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 należy korzystać z zależności 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 może być mniejsza niż:

• 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 użyciem

styropianu

Współczynnik obliczeniowy przewodzenia ciepła dla izolacji λ =

0,04

W/m*K

Rozpatruje się 4 warianty o różnych 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

Założenia 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 użyciem

styropianu

Współczynnik obliczeniowy przewodzenia ciepła dla izolacji λ =

0,04

W/m*K

Rozpatruje się 4 warianty o różnych 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

Założenia 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