CZĘŚĆ PRAKTYCZNA Z ROZWIĄZANIAMI

Transkrypt

1 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA Z ROZWIĄZANIAMI AUDYT ENERGETYCZNY BUDYNKU Celem ćwiczeń jest wykonanie audytu energetycznego dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego zlokalizowanego we Wrocławiu. Budynek jest w całości podpiwniczony i ma cztery powtarzalne kondygnacje mieszkalne. Budynek podzielony został dla potrzeb obliczeń na dwie strefy: mieszkania (strefa I) oraz klatka schodowa (strefa II). 1. Dane ogólne - Kubatura wentylowana części mieszkalnej: 1919 m 3 - Kubatura wentylowana klatki schodowej: 392 m 3 - Powierzchnia ogrzewana mieszkań: 1053 m 2 - Powierzchnia klatki schodowej: 157 m 2 - Ilość osób korzystających z c.w.u.: 64 osoby - Zużycie c.w.u. za ostatni rok: 1192 m 3 - Obliczeniowa temperatura zewnętrzna: -18 o C - Obliczeniowa temperatura strefy I: 20,4 o C - Obliczeniowa temperatura strefy II: 8 o C - Wysokość kondygnacji w świetle: 2,5m - Wysokość kondygnacji w osiach: 2,7m 2. Instalacje wewnętrzne - Źródło ciepła: węzeł ciepłowniczy, zmodernizowany. - Instalacja c.o.: przewody stalowe, w piwnicy słabo zaizolowane, piony prowadzone przez mieszkania, nieizolowane, szczegółowe dane zestawiono w poniższej tabeli. - Instalacja c.w.u.: przewody stalowe, w piwnicy słabo zaizolowane, piony prowadzone przez mieszkania, nieizolowane, szczegółowe dane zestawiono w poniższej tabeli. - Regulacja: automatyka pogodowa, przy grzejnikach zamontowane zawory termostatyczne. Lp Rodzaj przewodu Średnica przewodu lokalizacja długość 1 Instalacja c.o. / poziomy DN 40 Piwnica 34 mb 2 Instalacja c.o. / poziomy DN 32 Piwnica 20 mb 3 Instalacja c.o. / poziomy DN 25 Piwnica 112 mb 4 Instalacja c.o. / piony DN 25 Mieszkania 220 mb 5 Instalacja c.w.u. / poziomy DN 50 Piwnica 17 mb 6 Instalacja c.w.u. / poziomy DN 40 Piwnica 10 mb 7 Instalacja c.w.u. / piony DN 40 Mieszkania 44 mb 8 Instalacja cyrkulacji/poziomy DN 25 Piwnica 27 mb 9 Instalacja cyrkulacji/piony DN 20 Mieszkania 44 mb 3. Przegrody budowlane U, W/(m 2 K) - Ściany zewnętrzne strefa I: U SZI =0,98 W/m 2 K, F SZI =684m 2

2 - Ściany zewnętrzne strefa II: U SZII =0,98 W/m 2 K, F SZII =64m 2 - Dach (stropodach wentylowany): U D =0,17 W/m 2 K, F D =329m 2 - Strop nad piwnicą: U P =0,25 W/m 2 K, F P =329m 2 - Okna w mieszkaniach: U OKI =1,6 W/m 2 K, F OKI =87m 2 - Okna na klatce schodowej: U OKII =2,6 W/m 2 K, F OKII =6,8m 2 - Drzwi zewnętrzne (drewniane, oszklone): U DZ =1,3 W/m 2 K, F DZ =5,0m 2 4. Taryfa za energię Wyszczególnienie Jednostka netto brutto Opłata stała za moc zamówioną zł/mw m-c 4 508,18 1,23 * 4508,18 Opłata zmienna za zużycie zł/gj 33,53 41,25 Opłata stała za usługi przesyłowe zł/mw m-c 650,28 799,84 Opłata zmienna za usługi przesyłowe zł/gj 6,95 8,55 Opłata abonamentowa zł/m-c - Opłata za moc, O 0m = O 1m = 5 545, ,84 = 6 344,90 zł/mw na miesiąc Opłata za zużycie, O 0u = O 1u = 41,25 + 8,55 = 49,80 zł/gj Abonament, Ab 0 = Ab 1 = - 5. Wyznaczenie liczby stopniodni dla Wrocławia m-c t e (m) Ld(m) Std Std - o C dni dla t wo =20,4 o C dla t wo =8 o C I -0,4 31 (20,4 + 0,4) * 31 = 645 (8 + 0,4) * 31 = 260 II -0, III 2, IV 7, V 12, (wychodzi wartość ujemna!) IX 13, X 8, XI 3, XII -1, Σ Std = Bilans cieplny w stanie istniejącym Obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło dla celów grzewczych w stanie istniejącym, obliczone według PN-EN 12831: q C.O. = 71,2 kw Zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania w stanie istniejącym, obliczone według PN-EN 13790: Q h,nd = kwh/rok 7. Propozycje usprawnień termomodernizacyjnych Izolacja ścian zewnętrznych Wymiana okien na klatce schodowej Modernizacja c.o. i c.w.u.

