2009-03-27
1
Metoda oceny opłacalności i wyboru usprawnień
termomodernizacyjnych prowadzących do zmniejszenia
strat ciepła przez ściany, stropy i stropodachy
Termomodernizacja
i audyt energetyczny
Dobór grubości warstwy ocieplenia
Według Rozporządzenia M.INFRASTRUKTURY z dnia 17 marca 2009r.:
• Optymalne usprawnienia prowadzące do zmniejszenia strat ciepła
przez przenikanie przez ściany, stropy i stropodachy są to
usprawnienia, dla których prosty czas zwrotu SPBT przyjmuje wartość
minimalną.
• Dla wyznaczenia optymalnego dodatkowego oporu cieplnego
∆
R
przegrody naleŜy korzystać z zaleŜności określonej wzorem:
gdzie:
•
N
u
- planowane koszty robót związanych ze zmniejszeniem strat ciepła przez przenikanie
dla całkowitej powierzchni wybranej przegrody, zł,
•
∆O
rU
- roczna oszczędność kosztów energii wynikająca z zastosowania usprawnienia
termomodernizacyjnego, przypadająca na poszczególne z „n” wykorzystanych źródeł
energii, zł/rok.
lata
O
N
SPBT
n
rU
u
,
∑
∆
=
2009-03-27
2
Minimalny opór cieplny przegrody
Wartość minimalnego optymalnego oporu cieplnego przegrody
zewnętrznej po termomodernizacji nie moŜe być mniejsza niŜ:
• dla ścian zewnętrznych (stykających się z powietrzem zewnętrznym)
– R
min
=4,00 [m
2
K/W]
• dla stropodachów i stropów pod nie ogrzewanymi poddaszami lub
nad przejazdami – R
min
=4,50 [m
2
K/W]
• dla stropów nad piwnicami nie ogrzewanymi i zamkniętymi
przestrzeniami podpodłogowymi – R
min
=2,00 [m
2
K/W]
Roczna oszczędność kosztów energii
• Wartość rocznej oszczędności kosztów energii ∆O
rU
dla „n-tego” źródła
ciepła oblicza się z wzoru:
gdzie:
•
x
0
,x
1
- udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na ciepło przed i po wykonaniu
usprawnienia termomodernizacyjnego,
•
Q
0u
, Q
1u
, - roczne zapotrzebowanie na ciepło na pokrycie strat przez przenikanie przed i
po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego, GJ/rok
rok
zł
Ab
Ab
O
q
y
O
q
y
O
Q
x
O
Q
x
O
m
u
m
u
z
u
z
u
rU
/
),
(
*
12
)
*
*
*
*
(
*
12
)
*
*
*
*
(
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
−
+
−
+
+
−
=
∆
2009-03-27
3
Roczna oszczędność kosztów energii
c.d…
gdzie:
•
O
0z
, O
1z
- opłata zmienna związana z dystrybucją i przesyłem jednostki energii
wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia
termomodernizacyjnego dla n-tego źródła, odpowiadająca:
dla ogrzewania zdalaczynnego - opłacie za ciepło i zmiennej opłacie za usługi
przesyłowe, zł/GJ,
dla energii elektrycznej - sumie stawek za energię czynną, systemową opłatę
przesyłową i zmienny składnik stawki sieciowej przeliczonej na zł/GJ,
dla gazu - stawce opłaty zmiennej za przesłane paliwo zł/m
3
przeliczonej na zł/GJ,
dla własnego źródła zasilanego dowolnym paliwem - stawce opłaty zmiennej określonej
wg kalkulacji kosztów rodzajowych przeliczonej na zł/GJ,
rok
zł
Ab
Ab
O
q
y
O
q
y
O
Q
x
O
Q
x
O
m
u
m
u
z
u
z
u
rU
/
),
(
*
12
)
*
*
*
*
(
*
12
)
*
*
*
*
(
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
−
+
