Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w procesie inwestycyjnym

(1)

Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w procesie inwestycyjnym

Jerzy Żurawski e-mai: jurek@cieplej.pl

Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, 51-180 Wrocław ul. Pełczyńska 11:

www.cieplej.pl

(2)

Misja i obszary dzia

Misja i obszary dzia ł ł ania firmy ania firmy

Dolno

Dolnoślśląąska Agencja Energii i ska Agencja Energii i ŚŚrodowiska jest firmrodowiska jest firmąą konsultingowo –konsultingowo – projektowąprojektową działdziałajającącąą od 1999 roku.

od 1999 roku.

Naszą Nasz ą misj misj ą ą jest dzia jest dzia łanie zwi ł anie zwią ązane z poszanowaniem energii i ekologi zane z poszanowaniem energii i ekologią ą w w budownictwie i przemy

budownictwie i przemyś śle. le.

Realizujemy projekty budynk

Realizujemy projekty budynkóów o racjonalnie niskim poziomie zuw o racjonalnie niskim poziomie zużżycia energii, ycia energii, Rozwi

Rozwiązujemy zagadnienia związujemy zagadnienia zwiąązane ze zrzane ze zróównowawnoważżononąą gospodarkągospodarką energetycznąenergetyczną w gminie, w gminie, przemy

przemyśle oraz w obiektach uśle oraz w obiektach użżytecznoyteczności publicznejści publicznej Zajmujemy si

Zajmujemy sięęcertyfikacjcertyfikacjąąenergetycznąenergetyczną budynkóbudynków oraz termomodernizacjw oraz termomodernizacjąą istniejąistniejących cych budynk

budynkóóww

(3)

Powadzimy konsultacje szkolenia i porady w zakresie:

1. Audytingu energetycznego 2. Certyfikacji energetycznej

3. Wykonujemy ekspertyzy termowizyjne

4. Zajmujemy się wykorzystania odnawialnych źródeł energii 5. Projektujemy budynki energooszczędne

6. Organizujemy corocznie konferencję międzynarodową

poświęconą budownictwu energooszczędnemu pod nazwą Dni Oszczędzania Energii

7. Organizujemy szkolenia – efektywność energetyczna w budownictwie

8. Wykonujemy programy wspomagające projektowanie

budynków energooszczędnych

(4)

(5)

Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, www.cieplej.pl

Programy wykonane dla innych firm

ENERGOtherm

Kalkulator Energetyczny URSA

EKOEFEKT VIESSMANN BuildDesk Energy Audit

BuildDesk Eko Efekt

(6)

1.1. ArtykuArtykułły z zakresuy z zakresu

•• budownictwa energooszczębudownictwa energooszczędnegodnego

•• jakośjakości energetycznej budynkci energetycznej budynkóóww

•• rozwiąrozwiązazańń energooszczenergooszczędnychędnych

•• z zakresu prawaz zakresu prawa

2.2. Prezentacja ciekawych rozwiPrezentacja ciekawych rozwiązaązańń energooszczenergooszczędnychędnych

3.3. Informacje i komentarze z zakresu certyfikacji energetycznejInformacje i komentarze z zakresu certyfikacji energetycznej 4.4. Informacje o szkoleniachInformacje o szkoleniach

5.5. Wykorzystanie termowizji w róWykorzystanie termowizji w róŜnych dziedzinach Ŝnych dziedzinach ŜyciaŜycia

6.6. MateriałMateriały z konferencji i seminariy z konferencji i seminarióów organizowanych przez Dolnow organizowanych przez Dolnoślśląskąskąą Agencj

Agencjęę Energii i ŚEnergii i Środowiskarodowiska

7.7. Konsultacje w zakresie sporząKonsultacje w zakresie sporządzania charakterystyk energetycznych dzania charakterystyk energetycznych budynk

budynkóóww

Polecamy korzystanie z serwisu Polecamy korzystanie z serwisu

www.cieplej.pl

(7)

(8)

Plan wystąpienia

1. Część 1. Energia użytkowa, końcowa i pierwotna

– Prawo w zakresie zużycia energii w budownictwie – Energia zużywana w budynkach – definicje

– Energia użytkowa EU – Energia końcowa EK – Energia pierwotna EP – Przykład 1

2. Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w procesie inwestycyjnym

– Metoda wartości graniczne EK i EP

– Metoda zrównoważona oparta o zasady wyboru

racjonalnych rozwiązań

(9)

Prawo w zakresie zużycia energii

w budownictwie

(10)

Czy rzeczywiście występują na ziemi

zmiany klimatu…?

(11)

(12)

(13)

Energochłonność w

budownictwie

(14)

8%

4%

20%

24% 24%

20%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

zuŜycie energii [%]

150-200 200-250 250-300 300-350 350-400 >400 Wskaźnik E [kWh/m2 a]

ZuŜ ycie enregii cieplenej na ogrzewanie w

polskich zasobach mieszkaniowych

(15)

(16)

(17)

350

260

200

160

120

80

45

15 0

50 100 150 200 250 300 350 400

Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło EA [kWh/m2rok]

Budynku budowane w latach

Zapotrzebowanie na energię uŜytkową w budynkach budowanych w róznym okresie oraz dla nowych

budynków energooszczędnych lub pasywnych

(18)

1. Dyrektywa Rady 89/106/EEC z dnia 21 grudnia 1988 roku dostosowująca prawa, przepisy i procedury administracyjne Członków Wspólnoty dotyczące wymagań dla obiektów budowlanych mówi, że obiekt budowlany, a także jego system ogrzewania i wentylacji musi być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, żeby ilość energii

potrzebna do jego obsługi była jak najniższa, biorąc pod uwagę warunki klimatyczne i lokalne nawyki użytkowników.