3 8. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych części mieszkalnej Powierzchnia ściany zewnętrznej: 684 m 2 Powierzchnia ściany do obliczania kosztów: (uwzględniamy okna) = 771 m 2 Współczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej: 0,98W/(m 2 K) => R= 1/0,98 = 1,02 Materiał: styropian o współczynniku przewodzenia ciepła 0,032 W/(mK) Koszt izolacji: 130 zł/m 2 dla d=12cm + dodatkowo 2 zł/cm Minimalna grubość izolacji: Umax=0,23 => R = 4,348 wg WT 2017; dmin = ( 4,348 1,02 ) * 0,032 = 0,106 => przyjmuje się 11 cm Lp. Opis Jednostka stan istniejący Warianty termomodernizacji I II III IV d iz cm R m 2 K/W - 3,438 3,750 4,063 4,375 3 R m 2 K/W 1,02 4,458 4,770 5,083 5,395 4 Q 0u, Q 1u GJ/a 220,6 50,5 47,2 44,3 41,7 5 q 0u, q 1u MW 0,0257 0, , , , O ru zł/a ,53 zł zł zł zł 7 N j zł/m 2-128,0 130,0 132,0 134,0 8 N U zł zł zł zł zł 9 SPBT lata - 9,9 9,9 9,8 9,8 10 U 0, U 1 W/(m 2 K) 0,98 0,22 0,21 0,20 0,19 Dodatkowy opór cieplny dla 11 cm: R = d/λ = 0,11 / 0,032 = 3,438 m 2 K/W Opór po termomodernizacji: R + R = 1,02 + 3,438 = 4,458 m 2 K/W Zapotrzebowanie na energię przed modernizacją: Q 0u = 8,64 * 10-5 * 3807 * 684 / 1,02 = 220,6 GJ/rok Zapotrzebowanie na energię po modernizacji: Q 0u = 8,64 * 10-5 * 3807 * 684 / 4,458 = 50,5 GJ/rok Moc przed termomodernizacją: q 0u = A*(t wew -t zew,obl )/R* 10-6 = 684 * (20, )/1,02 = 0,0257 MW Moc po termomodernizacją: q 0u = 684 * (20, ) / 4,458 = 0,00589 MW Roczna oszczędność kosztów energii: O ru = ( 1 * 220,6 * 49,80 1 * 50,5 * 49,80) + 12 * (1 * 0,0257 * 6 344,90 1* 0,00589 * 6 344,90 ) + 12 * (0-0) = (220,6-50,5 ) * 49, * 6 344,90 * (0,0257-0,00589 ) = 9 979,29 zł/rok N U = 128 * 771 = ,00 zł SPBT = ,00 / 9 979,29 = 9,89 OPTYMALNE USPRAWNIENIE DLA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH CZĘŚCI MIESZKALNEJ TO: Przyjęto wariant III; 13 cm izolacji o λ = 0,032 W/(mK); Koszt izolacji zł; SPBT = 9,8