−
+
+
−
=
∆
Roczna oszczędność kosztów energii
c.d…
gdzie:
•
O
0m
, O
1m
- stała opłata miesięczna związana z dystrybucją i przesyłem energii
wykorzystywanej do ogrzewania przed i po wykonaniu usprawnienia
termomodernizacyjnego dla n-tego źródła, odpowiadająca:
dla ogrzewania zdalaczynnego - opłacie za zamówioną moc cieplną i opłacie stałej za
usługi przesyłowe, zł/(MW*miesiąc),
dla gazu - składnikowi stałemu wyznaczonemu na jednostkę mocy umownej w
miesięcznym okresie rozliczeniowym przeliczonemu na zł/(MW*miesiąc),
dla energii elektrycznej - składnikowi stałemu stawki sieciowej zł/(kW*miesiąc),
przeliczonemu na zł/(MW*miesiąc),
dla własnego źródła zasilanego dowolnym paliwem - składnikowi miesięcznych
kosztów stałych, określonemu zgodnie z kalkulacją kosztów rodzajowych, odniesionemu
do mocy źródła, zł/(MW*miesiąc),
rok
zł
Ab
Ab
O
q
y
O
q
y
O
Q
x
O
Q
x
O
m
u
m
u
u
u
u
u
rU
/
),
(
*
12
)
*
*
*
*
(
*
12
)
*
*
*
*
(
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
−
+
−
+
+
−
=
∆
2009-03-27
4
Roczna oszczędność kosztów energii
gdzie:
•
y
0
, y
1
- udział n-tego źródła w zapotrzebowaniu na moc cieplną przed i po wykonaniu
usprawnienia termomodernizacyjnego,
•
q
0u
, q
1u
- zapotrzebowanie na moc cieplną na pokrycie strat przez przenikanie przed i
po wykonaniu usprawnienia termomodernizacyjnego, MW,
•
A
b0
, A
b1
- miesięczna opłata abonamentowa przed i po wykonaniu usprawnienia
termomodernizacyjnego dla n-tego źródła, zł.
rok
zł
Ab
Ab
O
q
y
O
q
y
O
Q
x
O
Q
x
O
m
u
m
u
u
u
u
u
rU
/
),
(
*
12
)
*
*
*
*
(
*
12
)
*
*
*
*
(
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
−
+
−
+
+
−
=
∆
Roczne zapotrzebowanie na ciepło
•
Wartości rocznego zapotrzebowania na ciepło na pokrycie strat przez
przenikanie Q
0u
, Q
1u
oblicza się z wzoru:
gdzie:
•
R - całkowity opór cieplny ocenianej przegrody budowlanej przed i po
termomodernizacji, (m
2
*K)/W,
Przy czym minimalna wartość oporu cieplnego po termomodernizacji wynosi:
- dla ścian zewnętrznych - 4,00 (m
2
*K)/W
- dla stropodachów i stropów pod nieogrzewanym poddaszem lub przejazdem - 4,5 (m
2
*K)/W,
- dla stropów nad nieogrzewanymi piwnicami i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi -
2,0 (m
2
*K)/W
•
A - powierzchnia całkowita izolowanej przegrody przed i po
termomodernizacji, m
2
,
•
Sd - liczba stopniodni, dzień * K/rok.
[
]
rok
GJ
R
A
Sd
Q
Q
u
u
,
10
64
,
8
,
5
1
0
⋅
⋅
⋅
=
−
2009-03-27
5
Liczba stopniodni
•
Liczbę stopniodni - S
d
oblicza się z wzoru:
gdzie:
•
t
wo
- obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego, określona zgodnie z Polską
Normą dotyczącą temperatur ogrzewanych pomieszczeń w budynkach, °C
•
t
e(m)
- średnia wieloletnia temperatura miesiąca „m”, a w przypadku stropów nad
nieogrzewanymi piwnicami lub pod nieogrzewanymi poddaszami - temperatura
wynikająca z obliczeń bilansu cieplnego budynku, °C,
•
L
d(m)
- liczba dni ogrzewania w miesiącu m,
•
L
g
- liczba miesięcy ogrzewania w sezonie grzewczym.
∑
=
−
=
Lg
m
e
wo
rok
K
dzień
m
Ld
m
t
t
Sd
1
]
/
*
[
),
(
)]
(
[
Stopniodni
Obliczenie stopniodni
Obliczeniowa temperatura wewnętrzna:
20
0
C
MIESIĄC
t
e(m)
L
d(m)
Sth
styczeń
-0,4
31
632
t
e(m)
- średnia temperatura zewn.
luty
-0,7
28
580
L
d(m)
- liczba dni grzewczych
marzec
2,8
31
533
L
d(m)
- liczba dni grzewczych
kwiecień
7,3
30
381
Sth = ∑ [ (t
wew
- t
e(m)
) * L
h(m)
]
maj
12,7
10
73
wrzesień
13,4
5
33
Stopniodni, Std
październik
8,9
31
344
3 716
d*K/rok
listopad
3,8
30
486
Stopniogodziny, Sth = 24*Std
grudzień
-1,1
31
654
89 194
h*K/rok
2009-03-27
6
Stopniodni
Obliczenie stopniodni
Obliczeniowa temperatura wewnętrzna:
8
0
C
MIESIĄC
t
e(m)
L
d(m)
Sth
styczeń
-0,4
31
260
t
e(m)
- średnia temperatura zewn.
luty
-0,7
28
244
L
d(m)
- liczba dni grzewczych
marzec
2,8
31
161
L
d(m)
- liczba dni grzewczych
kwiecień
7,3
30
21
Sth = ∑ [ (t
wew
- t
e(m)
) * L
h(m)
]
maj
12,7
10
-47
wrzesień
13,4
5
-27
Stopniodni, Std
październik
8,9
31
-28
992
d*K/rok
listopad
3,8
30
126
Stopniogodziny, Sth = 24*Std
grudzień
-1,1
31
282
23 818
h*K/rok
Zapotrzebowanie na moc
•
Wartości zapotrzebowania na moc cieplną na pokrycie strat przez
przenikanie q
0u
, q
1u
przed i po wykonaniu usprawnienia
termomodernizacyjnego oblicza się z wzoru:
gdzie:
•
R - całkowity opór cieplny ocenianej przegrody budowlanej przed i po
termomodernizacji, (m
2
*K)/W,
Przy czym minimalna wartość oporu cieplnego po termomodernizacji wynosi:
- dla ścian zewnętrznych - 4,00 (m
2
*K)/W
- dla stropodachów i stropów pod nieogrzewanym poddaszem lub przejazdem - 4,5 (m
2
*K)/W,
- dla stropów nad nieogrzewanymi piwnicami i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi -
2,0 (m
2
*K)/W
•
t
zo
- obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego dla danej strefy
klimatycznej, określona zgodnie z Polską Normą dotyczącą temperatur
obliczeniowych zewnętrznych, °C,
(
)
MW
R
t
t
A
q
q
zo
wo
u
u
,
10
,
6
1
0
−
⋅
⋅
=
−
2009-03-27
7
Przykład 1 – ściana zewnętrzna d=41cm
Przegroda nr 1
Nazwa: SZ1 - Ściana zewnętrzna 1
Dane:
Powierzchnia przegrody do strat ciepła
A=
1782
m
2
Powierzchnia do kosztów ocieplenia
Ao=
1960
m
2
Obliczeniowa temp. pow. wewn.
T
w0
=
20
0
C
Obliczeniowa temp. powietrza z.
