AUDYTING I CERTYFIKACJA ENERGETYCZNA BUDYNKÓW

OBLICZENIE EFEKTU EKOLOGICZNEGO W WYNIKU
PLANOWANEGO ZASTOSOWANIA KOLEKTORÓW
SŁONECZNYCH WRAZ Z INSTALACJĄ SOLARNĄ
WSPOMAGAJĄCYCH PRZYGOTOWANIE CIEPŁEJ WODY
UŻYTKOWEJ W BUDYNKACH MIESZKALNYCH
JEDNORODZINNYCH NA TERENIE GMINY
KROŚNIEWICE.
Dotyczy projektu:
"WYKORZYSTANIE
ŹRÓDEŁ
ENERGII
ODNAWIALNEJ
POPRZEZ
POWSZECHNĄ INSTALACJĘ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ
KOTŁOWNI NA BIOMASĘ JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE
KROŚNIEWICE"
ETAP II - INSTALACJA KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH
Opracował:
Maciej Majak
czerwiec 2010 r.
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ
KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ
JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
Spis treści opracowania:
1. Przedmiot i cel opracowania
2. Podstawa opracowania
3. Dane wyjściowe
4. Założenia
5. Obliczenia
6. Zbiorcze wyniki obliczeń oraz wnioski
Strona 2 z 11
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ
KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ
JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
1.
Przedmiot i cel opracowania.
Przedmiotem opracowania jest obliczenie efektu ekologicznego w wyniku planowanego
zastosowania kolektorów słonecznych wraz z instalacją solarną do przygotowania ciepłej
wody użytkowej w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych na terenie gminy Krośniewice.
Celem niniejszego opracowania jest wykazanie efektu ekologicznego w zakresie
niezbędnym do złożenia wniosku o dofinansowanie projektu w ramach Osi priorytetowej II
Ochrona Środowiska, zapobieganie zagrożeniom i energetyka, Działanie II.9 Odnawialne
źródła energii, Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego na lata 20072013.
Dokumentacja ma na celu uzyskanie funduszy na wykonania modernizacji instalacji
ciepłej wody użytkowej (montaż instalacji kolektorów słonecznych).
2.
Podstawa opracowania.
Podstawę niniejszego opracowania stanowi umowa z Gminą Krośniewice, nr
88a/AO/KR/2009 z dnia 09.06.2010 r.
3.
Dane wyjściowe.
Stan istniejący
Podział budynków ze względu na proponowaną wielkość instalacji solarnej:
Do 4 mieszkańców włącznie – 195 budynków;
Powyżej 4 mieszkańców – 240 budynków.
Sumaryczna ilość mieszkańców – 1956 osób.
Źródło ciepłej wody – paliwo - wg poniższego zestawienia:
Rodzaj medium
Węgiel / Eko-groszek
429 1
Ilość budynków
Olej
6
Stan projektowany:
 PAKIET I – dla budynków jednorodzinnych zamieszkałych przez rodzinę
maksymalnie 4-osobową:
kolektor próżniowy o
1
w tym
powierzchni absorbera 3,07 m2 wraz z pojemnościowym
25 budynków opalanych eko-groszkiem
Strona 3 z 11
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ
KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ
JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej o pojemności 300l, naczyniem solarnym,
rozdzielaczem, pompą solarną, regulatorem solarnym, zestawem montażowym do dachu
 PAKIET II – dla budynków jednorodzinnych zamieszkałych przez rodzinę powyżej 4osobową:
kolektor próżniowy o łącznej powierzchni absorbera 4,0 m2 (2x2,05m2) wraz z
pojemnościowym podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej o pojemności 500l, naczyniem
solarnym, rozdzielaczem, pompą solarną, regulatorem solarnym, zestawem montażowym do
dachu.
Informacja na temat kolektorów:
- stopień pokrycia zapotrzebowania ciepła na przygotowanie c.w.u. – min. 42,0 %,
- sprawność systemu solarnego – min. 55,0 %.
4.
Założenia.
Ilość ciepłej wody przypadającej na jednego mieszkańca przyjęto wg Rozporządzenia
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).
