Minimalizacja użytkowania energii w budownictwie na poziomie gminy jako zadanie inwestora

K .P .B . Politechniki Śląskiej Gliwice - Kokotek, 28.09 - 01.10.2000 r.

E w a K O S M A L A -K L IM E K 1

MINIMALIZACJA UŻYTKOWANIA ENERGII W BUDOWNICTWIE NA POZIOMIE GMINY JAKO ZADANIE

INWESTORA

1. W stęp

Z asp o k aja n ie zbiorow ych potrzeb m ieszk ań có w należy do zad ań w łasnych gm iny. Z ad an ia te określone zostały w „U staw ie o sam o rząd zie tery to rialn y m ” [1], o b ejm u ją one m in. spraw y ładu p rzestrzennego , gospodarki teren am i i ochro n y śro d o w isk a a tak że zao p atrzen ia w energię ele k try c z n ą i cieplną.

U staw a „P raw o en erg ety czn e” [2] ok reśla zasady k ształto w an ia polityki energetycznej państw a, tw orzenie w arunków zrów n o w ażo n eg o rozw oju, zap ew n ien ia b ezp ieczeń stw a energetycznego, o szczędnego i racjonalnego u ż y tk o w an ia paliw i energii z u w zględnieniem w ym ogów ochrony środow iska. W y m ag a tak że m inim alizacji kosztów w ytw orzenia, oraz zap ew n ia o chronę interesów odbiorców . Z g o d n ie z przepisam i Praw a E nergetycznego, gm iny zo b o w iązan e s ą do o p raco w y w an ia plan ó w zao p atrzen ia w ciepło i ich n ad zo ro w an ia n a sw oim terenie. W ładze G m iny m a ją p ra w ą m ożliw ość w p ły w an ia na politykę e n e rg e ty c z n ą w tym na sposób p ro w ad zen ia inw estycji term om odernizacyjnych na sw oim terenie.

S zereg p ań stw U nii E uropejskiej n a podstaw ie w łasnych p rzepisów w p ro w ad ziło ju ż program y racjonalnego w ykorzystania energii w różnych d zied zin ach gosp o d ark i w tym ró w n ież w zakresie en ergooszczędnego bu d o w n ictw a [3],

W P olsce na ogrzew anie i przy g o to w an ie ciepłej w ody w tzw . sektorze ko m unalno-bytow ym zużyw a się obecnie około 4 2 % g lo b aln eg o zu ży cia energii p ierw otnej, w tym m ieszkalnictw o ok. 35% , a budynki u ży teczn o ści pu b liczn ej, handlu i usług ok. 7% . U dział tego sektora w zużyciu energii przez c a łą go sp o d ark ę je s t zn acznie w yższy niż w rozw iniętych krajach E uropy Z ach o d n iej, gdzie ud ział ten w ynosi 30-35% , pom im o p roporcjonalnie w iększej liczby i kubatury budynków .

Ś rednia struktura zużycia energii w budynkach m ieszkalnych je s t następująca:

ogrzew anie i w en ty lac ja 71%

przygotow anie c.w .u. 13%

przygotow anie p osiłków 9%

ośw ietlenie i u rząd zen ia elektryczne 7%

W ym agania w zakresie u żytkow ania energii w bud o w n ictw ie, które zostały ustalone w przepisach pow inny być p rzestrzegane ze w zg lęd u na obow iązujące praw odaw stw o.