T
z0
=
-18
0
C
Liczba stopniodni dla przegrody
S
d
=
3 654
dzień *K/rok
Taryfa opłat za ciepło:
Opłaty stałe
Opłaty zmienne
Abonament
O
m0
=
3 979,50
zł/MW*m-c
O
z0
=
34,14
zł/GJ
A
b0
=
8,54
zł/m-c
O
m1
=
3 979,50
zł/MW*m-c
O
z1
=
34,14
zł/GJ
A
b1
=
8,54
zł/m-c
Opis wariantu usprawnienia zmniejszającego straty ciepła przez przenikanie:
Współczynnik przenikania ciepła przegrody w stanie istniejącym:
0,92
W/m
2
K
Przewiduje się ocieplenie przegrody z uŜyciem
styropianu
Współczynnik obliczeniowy przewodzenia ciepła dla izolacji λ =
0,04
W/m*K
Rozpatruje się 4 warianty o róŜnych grubościach warstwy ocieplającej:
Wariant 1-szy o grubości izolacji , dla której spełniony jest wymóg minimalnego oporu cieplnego:
R >=
4
m
2
*K/W tzn:
12,0
cm
Wariant 2: - grubość warstwy zwiększona do
13,0
cm
w stosunku do wariantu 1
Wariant 3: - grubość warstwy zwiększona do
14,0
cm
w stosunku do wariantu 2
Wariant 4: - grubość warstwy zwiększona do
15,0
cm
w stosunku do wariantu 3
Przykład 1 c.d.
Lp.
Opis
Jednostka
Stan
istniejący
Warianty
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
1
grubośc izolacji d=
m
-
12
13
14
15
2
zwiększenie oporu ∆R=
m
2
K/W
-
3,00
3,25
3,50
3,75
3
opór cieplny przegrody R=
m
2
K/W
1,09
4,09
4,34
4,59
4,84
4
Q
0u
,Q
1u
= 8,64*10
-5*
Sd*A/R
GJ/a
517,6
137,7
129,7
122,6
116,3
5
q
0u
,q
1u
= 10
-6
*A*(t
w0
-t
z0
)/R
MW
0,06230
0,01657
0,01561
0,01476
0,01400
6
Roczna oszczędność kosztów
energii ∆Qru
zł/a
-
15 154 zł
15 471 zł
15 753 zł
16 006 zł
7
Koszt jednostkowy ocieplenia
zł/m
2
-
140
142
145
148
8
Koszt realizacji usprawnienia Nu
zł
zł
274 428 zł
278 348 zł
284 229 zł
290 110 zł
9
SPBT= Nu/∆Qu
lata
-
18,1
18,0
18,0
18,1
10
U
0
, U
1
W/(m
2
*K)
0,92
0,24
0,23
0,22
0,21
ZałoŜenia odnośnie przyjęcia kosztów Nu:
a) Przyjęto ceny jednostkowe usprawnienia 1 m
2
na podstawie średnich cen rynkowych.
b) Koszt jednostkowy zawiera koszt obróbki ocieplenia.
Wybrany wariant:
2
Koszt:
278 348 zł
SPBT:
18,0
Lat
2009-03-27
8
Przykład 2 – strop nad przejazdem
Przegroda nr
6
Nazwa:
strop ST I
Dane:
Powierzchnia przegrody do strat ciepła
A=
88,6
m
2
Powierzchnia do kosztów ocieplenia
Ao=
93,0
m
2
Obliczeniowa temp. pow. wewn.
T
w0
=
20
0
C
Obliczeniowa temp. powietrza z.