4 9. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych klatki schodowej Powierzchnia ściany zewnętrznej: 64 m 2 Powierzchnia ściany do obliczania kosztów: ,8 Współczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej: 0,98 Materiał: styropian o współczynniku przewodzenia ciepła 0,032 W/(mK) Koszt izolacji: 130 zł/m 2 dla d=12cm + dodatkowo 2 zł/cm Minimalna grubość izolacji: wg WT U=0,45, więc d min = 4 cm Oblicza się dla: T obl = 8 o C i Std = dk/rok stan Warianty termomodernizacji Lp. Opis Jednostka istniejący I II III IV d iz cm R m 2 K/W - 1,250 3,750 4,063 4,375 3 R m 2 K/W 1,02 2,270 4,770 5,083 5,395 4 Q 0u, Q 1u GJ/a 5,9 2,7 1,3 1,2 1,1 5 q 0u, q 1u MW 0,002 0,001 0,0003 0,0003 0, O ru zł/a - 227,69 zł 328 zł 334 zł 339 zł 7 N j zł/m 2-128,0 130,0 132,0 134,0 8 N U zł zł zł zł zł 9 SPBT lata - 39,8 28,0 28,0 28,0 10 U 0, U 1 W/(m 2 K) 0,98 0,44 0,21 0,20 0,19 Ze względu na zasadność ujednolicenia grubości izolacji oraz aspektu wizualnego fasady budynku, zdecydowano się zastosować grubość izolacji równą d = 13 cm, co odpowiada wartości obliczonej dla ściany zewnętrznej strefy I. OPTYMALNE USPRAWNIENIE DLA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH KLATKI SCHODOWEJ TO: Przyjęto wariant III; 13 cm izolacji o λ = 0,032 W/(mK); Koszt izolacji zł; SPBT = 28,0

5 10. Określenie optymalnego usprawnienia dotyczącego wymiany okien na klatce schodowej Powierzchnia okien: 6,8 m 2 System wentylacji: naturalna Współczynnik przenikania ciepła okien w stanie istniejącym: 2,6 W/(m 2 K) Strumień powietrza wentylującego: V nom = 0,068 m 3 /s = 243 m 3 /h (przyjęto wskaźnik dla wiatrołapów wg TAB.23 w rozporządzeniu dot. certyfikacji energetycznej) Cena jednostkowa okien: 650 zł/m 2 dla U=1,3 W/(m 2 K) + 50 zł/m 2 za obniżenie o 0,1 W/(m 2 K) Lp. Opis / wyszczególnienie Jedn. stan istniejący Warianty I II III Współczynnik przenikania W/(m 2 K) 2,6 1,3 1,1 0,9 3 Współczynniki korekcyjne Cr - 1,3 0,85 0,85 0,85 Cm - 1,5 1,0 1,0 1,0 Cw - 1,0 1,0 1,0 1,0 4 8,64*10-5 *Sd*A ok *U GJ/a 1,67 0,84 0,71 0,58 5 2,94*10-5 *c r *c w *Vnom*Sd GJ/a 10,16 6,64 6,64 6,64 6 Q 0u,Q 1u = poz.4 + poz.5 GJ/a 11,83 7,48 7,35 7, *A ok *(t wo -t zo )*U MW 0, , , , ,4*10-7 *c m *Vnom*(two-tzo) MW 0, , , , q 0,q 1 = poz.7 + poz.8 MW 0, , , , O rok + O rw zł/rok Cena jednostkowa wym. okien zł/m Koszt wymiany okien Nok zł SPBT=(Nok+Nw)/Σ( Orok+ Orw) ,0 15,7 17,3 OPTYMALNE USPRAWNIENIE DLA WYMIANY OKIEN NA KLATCE SCHODOWEJ TO: Wariant I, okna o współczynniku U = 1,3 W/(m 2 K). Koszt wymiany Nok = zł, SPBT = 14,0

