Zastosowanie analiz LCC do wyboru systemów poprawiających jakość powietrza wewnętrznego Market Transformation Towards Nearly Zero Energy Buildings Through Widespread Useof Integrated Energy Design Dr inż. Jerzy Kwiatkowski Dr inż. Aleksander Panek 21-22.11.2013 Warszawa Wstęp (nzeb) Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/EU z 19 maja 2010 w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (wersja przekształcona) (Dz.U.EU L153/14 18.06.2010) Dyrektywa EPB Nowe wymagania dotyczące charakterystyki energetycznej budynków: 1. Wszystkie nowe budynki po 31.12.2020mają być budynkami prawie zero energetycznymi 2. Wszystkie nowe budynki publiczne po 31.12.2018 mają być budynkami prawie zero energetycznymi 3. Kraje członkowskie powinny opracować plan osiągnięcia przez budynki standardu prawie zero energetycznego 4. Określenie zużycia energii pierwotnej w standardzie prawie zero energetycznym nastąpi na poziomie krajowym 1
Wstęp (LCC) W preambule znowelizowanej dyrektywy EPBD stwierdzono, że Kraje Członkowskie są odpowiedzialne za określenie minimalnych wymagań dotyczących charakterystyki energetycznej budynków i elementów budowlanych, a wymogi te "powinny być określone w taki sposób, aby osiągnąć optymalną pod względem kosztów równowagę między nakładami inwestycyjnymi a kosztami zaoszczędzonej energii w całym cyklu życia budynku. " Cel badań Wentylacja mechaniczna pozwala na poprawę jakości powietrza wewnętrznego poprzez zapewnienie stałego strumienia świeżego powietrza. Porównanie różnych systemów wentylacji budynku jednorodzinnego pod względem: Zużycia energii użytkowej Zużycia energii pierwotnej Czasu zwrotu inwestycji Kosztu w cyklu życia 2
Metodologia LCC Wyznaczanie kosztu całkowitego w obliczeniach finansowych(nakłady i ceny z uwzględnieniem podatków, niższa wartość stopy dyskonta, bez uwzględnienia opłat emisyjnych) Wyznaczanie kosztu całkowitego w obliczeniach makroekonomicznych(nakłady i ceny bez uwzględnienia podatków, wyższa wartość stopy dyskonta, z uwzględnieniem opłat emisyjnych) Rozporządzenie Delegowane Komisji (UE) Nr 244/2012 z dnia 16 stycznia 2012 r. Wyznaczanie kosztu całkowitego w obliczeniach finansowych C g τ ( a, i d ) Vf, τ( j) ( τ) = C + C ( j) R ( i) I j i= 1 τ okres obliczeniowy C g (τ) koszt całkowity (w powiązaniu z rokiem zerowym τ 0 ) w okresie obliczeniowym C I początkowe koszty inwestycji w odniesieniu do środka lub zestawu środków j C a,i (j)roczny koszt w roku i w odniesieniu do środka lub zestawu środków j V f, τ (j)wartość rezydualna środka lub zestawu środków j na koniec okresu obliczeniowego (zdyskontowana do roku zerowego τ 0 ) R d (i) współczynnik dyskontowy dla roku i w oparciu o stopę dyskontową r R d 1 1+ r/100 ( p) = p 3
Przykład obliczeniowy 4 systemy wentylacji: Wentylacja naturalna Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła WT2008 Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła NF40 Wentylacja hybrydowa (DCV) VS. Założenia obliczeniowe Zapotrzebowanie na energię do przygotowania powietrza wentylacyjnego w budynku jednorodzinnym Stałe straty ciepła przez przenikanie W obliczeniach ujęty tylko system wentylacji Strumień powietrza higienicznego dla budynku jednorodzinnego z dwoma łazienkami i kuchnią z kuchenką gazową: 2x50+70=170 m 3 /s Wentylowana kubatura budynku -300 m 3 Dane klimatyczne dla Warszawy Obliczenia miesięczne 4
Założenia obliczeniowe - analiza energetyczna System wentylacji działa cały rok Sprawność odzysku ciepła 1. Wentylacja WT2008 50% 2. Wentylacja NF40 85% Moce wentylatorów 1. Wentylacja WT2008 124 W 2. Wentylacja NF40 66 W 3. Wentylacja DCV 10 W 3-stopniowa wentylacja mechaniczna (zima: 12h na II i 12h na I stopniu, lato: 10h na III i 14h na II stopniu) Nawiewniki sterowane automatycznie w systemie z DCV redukcja strumienia powietrza wentylacyjnego o 30% Współczynniki nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej gaz w=1,1; energia elektryczna w=3,0 Wyniki obliczeń energetycznych Parametr Naturalna Wentylacja Mechaniczna WT2008 NF40 DCV Wsp. strat ciepła [W/K] 72,00 27,42 16,55 50,20 Straty ciepła [kwh/rok] 7030,89 2677,60 1616,13 4902,09 Energiaelektryczna [kwh/rok] 0 1086,24 578,16 87,6 Energia pierwotna [kwh/rok] 7733,98 6204,08 3512,22 5655,10 5
Założenia obliczeniowe - analiza ekonomiczna Dodatkowe nakłady inwestycyjne: 1. Wentylacja WT2008 8 364 zł 2. Wentylacja NF40 10 578 zł 3. Wentylacja DCV 3 690 zł Koszty paliwa 1. Gaz 0,20 zł/kwh 2. Energia elektryczna 0,54 zł/kwh Roczny wzrost cen paliw: 1. Gaz 3,9 % 2. Energia elektryczna 4,1 % Stopa dyskonta r=3 % Wyniki obliczeń ekonomicznych Parametr Naturalna Wentylacja Mechaniczna WT2008 NF40 DCV Nakłady inwestycyjne [zł] 0 8364 10578 3690 Koszty ciepła [zł/rok] 1406,18 535,52 323,23 980,42 Koszty energii elektrycznej [zł/rok] 0,00 586,57 312,21 47,30 Oszczędności kosztów energii [zł/rok] - 284,09 770,75 378,46 SPBT [lata] 29,4 13,7 9,8 LCC [zł] 22628,96 26570,93 20961,04 20240,73 6
Podsumowanie Metodologia kosztu optymalnego może zostać zastosowana do wyboru systemu poprawiającego jakość środowiska wewnętrznego Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła nie musi okazać się najlepszym systemem w budynku W wyborze najlepszego systemu należy brać pod uwagę zarówno zapotrzebowanie na energię cieplną jak i dodatkową energię elektryczną (wentylatory, systemy antyzamrożeniowe) W niektórych przypadkach zapotrzebowanie na dodatkową energię elektryczną może powodować wyższe zapotrzebowanie na energię pierwotną budynku Dziękuję za uwagę Market Transformation Towards Nearly Zero Energy Buildings Through Widespread Useof Integrated Energy Design 7