Embed Size (px)
Banja Luka, 12. 07. 2005.
MOGUMOGUĆĆNOSTI ENERGETSKE EFIKASNOSTI U NOSTI ENERGETSKE EFIKASNOSTI U STAMBENOJ IZGRADNJI I JAVNOM SEKTORUSTAMBENOJ IZGRADNJI I JAVNOM SEKTORU
ENERGETSKI INSTITUT HRVOJE POŽAR Mr.sc. Hrvoje PETRIĆ, MBA
MJERE ENERGETSKE EFIKASNOSTI U MJERE ENERGETSKE EFIKASNOSTI U STAMBENIM STAMBENIM ZGRADAMAZGRADAMA
Efikasno koriEfikasno korišštenje energije u sistemima grijanja i hlađenjatenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
22
SustaviSustavi za grijanjeza grijanje
Proizvodnja toplinske Proizvodnja toplinske energijeenergije
Razvod, ogrjevna tijela,Razvod, ogrjevna tijela,regulacijaregulacija
Priprema potroPriprema potroššnenetople vodetople vode
Ventilacija i hlađenjeVentilacija i hlađenje
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
33
Grijanje predstavlja najveGrijanje predstavlja najvećću energetsku u energetsku potropotroššnju nju stambenih stambenih zgradazgrada
o Energetske potrebe zgrada:– energija za rasvjetu i električne uređaje– toplinska energija za grijanje– potrošna topla (sanitarna) voda (PTV)– rashladna energija za hlađenje– sekundarne upotrebe energije (kuhinja...)
o Grijanje → najznačajniji dio potrošnje energijeo PTV → 15 do 25% ukupne toplinske potrošnjeo Hlađenje → ovisi o objektu i klimatskim prilikama → s
vremenom (podizanjem standarda) kontinuirani porast u ukupnim energetskim potrebama
o Potrošnja energetskih procesa grijanja → klimatski uvjeti (trajanje sezone grijanja) i standard (zahtijevana temperatura prostora)
o Ostale potrebe za toplinskom energijom → približno konstantne (kontinuirano korištenje tokom godine)
Potrošnja energije u kućanstvima
57%25%
7%
11%
Grijanje PTVRasvjeta + uređaji Kuhanje
Izvor: European Network of Energy Agencies -EnR, ATLAS Project: Buildings, 2003.
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
44
Sustavi grijanja i hlađenja prostoraSustavi grijanja i hlađenja prostora
o Grijanje
– Lokalno (sobno) grijanje
– Centralno grijanje
o Ventilacija i hlađenje
– prirodno provjetravanje
– lokalni sustavi hlađenja
– centralni sustavi ventilacije i klimatizacije
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
55
Projektiranjem je nuProjektiranjem je nužžno predvidjeti no predvidjeti optimalni sustav grijanja (hloptimalni sustav grijanja (hlađenjaađenja))
o Izbor odgovarajućeg sustava – potrebe lokacije i tehničke mogućnosti– želje i financijske mogućnosti investitora
o Prilikom projektiranja važno je ne predimenzionirati sustav (viši instalirani kapacitet no potrebe zgrade)
– najčešći razlozi za ugradnju viših kapaciteta: praksa: “sigurnost” - pokrivanje ekstremnih potreba izbjegavanje potencijalnog nezadovoljstva korisnikakompenzacija slabe toplinske izolacije zgrade ili ventilacijskih gubitaka
– kotlovi i drugi uređaji su najefikasniji nakon određenog vremena pogona → predimenzionirani uređaji mogu dostići toplinske zahtjeve u relativno kratkom vremenu → rijetko ili nikada ne dostignu najvišu (deklariranu) efikasnost
– viša investicija i veći troškovi pogona (energije)
regulacijerazvodakotlaSustava ηηηη ⋅⋅=
o Energetsko-ekonomski optimalni odabir →faktor djelovanja sustava 70÷85%
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
66
Sustavi za centralno grijanjeSustavi za centralno grijanje
o Podijela ovisno o mediju - nosaču topline:– toplovodni → najzastupljeniji sustav– vrelovodni– s vrućim zrakom – s parom ili s vrelim uljem → vrlo rijetko korišteni
o Osnovni elementi sustava– mjesto proizvodnje topline– razvod - mreža cjevovoda ili kanala za razvod medija– predaja topline - grijaća tijela ili grijaće površine u prostoru
kod sustava s vrućim zrakom se zagrijani zrak direktno ubacuje u grijani prostor → najčešće treba izvesti i odvod istrošenog zraka
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
77
Proizvodnja toplinske energije kotlovima Proizvodnja toplinske energije kotlovima
o Ukoliko je na lokaciji dostupan prirodni plin, ulje za loženje ili ukapljeni naftni plin → toplovodni kotao
o Kotao u sustavu za grijanje treba imati što veći koeficijent korisnog djelovanja
