Załącznik_nr_7.3_do_SIWZ - Akademia Wychowania Fizycznego i

AUDYT ENERGETYCZNY
SYSTEMU CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ
AKADEMII WYCHOWANIA
FIZYCZNEGO I SPORTU
im. Jędrzeja Śniadeckiego
W GDAŃSKU
Gdańsk, kwiecień 2011 r.
BAŁTYCKA AGENCJA POSZANOWANIA ENERGII SA
80-298 Gdańsk, ul. Budowlanych 31
tel.: (58) 347-55-35; faks: (58) 347-55-37
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
STRONA TYTUŁOWA AUDYTU ENERGETYCZNEGO BUDYNKU
1. Dane identyfikacyjne obiektu:
System c.w.u. szkoły wyższej wychowania fizycznego i sportu
1.1
Rodzaj
obiektu
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu
1.2
im. Jędrzeja Śniadeckiego
Inwestor
ul. Kazimierza Górskiego 1
80-336 Gdańsk
ul. Kazimierza Górskiego 1
1.3
Adres
80-336 Gdańsk
obiektu
2. Nazwa, adres i numer REGON podmiotu wykonującego audyt:
Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA
ul. Budowlanych 31
80-298 Gdańsk
REGON 190967387
3. Imię, nazwisko, adres audytora koordynującego wykonanie audytu, posiadane
kwalifikacje, podpis:
mgr inż. Anna Pawlak
ul. Focha 15/1
80-156 GDAŃSK
4. Współautorzy audytu: imiona, nazwiska, zakresy prac:
Lp.
Imię i nazwisko
Zakres udziału w opracowaniu audytu energetycznego
1.
Gdańsk
15.04.2011 r.
5. Miejscowość:
Data wykonania
opracowania:
6. Spis treści:
1. Przedmiot i zakres opracowania
str. 2
2. Wykaz dokumentów i danych źródłowych wykorzystanych przy opracowaniu audytu str. 2
3. Inwentaryzacja techniczno-budowlana budynku
str. 2
4. Zapotrzebowanie na ciepło na potrzeby przygotowania c.w.u.
str. 4
5. Taryfa i opłaty za ciepło
str. 6
6. Ocena stanu systemu przygotowania i dystrybucji c.w.u.
str. 7
7. Wybór optymalnego wariantu przedsięwzięcia termomodernizacyjnego prowadzącego str. 8
do zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło na przygotowanie ciepłej wody użytkowej
8. Wnioski
str. 12
BAPE SA – Gdańsk
1
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
1. Przedmiot i zakres opracowania
Przedmiotem niniejszego opracowania jest audyt energetyczny systemu ciepłej wody użytkowej
kompleksu budynków Akademii Wychowania Fizycznego i Sportu im. Jędrzeja Śniadeckiego
przy ul. Kazimierza Górskiego 1 w Gdańsku.
Audyt wykonano zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dn. 17 marca 2009 r.
w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz części audytu remontowego,
wzorów kart audytów, a także algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia
termomodernizacyjnego (Dz. U. Nr 43 poz. 346) stanowiącego akt wykonawczy do Ustawy z dnia
21 listopada 2008 r. o wspieraniu termomodernizacji i remontów (Dz. U. Nr 223 poz. 1459 z
późniejszymi zmianami).
Przez audyt energetyczny należy rozumieć opracowanie określające zakres i parametry
techniczne oraz ekonomiczne przedsięwzięcia termomodernizacyjnego ze wskazaniem
rozwiązania optymalnego, w szczególności z punktu widzenia kosztów realizacji przedsięwzięcia
oraz oszczędności energii. Audyt stanowi jednocześnie założenia do projektu budowlanego.
W niniejszym opracowaniu obliczono wielkość zapotrzebowania ciepła i mocy dla stanu
istniejącego oraz dokonano analizy wykonalności i opłacalności wariantów rozwiązań
prowadzących do oszczędności energii cieplnej. Wskazano rozwiązanie optymalne przy
aktualnym (marzec 2011 r.) poziomie cen energii i kosztów realizacji inwestycji.
2. Wykaz dokumentów i danych źródłowych wykorzystanych przy opracowaniu audytu:
-
„Audyt energetyczny systemu c.w.u. Akademii Wychowania Fizycznego i Sportu im. Jędrzeja
Śniadeckiego w Gdańsku”, Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA, Gdańsk, październik
2008 r.;
- dane przekazane przez inwestora;
- aktualna taryfa dla ciepła Gdańskiego Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej sp. z o.o.;
- aktualna taryfa dla ciepła Elektrociepłowni Wybrzeże SA.
3. Inwentaryzacja techniczno-budowlana
3.1. Dane ogólne
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu (AWFiS) im. Jędrzeja Śniadeckiego mieści się w
zespole budynków przy ul. Kazimierza Górskiego 1 w Gdańsku.
