Zastosowanie OZE i mikrokogeneracji w budynkach nzeb dr inż. Adrian Trząski
Kryterium - zapotrzebowanie na energię pierwotną
Wymagania nzeb WT 2013 ogrzewanie i cwu
Wymagania nzeb WT 2013 chłodzenie
Wymagania nzeb WT 2013 oświetlenie
Wariant bazowy Budynek mieszkalny wielorodzinny: liczba kondygnacji nadziemnych 6 budynek podpiwniczony powierzchnia ogrzewana 6000 m 2 kubatura ogrzewana 16 200 m 3 lokalizacja Warszawa wentylacja naturalna strumień powietrza 8780 m 3 /h kocioł gazowy kondensacyjny 97% ogrzewanie grzejnikowe (55/45 o C) Przegroda Współczynnik przenikania ciepła przegrody U [W/m 2 K] Zgodnie z WT2021 Zastosowana izolacja [cm] Ściany zewnętrzne 0,20 18 Dach (stropodach) 0,15 26 Strop nad piwnicą/garażem 0,25 14 Ściany piwnicy brak wymagań 8 Okna 0,90 -
Zużycie energii pierwotnej Jednostka EU EK EP ogrzewanie i wentylacja kwh/m 2 25.5 26 28.6 ciepła woda kwh/m 2 24.1 38.5 42.3 urządzenia pomocnicze kwh/m 2 3.7 3.7 11 Suma kwh/m 2 53.3 68.2 81.9
Wariant bazowy - Struktura zapotrzebowania na EP EP - Struktura zapotrzebowania urządzenia pomocnicze 13% ogrzewanie i wentylacja 35% ciepła woda 52% ogrzewanie i wentylacja ciepła woda urządzenia pomocnicze
Struktura strat ciepła Struktura strat ciepła Okna 12% Dach 3% Strop nad piwnicą 5% Ściana zewnętrzna 8% Wentylacja 72% Okna Dach Strop nad piwnicą Ściana zewnętrzna Wentylacja
Możliwe usprawnienia zastosowanie odzysku ciepła poprawa izolacyjności cieplnej przegród lub zastosowanie alternatywnych źródeł energii: kolektory słoneczne pompa ciepła kogeneracja panele fotowoltaiczne
Wariant 1 (odzysk ciepła) odzysk ciepła o sprawności nominalnej 95% (średnia w sezonie 65.5%) redukcja w nocy strumienia powietrza do poziomu 60% koszt 500 000 PLN Jednostka EU EK EP ogrzewanie i wentylacja kwh/m 2 5.8 5.9 6.5 ciepła woda kwh/m 2 24.1 38.5 42.3 urządzenia pomocnicze kwh/m 2 6.1 6.1 18.3 Suma kwh/m 2 36 50.5 67.1
Bilans ciepła urządzenia pomocnicze 27% EP - Struktura zapotrzebowania ogrzewanie i wentylacja 10% ciepła woda 63% ogrzewanie i wentylacja ciepła woda urządzenia pomocnicze Struktura strat ciepła Okna 12% Dach 3% Strop nad piwnicą 5% Ściana zewnętrzna 8% Wentylacja 72% Okna Dach Strop nad piwnicą Ściana zewnętrzna Wentylacja
Wariant 2 (poprawa izolacyjności cieplnej przegród) Przegroda Współczynnik przenikania ciepła przegrody U [W/m 2 K] Zgodnie z WT2021 osiągnięty Zastosowana izolacja* [cm] Ściany zewnętrzne 0,20 0,123 30 (18) Dach (stropodach) 0,15 0,1 40 (26) Strop nad piwnicą/garażem 0,25 0,141 20 (14) Ściany piwnicy brak wymagań 0,193 15 (8) Łączny koszt usprawnień 35000 PLN Jednostka EU EK EP ogrzewanie i wentylacja kwh/m 2 22.9 23.4 25.7 ciepła woda kwh/m 2 24.1 38.5 42.3 urządzenia pomocnicze kwh/m 2 3.6 3.6 10.9 Suma kwh/m 2 50.6 65.5 78.9 *wartości w nawiasach odnoszą się do stanu bazowego
