Środowiskowa analiza optymalizacyjno porównawcza możliwości wykorzystania systemów alternatywnych zaopatrzenia w energię i ciepło

Transkrypt

1 Środowiskowa analiza optymalizacyjno porównawcza możliwości wykorzystania systemów alternatywnych zaopatrzenia w energię i ciepło Dla budynku Centrum Leczenia Oparzeń Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego porównanie zasilania z elektrociepłowni z systemem hybrydowym: kotłowni olejowej i kolektorów słonecznych Spis treści: 1. Dane budynku 2. Zestawienie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową 3. Dostępne nośniki energii 4. Warunki przyłączenia do sieci zewnętrznych 5. Opis systemów zapotrzebowania w energię do analizy porównawczej 6. Charakterystyka źródeł energii systemu ogrzewania i wentylacji 7. Charakterystyka źródeł energii systemu przygotowania ciepłej wody 8. Wykresy porównawcze zużycia nośników energii 9. Wskaźniki emisji zanieczyszczeń poszczególnych systemów i nośników energii 10. Emisja zanieczyszczeń poszczególnych systemów w budynku 11. Obliczenia optymalizacyjno-porównawcze emisji zanieczyszczeń (aspekt środowiskowy) 12. Wyniki analizy porównawczej i wybór systemu zapotrzebowania na energię

2 1. Dane budynku Nazwa obiektu Adres obiektu Całość/ część budynku Nazwa inwestora Adres inwestora Budowa Centrum Leczenia Oparzeń Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w Gdańsku ul. Dębinki 7, Gdańsk Całość budynku Gdański Uniwersytet Medyczny ul. M. Skłodowskiej-Curie 3a, Kod, miejscowość Powierzchnia użytkowa o regulowanej temp. (A f, m 2 ) Powierzchnia zabudowy (A g, m 2 ) Gdańsk 1769,28 Powierzchnia netto (P n, m 2 ) 1769,28 Powierzchnia użytkowa (P u, m 2 ) 1098,83 Powierzchnia ruchu (P r, m 2 ) 603,26 Powierzchnia usługowa (P g, m 2 ) 66,74 Kubatura budynku (V, m 3 ) 7672,00 2. Zestawienie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową 2.1. Zestawienie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową dla systemu ogrzewania i wentylacji System projektowany Lp. Rodzaj paliwa Udział % Q H,nd [kwh/rok] 1 Ciepło z kogeneracji - węgiel kamienny 100, , System alternatywny Lp. Rodzaj paliwa Udział % Q H,nd [kwh/rok] 1 Paliwo - gaz płynny 100, , Zestawienie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową dla systemu przygotowania ciepłej wody System projektowany Lp. Rodzaj paliwa Udział % Q W,nd [kwh/rok]