BAPE SA – Gdańsk
2
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
Rys. Plan sytuacyjny kompleksu budynków AWFiS przy ul. Kazimierza Górskiego 1 w Gdańsku
3.2. Charakterystyka źródeł ciepła na potrzeby przygotowania c.w.u.
Źródłami ciepła do przygotowania c.w.u. dla obiektów Akademii Wychowania Fizycznego i
Sportu (AWFiS) przy ul. Kazimierza Górskiego 1 w Gdańsku są:
−
własny grupowy wymiennikowy węzeł cieplny, zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej
należącej do Gdańskiego Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej; węzeł jest trzyfunkcyjny przygotowujący czynnik grzewczy na potrzeby c.o., wentylacji mechanicznej i klimatyzacji
oraz przygotowujący c.w.u. na potrzeby obiektów sportowych AWFiS, przygotowywanie
ciepłej wody przepływowe bezzasobnikowe; węzeł jest zautomatyzowany;
−
jednofunkcyjna kotłownia olejowa przygotowująca c.w.u. głównie na potrzeby obiektów
dydaktycznych i akademików AWFiS, kotłownia wyposażona jest w urządzenia
magazynujące c.w.u. – 6 zbiorników o pojemności 500 dm3 każdy.
Woda podgrzewana jest do temperatury 55°C.
BAPE SA – Gdańsk
3
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
Zużycie zimnej wody na potrzeby przygotowania c.w.u. oraz ilość ciepła zużytego na
przygotowanie c.w.u. nie jest opomiarowane, mierzone jest jedynie całkowite zużycie ciepła
w grupowym węźle cieplnym (pomiar ciepła na potrzeby c.o., wentylacji i c.w.u. dla wszystkich
budynków zasilanych z węzła).
3.3. Charakterystyka instalacji wewnętrznych c.w.u.
Instalacje c.w.u. są wyposażone w cyrkulację. Obiegi w instalacjach cyrkulacyjnych są
wymuszone centralnie (w grupowym węźle ciepłowniczym i kotłowni) przez pompy
cyrkulacyjne. Układ cyrkulacji c.w.u. nie jest wyposażony w urządzenia regulacyjne.
Wiek poszczególnych części instalacji jest równy wiekowi zaopatrywanych budynków, z
wyjątkiem budynku pływalni, gdzie instalacja została wymieniona oraz z wyjątkiem niewielkich
fragmentów instalacji, które zostały wymienione w pozostałych budynkach. Przewody instalacji
wykonane są z rur stalowych ocynkowanych.
Instalacje nie były modernizowane z wyjątkiem niewielkich fragmentów.
4. Zapotrzebowanie na ciepło na potrzeby przygotowania c.w.u.
Obliczenia aktualnego zapotrzebowania AWFiS na moc i ciepło na przygotowanie c.w.u.
przedstawiono w tabeli poniżej.
Obliczenia zapotrzebowania na ciepło na potrzeby przygotowania c.w.u. wykonano zgodnie z
Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii
obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku
stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów
świadectw ich charakterystyki energetycznej (Dz.U. nr 201 poz. 1240).
Obliczenia te wykonano w oparciu o przyjęte roczne zużycie ciepłej wody.
Obliczenia zapotrzebowania na moc cieplną do przygotowania c.w.u. wykonano zgodnie z normą
PN-B-01706:1992 jako zapotrzebowanie średnie godzinowe.
Tab. Obliczenia aktualnego zapotrzebowania na ciepło i moc cieplną do przygotowania c.w.u.
kJ/(kg.K)
4,19
kg/m3
1000
Temperatura wody zimnej, θo
°C
10
Temperatura ciepłej wody, θcw
°C
55
Ciepło właściwe wody, cw
Gęstość wody, ρw
Zapotrzebowanie na ciepło
WĘZEŁ
KOTŁO
CIEPLN
RAZEM
WNIA
Y
Przyjęte roczne zapotrzebowanie na c.w.u., qr 0
m3/rok
2 700
4 600
7 300
Obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania
c.w.u.:
Qcw,nd 0 = qr 0 ⋅ cw ⋅ ρw ⋅ (θcw – θo) ⋅ 10-6
GJ/rok
509,1
867,3
1 376
-
0,96
0,85
Średnia roczna sprawność wytworzenia nośnika ciepła do
przygotowania ciepłej wody z energii dostarczonej do
granicy bilansowej obiektu, ηcw,g 0
BAPE SA – Gdańsk
4
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
Średnia roczna sprawność przesyłu (dystrybucji) c.w.u. od
źródła ciepła do punktów odbioru, ηcw,d 0
Średnia roczna sprawność akumulacji ciepłej wody w
elementach pojemnościowych systemu ciepłej wody,
-
0,40
0,40
-
1,00