2. Dyrektywa Rady 93/76/EEC z 13 września 1993 roku ograniczająca emisję dwutlenku węgla poprzez wzrost efektywności energetycznej (SAVE) służący wprowadzeniu działań mających na celu zwiększenie niewykorzystanego potencjału oszczędności energii

3. Dyrektywa EPD (2002/91/EC). Niniejsza dyrektywa ustanawia wymagania dotyczące:

• charakterystyki energetycznej nowych budynków oraz dużych budynków istniejących, podlegających większej renowacji

• certyfikatu energetycznego budynków

• regularnej kontroli kotłów i systemów klimatyzacji w budynkach oraz dodatkowo ocena instalacji grzewczych, w których kotły mają więcej jak 15 lat.

Jakość energetyczna budynków powinna ujmować poza izolacją termiczną także inne czynniki, mogące mieć istotne znaczenie takie jak:

• instalacje ogrzewania, klimatyzacji, zastosowania energii ze źródeł odnawialnych, produkcję energii w skojarzeniu CHP.

• Analiza budynku obejmować będzie sezonowe zapotrzebowanie na ciepło z uwzględnieniem sprawności systemu w odniesieniu do energii pierwotnej

(19)

(20)

Prawodawstwo w UE w zakresie efektywności energetycznej

1. Dyrektywa Rady 93/76/EEC z 13 września 1993 roku ograniczająca emisji dwutlenku węgla poprzez wzrost efektywności energetycznej (SAVE)

2. W 2002 roku weszła w Ŝycie dyrektywa 2002/91/WE dotycząca jakości energetycznej budynków, zaczęła obowiązywać od 4 stycznia 2006 roku

3. W 2003 roku przyjęto dyrektywę 2003/87/WE ustanawiającą system handlu przydziałami emisji oraz w 2004 roku

4. Dyrektywę z 2004 roku 2004/8/WE w sprawie wspierania koogeneracji.

5. Dyrektywę 2006/32/WE dotyczącą poprawy efektywności

końcowego wykorzystania energii.

(21)

Wymagania projektowe dla współczynnika przenikania ciepła

„U” w róŜnych krajach UE

(22)

Wartości graniczne U dla dachu wg wymagań w krajach UE

Państwo U dla dachu

[W/m2K]

Szwecja 0,13

Finlandia 0,16

Estonia 0,16

Norwegia 0,18

Niemcy 0,2

Wielka Brytania 0,2

Łotwa 0,2

Dania 0,25

Austria 0,25

Francja 0,25

Węgry 0,25

Państwo U dla dachu

[W/m2K]

Słowenia 0,25

Szwajcaria 0,3

Polska 0,25

Czechy 0,3

Słowacja 0,3

Belgia 0,4

Litwa 0,4

Hiszpania 0,45

Portugalia 0,5

Włochy 0,6

Chorwacja 0,65

W Polsce U dla dachu musi być mniejsze Umax=0,25 W/m2K

(23)

Energochłonność budownictwa regulowana jest w różny sposób

• Przez określenie maksymalnej wartości wskaźnika energii użytkowej EU

• Przez określenie maksymalnej wartości wskaźnika energii końcowej EK

• Przez określenie maksymalnej wartości wskaźnika energii pierwotnej EP

• Przez określenie minimalnej izolacyjności dla przegród budowlanych U

• Przez konieczność stosowania wentylacji z odzyskiem ciepła (rekuperacja)

• Przez wymóg stosowania rozwiązań wykorzystujących odnawialnych

źródeł energii lub preferowania takich rozwiązań np. przez wymóg

minimum EP lub min. Energii produkowanej ze źródeł odnawialnych

(24)

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych

Dział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna

(25)

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych

Dział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna

(26)

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych

Dział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna

(27)

A/Ve 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,1 1,1 EPH+W 99,8 102,3 106,8 111,3 115,8 120,3 124,8 129,3 133,8 138,3 142,8 147,3 151,8 156,3 160,8 165,3 169,8 174,3 174,3

(28)

Współczynniki przenikania ciepła U dla róŜnych przegród i budynków w Polsce

Typ przegrody

mieszkalny i zamieszkania

zbiorowego

uŜyteczności publicznej

produkcyjny i magazynowy 1. Ściany zewnętrzne

1.1 ti > 16 ˚ C 0,3 0,3 0,3

1.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C

0,8 0,65 0,65

1.3 ti ≤ 8 ˚ C 0,9

2. ściany wewnętrzne między pom. ogrzewanymi i nieogrzewanymi

2.1 ti > 16 ˚ C

1 1 -gdy brak przesionka w innych przypadkach-3

1

2.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 1,4

2.3 ti ≤ 8 ˚ C brak wymagań

3. Dachy i stropodachy, stropy nad nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami

3.1 ti > 16 ˚ C 0,25 0,25 0,25

3.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C

0,5 0,5 0,5

3. ti ≤ 8 ˚ C 0,7

4. Stropy nad nieogrzewanymi kondygnacjami podziemnymi

4.1 ti > 16 ˚ C

0,45 0,45

0,8

4.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 1,2

4.3 ti ≤ 8 ˚ C 1,5

(29)