3 1 Ciepło z kogeneracji - węgiel kamienny 100, , System alternatywny Lp. Rodzaj paliwa Udział % Q W,nd [kwh/rok] 1 Paliwo - olej opałowy 60, ,4 2 Paliwo - Kolektory słoneczne termiczne 40, ,3 3. Dostępne nośniki energii Dostępnymi nośnikami energii jest energia elektryczna, LPG, oraz paliwa stałe: węgiel kamienny, drewno, ekogroszek, biomasa, olej opałowy,energia cieplna, energia słońca, wiatru 4. Warunki przyłączenia do sieci zewnętrznych Istniejące budynki szpitala podłączone sa do sieci ciepłowniczej, wodociągowej, kanalizacji sanitarnej i deszczowej 5. Opis systemów zapotrzebowania w energię do analizy porównawczej Lp. Nazwa systemu Wariant projektowany 1 2 System ogrzewania System wentylacji TAK, Źródło o udziale procentowym 100,00 % na paliwo Paliwo - olej opałowy, typu Kotły niskotemperaturowe gazowe lub olejowe z zamkniętą komorą spalania i palnikiem modulowanym do kW o sprawności wytwarzania ηh,g=0,96, Ogrzewanie wodne z grzejnikami członowymi lub płytowymi z regulacją centralną i miejscową(zakres P-2K) o sprawności regulacji ηh,e=0,93, C.o. wodne z źródłem w budynku, z zaizolowanymi przewodami, armaturą i urządzeniami w pom. ogrzewanych o sprawności przesyłu ηh,d=0,97, Bufor w systemie grzewczym o parametrach 55/45 o C wewnątrz osłony termicznej budynku o sprawności akumulacji ηh,s=0,97. TAK; wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna działająca okresowo o strumieniach powietrza Vve1=38589,88 m 3 /h, Vve2=208,20 m 3 /h, Vve3=0,00 m 3 /h, Vve4=390,38 m 3 /h. 3 System ciepłej wody TAK, Źródło o udziale procentowym 60,00 % na paliwo Paliwo - olej opałowy, typu Kotły niskotemperaturowe o mocy ponad 50 kw o sprawności wytwarzania ηw,g=0,90, Centralne przygotowanie c.w.u., instalacja z cyrkulacją i pełną izolacją przewodów o sprawności przesyłu ηw,d=0,60, Zasobnik w systemie wg standardu budynku niskoenergetycznego o sprawności akumulacji ηw,s=0,84, Źródło o udziale procentowym 40,00 % na paliwo Paliwo - Kolektory słoneczne termiczne, typu Kolektory słoneczne o sprawności wytwarzania ηw,g=1,00, Centralne przygotowanie c.w.u., instalacja z cyrkulacją i pełną izolacją przewodów o sprawności przesyłu ηw,d=0,60, Zasobnik w systemie wg standardu budynku niskoenergetycznego o sprawności akumulacji ηw,s=0, Charakterystyka źródeł energii systemu ogrzewania i wentylacji 6.1. Budynek projektowany Rodzaj paliwa Udział η H,tot H u Jedn. Q K,H Zużycie Jedn.

4 % [kwh/rok] paliwa B Ciepło z kogeneracji - węgiel kamienny 100,0 0,90 1,00 kwh/kwh , ,0 kwh/rok 6.2. Budynek z alternatywnymi źródłami Rodzaj paliwa Udział % η H,tot H u Jedn. Q K,H [kwh/rok] Zużycie paliwa B Jedn. Paliwo - gaz płynny 100,0 0,84 6,65 kwh/m , ,8 m 3 /rok 6.3. Porównanie zużycia nośników energii dla budynku projektowanego i źródła alternatywnego Wykres porównawczy zużycia nośników energii dla systemu ogrzewania i wentylacji 7. Charakterystyka źródeł energii systemu przygotowania ciepłej wody 7.1. Budynek projektowany Rodzaj paliwa Ciepło z kogeneracji - węgiel kamienny Udział % η W,tot H u Jedn. Q K,W [kwh/rok] Zużycie paliwa B Jedn. 100,0 0,48 1,00 kwh/kwh , ,8 kwh/rok

5 7.2. Budynek z alternatywnymi źródłami Rodzaj paliwa Udział % η W,tot H u Jedn. Q K,W [kwh/rok] Zużycie paliwa B Paliwo - olej opałowy 60,0 0,45 10,08 kwh/l , ,1 l/rok Paliwo - Kolektory słoneczne termiczne Jedn. 40,0 0,50 1,00 kwh/kwh 83826, ,0 kwh/rok 7.3. Porównanie zużycia nośników energii dla budynku projektowanego i źródła alternatywnego Wykres porównawczy zużycia nośników energii dla systemu przygotowania ciepłej wody 8. Wykresy porównawcze zużycia nośników energii

6 Wykres zużycia nośników energii dla wszystkich systemów w budynku projektowanym Wykres zużycia nośników energii dla wszystkich systemów w budynku ze źródłami alternatywnymi

