Tartalom. 6. elıadás: A CO 2 kibocsátás története

Épületfizika

BMEEOEMMST3

1

6. elıadás: A CO2 kibocsátás története

Tartalom A CO2 kibocsátás története .................................................................................................................... 2 A Kyotói Egyezmény ........................................................................................................................... 3 A világ egyes országai CO2 kibocsátásának változása 1990 óta.......................................................... 7 Hogyan számítható a kibocsátott CO2 mennyisége?.......................................................................... 8 A CO2 kibocsátás mennyiségének hazai számítási elve........................................................................... 9 1. FELADAT ....................................................................................................................................... 13 2. FELADAT ....................................................................................................................................... 14 3. FELADAT ....................................................................................................................................... 15 A fűtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása ........................................................................ 17 A fűtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása ........................................................................ 18 A fűtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása ........................................................................ 19 A fűtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása ........................................................................ 20 A fűtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása ........................................................................ 21 A fűtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása ........................................................................ 22 A fűtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása ........................................................................ 23

Csanaky Judit Emília

6.elıadás

BME Magasépítési Tanszék

Épületfizika

BMEEOEMMST3

2

A CO2 kibocsátás története Az elmúlt 150--200 év során a Föld légkörének CO2 tartalma jelentısen ısen kb. 36%-kal 36% emelkedett, (ppm ppm = parts per million egységben kifejezve) 275 ppm –rıll 375 ppm-re ppm nıtt. A CO2 –mint mint üvegházhatású gázgáz jelenléte a Földi légkörben alapvetıen alapvet en nem káros hatású, hiszen e gázok nélkül a Föld felszínének átlaghımérséklete átlagh mérséklete a jelenlegi +14,6 °C helyett csak átlaghı kb. -18 °C lenne.

1. ábra. A CO2-koncentráció koncentráció alakulása az utóbbi 1000 évben, jégzárványok vizsgálatából vizsgálatá rekonstruálva, illetve a Hawaii-on Hawaii on (Mauna Loa) 1958 óta végzett mérések alapján. Forrás: McElroy (2002) The Atmospheric Environment, Princeton Univ. Press – Princeton and Oxford A földi éghajlat szempontjából meghatározó szerepő szerep üvegházhatású gázok (szén-dioxid, metán, dinitrogén-oxid dinitrogén oxid stb., ezenkívül ilyen a vízgız vízg z is), a Napból a földfelszínre érkezı érkez sugárzás egy részét „csapdába ejtik”: a rövidebb hullámhosszú napsugarakat átengedik, a földfelszín hosszúhullámú kisugárzását pedig jelentıs jelent mértékben elnyelik, ezáltal a légkör a felszín közelében melegszik, a felsı fels légkör azonban lehől. leh l. Rövidebb (ezer éves) idıtávlatban id a légköri gázok és a vízgız vízg üvegház-hatása hatása határozza meg legnagyobb mértékben a globális földi éghajlatot. E gázok mennyiségének mennyiségének az ipari forradalom óta tapasztalható rohamos növekedése azonban mára már a túlzott felmelegedés, és az ennek következtében kialakuló éghajlatváltozással járó természeti katasztrófák forrásává vált.