o Osnovna podjela kotlova prema radnim karakteristikama– konvencionalni kotlovi s kombiniranim gorivom → tehnološki
zastarjeli, nizak stupanj djelovanja– konvencionalni kotlovi s korištenjem jednog goriva– niskotemperaturni kotlovi– kondenzacijski kotlovi– kotlovi za korištenje biomase
Loživo ulje, plin86÷90%
Kruto gorivo80÷90%Konvencionalni (jedno gorivo)
Loživo ulje, plin100÷108%Kondenzacijski
Loživo ulje, plin90÷95%Niskotemperaturni
Kruto g. / lož.ulje70÷75%Konvencionalni (kombinirani)
Kruta goriva65-72%Konvencionalni (starije izvedbe)
EnergentEnergentηηkotlakotlaVrsta kotlaVrsta kotla
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
88
Efikasnost pretvorbe goriva Efikasnost pretvorbe goriva konvencionalnog i kondenzacijskog kotlakonvencionalnog i kondenzacijskog kotla
Gubitak latentne topline(10%)
Gubitak osjetne topline(4%)
Ulaznaenergijagoriva(100%)
Korisna toplina(82%)Osjetna toplina
(90%)
Latentna toplina(10%)
Kotao
Dimnjak
Gubitak zračenjem
(4%)
Gubitak latentne topline(1%)
Gubitak osjetne topline(2%)
Ulaznaenergijagoriva(100%)
Korisna toplina(96%)Osjetna toplina
(90%)
Latentna toplina(10%)
Kotao Kondenzat
Dimnjak
Gubitak zračenjem
(1%)
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
99
o Prednosti pretvorbe energije u kogeneracijskim postrojenjima → sve češća upotreba u sustavima grijanja, ventilacije i klimatizacije
o Specifični slučajevi:– područno grijanje (javne toplane)
– mikro-kogeneracije
o Danas postoji niz poznatih proizvođača koji na tržištu nude kogeneracijskapostrojenja u paketnojizvedbi primjerenoj sustavima u zgradama
Podjela prema pogonskom agregatu:o s parnom turbinomo s plinskom turbinomo s kombiniranim ciklusomo s motorom s unutarnjim izgaranjemo s gorivim ćelijamao ostalo: Stirling motor, parni motor…
POGONSKIAGREGAT GENERATOR
ENERGETSKIGUBICI
100 kW
12 kW 3 kW
ELECTRIČNAENERGIJA
TOPLINSKAENERGIJA
35 kW 32 kW
53 kW
ENERGETSKIGUBICI
Decentralizacija energetskog trDecentralizacija energetskog tržžiiššta: ta: kogeneracijamakogeneracijama se mogu zamijeniti kotlovise mogu zamijeniti kotlovi
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1010
Opskrba toplinskom energijom putem Opskrba toplinskom energijom putem sustava podrusustava područčnog grijanja (toplinarstvo)nog grijanja (toplinarstvo)
o Ukoliko na lokaciji postoji centralizirani toplinski sustav područnog grijanja (toplana) → s energetskog i ekološkog stanovišta najpovoljniji izvor grijanja
– ovisi o načinu proizvodnje toplinske energije te o karakteristikama i gubicima u sustavu distribucije i predaje toplinske energije
– posebno povoljno ako se radi o kogeneracijskim toplanamao Ključno je postojanje direktnog mjerenja stvarne potrošnje toplinske
energije i mogućnost regulacije potrošnje– u suprotnom cijena grijanja može biti viša no u slučaju vlastite proizvodnje
toplinske energijeo Prednosti
– niski troškovi pogona i održavanja za korisnika– značajno manji potreban prostor za postrojenje za jednaku toplinsku snagu– izbjegava se izgradnja dimnjaka– jednostavnije su protupožarne mjere i zahtjevi– nema lokalnog zagađenja i emisija te nema stvaranja buke
o Mane– niža neovisnost sustava grijanja → noćni pogon i prelazna razdoblja
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1111
Opskrba električnom energijom
Opskrba toplinskom energijom
Sustav podruSustav područčnog grijanja s nog grijanja s kogeneracijomkogeneracijommomožže ostvariti znae ostvariti značčajne uajne ušštede energijetede energije
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1212
Toplinska pumpa (dizalica topline) Toplinska pumpa (dizalica topline)
o Uređaj koji putem zatvorenog ciklusa kompresije i termoekspanzije radnog medija vrši oduzimanje topline nekom toplinskom spremniku (okolini ili nekom drugom mediju), koju taj radni medij može prenositi dalje kao korisnu toplinu
o Toplinski spremnik konstantne temperature, više od temp. okoline (npr. morska voda, toplina tla i sl.) →dobra efikasnost procesa → energetski najpovoljnije rješenje u slučaju korištenja električne energije za grijanje
o Dostupna toplinska energija nižih parametara (oko 55°C) → ventilokonvektori, klima komore, podno grijanje i sl.
