POLITECHNIKA WROCŁAWSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA KATEDRA KLIMATYZACJI, OGRZEWNICTWA, GAZOWNICTWA i OCHRONY POWIETRZA AUDITING I CERTYFIKACJA ENERGETYCZNA MATERIAŁY POMOCNICZE DO ZAJĘĆ AUDYTORYJNYCH I WYKŁADOWYCH Autorzy opracowania: dr inż. Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa dr inż. Piotr Kowalski mgr inż. Krzysztof Piechurski
SPIS TREŚCI PRZEPISY I ROZPORZĄDZENIA... 3 CZĘŚĆ TEORETYCZNA... 4 Zapotrzebowanie na energię w budynku... 4 Obliczanie zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania/chłodzenia i wentylacji... 5 Bilans energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji... 5 Bilans energii użytkowej do chłodzenia... 6 Audyt energetyczny a certyfikat energetyczny budynku... 7 Etapy obliczeń certyfikatu energetycznego... 7 Etapy audytu energetycznego budynku... 9 Procedury obliczeniowe audytu energetycznego... 9 Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji prowadzącego do zmniejszenia strat ciepła przez przenikanie przez ściany, stropy i stropodachy... 0 Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji polegającego na wymianie okien lub drzwi oraz na poprawie systemu wentylacji w budynku... 0 Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności cieplnej systemu grzewczego... Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności systemu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej... 2 Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej... 4 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA... 5 CERTYFIKAT ENERGETYCZNY BUDYNKU... 5. Dane ogólne... 5 2. Instalacje wewnętrzne... 5 3. Przegrody budowlane, współczynniki U, W/(m 2 K)... 5 4. Całkowity współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie... 6 Mostki cieplne*... 7 5. Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację ze strefy ogrzewanej... 9 6. Obliczenie miesięcznych zysków ciepła od promieniowania słonecznego... 2 7. Obliczenie stałej czasowej budynku oraz parametru a H... 22 8. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji... 23 9. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania i wentylacji... 25 0. Wyznaczenie zapotrzebowania na energię użytkową oraz końcową do przygotowania c.w.u.... 25. Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię pomocniczą końcową... 26 2. Charakterystyka energetyczna. Wskaźniki: EK, EP... 27 3. Wyznaczenie jednostkowej wielkości emisji CO 2... 28 4. Wyznaczenie obliczeniowej rocznej ilości zużywanego nośnika energii lub energii... 29 5. Wyznaczenie udziału odnawialnych źródeł energii w rocznym zapotrzebowaniu na energię końcową... 29 AUDYT ENERGETYCZNY BUDYNKU... 30. Dane ogólne... 30 2. Instalacje wewnętrzne... 30 3. Przegrody budowlane U, W/(m 2 K)... 30 4. Taryfa za energię... 3 5. Wyznaczenie liczby stopniodni dla Wrocławia... 3 6. Bilans cieplny w stanie istniejącym... 3 7. Propozycje usprawnień termomodernizacyjnych... 3 8. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych części mieszkalnej... 32 9. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych klatki schodowej... 33 0. Określenie optymalnego usprawnienia dotyczącego wymiany okien na klatce schodowej... 34. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.w.u.... 35 2. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.o.... 37 3. Analiza wariantów termomodernizacji... 39 4. TABELA OBLIGATORYJNA... 4 2
PRZEPISY I ROZPORZĄDZENIA Materiały pomocnicze do zajęć Auditing i Certyfikacja Energetyczna DYREKTYWA PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY 200/3/UE z dnia 9 maja 200 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków. USTAWA z dnia 29 sierpnia 204 r. o charakterystyce energetycznej budynków (DZ.U. z dnia 8 września 204 r., Poz. 200). ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 2 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z późniejszymi zmianami (ostatnia zmiana dnia 7 lipca 205 r., DZ.U. z dnia 8 września 205 r., Poz. 422). ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY I ROZWOJU z dnia 27 lutego 205 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej (DZ.U. z dnia 8 marca 205 r., Poz. 376). USTAWA z dnia 2 listopada 2008 r. o wspieraniu termomodernizacji i remontów oraz OBWIESZCZENIE MARSZAŁKA SEJMU RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ z dnia 5 stycznia 207 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o wspieraniu termomodernizacji i remontów (DZ.U. z dnia 20 stycznia 207 r., Poz. 30). ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 7 marca 2009 r. w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz części audytu remontowego, wzorów kart audytów, a także algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego (DZ.U. nr 43 z 2009 r., Poz. 346) wraz z ROZPORZĄDZENIEM MINISTRA INFRASTRUKTURY I ROZWOJU z dnia 3 września 205 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego oraz części audytu remontowego, wzorów kart audytów, a także algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego (DZ.U. z dnia 3 października 205 r., Poz. 606). 3
CZĘŚĆ TEORETYCZNA Zapotrzebowanie na energię w budynku Zapotrzebowanie na energię w budynkach obliczane jest na trzech poziomach: Poziom I zapotrzebowanie na energię użytkową, Poziom II zapotrzebowanie na energię końcową, Poziom III zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną. Każdy z nich opisuje energochłonność budynku, jednak opisy te nie są tożsame. Energia użytkowa to energia potrzebna w obiekcie do utrzymania odpowiedniej temperatury pomieszczeń i ciepłej wody użytkowej. Energia końcowa to energia uwzględniająca efektywność systemów do wytwarzania, magazynowania, transportu energii oraz regulacji jej dostawy (czyli z uwzględnieniem strat energii związanych ze sprawnością instalacji wewnętrznych); jest to całość energii dostarczanej do budynku. Energia pierwotna nieodnawialna jest to energia, którą trzeba pobrać ze środowiska naturalnego aby dostarczyć do obiektu wymaganą ilość energii końcowej. Szczegółowe definicje odnaleźć można w odpowiednich rozporządzeniach i literaturze. Poniższy rysunek przedstawia przepływ energii dostarczanej ze środowiska zewnętrznego do budynku oraz kierunek obliczeń i składowe obliczeń zapotrzebowania na energię na poszczególnych poziomach. Rysunek. Kierunek dostawy i obliczeń zapotrzebowania na energię w budynkach 4