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

3

2. ábra A fosszilis tüzelıanyagok tüzel égetésébıl ıl és a ccementgyártásból ementgyártásból származó globális CO2kibocsátás alakulása. Forrás: McElroy (2002) The Atmospheric Environment, Princeton Univ. Press – Princeton and Oxford A Kyotói Egyezmény (lejár(t): 2010-ben!) A CO2 kibocsátás exponenciális növekedésének veszélyét felismerve 1997-ben 1997 a világ számos országa egyezményt írt alá Kiotóban, melyben vállalták a széndioxid kibocsátásuk csökkentését. Ennek számszerősítésére számszer sítésére bevezették a széndioxid kvótákat. Egy kvóta egy tonna széndioxid kibocsátására jogosítja fel a tulajdonosát. tulajdonosát. Ha valamelyik állam (vagy cég) több széndioxidot bocsát ki a rendelkezésére álló kvóta szerint megengedettnél, akkor többlet kvótákat kell vásárolnia olyan államtól (vagy cégtıl) cégt l) aki kevesebb széndioxidot bocsát ki, mint amennyi számára megengedett. Így a kibocsátott összmennyiség változatlan marad – a kiosztandó kvóták számát azonban az egyezmény értelmében minden évben folyamatosan csökkentik. Elıírás a 2008--2012 közötti idıszakra szakra min. 5% CO2 kibocsátás csökkentés az 1990-es 1990 szinthez képest. EU vállalás: 8% CO2 kibocsátás csökkentés + közösségi szinten 20% csökkentés 1990-hez 1990 képest. A világ kibocsátása: 2007-ben ben 30,9 milliárd to CO2


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

4

2008-ban ban 31,5 milliárd to CO2 A hazai CO2 kibocsátás alakulását az 1990-es 1990 es bázisévet megelızı, megel , illetve az azt követı követ 10-10 évben a 6.5./3. ábra oszlopdiagramjai érzékeltetik. A főtési f tési céllal felhasznált energia CO2 kibocsátását az oszlopok felsı, fels , világos tömbjei jelzik.

3. ábra CO2 - kibocsátás hazánkban, 1980–2000 2000 között. Forrás: Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium (2002) A világ országainak CO2 kibocsátását általában 3 nagy országcsoport szerinti szerint „csomagban” vizsgálják.. A Nemzetközi Energia Ügynökség összesített tényadatai és 2020-ra 2020 vonatkozó becslése szerint (6.5./1.Táblázat) az 1990-es 1990 es bázishoz képest 2020-ig 2020 ig a CO2 kibocsátás változásánál az egyes országcsoportokban a következı következ tendeciára számíthatunk: − OECD országok (Organisation (Organisation for Economic Co-operation Co operation and Development = Gazdasági Együttmőködési őködési és Fejlesztési Szervezet): Szervezet kb. 50 %-os kibocsátás növekedés − átalakuló gazdaságú országok:

kb. -6 %-os os kibocsátás csökkenés

− fejlıdı országok:

kb. 290 %-os os kibocsátás növekedés

− világ szinten összesítve:

kb. 173 %-os os kibocsátás növekedés

A felvázolt jövı--kép tehát meglehetısen sen lesújtó.

1.Táblázat


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

5

A CO2-emisszió változása 1990-2020 között a világ három nagy országcsoportjában az International Energy Agency (IEA) 2000 szerint Mrd tonnában vonatkozóan végzett A légkör CO2-koncentrációjának 21. századbeli változására számítások eredményei azonban különbözı feltételek teljesülése esetén egymástól jelentısen eltérı képet mutatnak. Az IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change=Kormányközi panel a klímaváltozásról) 1992-ben közreadott egyik „forgatókönyve” („A”-szcenárió) azzal számolt, hogy a fosszilis tüzelıanyagok elégetésébıl származó CO2 mellett az erdıirtás is hozzá fog járulni a CO2-kibocsátáshoz és egyúttal a szén-dioxid légkörbıl való kikerülésének csökkenéséhez. Megjegyzés: az IPCC feladata, hogy tudományos, szakmai és társadalmi-gazdasági információk biztosításával segítsen egy átfogó, objektív és átlátható képet alkotni az emberi faj okozta klímaváltozás kockázatairól, annak lehetséges hatásairól, illetve az alkalmazkodás és megfékezés lehetıségeirıl. Az IPCC nem folytat kutatásokat és nem kíséri figyelemmel az éghajlatra vonatkozó adatokat, vagy más idetartozó paramétereket. Összefoglaló megállapításait fıleg a már publikált tudományos szakirodalom alapján készíti. Az IPCC három munkacsoportból (Working Group I-III.) és egy leltárkészítı egységbıl (Task Force) áll.

Working Group I. - az éghajlati rendszer változásainak tudományos aspektusait foglalja össze.