6 11. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.w.u. Roczne zużycie c.w.u.: m 3 (podane przez Zarządcę budynku) Zapotrzebowanie na energię użytkową dla c.w.u.: Q w,nd = * 1000* 4,19 * ( 60 10) / 3600 = kwh/rok = > 249,7 GJ/rok Zapotrzebowanie na moc dla c.w.u.: Q cwu,śr,h = 110 * 64 / ( 24 * 3600) * 4,19 * ( ) = 17 kw Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh piwnica 50 cwu 17 13, * 13,5 * 8760 / 1000 = 2010 piwnicy 40 Cwu 10 13, piwnica 25 Cyrkulacja 27 18, Mieszkania 40 Cwu 44 28, mieszkania 20 cykulacja 44 49, Całkowite straty ciepła przed modernizacją: Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh piwnica 50 cwu 17 4, piwnicy 40 Cwu 10 4, piwnica 25 Cyrkulacja 27 9, Mieszkania 40 Cwu 44 2, mieszkania 20 cykulacja 44 6, Całkowite straty ciepła po modernizacji: Sprawność przed modernizacją: / ( ) = 0,65 Sprawność po modernizacji: / ( ) = 0,91

7 Lp. Rodzaje usprawnień termomodernizacyjnych Sprawności składowe systemu przed modernizacją po modernizacji Sprawność wytwarzania, η W,g 0,9 0,9 2 Sprawność akumulacji, η W,s Sprawność przesyłu, η W,d 0,65 0,91 4 Sprawność całkowita systemu, η=η g *η s *η d 0,59 0,82 Lp. Opis przed modernizacją po modernizacji Zapotrzebowanie na energię użytkową, GJ/rok 249,7 249,7 2 Zapotrzebowanie na moc cieplną q, MW 0,017 0,017 3 Opłata zmienna O z, zł/gj 49,80 49,80 4 Opłata za zamówiona moc cieplną O m, zł/mwmc 6 344, ,90 5 miesięczna opłata abonamentowa Ab 0, Ab 1 zł/mc Roczne oszczędności kosztów energii ΔO rcwu, zł Koszty przedsięwzięcia N cwu, zł SPBT = N cwu / ΔQr cwu, lat / = 1,2 ΔO rcwu = ( 249,7 / 0,59-249,7 / 0,82 ) * 49,80 = zł N cwu = 27mb * 70 zł/mb + 27mb * 60 zł/mb + 88 mb * 40 zł/mb = zł Koszty jednostkowe zostały przyjęte jak dla dużej instalacji. Być może dla tego układu należałoby poprosić o wycenę i przyjąć koszty jako średnią z kilku ofert.

8 12. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.o. Zapotrzebowanie na energię użytkową do c.o kwh/rok = 482,5 GJ/rok Zapotrzebowanie na moc dla c.o.: 71,2 kw Parametry instalacji: 90/70 o C, regulowane Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh piwnica 40 poziom piwnica 32 poziom 20 17, piwnica 25 poziom , mieszkania 25 pion , Całkowite straty ciepła przed modernizacją: Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh piwnica 40 poziom 34 7, piwnica 32 poziom 20 7, piwnica 25 poziom 112 7,0 * mieszkania 25 pion 220 6, Całkowite straty ciepła po modernizacji: *W tabeli w RMI jest 7,8 ale to raczej pomyłka bo to więcej niż dla większej średnicy. Przyjęliśmy 7,0. Wzór 18 z RMI w sp. CE na straty regulacji: Straty regulacji: * (1/0,88-1 ) = Sprawność przesyłu przed modernizacją: ( ) / ( ) = / = 0,73 Sprawność przesyłu po modernizacji: ( ) / ( ) = / = 0,92

9 Lp. Rodzaje usprawnień termomodernizacyjnych Sprawności składowe systemu przed modernizacją po modernizacji Sprawność wytwarzania η H,g tab 2 w RMI 0,91 0,91 2 Sprawność akumulacji η H,s Sprawność przesyłu η H,d 0,73 0,92 4 Sprawność regulacji i wykorzystania η H,e 0,88 0,88 5 Uwzględnienie przerw w ciągu tygodnia w t, tab 4 Rwsp.A Uwzględnienie przerw w ciągu doby w d tab 5 Rwsp.A 0,95 0,95 7 Sprawność całkowita systemu η=η g *η d *η e *η s 0,58 0,74 lp. Opis Jedn. przed modernizacją po modernizacji Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło GJ/rok 482,5 482,5 2 Zapotrzebowanie na moc cieplną q MW 0,0712 0, Opłata zmienna O z zł/gj 49,80 49,80 4 Opłata za zamówiona moc cieplną O m zł/mwmc 6 344, ,90 5 Miesięczna opłata abonamentowa Ab 0, Ab 1 zł/mc Roczne oszczędności kosztów energii ΔO rc.o zł Koszty przedsięwzięcia N c.o. zł SPBT = N c.o / ΔOr c.o lat 2,4 ΔO rc.o (482,5 * 0,95 / 0,58-482,5 * 0,95 / 0,74 ) * 49,8 = ( 790,3 618,7 ) * 49,8 = N c.o. = 53 zł/mb * 389 =