o Ovaj toplinski proces može biti i reverzibilan → isti uređaj služi kao rashladnik vode
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1313
Razvod medija za grijanjeRazvod medija za grijanje
o sustavi s vodom → cjevovodi za razvod– što kraći kako bi se smanjili gubici topline– toplinska izolacija cijevi kroz sve prostore
koji se ne griju– jednocijevni i dvocjevni sustavi
jednocjevni: jednostavnije mjerenje, nemoguća pojedinačna regulacijadvocjevni: više cijevi → veći tlačni i toplinski gubici, međusobno neovisni
– kod stambenih zgrada → zasebni razvod po etažama i podjela po zonama
– ηrazvoda = 95÷98%o sustavi sa zrakom → odgovarajući kanali i
tijela za istrujavanje zraka– potrebno posebno voditi računa o kvaliteti
zraka koji prolazi kroz sustav i mogućoj kontaminaciji mikroorganizmima
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1414
Predaja topline: grijaPredaja topline: grijaćća tijela i/ili povra tijela i/ili površšineine
o Radijatori → predaja topline zračenjem i prirodnom konvekcijom
– visokotemperaturni sistemi (60÷90°C) → najčešće u primjeni u stambenim zgradama
– člankasti, pločasti, cjevasti, valoviti i dr.– u boravišnim prostorijama → često su obloženi kako bi
se spriječio direktan kontakt → smanjena učinkovitost za 10÷15%!
o Konvektori (najčešće ventilokonvektori)– lamelni izmjenjivači topline s ventilatorom za
nastrujavanje zraka na koji se prenosi toplina– niskotemperaturni sistemi (45÷55°C)
o Grijače površine (paneli) → predaja topline zračenjem– niskotemperaturni sistemi (45÷60°C)– ugrađuju se u stropove, stjenke i najčešće u podove
(podno grijanje)– mogu biti izvedeni kao paneli za niskotemperaturno
grijanje zračenjem → pogodno za hale i visoke prostore.
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1515
Uređaji za lokalno Uređaji za lokalno (sobno) grijanje (sobno) grijanje s koris korišštenjem fosilnih gorivatenjem fosilnih goriva i biomasei biomase
o Ložišta na kruto, tekuće ili plinovito gorivo– kamini s otvorenim ili zatvorenim ložištem
malo iskorištenje goriva: ηk = 30÷50%
– trajnožareće peći na kruta goriva izvedene od keramike ili metalaveće iskorištenje goriva: ηk = 60÷75%
– uljne peći s ložištima uz rasplinjavanje i plinske pećiηk = 70÷82%
– potrebno voditi računa o privodu svježeg zraka u ložište te o priključku na odgovarajući dimnjak
– plinske peći mogu se izvesti kao fasadne → montaža na vanjski zid i izvod dimnih plinova kroz taj zid → izvod izvesti kao koaksijalan tako da se kroz odvojeni kanal uvodi svježi vanjski zrak uz predgrijavanje
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1616
o Električne grijalice– uređaji za zračenje i/ili konvekciju topline (sa i bez ventilatora)– električni termoakumulacioni uređaji , ekonomski pogodni u
periodima niže tarife → ugrađen ventilator kojim se upravlja preko termostata → prilagođuje se opterećenju
teške termoakumulacijske kaljeve peći su rijedak slučaj u novijim zgradama.