0,99*
Średnia roczna sprawność wykorzystania, ηcw,e
-
1,00
1,00
Średnia roczna sprawność całkowita systemu:
ηcw 0=ηcw,g 0 · ηcw,s 0 · ηcw,d 0 · ηcw,e
-
0,38
0,34
ηcw,s 0
Obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło do
przygotowania c.w.u.:
Qcw 0 = Qcw,nd 0/η
ηcw 0
GJ/rok
1 339,7 2 550,9 3 890,6
Zapotrzebowanie na moc cieplną
tuż
dni/rok
150
300
τ
h/dobę
10
18
dm3/s
1 800
852
2 652
kW
94,3
44,6
138,9
Okres użytkowania instalacji
Średniogodzinowe zapotrzebowanie na c.w.u.:
qh śred 0 = q r 0 /(tuż ⋅ τ)
Zapotrzebowanie na moc cieplną na przygotowanie
c.w.u. (średnie godzinowe):
qcw 0 = qh śred 0 ⋅ cw ⋅ ρw ⋅ (θcw – θo) /3 600 000
*Średnią roczną sprawność akumulacji/magazynowania ciepłej wody w kotłowni dla stanu
istniejącego obliczono ze wzoru:
η
=
cw, s 0
Qcw,nd 0 + ∆Qcw, d 0
Qcw,nd 0 + ∆Qcw, d 0 + ∆Qcw, s 0
gdzie:
Qcw,nd0
∆Qcw,d0
∆Qcw,s0
roczne zapotrzebowanie na energię użytkową (ciepło użytkowe) do
przygotowania ciepłej wody (obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło do
podgrzania c.w.u.) przez obiekty zasilane w c.w.u. z kotłowni w stanie
istniejącym,
uśrednione roczne straty ciepła instalacji przesyłu/transportu (dystrybucji)
ciepłej wody użytkowej wytworzonej w kotłowni,
uśrednione roczne straty ciepła w elementach pojemnościowych systemu
ciepłej wody zasilanego z kotłowni,
kWh/rok
kWh/rok
kWh/rok
Straty ciepła zbiorników ciepłej wody w kotłowni obliczono ze wzoru:
∆Qcw, s 0 = Σ(VS ⋅ q S ⋅ t CW ) ⋅ 10 −3
gdzie:
tCW
VS
[kWh/rok]
czas działania układu ciepłej wody w ciągu roku,
pojemność zbiornika ciepłej wody,
BAPE SA – Gdańsk
h/rok
dm3
5
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
qS
W/dm3
jednostkowe straty ciepła zbiornika ciepłej wody,
Pojemność zbiornika
ciepłej wody
VS
dm3
500
500
500
500
500
500
500
500
Razem, ∆Qcw,s0
Jednostkowe straty
ciepła przez zbiornik
ciepłej wody
qS
W/dm3
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Czas działania
układu c.w.u.
tCW
h/rok
8 760
8 760
8 760
8 760
8 760
8 760
8 760
8 760
Straty ciepła przez
zbiorniki ciepłej
wody
. .
VS qS tCW.10-3
kWh/rok
1 095,0
1 095,0
1 095,0
1 095,0
1 095,0
1 095,0
1 095,0
1 095,0
8 760,0
ηcw,s 0 = (240 917 + 361 375) kWh/rok/(240 917 + 361 375 + 8 760) kWh/rok = 0,99
5. Taryfa i opłaty za ciepło
Koszty ciepła na przygotowanie c.w.u. w węźle ciepłowniczym obliczono przyjmując aktualne
ceny i stawki opłat producenta ciepła (Elektrociepłownie Wybrzeże SA) wg grupy taryfowej 2W
oraz dostawcy ciepła (Gdańskiego Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej (GPEC) sp. z o.o.) wg
grupy taryfowej VIII.1. obowiązującej dla węzła grupowego AWFiS.
Ceny i stawki opłat obowiązujące w taryfach producenta i dostawcy ciepła przedstawiono w tabeli
poniżej.
Tab. Ceny i stawki opłat wg aktualnych taryf GPEC i Elektrociepłowni Wybrzeże
Rodzaj opłat
Jednostka
Opłaty zmienne
Cena ciepła
zł/GJ
Stawka opłaty zmiennej za usługi
zł/GJ
przesyłowe
Opłaty stałe
Cena za zamówioną moc cieplną
zł/(MW·m-c)
Stawka opłaty za usługę przesyłową zł/(MW·m-c)
Ceny i stawki opłat Ceny i stawki opłat
netto
brutto
24,29
29,88
15,28
18,79
1 834,05
3 744,17
2 255,88
4 605,33
Jednostkowe opłaty za ciepło w węźle ciepłowniczym określone na potrzeby niniejszego audytu
przedstawiono w tabeli poniżej.
Tab. Jednostkowe opłaty za ciepło w węźle ciepłowniczym
Opłata zmienna brutto odpowiadająca opłacie za ciepło i zmiennej
opłacie za usługi przesyłowe, Oz
zł/GJ
Stała opłata miesięczna brutto odpowiadająca opłacie za moc
zł/(MW·m-c)
zamówioną i opłacie stałej za usługi przesyłowe, Om
48,67
6 861,21
Koszty ciepła na przygotowanie c.w.u. w kotłowni obliczono przyjmując:
- aktualną cenę brutto paliwa (oleju opałowego) wynoszącą 3,05 zł/dm3;
BAPE SA – Gdańsk
6
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
- wartość opałową paliwa (oleju opałowego) wynoszącą 37 MJ/dm3.