T
z0
=
-18
0
C
Liczba stopniodni dla przegrody
Sd=
3 654
dzień *K/rok
Taryfa opłat za ciepło:
Opłaty stałe
Opłaty zmienne
Abonament
O
m0
=
3 979,50
zł/MW*m-c
O
z0
=
34,14
zł/GJ
A
b0
=
8,54
zł/m-c
O
m1
=
3 979,50
zł/MW*m-c
O
z1
=
34,14
zł/GJ
A
b1
=
8,54
zł/m-c
Opis wariantu usprawnienia zmniejszającego straty ciepła przez przenikanie:
Współczynnik przenikania ciepła przegrody w stanie istniejącym:
1,11
W/m
2
K
Przewiduje się ocieplenie przegrody z uŜyciem
styropianu
Współczynnik obliczeniowy przewodzenia ciepła dla izolacji λ =
0,04
W/m*K
Rozpatruje się 4 warianty o róŜnych grubościach warstwy ocieplającej:
Wariant 1-szy o grubości izolacji , dla której spełniony jest wymóg minimalnego oporu cieplnego:
R >=
4,5
m
2
*K/W tzn:
15
cm
Wariant 2: - grubość warstwy zwiększona do
16
cm
w stosunku do wariantu 1
Wariant 3: - grubość warstwy zwiększona do
17
cm
w stosunku do wariantu 2
Wariant 4: - grubość warstwy zwiększona do
18
cm
w stosunku do wariantu 3
Przykład 2 - c.d.
Lp.
Opis
Jednostka
Stan
istniejący
warianty
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
1
grubość izolacji d=
m
-
15
16
17
18
2
zwiększenie oporu ∆R=
m
2
K/W
-
3,75
4,00
4,25
4,50
3
opór cieplny przegrody R=
m
2
K/W
0,90
4,65
4,90
5,15
5,40
4
Q
0u
,Q
1u
= 8,64*10
-5*
Sd*A/R
GJ/a
31,0
6,0
5,7
5,4
5,2
5
q
0u
,q
1u
= 10
-6
*A*(t
w0
-T
z0
)/R
MW
0,00374
0,00072
0,00069
0,00065
0,00062
6
Roczna oszczędność kosztów
energii ∆Qru
zł/a
-
999 zł
1 011 zł
1 022 zł
1 032 zł
7
Koszt jednostkowy ocieplenia
zł/m
2
-
145
148
150
152
8
Koszt realizacji usprawnienia Nu
zł
zł
13 489 zł
13 768 zł
13 955 zł
14 141 zł
9
SPBT= Nu/∆Qu
lata
-
13,5
13,6
13,7
13,7
10
U
0
, U
1
W/(m
2
*K)
1,11
0,22
0,20
0,19
0,19
ZałoŜenia odnośnie przyjęcia kosztów Nu:
a) Przyjęto ceny jednostkowe usprawnienia 1 m
2
na podstawie średnich cen rynkowych.
b) Koszt jednostkowy zawiera koszt obróbki ocieplenia.
Wybrany wariant:
1
Koszt:
13 489 zł
SPBT:
13,5
Lat
2009-03-27
9
Podsumowanie
(
)
MW
R
t
t
A
q
q
zo
wo
u
u
,
10
,
6
1
0
−
⋅
⋅
=
−
Określenie minimalnej, wymaganej grubości izolacji
(kryterium minimalnego oporu cieplnego)
Określenie zapotrzebowania na moc
(przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji)
Określenie rocznego zapotrzebowania na ciepło
(przed i po wykonaniu danego wariantu termomodernizacji)
[
]
rok
GJ
R
A
Sd
Q
Q
u
u
,
10
64
,
8
,
5
1
0
⋅
⋅
⋅
=
−
cm
U
R
d
IZOL
MOD
PRZED
,
100
1
min
min
.
.
.
⋅
⋅
−
=
λ
Podsumowanie
rok
zł
Ab
Ab
O
q
y
O
q
y
O
Q
x
O
Q
x
O
m
u
m
u
u
u
u
u
rU
/
),
(
*
12
)
*
*
*
*
(
*
12
)
*
*
*
*
(
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
−
+
−
+
+
−
=
∆
lata
O
N
SPBT
n
rU
u
,
∑
∆
=
Określenie rocznej oszczędności kosztów energii
wynikającej z wykonania wariantu termomodernizacji
Określenie nakładów inwestycyjnych dla wariantu termomodernizacji
Określenie SPBT dla
poszczególnych wariantów
Wybór wariantu optymalnego wg
kryterium minimalnego wskaźnika SPBT
u
N
2009-03-27
10
Dziękuję za uwagę