Aktualne wymagania izolacyjności

termicznej przegród wg polskiego prawa

5.Posadzki na gruncie

5.1 ti > 16 ˚ C 0,45 (chyba Ueqw),

ale izolacja obwodowa warstw (*)

U<0,5

0,45 (chyba Ueqw), ale izolacja obwodowa warstw

(*) U<0,5

0,8 z ograniczeniem (*)

5.2 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 1,2 z ograniczeniem (*)

5.3 ti ≤ 8 ˚ C 1,5 z ograniczeniem (*)

6. Ściany przyległe do szczelin dylatacyjnych

6.1 do 5 cm, trwale zamkniętych i

wypwłnionych izolacją na gł. 20 cm 1 3 brak sprecyzowanych wymagań

6.2 powyŜej 5 cm 0,7 0,7

7. Okna i drzwi balkonowe

7.1 strefa I,II, III 1,8 1,9

7.2 strefa IV i V 1,7 1,7

7.3 ti > 16 ˚ C 1,8

7.4 8 ˚C < ti ≤ 16 ˚ C 2,6

7.5 ti ≤ 8 ˚ C brak wymagań

(30)

Energia zużywana w budynkach - definicje

Energia użytkowa EU

Energia końcowa EK

Energia pierwotna EP

(31)

Energia końcowa w budownictwie

Proces budowlany zużywa energię na etapie:

• na etapie budowy na wytworzenie materiału i na wykonanie budynku

• na etapie eksploatacji na ogrzewanie, chłodzenie na remonty i użytkowanie

• Na etapie rozbiórki na demontaż i eksploatacje

(32)

wytwarzanie materiałów 900 10,5 870 9,9 730 9,6 10,0

transport materiałów 40 0,5 40 0,5 30 0,4 0,5

wzniesienie 80 0,9 70 0,8 50 0,7 0,8

11,3

uŜytkowanie 7100 82,9 7400 84,4 6400 84,4 83,9

remonty (materiały) 390 4,6 370 4,2 330 4,4 4,4

remonty (transport) 10 0,1 10 0,1 10 0,1 0,1

88,4

demontaz 10 0,1 10 0,1 10 0,1 0,1

transport 30 0,4 20 0,2 20 0,3 0,3

0,4 kWh/m2

50 lat %

Energia całkowita

kWh/m2 8560 8790 100,0 7580

kWh/m2

50 lat % kWh/m2

50 lat %

Budynek 1 Budynek 2 Budynek 3

Etapy istnienia

100,0 100 100

Śrenie zuŜycie energii dla poszczególnych

etapów Ŝycia budynku

Wytwarzanie

UŜytkowanie

Rozbiórka

Razem procentowy udział zuŜycia energii na etapie eksploatacji Razem procentowy udział zuŜycia energii na etapie wytwarzania

Razem procentowy udział zuŜycia energii na etapie rozbiórki

Zużycie energii końcowej w cyklu „życia”

budynku (ocena LCA)

(33)

Energia użytkowa EU

(34)

Energia

użytkowa EU

(35)

Energia użytkowa

Energia użytkowa obejmuje energię na:

• na c.o. Q

^h,c.o.

• wentylację Q

^h,went

• c.w.u. Q

^h,c.w.u.

• chłodzenie Q

^h,C

Qh,nd= Q

^h,c.o

. + Q

^h,went

+ Q

^h,c.w.u.

+ Q

^h,C

Energia użytkowa nie obejmuje sprawności systemu

(36)

STRATY CIEPŁA W BUDYNKU- energia uŜytkowa

na c.o. i wentylację

(37)

Straty przez ściany

Qściany=ΣbtriHts*(tw-tzi)Ti Hts=A*Us+Σψili + ΣХi

Straty przez okna i drzwi Qokna=ΣbtriHto*(tw-tzi)Ti Hto=A*Uok

Straty przez dach

Qdach=Σbtri*Htd*(tw-tzi)Ti Htd=A*Ud+Σψili + ΣХi

Straty przez wentylację Qwent = Σbtri*Hv*(tw-tzi)Ti

Hv=0,34*V

Straty przez strop piwnicy

Qpiwnicy=ΣbtriHtp*(tw-tzi)Ti Htd=A*Up+Σψili + ΣХi

Q

^Hnd

= Q

^dach

+ Q

^sicany

+ Q

^okna

+ Q

^piwnicy

+ Q

^wnet

- η*Qz

(38)

Komfort i energia

Temperatura powietrza

Wilgotność powietrza Słońce

(Światło)

Prędkość ruchu powietrza

Promieniowanie cieplne

(długofalowe)

Czynniki wpływające na

odczuwalny poziom komfortu

(39)

Bilans energetyczny budynku

Q

_I

Q _H

Q

_A

Q

Z

Q

Z

Q

Z

Q Q

I(S) I(S)

Q

Z

(40)

Straty cieplne

Przenikanie

najwyższa podłoga i dach

Okno Ściany

Podłoga piwnicy i grunt

Wentylacja

Żądana wymiana powietrza

(41)

Zyski ciepła

Zyski słoneczne Zyski wewnętrzne

(42)

Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania energię użytkową EU oraz na energię końcową EK