kwh / miesiąc Materiały pomocnicze do zajęć Auditing i Certyfikacja Energetyczna Obliczanie zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania/chłodzenia i wentylacji Obliczenia bilansu ciepła, zgodnie z przyjętą w Rozporządzeniu w sprawie certyfikacji energetycznej metodą, przeprowadza się dla każdego miesiąca w roku osobno, a następnie sumuje wszystkie dodatnie bilanse cząstkowe dla uzyskania rocznego zapotrzebowania na energię użytkową. Na poniższym rysunku zamieszczono przykładowe wyniki bilansu energii użytkowej dla budynku z ogrzewaniem i chłodzeniem. 0000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 000 0 straty ciepła, kwh zyski ciepła, kwh zapotrzebowanie na energię dla trybu ogrzewania zapotrzebowanie na energię dla trybu chłodzenia I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Rysunek 2. Przykładowy bilans ciepła dla budynku z ogrzewaniem i chłodzeniem Bilans energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji Bilans ciepła obiektu, czyli zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji (Q H,nd ) to różnica pomiędzy stratami ciepła (Q H,ht ) a zyskami ciepła (Q H,gn ) z tym, że zyski ciepła skorygowane są współczynnikiem efektywności ich wykorzystania (η H,gn ). Q H, nd QH, ht H, gn QH, gn Q H, ht Q tr Q Q Q tr ve ve H H 3 tr, adj ( int, set, H e) tm 0 3 ve, adj ( int, set, H e) tm 0 Straty ciepła (QH,ht) to suma strat ciepła przez przenikanie (Qtr) i wentylację (Qve). Straty ciepła oblicza się w oparciu o współczynniki strat ciepła, Htr,adj oraz Hve,adj, obliczane podobnie do tego jak wskazuje norma PN-EN 283 z uwzględnieniem zmian opisanych w Rozporządzeniu dot. certyfikacji energetycznej i normie PN-EN 3790. Efektywność wykorzystania zysków ciepła H Q Q H, gn H, ht ZYSKI STRATY H Q Q H H, gn H, ht Zyski ciepła (QH,gn) to suma zysków wewnętrznych (Qint) i zysków od słońca (Qsol). Zyski te oblicza się w oparciu o dane tabelaryczne zamieszczone w Rozporządzeniu dot. certyfikacji energetycznej i/lub z uwzględnieniem współczynników opisanych w normie PN-EN 3790. Szczególnie w przypadku potrzeby dokładnego obliczenia zysków ciepła od nasłonecznienia, wykorzystanie informacji podanych w normie jest konieczne. H, gn H, gn Q ah a H Q ah H ah H int Q q H, gn int Q int A f t sol Ci Ai Ii Fsh, gl M F Q sol 0 sh g 3 gl 5
Efektywność wykorzystania zysków ciepła (η H,gn ) oblicza się w oparci o dwa parametry: γh oraz ah. Do obliczenia wartości parametru γh potrzebna jest znajomość strat ciepła i zysków ciepła w danym miesiącu. Obliczenia ah opierają się o wartość stałej czasowej budynku (τ). Poniżej podano uproszoną metodę obliczenia stałej czasowej (τ) oraz wartości parametru ah. Współczynnik a H i stała czasowa budynku a H a H,0 H,0 H tr, adj Cm 3600 H ve, adj C ( c d A ) m j i ij ij ij j Parametr ah oblicza się w oparciu o wartość parametru odniesienia (ah,0) oraz wartość stałej czasowej budynku (τ) i stałej czasowej odniesienia (τh,0). Zgodnie z normą PN-EN 3790 dla metody miesięcznej obliczania zapotrzebowania na energię przyjmuje się wartość ah,0= oraz wartość stałej czasowej odniesienia τh,0=5h. Stałą czasową budynku lub analizowanej strefy budynku oblicza się w oparciu o pojemność cieplną budynku (Cm) oraz współczynniki strat ciepła przez przenikanie i wentylację. Pojemność cieplną budynku można obliczyć metodą dokładną w oparciu o ciepło właściwe (cij) gęstość (ρij) grubość (dij) i powierzchnię (Aj) poszczególnych warstw przegród w obiekcie lub metodą uproszczoną. Metoda uproszczona opiera się o wskaźniki podane w tabeli, dzięki którym Cm obliczane jest na podstawie informacji o klasie ciężkości budynku oraz powierzchni użytkowej obiektu (Af). Bilans energii użytkowej do chłodzenia Bilans chłodu obiektu, czyli zapotrzebowanie na energię użytkową do chłodzenia (Q C,nd ) to różnica pomiędzy zyskami ciepła (Q C,gn ) a stratami ciepła (Q C,ht ) z tym, że straty ciepła skorygowane są współczynnikiem efektywności ich wykorzystania (η C,ls ). Q C, nd QC, gn C, ls QC, ht Q Q Q c, gn int Q q int int Q sol Zyski ciepła (QC,gn) to suma zysków wewnętrznych (Qint) i zysków od słońca (Qsol). Zyski te oblicza się w oparciu o dane tabelaryczne podane w Rozporządzeniu dot. certyfikacji energetycznej i/lub z uwzględnieniem współczynników opisanych w normie PN-EN 3790. Szczególnie w przypadku potrzeby dokładnego obliczenia zysków ciepła od nasłonecznienia, wykorzystanie informacji podanych w normie jest konieczne. Zyski te są identyczne jak dla bilansu ciepła. Efektywność wykorzystania zysków ciepła Q c Q c, gn c, ht A f t M 0 sol Ci Ai Ii Fsh, gl 3 ZYSKI STRATY F sh g gl C i 0 C C C 0 Q Q tr ve H H c, ht Q Straty ciepła (QC,ht) to suma strat ciepła przez przenikanie (Qtr) i wentylację (Qve). Straty ciepła oblicza się w oparciu o współczynniki strat ciepła, Htr,adj oraz Hve,adj, obliczane podobnie do tego jak wskazuje norma PN-EN 283, z uwzględnieniem zmian opisanych w Rozporządzeniu w sprawie certyfikacji i normie PN-EN 3790. Są to współczynniki identyczne do wykorzystywanych przy obliczaniu bilansu ciepła. c, ls C, ls C, ls ac a c Q tr Q 3 tr, adj ( int, set, C e) tm 0 3 ve, adj ( int, set, C e) tm 0 ac H ( ac ) H Efektywność wykorzystania strat ciepła (η C,ls ) oblicza się w oparciu o dwa parametry: γc, ac. Obliczenia są bardzo podobne do obliczeń efektywności wykorzystania zysków ciepła (η H,gn ). Do obliczenia wartości parametru γc potrzebna jest znajomość strat ciepła i zysków ciepła w danym miesiącu. Obliczenia ac opierają się o wartość stałej czasowej budynku (τ). Poniżej podano uproszoną metodę obliczenia stałej czasowej (τ) oraz wartości parametru ac. ve 6