Czas użytkowania w ciągu roku wynosi 329 dni.
Ciepła woda użytkowa podgrzewana będzie o 45 K Zgodnie z warunkami technicznymi jakim
powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U.2002.75.690 z późn. zm.) należy
zapewnić podgrzew ciepłej wody użytkowej do temperatury min. 55 C.
Zakładane wypadkowe roczne pokrycie zapotrzebowania na c.w.u. przez kolektory słoneczne
przyjęto na poziomie 45%.
Procentowy udział poszczególnych rodzajów źródeł ciepła na dany rodzaj paliwa wraz z
wypadkowymi wartościami sprawności przyjęto wg tabel obliczeniowych z poz. 5.
Wypadkową sprawność wewnętrznej instalacji c.w.u. stanowi suma iloczynu 75% ogółu
instalacji o sprawności eta=0,8 (izolowane przewody bez cyrkulacji) oraz 25% instalacji
c.w.u. o sprawności eta=0,7 (izolowane przewody z cyrkulacją). Analogicznie, jako
najczęstszy przypadek sprawności zasobnika c.w.u. przyjęto sumę iloczynu 30% ogółu
zasobników w systemie wg standardu budynku niskoenergetycznego o sprawności eta=0,86
oraz 70% zasobników o standardzie z lat 1995-2000 o sprawności eta=0,74.
Wartości opałowe paliw, jak również wskaźniki emisji substancji wprowadzanych do
atmosfery podczas energetycznych procesów spalania paliw przyjęto zgodnie z tabelami z
poz. 5.
Strona 4 z 11
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ
KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
5.
Obliczenia.
Tab.1. Obliczeniowe zapotrzebowanie energii dla c.w.u.
Ilość
mieszkańców
Zużycie wody
Czas
użytkowania
w roku
Zużycie
wody
Różnica
temperatur wody
ciepłej i zimnej
Mk
dm3/Mkd
d
dm3/d
°C
kW
GJ/rok
kWh/rok
kWh/doba
1956
35
329
68 460
45
149,40
4 246,78
1 179 662,40
3 585,
Obliczeniowe zapotrzebowanie energii dla
przygotowania c.w.u.
Tab.2. Obliczeniowe zapotrzebowanie energii w rozbiciu na źródło ciepła
Rodzaj medium
Węgiel
Olej opałowy
Łącznie
Ilość budynków
429
6
435
4 188,20
58,58
4246,78
Zapotrzebowanie
roczne netto GJ/rok stan istniejący
Strona 5 z 11
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ
KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
Tab. 3. Analiza energetyczna obiektów zasilanych z węgla kamiennego
WĘGIEL KAMIENNY
Stan przed termomodernizacją
Kotły - węgiel
Kotły dwufunkcyjne
Kotły niskotemperaturowe
do 50 kW
Kotły
starszego typu
SUMA
Udział
50%
35%
15%
Zapotrzebowani Sprawność Sprawność Sprawność
Zapotrzebowanie
e netto GJ/rok źródła ciepła instalacji zasobnika brutto GJ/rok [węgiel]
2094,10
1465,87
628,23
4188,20
0,75
0,90
0,70
0,775
0,775
0,775
0,776
0,776
0,74
4 642,72
2 708,25
1 564,90
8915,87
Zużycie węgla Mg/rok o
wartości opałowej 27000 kJ/kg
330,22
Stan po termomodernizacji
Kotły - węgiel
Kotły dwufunkcyjne
Kotły niskotemperaturowe
do 50 kW
Kotły
starszego typu