Budynki budowane w latach

Orientacyjny wskaźnik EU

[kWh/m2rok]

Sprawność systemu grzewczego

[%]

Orientacyjny wskaźnik EK

[kWh/m2rok]

Średnie koszty ogrzewania

1 m2 pu

Do 1966 240-350 0,45 600-750 7,16

1967-1985 240-280 0,49 500-600 5,77

1985-1992 160-200 0,61 260-300 3,22

1993-1997 120-160 0,73 185-210 2,09

Po 1998 wg wym.

normowych 90-120 0,86 115-145 1,26

Domy po

kompleksowej termomodernizacji

wg UT

70-110 0,86 110-135 1,20

(43)

(44)

VII Europejskie Dni Oszczędzania Energii

(45)

Zastosowanie termowizji w budownictwie

(46)

Zastosowanie termowizji w budownictwie

(47)

VII Europejskie Dni Oszczędzania Energii

Mostki termiczne

(48)

(49)

www.cieplej.pl

(50)

Energia końcowa

(51)

Energia

użytkowa EU

Energia końcowa

EK

(52)

Energia końcowa

Energia końcowa obejmuje energię na:

• na c.o. Q

^k,c.o.

• wentylację Q

^k,went

• c.w.u. Q

^k,c.w.u.

• chłodzenie Q

^k,C

• chłodzenie Q

^k,C

• urządzenia pomocnicze Q

^k,el

• oświetlenie Q

^k,os

Qh,nd= Q

^k,c.o

. + Q

^k,went

+ Q

^k,c.w.u.

+ Q

^k,C

+ Q

^k,el

+ Q

^k,os

Energia użytkowa obejmuje sprawności systemów

zaopatrzenia budynku w energię

(53)

Energia końcowa na c.o. - Q

_K,H,c.o.

= Qh,nd c.o. /η c.o.

Energia końcowa na c.w.u. Q

K,H,c.w.u.

= Q

h,nd c.w.u.

/η

^c.w.u.

Energia końcowa na wet. Q

_K,Hwet

= Q

^{h,nd wet.}

/η

^wet

Energia końcowa na chłodzenie Q

_K,H,C

= Q

^{h,nd C}

/η

^C

Energia końcowa na en. elektryczną (urządzenia pom. i ośw) Q

_K,Hel

= Q

^{h,nd el}

Wskaźnik energii końcowej EK

EK = Q

_K,H

/Af

Znajomość wartości EK pozwala określić

• EKc.w.u. – zużycie energii na c.w.u. na m2 p.u.

• EKc.w.u. – obliczeniowe koszty roczne c.w.u. na m2 p.u.

• EKc.o. – zużycie energii na c.w.u. na m2 p.u.

• EKc.o. – obliczeniowe koszty roczne c.o. na m2 p.u.

• EK – energochłonność budynku na m2 p.u.

• EK – koszty ogrzewania na c.o. i c.w.u. na m2 p.u.

(54)

źródło ciepła wytwarzania przesyłu regulacji i

wykorzystania akumulacji ηc.o.

kocioł na węgiel 0,75 0,97 0,95 0,9 62%

kocioł na gaz 0,94 0,97 0,97 1 88%

kocioł kondensacyjny 0,99 0,97 0,98 1 94%

kocioł na bimasę 0,75 0,96 0,93 0,9 60%

energia elektryczna 1 0,97 0,98 1 95%

Sprawno

Sprawno ść ść instalacji c.o. instalacji c.o.

źródło ciepła wytwarzania akumulacji transportu Wyk. ηc.w.u.

kocioł na węgiel 0,75 0,85 0,6 1 38%

kocioł na gaz 0,88 0,85 0,6 1 45%

terma gazowa 0,65 1 0,8 1 52%

kocioł na bimasę 0,75 0,8 0,6 1 36%

en. Ele. Urządz. Przep. 0,99 1 0,6 1 59%

energia elektryczna centralne 0,99 0,85 0,6 1 50%

Sprawno

Sprawno ść ść instalacji c.w.u. instalacji c.w.u.

(55)

(56)

Energia końcowa EK

Budynek ogrzewany za pomocą:

Wskaźnik sezonowego

zapotrzebownia na ciepło EK

Koszty za energię na c.o. i c,.w.u.

EH(c.o.) EW(c.w.u.) EH+W [kWh/m2a] [zł/kWh] [zł/m2mc]

gaz 90 85 175 355,1 0,16 4,73

pompa c. 90 85 175 87,2 0,45 3,27

Biomas-słoma 90 85 175 466,0 0,12 4,73

gaz kondens. 90 85 175 344,8 0,16 4,60

pompa c. 90 85 175 80,7 0,45 3,03

Biomas-pelets 90 85 175 361,9 0,14 4,10

Biomasa brykiet 90 85 175 381,5 0,13 4,01

węgiel 90 85 175 406,9 0,12 4,08

CHP z węgla 90 85 175 307,2 0,17 4,33

CHP z gazu 90 85 175 307,2 0,17 4,33

Ciepłownia 90 85 175 307,2 0,17 4,33

(57)

Energia pierwotna

(58)

Energia

użytkowa EU

Energia końcowa

EK

Energia Energia pierwotna pierwotna

EP EP

(59)

Energia końcowa

Energia końcowa obejmuje energię na:

• na c.o. Q

^k,c.o.

• wentylację Q

^k,went

• c.w.u. Q

^k,c.w.u.