Współczynnik a C i stała czasowa budynku a c a c,0 c,0 C ( c d A ) m j i H tr, adj ij Cm 3600 H ij ij ve, adj j Parametr ac oblicza się w oparciu o wartość parametru odniesienia (ac,0) oraz wartość stałej czasowej budynku (τ) i stałej czasowej odniesienia (τc,0). Zgodnie z normą PN-EN 3790 dla metody miesięcznej obliczania zapotrzebowania na energię przyjmuje się wartość ac,0= oraz wartość stałej czasowej odniesienia τc,0=5h. Stałą czasową budynku lub analizowanej strefy budynku oblicza się w oparciu o pojemność cieplną budynku (Cm) oraz współczynnik strat ciepła przez przenikanie i wentylację. Pojemność cieplną budynku można obliczyć metodą dokładną w oparciu o ciepło właściwe (cij) gęstość (ρij) grubość (dij) i powierzchnię (Aj) poszczególnych warstw przegród w obiekcie lub metodą uproszczoną. Metoda uproszczona opiera się o wskaźniki podane w tabeli, dzięki którym Cm obliczane jest na podstawie informacji o klasie ciężkości budynku oraz powierzchni użytkowej obiektu (Af). Audyt energetyczny a certyfikat energetyczny budynku Audyt energetyczny to, w uproszczeniu, opracowanie zmierzające do określenia realnych wartości zużycia energii dla obiektu, kosztów eksploatacji oraz ustalenia najlepszych w danym przypadku kierunków modernizacji obiektu wraz z wyznaczeniem efektywności energetycznej oraz ekonomicznej proponowanych działań. Typowe zasady prowadzenia audytu energetycznego opisane są w Rozporządzeniu w sprawie szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego. Obliczenia zapotrzebowania na energię użytkową opierają się o normę PN-EN 3790, czyli są w dużym stopniu analogiczne do obliczeń certyfikatu energetycznego. Obliczenia zapotrzebowania na energię końcową i pierwotną nieodnawialną opierają się bezpośrednio na wytycznych Rozporządzenia w sprawie certyfikacji energetycznej. Zdecydowanie należy jednak rozróżnić cele stawiane przed audytem i certyfikatem energetycznym. O ile audyt energetyczny powinien odzwierciedlać efektywność realnego obiektu o tyle certyfikat energetyczny ma na celu scharakteryzowanie obiektu przy pewnych stałych dla wszystkich ocenianych obiektów parametrach użytkowania. W związku z tym, w niektórych założeniach do obliczeń i w wartości części parametrów obliczenia zapotrzebowania na energię zarówno użytkową, końcową jak i pierwotną nieodnawialną mogą się różnic, w zależności od tego czy celem jest wykonanie charakterystyki energetycznej czy audytu energetycznego obiektu. Etapy obliczeń certyfikatu energetycznego Wykonanie certyfikatu energetycznego obiektu, zgodnie z Rozporządzeniem w sprawie certyfikacji energetycznej, wymaga przeprowadzenia obliczeń opisanych poniżej. Etap Zakres obliczeń / pracy Zgromadzenie danych niezbędnych do wykonania obliczeń. Dane te uzyskuje się na podstawie dokumentacji technicznej oraz wizji lokalnej obiektu. Jednym z najważniejszych, początkowych obliczeń, jest określenie wartości powierzchni pomieszczeń w obiekcie o regulowanej temperaturze (A f, m 2 ). 2 Obliczenie współczynników strat ciepła na przenikanie i na wentylację (H tr, H ve, W/K). Obliczenie straty ciepła na przenikanie (Q tr, kwh/m-c) i straty ciepła na wentylację (Q ve, 3 kwh/m-c) w każdym miesiącu, co pozwala na określenie całkowitej straty ciepła (Q H,ht, kwh/m-c) dla każdego miesiąca. Obliczenie wewnętrznych zysków ciepła (Q int, kwh/m-c) dla każdego miesiąca oraz 4 zysków ciepła od promieniowania słonecznego (Q sol, kwh/m-c) dla każdego miesiąca, co pozwoli na określenie całkowitych zysków ciepła w danym miesiącu (Q H,gn, kwh/m-c). 7
5 6 Obliczenie zapotrzebowania na energię użytkową: - obliczane jest zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji dla każdego miesiąca (Q H,nd,n, kwh/m-c) i dla całego roku (Q H,nd, kwh/rok); - ewentualnie obliczane jest zapotrzebowanie na energię użytkową do chłodzenia dla każdego miesiąca (Q C,nd,n, kwh/m-c) i całego roku (Q C,nd, kwh/rok); - obliczane jest zapotrzebowanie na energię użytkową do przygotowania c.w.u. dla całego roku (Q W,nd, kwh/rok). Obliczenie sprawności całkowitej sytemu grzewczego (η H,tot ), przygotowania ciepłej wody (η W,tot ) i ewentualnie chłodzenia (η C,tot ) na podstawie obliczonych lub przyjmowanych na podstawie odpowiednich tabel sprawności cząstkowych: wytwarzania (η (H,W,C),g ), akumulacji (η (H,W,C),s ), przesyłu (η (H,W,C),d ) oraz regulacji i wykorzystania ciepła/chłodu (η (H,C),s ). η (H,W,C),tot = η (H,W,C),g* η (H,W,C),s* η (H,W,C),d* η (H,C),s 7 8 Obliczenie zapotrzebowania na energię elektryczną pomocniczą (E el,pom (H,W,C), kwh/rok) niezbędną do pracy poszczególnych instalacji: ogrzewania (H), ciepłej wody (W) chłodzenia (C). Obliczenia wykonywane są najczęściej na postawie danych tabelarycznych podanych w Rozporządzeniu w sprawie certyfikacji lub na podstawie informacji o rzeczywistych mocach elektrycznych urządzeń i czasie ich pracy. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania i wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody (Q K,H, i Q K,W, kwh/rok) oraz ewentualnie chłodzenia i oświetlenia (Q K,C i/lub E K,L, kwh/rok) oraz obliczenie wskaźnika zapotrzebowania na energią końcową (EK, kwh/(m 2 rok)). Q K = Q K,H + Q K,W + Q K,C + E K,L + E el,pom (H,W,C) Q K,(H,W,C) = Q (H,W,C),nd / η (H,W,C),tot EK = Q K / A f Energię elektryczną do oświetlenia (E K,L, kwh/rok) oblicza się wg osobnych wytycznych zawartych w PN-EN 593. Przyjęcie wartości współczynników nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej (w H, w W, w C, w el ) oraz obliczenia zapotrzebowania na energię pierwotną nieodnawialną (Q P, kwh/rok). 0 gdzie: Q P = Q P,H + Q P,W + Q P,C + Q P,L Q P,H = Q K,H *w H + E el,pom,h *w el Q P,W = Q K,W *w W + E el,pom,w *w el Q P,C = Q K,C *w C + E el,pom,c *w el Q P,L = E K,L *w el Obliczenie wartości wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną nieodnawialną (EP, kwh/(m 2 rok)) i porównanie go z wartością maksymalną EP obliczoną na podstawie Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych. EP = Q P / A f 2 Wykonanie dodatkowych obliczeń, tj. emisji CO 2, ilości paliwa, udziału OZE oraz wypełnienie świadectwa charakterystyki energetycznej obiektu, zgodzie z wytycznymi Rozporządzenia w sprawie certyfikacji. 8