1 M gr inż. P o litech n ik a Śląska, K atedra P ro cesó w B udow lanych, Z akład P o d staw B u d o w n ictw a E kologicznego

W przepisach u stala się m inim alny poziom ochrony cieplnej, którego p rzestrzeganie je s t podyktow ane w zględam i polityki energetycznej i o g ó ln o ­ gospodarczym i potrzebam i kraju. A dm inistracja Sam orządu T erytorialnego je s t obecnie o d p o w ied zialn a za stan i kierunki rozw oju gospodarki energetycznej na je j terytorium , dotyczy to nie poszczególnych obiektów , ale całych zesp o łó w budynków (osiedli). N a etapie rem ontu, m odernizacji istniejących obiektów budow lanych czy te ż realizacji now ych inw estycji, istniejący czy też now y w łaściciel, ja k rów nież inw estor nie zw iązany b ezpośrednio z przyszłym użytkow aniem obiektu pow inien przestrzegać tych w ym agań, ale pow inien ponadto - w interesie w łasnych korzyści- ro zw ażyć celow ość dalej idącej ochrony cieplnej budynku i d okonać w yboru takich rozw iązań, których efek ty w n o ść ek onom iczna będzie dla projektow anych rozw iązań najw y ższa w yższa. Z reguły m am y do czynienia z sy tu acją w której w yższy stopień ochrony cieplnej czyli lepsze izolow anie przegród budow lanych oraz stosow anie efektyw nych system ów grzew czo-w entylacyjnych, zw iązany je s t z w yższym i nakładam i inw estycyjnym i, co w konsekw encji um ożliw ia obniżenie w ieloletnich kosztów ogrzew ania budynku. W yższe koszty inw estycyjne m o g ą być w części zrekom pensow ane przez p ro ek o lo g iczn ą działalność gm iny, która w konsekw encji prow adzi do o b n iżen ia zużycia energii i o b n iżen ia niskiej i średniej em isji. W takim rozum ieniu działań, o cen a efektyw ności ekonom icznej rozw iązań w dziedzinie ochrony cieplnej budynków po leg a n a badaniu relacji pom iędzy nakładam i inw estycyjnym i i w ieloletnim i kosztam i eksploatacyjnym i, czyli an aliza efektów m ożliw ych w ariantow ych rozw iązań term oizolacyjnych czy też term o m o d ern izacy jn y ch [4].

2. Faza p rzed in w estycyjn a projektu term om od en izacji

P ojęcie term om odernizacji m ożna zdefiniow ać ja k o zespół przedsięw zięć inw estycyjnych m ających na celu zm inim alizow anie zap o trzeb o w an ia na ciepło do og rzew an ia w istniejącym budynku w standardow ym sezonie g rzew czym [5],

P rzedsięw zięcie inw estycyjny składa się z trzech faz: przedinw estycyjnej, inw estycyjnej operacyjnej. Przy specyficznych inw estycjach typu term o m o d ern izacja

Rys. 1. Fazy p rzedsięw zięcia inw estycyjnego - term om odernizacji obiektu budow lanego

zakładam y cel nie tylko popraw y stany technicznego i w arunków je g o u żytkow ania ale ró w n ież obn iżen ia zużycia energii i zw iązanego z tym o b n iżen ia zan ieczy szczen ia

p ow ietrza, w takim ujęciu celu term om odernizacji faza p rzed in w esty cy jn a staje się tak bardzo w ażna.

W ram ach fazy przedinw estycyjnej różne rodzaje d ziałalności p o d ejm o w an e są rów nolegle:

- określenie priorytetowego celu inwestora

określenie stanu ochrony cieplnej

i>

- określenie stanu

technicznego budynku

A

Podniesienie kom fortu użytków ani a

O chrona środowiska naturalnego

Ułatwienie obsługi i konserwacji urządzeń i instalacji

i>

i>

B ezpieczeństwo konstrukcji

R oboty wykończeniowe

Obliczeniowe

i>

W ykonanie badań na obiekcie

Identyfikacja rzeczywistego zużycia

- określenie listy uzasadnionych do w ykonania przedsięwzięć term om odemizacyjnych

- określenie możliwości finansowych inwestora

G dy p o w y ższa an aliza dostarczy d o stateczn ie w iary g o d n y ch in fo rm acje o m ożliw ości realizacji projektu, należy przy stąp ić do etapu p ro m o w an ia i p lan o w an ia

inw estycji.

