Upload
jules
View
41
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Racjonalizacja gospodarki ciepłem w zespole budynków Politechniki Częstochowskiej jako przykład efektywności wykorzystania i poszanowania energii w budynkach użyteczności publicznej. Robert Sekret Profesor. Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
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
Struktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energii
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
Struktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energiiStruktura wykorzystania energii
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
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
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej
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
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach 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
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej
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
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej
Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjiEfektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacjigospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiejgospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej
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%.