Kolektory słoneczne
EFEKT EKOLOGICZNY
Sprawność Sprawność Sprawność
Zapotrzebowanie
źródła ciepła instalacji zasobnika brutto GJ/rok [węgiel]
0,82
0,775
Strona 6 z 11
0,86
Zużycie węgla Mg/rok o
wartości opałowej 27000 kJ/kg
4903,73
181,62
4012,14
4012,14
0
148,60
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ
KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
Tab. 4. Wskaźniki unosu – węgiel kamienny
Wskaźnik unosu
45,000
2 000,000
1,500
1,000
16,000
0,050
0,014
Dla węgla
Kco
Kco2
Kpyłu
KNO2
KSO2
Ksadzy
KB-a-P
Zawartość siarki
0,7
Zawartość części palnych
w pyle
5
Zawartość popiołu
7
[kg/Mg]
[kg/Mg]
[kg/Mg]
[kg/Mg]
[kg/Mg]
[kg/Mg]
[kg/Mg]
[%]
[%]
[%]
Tab. 5. Emisja zanieczyszczeń – węgiel kamienny
Węgiel kamienny
CO
CO2
pył
NO2
SO2
sadza
B-a-P
Emisja przed
Emisja po
termomodernizacją [kg/rok] termomodernizacji [kg/rok]
14 859,90
660 440,00
3 649,80
330,22
3 698,46
115,58
4,62
Strona 7 z 11
8 172,90
363 240,00
2 007,38
181,62
2 034,14
63,57
2,54
Efekt ekologiczny redukcja emisji [kg/rok]
6 687,00
297 200,00
1 642,42
148,60
1 664,32
52,01
2,08
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ
KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
Tab. 6. Analiza energetyczna obiektów zasilanych z oleju opałowego
OLEJ OPAŁOWY
Stan przed termomodernizacją
Kotły - olej opałowy
Kotły dwufunkcyjne
Kotły niskotemperaturowe
do 50 kW
Kotły
starszego typu
SUMA
udział
40%
10%
50%
Zapotrzebowanie
netto GJ/rok
0,75
0,90
0,85
23,43
5,86
29,29
58,58
Zapotrzebowanie
netto GJ/rok
Kotły - olej opałowy Kotły dwufunkcyjne
Kotły niskotemperaturowe
do 50 kW
Kotły
starszego typu
Kolektory słoneczne
EFEKT EKOLOGICZNY
Sprawność Sprawność Sprawność
źródła
instalacji zasobnika
ciepła
0,775
0,775
0,775
0,776
0,776
0,776
Sprawność Sprawność Sprawność
źródła
instalacji zasobnika
ciepła
0,82
0,775
Strona 8 z 11
Zapotrzebowanie
Zużycie oleju Mg/rok o
brutto GJ/rok [olej] wartości opałowej 42000 kJ/kg
0,86
51,95
10,83
57,30
120,08
2,86
Zapotrzebowanie
Zużycie oleju Mg/rok o
brutto GJ/rok [olej] wartości opałowej 42000 kJ/kg
66,04
1,57
54,04
54,04
0
1,29
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ
KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ
JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
Tab. 7. Wskaźniki unosu – olej opałowy
Wskaźnik unosu
0,600
1 650,000
1,800
5,000
19,000
850,000
zawartość siarki
Dla oleju
opałowego
[kg/m3]
[kg/m3]
[kg/m3]
[kg/m3]
[kg/m3]
[kg/m3]
[%]
KCO
KCO2
Kpyłu
KNO2
KSO2
gęstość oleju
0,3
Tab. 8. Emisja zanieczyszczeń – olej opałowy
Olej opałowy
Emisja przed
Emisja po
termomodernizacją [kg/rok] termomodernizacji [kg/rok]
2,02
1,11
5 551,76
3 047,65
6,06
3,32
16,82
9,24
19,18
10,53
CO
CO2
pył
NO2
SO2
6.