F aza p rzed in w esty cy jn a o b ejm u je k ilk a etapów :

> Identyfikację tech n iczn y ch m ożliw ości inw estycyjnych:

- stan techniczny obiektu - stan ochrony cieplnej

> S tudia przedrealiazacyjne - pre-feasibility:

- określenie w arian tó w rozw iązań i ich w stę p n ą selekcję

> Studium feasibility : - w y b ó r o ptym alnego w ariantu - podjęcie decyzji inw estycyjnej

> R ap o rt oceniający - A udyt energetyczny

D zięki podziałow i fazy przediw estycyjnej na etapy unika się b ezpośredniego przech o d zen ia od sam ej koncepcji do ostatecznego studium projektu bez uprzedniego stopniow ego zb ad an ia projektu (bez kolejnych kroków opty m alizacy jn y ch ) i prezentacji rozw iązań alternatyw nych.

Z ap ew n ia to także nakreślenie pełnego obrazu planow anej inw estycji w gm inie na tle celów inw estora o raz uniknięcie w yboru w ariantu p rzed sięw zięcia nie w pełni spełniającego założony cel.

Identyfikacja technicznych m ożliw ości inw estycyjnych - (O cen a stanu technicznego oraz stanu ochrony cieplnej) je s t punktem w y jścia do serii działań zw iązanych z inw estycją. C zęsto okazuje się uzasadnieniem p oczątku g ro m ad zen ia o dpow iednich środków finansow ych lub szukania odpo w ied n ieg o sposobu fin an so w an ia planow anej inw estycji. Przy zagadnieniach term om o d ern izacy jn y ch

w y k o n u je się najczęściej szczegółow e studia m ożliw ości, które m o żn a o kreślić ja k o p rzekształcenie zam ierzeń przeprow adzenia term om odernizacji w projekt inw estycyjny.

N a tym etapie należy w ykorzystać w szystkie dostępne form uły i narzędzia do identyfikacji stanu technicznego obiektu i określenia rzeczyw istego stanu ochrony cieplnej.

S tudia przedrealizacyine - (Pre-feasibility) [6] s ą bardziej szczegółow ym studium rozw ażania zam ierzeń projektu term om odernizacj i. Z asadniczym celem tej fazy je st:

o kreślenie m ożliw ych w ariantów przedsięw zięć szczeg ó ło w a analiza rozpatryw anych w ariantów

oszacow anie efektów techniczno-ekonm icznych każdego z w ariantów

S tudium feasibility m usi dostarczyć w szelkich danych niezbędnych do podjęcia decyzji inw estycyjnej, na tym etapie pow inno się także określić konkretny m odel fin an so w an ia inw estycji.

N a etapie przygotow ania inw estycji w ielu zarządców czy w łaścicieli budynków nie je s t przyzw yczajona do traktow ania term om odernizacji ja k o procesu inw estycyjnego.

Jest to spow odow ane z jed n ej strony je s z c z e w latach ubiegłych niskim i cenam i energii i funkcjonującym do n iedaw na m odelem dotacji z budżetu Państw a. P odpisana 18 g rudnia 1998 r (a fu nkcjonująca od 1999 r) ustaw a o w spieraniu przedsięw zięć term om odernizacyjnych budynków m ieszkalnych i użyteczności publicznej (D z.U . nr 162 / 98 poz. 1121) je s t pierw szym przyczynkiem do u ruchom ienia m echanizm ów rynkow ych w zakresie zarządzania e n erg ią i now ego po d ejścia do term om odernizacji.

W zw iązku z tym konieczne je s t w y konyw anie studiów feasibility inw estycji obejm ujących obok obiektu budow lanego ja k o końcow ego efektu term om odernizacji źródło ciepła, sieci i w ęzły ciepłow nicze stosow ania z u w zględnieniem w szystkich instrum entów ekonom icznych (przew idyw anych na etapie feasibility).