Etapy audytu energetycznego budynku Etap 2 3 4 5 6 7 Zakres obliczeń / pracy Analiza stanu technicznego budynku: inwentaryzacja techniczno-budowlana (ewentualnie technologiczna), obliczenie projektowego obciążenia cieplnego obiektu termomodernizowanego, obliczenie zapotrzebowania na energię budynku termomodernizowanego dla standardowego sezonu grzewczego, określenie sprawności instalacji podlegających rozważaniu w procedurze termomodernizacji. Analiza rzeczywistej energochłonności termomodernizowanego obiektu: zamówiona moc cieplna, rzeczywiste zużycie ciepła, rzeczywiste zużycie energii elektrycznej, gazu, oleju (innych paliw), taryfy i opłaty. Sprawdzenie obliczeń z Etapu z wartościami rzeczywistego zużycia energii z ewentualną korektą założeń do obliczeń. Przedstawienie propozycji ulepszeń termomodernizacyjnych: czy należy ocieplić przegrody w budynku? czy należy wymienić okna i drzwi? czy należy wymienić instalacje wewnętrzne? czy należy podnieść sprawność instalacji wewnętrznych? czy należy wymienić / zmodernizować źródło ciepła? inne. Określenie przewidywanych nakładów inwestycyjnych dla poszczególnych ulepszeń termomodernizacyjnych. Określenie przewidywanych zysków energetycznych (dla standardowego sezonu grzewczego) wynikających z poszczególnych ulepszeń termomodernizacyjnych. Analiza ekonomiczna proponowanych ulepszeń termomodernizacyjnych i wybór wariantu optymalnego dla każdego z nich. Wybór i scharakteryzowanie ulepszeń stanowiących wariant optymalny przedsięwzięcia termomodernizacyjnego wraz z kosztami i okresem zwrotu nakładów inwestycyjnych. Dla całości przedsięwzięcia należy podać następujące informacje: poziom zmniejszenia zapotrzebowania na energię końcową w %, koszty całkowite inwestycji, udział środków własnych inwestora, wartość kredytu termomodernizacyjnego, szacowaną wysokość rocznej oszczędności kosztów ciepła / energii, możliwą wysokość premii termomodernizacyjnej. Procedury obliczeniowe audytu energetycznego Na kolejnych stronach opracowania umieszczono schematy przedstawiające proces obliczeń prowadzący do wyboru optymalnego wariantu poszczególnych ulepszeń termomodernizacyjnych. Procedury te zgodne są z zaleceniami Rozporządzenia dot. szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego. Każda z procedur obejmuje analizę kosztów inwestycyjnych, efektów energetycznych i efektów ekonomicznych kilku wariantów ulepszenia oraz pozwala podjąć decyzję, który z nich jest tym optymalnym, który będzie rozważany jako element optymalnego wariantu całościowego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego; obejmuje więc swoim zakresem etapy 4, 5 i 6 opisane powyżej. 9
Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji prowadzącego do zmniejszenia strat ciepła przez przenikanie przez ściany, stropy i stropodachy Określenie minimalnej, wymaganej grubości izolacji na podstawie kryterium minimalnego oporu cieplnego. d min R min U PRZED. MOD. IZOL. Określenie zapotrzebowania na moc w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji). t t R MW 6 q0u, q u 0 A wo zo, Określenie rocznego zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji). 5 Q, Q 8,640 Sd A R GJ rok 0u u, Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikających z wykonania każdego wariantu termomodernizacji. O ru ( x * Q 2 *( y * q 0 0 0u 0u * O * O 0m 0z x * Q y * q u u * O ) * O m z ) 2 *( Ab Ab ), zł / rok 0 Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji, N U. Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów. N SPBT O u, ru n lata Wybór wariantu optymalnego według kryterium minimalnego wskaźnika SPBT. 0
Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji polegającego na wymianie okien lub drzwi oraz na poprawie systemu wentylacji w budynku Przyjęcie możliwych wariantów termomodernizacji i wybór procedury obliczeń na podstawie informacji o systemie wentylacji stosowanym w budynku. Procedura dla sytuacji gdy doprowadzanie powietrza odbywa się przez nawiewniki okienne, ścienne, okna i drzwi. Procedura dla sytuacji gdy doprowadzanie powietrza nie odbywa się przez nawiewniki okienne, ścienne okna i drzwi. q, q 0 3,4 0 Określenie zapotrzebowania na moc w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji). 0 7 6 6 AOk t zo two U q0, q 0 AOk t zo t wo U 8 Vobl t zo two, MW,650 a l t t 5 3, MW zo wo Określenie rocznego zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do modernizowanej przegrody (przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji). 5 8,64 Sd A U 2,94 cr cwvnom Sd0 GJ rok Q, Q Ok, 0 5 Q Q 8,640 Sd AOk U Q, GJ 0, inf. rok O Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania każdego wariantu termomodernizacji. OrW x0 Q0 O0 z x Q O z y q O y q O 2 A A, zł rok rok 2 0 0 0m m b0 b Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji N OK+N W. Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów. N SPBT OK N W n O rok O rw Wybór wariantu optymalnego według kryterium minimalnego wskaźnika SPBT.
Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności cieplnej systemu grzewczego Określenie zakresu modernizacji systemu grzewczego Określenie zapotrzebowania na moc w stanie istniejącym. (ewentualnie po modernizacji, jeśli ma ona wpływ na moc instalacji). Obliczenia prowadzi się zgodnie z normą PN/EN 283. Określenie zapotrzebowania na energię użytkową w stanie istniejącym. Obliczenia prowadzi się zgodnie z normą PN/EN 3790. Określenie składowych sprawności całkowitej systemu przed i po modernizacji: sprawność wytwarzania, przesyłania, akumulacji, wykorzystania i regulacji według Rozporządzenia w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej lub dokumentacji technicznej. 0, W p r e Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania każdego wariantu termomodernizacji. O rco ( x 2*( y 0m 0 * w * q t0 0m * w * O d 0 0m * Q 0co y * q * O m 0z * O / x * w 0 m t ) 2*( Ab * w 0 d * Q 0co * O z / ) Ab ),[ zl / rok ] Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji. Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów termomodernizacji. N SPBT co O n rco Wybór wariantu optymalnego według kryterium minimalnego wskaźnika SPBT. 2
Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności systemu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej Określenie zakresu modernizacji systemu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej. Określenie zapotrzebowania na moc w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie projektu technicznego. Określenie zapotrzebowania na energię w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie projektu technicznego. Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania poszczególnych wariantów termomodernizacji. O rw ( x 2*( y 0 0 * q * Q 0w 0W * O * O 0m 0z x * Q y * q w 0W * O * O m z ) ) 2*( Ab 0 Ab ),[ zl / rok ] Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów modernizacji. N SPBT w O n rw Wybór wariantu optymalnego wg kryterium minimalnego wskaźnika SPBT. Określenie nakładów inwestycyjnych dla wariantu termomodernizacji. 3
Procedura wyboru optymalnego wariantu termomodernizacji dotyczącego poprawy sprawności systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej Określenie zakresu modernizacji systemu c.w.u.. Określenie zapotrzebowania na moc w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie: - analizy i prognozy zużycia, - normy dotyczącej obliczeń instalacji wodociągowych PN 92/B-0706. Określenie zapotrzebowania na energię w stanie istniejącym oraz po modernizacji na podstawie: - analizy i prognozy zużycia, - rozporządzenia w sprawie certyfikacji, - normy do obliczania zapotrzebowania na ciepło dla c.w.u.. Określenie rocznej oszczędności kosztów energii wynikającej z wykonania kolejnych wariantów termomodernizacji. O rcw 2*( y ( x 0 0 * q * Q 0cw 0cw * O * O 0m 0z x * Q y * q cw 0cw * O * O m z ) ) 2*( Ab 0 Ab ),[ zl / rok ] Określenie nakładów inwestycyjnych dla każdego wariantu termomodernizacji. Określenie SPBT dla poszczególnych wariantów modernizacji N SPBT cw O n rcw Wybór wariantu optymalnego według kryterium minimalnego wskaźnika SPBT. 4
CZĘŚĆ PRAKTYCZNA CERTYFIKAT ENERGETYCZNY BUDYNKU Celem ćwiczeń jest wykonanie obliczeń charakterystyki energetycznej dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego zlokalizowanego we Wrocławiu. Budynek jest w całości podpiwniczony i ma trzy powtarzalne kondygnacje mieszkalne. Budynek podzielony został dla potrzeb obliczeń na dwie strefy: mieszkania (strefa I) oraz klatka schodowa (strefa II). Dane ogólne Powierzchnia ogrzewana, A f m 2 Wysokość kondygnacji (całkowita) Wysokość kondygnacji (w świetle) Kubatura (całkowita) m 3 Kubatura (wentylowana) strefa I m 3 Kubatura (wentylowana) strefa II m 3 Temperatura wewnętrzna strefa I Temperatura wewnętrzna strefa II 2. Instalacje wewnętrzne Ogrzewanie Wentylacja Ciepła woda użytkowa Źródło ciepła dla c.o. i c.w.u. 3. Przegrody budowlane, współczynniki U, W/(m 2 K) m m C C 5
4. Całkowity współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie STREFA I: Htr,s = Htr,ie + Htr,iue + Htr,ij + Htr,ig W/K i oznaczenie A i b tr,i U i A i * b tr,i * U i - - m 2 - W/m 2 K W/K 2 3 4 5 6 7 8 9 0 H tr,i =.. W/K Mostki cieplne i opis typ mostka l i ψ i L i * ψ i * b tr - - - m W/(m K) W/K 2 3 4 5 (l i * ψ i * b tr ) =. W/K Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie, strefa I, H tr,i W/K STREFA I/II: i oznaczenie A i b tr,i U i A i * b tr,i * U i - - m 2 - W/m 2 K W/K 2 Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie pomiędzy strefą I i II, H tr I-II W/K 6
STREFA II: i oznaczenie A i b tr,i U i A i * b tr,i * U i - - m 2 - W/m 2 K W/K 2 3 4 5 6 H tr,i =.. W/K Mostki cieplne i opis typ mostka l i ψ i L i * ψ i * b tr - - - m W/mK W/K 2 3 (l i * ψ i * b tr ) =. W/K Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie, strefa II, H tr,ii W/K Mostki cieplne* * Zamieszczono wybrane mostki cieplne wg PN-EN ISO 4683, grudzień 2007, Mostki cieplne w budynkach Liniowy współczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne. 7
8
5. Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację ze strefy ogrzewanej H ve,s = ρ a c a (b ve,k V ve,k,n ), W/K STREFA I: Identyfikacja rodzaju wentylacji i strumieni powietrza w strefie k b ve,k V ve,k,n Rodzaj wentylacji V 0 2 V inf. grawitacyjna Podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie użytkowania budynku V ve,,n podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie V ve, m 3 /(s m 2 ) użytkowania budynku odniesiony do powierzchni strefy ogrzewanej obliczony zgodnie z pkt 5.5.. lub według PN-EN ISO 3790 A f m 2 powierzchnia strefy ogrzewanej V ve,,n = V 0 m 3 /s podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie użytkowania budynku Średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności V inf n 50 - /h krotność wymian powietrza w budynku przy różnicy ciśnień 50 Pa n /h V m 3 kubatura strefy ogrzewanej V ve,2,n =V inf m 3 /s Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację H ve,i,w/k krotność wymiany powietrza w budynku spowodowana infiltracją powietrza przez nieszczelności obudowy budynku w warunkach eksploatacyjnych średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności, spowodowany działaniem wiatru i wyporu termicznego w pomieszczeniach 9
