zasobniki ciepła – zły stan techniczny

Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Organizacja inwestycji wykorzystania
biomasy w systemach grzewczych,
efektywność energetyczna
w budownictwie - zasady i przykłady
Wiesław Sarosiek
Narodowa Agencja
Poszanowania Energii S.A.
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Strategia rozwoju społecznogospodarczego na lata 2001-2011
•cel pierwszorzędny: podjęcie działań w
kierunku wykorzystania nowych technik i
technologii w przetwarzaniu lokalnych bogactw
naturalnych i bazy surowcowej
•kierunki działań: biopaliwa, energia wodna i
wiatrowa oraz bioenergie
•wybrany wariant rozwoju, w odniesieniu do
zaopatrzenia w paliwa „podjęcie działań w
kierunku produkcji paliwa ekologicznego i
rozwoju odnawialnych źródeł energii”
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Geneza projektu
•rozpoznanie możliwości w realizacji
strategii:
• potencjał produkcji biomasy na cele
energetyczne
•możliwość stworzenia miejsc pracy dla
nisko wykwalifikowanych pracowników
•tworzenie lokalnych rynków ciepła w
oparciu o biomasę.
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Działania niezbędne do realizacji
projektu
•opracowanie projektów założeń do planu
zaopatrzenia w ciepło energię elektryczną i
paliwa gazowe (gminy)
•opracowanie studium wykonalności i
biznesplanów
•poszukiwanie źródeł finansowania
•organizacja rynku biomasy
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Uzasadnienie ekonomiczne
(aktualna struktura wykorzystania paliw w źródłach ciepła)
2%
3%
4%
17%
42%
32%
węgiel
gaz ziem.
olej opał.
biomasa
gaz płyn.
elektryczna
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Źródła biomasy
• słoma z roślin oleistych:
•rzepak
•słonecznik
•soja
•słoma zbożowa
•słoma kukurydziana
•siano
•uprawy energetyczne
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Forma biopaliwa i sposób spalania
•w postaci sprasowanej
•w postaci rozdrobnionej
•w postaci zbitej:
•brykiety
•pelety
•kotłownie wrzutowe
•kotłownie automatyczne
•ciepłownie
•elektrociepłownie
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Organizacja przedsięwzięcia
•opracowanie projektów zaopatrzenia w ciepło,
energię elektryczną i paliwa gazowe
•opracowanie studium wykonalności
•opracowanie audytów energetycznych
•organizacja finansowania
•budowa źródeł ciepła
•opracowanie koncepcji organizacji zaopatrzenia w
biomasę
•wdrożenie
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Efekty
•intensyfikacja potencjału produkcji biomasy
•stworzenie nowych miejsc pracy w rolnictwie i
usługach dla ludzi o niskich kwalifikacjach
•obniżenie kosztów ciepła
•poprawa stanu środowiska naturalnego poprzez
redukcję zanieczyszczeń do atmosfery
•wkład do realizacji celów Unii Europejskiej
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
STAN ISTNIEJĄCY źródło ciepła
Kotłownia wyposażona jest w cztery kotły wodne
Spółdzielnia Rzemieślnicza – Rumia 600 kW,
Moc zainstalowana w kotłowni wynosi 2400 kW.
Stan techniczny urządzeń jest następujący:
kotły – zły stan techniczny i w najbliższym czasie muszą zostać wymienione,
pompy – zły stan techniczny, konieczna wymiana,
komin – w związku z wymianą kotłów, istniejący komin należy zastąpić stalowym
dwupłaszczowym, odpowiadającym nowej jednostce kotłowej,
przewody i armatura – zły stan techniczny, powinny zostać wymienione,
budynek kotłowni – dobry stan techniczny, ze względu na bardzo małe
zapotrzebowanie na ciepło nie przewiduje się przeprowadzenia termorenowacji,
zasobniki ciepła – zły stan techniczny, powinny być wymienione.
Szczegółowa charakterystyka sieci
L
p
1
DN
Długość
[mb]
Technologia
(producent)
Głębokość
posadowienia[m]
Stan
izolacji
Armatura
-
2
3
4
6
7
8
Sieć CWU
1
20
133
kanałowa
1,0
zły
-
2
25
259
kanałowa
1,0
zły
-
3
32
178
kanałowa
1,0
zły
-
4
40
170
kanałowa
1,0
zły
-
5
50
154
kanałowa
1,0
zły
-
6
65
45
kanałowa
1,0
zły
-
Sieć CO
1
32
94
kanałowa
1,0
zły
-
2
50
182
kanałowa
1,0
zły
-
3
65
38
kanałowa
1,0
zły
-
4
80
298
kanałowa
1,0
zły
-
5
100
182
kanałowa
1,0
zły
-
6
125
216
kanałowa
1,0
zły
zasuwy
odcinające
w kotłowni
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Stan techniczny sieci
rurociągi – zły stan techniczny, są skorodowane i ulegają częstym
awariom,
armatura – zły stan techniczny, jest nieszczelna,
izolacja termiczna – zły stan techniczny, w wielu miejscach jest
uszkodzona i zawilgocona,
kanały – zły stan techniczny – często zalewane.