3. M etody oceny ekonom icznej przedsięw zięć term om od ern izacyjn ych

W ykonyw anie projektów term om odernizacyjnych w rozpatryw anym ujęciu, w chodzi w zakres Studiów Feasibility Studies. A ktualnie ocenę ek o n o m iczn ą w tym zakresie w ykonuje się zgodnie ze standardam i U N ID O . Program pom ocy technicznej U N ID O , koncentrujące się na zakładaniu i um acnianiu firm konsultingow ych, agencji prom ocji inw estycji, działów oceny inw estycji w instytucjach finansujących rozw ój, a także przy czy n ia się do podnoszenia stanu w iedzy i um iejętności w krajach rozw ijających się w zakresie o pracow ania studiów p rzedinw estycyjnych i oceny pro jek tó w inw estycyjnych [6].

K ażdy z uczestników projektu (inw estor, użytkow nik m ieszkania, zarządca nieruchom ości, bank finansujący inw estycję) posiada w łasne kryteria oceny, w tym m inim alny akceptow alny zw rot zainw estow anego kapitału. D latego studium feasibility pow inno uw zględniać różne kryteria decyzyjne.

Z całej grupy m etod i w skaźników oceny efektyw ności ekonom icznej inw estycji - na poziom ie studium feasibility - standardow o przyjęto d la p rojektów term o m o ­ dernizacyjnych w skaźnik B PT oraz SPB T ja k o ocenę staty czn ą oraz w skaźniki N PV , N P V R i IR R ja k o ocenę dynam iczną.

3.1. M etody statyczne

M etody statyczne inaczej zw ane uproszczone stosow ane s ą do oceny przedsięw zięć o niew ielkich nakładach, realizow anych w krótkim czasie i o niew ielkim

ryzyku. P rzyjm ujem y tu taj, że nakłady na inw estycje o raz ich efekty w y stęp u jące w różnym czasie m a ją tę sa m ą w artość.

Jako dane do analizy w ykorzystujem y:

- su m aryczne nakłady inw estycyjne,

- roczne oszczędności kosztów energii uzyskane w w yniku realizacji inw estycji [6],

> O k r e s z w r o t u n a k ł a d ó w B P T

> P r o s t y o k r e s z w r o t u n a k ł a d ó w S B P T . 3.2. M etody dynam iczn e.

M etody d ynam iczne u w zg lęd n ia ją zm ian ę p ien iąd za w czasie. P o d sta w ą do w y licze n ia w sk aźn ik ó w dynam icznych s ą zd y sk o n to w an e w artości przepływ ów pieniężnych. Jako d ane do analizy w y korzystujem y [6]:

w ielkość n akładów inw estycyjnych w p oszczególnych latach, roczne oszczędności w poszczególnych latach,

stopę d y sk o n ta z a le ż n ą od w arunków na rynku kapitałow ym i w arunków ogólnogospodarczych,

czas trw an ia inw estycji.

P odstaw ow ym i w skaźniki dynam icznym i, najczęściej stosow anym i dla oceny op łacaln o ści finansow ej pro jek tó w inw estycyjnych są:

> w arto ść bieżąca netto (N PV );

> w ew n ętrzn a sto p a zw rotu (IRR );

> w sk aźn ik w artości bieżącej netto (N PV R );

> k o szt zaoszczędzonej energii (C C E);

> efekt ek o nom iczny (Ef).

4. O p łacaln ość p rzed sięw zięć term o m o d ern iza cy jn y ch .

A by dokonać analizy ekonom icznej d la przep ro w ad zan y ch działań term o m o d ern izacy jn y ch na poziom ie pojedynczego budynku k o n iecz n a je s t znajom ość p onoszonych n ak ład ó w pieniężnych. W tym celu w ym agane je s t w y k o n an ie projektu w stępnego oraz kosztorysu obejm u jąceg o całość prac zw iązanych z przedsięw zięciem term o m o d ern izacy jn y m , przy w ycenie kosztów należy operow ać w y łączn ie cenam i loco b u d o w a obiek tu lub obiektu poddaw anego term o m o d em izacji.