• chłodzenie Q

^k,C

• chłodzenie Q

^k,C

• urządzenia pomocnicze Q

^k,el

• oświetlenie Qk,os

• wskaźnik nieodnawialnej energii pierwotnej w

ⁱ

Q

^h,nd

= Q

^k,c.o

*w

^c.o.

+ Q

^k,went

*w

^w

+ Q

^k,c.w.u.

*w

^c.w.u

.+ Q

^k,C*wc

+ Q

^{k,el wel}

+ Q

^k,os

*w

^os

Energia pierwotna obejmuje zużycie energii w odniesieniu do

energii pierwotnej

(60)

EP = Q_P/A_f kWh/(m²a) (1.1)

Q_P roczne zapotrzebowanie nieodnawialnej energii pierwotnej dla ogrzewania i wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz napędu urządzeń pomocniczych

kWh/a A_f powierzchnia ogrzewana (o regulowanej temperaturze) budynku lub lokalu m²

Obliczenia rocznego zapotrzebowania nieodnawialnej Obliczenia rocznego zapotrzebowania nieodnawialnej

energii pierwotnej Wyznaczenie wska

energii pierwotnej Wyznaczenie wska źnika EP ź nika EP

Q_P = Q_P,H + QP,W kWh/a (1.2)

Q_P,H = w_H· Q_K,H + w_el· E_el,pom,H kWh/a (1.3) Q_P,W = w_W· Q_K,W + w_el · E_el,pom,W kWh/a (1.4)

Q_P,H roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system grzewczy i wentylacyjny do ogrzewania i wentylacji

kWh/a Q_P,W roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/a Q_K,H roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system grzewczy i wentylacyjny do

ogrzewania i wentylacji

kWh/a Q_K,W roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/a E_el,pom,H roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych

systemu ogrzewania i wentylacji

kWh/a E_el,pom,W roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych

systemu ciepłej wody

kWh/a W_i współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie

nośnika energii (lub energii) końcowej do ocenianego budynku (w_el, w_H, w_W), który określa dostawca energii lub nośnika energii; moŜna korzystać z tabl. 1

- Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania energii pierwotnej

(61)

Współczynnik nieodnawialnej energii pierwotnej

Wskaźnik nieodnawialnej energii pierwotnej w wg polskiego prawa

Strumienie Energii wi

Paliwa

Olej opałowy 1,1

Gaz ziemny 1,1

Propan - butan 1,1

Węgiel kamienny 1,1

Węgiel brunatny 1,1

biomasa 0,2

energia słoneczne 0

ciepło scentralizowane z kogeneracji

energia nieodnawialna 0,8

energia odnawialna 0,15

Ciepło scentralizowane z ciepłowni energia z węgla 1,3 energia z gazu lub oleju 1,2 Energia elektryczna system PV Ogniwa fotowoltaniczna 0,7

Energia elektryczna* 3

(62)

Wskaźnik PEF (wskaźnik efektywności przekształceń energetycznych) wskaźnik energii pierwotnej wg DIN V 4701-10

Strumienie Energii PEF

Paliwa

Olej opałowy 1,1

Gaz ziemny 1,1

Propan - butan 1,1

Węgiel kamienny 1,1

Węgiel brunatny 1,2

biomasa 0,2

energia słoneczne 0

ciepło scentralizowane z kogeneracji CHP

energia nieodnawialna 0,7

energia odnawialna 0

Ciepło scentralizowane z ciepłowni

energia nieodnawialna 1,3 energia odnawialna 0,1

Energia elektryczna* 2,7 - 3

*) wartość charakterystyczna dla polskiego systemu elektroenergetycznego

(63)

Schemat przekształceń energii dostarczanej do

końcowego odbiorcy

(64)

EP = Q_P/A_f kWh/(m²a) (1.1)

Q_P roczne zapotrzebowanie nieodnawialnej energii pierwotnej dla ogrzewania i wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz napędu urządzeń pomocniczych

kWh/a A_f powierzchnia ogrzewana (o regulowanej temperaturze) budynku lub lokalu m²

Obliczenia rocznego zapotrzebowania nieodnawialnej energii pierwotnej Wyznaczenie wskaźnika EP

Q_P = Q_P,H + QP,W kWh/a (1.2)

Q_P,H = w_H· Q_K,H + w_el· E_el,pom,H kWh/a (1.3) Q_P,W = w_W· Q_K,W + w_el · E_el,pom,W kWh/a (1.4)

Q_P,H roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system grzewczy i wentylacyjny do ogrzewania i wentylacji

kWh/a Q_P,W roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/a Q_K,H roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system grzewczy i wentylacyjny do

ogrzewania i wentylacji

kWh/a Q_K,W roczne zapotrzebowanie energii końcowej przez system do podgrzania ciepłej wody kWh/a E_el,pom,H roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych

systemu ogrzewania i wentylacji

kWh/a E_el,pom,W roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych

systemu ciepłej wody

kWh/a W_i współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie

nośnika energii (lub energii) końcowej do ocenianego budynku (w_el, w_H, w_W), który określa dostawca energii lub nośnika energii; moŜna korzystać z tabl. 1

- Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania energii pierwotnej

(65)

źródło ciepła wytwarzania przesyłu regulacji i

wykorzystania akumulacji ηc.o.

kocioł na węgiel 0,75 0,97 0,95 0,9 62%

kocioł na gaz 0,94 0,97 0,97 1 88%

kocioł na bimasę 0,75 0,96 0,93 0,9 60%

energia elektryczna 1 0,97 0,98 1 95%

Sprawno

Sprawno ść ść instalacji c.o. instalacji c.o.

źródło ciepła wytwarzania akumulacji transportu Wyk. ηc.w.u.

kocioł na węgiel 0,75 0,85 0,6 1 38%

kocioł na gaz 0,88 0,85 0,6 1 45%

terma gazowa 0,65 1 0,8 1 52%

kocioł na bimasę 0,75 0,8 0,6 1 36%

en. Ele. Urządz. Przep. 0,99 1 0,6 1 59%

energia elektryczna centralne 0,99 0,85 0,6 1 50%

Sprawno

Sprawno ść ść instalacji c.w.u. instalacji c.w.u.

(66)

Energia końcowa EK

Nieodnawialna energia pierwotna EP

Budynek ogrzewany za pomocą:

Wskaźnik sezonowego ^Sprawności

QK,h Sprawność

QW,h

EK

W zapotrzebowania na EP

ciepło c.o. c.w.u.

EU(c.o.)

[kWh/m2a]

EU(c.w.u.)

[kWh/m2a]

EUH+W

[kWh/m2a] ηc.o. [GJ] ηc.w.u. [GJ] [kWh/m2a] [kWh/m2a]

gaz 90 25 115 75,2% 119,7 36% 69,4 189,1 1,1 208,04

pompa c. 90 25 115 306% 29,4 147% 17,0 46,4 3 139,26

Biomas-słoma 90 25 115 51% 176,5 29% 86,2 262,7 0,2 52,54

gaz kondens. 90 25 115 74% 121,6 38% 65,8 187,4 1,1 206,15

pompa c. 90 25 115 394% 22,8 147% 17,0 39,8 3 119,55

Biomas-pelets 90 25 115 72,7% 123,8 36% 69,4 193,2 0,2 38,65

Biomasa

brykiet 90 25 115 70,% 128,6 34% 73,5 202,1 0,2 40,42

węgiel 90 25 115 65,7% 137,0 32% 78,1 215,1 1,1 236,62

CHP z węgla 90 25 115 89,3% 100,8 41% 61,0 161,8 0,8 129,41

CHP z gazu 90 25 115 89,3% 100,8 41% 61,0 161,8 0,7 113,23

Ciepłownia 90 25 115 89,3% 100,8 41% 61,0 161,8 1,3 210,29

(67)

typ budynku A/Ve Typ przegrody

U E Eo Q EK EP WT2008

[m^-1] W/m2K kWh/m3a kWh/m3a kWh/m2a kWh/m2a kWh/m2a kWh/m2a

Dom

jednorodzinny 1,17

Ściany 0,296

35,0 120,58 167,56 208,32 174,75

okna 1,2

dach 0,256

podłoga

na gruncie 0,298

Szkoła 0,4

Ściany 0,24

22,1 30,8 91,13 124,98 179,25 194,38

dach 0,213

okna 1,35

podłoga

na gruncie 0,34

Dom wielorodziny

o funkcji mieszanej

0,37

Ściany 0,28

27,3 30,4 91,25 133,47 160,98 120,47

dach 0,21

okna 1,35

podłoga

na gruncie 0,45

(68)

(69)

EP

Energia użytkowa EU

(70)

Przykład 1

Energia końcowa i pierwotna w analizowanym budynku przy

wykorzystaniu programu

(71)

Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej w procesie inwestycyjnym

Metoda wartości graniczne EK i EP

(72)

Metoda wartości graniczne EK i EP

1. Określenie wartości granicznej EK i EP dla budynków

– Na podstawie oczekiwań inwestora

– Na podstawie minimalnych wymagań prawnych – Na podstawie lokalnego planu

zagospodarowania terenu i strategii energetyczne danego regionu

– Na podstawie oczekiwanych kosztów

eksploatacyjnych

(73)

Planowanie zużycia energii pierwotnej i końcowej EK i EP określone przez inwestora

Określenie energochłonności budynku lub kosztów ogrzewania

Budynki pasywne EU=15 kWh/m2rok

(74)

IV.4.2. RóŜnice na elewacji

widok perspektywiczny (południowo-wschodni)

budynek tradycyjny

Budynek energooszczędny

Budynek pasywny

(75)

IV.4.2. RóŜnice na elewacji

widok perspektywiczny (północno-zachodni)

Budynek tradycyjny

Budynek energooszczędny

Budynek pasywny

(76)

typ wymagań j.m.