7 Wykres porównawczy zużycia nośników energii dla wszystkich systemów w budynku

8 9. Wskaźniki emisji zanieczyszczeń poszczególnych systemów i nośników energii Informacje uzupełniające: Budynek projektowany System ogrzewania i wentylacji Rodzaj paliwa Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P Ciepło z kogeneracji - węgiel kamienny kg/kwh 0, , , , , , , System przygotowania ciepłej wody Rodzaj paliwa Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P Ciepło z kogeneracji - węgiel kamienny kg/kwh 0, , , , , , , Budynek z alternatywnymi źródłami System ogrzewania i wentylacji Rodzaj paliwa Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P Paliwo - gaz płynny kg/m 3 0, , , , , , , System przygotowania ciepłej wody Rodzaj paliwa Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P Paliwo - olej opałowy Paliwo - Kolektory słoneczne termiczne kg/m 3 8, , , , , , , kg/kwh 0, , , , , , , Emisja zanieczyszczeń poszczególnych systemów w budynku Budynek projektowany System Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P System ogrzewania i wentylacji System przygotowania ciepłej wody kg/rok 138, , , , ,8944 0,0000 0,0000 kg/rok 74, , , , ,3786 0,0000 0,0000 Całkowita emisja w budynku Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P kg/rok 212, , , , ,2730 0,0000 0,0000

9 10.2. Budynek z alternatywnymi źródłami System Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P System ogrzewania i wentylacji System przygotowania ciepłej wody kg/rok 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 kg/rok 118, ,3006 8, , ,9482 0,0000 0,0000 Całkowita emisja w budynku Jedn. SO 2 NO X CO CO 2 PYŁ SADZA B-a-P kg/rok 118, ,3006 8, , ,9482 0,0000 0, Bezpośredni efekt ekologiczny Tabela bezpośredniego efektu ekologicznego Emitowane zanieczyszczenie Budynek projektowany [kg/rok] Budynek z alternatywnymi źródłami [kg/rok] Efekt ekologiczny[kg/rok] Redukcja emisji [%] SO 2 212, , , ,25 NO X 481, , , ,60 CO 81, , , ,77 CO , , , ,18 PYŁ 81, , , ,30 SADZA 0, , , B-a-P 0, , , Wykresy bezpośredniego efektu ekologicznego

10

11

12 12. Wyniki analizy porównawczej i wybór systemu zaopatrzenia w energię Obliczenia współczynników toksyczności Wartości współczynnika toksyczności zanieczyszczeń obliczono w oparciu o Rozporządzenie Ministerstwa Środowiska z dnia r. w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu(dz.u. nr 87/2010 poz.16). K SO2 = e SO2 /e t = 20/20 mg/m 3 = 1,00 K NOx = e SO2 /e t = 20/40 mg/m 3 = 0,50 K CO = e SO2 /e t = brak wymagań K CO2 = e SO2 /e t = brak wymagań K PYŁ = e SO2 /e t = 20/40 mg/m 3 = 0,50 K SADZA = e SO2 /e t = 20/8 mg/m 3 = 2,50 K B-a-P = e SO2 /e t = 20/0,001 mg/m 3 = 20000, Tabela emisji równoważnej Emitowane zanieczyszczenie Współczynnik toksyczności K Emisja - Budynek projektowany [kg/rok] Emisja - Budynek z alternatywnymi źródłami [kg/rok] Emisja równoważna - Budynek projektowany [kg/rok] Emisja równoważna - Budynek z alternatywnymi źródłami [kg/rok] SO 2 1,00 212, , , , NO X 0,50 481, , , , PYŁ 0,50 81, , , , SADZA 2,50 0, , , , B-a-P 20000,00 0, , , , Wykres emisji równoważnej Łączna emisja równoważna 493, ,628382

13 12.4. Wybór systemu Na podstawie powyższej analizy środowiskowej wariantem optymalnym jest wariant alternatywny. Efekt środowiskowy wyrażony w emisji równoważnej jest o 66,5% korzystniejszym niż wariant projektowany. Jednak z uwagi na uwarunkowania ekonomiczne zdecydowano wykorzystać istniejący węzeł cieplny, który zasilany jest z Kogeneracji Elektrociepłowni Wybrzeże w Gdańsku.