Jednostkowe opłaty za ciepło w kotłowni określone na potrzeby niniejszego audytu
przedstawiono w tabeli poniżej.
Tab. Jednostkowe opłaty za ciepło w kotłowni
Opłata zmienna brutto odpowiadająca cenie paliwa, Oz k
zł/GJ
82,43
Stała opłata miesięczna brutto, Om k
zł/m-c
0,00
6. Ocena stanu systemu przygotowania i dystrybucji c.w.u.
Stan techniczny instalacji wewn. c.w.u. jest różny od złego (najstarsze budynki) do dobrego
(instalacje w najnowszych budynkach, instalacje wymienione).
Najstarsze części instalacji c.w.u. (instalacje w budynkach A, B i C) są już wyeksploatowane i
kwalifikują się do wymiany.
System c.w.u. AWFiS charakteryzuje się wysokimi stratami ciepła. Straty ciepła w węzłach
cieplnych oraz instalacjach zewnętrznych i wewnętrznych wynoszą ponad 60%.
Na wysokość strat ciepła ma wpływ temperatura ciepłej wody i ciepłej wody cyrkulacyjnej, a
także stan izolacji przewodów c.w.u. Temperatura ciepłej wody jest właściwa ze względu na
automatyczne regulowanie w węźle cieplnym temperatury dostarczanej c.w.u., jednakże mogą
występować zawyżenia temperatury wody cyrkulacyjnej ze względu na brak regulacji układu
cyrkulacyjnego. Izolacja przewodów c.w.u. jest w różnym stanie technicznym, w zależności od
budynku. Tym samym, w części budynków, gdzie stan izolacji jest zły lub występują braki
izolacji, mogą występować ponadnormatywne straty energii cieplnej na przesyle. Ponadto w
budynkach, które nie są użytkowane w godzinach popołudniowych i nocnych udział strat ciepła w
ogólnym zapotrzebowaniu na ciepło na potrzeby c.w.u. jest wysoki ze względu na straty na
cyrkulacji (w sieci zewn. i w instalacji wewn.) w okresach, kiedy nie ma rozbiorów.
Dochodzą do tego straty akumulacji ze względu na magazynowanie ciepłej wody w zbiornikach
w kotłowni.
Ciepło oddawane przez instalacje ciepłej wody ogrzewa budynki, co jest korzystnym zjawiskiem
w okresie niskich temperatur zewnętrznych; natomiast w okresie wysokich temperatur
zewnętrznych dogrzewanie budynków jest zbyteczne i ciepło to nie jest wykorzystywane, a wręcz
pogarsza mikroklimat pomieszczeń.
Duża część ciepłej wody przygotowywana przy użyciu nieekonomicznego źródła ciepła jakim jest
kotłownia olejowa.
AWFiS prowadzi obecnie remont systemu zasilania w ciepło i c.w.u. obiektów, w tym wymianę
węzła cieplnego oraz sieci dystrybucyjnych c.o. i c.w.u. Prace te nie wchodzą w zakres
niniejszego projektu.
W ramach niniejszego projektu przewiduje się podłączenie instalacji c.w.u. z kotłowni do węzła
ciepłowniczego oraz montaż zasobnika c.w.u. o pojemności 3 m3. Pozwoli to na wyłączenie z
bieżącej eksploatacji kotłowni olejowej i przejście na zasilanie odbiorców w c.w.u.
przygotowywaną w nowym węźle cieplnym. Kotłownia pełniłaby jedynie funkcję rezerwową.
W celu monitornigu zużycia c.w.u. w poszczególnych budynkach, a także monitoringu
przepływów c.w.u. cyrkulacyjnych, wskazane jest zamontowanie wodomierzy c.w.u. i c.w.u.
cyrkulacyjnej na wejściu instalacji c.w.u. w każdym budynku.
Duże zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową obiektu oraz specyfika jej użytkowania (m.in.
c.w.u. na potrzeby basenu) czyni celowym wykorzystanie energii słonecznej na potrzeby
przygotowania ciepłej wody użytkowej. Energia słoneczna jest jednym ze źródeł energii
BAPE SA – Gdańsk
7
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
niekonwencjonalnej, która w aspekcie ochrony środowiska jest najbardziej „czystą” postacią
energii. W związku z tym, urządzenia do pozyskiwania energii słonecznej, jako źródła energii
odnawialnej objęte są różnego rodzaju formami wspomagania finansowego przez fundusze
ekologiczne. Ponadto pozyskanie energii w takich urządzeniach odbywa praktycznie
bezkosztowo. W wypadku otrzymania dotacji na montaż instalacji słonecznej inwestycja taka
staje się bardzo opłacalna z ekonomicznego punktu widzenia.