Working group II. - a természeti és társadalmi-gazdasági rendszerek a klímaváltozással szembeni sebezhetıségét, a változás pozitív és negatív következményeit és az alkalmazkodás lehetıségeit foglalja össze

Working Group III. - az üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklését és a klímaváltozás megfékezésének más lehetséges módszereit foglalja össze

Az Üvegházhatású Gázok Nemzeti Leltárát összeállító Task Force az IPCC Üvegházhatású Gázok Nemzeti Leltári Programjáért felelıs különálló csoport

Az IPCC tevékenységének fókuszában azoknak a rendszeres idıközönkénti összefoglaló tanulmányoknak az elkészítése áll, amelyek az éghajlatváltozásról szóló tudás helyzetének felmérésére hivatottak. Az IPCC emellett speciális jelentéseket és szakmai anyagokat is készít olyan témákban, amelyek független tudományos szakértıi véleményt igényelnek és támogatja az ENSZ Éghajlatváltozásról szóló Keretegyezményét (UNFCCC) is az üvegházhatású gázokról készített leltárok összeállításával. A fosszilis tüzelıanyagok felhasználásával kapcsolatban a változatlan ütemő gazdasági fejlıdés („business-as-usual”,BAU) forgatókönyvét vették figyelembe. Ez esetben a légköri CO2-koncentráció a 21. század végére 650 ppm-re növekedne, azaz megközelítené a jelenlegi koncentráció kétszeresét.


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

6

4.ábra A légköri CO2-mennyiség mennyiség eddigi és várható alakulása az IPCC „A” forgatókönyve szerint A megújuló energiaforrások ene egyelıre re igen kis százalékos arányt képviselnek energiaenergia felhasználásunkban, ezért csak kis mértékben csökkentik sökkentik a CO2- kibocsátásunkat (2.Táblázat).

2.Táblázat A lakosság által főtésre f és HMV elıállításra állításra használt energiahordozók aránya Az EU országaiban az összes primer energia felhasználás 41%-át 41% át az épületek fogyasztják el, és ennek kb. 2/3--át a helyiségek yiségek klimatizálására fordítjuk! Nagy figyelmet kell fordítanunk az energiahatékonyság javítására. j A szigorodó EU-elıírások EU betartásához azonban a jövıben jöv az eddigieknél nagyságrenddel nagyobb mértékben lesz szükség a megújuló energiaforrások hasznosítására.


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

7

Magyarország megújuló energia felhasználásának potenciális lehetıségeit, és jelenlegi kihasználtságát érzékelteti a 3.Táblázat: MEGÚJULÓ ENERGIA Vízenergia Szélenergia Hasznosítható napenergia Geotermikus energia Biomassza Kommunális hulladék Mindösszesen

Technikai Jelenleg Kihasználtság foka potenciál hasznosított (%) (PJ/év) (PJ/év) 1,2 0,67 55,8% 1,3 0,005 0,4% 3,6 0,061 1,7% 50,0 3,6 7,2% 165,8 31,5 19,0% 5,0 0,79 15,8% 226,9 36,63 16,1%

3. Táblázat Magyarország megújuló energiáinak kihasználtsága A világ egyes országai CO2 kibocsátásának változása 1990 óta (2010-es adatok) A következı 4. Táblázat a világ néhány (önkényesen kiválasztott) országának CO2 kibocsátási adatait tartalmazza egyrészt a lakosságszámra vetített „to/év/fı”, másrészt az ország teljes kibocsátását megadó „to/év” adatsorral megadva, és a harmadik oszlopban feltőntetve az 1990-es bázisévhez képest elért %-os változást 2010-ig. Az ország-sorrendet a táblázatban az elsı oszlopban megadott egy fıre jutó CO2 kibocsátás határozza meg, növekvı értékek szerint rendezve. Kína egyedülálló szerepet tölt be a CO2 kibocsátás történetében, nála ugyanis: − legkisebb az egy fıre jutó kibocsátás − legnagyobb az ország össz-kibocsátása − legnagyobb az 1990-es bázisévhez viszonyított %-os növekedés Jellemzı tendenciaként értékelhetı, hogy: − az iparilag fejlettebbnek tekintett országok CO2 kibocsátása a bázisévhez képes kis mértékben növekedett: (Franciaország, Olaszország, Ausztria, Kanada, USA) − az iparilag kevésbé fejlett országok – és néhány, az energiatakarékosságot igen komolyan vevı fejlett ország- CO2 kibocsátása a bázisévhez képest csökkent: (Románia, Magyarország, Szlovákia, Ukrajna, Lengyelország, Anglia, Németország, Oroszország, Csehország)