Ogólny stan techniczny sieci ciepłowniczej jest zły i kwalifikuje ją do
wymiany
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Budynki
Kotłownia zasila w ciepło 8 budynków mieszkalnych o parametrach technicznych przedstawionych w tabeli.
L
p
Budynek
1
2
Kubatura
ogrzewanych
pomieszczeń
[m3]
Powierzchnia
użytkowa
pomieszczeń
[m2]
Zapotrzebow.
na moc cieplną
Qco
[kW]
Wsk. zapotrzeb.
na moc cieplną
q
[W/ m3]
3
4
5
6
1
Łabiszynek 10
1531
612
67,1
43,8
2
Łabiszynek 11
1221
488
42,7
34,9
3
Łabiszynek 15
1623
649
73,4
45,2
4
Łabiszynek 15a
2193
877
82,1
37,4
5
Łabiszynek 16
1531
612
67,1
43,8
6
Łabiszynek 17
1531
612
67,1
43,8
7
Łabiszynek 19
2333
933
70,8
30,3
8
Łabiszynek 20
2333
933
70,8
30,3
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Cel projektu
modernizacja systemu zaopatrzenia i odbioru energii cieplnej
budynków SM w Łabiszynku, prowadzących do obniżenia ogólnego
zużycia oraz kosztów wytwarzania i dystrybucji energii cieplnej, a także
ograniczenia uciążliwości dla otoczenia istniejącego źródła ciepła.
Zakres projektu
Zmniejszenie emisji zanieczyszczeń (zwiększenie sprawności
wytwarzania i przesyłu ciepła, zastosowanie paliwa odnawialnego oraz
ograniczenie zużycia energii cieplnej przez odbiorców poprzez
termomodernizację budynków).
Dla spełnienia tego wykonane będą prace:
modernizacja kotłowni węglowej poprzez zastąpienie kotłów
węglowych nowoczesnymi kotłami opalanymi słomą,
wymiana istniejących dwóch sieci ciepłowniczych na sieć wykonaną w
technologii preizolowanej,
docieplenie budynków mieszkalnych,
modernizacja instalacji wewnętrznych centralnego ogrzewania.
KOSZTY EKSPLOATACYJNE
Koszty paliwa
PRZED
REALIZACJĄ
PO
REALIZACJI
145700
56812,5
11530
8648
Koszty innych mediów
0
0
Materiały
0
3000
24975
12488
0
0
861
1000
Opłaty i kary ekologiczne
4410
0
Koszty ogólnozakładowe
23555
23555
Inne (utylizacja odpadów)
5307
0
216338
105503
0
110835
17,9
16,1
Koszty energii elektrycznej
Wynagrodzenia brutto z narzutami
Usługi obce
Koszty remontów i konserwacji
RAZEM KOSZTY
Efekt ekonomiczny (tys. zł)
Koszt jednostkowy ciepła (zł/GJ)
Źródła finansowania
Źródło
finansowania
Środki własne
Środki finansowe (zł)
Wykorz.
do 2000
Przyzn.
w 2000
Planow. Przyzn.
na 2000 w 2001
Planow. Razem
na 2001
Udział
w
%
67900
47250
0
0
0
115150
3,7%
Dotacja AWRSP
0
1193477
0
639535
0
1833012
58,2%
Dotacja
EKOFUNDUSZ
0
0
0
0
944217
944217
30,0%
Kredyt Termo
0
0
0
0
258371
258371
8,2%
67900
1240727
0
0
1842122
3150750
100%
RAZEM
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Redukcja emisji do atmosfery zanieczyszczeń
powstających przy produkcji ciepła
Stan docelowy (2001+)
Jedn.
SO2
NO2
CO
CO2
PYŁY
Redukcja
Mg/r
5,4
0,4
14,3
875,5
7,8
%
75
100
73
100
40
GJ/rok
Efekty energetyczne projektu
Zapotrzebowanie na ciepło
odbiorców
20000
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
Produkcja ciepła
Zużycie energii pierwotnej
Stan obecny
Stan docelowy
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Przykładowy budynek po termomodernizacji
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Magazyn paliwa
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Wnętrze kotłowni
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Widok kotłowni
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Transport paliwa
Ściana szczytowa budynku po
termomodernizacji - „uczestnicy projektu”
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Koszt wytwarzania energii przed i po modernizacji
Kotły węglowe zamieniono na opalane drewnem
Obiekt
Chodorówka
Przed modern.
