CASE STUDY - Audyt energetyczny do programu Czyste Powietrze

W przygotowanym case study chcieliśmy pokazać przykład wykonanego audytu energetycznego dwupiętrowego domu jednorodzinnego o powierzchni 150 m2 wybudowanego w 1978 roku.

 

Klient zgłosił się do nas z problemem zbyt dużych kosztów ogrzewania. Na wizji lokalnej budynku, po wykonaniu pomiarów i przeprowadzeniu obliczeń zapotrzebowania cieplnego oraz rozmowie z klientem wspólnie doszliśmy do wniosków, że konieczna jest wymiana aktualnego źródła ciepła, czyli starego wyeksploatowanego kotła węglowego który na cele c.w.u był wspierany grzałką elektryczną, wymiana nieszczelnych okien i drzwi oraz ocieplenie ścian zewnętrznych, które były ocieplone styropianem, jednak jego warstwa była zbyt cienka aby wystarczająco ograniczyć straty energii.

 

Model 3D budynku w programie do obliczeń cieplnych firmy SANKOM „Audytor OZC”

 

W audycie zaproponowaliśmy, aby kocioł węglowy wymienić na pompę ciepła powietrze-woda, jest to rozwiązanie zarówno ekologiczne oraz opłacalne ekonomicznie. Pompy ciepła cechują się wysokim współczynnikiem efektywności, co oznacza, że zużyta energia elektryczna na cele grzewcze jest stosunkowo mała. Klient dysponował już instalacją fotowoltaiczną, co pozwoli na współpracę źródła ciepła z tą właśnie instalacją, dzięki czemu koszty ogrzewania będą jeszcze mniejsze. Dodatkowo zdecydowano się na zmodernizowanie instalacji, tak aby pasowała ona do nowego źródła ciepła. Wraz z montażem pompy zamontowano również zasobnik c.w.u. oraz bufor ciepła, co poprawi komfort użytkowania oraz sprawi, że cykle działania pompy ciepła będą dłuższe, co z kolei wpływa pozytywnie jej eksploatacje. 

 

Poniżej przedstawiono wykres zapotrzebowania budynku na moc, pomoże on z odpowiednim doborem pompy ciepła pasującej do budynku.

Wykres 1. Charakterystyka zapotrzebowania budynku na ciepło w funkcji temperatury zewnętrznej.

 

Ocieplenie ścian

Po przeprowadzeniu analizy przegrody obliczono aktualny współczynnik przenikania ciepła przez ścianę który wynosił 0,572 W/(m^2 K).  Poniżej przedstawiono tabele wyboru wariantu grubości ocieplenia dla styropianu grafitowego λ=0,033 W/mK. Najbardziej opłacalne okazało się ocieplenie ścian styropianem o grubości 12cm.

 

 

Lp.	Omówienie	Jedn.	Stan istniejący	Warianty
				1	2	3
1	Grubość dodatkowej warstwy izolacji termicznej;    g=	m		0,10	0,12	0,14
2	Wspólczynnik Uc przed i po przeprowadzeniu modernizacji	W/m2K	0,572	0,209	0,186	0,167
3	Q0U, Q1u = 8,64.10-5.Sd.A.Uc	GJ/a	27,3	10,0	8,9	8,0
4	qoU, q1U = 10-6. A*(tw0-tz0).Uc	MW	0,0033	0,0012	0,0011	0,0010
5	Roczna oszczędność kosztów                                                    ΔOru = (Q0U-Q1U)Oz+12(qoU-q1U)Om	zł/a		865	920	965
6	Cena jednostkowa usprawnienia	zł/m2		290	300	320
7	Koszt realizacji usprawnienia  NU	zł		43 880	45 393	48 419
8	SPBT= NU/ΔOru	lata		50,73	49,34	50,18

Tabela 2. Wybór grubości ocieplenia ścian.

 

W ramach prac termomodernizacyjnych, ze względu na stare oraz nieszczelne okna i drzwi zdecydowano się również na ich wymianę na takie, które spełniają aktualne warunki techniczne. 

 

Po wymianie źródła ciepła udało się zwiększyć sprawności całkowite systemu około 4-krotnie!

Sprawność całkowita centralnego ogrzewania:

0,41- 1,67

Sprawność całkowita systemu ciepłej wody użytkowej:

0,36 - 1,33

Po przeprowadzeniu termomodernizacji udało się znacznie zmniejszyć współczynniki przenikania ciepła.

Współczynnik przenikania ciepła ścian:

0,572 W/(m^2 K)→0,186  W/(m^2 K)

Współczynnik przenikania ciepła okien:

1,800 W/(m^2 K)→0,900  W/(m^2 K)

Współczynnik przenikania ciepła drzwi:

2,000 W/(m^2 K)→1,300  W/(m^2 K)

Po samych współczynnikach oraz sprawnościach można zauważyć znaczące zmiany co ma swoje odzwierciedlenie w oszczędności oraz wskaźnikach pokazanych w tabeli poniżej. 

1.	EK – wskaźnik rocznego zapotrzebowania na energię końcową	[kWh/ (m2 rok)]	372,0	61,6
2.	EP – wskaźnik rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną	[kWh/(m2 rok)]	438,7	153,8
3.	Zmniejszenie rocznego zapotrzebowania na energię	[%]	84%
4.	Zmniejszenie zapotrzebowania na energię	[GJ/rok]	169
5.	Średnioroczna oszczędność energii finalnej	[toe/rok]	4,04
6.	Uniknięta emisja CO2	[t CO2/rok]	13,81
7.	Roczne oszczędności kosztów energii	[zł/rok]	5 165
8.	Moc instalacji OZE w ramach termomodernizacji	[kW]	8

Tabela 2. Wyniki przeprowadzonych modernizacji.

 

Wskaźnik energii końcowej zmniejszył się aż 6-krotnie! Natomiast wskaźnik energii pierwotnej zmniejszył się prawie 3-krotnie. Koszt zrealizowanych prac to ok 130 tys. zł. Roczna oszczędność kosztów energii wynosi aż 5165 zł. Zważywszy, że Klient skorzystał z dotacji Czyste Powietrze, znaczny koszt termomodernizacji pokrył program.  

 

Przy założeniu, że Klient sam, z własnych środków pokrywałby koszty termomodernizacji szacunkowo można stwierdzić, że cała inwestycja zwróciłaby się w ciągu 25lat, gdyby ceny energii utrzymywałyby się na tym samym poziomie, jednak ciągłe wzrosty cen energii, oraz fakt że klient posiada instalację fotowoltaiczną spowodowałyby, że czas w jakim inwestycja zwróci się będzie znacznie krótszy. 

 

case stady do audytu energetycznego sporządził: inż. Mateusz Sobczuk - Audytor Energetyczny w Solisa