Kolektory słoneczne można montować na dowolnych dostępnych powierzchniach
niezacienionych. Największą sprawność kolektorów uzyskuje się, jeżeli zorientowane są one na
południe. Dopuszcza się odchylenie kąta azymutu w granicach ±30÷45°. Przy większym
odchyleniu kolektora od kierunku południowego, jego wydajność ulega szybkiemu obniżeniu. Ze
względu na kąt padania promieni słonecznych w Polsce dla instalacji całorocznych (tak jak w
wypadku analizowanego obiektu) nadają się powierzchnie poziome lub o kącie nachylenia do
poziomu nie większym niż 60°. Optymalne nachylenie kolektorów w warunkach polskich dla
instalacji c.w.u. użytkowanych przez cały rok wynosi 30 ÷ 60°. Inne ograniczenia to:
odpowiednia nośność elementu, na którym będą znajdować się kolektory; techniczna możliwość
trwałego zamocowania kolektorów zapewniająca odporność na wilgoć, działanie wiatru i inne
warunki atmosferyczne; możliwość dostępu do kolektorów celem napraw, konserwacji i
czyszczenia. Ograniczeniem mogą być względy estetyczne lub ograniczenia wynikające z
ochrony obiektów zabytkowych lub dzielnic o charakterze zabytkowym (dla wszystkich
większych instalacji należy wykonywać projekty architektoniczne). Powierzchniami pod
kolektory mogą być na dachy, stropodachy, tarasy itp., ale również teren wokół zasilanego
obiektu.
W tym wypadku najbardziej odpowiednim miejscem na kolektory są dachy istniejących
budynków. Montowanie kolektorów na dachu jest korzystne, gdyż nie zabiera dodatkowego
miejsca i nie zacienia budynków.
Ze względu na nierównomierny rozkład promieniowania słonecznego zarówno w ciągu roku jak
w ciągu doby oraz występowanie okresów całkowitego braku tej energii, konieczne jest
stosowanie dodatkowego źródła ciepła wspomagającego (np. konwencjonalnego) oraz
akumulatorów ciepła/ciepłej wody. W tym wypadku może to być istniejący węzeł cieplny.
7. Wybór optymalnego wariantu przedsięwzięcia termomodernizacyjnego prowadzącego do
zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło na przygotowanie ciepłej wody użytkowej
Optymalny wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, związanego ze zmniejszeniem
zapotrzebowania na ciepło na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej jest to wariant, dla
którego prosty czas zwrotu nakładów SPBT przyjmuje wartość minimalną, przy czym porównuje
się warianty o tym samym zakresie ulepszeń technicznych.
Przewiduje się następujące ulepszenia poprawiające sprawność systemu przygotowania i
dystrybucji c.w.u. i dostosowujące instalację do aktualnych wymagań technicznych:
Wariant 1:
- wymiana części instalacji w najgorszym stanie technicznym tzn. wymiana całej instalacji
w budynkach A, B i C; nowa instalacja zostanie wyposażona w urządzenia
wodooszczędne (perlatory, ograniczniki czasowe), wszystkie przewody instalacji c.w.u.
będą zaizolowane,
- płukanie chem. pozostałych instalacji c.w.u. z wyjątkiem instalacji w pływalni,
- montaż baterii na fotokomórkę lub z ogranicznikami czasowymi na umywalkach w
budynkach sal sportowych,
- montaż baterii natryskowych z ogranicznikami czasowymi w budynkach sal sportowych,
- montaż termostatycznych zaworów regulacyjnych w układzie cyrkulacji (na pionach w
budynkach A, B i C i głównych gałęziach w pozostałych budynkach),
BAPE SA – Gdańsk
8
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
wprowadzenie ograniczenia czasu pracy cyrkulacji w tych częściach, gdzie jest to możliwe
(np. sale sportowe) w godzinach nocnych oraz w dni wolne poprzez ograniczenie czasu
pracy pompy cyrkulacyjnej,
- montaż wodomierzy c.w.u. na wejściu do budynków (wodomierz na zasilaniu i wodomierz
na cyrkulacji) i w źródłach ciepła,
- uzupełnienie izolacji cieplnej przewodów c.w.u. w budynkach sal XI i XII-XIII,
- podłączenie instalacji c.w.u. z kotłowni do węzła ciepłowniczego i montaż szczytowego
zasobnika c.w.u. o poj. 3 m3 w węźle ciepłowniczym,
- montaż instalacji słonecznej wspomagającej przygotowanie c.w.u.
Zaproponowano wykonanie instalacji słonecznej z kolektorami próżniowymi, skierowanymi na
południe, ustawionymi pod katem 45° do poziomu, o powierzchni netto 200 m2, zlokalizowanymi
na dachu sali XIII (dach ten jest dachem płaskim o odpowiedniej konstrukcji i jest on
zlokalizowany w pobliżu węzła ciepłowniczego) i podłączenie tej instalacji do węzła
ciepłowniczego jako źródła wspomagającego. Instalacja ta wymaga zamontowania dodatkowych
(poza planowanym zasobnikiem o poj. 3 m3) akumulatorów/zasobników c.w.u. w węźle
ciepłowniczym.
Sumy miesięczne całkowitego promieniowania słonecznego w watogodzinach na metr
kwadratowy dla roku standardowego, na powierzchnię nachyloną do poziomu pod kątem 45° i
zorientowaną na południe dla stacji meteorologicznej Gdańsk Port Północny, przyjęto na
podstawie bazy danych Ministerstwa Infrastruktury i podano w tabeli poniżej.
