Poprawa efektywności energetycznej budynków publicznych dzięki głębokiej termomodernizacji i wykorzystaniu OZE – studium przypadku

The public buildings energy efficiency improvement thanks to the deep thermomodernization and the use of renewable energy – a case study
Widok analizowanego budynku przed termomodernizacją
Widok analizowanego budynku przed termomodernizacją
Fot. Ł. Czajkowski

Promocji instalacji wykorzystujących odnawialne źródła energii służą m.in. termomodernizacje budynków użyteczności publicznej. Zwiększają one wiedzę społeczeństwa i dowodzą, że możliwe jest ogrzewanie i oświetlenie dzięki wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii. W opisywanym budynku urzędu gminy przeprowadzono głęboką termomodernizację, a starą kotłownię węglową zastąpiono gruntową pompą ciepła i kondensacyjnym kotłem olejowym oraz instalacją PV.

W artykule:

• Opis budynku i jego charakterystyka energetyczna przed termomodernizacją
• Poprawa termoizolacyjności przegród budowlanych
• Poprawa sprawności źródła ciepła i instalacji c.o.
• Zmiana sprawności całkowitej systemu grzewczego

Opis budynku i jego charakterystyka energetyczna przed termomodernizacją

Jest to budynek wolnostojący całkowicie podpiwniczony (fot. 1), wykonany w technologii tradycyjnej w 1988 roku, pełniący funkcję biurowo-administracyjną. Jego powierzchnia użytkowa wynosi 915,41 m2, a kubatura 2396,8 m3. Budynek użytkowany jest głównie w godzinach 7.00–16.00, przez ok. 80 osób [1].

Dach budynku pokryty został płytami eternitowymi zawierającymi azbest. Więźba jest drewniana dwuspadowa. Ściany zewnętrzne nadziemia murowane są z gazobetonu 24 cm, bloczków wapienno-piaskowych 12 cm ze szczeliną powietrzną o łącznej grubości 42 cm i współczynniku przenikania ciepła U = 0,82 W/(m2K). Strop nad pomieszczeniami na ostatniej kondygnacji jest gęstożebrowy, o współczynniku U = 0,87 W/(m2K). Stolarka okienna i drzwiowa była w złym stanie technicznym.

Czytaj też: Analiza doboru źródła ciepła w budynku jednorodzinnym >>

Projektowe obciążenie cieplne budynku przed termomodernizacją wynosiło 82 kW. Roczne zapotrzebowanie na energię cieplną na cele grzewcze wynosiło 461,15 GJ, a z uwzględnieniem sprawności istniejącego źródła ciepła 760,58 GJ. Ciepła woda użytkowa przygotowywana była w pojemnościowych podgrzewaczach elektrycznych. Zapotrzebowanie na energię cieplną na cele c.w.u. wynosi 25,49 GJ. Całkowita sprawność instalacji c.w.u. przed modernizacją ηW,tot 0 = 0,4458.

Przed termomodernizacją budynek ogrzewany był z kotłowni węglowej. Zarówno kocioł węglowy, jak i instalacja technologiczna i osprzęt były w bardzo złym stanie technicznym (fot. 2). Średnia sprawność eksploatacyjna kotła ηH,g0 wynosiła ok. 60%. Całkowita sprawność systemu grzewczego przed modernizacją ηH,tot 0 = 0,4896. 

fot 2
Fot. 2. Kocioł węglowy zainstalowany w kotłowni przed modernizacją [4] /Fot. Ł. Czajkowski/

Koszt produkcji 1 GJ energii cieplnej wytwarzanej w kotłowni węglowej przed modernizacją wynosił 54,17 zł/GJ, przy cenie zakupu węgla 650 zł/t. Koszt wytworzenia 1 GJ energii pierwotnej (bez sprawności kotła) wynosił 32,50 zł/GJ. Koszty stałe w kotłowni wynosiły ok. 14 525 zł/sezon. Na koszty te składały się m.in.: wynagrodzenie palacza, usługi kominiarskie, opłata za energię elektryczną pomp obiegowych, opłata za korzystanie ze środowiska.

Ponieważ współczynniki przenikania ciepła przegród budowlanych przekraczały aktualnie wymagane wartości, a budynek nie spełniał wymagań dotyczących racjonalizacji użytkowania energii, przeprowadzono jego głęboką termomodernizację. Ze względu na awaryjność kotła i stan techniczny pozostałych urządzeń technologicznych istniejącą kotłownię poddano modernizacji. Zdemontowano również awaryjne i wyeksploatowane elektryczne pojemnościowe podgrzewacze ciepłej wody w łazienkach. Poniżej opisano przyjęte i wykonane przedsięwzięcia termomodernizacyjne.

Poprawa termoizolacyjności przegród budowlanych

W budynku wykonano docieplenie ścian zewnętrznych kondygnacji nadziemnych o powierzchni 797 m2 metodą BSO, warstwą styropianu o grubości 16 cm, oporze cieplnym R = 4,00 (m2K)/W i współczynniku λ = 0,04 W/(mK). W celu wyeliminowania mostków termicznych docieplono ściany piwnic i ściany fundamentowe o powierzchni 140 m2 warstwą styropianu ekstrudowanego o grubości 12 cm i współczynniku λ = 0,032 W/(mK). Docieplono strop nad ostatnią kondygnacją o powierzchni 241 m2 płytami styropianowymi o grubości 23 cm, oporze cieplnym R = 5,75 (m2K)/W i współczynniku λ = 0,04 W/(mK), z wykonaniem wylewki i usunięciem z dachu płyt eternitowych zawierających azbest. Wykonano nowy dach w celu zabezpieczenia nowo projektowanej izolacji cieplnej. W budynku wymienione zostały stare drzwi zewnętrzne i okna. Koszt robót budowlanych wyniósł ok. 318 400 zł. Efekt przeprowadzonej termomodernizacji bryły budynku pokazano na fot. 3.

