Opracował: Maciej Majak. czerwiec 2010 r. ETAP II - INSTALACJA KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH

Transkrypt

1 OBLICZENIE EFEKTU EKOLOGICZNEGO W WYNIKU PLANOWANEGO ZASTOSOWANIA KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH WRAZ Z INSTALACJĄ SOLARNĄ WSPOMAGAJĄCYCH PRZYGOTOWANIE CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ W BUDYNKACH MIESZKALNYCH JEDNORODZINNYCH NA TERENIE GMINY KROŚNIEWICE. Dotyczy projektu: "WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE" ETAP II - INSTALACJA KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH Opracował: Maciej Majak czerwiec 2010 r.

2 Spis treści opracowania: 1. Przedmiot i cel opracowania 2. Podstawa opracowania 3. Dane wyjściowe 4. Założenia 5. Obliczenia 6. Zbiorcze wyniki obliczeń oraz wnioski Strona 2 z 11

3 1. Przedmiot i cel opracowania. Przedmiotem opracowania jest obliczenie efektu ekologicznego w wyniku planowanego zastosowania kolektorów słonecznych wraz z instalacją solarną do przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych na terenie gminy Krośniewice. Celem niniejszego opracowania jest wykazanie efektu ekologicznego w zakresie niezbędnym do złożenia wniosku o dofinansowanie projektu w ramach Osi priorytetowej II Ochrona Środowiska, zapobieganie zagrożeniom i energetyka, Działanie II.9 Odnawialne źródła energii, Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego na lata Dokumentacja ma na celu uzyskanie funduszy na wykonania modernizacji instalacji ciepłej wody użytkowej (montaż instalacji kolektorów słonecznych). 2. Podstawa opracowania. Podstawę niniejszego opracowania stanowi umowa z Gminą Krośniewice, nr 88a/AO/KR/2009 z dnia r. 3. Dane wyjściowe. Stan istniejący Podział budynków ze względu na proponowaną wielkość instalacji solarnej: Do 4 mieszkańców włącznie 195 budynków; Powyżej 4 mieszkańców 240 budynków. Sumaryczna ilość mieszkańców 1956 osób. Źródło ciepłej wody paliwo - wg poniższego zestawienia: Stan projektowany: Rodzaj medium Węgiel / Eko-groszek Olej Ilość budynków PAKIET I dla budynków jednorodzinnych zamieszkałych przez rodzinę maksymalnie 4-osobową: kolektor próżniowy o powierzchni absorbera 3,07 m 2 wraz z pojemnościowym 1 w tym 25 budynków opalanych eko-groszkiem Strona 3 z 11

4 podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej o pojemności 300l, naczyniem solarnym, rozdzielaczem, pompą solarną, regulatorem solarnym, zestawem montażowym do dachu PAKIET II dla budynków jednorodzinnych zamieszkałych przez rodzinę powyżej 4- osobową: kolektor próżniowy o łącznej powierzchni absorbera 4,0 m 2 (2x2,05m 2 ) wraz z pojemnościowym podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej o pojemności 500l, naczyniem solarnym, rozdzielaczem, pompą solarną, regulatorem solarnym, zestawem montażowym do dachu. Informacja na temat kolektorów: - stopień pokrycia zapotrzebowania ciepła na przygotowanie c.w.u. min. 42,0 %, - sprawność systemu solarnego min. 55,0 %. 4. Założenia. Ilość ciepłej wody przypadającej na jednego mieszkańca przyjęto wg Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej (Dz. U. Nr 201, poz. 1240). Czas użytkowania w ciągu roku wynosi 329 dni. Ciepła woda użytkowa podgrzewana będzie o 45 K Zgodnie z warunkami technicznymi jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U z późn. zm.) należy zapewnić podgrzew ciepłej wody użytkowej do temperatury min. 55 C. Zakładane wypadkowe roczne pokrycie zapotrzebowania na c.w.u. przez kolektory słoneczne przyjęto na poziomie 45%. Procentowy udział poszczególnych rodzajów źródeł ciepła na dany rodzaj paliwa wraz z wypadkowymi wartościami sprawności przyjęto wg tabel obliczeniowych z poz. 5. Wypadkową sprawność wewnętrznej instalacji c.w.u. stanowi suma iloczynu 75% ogółu instalacji o sprawności eta=0,8 (izolowane przewody bez cyrkulacji) oraz 25% instalacji c.w.u. o sprawności eta=0,7 (izolowane przewody z cyrkulacją). Analogicznie, jako najczęstszy przypadek sprawności zasobnika c.w.u. przyjęto sumę iloczynu 30% ogółu zasobników w systemie wg standardu budynku niskoenergetycznego o sprawności eta=0,86 oraz 70% zasobników o standardzie z lat o sprawności eta=0,74. Wartości opałowe paliw, jak również wskaźniki emisji substancji wprowadzanych do atmosfery podczas energetycznych procesów spalania paliw przyjęto zgodnie z tabelami z poz. 5. Strona 4 z 11