– korištenje samostojećih električnih grijalica je jedan od energetsko-ekonomski najneisplativijih načina grijanja prostora i preporuka je da ih se koristi u što manjoj mjeri
o Podno grijanje → grijači ugrađeni u pod ispod podnih obloga ili parketa (noseća konstrukcija služi kao spremnik topline)
o Toplinske pumpe u izvedbi suvremenih split-sustava– visoka efikasnost pretvorbe električne energije: COPgrijanje = 3,8÷4,2
Uređaji za lokalno Uređaji za lokalno (sobno ) grijanje (sobno ) grijanje s koris korišštenjem elektritenjem električčne energijene energije
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1717
Podno grijanje omoguPodno grijanje omoguććuje viuje višši osjei osjeććaj aj ugode uz manju potrougode uz manju potroššnju energijenju energije
o Raspodjela temperature u prostoru najbliža idealnom temperaturnom profilu → niža temperatura grijanja 1÷2°C → smanjenje potrošnje energije 6÷12%
o Grijanje toplinski dobro izoliranih zgradao Mana: visoka toplinska inercija → ne mogu se
postići trenutne promjene temperature →kontinuirano grijanje prostora
o Vrsta podne obloge utječe na potrebnu temperaturu medija
o Zbog niske temperature medija moguće korištenje niskotemperaturnih uređaja, toplinskih pumpi i sunčeve energije
o Preporučljivo kombinirati s prostorima s velikim staklenim stijenama i radijatorskim grijanjem
o U izvedbi s radijatorskim grijanjem → 20÷40% viša investicija
A → idealni profil grijanjaB → podno grijanjeC → stropno grijanje
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1818
Automatska regulacija sustava grijanja Automatska regulacija sustava grijanja momožže e uušštedititediti do 30% energijedo 30% energije
o Centralna regulacija → prilagodba potrebne topline za grijanje trenutnim potrebama zgrade
– regulacija dovoda u ovisnosti o temperature u prostoru → sa ili bez miješajućeg ventila → etažno grijanje ili grijanje obiteljskih kuća → ušteda do 13%
– regulacija u ovisnosti o vanjskoj temperaturi (putem miješajućeg ventila) → stambene zgrade → ušteda do 10%
o Osnovnoj regulaciji mogu se dodati upravljački mehanizmi →dnevni/tjedni programi, timer, optimizator i dr. → podizanje stupnja ugode u prostoru uz uštedu energije
– noćni režim rada → ušteda do 10%
85÷90%71÷77%70÷82%55÷67%Autom.Autom.regreg..
66÷75%-Plin--Niskotemp. kotao
60÷75%-Loživo ulje45÷65%39-63%Kruta gorivaRuRuččna na regreg..Bez Bez regulregul..Energent/vEnergent/vrsta kotlarsta kotla
Prosječna godišnja efikasnost kotlova
90%92%95%ηηregulacijeregulacije
Ručna reg., povremena kontrolaRučna reg., stalna kontrola
Centralni, automatskiRegulacijski sistemRegulacijski sistem
Efikasnost pojedinog sistema regulacije
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
1919
Postavljanjem Postavljanjem termostatskihtermostatskih regulacijskih regulacijskih ventila mogu se postiventila mogu se postićći ui ušštede do 20%tede do 20%
o Centralna regulacija temperature ne omogućuje postizanje željene temperature u svakom prostoru, posebno jer se realni uvjeti razlikuju od projektiranih
o Lokalna regulacija prostora– termostatski ventili (TRV) → ušteda 10÷20%– termostatske ventile ugraditi isključivo
vodoravno– ugradnja samo termostatskih ventila bez
centralne regulacije nije dovoljna
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
2020
Priprema potroPriprema potroššne tople vodene tople vode
o Vodu nije potrebno zagrijavati na temperaturu veću od 60°C, a za potrebe kućanstva i većinu ostalih potrošača (osim velikih kuhinja i sl.) nije potrebno više od 45°C
– izolacija spremnika → sloj mineralne vune 10÷15cm– izolacija cijevi → izolacijski sloj jednak unutarnjem promjeru cijevi
o Ako postoji više od 4 korisnika → centralna priprema PTV– kombinirani sustav grijanje/PTV - energetski povoljan način pripreme PTV– efikasnost raste ukoliko su sustavi odvojivi uz zadovoljavajuću izolaciju– zbog korištenja proizvodnog sustava za pripremu PTV van sezone grijanja → odgovarajuća
veličina spremnika i automatika sustava → potrebno je izbjeći prečesto i kratko startanje kotlova ili drugih izvora (osim solarnih ili područnog grijanja)