Po modern.
zł/GJ
zł/MW
zł/GJ
zł/MW
23,66
20 684,03
11,03
6 894,68
7,94
4374,07
Janów Dom
nauczyciela
15,38
7 020,80
Janów szkoła
29,96
7 018,97
9,57
4 376,00
Suchowola szkoła
27,96
7 656,99
9,57
2552,33
Janów mieszkalny
27,5
24 741,84
11,03
8247,28057
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Lp
.
1
Wariant przedsięwzięcia
Termomodernizacyjnego
2
1.
docieplenie stropodachu łącznika,
wymiana okien w pomieszczeniach o
temp. 16 st.,,
wymiana okien w pomieszczeniach o
temp. 20 st.,
docieplenie ścian zewnętrznych,
docieplenie stropodachu szkoły
docieplenie stropodachu sali
gimnastycznej,
źródło ciepła i instalacja c.o..
2
stropodach pełny,
drzwi zewnętrzne,
ściany zewnętrzne,
główne drzwi wejściowe,
okna nadziemia,
stropodach budynku głównego,
ściany piwnicy,
stropodach wentylowany,
okna w piwnicy,
źródło ciepła i instalacja c.o.
Planowane
koszty
całkowite
Roczna
oszczędność
kosztów energii
Procentowa oszczędność
zapotrzebowania na
energię
(z uwzględnieniem
sprawności całkowitej)
[zł]
[zł/rok]
[%]
3
4
5
284 352
47 771
824 909
86 021
73,8
79,4
Planowane
koszty
całkowite
Roczna
oszczędność
kosztów energii
Procentowa
oszczędność
zapotrzebowania na
energię (z
uwzględnieniem
sprawności całkowitej)
[zł]
[zł/rok]
[%]
3
4
5
3.
ściany zewnętrzne nadziemia piętra,
ściany zewnętrzne nadziemia parteru,
drzwi zewnętrzne budynku,
okna w budynku,
dach budynku,
nowa kotłownia i instalacja c.o.
140 413
21 516
65,66%
4.
stropodach,
ściany piwnic,
okna klatki schodowej,
okna piwnic,
ściany nadziemia,
okna mieszkań,
źródło ciepła i instalacja c.o..
144 718
10 729
54,6
Lp.
1
Wariant przedsięwzięcia
Termomodernizacyjnego
2
Zmiany wymagań w zakresie
współczynnika przenikania ciepła ścian
i zużycia energii na ogrzewanie budynków
Budynki
wzniesione
w latach
do 1966
1967 – 1985
Wymagany
Przeciętne roczne zużycie
współczynnik U energii na ogrzanie 1m2
powierzchni
[W/m2K]
[kWh/m2a]
1,16
240 – 280
1,4
300 – 350
1,16
240 – 280
1986 – 1992
0,75
160 – 200
1993 - 1997
0,55*
120 – 160
po 1997
0,3
80 – 100
termomodernizacja
0,25
ok. 70
*z uwzględnieniem mostków termicznych
Podział budynków pod kątem
ich jakości energetycznej
Opis grupy budynków
Budynki o niedostatecznej jakości energetycznej
(wznoszone do roku 1970 i nie poddawane zabiegom termomodernizacyjnym)
Budynki o słabej jakości energetycznej
(wielkopłytowe i tradycyjne wznoszone w latach
1970 - 1984)
Budynki o średniej jakości energetycznej
(systemowe i tradycyjne wznoszone po 1984 roku)
Wskaźnik sezonowego
zapotrzebowania na ciepło
[kWh/m2a]
E > 250
180 < E < 250
140 < E < 180
Budynki o dobrej jakości energetycznej
jednorodzinne i wielorodzinne wznoszone po roku
1993
80 < E < 140
Budynki energooszczędne
30 < E < 80
Budynki pasywne
E < 30
Budynki zeroenegetyczne
E 0
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
TERMOMODERNIZACJA
Jednoczesna modernizacja (pod kątem termicznym):
•bryły budynku,
•instalacji wewnętrznych budynku,
•źródła ciepła.
W zakres wchodzi również zmiana taryf opłat za energię cieplną
(w przypadku jej zakupu ze źródła centralnego)
lub wybór najefektywniejszego ekonomicznie paliwa
(wytwarzanie w źródle własnym).
Celem jest osiągnięcie efektu technicznego (energetycznego i
użytkowego) w warunkach możliwie największej opłacalności
ekonomicznej.
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
TERMOMODERNIZACJA
a termorenowacja
Pod pojęciem termomodernizacji należy rozumieć wykonanie takich
zabiegów, które polepszają charakterystykę termiczną budynku,
ograniczając jego zapotrzebowanie na moc cieplną i zużycie ciepła,
poprawiając komfort cieplny wnętrza i likwidując ewentualne wady
termiczne ujawniające się wewnątrz pomieszczeń.
