143 print
Medzinárodná študentská vedecká konferencia
Nitra, máj 2005
ANALÝZA VARIANT NÁVRHU ENERGETICKÝCH OPATŘENÍ NA ZÁKLADĚ ENERGETICKÉHO AUDITU ANALYSIS OF POSSIBLE MEASURES FOR REDUCING OF ENERGY CONSUMPTION ZDEŇKA PERUTKOVÁ - JAN MAREČEK
Abstract This study presents an energy analysis of the four-floor building in south Moravia. The analysis is aimed at calculating the main thermal energy consumption and the possible intervention to save energy. It‘s evaluate an influence on improvement current condition, economy efficiency and environment improvement. Key words: energy, environment, improvement
Úvod Energetický audit (EA) je soubor činností, jejichž výsledkem jsou informace o způsobech a úrovni využívání energie v budovách a energetickém hospodářství prověřovaných fyzických a právnických osob a návrh opatření, která je třeba realizovat pro dosažení energetických úspor. EA je zakončen písemnou zprávou která musí obsahovat: - hodnocení současné úrovně posuzovaného energetického hospodářství a budov, - celkovou výši technicky dosažitelných energetických úspor, - návrh vybrané varianty doporučené k realizaci energetických úspor včetně ekonomického vyhodnocení, - závěrečý posudek energetického auditora. Energetický audit je zpracován v souladu s požadavky zákona 406/2000 Sb. o hospodaření energií a jeho prováděcími vyhláškami a ČSN. Podrobnosti týkající se náležitostí EA stanoví vyhláška 213/2001 Sb.
Materiál a metody Analýza a návrh opatření pro snížení energetické náročnosti byla provedena u čtyřpodlažního bytového domu s plochou jednoplášťovou střechou, vystavěného zděnou technologií v roce 1975 (kolaudace). Objekt sestává z přízemí (není účelově otápěné) a 3 nadzemních obytných podlaží.
Kontaktní adresa: Prof. Ing. Ján Mareček, DrSc, Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky, Mendelova zemědělská a lesnícka univerzita v Brne, Zemědělská 1, 613 00 BRNO, ČR, e-mail:
[email protected], Zdeňka Perutková, zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky, Mendelova zemědělská a lesnícka univerzita v Brne, Zemědělská 1, 613 00 BRNO, ČR, e-mail:
[email protected],
144 print
Medzinárodná študentská vedecká konferencia Lokalita objektu: Umístění v zástavbě: Nejbližší okolí objektu: Exponovanost vůči větrům:
Nitra, máj 2005 Jihomoravský kraj sídliště samostatně stojící střední
Tab. 1 Základní údaje Parametr Zastavěná plocha Počet nadzemních podlaží Počet podzemních podlaží Výška objektu Obestavěný objem Počet bytových jednotek Rok výstavby
Hodnota 902 4 0 10,0 9 771 39 1 975
Jednotky m2 m m3 -
Skladba stavebních konstrukcí vymezujících otápěný prostor: Obvodový plášť : • vápenná omítka • cihelné zdivo CDS • vápenná omítka
40 mm 375 mm 20 mm
Střecha: • železobetonový panel 150 mm • spádový posyp 30 ÷ 160 mm • izolační desky POLSID 50 mm • ochranný posyp 50 mm Skladba nejnižší podlahy: • cementová mazanina • typové prvky T02 B
20 mm; 200 mm.
Výplně otvorů: V domě byly unifikované okenní a dveřní konstrukce, které byly použity ve všech domech shodného typu. Vstupní dveře byly v provedení - jednoduché zasklení v kovovém rámu. Chodba schodiště byla tvořena pouze dveřními konstrukcemi. Z uvedených stavebních konstrukcí byl sestaven model tepelné energie v objektu, který vycházel z metod popsaných v odpovídajících normách. Tvorba modelu byla založena na výpočtu tepelně technických vlastností obálky objektu (zóny) z již uvedených vlastností konstrukcí (zpravidla obvodový plášť, střecha, nejnižší podlaha); - stanovení průměrné roční hodnoty intenzity výměny vzduchu; - stanovení tepelných ztrát objektu větráním a prostupem ve [W.K-1]; - výpočtu disponibilních tepelných zisků z vnitřních zdrojů a ze slunečního záření a určení stupně využití těchto zisků; - určení potřeby tepla v objektu po jednotlivých měsících a pro konkrétní klimatické podmínky.