Widok budynku po termomodernizacji [4]
Fot. 3. Widok budynku po termomodernizacji [4] /Fot. Ł. Czajkowski/

W tabeli 1 przedstawiono współczynniki przenikania ciepła po wykonaniu docieplenia przegród zewnętrznych wraz z kosztami robót, rodzajem przyjętego materiału, jego grubością i parametrami.

tabela
Tabela 1. Zestawienie współczynników przenikania ciepła przegród budowlanych przed i po termomodernizacji, rodzaju i grubości zastosowanego materiału oraz kosztów wykonania przedsięwzięcia termomodernizacyjnego

Poprawa sprawności źródła ciepła i instalacji c.o.

Z uwagi na brak dostępu do sieci gazowej zamontowano pompę ciepła typu solanka/woda WPF 20 o wydajności cieplnej 21,5 kW, która pracuje w układzie biwalentnym równoległym z olejowym kotłem kondensacyjnym typu EFU C24 o mocy nominalnej 24 kW (fot. 4). Pobór energii elektrycznej przez pompę wynosi 4,54 kW, współczynnik COP = 4,66 (dla S0/W35 wg PN-EN 14511), a SCOP = 5,0 (wg PN-EN 14825). Klasa efektywności energetycznej pompy to A++.

Zainstalowana w budynku pompa ciepła
Fot. 4. Zainstalowana w budynku pompa ciepła typu solanka/woda współpracująca z kotłem olejowym w układzie biwalentnym równoległym [4] /Fot. Ł. Czajkowski/

Pompa ciepła zasilana jest poprzez wymiennik gruntowy pionowy. Obliczenia przeprowadzono, przyjmując, że wydajność dolnego źródła wynosi średnio 35 W na 1 mb. sondy gruntowej. W celu zapewnienia wymaganej mocy dolnego źródła ciepła wykonano pięć odwiertów pionowych o średnicy 40/3,0 i głębokości 100 m każdy, odstęp między sondami gruntowymi wynosi 10 m. Do wypełnienia otworów wiertniczych dobrano materiał wypełniający Thermocem o współczynniku przewodzenia ciepła λ ≈ 2,0 W/(m K). Instalację dolnego źródła wypełniono roztworem glikolu propylenowego o stężeniu odpowiadającym temperaturze krzepnięcia: –15°C.

Dla osiągnięcia optymalnej długości cyklu pracy pompy ciepła i związanego z tym lepszego wskaźnika pracy rocznej zastosowano zasobnik buforowy o pojemności 700 dm3. Zapewnia on oddzielenie hydrauliczne strumieni objętościowych w obiegu pompy ciepła i obiegu grzewczym, a tym samym bardziej wyrównaną pracę pompy ciepła w momentach, gdy jej moc grzewcza nie jest identyczna jak chwilowe zapotrzebowanie. Zapewnia także konieczny minimalny przepływ dla pompy ciepła.

Koszt produkcji 1 GJ energii cieplnej wytwarzanej w nowej kotłowni z pompą ciepła i kondensacyjnym kotłem olejowym po modernizacji wynosi 47,91 zł/GJ. Koszt wytworzenia 1 GJ energii pierwotnej (bez uwzględniania sprawności urządzeń) to 99,65 zł/GJ. Koszt stały wynosi 3650 zł. Na koszt ten składają się m.in.: serwis kotłowni, usługi kominiarskie, opłata za energię elektryczną pomp obiegowych.

Znajdująca się w budynku instalacja c.o. została wcześniej wymieniona na nową z grzejnikami członowymi aluminiowymi i zaworami termostatycznymi. Instalacja wymagała jedynie uzupełnienia brakujących zaworów termostatycznych przy grzejnikach, ponownego wyregulowania hydraulicznego oraz dodania grzejników w niektórych pomieszczeniach ze względu na zmianę parametrów pracy instalacji c.o. z 90/70°C na 55/40°C. Obniżenie parametrów pracy istniejącej instalacji wymagane było ze względu na wykonanie kotłowni z pompą ciepła i kotłem kondensacyjnym, która najefektywniej pracuje przy niskich parametrach zasilania, Tz = 35 i 45°C, a graniczną temperaturą pracy pompy ciepła jest Tz = 60°C.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[OZE, termomodernizacja, efektywność energetyczna, odnawialne źródła energii, termomodernizacja budynków, ogrzewanie, zużycie energii cieplnej, pompa ciepła, kocioł olejowy, kocioł kondensacyjny]

   24.05.2019

Komentarze

(1)
Opozda | 28.06.2019, 15:19
Bardzo ciekawy projekt. Super, że gminy zauważają pożytki w wykorzystaniu OZE. Odnośnie termomodernizacji, to ostatnio polecam wszystkim zainteresowanym artykuł o instalacjach ściennych z wykorzystaniem miedzi. Bardzo ciekawy kierunek i do tego można zaoszczędzić: https://copperalliance.pl/oszczedzaj-energie-dzieki-miedzi-ogrzewanie-chlodzenie-scienne-z-wykorzystaniem-rur-miedzianych/.
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie

 


Jak uzyskać do 5000 zł za polecenie instalacji na gaz »

ogrzewanie na gaz


 

Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co osuszy powierznię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje PV z magazynami energii
  • - Wentylacja obiektów gastronomicznych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl