racjonalizacja gospodarki ciepłem w zespole budynków politechniki częstochowskiej

1

Racjonalizacja gospodarki ciepłemw zespole budynków

Politechniki Częstochowskiej

jako przykład efektywności wykorzystania i poszanowania energiiw budynkach użyteczności publicznej

Robert SekretProfesor

2

I. projektowania, eksploatacji i modernizacji systemów: ogrzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyj-nych pracujących w oparciu o konwencjonalne, odnawialne i odpadowe źródła energii;

I. racjonalnego gospodarowania energią, oceny energetycznej i audytingu energetycznego dla po-trzeb eksploatacji budynków i systemów zaopatrzenia w ciepło, chłód i elektryczność.

Katedra Ogrzewnictwa, Wentylacji i Ochrony AtmosferyKatedra Ogrzewnictwa, Wentylacji i Ochrony Atmosfery

Działalność prowadzona jest w zakresie:Działalność prowadzona jest w zakresie:

Zakład Zakład Ogrzewnictwa Ogrzewnictwa

i Wentylacjii Wentylacji

Zakład Zakład Ogrzewnictwa Ogrzewnictwa

i Wentylacjii Wentylacji

Zakład Procesów Cieplnychi Ochrony Atmosfery

Zakład Procesów Cieplnychi Ochrony Atmosfery

Zakład Technik Numerycznych

Zakład Technik Numerycznych

Wydział Inżynierii i Ochrony ŚrodowiskaWydział Inżynierii i Ochrony ŚrodowiskaWydział Inżynierii i Ochrony ŚrodowiskaWydział Inżynierii i Ochrony Środowiska

3

Dwa oblicza energiiDwa oblicza energiiDwa oblicza energiiDwa oblicza energii

Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego ludzkości.

Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego ludzkości.

Według IEA, zapotrzebowanie na energię wzrośnie o 54% do roku 2025.Według IEA, zapotrzebowanie na energię wzrośnie o 54% do roku 2025.

Procesy związane z wywarzaniem, przesyłem, dystrybucją i użytkowaniem różnych postaci energii, z uwagi na swój charakter i skalę,

są najbardziej uciążliwymi procesami dla środowiska naturalnego prowadzonymi przez człowieka.

Procesy związane z wywarzaniem, przesyłem, dystrybucją i użytkowaniem różnych postaci energii, z uwagi na swój charakter i skalę,

są najbardziej uciążliwymi procesami dla środowiska naturalnego prowadzonymi przez człowieka.

4

Populacja światowa i zapotrzebowanie na energięPopulacja światowa i zapotrzebowanie na energię1850 - 20501850 - 2050

Populacja światowa i zapotrzebowanie na energięPopulacja światowa i zapotrzebowanie na energię1850 - 20501850 - 2050

1890 1930 1970 2010 2050 2090Lata

Konwencjonalne źródła energii

Efektywność wykorzystania energii oraz nisko-egzergetyczne źródła energii

Odnawialne źródła energii

5

Zużycie węgla kamiennegoZużycie węgla kamiennegoZużycie węgla kamiennegoZużycie węgla kamiennego

Nowe technologie

węglowe. Energetyka jądrowa?

Indywidualne kierunki

oszczędzania energii

6

Każdej jednostce zaoszczędzonej przez użytkownika energii użytecznej (przetworzonej z energii elektrycznej) odpowiada pięć jednostek zaoszczędzonej energii chemicznej paliwa, a każdej jednostce zaoszczędzonej u użytkownika energii elektrycznej - ponad trzy jednostki zaoszczędzonej energii chemicznej paliwa.

Celem Unii Europejskiej jest realizacja do 2020 r. hasła: „Trzy razy dwadzieścia procent” („3 x 20%”): 20 procent mniej CO2,

20 procent więcej energii odnawialnych i 20 procent więcej efektywności energetycznej.

Celem Unii Europejskiej jest realizacja do 2020 r. hasła: „Trzy razy dwadzieścia procent” („3 x 20%”): 20 procent mniej CO2,

20 procent więcej energii odnawialnych i 20 procent więcej efektywności energetycznej.

Wykres rozpływu energii wyrażonej w procentach energii pierwotnej Wykres rozpływu energii wyrażonej w procentach energii pierwotnej

w polskim systemie elektroenergetycznymw polskim systemie elektroenergetycznym

Wykres rozpływu energii wyrażonej w procentach energii pierwotnej Wykres rozpływu energii wyrażonej w procentach energii pierwotnej

w polskim systemie elektroenergetycznymw polskim systemie elektroenergetycznym

7

Dyrektywy UEDyrektywy UEDyrektywy UEDyrektywy UE

Celem tej dyrektywy jest zwiększenie udziału odnawialnych źr. energii w produkcji energii elektrycznej.

Wspieranie produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (2001/77/WE)Wspieranie produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (2001/77/WE)

Dyrektywa ta ma na celu zwiększenie efektywności energetycznej oraz bezpieczeństwa energetycz-nego poprzez promocję i rozwój kogeneracji.

Połączenie produkcji ciepła i energii elektrycznej (2004/8/WE)Połączenie produkcji ciepła i energii elektrycznej (2004/8/WE)

Celem tej dyrektywy jest wspieranie efektywności energetycznej w budownictwie.

Efektywność energetyczna w budownictwie (2002/91/WE)Efektywność energetyczna w budownictwie (2002/91/WE)

Najważniejszym celem tej dyrektywy jest doprowadzenie do bardziej efektywnego zużycia energii przez użytkowników końcowych, poprzez wspieranie rozwoju sprawnie działającego, uzasadnionego ekonomicznie i konkurencyjnego rynku opłacalnych kosztowo sposobów podnoszenia efektywności energetycznej.

Promocja efektywności usług energetycznych i efektywności zużycia energii przez odbiorców końcowych (2006/32/WE)

Promocja efektywności usług energetycznych i efektywności zużycia energii przez odbiorców końcowych (2006/32/WE)

8

Struktura wykorzystania energii w Europie według sektorówStruktura wykorzystania energii w Europie według sektorówStruktura wykorzystania energii w Europie według sektorówStruktura wykorzystania energii w Europie według sektorów

9

Struktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energii

10


budynek: TYP - typowy, LOW - niskoenergetyczny, PAS – pasywny; normy: NIE – niemieckie, SWE - szwedzkie

Zmiany wymagań oraz strukturas zużycia energii końcowej w budynkach według norm szwedzkich i niemieckich [kWh/m2a], www.cepheus.de

11


Porównanie struktury strat (-) i zysków (+) ciepła budynku tradycyjnego i pasywnego na przykładzie budynku Hannover Kronsberg, Passivhaus Institut www.passiv.de

12

Zarządzanie energią w zespołach budowlano-instalacyjnychZarządzanie energią w zespołach budowlano-instalacyjnychZarządzanie energią w zespołach budowlano-instalacyjnychZarządzanie energią w zespołach budowlano-instalacyjnych

Aby zarządzać zużyciem energii potrzebne jest połączenie działań

na czterech płaszczyznach:

• technicznej,

• organizacyjnej,

• intelektualnej,

• ludzkiej-behawioralnej.

Termin "zarządzanie energią" jest używany w celu określenia co zrobić, aby obniżyć ilość energii potrzebnej w działalności, co obniża koszty, zwiększa poziom komfortu i

minimalizuje wpływ na środowisko jednocześnie nie pogarszając jakości.

Termin "zarządzanie energią" jest używany w celu określenia co zrobić, aby obniżyć ilość energii potrzebnej w działalności, co obniża koszty, zwiększa poziom komfortu i

minimalizuje wpływ na środowisko jednocześnie nie pogarszając jakości.

Wybrane narzędzia wykorzystywane przy zarządzaniu energią:

• monitoring rozszerzony,

• analiza i wnioskowanie statystyczne,

• LCC (Life Cycle Cost)

• LCA (Life Cycle Assessment)

• analiza wrażliwości.

13

Łańcuch konwersji energiiŁańcuch konwersji energiiŁańcuch konwersji energiiŁańcuch konwersji energii

14

SYSTEMYSYSTEMY

BUDOWLANO - INSTALACYJNEBUDOWLANO - INSTALACYJNE

O NISKIM ZUŻYCIU EGZERGIIO NISKIM ZUŻYCIU EGZERGII

15

Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej


Termomodernizacja wybranych budynków Politechniki.

Modernizacja lokalnej kotłowni.

Modernizacja lokalnej sieci cieplnej.

Instalacja kolektorów słonecznych .

budynek Politechniki przy ulicy J. H. Dąbrowskiego

dom studencki DS-5

dom studencki DS-7

dom studencki DS-2

budynek kotłowni

1111

2222

3333

4444

5555

1111

2222

3333 4444

5555

16

Efekt energetycznyEfekt energetycznyEfekt energetycznyEfekt energetyczny

ModernizacjaModernizacjalokalnej kotłownilokalnej kotłowni

zasilającej w ciepłozasilającej w ciepłobudynki Politechnikibudynki Politechniki

ModernizacjaModernizacjasystemu przesyłusystemu przesyłu

i dystrybucji ciepłai dystrybucji ciepłana potrzeby c.o i c.w.u.na potrzeby c.o i c.w.u.

TermomodernizacjaTermomodernizacjabudynkówbudynków

PolitechnikiPolitechniki

Instalacja kolektorówInstalacja kolektorówsłonecznych słonecznych

skojarzona z systememskojarzona z systememzaopatrzenia w ciepłozaopatrzenia w ciepło

MocMockotłówkotłów2,2 MW2,2 MW

DługośćDługośćsiecisieci

1450 m1450 m

KubaturaKubaturabudynkówbudynków18777 m18777 m33

PowierzchniaPowierzchniakolektorówkolektorów

336 m336 m22

WariantWariant OpisOpis SPBT, latSPBT, latPlanowane koszty Planowane koszty

całkowite, całkowite, N, złN, zł

EfektEfektenergetyczny,energetyczny,

%%

EfektEfektekonomiczny,ekonomiczny,

zł/rokzł/rok

1 Kotłownia na biomasę 14,7 7136000 75 485399

2 Kotłownia węglowa 12,1 6430000 58 533033

3 Kotłownia gazowa 43,9 6959500 85 158420



17

Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej

w budynkach Politechniki Częstochowskiej

Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej

w budynkach Politechniki Częstochowskiej



Efekt energetycznyEfekt energetycznyEfekt energetycznyEfekt energetyczny

18

Efekt ekonomicznyEfekt ekonomiczny30 %30 %

Efekt ekonomicznyEfekt ekonomiczny30 %30 %

70%70%

100%100%

30%30%

Oszczędność Oszczędność w kosztach w kosztach

eksploatacyjnych obiektów eksploatacyjnych obiektów Politechniki CzęstochowskiejPolitechniki Częstochowskiej

po realizacji projektupo realizacji projektu

Koszty Koszty eksploatacyjne obiektóweksploatacyjne obiektów

Politechniki CzęstochowskiejPolitechniki Częstochowskiejpo realizacji działańpo realizacji działań

wchodzących w skład projektuwchodzących w skład projektu

Koszty Koszty eksploatacyjne obiektóweksploatacyjne obiektów

Politechniki CzęstochowskiejPolitechniki Częstochowskiejprzed realizacją działańprzed realizacją działań

wchodzących w skład projektuwchodzących w skład projektu



19

Lokalna poprawa jakości powietrza atmosferycznego dzięki zmniejszeniu zapotrzebowa-nia na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach Poli-techniki poddanych termomodernizacji i dzięki wykorzystaniu kolektorów słonecznych.

Efekt ekologicznyEfekt ekologicznyEfekt ekologicznyEfekt ekologiczny



20

PODSUMOWANIEPODSUMOWANIEPODSUMOWANIEPODSUMOWANIE

21

Układ wykorzystuje odnawialne źródła energii w postaci biomasy i energii słonecznej, zaopatruje w ciepło (rozdysponowane na ciepłą wodę użytkową oraz centralne ogrzewanie) zespół obiektów należących do Wydziału Inżynierii i Ochrony Środowiska, składający się z: - budynku głównego ( pow. 4558 m2 ), - budynku laboratorium ( pow. 707 m2 ).

Zapotrzebowanie na moc cieplną stanowi łącznie 350 kW ( głównie w okresie zimowym ):- instalacja c.o. budynek główny 260 kW- instalacja c.o. budynek laboratorium 81 kW- przygotowanie c.w.u. 9 kW

W skład układu wchodzą:- zestaw próżniowych kolektorów słonecznych,- kotły opalane biomasą,- zespół zbiorników buforowych,- komputerowy monitoring parametrów pracy układu,- czujnik promieniowania słonecznego z rejestratorem,- ciepłomierze, armatura oraz system automatyki i kontroli pracy.

SKOJARZONY UKŁAD WYTWARZANIA CIEPŁA Z BIOMASY I SŁOŃCA

22

NFOŚiGW WFOŚiGW EkoFundusz

Szkic budynku laboratorium oraz elementów układu skojarzonego

23

PODSUMOWANIEPODSUMOWANIEPODSUMOWANIEPODSUMOWANIE

Po zrealizowaniu zakresu rzeczowego projektu, dzięki racjonalizacji gospodarki ciepłem, osiągnięto następujące efekty:

uzyskanie 1724 GJ/rok ciepła do przygotowaia c.w.u. z instalacji kole-ktorów słonecznych,

zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło dla odbiorców i zapotrze-bowania własnego źródła ciepła o 20 % oraz zmniejszenie ilości wytwarzanego ciepła o 28 %;

zmniejszenie zużycia energii pierwotnej o 49 %;

zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych ponoszonych przez Uczelnię o około 30%;

zmniejszenie rocznej emisji do atmosfery substancji szkodliwych tj. SO2, CO, CO2, NOx przeciętnie o 53% i pyłu o 67%.

racjonalizacja gospodarki ciepłem w zespole budynków politechniki częstochowskiej

Documents