145 print
Medzinárodná študentská vedecká konferencia
Nitra, máj 2005
Tepelné ztráty objektu byly vyhodnoceny z ČSN 38 33 50. Tab. 2 Tepelné ztráty objektu Otápěný objem [m3] Větraný objem [m3] Int. výměny vzduchu [h-1] Tepelné ztráty větráním [W.K-1] Tepelné ztráty prostupem [W.K-1]
9 771 5 863 0,30 586 4 262
Celkem tepelné ztráty objektu [W.K-1] U Konstrukce [W.m-2.K-1)]
5 012 H
Podlaha 1.NP Obvodové zdivo Střecha Výplně otvorů
1,71 1,32 0,61 2,40
A 2
[m ] 902 1 359 902 440
A.U [W.K-1] 1 543 1 893 547 1 055
b
[W.K-1]
0,50 1,00 1,00 1,15
771 1 893 547 1 214
Takto vypočtená potřeba tepla (zohledňující klimatické podmínky jednotlivých let, úpravy stavebních konstrukcí aj.) byla porovnána se skutečně zjištěnou spotřebou v příslušných letech. Tab. 3 Zhodnocení modelu potřeby tepla Rok 2000 2001 2002
Potřeba tepla dle modelu [GJ] 1 461 1 545 1 459
Spotřeba tepla dle faktur [GJ] 1 257 1 496 1 467
Odchylka [%] 14 3 -1
Dosažitelné energetické úspory Pro stanovení hodnoty dosažitelných energetických úspor bylo předpokládáno provedení úsporných opatření. Neposuzují se však konkrétní investiční náklady, technologické postupy, ani další detaily úsporných opatření. Vycházelo se pouze z předpokladu, kde je možné tato opatření realizovat a jak je možné snížit spotřebu energií. Následující tabulka uvádí celkové dosažitelné úspory. Dosažitelné úspory zahrnují možné úspory energie bez ohledu na to, jestli budou realizovány. Tab. 4 Dosažiteľné úspory Stávající stav Snížení množství tepla pro ÚT Snížení množství tepla pro TUV Dosažitelné úspory celkem Nový stav
Teplo [GJ]
Náklady [Kč]
2 008 1 091 269 1 360 648
688 744 374 213 92 567 466 780 221 964
Následně byl proveden návrh opatření zvolených k realizaci pro dosažení energetických úspor. Z uvedených možností byly sestaveny dvě varianty – středněnákladová varianta A a vysokonákladová varianta B. Tato opatření byla vyhodnocena ekonomicky a doplněna grafickým vyjádřením.
146 print
Medzinárodná študentská vedecká konferencia
Nitra, máj 2005
Tab. 5 Výpočet úspor a nákladů Potřeba tepla Jedn. cena Náklady na teplo Úspora tepla [GJ.rok-1] tepla [Kč.GJ-1] [Kč.rok-1] [Kč.rok-1] Současný stav Po modernizaci DPS1 Zateplení podlahy Instalace TRV2 Zateplení střechy Zateplení obvod.zdiva Výměna oken a dveří Varianta A Varianta B
1 470 269 1 262 1 337 1 356 978 1 291 1 241 781
343 343 343 343 343 343 343 343 343
504 210 92 267 432 866 458 591 465 108 335 454 442 813 425 663 267 883
0 92 267 71 344 45 619 39 102 168 756 61 397 263 081 420 861
Hodnota původ. stavu [%] 100 50 86 91 92 67 88 62 39
Ekonomické vyhodnocení vybraných variant Varianta A zahrnuje výměnu původních okenních a dveřních konstrukcí za plastové, zateplení nejnižší podlahy, instalaci termostatických ventilů, modernizaci DPS. Tab. 6 Ekonomické údaje cena investice roční úspory diskontní míra diskontní faktor odúročitel roční úspory diskontované doba projektu doba návratnosti prostá doba návratnosti reálná čistá současná hodnota NPV vnitřní výnosové procento IRR
1 915 680 262 916 5 1,05 0,95 250 396 30 7 10 2 024 746 13,4
Kč Kč %
Kč roky roky roky Kč %
147 print
Medzinárodná študentská vedecká konferencia
Nitra, máj 2005 Varianta A
2 500 000 Kč 2 000 000 Kč 1 500 000 Kč 1 000 000 Kč 500 000 Kč
-1 000 000 Kč
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
8
6
4
10
- 500 000 Kč
2
0
0 Kč inve stice /ročn í ú spory diskontované ku mu l. tok h ot ovosti diskon tovaný
-1 500 000 Kč -2 000 000 Kč