CO2 CO2 kibocsátás kibocsátás


6.elıadás

%-os változás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

Kína Románia Franciaország Magyarország Szlovákia Ukrajna Olaszország Lengyelország Ausztria Anglia Németország Oroszország Csehország Kanada USA

(to/év/fı) 4,6 5 6,6 6,8 7,3 7,5 8,4 8,6 9,4 9,5 10,7 11,2 12,5 16,8 19,6

(to/év) 6534 95 415 60 40 350 455 300 70 572 830 1730 123 574 5833

8 1990 óta 153 -35,5 3,3 -17,7 -35,3 -51,8 12,2 -10,3 24,5 -5,5 -14,7 -36,8 -21,9 22,9 18,1

4.Táblázat A világ néhány országának CO2 kibocsátása 2010-ben Hogyan számítható a kibocsátott CO2 mennyisége? A hı- és villamos energián kívül az összes energiahordozó elégetése során keletkezı CO2 mennyiség az adott energiahordozó kémiai összetételétıl és a tüzelés módjától függ. A hı- és villamos energia termelés esetén azonban a kibocsátás országspecifikus: figyelembe kell venni, hogy ezek elıállításához milyen alap és átalakított energiahordozókat használ fel az ország, milyen arányban és milyen hatásfokkal. Példa: az Egyesült Királyság CO2 kibocsátási mérıszámai

Az Egyesült Királyság Környezetvédelemért Felelıs Minisztériuma (Department for Environment Food and Rural Affairs = DEFRA) által kidolgozott módszer az egyes energiahordozókhoz a következı CO2 kibocsátási értékeket rendeli hozzá: Energiahordozó elektromos áram gáz szén főtıolaj LPG motorbenzin gázolaj

Egység 100 kWh 100 m3 1 tonna 100 liter 100 liter 100 liter 100 liter

CO2 kg 36 192 2550 269 150 220 250

5. Táblázat Az egyes energiahordozókhoz rendelhetı CO2 kibocsátás Angliában Forrás: Department for Environment Food and Rural Affairs = DEFRA


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

9

A CO2 kibocsátás mennyiségének hazai számítási elve A 7/2006.(V.24.) TNM. rendelet összesített energetikai jellemzıjének számításakor alkalmazott primer energia számítási képleteket kismértékő megváltoztatásával számítható a CO2 kibocsátás. A számítás alapelve az, hogy − amíg az összesített energetikai jellemzı számításánál az egyes alkalmazott energia fajtákat nettó értékeit az „e”-vel jelölt primer energia átalakítási tényezıvel kellett megszorozni − addíg a CO2 kibocsátás (emisszió) számításakor ugyanazokba a képletekbe a „e” tényezı helyett az „fCO2” szén-dioxid kibocsátási tényezı (emissziós faktor) értékét írjuk be az alábbiak szerint: a FŐTÉS primer energia igénye:

EF = (qf + qf,h + qf,v + qf,t) * Σ(Ck*αk*ef) + (EFSz + EFT + qk,v)*ev {kWh/m2a}

a főtésbıl származó CO2 kibocsátás:

FCO2,F

= (qf + qf,h + qf,v + qf,t) * Σ(Ck*αk*fCO2,f) + (EFSz + EFT + qk,v)*fCO2,v

{g/m2a}

a MELEGVÍZ készítés primer energia igénye:

EHMV = (qHMV + qHMV,v+ qHMV,t) * Σ(Ck*αk*eHMV) + (EC + EK)*ev {kWh/m2a}

a melegvíz készítésbıl származó CO2 kibocsátás:

FCO2,HMV = (qHMV + qHMV,v+ qHMV,t) * Σ(Ck*αk*fCO2,HMV) + (EC + EK)* fCO2,v {g/m2a}

a SZELLİZTETÉS primer energia igénye:

ELT = {((QLT,n * (1 + fLT,sz ) + QLT,v) * Ck*eLT + (EVENT + ELT,s)*ev}*(1/A) {kWh/m2a}

a szellıztetésbıl származó CO2 kibocsátás:

FCO2,LT = {((QLT,n*(1 + 2

fLT,sz ) + fCO2,LT,v)*Ck*fCO2,LT + (EVENT + ELT,s)*fCO2,v}*(1/A)

{g/m a} a HŐTÉS primer energiaigénye:

{kWh/m2a}

Ehő =(Qhő*ehő)/A


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

10

a hőtésbıl származó CO2 kibocsátás:

FCO2,hő =(Qhő*fCO2,hő)/A {g/m2a}

A VILÁGÍTÁSból származó CO2 kibocsátás: lakóépületek esetén ugyanúgy elhanyagolandó, ahogy a primer meghatározásánál sem vettük figyelembe a világítás energiaszükségletét.

energia

igény

Eszerint tehát: {g/m2a}

FCO2,vil = 0

Egyéb, nem lakás funkciójú épületek esetén a világításból származó CO2 kibocsátás: FCO2,vil = Evil.n*fCO2,v*υ {g/m2a} A (g/m2,a) mértékegységben az „a” jelzés itt is az évnek az energiafogyasztó berendezések mőködtetési idejének megfeleltethetı részét (eredetileg a főtési idényt) jelenti. Tekintettel azonban arra hogy itt hőtési és világítási energiafogyasztók is beszámításra kerülhetnek, logikusabb az építészeti gondolkodásnak jobban megfelelı „g/m2,év” mértékegység alkalmazása. A CO2 kibocsátás számításához alkalmazható fCO2 emissziós faktorokat a „2006 IPCC Giudelines for National Greenhouse Gas Inventories” alapján készített NES Éghajlat-politikai háttértanulmány adatainak figyelembe vételével az alábbi táblázati értékekkel lehet figyelembe venni: fCO2

ENERGIAHORDOZÓ

(g/kWh)

elektromos áram (fCO2,v)

365

földgáz

203

tüzelıolaj

279

szén

377

távhı

273

tüzifa, biomassza

0

nap, szél, vízenergia, geotermális energia (hıszivattyú kivételével)

0

6. Táblázat Energiahordozók hazai kibocsátási tényezıje (2010) Az épület teljes CO2 kibocsátása a nemzetközi gyakorlatban használt (kg/a), illetve az ennek megfelelı (kg/év) mértékegységet használva:

TFCO2 = (AN * FCO2)/1000

{kg/év}

ahol:


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

11

− TFCO2 – az épület teljes CO2 kibocsátása (kg/év) − AN – az épület nettó alapterülete (m2) − FCO2 - az egyes energiagényekbıl számított fajlagos CO2 kibocsátások összegzése (g/m2,év), azaz FCO2 = FCO2,F + FCO2,HMV + FCO2,LT + FCO2,hő + FCO2,vil Felújítások CO2 megtakarításának számítása A felújítások tervezése esetén a megtakarított CO2 mennyiséget a felújítás elıtti, és a felújítás utáni állapot jellemzı CO2 kibocsátási értékeinek összehasonlításával lehet figyelembe venni. Általános esetben a két számított kibocsátási érték különbözete a megtakarítás. A fajlagos értékekkel számolva: ∆FCO2 = FCO2,eredeti – FCO2,felújított {g/m2,év} A teljes épületre számolva ∆TFCO2 = (TFCO2,eredeti – TFCO2,felújított )/1000 {kg/év} Megjegyzés: A 10 évesnél régebbi épületek esetén, amennyiben a felújítás során ablakcserére, vagy meglévı ablakok légzárásának növelésére is sor kerül, akkor az eredeti energiafogyasztás és CO2 kibocsátás kalkulálásakor megfontolandó, hogy a régi, rossz záródású ablakok nagyobb filtrációja miatt ne a 7/2006.(v.24.).TNM rendeletben új épületre elıírt n=0,5 –ös légcserével számoljunk, hanem annál magasabb értéket (n=0,8-1,5) vegyünk figyelembe. Új épületek CO2 megtakarításának számítása Új épületek esetén a tervezett épület számított CO2 kibocsátását egy referencia értékhez (kibocsátási alapvonalhoz) viszonyítva kell kiszámítani a CO2 megtakarítást. A CO2 kibocsátás referenciaértékét (a fajlagos hıveszetség-tényezı, illetve az összesített energetikai jellemzı referenciaértékének meghatározásához hasonlóan) a felület/főtött térfogat (ΣA/V) arány alapján diagramról kell leolvasni, illetve a diagram vonalainak egyenletei alapján számítani is lehet.


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

12

5. ábra A CO2 kibocsátás referenciaértékei Számítással: ha (ΣA/V) < 0,3, akkor

FCO2,ref = 22,2 {kg/m2,év}

ha 0,3 < (ΣA/V) < 1,3, akkor

FCO2,ref = 24,3*(Σ ΣA/V) +14,9 {kg/m2,év}

ha (ΣA/V) > 1,3, akkor

FCO2,ref = 46,5 {kg/m2,év}

A CO2 megtakarítás a referenciaérték és a tényleges (számított) CO2 kibocsátás különbsége. A tételenkénti fajlagos megtakarítás: ∆FCO2 = FCO2,ref – FCO2

(kg/m2,év)

A teljes épületre számított megtakarítás: ∆TFCO2 = TFCO2,ref – TFCO2

(kg/m2,év)

Természetesen az építés, illetve a felújítás minıségének jelzésére a CO2 kibocsátásnál is értelmezhetünk egy %-os arányt az újonnan épített (vagy felújított) létesítmény számított kibocsátása, és a geometriai viszonyaitól (ΣA/V arány) függı „megengedett”, azaz referencia CO2 érték hányadosaként FCO2,% = FCO2,ref / FCO2

(%)

TFCO2,% = TFCO2,ref –/TFCO2 (%)