4.1. A naliza op łacaln ości

Przy term o m o d em izacji budynku ok reślen ie opłacalności p oszczególnych rozw iązań m ożliw e je s t przez zastosow anie w ielkości k ryterialnych takich ja k w artość bieżąca netto N P V , w ew n ętrzn a stopa zw rotu IRR i inne.

O szczęd n o ść ciepła u zy sk an a w w yniku ociep len ia l m 2 pow ierzchni przegrody ok reśla w zór:

-Ag = T (U , — U)At (1)

gdzie:

At=tj-te - ró żn ica tem peratur,

t, - tem p eratu ra obliczen io w a w pom ieszczeniu budynku [°C],

te - śred n ia tem peratura w sezonie grzew czym p o w ietrza zew n ętrzn eg o [°C], U) - w spółczynnik przenikania ciepła przed term o re n o w acją [W /m 2K], U - w sp ó łczy n n ik przenikania ciepła po term orenow acji [W /m 2K],

t - czas trw an ia sezonu grzew czego [M s/a].

P rzy niskich w artościach p oczątkow ych Ui okres zw rotu n akładu je s t stosunkow o w ysoki. Przy w artościach U i> 1 W /(m 2K ), co m a często m iejsce w przypadku stropodachów , przedsięw zięcie term om odernizacyjne budynku je s t opłacalne.

N a rysunku nr 2 pokazano w pływ jed n o stk o w eg o kosztu ciepła na okres zw rotu nakładów .

R ys.2. O kres zw rotu nakładów na ocieplenie stropodachu w funkcji kosztu ciepła.

4.2. A naliza innych zab iegów

A naliza zabiegów term om odernizacyjnych poszczególnych zabiegów obejm uje listę uspraw nień standardow ych znanych z literatury zw iązanej z doradztw em energetycznym - poniżej przedstaw iono elem enty obiektu które m o g ą pod leg ać takim zabiegom :

1. Dach 2. Stropy

3. Ściany zew nętrzne 4. O kna i drzw i zew nętrzne

5. M o d ern izacja system u ogrzew ania i c.w .u.

6. Z m iany i m o dernizacje w system ie ogrzew ania i w entylacji 7. M odernizacja w ęzła co, lub w ym iennikow ni

8. Inne uspraw nienia.

D la p oszczególnych zabiegów należy przeprow adzić analizę oszczędności energii cieplnej i kosztów ponoszonych n a realizację zabiegu, ta k aby m o żn a było w ybrać do realizacji zabiegi przynoszące najlepsze efekty ekonom iczne.

Z g o d n ie z U staw ą o w spieraniu przedsięw zięć term om o d ern izacy jn y ch [7] w rap o rcie końcow ym czyli audycie energetycznym zg o d n ie z rozporządzeniem w ykonaw czym [8] do ustaw y w celu w y zn aczen ia o ptym alnego w ariantu przed sięw zięcia term om odernizacyjnego należy stosow ać w skaźniki SP B T oraz N PV . Jest to pew ne uproszczenie m etodyki podejm o w an ia decyzji inw estycyjnych.

Jak w y k a z u ją przeprow adzone w łasne badania statystyczne , nie d a ją obrazu planow anej inw estycji inw estorow i. Z aleca się w ięc graficznego p rzed staw ien ia całego C asch Flow a przede w szystkim salda rocznego i salda skum ulow anego i udostępnienie inw estorow i aktyw nego arkusza k alkulacyjnego co daje lepsze m ożliw ość zo b razo w an ia inw estycji term om odernizacyjnej. A rkusz taki u m o żliw ia inw estorow i

c zę śc io w ą k ontrolę fin a n so w ą nad p ro jek to w an ą in w esty cją zarów no w fazie negocjacji z bankiem ja k i z bezpośrednim i w ykonaw cam i ro b ó t

P rzykładow y obraz g raficzny sp orządzonego przy uży ciu arkusza k alkulacyjnego stru m ien ia przepływ u pieniądz d la inw estycji term o m o d ern izacji obiektu b udow lanego (budynku m ieszkalnego) pok azan o w załączniku nr. 1.