10 13. Analiza wariantów termomodernizacji Wybrane i zoptymalizowane usprawnienie termomodernizacyjne zmierzające do zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło w wyniku zmniejszenia strat ciepła przez przenikanie przez przegrody budowlane oraz warianty przedsięwzięć termomodernizacyjnych dotyczących modernizacji systemu wentylacji i systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej, uszeregowane według rosnącej wartości SPBT: Opis Oznaczenie Nakłady łączne SPBT - - zł lat Modernizacja cwu U ,2 Modernizacja SZ* U ,8 Modernizacja okien U ,8 *Ze względu na ujednolicenie grubości izolacji i konieczność jednoczesnego wykonania izolacji przegród modernizacje rozpatruje się łącznie. U0 modernizacja systemu c.o. Zestawienie mocy i zużycia energii: Wariant q co q cwu Q H,nd Q W,nd q co + q cwu Q K,H Q K,W Q K kw kw GJ GJ kw GJ GJ GJ stan aktualny 71, ,5 249,7 88,3 W1 = U0+U1+U2+U3 W1 = U0+U1+U2 50, ,0 249,7 68,0 52, ,0 249,7 69,0 W1 = U0+U1 71, ,5 249,7 88,2 W1 = U0 71, ,5 249,7 88,2 482,5 / 0,58 = 831,9 296/0,74 = /0,74 = ,5 / 0,74 = ,5 / 0,74 = ,7 / 0,59 = 423,2 249,7 / 0,82 = 304,5 249,7 / 0,82 = 304,5 249,7 / 0,82 = 304,5 249,7 / 0,59 = 423,

11 Podsumowanie obliczenia do wypełnienia tabeli obligatoryjnej Dla wariantu: Koszty całkowite: = zł Roczna oszczędność kosztów energii: (( 831,9 * 0, ,2 ) ( 400 * 0, ,5 ) ) * 49,80 + ( 0,0883 0,068 ) * 6344,90 * 12 = zł/rok SPBT = / = 5 lat Procentowa oszczędność zapotrzebowania na energię: ( ) / 1255 = 44 % Dla wariantu: Koszty całkowite: Roczna oszczędność kosztów energii: Procentowa oszczędność zapotrzebowania na energię: Dla wariantu: Koszty całkowite: Roczna oszczędność kosztów energii: Procentowa oszczędność zapotrzebowania na energię: Dla wariantu: Koszty całkowite: Roczna oszczędność kosztów energii: Procentowa oszczędność zapotrzebowania na energię:

12 Wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego Planowane koszty całkowite 14. TABELA OBLIGATORYJNA Lp. Roczna oszczędność kosztów energii Procentowa oszczędność zapotrzebowa nia na energię Optymalna kwota kredytu Premia termomodernizacyjna - zł zł/rok % % zł 20% kredytu 16% inwestycji 2 x oszczędność kosztów energii W1 = U0+U1+U2+U ,00 44% , , , , ,28 2 W1 = U0+U1+U ,00 44% , , , , ,87 3 W1 = U0+U ,00 24% , , , , ,33 4 W1 = U ,00 14% 8 516, , , , ,00 PODSUMOWANIE: Udział środków własnych: 0% Optymalny wariant termomodernizacji: W1 Roczna oszczędność kosztów energii: ,14 zł Kwota kredytu: ,00 zł Prowizja Banku kredytującego: przyjęto 5% (wg danych branego kredytu) => 7 151,30 zł Prowizja BGK: 0,6 % (stała wartość pobierana przez BGK) * premia => 137,30 zł Kwota premii termomodernizacyjnej może wynieść: ,16 zł

13