STREFA II: Identyfikacja rodzaju wentylacji i strumieni powietrza w strefie k b ve,k V ve,k,n Rodzaj wentylacji V 0 2 V inf grawitacyjna Podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie użytkowania budynku V ve,,n podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie V ve,,ii m 3 /(s m 2 ) użytkowania budynku odniesiony do powierzchni strefy ogrzewanej obliczony zgodnie z pkt 5.5.. lub według PN-EN ISO 3790 A f,ii m 2 powierzchnia strefy ogrzewanej V ve,,n = V 0 m 3 /s podstawowy strumień powietrza zewnętrznego w okresie użytkowania budynku Średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności V inf n 50 /h krotność wymian powietrza w budynku przy różnicy ciśnień 50 Pa n /h V m 3 kubatura strefy ogrzewanej V ve,2,n =V inf m 3 /s Współczynnik przenoszenia ciepła przez wentylację H ve,ii,w/k krotność wym. powietrza w bud. spowodowana infiltracją powietrza przez nieszczelności obudowy bud. w warunkach eksploatacyjnych średni dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego infiltrującego przez nieszczelności, spowodowany działaniem wiatru i wyporu termicznego w pomieszczeniach 20
6. Obliczenie miesięcznych zysków ciepła od promieniowania słonecznego Qsol,H= [Ci Ai Ii ggl Fsh,gl Fsh ], kwh/miesiąc STREFA I N NE E SE S SW W NW Pole powierzchni okna w świetle otworu, m 2 Udział pola powierzchni oszklonej, C Współczynnik przepuszczalności energii słon., g gl Współczynnik zacienienia (przegrody zewnętrzne), F sh Współczynnik zacienienia (elementy ruchome), F sh,gl STREFA II N NE E SE S SW W NW Pole powierzchni okna w świetle otworu, m 2 - Udział pola powierzchni oszklonej, C Współczynnik przepuszczalności energii słon., g gl Współczynnik zacienienia (przegrody zewnętrzne), F sh Współczynnik zacienienia (elementy ruchome), F sh,gl Miesięczne zyski ciepła od promieniowania słonecznego, kwh/miesiąc kierunek I N I NE I E I SE I S I SW I W I NW Q sol,h miesiąc kwh STREFA I STREFA II styczeń 20 20 22 3 36 3 2 20 luty 25 25 30 44 5 43 30 25 marzec 50 5 62 76 8 70 57 5 kwiecień 70 76 89 97 96 92 85 75 maj 96 07 8 2 6 7 3 03 czerwiec 98 07 7 8 2 7 7 07 lipiec 95 27 27 6 8 6 05 sierpień 85 95 2 22 8 2 02 9 wrzesień 60 62 7 80 86 80 7 63 październik 39 39 42 50 57 53 45 39 listopad 2 2 23 33 38 33 23 2 grudzień 8 8 20 30 36 3 20 8 2
7. Obliczenie stałej czasowej budynku oraz parametru a H STREFA I: Pojemność cieplna budynku, C m J/K Stała czasowa budynku, τ H Parametr a H - STREFA II: Pojemność cieplna budynku, C m J/K Stała czasowa budynku, τ H Parametr a H - 22
8. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji Strefa II (klatka schodowa) Temperatura strefy strefa I, θ i C Temperatura obliczeniowa strefy II, θ u C Pole powierzchni A f strefy II m 2 Obciążenie cieplne zyskami wewnętrznymi strefy II W/ m 2 Współczynnik H ue =H ue,tr +H eu,v (między strefą II a otoczeniem) W/K Współczynnik H iu,tr (pomiędzy strefami I i II) W/K Miesiąc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Średnia temperatura powietrza zew., θ e, o C -0,4-0,7 2,8 7,3 2,7 7,3 6 7,8 3,4 8,9 3,8 -, Liczba godzin w miesiącu t m, h 744 672 744 720 744 720 744 744 720 744 720 744 Miesięczne zyski ciepła od nasłonecznienia, Q sol, W Miesięczne wewnętrzne zyski ciepła, Q int =q int A f, W Miesięczne zyski ciepła, Q H,gn =Q sol +Q int, W Temperatura obliczanej strefy, θ u = (Q H,gn + H iu θ i + H ue θ e )/ (H iu + H ue ), o C Ogrzewana / Nieogrzewana Miesięczne straty ciepła przez przenikanie, Q tr=0-3 H tr (θ i-θ e) t m, kwh mies. Miesięczne straty ciepła na wentylację, Q ve=0-3 H ve (θ i-θ e) t m, kwh mies. Miesięczne straty ciepła (ogrzewanie) Q H,th=Q tr+q ve, kwh mies. γ H = Q H,gn / Q H,ht Współczynnik wykorzystania zysków ciepła, η H,gn = (- γ H ah ) / (- γ H ah+ ) Miesięczne zapotrzebowanie na energię Q h,nd,n = Q H,ht - η H,gn Q H,gn, kwh mies. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji Q h,nd = (Q h,nd,n ), kwh rok 23
Strefa I (ogrzewana) Temperatura strefy ogrzewanej (strefa I), θ i C Pole powierzchni A f obliczanej strefy m 2 Obciążenie cieplne zyskami wewnętrznymi W/ m 2 Współczynnik H iu,tr (pomiędzy strefami I i II) W/K Miesiąc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Średnia temperatura zewnętrzna, θ e, o C -0,4-0,7 2,8 7,3 2,7 7,3 6 7,8 3,4 8,9 3,8 -, Temperatura strefy nieogrzewanej, Q u, o C Liczba godzin w miesiącu t m, h 744 672 744 720 744 720 744 744 720 744 720 744 Miesięczne straty ciepła przez przenikanie, Q tr =0-3 H tr (θ i -θ e ) t m, kwh mies. Miesięczne straty ciepła przez przenikanie, Q tr(i-ii) =0-3 H tr(i-ii) (θ i -θ u ) t m, kwh mies. Miesięczne straty ciepła na wentylację, Q ve =0-3 H ve (θ i -θ e ) t m, kwh mies. Miesięczne straty ciepła Q H,th =Q tr + Q tr(i-ii) +Q ve, kwh mies. Miesięczne zyski ciepła od nasłonecznienia, Q sol, kwh/m-c Miesięczne wewnętrzne zyski ciepła, Q int =q int 0-3 A f t m, kwh mies Miesięczne zyski ciepła, Q H,gn =Q sol +Q int, kwh mies. γ H = Q H,gn / Q H,ht Współczynnik wykorzystania zysków ciepła, η H,gn = (- γ H ah ) / (- γ H ah+ ) Miesięczne zapotrzebowanie na energię Q h,nd,n = Q H,ht - η H,gn Q H,gn, kwh mies. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i wentylacji Q h,nd = (Q h,nd,n ), kwh rok 24
9. Obliczenie rocznego zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania i wentylacji numer nośnika energii, i - rodzaj i-tego nośnika energii - u udział i-tego nośnika energii - η H,g sprawność wytwarzania ciepła - η H,S sprawność akumulacji ciepła - η H,d sprawność przesyłu ciepła - η H,e sprawność regulacji i wykorzystania ciepła - η H,tot - sprawność całkowita systemu zasilanego z i-tego nośnika energii - Roczne zapotrzebowanie energii końcowej Q K,H = u Q H,nd / η H,tot kwh/rok 0. Wyznaczenie zapotrzebowania na energię użytkową oraz końcową do przygotowania c.w.u. QW,nd = VWi Af cw ρw (w - 0) kr tr / 3600, kwh/rok Zapotrzebowanie na energię użytkową Czy rozliczenie zużycie c.w.u. odbywa się ryczałtowo czy wg indywidualnego zużycia? Jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową, V Wi Powierzchnia pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza (powierzchnia ogrzewana), A f - dm 3 /(m 2 dzień) Ciepło właściwe wody, c w kj/(kg K) Gęstość wody, ρ w kg/dm 3 m 2 Obliczeniowa temperatura ciepłej wody użytkowej w zaworze czerpalnym, w C Obliczeniowa temperatura wody przed podgrzaniem, 0 C Współczynnik korekcyjny ze względu na przerwy w użytkowaniu ciepłej wody użytkowej k R Liczba dni w roku, t R Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową do przygotowania c.w.u., Q W,nd - dzień kwh/rok 25