Wymagania dla aktualne

wymagania prawne

propozycje zmian prawnych

budynek energooszczę-

dny

budynek pasywny

U dla ściany z mostkami

cieplnymi ^[W/m2K] < 0,3 - 0,5 < 0,3 < 0,2 < 0,15

U dla dach z mostkami

cieplnymi ^[W/m2K] < 0,3 < 0,2 < 0,2 < 0,1

U dla okna [W/m2K] < 2,6 - 2,0 < 1,9 - 1,7 < 1,3 < 0,8

g - współczynnik

przepuszczalności oszklenia brak wymagań brak wymagań ≥0,55 ≥0,5

Energia uŜytkowa EU [kWh/m2rok] brak wymagań brak wymagań ≤70 ≤15

Zapotrzebowanie na moc

cieplną ^[W/m2] brak wymagań brak wymagań 30,00 10,00

ZuŜycie energii pierwotnej EP [kWh/m2rok] brak wymagań brak wymagań 250,00 120,00

Szczelnośćbudynku n50 [1/h] brak wymagań brak wymagań 1,5 0,6

A/V [1/m] brak wymagań brak wymagań 1,1 - 0,7 minimalne

Wentylacja [zł] naturalna naturalna

Naturalna ze sterowaniem lub

mechaniczna z rekuperacją

minimalna temperatura

nawiewu przy tz=-10 st C ^[°C] brak wymagań brak wymagań brak wymagań 16,5

Sprawnośćodzysku [%] brak wymagań brak wymagań ≥70 ≥80

(77)

Na podstawie minimalnych wymagań

prawnych

(78)

Koszty energii z róŜnych paliw w zł/kWh

0,30

0,20

0,10

0,14

0,11

0,47

0,11

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

kotłownia na olej

kotłownia na gaz

kotłownia na węgiel

kotłownia na koks

kotłownia na drewno

kotłownia na energia el.

pompa ciepła

zł/kWh

(79)

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych

Dział X. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna

(80)

A/Ve 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,1 1,1 EPH+W 99,8 102,3106,8111,3 115,8 120,3 124,8 129,3 133,8 138,3 142,8 147,3 151,8 156,3 160,8 165,3 169,8 174,3 174,3

(81)

Wymagana izolacyjność cieplna i inne wymagania

związane z oszczędnością energii

(82)

Wymagana izolacyjność cieplna i inne wymagania

związane z oszczędnością energii

(83)

Przykład 2.

Obliczenie EK I EP za pomocą

programu Agnes

(84)

Na podstawie minimalnych

kosztów

(85)

(86)

Koszty energii z róŜnych paliw w zł/kWh

0,30

0,20

0,10

0,14

0,11

0,47

0,11

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

kotłownia na olej

kotłownia na gaz

kotłownia na węgiel

kotłownia na koks

kotłownia na drewno

kotłownia na energia el.

pompa ciepła

zł/kWh

(87)

Rok bodowy do 1974 r do 1982 r do 1991 r do 1998 r po 1998 r Wartości Współczynnik

przenikania ciepła dla przegród budowlanych

ściany 1,42 1,16 0,75 0,55 0,5 0,3

dach 0,87 0,7 0,45 0,3 0,3 0,3

stolarka brak wymagań

brak

wymagań 2,6 2,6 2,6-2,0

Powierzchania

z tradycyjne z dachem skośnym

120 120 120 120 120 120

Kubatura 360 312 312 312 312 312

Zapotrzebowanie na ciepło 167 142,9 114,2 99,3 96,9 87,3

EK [kWh/m2 rok] 379,2 331,76 264,342 229,866 225,42 202,02

Ev [kWh/m3 rok] 126,4 127,6 101,67 88,41 86,7 77,7

koszty ogrzewania zł/rok 8190 7145 5710 4965 4845 4365

koszty ogrzewania zł/m2 m-c 5,7 5 4 3,4 3,4 3

Powierzchania

budynki z dach płaski

120 120 120 120 120 120

Kubatura 360 312 312 312 312 312

Zapotrzebowanie na ciepło 117,3 101,7 80,7 70,1 67,9 59,64

EK [kWh/m2 rok] 320 235 187 162 157 137

Ev [kWh/m3 rok] 90,5 90,54 71,85 62,41 60,45 52,88

koszty ogrzewania [zł/rok] 5865 5085 4035 3505 3395 2970

koszty ogrzewania [zł/m2 m-c] 4,1 3,5 2,8 2,4 2,4 2,1

(88)

Metoda zrównoważona oparta o zasady

wyboru racjonalnych rozwiązań

(89)

Jerzy Żurawski

Wrocław, ul. Pełczyńska 11, tel. 071-321-13-43,www.cieplej.pl

§ 328. Budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki

sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na

racjonalnie niskim poziomie.

Racjonalizacja - Optymalizacja

Racjonalizacja obejmuje:

• izolacyjność przegród budowlanych (ścian, okien, dachu)

• wentylację

• system przygotowania ciepłej wody użytkowej

• system grzewczy a w przypadku chłodzenia i system chłodniczy

(90)

RACJONALIZACJA - Optymalizacja: :

Metody dacjonalizacji-optymalizacji:

SPBT: prosty czas zwrotu poniesionych nakładów

SPBT= I⁰/O [lata] O-oszczędności roczne

NPV: artość bieżąca netto (ang. Net Present Value, w skrócie NPV). Metoda oceny

efektywności ekonomicznej inwestycji rzeczowej, a także wskaźnik wyznaczony w oparciu o tę metodę. Jako metoda - NPV należy do kategorii metod dynamicznych i jest oparta o analizę zdyskontowanych przepływów pieniężnych przy zadanej stopie dyskonta.

Jako wskaźnik - NPV stanowi różnicę pomiędzy zdyskontowanymi przepływami pieniężnymi a nakładami początkowymi i jest dany wzorem:

gdzie:

NPV - wartość bieżąca netto,

CFt - przepływy gotówkowe w okresie t, r - stopa dyskonta,

I⁰ - nakłady początkowe,

t - kolejne okresy (najczęściej lata) eksploatacji inwestycji Wartość wskaźnika NPV może być interpretowana jako:

•wzrost zysków ekonomicznych wynikający z realizacji inwestycji z uwzględnieniem zmian wartości pieniądza w czasie.

