodzinny, 86 m 2, A/V e =, nat nat , nat. biomasa nat , PC p/w, PV, PVa, Budynek 2: Piętrowy dom wolnostojący, 172 m 2, A/V e =, nat nat , nat. Biomasa nat , PC p/w, PV, PVa, Budynek 3: Piętrowy dom w zabudowie szeregowej, 172 m 2, A/V e =,2 3.1 nat nat , nat. Biomasa nat , PC p/w, PV, PVa, dr inż. Piotr 66 Jadwiszczak

14 Wyniki EP, kwh/m 2 rok Budynek parterowy 25 Bud 1 parterowy - EP wg WT 28 2 Bud 1 parterowy - EP wg WT EPmax EPmax k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva 2 Bud 1 parterowy - EP wg WT Bud 1 parterowy - EP wg WT EPmax 95 EPmax k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva

15 Wyniki EP, kwh/m 2 rok Budynek piętrowy 2 Bud 2 piętrowy - EP wg WT Bud 2 piętrowy - EP wg WT 214 EPmax EPmax k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva 15 Bud 2 piętrowy - EP wg WT Bud 2 piętrowy - EP wg WT 221 EPWT 95 EPmax k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva

16 Wyniki EP, kwh/m 2 rok Budynek szeregowy 15 Bud 3 szeregowy - EP wg WT 28 EPmax Bud 3 szeregowy - EP wg WT 214 EPmax k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva 15 Bud 3 szeregowy - EP wg WT Bud 3 szeregowy - EP wg WT 221 EPmax 95 EPmax k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva k.biomasa w.nat PC p/w + PV + Pva

17 W pogoni za EP Spełnienie warunku U max nie gwarantuje spełnienia EP max Metodologia bardziej premiuje rozwiązania o niskim w i, niż te o wysokiej sprawności Biomasa jest obliczeniowo atrakcyjniejsza niż kocioł kondensacyjny czy pompa ciepła PC przegrywają przez wysoki w i = 3, dla energii elektrycznej, choć mają najniższe EK EP jest niezrozumiałe dla użytkownika, a EK mówi o kosztach Zastosowanie PC zasilanej wyspowym PV jest obliczeniowo najatrakcyjniejsze Zmiana współczynnika w i zmieni układ w stawce

18 Energia użytkowa, końcowa i pierwotna znaczenie praktyczne III KONGRES PORT PC w i η tot EP Energia pierwotna EK Energia końcowa EU Energia użytkowa

19 Standard NF4 analiza trzech budynków Euco, EU, EK i EP dla trzech analogicznych budynków w standardzie NF4, wariantowo zasilanych kotłem kondensacyjnym lub PC B/W EP EUco 62 EU 99 EK 11 Bud 1 parterowy. EUco 25 EU 6 EK 71 Bud 2 piętrowy EP 92 EUco 18 EU 53 EK 64 Bud 3 szereg EP 84 EUco 62 EU 99 EK 38 Bud 1 parterowy PC EP 113 EUco 25 EU 6 EK 26 Bud 2 piętrowy PC EP 78 EUco 18 EU 53 EK 24 Bud 3 szereg PC EP 71

20 Standard NF4 spełnienie wymagań WT EP 136 EPmax WT 214; EP 92 EP 84 EP 113 EP 78 EP 71 EPmax WT 28; 16 EPmax WT 217; 9 EPmax WT 221; 7 4 EUco NF4; 4 2 EUco 4 Bud 1 parterowy. EUco 25 Bud 2 piętrowy EUco 18 Bud 3 szereg EUco 4 Bud 1 parterowy PC EUco 25 Bud 2 piętrowy PC EUco 18 Bud 3 szereg PC

21 Podsumowanie i wnioski 1. EP max wg WT 28 może osiągać wartości niższe niż w nowelizacji, co wynika to z rezygnacji uzależnienia wartości granicznych od A/V e 2. Możliwe jest spełnienie znowelizowanych wymagań WT odnośnie EP przy zastosowaniu obecnie standardowych rozwiązań instalacyjnych (np. budynek 3 wg WT 214:. + rekuperacja)

22 Podsumowanie i wnioski 3. Rachunkowo najatrakcyjniejsze są źródła energii o niskim współczynniku nakładu energii odnawialnej w i (biomasa, energia słoneczna, PV) oraz źródła energii o wysokiej sprawności wytwarzania ciepła (pompy ciepła). W obecnej metodologii obliczeń EP pierwszą grupę można uznać za uprzywilejowaną 4. Niedogodnością obliczeniową w wypadku PC jest wysoki w i dla energii elektrycznej. Wykorzystywanie zielonej energii elektrycznej, pochodzącej w całości lub częściowo z odnawialnych źródeł energii sprawi, że systemy te z łatwością będą spełniały, a nawet przewyższały wymagania EP max

23 Podsumowanie i wnioski 5. Krytycznym wskaźnikiem jest szczelność budynków n 5. Przy niskim zapotrzebowaniu ciepła nieszczelności odczuwane są intensywniej 6. Wentylacja mechaniczna z rekuperację w obliczu rosnących wymagań WT staje się koniecznością w nowoprojektowanych budynkach, choć nie może być traktowana jak lekarstwo na zbyt wysokie zapotrzebowanie energii.

24 Podsumowanie i wnioski 7. Bilans energetyczny budynków o niskim zapotrzebowaniu energii kształtowany jest przez wiele czynników. Konieczne jest projektowanie zintegrowane zapewnia takie rozwiązania. Programy priorytetowe NFOSiGW są próbą wprowadzenia dobrych praktyk projektowych i wykonawczych w tym zakresie 8. Wymagana jest indywidualna analiza energochłonności i kosztów eksploatacji jeszcze na etapie projektu. Wykorzystując elementy audytorskie warto sprawdzić, czy opłaca się jedynie wypełnić minimalne wymagania WT czy NF

25 Podsumowanie i wnioski 9. Nowelizacje wymagań WT 217 i 221 roku powinny skłonić branżę do bardziej kompleksowego podejścia do technologii grzewczej w Polsce: rozpatrywanie budynku jako złożonej całości i analizy wariantowe, świadome stosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, uniemożliwienie stosowanie kotłów węglowych w nowych budynkach, zastosowanie kotów kondensacyjnych w budynkach spełniających jedynie U max nie gwarantuje spełnienia wymagań EP, wzrost atrakcyjności stosowania PC po wprowadzeniu klas energetycznych budynków w oparciu o zapotrzebowanie energii końcowej, wzrost i urealnienie znaczenia świadectw i klas energetycznych budynków w rynku obrotu nieruchomościami.

26 Dziękuję za uwagę