5 KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ 5. Obliczenia. Tab.1. Obliczeniowe zapotrzebowanie energii dla c.w.u. Ilość mieszkańców Zużycie wody Czas użytkowania w roku Zużycie wody Różnica temperatur wody ciepłej i zimnej Obliczeniowe zapotrzebowanie energii dla przygotowania c.w.u. Mk dm 3 /Mkd d dm 3 /d C kw GJ/rok kwh/rok kwh/doba , , , , Tab.2. Obliczeniowe zapotrzebowanie energii w rozbiciu na źródło ciepła Rodzaj medium Węgiel Olej opałowy Łącznie Ilość budynków roczne netto GJ/rok - stan istniejący 4 188,20 58, ,78 Strona 5 z 11

6 KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ Tab. 3. Analiza energetyczna obiektów zasilanych z węgla kamiennego WĘGIEL KAMIENNY Stan przed termomodernizacją Kotły - węgiel Udział Zapotrzebowani e netto GJ/rok źródła ciepła instalacji zasobnika brutto GJ/rok [węgiel] Zużycie węgla Mg/rok o wartości opałowej kj/kg Kotły dwufunkcyjne 50% 2094,10 0,75 0,775 0, ,72 Kotły niskotemperaturowe 35% 1465,87 0,90 0,775 0, ,25 do Kotły 50 kw starszego typu 15% 628,23 0,70 0,775 0, ,90 SUMA 4188, ,87 330,22 Kotły - węgiel źródła ciepła Stan po termomodernizacji instalacji zasobnika brutto GJ/rok [węgiel] Zużycie węgla Mg/rok o wartości opałowej kj/kg Kotły dwufunkcyjne Kotły niskotemperaturowe do Kotły 50 kw starszego typu 4903,73 181,62 Kolektory słoneczne 0,82 0,775 0, ,14 0 EFEKT EKOLOGICZNY 4012,14 148,60 Strona 6 z 11

7 KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ Tab. 4. Wskaźniki unosu węgiel kamienny Wskaźnik unosu Dla węgla 45,000 Kco [kg/mg] 2 000,000 Kco 2 [kg/mg] 1,500 K pyłu [kg/mg] 1,000 K NO2 [kg/mg] 16,000 K SO2 [kg/mg] 0,050 K sadzy [kg/mg] 0,014 K B-a-P [kg/mg] Zawartość siarki 0,7 [%] Zawartość części palnych w pyle 5 [%] Zawartość popiołu 7 [%] Tab. 5. Emisja zanieczyszczeń węgiel kamienny Węgiel kamienny Emisja przed termomodernizacją [kg/rok] Emisja po termomodernizacji [kg/rok] Efekt ekologiczny - redukcja emisji [kg/rok] CO , , ,00 CO , , ,00 pył 3 649, , ,42 NO 2 330,22 181,62 148,60 SO , , ,32 sadza 115,58 63,57 52,01 B-a-P 4,62 2,54 2,08 Strona 7 z 11

8 KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ Tab. 6. Analiza energetyczna obiektów zasilanych z oleju opałowego OLEJ OPAŁOWY Stan przed termomodernizacją Kotły - olej opałowy udział netto GJ/rok źródła ciepła instalacji zasobnika brutto GJ/rok [olej] Zużycie oleju Mg/rok o wartości opałowej kj/kg Kotły dwufunkcyjne 40% 23,43 0,75 0,775 0,776 51,95 Kotły niskotemperaturowe 10% 5,86 0,90 0,775 0,776 10,83 do Kotły 50 kw starszego typu 50% 29,29 0,85 0,775 0,776 57,30 SUMA 58,58 120,08 2,86 netto GJ/rok źródła ciepła instalacji zasobnika brutto GJ/rok [olej] Kotły - olej opałowy - Kotły dwufunkcyjne Kotły niskotemperaturowe do Kotły 50 kw starszego typu 66,04 1,57 Kolektory słoneczne 0,82 0,775 0,86 54,04 0 EFEKT EKOLOGICZNY 54,04 1,29 Zużycie oleju Mg/rok o wartości opałowej kj/kg Strona 8 z 11