-
Tab. Sumy miesięczne całkowitego promieniowania słonecznego dla roku standardowego, na powierzchnię
nachyloną do poziomu pod kątem 45° i zorientowaną na południe dla stacji meteorologicznej Gdańsk Port Północny
Okres
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
rok
Suma całkowitego promieniowania słonecznego
Wh/m2
31 980
35 451
63 342
107 053
139 066
130 280
149 835
115 663
76 963
65 018
28 135
20 058
962 844
3,4662 GJ/(rok·m2)
Ilość całkowitego promieniowania słonecznego podająca na powierzchnię 200 m2, określona na
podstawie danych przedstawionych w tabeli powyżej, wynosi 693,2 GJ/rok. Średnią sprawność
instalacji słonecznej przyjęto równą 0,45. Sprawność ta określa średni stopień wykorzystania
całkowitego promieniowania słonecznego w ciągu roku. Przy powyższych założeniach ilość
energii użytecznej z kolektorów słonecznych w warunkach roku standardowego wynosi
311,9 GJ/rok.
Obliczenia zapotrzebowania na ciepło na przygotowanie c.w.u. po modernizacji przedstawiono w
tabeli poniżej. W obliczeniach zapotrzebowania budynku na ciepło na potrzeby c.w.u. po
modernizacji instalacji c.w.u. przyjęto, że regulacja układu cyrkulacji, uzupełnienie izolacji
cieplnej przewodów oraz wymiana albo płukanie przewodów c.w.u. wpłynie na podwyższenie
BAPE SA – Gdańsk
9
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
sprawności instalacji c.w.u., a montaż urządzeń wodooszczędnych pozwoli na zmniejszenie
zużycia c.w.u. o 10%.
Tab. Obliczenia zapotrzebowania na ciepło do przygotowania c.w.u. po modernizacji
kJ/(kg.K)
4,19
kg/m3
1000
Temperatura wody zimnej, θo
°C
10
Temperatura ciepłej wody, θcw
°C
55
m3/rok
6 570
GJ/rok
1 238,8
-
0,96
-
0,60
-
0,97
Średnia roczna sprawność wykorzystania, ηcw,e
-
1,00
Średnia roczna sprawność całkowita systemu:
ηcw 1=ηcw,g 1 · ηcw,s 1 · ηcw,d 1 · ηcw,e
-
0,56
GJ/rok
311,9
Ciepło właściwe wody, cw
Gęstość wody, ρw
Wariant 1
Zapotrzebowanie na ciepło
Przyjęte roczne zapotrzebowanie na c.w.u., qr 1
Obliczeniowe zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania
c.w.u.:
Qcw,nd 1 = qr 1 ⋅ cw ⋅ ρw ⋅ (θcw – θo) ⋅ 10-6
Średnia roczna sprawność wytworzenia nośnika ciepła do
przygotowania ciepłej wody z energii dostarczonej do
granicy bilansowej obiektu, ηcw,g 1
Średnia roczna sprawność przesyłu (dystrybucji) c.w.u. od
źródła ciepła do punktów odbioru, ηcw,d 1
Średnia roczna sprawność akumulacji ciepłej wody w
elementach pojemnościowych systemu ciepłej wody,
ηcw,s 1
Energia słoneczna, Qs
Obliczeniowe
zapotrzebowanie
na
ciepło
do
przygotowania c.w.u. (z uwzględnieniem energii
GJ/rok
słonecznej):
Qcw 1 = (Qcw,nd 1/(ηcw,s1 · ηcw,d1 · ηcw,e1) - Qs)/ηcw,g1
1 892,3
Zapotrzebowanie na moc cieplną
tuż
dni/rok
300
τ
h/dobę
18
dm3/s
1 217
kW
63,7
Okres użytkowania instalacji
Średniogodzinowe zapotrzebowanie na c.w.u.:
qh śred 1 = q r 1 /(tuż ⋅ τ)
Zapotrzebowanie na moc cieplną na przygotowanie
c.w.u. (średnie godzinowe):
qcw 1 = qh śred 1 ⋅ cw ⋅ ρw ⋅ (θcw – θo) /3 600 000
BAPE SA – Gdańsk
10
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
Specyfikacje ilościową modernizacji systemu c.w.u. przedstawiono w tabeli poniżej.
Tab. Specyfikacja ilościowa modernizacji systemu przygotowania i dystrybucji c.w.u.
Budynek
A
B
C
łącznik A-C
łącznik B-C
hotel asystenta
sale I-III
sale IV-X
pływalnia XI
sale XII-XIII
kryta bieżnia
RAZEM
Zawory termostatyczne
szt.
15
20
25
1
0
1
3
3
1
1
3
73
Wodomierze c.w.u.
kpl.
1
1
1
1
0
1
3
3
1
1
3
16
Planowane nakłady na modernizację systemu przygotowania i dystrybucji c.w.u. przedstawiono w
tabeli poniżej. Podstawą ustalenia wartości nakładów na modernizację instalacji c.w.u. była
analiza własna.