Zapotrzebowanie na energię końcową numer nośnika energii, i - rodzaj i-tego nośnika energii - u - udział i-tego nośnika energii % η W,g sprawność wytwarzania ciepła - η W,S sprawność akumulacji ciepła - η W,d sprawność przesyłu ciepła - η W,tot - sprawność całkowita systemu zasilanego z i-tego nośnika energii - Roczne zapotrzebowanie energii końcowej Q K,W,i =u i Q W,nd,i /η Wtot,i kwh/rok Roczna energia końcowa do przygotowania c.w.u., Q K,W kwh/rok. Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania na energię pomocniczą końcową Energia pomocnicza dla systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej Eel,pom,W= qel,w,i Af tel,i 0-3, kwh/rok Nr el. rodzaj urządzenia q el,i, W/m 2 t el,i, h/rok 2 3 4 5 Energia pomocnicza dla systemu przygotowania wody ciepłej E el,pom,w, kwh/rok E el.pom,wi kwh/rok Energia pomocnicza dla systemu ogrzewania Eel,pom,H= qel,h,i Af tel,i 0-3, kwh/rok Nr el. rodzaj urządzenia q el,i, W/m 2 t el,i, h/rok 2 3 4 5 Energia pomocnicza dla systemu ogrzewania E el,pom,h, kwh/rok E el.pom,hi kwh/rok 26
2. Charakterystyka energetyczna. Wskaźniki: EK, EP Roczne zapotrzebowanie na energię pierwotną do celów ogrzewania i wentylacji przypadającej na i-ty nośnik energii Numer nośnika energii do celów ogrzewania i wentylacji i Rodzaj i-tego nośnika energii u - udział i-tego nośnika energii % Energia końcowa dostarczana przez i-ty nośnik, Q K,H kwh/a Energia pomocnicza przypadająca na i-ty nośnik, E el,pom,h kwh/a Współczynnik w H - Współczynnik w el - Zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną, Q P,H = w H Q K.H +w el E el,pom,h kwh/a Roczne zapotrzebowanie na energię pierwotną przypadającą na i-ty nośnik do celów przygotowania ciepłej wody użytkowej Numer nośnika energii do celów produkcji c.w.u. i rodzaj i-tego nośnika energii - u - udział i-tego nośnika energii % Energia końcowa dostarczana przez i-ty nośnik, Q K,W kwh/a Energia pomocnicza przypadająca na i-ty nośnik, E el,pom,w kwh/a Współczynnik w W - Współczynnik w el - Zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną, Q P,W = w W Q K.W +w el E el,pom,w kwh/a Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową EU, kwh/(m 2 rok) - Ogrzewanie i wentylacja Ciepła woda Suma kwh/(m 2 rok) Udział, % 00% Roczne zapotrzebowanie na energię końcową EK, kwh/(m 2 rok) Rodzaj nośnika energii lub energii 2 Ogrzewanie i wentylacja Ciepła woda Suma Suma, kwh/(m 2 rok) Udział, % 00% 27
Roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną EP, kwh/(m 2 rok) Rodzaj nośnika energii lub energii 2 Suma, kwh/(m 2 rok) Ogrzewanie i wentylacja Ciepła woda Suma Udział, % 00% Maksymalna wartość wskaźnika EPH+W według Warunków technicznych Dla roku. EP H+W =. kwh/(m 2 rok) Wskaźnik rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną en. pierwotną EP, kwh/(m 2 rok) Q k =. kwh/rok Q p =. kwh/rok A f =. m 2 EK= Q K / A f =. kwh/(m 2 rok) EP= Q P / A f =. kwh/(m 2 rok) Oceniany budynek Wymagania dla nowego budynku 3. Wyznaczenie jednostkowej wielkości emisji CO 2 ECO2 = 36 0-7 Qk We, t CO2/(m 2 rok) Rodzaj energii końcowej Q K,i, kwh/rok W e,i, t CO 2 /TJ E CO2.i, t CO 2 /rok Ogrzewanie i wentylacja E CO2,H 2 Ciepła woda użytkowa E CO2,W 3 Energia pomocnicza E CO2,pom Suma emisji CO 2, t CO 2 /rok Jednostkowa wielkość emisji CO 2, E CO2 =(E CO2,H +E CO2,W +E CO2, pom )/A f, t CO 2 /(m 2 rok) 28
4. Wyznaczenie obliczeniowej rocznej ilości zużywanego nośnika energii lub energii Rodzaj energii końcowej Q k,i kwh/rok Rodzaj energii Energia* C i,* kwh/m 2 rok Rodzaj nośnika energii Nośnik energii** W o, MJ/m 3 lub MJ/kg C i, ** m 3 /m 2 rok lub kg/m 2 rok System ogrzewczy, Q k,h System przygot. c.w.u., Q k,w Energia pomocnicza, E el,pom - - *Energia: energia elektryczna, ciepło sieciowe, energia słoneczna, energia geotermalna i energia wiatrowa **Nośnik energii: wszystkie paliwa o znanej wartości opałowej *Ci = Qk,i /Af, kwh/m 2 rok **Ci = (Qk,i 3,6)/(Af Wo,i), kg/m 2 rok lub m 3 /m 2 rok 5. Wyznaczenie udziału odnawialnych źródeł energii w rocznym zapotrzebowaniu na energię końcową Uoze = (Qk,H,oze+Qk,W,oze+Eel,pom,oze)/Qk 00%, % Rodzaj energii końcowej Q k (en. końcowa dostarczana do budynku) kwh/rok Suma kwh/rok Udział OZE U oze % 2 Q k,h,oze (ogrzewanie i wentylacja z OZE) 3 Q k,w,oze (ciepła woda użytkowa z OZE) 4 E el,pom,oze (energia pomocnicza z OZE) 29
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).. Dane ogólne - Kubatura wentylowana części mieszkalnej: 99 m 3 - Kubatura wentylowana klatki schodowej: 392 m 3 - Powierzchnia ogrzewana mieszkań: 053 m 2 - Powierzchnia klatki schodowej: 57 m 2 - Ilość osób korzystających z c.w.u.: 64 osoby - Zużycie c.w.u. za ostatni rok: 92 m 3 - Obliczeniowa temperatura zewnętrzna: -8 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 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 2 mb 4 Instalacja c.o. / piony DN 25 Mieszkania 220 mb 5 Instalacja c.w.u. / poziomy DN 50 Piwnica 7 mb 6 Instalacja c.w.u. / poziomy DN 40 Piwnica 0 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 - Ściany zewnętrzne strefa II: U SZII =0,98 W/m 2 K, F SZII =64m 2 - Dach (stropodach wentylowany): U D =0,7 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 =,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 =,3 W/m 2 K, F DZ =5,0m 2 30