Efekt ekologiczny redukcja emisji [kg/rok]
0,91
2 504,11
2,74
7,58
8,65
Zbiorcze wyniki obliczeń oraz wnioski
Tab. 9. Zbiorcze zestawienie wyników obliczeń
Węgiel
Rodzaj medium
Ilość budynków
Zapotrzebowanie roczne netto GJ/rok stan istniejący
Zapotrzebowanie roczne brutto GJ/rok stan istniejący
Olej opałowy
Łącznie
429
6
435
4 188,20
58,58
4246,78
8 915,87
120,08
9 035,95
4 903,73
66,04
4969,77
148,60
1,29
--------------
4 012,14
54,04
4066,18
45%
45%
45%
Zapotrzebowanie roczne brutto GJ/rok stan docelowy
Zaoszczędzone paliwo Mg/rok / Nm3/rok
Efekt ekologiczny GJ/rok
Efekt ekologiczny GJ/rok [%]
Strona 9 z 11
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ
KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ
JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
6 687,00
0,91
6 687,91
297 200,00
2 504,11
299 704,11
1 642,42
2,74
1 645,16
148,60
7,58
156,18
1 664,32
8,65
1 672,97
52,01
0,00
52,01
2,08
0,00
2,08
Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji CO [kg/rok]
Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji CO2 [kg/rok]
Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji pyłu [kg/rok]
Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji NO2 [kg/rok]
Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji SO2 [kg/rok]
Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji sadzy
[kg/rok]
Efekt ekologiczny - zmniejszenie emisji B-a-P
[kg/rok]
Tab. 10. Sumaryczne emisje zanieczyszczeń w stanie pierwotnym i docelowym
Zanieczyszczenie
Emisja w stanie
pierwotnym kg/rok
Emisja w stanie
docelowym kg/rok
14 861,92
665 991,76
3 655,86
347,04
3 717,64
115,58
4,62
CO
CO2
pył
NO2
SO2
sadza
B-a-P
8 174,01
366 287,65
2 010,70
190,86
2 044,67
63,57
2,54
Redukcja emisji - efekt
ekologiczny kg/rok
6 687,91
299 704,11
1 645,16
156,18
1 672,97
52,01
2,08
Tab. 11. Sumaryczne równoważne emisje zanieczyszczeń w stanie pierwotnym i docelowym
Zanieczyszczenie Współczynnik Emisja równoważna –
toksyczności stan pierwotny kg/rok
pyły
NO2
SO2
sadza
B-a-P
SUMA
0,75
0,75
1
3,75
30 000
Emisja równoważna –
stan docelowy kg/rok
2 741,90
260,28
3 717,64
433,43
138 600,00
145 753,25
Strona 10 z 11
1 508,03
143,15
2 044,67
238,39
76 200,00
80 134,24
Efekt ekologiczny - redukcja
równoważnej emisji
zanieczyszczeń kg/rok
1 233,87
117,13
1 672,97
195,04
62 400,00
65 619,01
EFEKT EKOLOGICZNY DLA PROGRAMU
"WYKORZYSTANIE ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ POPRZEZ POWSZECHNĄ INSTALACJĘ
KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ORAZ BUDOWĘ KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ
JAKO WSPARCIE DZIAŁAŃ DLA OCHRONY ŚRODOWISKA W GMINIE KROŚNIEWICE"
Efekt ekologiczny - redukcja równoważnej emisji
zanieczyszczeń
145 753,25
160 000,00
140 000,00
80 134,24
120 000,00
65 619,01
100 000,00
kg/rok 80 000,00
60 000,00
Stan istniejący
Stan docelowy
Efekt ekologiczny
40 000,00
20 000,00
0,00
1
Energetyczny efekt ekologiczny
9035,95
10000,00
9000,00
8000,00
4969,77
7000,00
4066,18
6000,00
GJ/rok 5000,00
4000,00
Stan istniejący
Stan docelowy
Efekt ekologiczny
3000,00
2000,00
1000,00
0,00
1
W wyniku montażu kolektorów słonecznych wraz z instalacją solarną wspomagającą
przygotowanie ciepłej wody użytkowej nastąpi około 45% zmniejszenie zapotrzebowania
energii do podgrzania ciepłej wody użytkowej w ujęciu rocznym co przełoży się na
sumaryczne ograniczenie około 309 920 kg rocznie substancji emitowanych do atmosfery (z
czego 96,7% to CO2). Nastąpi przy tym zmniejszenie zapotrzebowania na olej opałowy w
ilości 1,29 Mg rocznie oraz węgiel kamienny w ilości 148,6 Mg rocznie. Zaoszczędzona ilość
energii to 4 066 GJ rocznie.
Na podstawie powyższych tabel można stwierdzić, iż planowana inwestycja jest
uzasadniona ekologicznie.
Strona 11 z 11