Tab. Nakłady inwestycyjne na modernizację systemu przygotowania i dystrybucji c.w.u.
Rodzaj modernizacji
Wymiana instalacji c.w.u. z montażem
urządzeń energooszczędnych w
budynkach A, B, C
Płukanie instalacji w budynkach:
łącznika A-C, sal I-III, sal IV-X, krytej
bieżni, sal XII-XIII
Montaż wodomierzy na wejściu
przewodów zasilających c.w.u. do
budynków
Montaż wodomierzy na wyjściu
przewodów cyrkulacyjnych z
budynków
Montaż zaworów termostatycznych na
głównych gałęziach lub pionach c.w.u.
cyrkulacyjnej
Montaż baterii z ogranicznikami
czasowymi w natryskach
Montaż urządzeń wodooszczędnych na
umywalkach
Izolacja cieplna przewodów c.w.u.
Podłączenie instalacji c.w.u. z kotłowni
do węzła ciepłowniczego i montaż
szczytowego zasobnika c.w.u. o poj.
BAPE SA – Gdańsk
Jedn.
Nakłady Nakłady Nakłady z
Liczba
jednostek jedn. bez jedn. z
VAT
VAT
VAT
zł/jedn.
zł/jedn.
zł
kpl.
3
100 000
123 000
369 000
kpl.
5
2 000
2 460
12 300
szt.
16
200
246
3 936
szt.
16
100
123
1 968
szt.
73
350
431
31 427
szt.
82
100
123
10 086
szt.
67
100
123
8 241
m
90
100
123
11 070
kpl.
1
40 000
49 200
49 200
11
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
3 m3
Montaż instalacji słonecznej z
m2
200
kolektorami próżniowymi
Nakłady na modernizację systemu c.w.u. łącznie, Ncw
3 428
4 182
836 432
1 333 660
Opłacalność przedsięwzięcia termomodernizacyjnego związanego ze zmniejszeniem
zapotrzebowania na ciepło na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej przedstawiono w
tabeli poniżej.
Tab. Opłacalność przedsięwzięcia termomodernizacyjnego związanego ze zmniejszeniem zapotrzebowania na ciepło
na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej
Stan po
moderniza
Stan
Jednostka
istniejący
cji Wariant 1
Zapotrzebowanie na ciepło na przygotowanie c.w.u. z
węzła ciepłowniczego Qcw w0, Qcw w1
Zapotrzebowanie na ciepło na przygotowanie c.w.u. z
kotłowni Qcw k0, Qcw k1
Zapotrzebowanie na moc cieplną na przygotowanie c.w.u.
węzła ciepłowniczego qcw w0, qcw w1
Zapotrzebowanie na moc cieplną na przygotowanie c.w.u.
kotłowni qcw k0, qcw k1
Roczna oszczędność kosztów ciepła:
∆Orcw = Qcw w0 · Oz + Qcw k0 · Oz k - Qcw w1 · Oz - Qcw k1 · Oz k
+ 12 · (qcw w0/1000) · Om - 12 · (qcw w1/1000) · Om
Planowane nakłady (z VAT) na przedsięwzięcie, Ncw
SPBT = Ncw/∆Orcw
GJ/rok
1 339,7
1 892,3
GJ/rok
2 550,9
0,0
kW
94,3
63,7
kW
44,6
0,0
zł/rok
185 895
zł
lata
1 333 660
7,2
8. Wnioski
1.
Budynki AWFiS charakteryzują się obecnie wysokim zużyciem ciepła na potrzeby
przygotowania c.w.u. Łączne zapotrzebowanie energii (w paliwie) na cele przygotowania
ciepłej wody użytkowej wynosi 3 890,6 GJ/rok a obliczeniowe zapotrzebowanie mocy
138,9 kW.
2.
Koszty ciepła do przygotowania c.w.u. dla AWFiS wynoszą obecnie 283 tys. zł rocznie.
3.
Celem obniżenia kosztów energii cieplnej na przygotowanie c.w.u. zaproponowano
wykonanie poniższych ulepszeń i przedsięwzięć termomodernizacyjnych:
− wymiana instalacji w najgorszym stanie technicznym tzn. w budynkach A, B i C; nowa
instalacja zostanie wyposażona w urządzenia wodooszczędne (perlatory, ograniczniki
czasowe), wszystkie przewody instalacji c.w.u. będą zaizolowane,
− płukanie chem. pozostałych instalacji c.w.u., z wyjątkiem instalacji w pływalni,
− montaż baterii na fotokomórkę lub z ogranicznikami czasowymi na umywalkach w
budynkach sal sportowych,
− montaż baterii natryskowych z ogranicznikami czasowymi w budynkach sal sportowych,
− montaż termostatycznych zaworów regulacyjnych w układzie cyrkulacji (na pionach w
budynkach A, B i C i głównych gałęziach w pozostałych budynkach),
BAPE SA – Gdańsk
12
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
− wprowadzenie ograniczenia czasu pracy cyrkulacji w tych częściach, gdzie jest to
możliwe (np. sale sportowe) w godzinach nocnych oraz w dni wolne poprzez
ograniczenie czasu pracy pompy cyrkulacyjnej,
− montaż wodomierzy c.w.u. na wejściu do budynków (wodomierz na zasilaniu i
wodomierz na cyrkulacji) i w źródłach ciepła,
− uzupełnienie izolacji cieplnej przewodów c.w.u. w budynkach sal XI i XII-XIII,
− podłączenie instalacji c.w.u. z kotłowni do węzła ciepłowniczego i montaż szczytowego
zasobnika c.w.u. o poj. 3 m3,
- montaż instalacji słonecznej całorocznej wspomagającej przygotowanie c.w.u. z
kolektorami próżniowymi o łącznej powierzchni netto 200 m2 podłączonej do węzła
ciepłowniczego.