4. Taryfa za energię Wyszczególnienie Jednostka netto brutto Opłata stała za moc zamówioną zł/mw m-c 4 508,8 Opłata zmienna za zużycie zł/gj 33,53 Opłata stała za usługi przesyłowe zł/mw m-c 650,28 Opłata zmienna za usługi przesyłowe zł/gj 6,95 Opłata abonamentowa zł/m-c - Opłata za moc, O 0m = O m = Opłata za zużycie, O 0u = O u = Abonament, Ab 0 = Ab = 5. Wyznaczenie liczby stopniodni dla Wrocławia m-c t e (m) Ld(m) Std Std - o C dni dla t wo =20 o C dla t wo =8 o C I -0,4 3 II -0,7 28 III 2,8 3 IV 7,3 30 V 2,7 0 IX 3,4 5 X 8,9 3 XI 3,8 30 XII -, 3 Σ Std = 6. Bilans cieplny w stanie istniejącym Obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło dla celów grzewczych w stanie istniejącym, obliczone według PN-EN 283: q C.O. = 7,2 kw Zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania w stanie istniejącym, obliczone według PN-EN 3790: Q h,nd = 34 038 kwh/rok 7. Propozycje usprawnień termomodernizacyjnych 3
8. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych części mieszkalnej Powierzchnia ściany zewnętrznej: Powierzchnia ściany do obliczania kosztów: Współczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej: Materiał: styropian o współczynniku przewodzenia ciepła 0,032 W/(mK) Koszt izolacji: 30 zł/m 2 dla d=2cm + dodatkowo 2 zł/cm Minimalna grubość izolacji: Lp. Opis Jednostka stan istniejący Warianty termomodernizacji I II III IV 2 3 4 5 6 7 8 d iz cm 2 R m 2 K/W 3 R m 2 K/W 4 Q 0u, Q u GJ/a 5 q 0u, q u MW 6 O ru zł/a 7 N j zł/m 2 8 N U zł 9 SPBT lata 0 U 0, U W/(m 2 K) OPTYMALNE USPRAWNIENIE DLA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH CZĘŚCI MIESZKALNEJ TO: 32
9. Określenie optymalnego ulepszenia dotyczącego modernizacji ścian zewnętrznych klatki schodowej Powierzchnia ściany zewnętrznej: Powierzchnia ściany do obliczania kosztów: Współczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej: Materiał: styropian o współczynniku przewodzenia ciepła 0,032 W/(mK) Koszt izolacji: 30 zł/m 2 dla d=2cm + dodatkowo 2 zł/cm Minimalna grubość izolacji: Lp. Opis Jednostka stan istniejący Warianty termomodernizacji I II III IV 2 3 4 5 6 7 8 d iz cm 2 R m 2 K/W 3 R m 2 K/W 4 Q 0u, Q u GJ/a 5 q 0u, q u MW 6 O ru zł/a 7 N j zł/m 2 8 N U zł 9 SPBT lata 0 U 0, U W/(m 2 K) OPTYMALNE USPRAWNIENIE DLA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH KLATKI SCHODOWEJ TO: 33
0. Określenie optymalnego usprawnienia dotyczącego wymiany okien na klatce schodowej Powierzchnia okien: System wentylacji: naturalna Współczynnik przenikania ciepła okien w stanie istniejącym: Strumień powietrza wentylującego: Cena jednostkowa okien: 650 zł/m 2 dla U=,3 W/(m 2 K) + 50 zł/m 2 za obniżenie o 0, W/(m 2 K) Lp. Opis / wyszczególnienie Jedn. stan istniejący Warianty I II III 2 3 4 5 6 7 2 Współczynnik przenikania W/(m 2 K) 3 Współczynniki korekcyjne Cr - Cm - Cw - 4 8,64*0-5 *Sd*A ok *U GJ/a 5 2,94*0-5 *c r *c w *Vnom*Sd GJ/a 6 Q 0u,Q u = poz.4 + poz.5 GJ/a 7 0-6 *A ok *(t wo -t zo )*U MW 8 3,4*0-7 *c m *Vnom*(two-tzo) MW 9 q 0,q = poz.7 + poz.8 MW 0 O rok + O rw zł/rok Cena jednostkowa wym. okien zł/m 2 2 Koszt wymiany okien Nok zł 3 SPBT=(Nok+Nw)/Σ( Orok+ Orw) - OPTYMALNE USPRAWNIENIE DLA WYMIANY OKIEN NA KLATCE SCHODOWEJ TO: 34
. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.w.u. Roczne zużycie c.w.u.: Zapotrzebowanie na energię użytkową dla c.w.u.: Zapotrzebowanie na moc dla c.w.u.: Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh Całkowite straty ciepła przed modernizacją: Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh Całkowite straty ciepła po modernizacji: Sprawność przesyłu: 35
Lp. Rodzaje usprawnień termomodernizacyjnych Sprawności składowe systemu przed modernizacją po modernizacji 2 3 4 Sprawność wytwarzania, η W,g 2 Sprawność akumulacji, η W,s 3 Sprawność przesyłu, η W,d 4 Sprawność całkowita systemu, η=η g *η s *η d Lp. Opis przed modernizacją po modernizacji 2 3 4 Zapotrzebowanie na energię użytkową, GJ/rok 2 Zapotrzebowanie na moc cieplną q, MW 3 Opłata zmienna O z, zł/gj 4 Opłata za zamówiona moc cieplną O m, zł/mwmc 5 miesięczna opłata abonamentowa Ab 0, Ab zł/mc 6 Roczne oszczędności kosztów energii ΔO rcwu, zł 7 Koszty przedsięwzięcia N cwu, zł 8 SPBT = N cwu / ΔQr cwu, lat 36
2. Określenie optymalnego usprawnienia w zakresie modernizacji systemu c.o. Zapotrzebowanie na energię użytkową do c.o. Zapotrzebowanie na moc dla c.o.: Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh Całkowite straty ciepła przed modernizacją: Lokalizacja DN Rodzaj przewodu L, m qj, W/mb Czas, h Q STRAT, kwh Całkowite straty ciepła po modernizacji: Sprawność przesyłu: 37
Lp. Rodzaje usprawnień termomodernizacyjnych Sprawności składowe systemu przed modernizacją po modernizacji 2 3 4 Sprawność wytwarzania η H,g 2 Sprawność akumulacji η H,s 3 Sprawność przesyłu η H,d 4 Sprawność regulacji i wykorzystania η H,e 5 Uwzględnienie przerw w ciągu tygodnia w t 6 Uwzględnienie przerw w ciągu doby w d 7 Sprawność całkowita systemu η=η g *η d *η e *η s lp. Opis Jedn. przed modernizacją po modernizacji 2 3 4 5 Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło GJ/rok 2 Zapotrzebowanie na moc cieplną q MW 3 Opłata zmienna O z zł/gj 4 Opłata za zamówiona moc cieplną O m zł/mwmc 5 Miesięczna opłata abonamentowa Ab 0, Ab zł/mc 6 Roczne oszczędności kosztów energii ΔO rc.o zł 7 Koszty przedsięwzięcia N c.o. zł 8 SPBT = N c.o / ΔOr c.o lat 38
3. 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 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 U U2 U3 U4 U5 39
Podsumowanie obliczenia do wypełnienia tabeli obligatoryjnej 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: Dla wariantu: Koszty całkowite: Roczna oszczędność kosztów energii: Procentowa oszczędność zapotrzebowania na energię: 40
Wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego Planowane koszty całkowite Materiały pomocnicze do zajęć Auditing i Certyfikacja Energetyczna 4. TABELA OBLIGATORYJNA Lp. Roczna oszczędność kosztów energii Procentowa oszczędność zapotrzebowa nia na energię Optymalna kwota kredytu Premia termomodernizacyjna - zł zł/rok % % zł 20% kredytu 6% inwestycji 2 3 4 5 6 7 2 3 4 2 x oszczędność kosztów energii PODSUMOWANIE: Udział środków własnych: Optymalny wariant termomodernizacji: Roczna oszczędność kosztów energii: Kwota kredytu: Prowizja Banku kredytującego: Prowizja BGK: Kwota premii termomodernizacyjnej może wynieść: 4
42