L iteratu ra

[1] U staw a „O sam orządzie te ry to rialn y m ” z d n ia 0 8 .03.1990 r. D z.U . N r 16/90 [2] U staw a „P raw o en erg ety czn e” z d n ia 10.04.1997 r. D z.U . 54/97

[3] R W E E nergie B au H andbuch. W ydanie 11. E nergie V erlag - H eid elb e rg 1995 r.

[4] D u d a m. (M in.P rzem . i H ) : S ytuacja obecne p rognozy z ap o trzeb o w an ia P olski na energię n a tle U nii E uropejskiej i Św iata. R eferat na III K o n feren cję R acjo n alizacja u ży tk o w an ia energii i śro d o w isk a , Szczyrk 1995

[5] R o b ak iew icz M .: Jak zm niejszyć koszty o g rzew an ia budynków . FPE W -w a 1996 [6] W .B ehrens, P .M .H aw ran ek : P oradnik p rzy g o to w an ia p rzem y sło w y ch stu d ió w

feasibility.

[7] U staw a „O w sp ieran iu przed sięw zięć term o m o d ern izacy jn y ch b udynków m ieszkalnych i użyteczności p u b liczn ej” . D z.U . N r 162 p o z .l 121.

[8] R o zp o rząd zen ie M inistra Spraw W ew nętrznych i A dm inistracji z d n ia 30 k w ietnia 1999 r, w spraw ie szczegółow ego zakresu i form y audytu energ ety czn eg o oraz alg o ry tm u oceny opłacalności p rzed sięw zięcia term o m o d ern izacy jn eg o , a także w zo ró w kart audytu energetycznego

M IN IN A L IZ A T IO N O F E N E R G Y C O N S U M P T IO N IN H A U S IN G U N D E R C IT Y C O U N C IL JU R IS D IC T IO N A S T A R G E T O F T H E IN V E S T O R

Su m m ary

In the article the author presented the stages o f feasibility studies and prefeasibility studies connected with im plem entation o f the projects aim ing at econom ical consum ption o f heat energy in hausing under city council jurisdiction. M ethods o f econom ic evaluation o f sim ilar projects thet are applied in EU have been presented.

X

0

>-

1

w

<

0

IU

1

MCU Q.

<O

_ICÜ

<

1

I

•O

â

R R O CN r Q ‘A J

* Ti' ~'

O OI r

Q «I “ 3 8 ?

R R -

O CN C

a un í g g í

g ■=

.« _{ex o}i

R R 1 O CN r

QWI«

^ o

I *

I

R R

Q «i8

8

te

«o te

cd 00

8 $

Q « I Î

3 8 ?

8 te

R -R 1 O CN r

Q ^ " ff. fc.

cd oo

R $

II

3 8 !

•••

9 te

R R 1 O CN r

Qia» ^ te

o oo'

8 se

en en.

3 8

8

te

cd oo

Í2 «

: i t ' B " 8 id r -

te F¡

■R -R -R CN O

S Ï 8

B m S3

S E S

« If) CN

¥2 £ 8

(O (O OI fe te s

s te ».

R -R -R

R "R R

te ° « 8 te m

R R R

Steffi

í i d CN

3 » 8

I

S i S 1 8 1

! C« •

!í. i

s

í , i 1 « s

I I t í 1

l l

lf>

I J ;!

o

H

Ï S

E « Ü.

d. ■»

S S

R Ti î i h

q te. 8 te 8 § S S

o> ’S- o ■<*•

o00

£o

"O 3 X ) 3

£ .2j5

o

‘ó 1(3 N

<D -oO

£c

JS -o

ca 3 te vO£

£

%

NI—

Q.

X

•5 cd

£O

"3 15>-»

NLm

CU ro

e/i C¿