Przewody c.w.u. należy zaizolować otulinami o grubości zgodnej z Rozporządzeniem
Ministra Infrastruktury z dnia 6.11.2008 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr
201 poz. 1238) jak niżej:
Średnica
Minimalna grubość izolacji
wewnętrzna
(materiał izolacyjny o współczynniku
przewodu
przewodzenia ciepła λ = 0,035 W/(m·K)*)
mm
mm
do 22
20
22 ÷ 35
30
35 ÷ 100
równa średnicy wewnętrznej rury
ponad 100
100
*przy zastosowaniu materiału izolacyjnego o innym współczynniku przewodzenia ciepła niż
podano w rozporządzeniu należy odpowiednio skorygować grubość warstwy izolacyjnej
Kolektory należy zamontować na dachu budynku sali XIII pod katem 45° do poziomu i
powinny być one skierowane na południe. Przed przystąpieniem do montażu kolektorów
należy sprawdzić nośność dachu pod kątem montażu kolektorów i w razie potrzeby
zaprojektować i zamontować konstrukcję odciążającą, która przeniesie obciążenie od
kolektorów na elementy nośne budynku.
Kolektory powinny być rozmieszczone w sposób uniemożliwiający wzajemne przesłanianie
się. Należy przyjąć takie ustawienie kolektorów, jakie wynika z kąta wzniesienia Słońca w
najkrótszym dniu roku, czyli w południe astronomiczne w dniu 21 grudnia.
Instalacja słoneczna wymaga zamontowania dodatkowych (poza planowanym zasobnikiem
o poj. 3 m3) akumulatorów/zasobników c.w.u. w węźle ciepłowniczym. Istnieje możliwość
wykorzystania zasobników z kotłowni pod warunkiem ich odpowiedniego stanu
technicznego. Zasobniki c.w.u./akumulatory ciepła na potrzeby instalacji słonecznej należy
zaizolować materiałem izolacyjnym o współczynniku przewodzenia ciepła
λ = 0,035 W/(m·K) o grub. 10 cm (przy zastosowaniu materiału izolacyjnego o innym
współczynniku przewodzenia ciepła należy odpowiednio skorygować grubość warstwy
izolacyjnej).
4.
Opisane działania termomodernizacyjne przyczynią się do obniżenia zapotrzebowania na
ciepło do przygotowania c.w.u. na potrzeby AWFiS o 1 998,3 GJ/rok, czyli o 51%.
Oszczędności z zastosowanych ulepszeń (wg obowiązujących obecnie stawek za zakupione
ciepło) wyniosą 185 895 zł/rok.
BAPE SA – Gdańsk
13
Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku, ul. K. Górskiego 1 – system ciepłej wody użytkowej
5.
Łączne nakłady na wykonanie wszystkich ulepszeń dotyczących systemu c.w.u. wyniosą
1 333 660 zł. Opłacalność tych ulepszeń określona wskaźnikiem prostego okresu zwrotu
nakładów SPBT wynosi 7,2 lat.
6.
Każdorazowo w trakcie remontów budynku oraz wykonywania modernizacji i przeróbek
instalacji c.w.u. należy uzupełniać lub wymieniać izolację termiczną przewodów c.w.u.
Dotyczy to wszystkich przewodów c.w.u., nie tylko prowadzonych przez nieogrzewane
pomieszczenia lub ułożonych w kanałach, ale również pionów, prowadzonych przez
pomieszczenia ogrzewane, a które były do tej pory niezaizolowane. Grubość izolacji
powinna być zgodna z wymaganiami Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia
6.11.2008 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 201 poz. 1238).
7.
Ostatnim krokiem, po zakończeniu prac termomodernizacyjnych powinno być stałe
monitorowanie zużycia ciepłej wody w poszczególnych budynkach i źródłach ciepła.
Pozwoli to na pełną kontrolę zużycia mediów oraz podejmowanie kolejnych działań
zmierzających do zmniejszenia zużycia i kosztów energii. Monitoring taki jest też jednym z
wymogów programu priorytetowego NFOŚiGW pt.: "System Zielonych Inwestycji (GIS Green Investment Scheme) Część 5) Zarządzanie energią w budynkach wybranych
podmiotów sektora finansów publicznych".
BAPE SA – Gdańsk
14