ANALIZA EKONOMICZNA INSTALACJI SOLARNEJ WYKONANEJ

Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym
Jacek NAWROT
Politechnika Częstochowska
ANALIZA EKONOMICZNA INSTALACJI SOLARNEJ
WYKONANEJ W BUDYNKU SOCJALNO-BIUROWYM
O POWIERZCHNI UŻYTKOWEJ 795 m2
The study presents an economic analysis of using the solar energy installation
in the social-office building (area of 795 m2). 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 m2. W budynku znajduje się jedenaście punktów poboru c.w.u.,
w tym trzy stanowiska prysznicowe, średnie miesięczne zużycie wody wynosi
18 m3. Instalacja działa od grudnia 2007 roku. Przy jej doborze przyjęto następujące założenia:
– liczba użytkowników: 20 osób,
– godziny korzystania z ciepłej wody 700 - 1700.
Instalacja ogrzewania c.w.u. składa się z:
– dwóch wymienników magazynujących wodę o poj. 500 i 300 dm3 (rys. 1),
– czterech kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni czynnej 9,32 m2 (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
Wartość
zł
Typ kosztów
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) = 1625,00 zł/sezon
20
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.