Bilans ciepła urządzenia pomocnicze 14% EP - Struktura zapotrzebowania ogrzewanie i wentylacja 33% ciepła woda 53% ogrzewanie i wentylacja ciepła woda urządzenia pomocnicze Struktura strat ciepła Okna 12% Dach 2% Strop nad piwnicą 5% Ściana zewnętrzna 5% Wentylacja 76% Okna Dach Strop nad piwnicą Ściana zewnętrzna Wentylacja
Wariant 3 (zastosowanie kolektorów słonecznych) powierzchnia kolektorów 185 m 2 stopień pokrycia zapotrzebowania 35% zużycie energii przez pompy obiegowe 1.5 MWh koszt 277 000 PLN Jednostka EU EK EP ogrzewanie i wentylacja kwh/m 2 25.5 23.4 25.7 ciepła woda kwh/m 2 24.1 25.0 27.5 urządzenia pomocnicze kwh/m 2 4.0 4.0 11.8 Suma kwh/m 2 53.6 52.4 64.9
Wariant 3 - Struktura zapotrzebowania na EP EP - Struktura zapotrzebowania urządzenia pomocnicze 18% ogrzewanie i wentylacja 40% ciepła woda 42% ogrzewanie i wentylacja ciepła woda urządzenia pomocnicze
Wariant 4 (zastosowanie pompy ciepła) moc pompy ciepła 150 kw dolne źródło - grunt SPF 3.5 koszt 300 000 PLN Jednostka EU EK EP ogrzewanie i wentylacja kwh/m 2 25.5 7.6 22.8 ciepła woda kwh/m 2 24.1 10 30 urządzenia pomocnicze kwh/m 2 4.0 3.7 11 Suma kwh/m 2 53.6 21.3 63.8
Wariant 4 - Struktura zapotrzebowania na EP EP - Struktura zapotrzebowania urządzenia pomocnicze 17% ogrzewanie i wentylacja 36% ciepła woda 47% ogrzewanie i wentylacja ciepła woda urządzenia pomocnicze
Wariant 5 (zastosowanie PV) moc paneli 27 kw p roczna produkcja energii elektrycznej 22.20 MWh koszt 216 000 PLN Jednostka EU EK EP ogrzewanie i wentylacja kwh/m 2 25.5 26 28.6 ciepła woda kwh/m 2 24.1 38.5 42.3 urządzenia pomocnicze kwh/m 2 3.7 3.7 0 Suma kwh/m 2 53.3 68.2 70.9
Wariant 5 - Struktura zapotrzebowania na EP EP - Struktura zapotrzebowania urządzenia pomocnicze 0% ogrzewanie i wentylacja 40% ciepła woda 60% ogrzewanie i wentylacja ciepła woda urządzenia pomocnicze
Wariant 6 (zastosowanie CHP) moc generatora 20 kw e + 36 kw t sprawność 32% e / 58% t gaz pal el w i CHP Q w i,chp = 0,24 roczna produkcja ciepła 201 MWh roczna produkcja energii elektrycznej 111 MWh koszt 300 000 PLN w Q w E 201 111 1.1 3 111 0.58 0,32 201, 0.24 Jednostka EU EK EP ogrzewanie i wentylacja kwh/m 2 25.5 26.0 28.6 ciepła woda kwh/m 2 24.1 38.5 10.1 urządzenia pomocnicze kwh/m 2 3.7 3.7 11 Suma kwh/m 2 53.3 68.2 49.8
Podsumowanie Lp. Wariant EP DEP koszt koszt jednostkowy kwh/m 2 kwh/m 2 PLN PLN/kWh 0 bazowy 81.9 - - - 1 zastosowanie odzysku ciepła 67.1 14.8 500 000 33 784 2 poprawa izolacyjności przegród 78.9 3.0 35 000 11 667 3 zastosowanie kolektorów 64.9 17.0 277 000 16 337 4 zastosowanie pompy ciepła 63.8 18.1 300 000 16 575 5 zastosowanie fotowoltaiki 70.9 11.0 216 000 19 636 6 zastosowanie kogeneracji 49.8 32.1 300 000 9 338
Wnioski osiągnięcie określonego w WT2021 wskaźnika EP jedynie dzięki poprawie izolacyjności cieplnej przegród jest praktycznie niemożliwe, zastosowanie wentylacji mechanicznej z wysokosprawnym odzyskiem ciepła nie gwarantuje spełnienia warunku EP, zastosowanie alternatywnych źródeł energii może stosunkowo niewielkim kosztem pozwolić na spełnienie warunku wymagań stawianych budynkom prawie-zeroenergetycznym.