(91)

RACJONALIZACJA - Optymalizacja:

Metody dacjonalizacji-optymalizacji: IRR

IRR (ang. Internal Rate of Return) – wewnętrzna stopa zwrotu.

Metoda oceny efektywności ekonomicznej inwestycji rzeczowej.

Jako metoda IRR należy do kategorii dynamicznych metod oceny projektów inwestycyjnych.

Uwzględnia ona zmiany wartości pieniądza w czasie i jest oparta o analizę zdyskontowanych przepływów pieniężnych.

Jako wskaźnik IRR jest stopą dyskontową, przy której wskaźnik NPV=0. Obliczenie wartości

gdzie:

CFt - przepływy gotówkowe w okresie t, r - stopa dyskonta,

I0 - nakłady początkowe,

t - kolejne okresy (najczęściej lata) eksploatacji inwestycji

Powyższa formuła ma zastosowanie przy stałej stopie dyskonta w rozpatrywanym okresie.

IRR obrazuje rzeczywistą stopę zysku dla całego projektu inwestycyjnego.

(92)

Założenia

• Okres dla którego wykonane zostały obliczenia t=10 lat i t =30 lat

• Stopa dyskonta r= 6 %

• Wzrost kosztów energii rocznie 10% w okresie t = 10 lub 30 lat

• Przyjęto aktualne koszty robocizny i materiału z lipca 2008

• Do analiz przyjęto cenę ciepła dla budynku zgodnego z prawem oraz budynku energooszczędnego - 0,18 zł/kWh uzyskanej z gazu wysokomnetanowego, dla budynku

pasywnego energię z pompy ciepła o efektywności 3,5 , cena ciepła 0,1 zł/kWh . Ceny ciepła wg aktualnych cen energii

• Budynek wg aktualnych wymagań prawnych E

^A

= 135 kWh/m2 rok

• Budynek energooszczędny E

^A

= 60 kWh/m2 rok

• Budynek pasywny E

^A

= 15 kWh/m2 rok

(93)

Optymalizacja przegród budowlanych

Ze względu na wysoki koszt inwestycyjny przy

wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii konieczna

jest optymalizacja mocy urządzeń grzewczych

(94)

Analiza opłacalności dla budynku zasilanego z pelet’s dla 10-cio letniego okresu korzystania z efektów

(95)

Analiza opłacalności dla budynku zasilanego z pelet’s dla 30-sto letniego okresu korzystania z efektów

(96)

Typ kotłowni:

kotłownia gazowa kotłownia na pelets

kotłownia na olej op.

Sprawność instalacji c.o. ηc.o. = 85,8% ηc.o. = 72,9% ηc.o. = 73,7%

Okres L 10 lat 30 lat 10 lat 30 lat 10 lat 30 lat

Cena ciepła Cp 50 zł/GJ 35 zł/GJ 78,8 zł/GJ

Optymalna wartość

współczynnika przenikania dla:

U U U

[W/m2K] [W/m2K] [W/m2K]

ścian 0,229 0,135 0,292 0,167 0,174 0,103

dach 0,316 0,176 0,375 0,214 0,226 0,13

podłoga na gruncie 0,179 0,106 0,22 0,131 0,136 0,08

okna 1,90 0,95 2,00 1,10 0,95 0,80

Wyniki optymalizacji- zestawienie

Wnioski:

1. Projektowanie izolacyjności termicznej przegród powinno być zależne od przewidywanego okresu funkcjonowania budynku lub trwałości przyjętych rozwiązań, ceny ciepła przewidywanego wzrostu cen nośników oraz inflacji

(97)

Opis jm.

budynek wg aktualnych wymagań

prawnych

budynek

energooszczędny budynek pasywny

Powierzchnia ogrzewana [m2] 120 120 120

Kubatura [m3] 324 324 324

EA [kWh/m2rok] 135 60 15

Zapotrzebowanie na ciepło kWh/rok 16200 7200 1800

Koszt jednostkowy energii* [zł/kW] 0,18 0,18 0,10

Roczne koszty ogrzewania [zł/rok] 2916 1296 180,0

Roczne koszty ogrzewania [zł/m2m-c] 2,03 0,90 0,13

Roczne oszczędności [zł/rok] 0 1620 2736,0

Koszty budowy konstrukcja [zł] 290000 290000 290000

Koszty stolarki [zł] 16500 21000 60000

Koszty izoalcji termicznej [zł] 9000 14400 21600

koszty systemu c.o. [zł] 26000 30000 73400

Razem koszty budowy [zł] 341500 355400 445000

Koszty na 1 m2 powierzchni [zł/m2] 2846 2962 3708

RóŜnica kosztów [zł] 0 13900 103500

Procentowy wzrost kosztów budowy [%] 100% 4% 30%

Zwrot poniesionych nakładów SPBT [lata] 8,6 37,83

NPV30 [zł] 8399 -65839

IRR30 [%] 11,2 -2

* Cena ciepła dla budynku spełniajacego aktualne wymagania prawne oraz energooszcszędnego przyjęto z gazu w oparciu o kocioł gazowy kondensacyjny, dla budynku pasywnego z pompy ciepła