Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym Jacek NAWROT Politechnika Częstochowska ANALIZA EKONOMICZNA INSTALACJI SOLARNEJ WYKONANEJ W BUDYNKU SOCJALNO-BIUROWYM O POWIERZCHNI UŻYTKOWEJ 795 m 2 The study presents an economic analysis of using the solar energy installation in the social-office building (area of 795 m 2 ). It is calculated hypothetical period of payback the cost of installation and the total savings during the lifetime of the building, existed according to the use of solar energy. WPROWADZENIE Rosnące ceny tradycyjnych źródeł energii (gaz, węgiel, olej opałowy itp.), a także coraz ostrzejsze wymogi dotyczące ochrony środowiska skłaniają inwestorów do korzystania z rozwiązań wykorzystujących odnawialne źródła energii. Jednym ze sposobów wykorzystania tzw.,,zielonej energii są instalacje solarne, montowane w budynkach w celu podgrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Przykład działania takiej instalacji oraz korzyści wynikające z jej zastosowania omówiono na przykładzie budynku biurowo-socjalnego zlokalizowanego w Częstochowie. 1. CHARAKTERYSTYKA INSTALACJI Budynek, w którym zamontowano solarną instalację ogrzewania c.w.u., jest budynkiem dwukondygnacyjnym, częściowo podpiwniczonym, powierzchnia użytkowa wynosi 795 m 2. W budynku znajduje się jedenaście punktów poboru c.w.u., w tym trzy stanowiska prysznicowe, średnie miesięczne zużycie wody wynosi 18 m 3. Instalacja działa od grudnia 2007 roku. Przy jej doborze przyjęto następujące założenia: liczba użytkowników: 20 osób, godziny korzystania z ciepłej wody 7 00-17 00. Instalacja ogrzewania c.w.u. składa się z: dwóch wymienników magazynujących wodę o poj. 500 i 300 dm 3 (rys. 1), czterech kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni czynnej 9,32 m 2 (rys. 2),
Analiza ekonomiczna instalacji solarnej wykonanej w budynku socjalno-biurowym 223 pieca c.o. na ekogroszek pracującego alternatywnie w stosunku do kolektorów słonecznych rur, pomp, pozostałych urządzeń. Rys. 1. Wymienniki magazynujące c.w.u. Kolektory słoneczne zostały umieszczone na dachu budynku i skierowane na południowy zachód (rys. 2). Rys. 2. Kolektory słoneczne
224 J. Nawrot Instalacja ogrzewania ciepłej wody została wykonana w taki sposób, aby można było ją zasilać energią słoneczną oraz ciepłem dostarczanym z pieca c.o. W tym celu zastosowano wymienniki z dwoma wężownicami - jedna do współpracy z kolektorem słonecznym, druga do współpracy z kotłem c.o. (rys. 3). Takie rozwiązanie pozwala zabezpieczyć dostawę ciepłej wody użytkowej niezależnie od pogody (dni pochmurne, zaleganie śniegu na powierzchni kolektorów itp.) Rys. 3. Budowa wymiennika WGJ-S 500 Duo wg: 1 - zbiornik, 2 - obudowa zewnętrzna, 3 - izolacja termiczna, 4 - anoda magnezowa, 5 - grzałka elektryczna, 6 - króćce czujników temperatury, 7 - wężownica do współpracy z kotłem c.o., 8 - wężownica do współpracy z kolektorem słonecznym, 9 - króciec doprowadzający czynnik grzewczy, 10 - króciec odprowadzający czynnik grzewczy, 11 - króciec doprowadzający wodę użytkową, 12 - króciec doprowadzający c.w.u., 13 - króciec recyrkulacji, 14 - króciec spustowy, 15 - otwór kontrolny, 16 - króciec termometru [1] 2. ANALIZA EKONOMICZNA PRZYJĘTEGO ROZWIĄZANIA Koszty związane z zastosowaniem instalacji solarnej można podzielić na następujące grupy: 1. Jednorazowe - koszt wykonania instalacji solarnej: koszt zakupu i montażu kolektorów słonecznych koszt wykonania dodatkowej instalacji różnica ceny między wymiennikiem przystosowanym do instalacji solarnej (z dwiema wężownicami) a wymiennikiem zasilanym tylko z pieca c.o. 2. Stałe: roczny koszt energii elektrycznej zasilającej instalację, roczny koszt serwisu i konserwacji instalacji (bez kosztów ewentualnych napraw).
Analiza ekonomiczna instalacji solarnej wykonanej w budynku socjalno-biurowym 225 Zestawienie kosztów dla omawianej instalacji przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Zestawienie kosztów wykonanej instalacji solarnej Typ kosztów Wartość zł Jednorazowe 22 000,00 Stałe (w ujęciu rocznym) energia elektryczna 425,00 serwis 100,00 Według [2], przeciętna liczba dni słonecznych oraz o średnim zachmurzeniu dla rejonu częstochowskiego wynosi 239,5 na rok, jednak na podstawie 3-letniego okresu eksploatacji wyliczono, że średnie roczne wykorzystanie instalacji solarnej wynosi 4,7 miesiąca/rok. Zakładając 20-letni okres eksploatacji instalacji, uśredniony roczny koszt korzystania z niej wyniesie ( 22 000,00+ 425,00 20+ 100,00 20) 20 = 1625,00 zł/sezon Alternatywny koszt związany z ogrzewaniem ciepłej wody użytkowej za pomocą pieca c.o. (koszt ekogroszku) wyniesie 4,7 0,7 720,00= 2368,80 zł/sezon przy miesięcznym zużyciu węgla równym 700 kg i cenie 720,00 zł/tonę. Biorąc pod uwagę koszt zakupu i montażu instalacji solarnej, jaki trzeba ponieść na wstępie, oraz miesięczny rzeczywisty koszt eksploatacji (tab. 1) po niespełna 12 sezonach zwrócą się koszty związane z jej montażem (rys. 4). skumulowany koszt [zł] 50000 45000 instalacja tradycyjna 40000 instalacja solarna 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 czas eksploatacji [lata] Rys. 4. Porównanie kosztów użytkowania instalacji solarnej i tradycyjnej (kocioł c.o.)
226 J. Nawrot Różnica w całkowitym koszcie ogrzewania c.w.u. w założonym okresie eksploatacji (20 lat) między instalacją solarną a alternatywną instalacją tradycyjną wyniesie ( 2 368,80 1625,00) 20= 14 876, 00 zł PODSUMOWANIE Instalacje solarne eksploatowane w polskich warunkach klimatycznych pozwalają zmniejszyć koszty eksploatacji budynku mimo mniejszej w porównaniu z krajami południowej Europy i północnej Afryki liczby dni słonecznych w roku. Dodatkowe koszty związane z wykonaniem takiej instalacji są rekompensowane niższymi kosztami pozyskania energii. Instalacje solarne są w pełni ekologiczne, a ich stosowanie przyczynia się do zmniejszenia emisji zanieczyszczeń będących efektem spalania paliw tradycyjnych. LITERATURA [1] Karta techniczna produktu - wymiennik c.w.u. WGJ-S 500 DUO. [2] Woś A., Zarys klimatu Polski, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1996.