Często potocznie używa się terminu termorenowacja zamiennie w
stosunku do termomodernizacji. Nie jest to właściwe, gdyż
termorenowacja oznacza przywrócenie dla budynku jego własności
termicznych już istniejących w przeszłości, podczas gdy w wyniku
termomodernizacji powstaje nowa jakość – budynek posiadający nie tylko
lepsze właściwości termiczne ale często nowe całkowicie zmienione
elewacje i poprawiony mikroklimat wnętrza.
USPRAWNIENIA TERMOMODERNIZACYJNE
•Usprawnienia zmniejszające straty ciepła przez przenikanie
ocieplanie ścian, stropodachów i połaci dachowych, stropu nad
piwnicą, podłogi na gruncie, zabudowa nadmiernie przeszklonych
ścian, remont lub wymiana okien, przedsionki, okiennice, zasłony itp.,
•Usprawnienia zmniejszające zapotrzebowanie na ciepło do
podgrzania powietrza wentylacyjnego i ciepłej wody użytkowej
uszczelnienie stolarki okiennej i drzwiowej, wprowadzenie
regulowanego napływu powietrza, izolacja termiczna przewodów cwu,
wprowadzenie automatyki w układach przygotowania cwu i cyrkulacji,
wprowadzenie oszczędnej armatury,
•Usprawnienia
ogrzewania
poprawiające
sprawność
cieplną
wytwarzanie, przesył, regulacja i wykorzystanie ciepła.
systemu
Termogram fragmentu połączenia ścian zewnętrznych ze stropem
oraz fotografia tego samego obszaru.
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
1. Zastosowane elementy budynku energooszczędnego:
· wysoka izolacyjność cieplna przegród zewnętrznych,
· dobra jakościowo i szczelna stolarka,
· wymiennik gruntowy,
· regulowana wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła (rekuperator
krzyżowy),
· wysoko sprawny system ogrzewania,
· bierne wykorzystywanie energii słonecznej,
· duża akumulacyjność ścian.
2. Osiągnięto (w warunkach klimatu północno - wschodniej Polski)
eksploatacyjny wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na energię E < 37
[kWh/m2a] (orientacyjny koszt budowy 1m2 wyniósł około 1800 zł
(1999/2000).
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Rekuperator
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Wymiennik gruntowy
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
Czerpnia powietrza
Elewacja południowa i wschodnia
temp. wewnętrzna (kotłownia)
temp. za rekuperatorem (nawiew do pomieszczeń)
temp. za wymiennikiem gruntowym
temp. zewnętrzna od strony północnej
13.12.2002r.
20
10
0
-10
-20
1
2
3
4
5
6
7
8
Serie1
15,8
15,6
16
15,8
16,2
16
15,8
15,4
Serie2
4,2
3,9
4,6
4,9
5,1
4,7
4,2
3,6
Serie3
17,4
17,2
17
17,6
17,2
17,2
16,6
16,4
Serie4
-14,2
-14,9
-13,6
-10,3
-9,8
-12,5
-15,4
-16,0
01-07 Stycznia 2002r.
CH1- tem. za rekuperatorem
25
20
15
CH2 - t. za w. gr.
5
-10
55
52
49
46
43
40
37
34
31
28
25
22
19
16
13
10
7
-5
4
0
1
Te m pe ratura
10
CH3 - t. wew. kotł.
-15
-20
-25
CH4 - t. zewn. pn
kolejne pomiary
temp. wewnętrzna (kotłownia)
temp. za rekuperatorem (nawiew do pomieszczeń)
temp. za wymiennikiem gruntowym
temp. zewnętrzna od strony północnej
40
37
34
31
28
25
22
19
16
13
10
7
4
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
1
Temp. deg.C
30.07.2002 (godz. 8) do 04.08.2002 (godz. 8)
Pomiary w sezonach ogrzeczych 2000/2001 i 2001/2002 wyznaczono podstawowe
wskaźniki energetyczne; dotyczą temperatury wewnętrznej w budynku 18 -19 oC.
Eksploatacyjny wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na energię E
 składnik związany z zużyciem gazu na potrzeby c. o.
Egaz,
 składnik związany z zuż. energ. elektr. (rekuperator)
Erek,
 składnik związany ze spalaniem drewna w kominku
Ekom.
Wyliczone wartości w/w składników dla sezonu 2001/2002 przedstawiają się
następująco:
Egaz = 32,2 [kWh/m2a]
Erek = 2,24 [kWh/m2a]
Ekom = 2,14 [kWh/m2a]
Całkowity wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na energię E w sezonie badawczym
wynosić będzie:
E = 36,6 [kWh/m2a]