o Korištenje električnih grijalica vode za veći broj korisnika je najnepovoljniji način pripreme PTV (osim ako na lokaciji nije opravdano koristiti ili ne postoji neki drugi izvor energije)
– razmotriti zagrijavanje putem timera u noćnoj (jeftinijoj) tarifi
o Sustave pripreme PTV treba uvijek razmatrati u sprezi sa solarnim sustavima, a posebno ako se koristi električna energija
o Korištenje neiskorištene (otpadne) topline iz procesa ili uređaja → posebno pogodan način pripreme PTV (niskotemperaturni izvor)
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
2121
Prirodno provjetravanjePrirodno provjetravanje
o Daleko najčešća primjena u kućanstvimao Prilikom provjetravanja prostora → isključivanje sustava grijanja ili
klimatizacije → sprječavanje nepotrebnog gubljenja energije u okolinu– kućanstava → ovisi o samim korisnicima → npr. zatvaranjem ventila na
radijatorima i isključivanjem klima-uređaja– u slučaju korištenja ventilokonvektora (ili sličnih jedinica - izmjenjivača topline)
→ korištenje tzv. mikroprekidača na prozorima → omogućuju gotovo svi današnji sobni regulatori → rijetko se koristi jer dolazi do preklapanja projekta ugradnje termo-tehničke instalacije, bravarije i elektro-instalacije
– lokalni uređaji za hlađenje (npr. split-sustavi) → slično je tehnički moguće izvesti no regulatori sami po sebi rijetko imaju takve opcije
o Potrebno je izbjegavati predugo ili konstantno provjetravanje → jednoliki interval, po mogućnosti provjetravanje propuhom
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
2222
Prisilno provjetravanje s Prisilno provjetravanje s rekuperacijomrekuperacijomtoplinetopline
o Centralni uređaj za ventilaciju zgrade
o Rekuperacija topline iz otpadnog zraka omogućava zagrijavanje ili hlađenje svježeg zraka toplinom otpadnog zraka, bez miješanja
o Najčešće se koriste pločasti izmjenjivači topline
o Stupanj rekuperacije ovisi o vlažnosti zraka i temperaturi struja, a može doseći do 80%
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
2323
Centralni sustavi ventilacije i klimatizacije Centralni sustavi ventilacije i klimatizacije (hl(hlađenjaađenja))
o Priprema zraka i potrebne rashladne i/ili toplinske energije na jednom mjestu za cijelu građevinu ili neki njen veći dio
– Sustavi sa zrakom → središnja priprema zraka, tzv. klima-komore → razmotriti rekuperaciju topline iz otpadnog zraka
– Sustavi s vodom i zrakom → uređaja kojima se radni medij grije/hladi i izmjenjivači topline po prostorijama →najčešće ventilokonvektori
– Danas se često kombinira primjena ova dva sustava →priprema zraka u klima-komorama, a transmisijski gubici/dobici ventilokonvektorima
o Ovakvi sustavi se preporučuju za korištenje u potpuno ili većinom klimatiziranim zgradama, posebno poslovnim prostorima, hotelima, trgovačkim centrima i sličnim → vrlo se rijetko koriste u stambenim zgradama
Mjere energetske efikasnosti u stambenim zgradama:Efikasno korištenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
2424
Lokalni sustavi hlađenjaLokalni sustavi hlađenja
o Mali uređaji za klimatizaciju (klima-uređaji) se danas vrlo često koriste za hlađenje prostora→ dijele se na kompaktne uređaje i tzv. split-sustave
– kompaktni → svi dijelovi uređaja u jednom kućištu → prozorski i krovni uređaji
– split-sustavi → ako postoje barem dvije odvojene jedinice (kućišta) → monosplit (split) sustavi i multi-split
o Suvremeni sustavi → hlađenje i odvlaživanje (nekontrolirano), te moguće grijanje i filtriranje zraka
o Ventilacija prirodnim provjetravanjem, ovlaživanje se ne provodi → dovoljno za postizanje željenog stupnja ugode kodstanova i ureda
o Najveća prednost → mogućnost prilagodbe i posebno regulacije prema opterećenjima svake pojedine prostorije
o Ponuda na tržištu je danas iznimno velika → prilikom odabira preporuka je izabrati uređaj najviše energetske klase (A)
Hvala na paHvala na pažžnji!nji!
Hrvoje PETRIĆ, [email protected]
ENERGETSKI INSTITUT HRVOJE POŽAR, www.eihp.hr
MJERE ENERGETSKE EFIKASNOSTI U STAMBENIM ZGRADAMAMJERE ENERGETSKE EFIKASNOSTI U STAMBENIM ZGRADAMAEfikasno koriEfikasno korišštenje energije u sistemima grijanja i hlađenjatenje energije u sistemima grijanja i hlađenja