9 Tab. 7. Wskaźniki unosu olej opałowy Dla oleju Wskaźnik unosu opałowego 0,600 K CO [kg/m 3 ] 1 650,000 K CO2 [kg/m 3 ] 1,800 K pyłu [kg/m 3 ] 5,000 K NO2 [kg/m 3 ] 19,000 K SO2 [kg/m 3 ] 850,000 gęstość oleju [kg/m 3 ] zawartość siarki 0,3 [%] Tab. 8. Emisja zanieczyszczeń olej opałowy Olej opałowy Emisja przed termomodernizacją [kg/rok] Emisja po termomodernizacji [kg/rok] Efekt ekologiczny - redukcja emisji [kg/rok] CO 2,02 1,11 0,91 CO , , ,11 pył 6,06 3,32 2,74 NO 2 16,82 9,24 7,58 SO 2 19,18 10,53 8,65 6. Zbiorcze wyniki obliczeń oraz wnioski Tab. 9. Zbiorcze zestawienie wyników obliczeń Rodzaj medium Węgiel Olej opałowy Łącznie Ilość budynków roczne netto GJ/rok stan istniejący roczne brutto GJ/rok stan istniejący roczne brutto GJ/rok stan docelowy Zaoszczędzone paliwo Mg/rok / Nm3/rok Efekt ekologiczny GJ/rok Efekt ekologiczny GJ/rok [%] 4 188,20 58, , ,87 120, , ,73 66, ,77 148,60 1, ,14 54, ,18 45% 45% 45% Strona 9 z 11

10 Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji CO [kg/rok] Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji CO2 [kg/rok] Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji pyłu [kg/rok] Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji NO2 [kg/rok] Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji SO2 [kg/rok] Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji sadzy [kg/rok] Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji B-a-P [kg/rok] 6 687,00 0, , , , , ,42 2, ,16 148,60 7,58 156, ,32 8, ,97 52,01 0,00 52,01 2,08 0,00 2,08 Tab. 10. Sumaryczne emisje zanieczyszczeń w stanie pierwotnym i docelowym Zanieczyszczenie Emisja w stanie pierwotnym kg/rok Emisja w stanie docelowym kg/rok Redukcja emisji - efekt ekologiczny kg/rok CO , , ,91 CO , , ,11 pył 3 655, , ,16 NO 2 347,04 190,86 156,18 SO , , ,97 sadza 115,58 63,57 52,01 B-a-P 4,62 2,54 2,08 Tab. 11. Sumaryczne równoważne emisje zanieczyszczeń w stanie pierwotnym i docelowym Zanieczyszczenie Współczynnik toksyczności Emisja równoważna stan pierwotny kg/rok Emisja równoważna stan docelowy kg/rok Efekt ekologiczny - redukcja równoważnej emisji zanieczyszczeń kg/rok pyły 0, , , ,87 NO 2 0,75 260,28 143,15 117,13 SO , , ,97 sadza 3,75 433,43 238,39 195,04 B-a-P , , ,00 SUMA , , ,01 Strona 10 z 11

11 Efekt ekologiczny - redukcja równoważnej emisji zanieczyszczeń , , , , ,00 kg/rok , , , ,01 Stan istniejący Stan docelowy Efekt ekologiczny , ,00 0,00 1 Energetyczny efekt ekologiczny 9035, , ,00 GJ/rok 8000, , , , , , ,18 Stan istniejący Stan docelowy Efekt ekologiczny 3000, , ,00 0,00 1 W wyniku montażu kolektorów słonecznych wraz z instalacją solarną wspomagającą przygotowanie ciepłej wody użytkowej nastąpi około 45% zmniejszenie zapotrzebowania energii do podgrzania ciepłej wody użytkowej w ujęciu rocznym co przełoży się na sumaryczne ograniczenie około kg rocznie substancji emitowanych do atmosfery (z czego 96,7% to CO 2 ). Nastąpi przy tym zmniejszenie zapotrzebowania na olej opałowy w ilości 1,29 Mg rocznie oraz węgiel kamienny w ilości 148,6 Mg rocznie. Zaoszczędzona ilość energii to GJ rocznie. Na podstawie powyższych tabel można stwierdzić, iż planowana inwestycja jest uzasadniona ekologicznie. Strona 11 z 11