Obr. 1 Grafické vyjádření návratnosti investic Varianta B zahrnuje zateplení obvodového zdiva, zateplení nejnižší podlahy, výměnu původních okenních a dveřních konstrukcí za plastové, instalaci termostatických ventilů, modernizaci DPS. Tab. 7 Ekonomické údaje cena investice roční úspory diskontní míra diskontní faktor odúročitel roční úspory diskontované doba projektu doba návratnosti prostá doba návratnosti reálná čistá současná hodnota NPV vnitřní výnosové procento IRR
3 702 146 420 880 5 1,05 0,95 400 838 30 9 13 2 636 014 10,9
Kč Kč %
Kč roky roky roky Kč %
148 print
Medzinárodná študentská vedecká konferencia
Nitra, máj 2005
Varianta B 3 000 000 Kč 2 000 000 Kč 1 000 000 Kč
-1 000 000 Kč
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 Kč in vestice /roční úspory disk on tovan é k umul. tok hotovosti di sk ontovaný
-2 000 000 Kč -3 000 000 Kč -4 000 000 Kč
Obr. 2 Grafické vyjádření návratnosti investic
Výsledky Výběr doporučené varianty 1, výběr úsporných opatření, která jsou schopna zabezpečit průkazné (významné) energetické úspory; 2, pro obě varianty A i B se zhodnotí vliv na životní prostředí; 3, vybere se jedna z variant A nebo B, případně jiná kombinace. Hodnocení z hlediska ochrany životního prostředí Výpočet spotřebovaného množství paliva Množství tepelné energie dodané do objektu bylo přepočteno na množství paliva (plynu) v tisících m3. Z těchto hodnot bylo vypočítáno množství emisí a odpadů. Tab.8 Výpočet množství polutantů Varianta A Výchozí stav Nový stav Znečišťující látka NOx CO CO2
Rozdíl
Varianta B Výchozí stav Nový stav
Rozdíl
Mg.rok-1
Mg.rok-1
Mg.rok-1
Mg.rok-1
Mg.rok-1
Mg.rok-1
0.09 0.016 96.2
0.06 0.011 64.8
0.03 0.005 31.4
0.09 0.016 96.2
0.03 0.005 33.3
0.06 0.011 62.9
149 print
Medzinárodná študentská vedecká konferencia
Nitra, máj 2005
Tab. 9 Míra využití dosažitelných úspor Teplo [GJ] 2 008
Náklady [Kč] 688 744
1 091
374 213
269
92 267
1 360
466 480
Nový stav
648
222 264
Snížení množství tepla pro ÚT
958
328 594
Snížení množství tepla pro TUV
269
92 267
1 227
420 861
781
267 883
Stávající stav Dosažitelné úspory dle odst. (9), § 5 vyhlášky 213/2001 Sb. Úspory vybrané varianty
Snížení množství tepla pro ÚT Snížení množství tepla pro TUV Dosažitelné úspory celkem
Úspory vybrané varianty celkem Nový stav
Míra využití dosažitelných úspor
90%
Závěr Z navržených a analyzovaných variant byla k realizaci doporučena Varianta B.Variantu je možné realizovat, neboť plně splňuje současné požadavky na technickou úroveň stavebních materiálů, konstrukcí a technických zařízení budov i požadavky na hodnoty základních ekonomických ukazatelů. Varianta vychází z energetických analýz a plně splňuje požadavky na dosažení co nejvyšších energetických úspor. Jedním z indikátorů pro výběr doporučené varianty bylo množství znečišťujících látek. Z několika polutantů byly vyhodnoceny ty látky, které znamenají největší zátěž na životní prostředí. Na základě vybrané varianty se lokálně sníží emise, což je důsledkem snížení potřeby tepla na vytápění, tedy i snížení množství paliva. Rovněž byla analyzována možnost využití obnovitelných zdrojů energie (OZE). Vzhledem k umístění objektu však nebylo možné jakýkoli OZE doporučit, neboť se v blízkosti objektu nenachází žádný zdroj této energie, který by bylo možno využít.
Použitá literatura ČSN 38 33 50 Výpočet tepelných ztrát budov ČSN 73 0540 -1, -3, -4, ve verzi 1994 Tepelná ochrana budov DAHLSVEEN, T. – PETRÁŠ, D. – HIRŠ, J.: Energetický audit budov, Bratislava 2003 Vyhláška 213/2001 Sb., kterou se vydávají podrobnosti náležitostí energetického auditu Zákon 406/2000 Sb. o hospodaření energií Tento příspěvek předkládá energetický rozbor čtyřpodlažní budovy v lokalitě jižní Moravy. Rozbor je zaměřen na kalkulaci energetických vstupů a možnosti úspory energie. Hodnotí se účinek na zlepšení současného stavu, ekonomická efektivnost provozu a vliv na životní prostředí.