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

13

CO2 kibocsátás számítási példák 1. FELADAT (CO2 kibocsátás) Számítsuk ki az alábbi épület CO2 kibocsátását: - az épület főtött alapterülete: 200 m2 - a főtési energia elıállítása 60%-ban alacsony hımérséklető gázkazánnal, illetve 40%-ban szabályozással ellátott fatüzeléső kazánnal történik - az épület nettó főtési energiaigénye: 125 kWh/m2a - a főtési rendszer 70/55 °C hıfoklépcsıjő, termosztatikus szelepekkel (2K arányossági sávval) felszerelt kétcsöves radiátorfőtés, fordulatszám szabályozású szivattyúval. - A kazánok az épület alatti főtetlen alagsorban vannak elhelyezve, itt haladnak az alapvezetékek is. - A rendszer puffertárolóval nem rendelkezik. A főtés fajlagos primer energia igényét a következı összefüggéssel kellett kiszámítani: EF = (qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*ef)+(EFSz+EFT+qk,v)*ev [kWh/m2a] A főtésbıl származó CO2 kibocsátást a fenti összefüggés módosításával számíthatjuk: FCO2,F = (qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v {g/m2a} Az összefüggés egyes elemei értelem szerően a táblázati adatokból választhatók ki, a főtési rendszer alapadatainak figyelembe vételével: - 200 m2 alapterülető rendszer esetén az alacsonyhımérséklető gázkazán teljesítménytényezıje: Ck=1,12; elektromos segédenergia igénye: qkv=0,58 [kWh/m2a] - a fatüzeléső kazán teljesítménytényezıje: Ck=1,75; elektromos segédenergia igénye: qkv=0,1 [kWh/m2a] - a hıelosztás fajlagos vesztesége qf,v=6,3 [kWh/m2a] - a hıelosztás villamos energiaigénye fordulatszám szabályozású szivattyú esetén: EFSz=0,95 [kWh/m2a] (6.1.8.3. fejezet 22. táblázata) - a szabályozás pontatlansága miatti veszteség: qf,h=3,3 [kWh/m2a] - hıtároló nincs, ezért annak qf,t fajlagos energiaigénye és EFT segédenergia igénye egyaránt=0. - az energiahordozók CO2 kibocsátási tényezıi: elektromos áram: fCO2,v =365 g/kWh földgáz: fCO2,gáz =203 g/kWh tüzifa: fCO2,tüzifa = 0 g/kWh FCO2,F=(125+3,3+6,3+0)*(1,12*0,6*203+1,75*0,4*0)+(0,95+0+(0,6*0,58+0,4*0,1))*365=18 .850 [g/m2a] FCO2,F = 18.850 [g/m2a] Az épület teljes főtési CO2 kibocsátása: TFCO2,főtés = (AN * FCO2,F)/1000 = 200*18850/1000= 3770 {kg/év} = (3,8 to/év)


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

14

2. FELADAT (CO2 kibocsátás) Számítsuk ki az alábi épület HMV célú CO2 kibocsátását. - az épület főtött alapterülete: 200 m2 - a HMV energia elıállítása 65%-ban napkollektorral, illetve 35%-ban állandó hımérséklető gázkazánnal történik - A kazán és a HMV közös indirekt tárolója az épület alatti főtetlen alagsorban vannak elhelyezve, itt haladnak az alapvezetékek is - a rendszer cirkulációs vezetékkel rendelkezik - a napkollektoros rendszer fajlagos villamosenergia fogyasztása EK=2,5 Wh/m2a A HMV rendszer fajlagos energiaigénye a következı összefüggéssel számítható: EHMV = (qHMV + qHMV,v + qHMV,t)*Σ(CkαkeHMV) + (EC + EK)ev {kWh/m2a} A melegvíz készítésbıl származó CO2 kibocsátás: FCO2,HMV = (qHMV + qHMV,v+ qHMV,t) * Σ(Ck*αk*fCO2,HMV) + (EC + EK)* fCO2,v {g/m2a} Lakóépület funkciónál a HMV nettó hıenergia igénye qHMV=30 [kWh/m2a] (7/2006. energetikai rendelet 3. melléklet C/IV fejezet 1. táblázata) 200 m2 alapterülető rendszer esetében az állandó hımérséklető gázkazán teljesítménytényezıje Ck,kazán=1,64, elektromos segédenergia igénye EK,kazán=0,21 [kWh/m2a] (ld. rendelet 2. melléklet VII/2. fejezet 1. táblázatát) A napkollektor teljesítménytényezıje a számítás szempontjából lényegtelen, mivel a megújuló energiahordozó miatti szorzója e=0. A rásegítı főtés elektromos főtıpatronnal történik, így Ck,kollektor=1,0. Az elektromos segédenergia igényt az alapadatok között találjuk meg: Ek,kollektor=2,5 [Wh/m2a] A melegvíz tárolás vesztesége qHMV.t=16% (rendelet VII/3 fejezet 1. táblázata) A melegvíz elosztó és cirkulációs vezetékek vesztesége qHMV,v=19% (rendelet VII/4 fejezet 1. táblázata) A cirkulációs vezeték segédenergia igénye EC=0,66 [Wh/m2a] (rendelet VII/5 fejezet 1. táblázata) Figyelem! Innen következik az eltérés a 6/A feladat számítási módjához képest: -

az energiahordozók CO2 kibocsátási tényezıi : elektromos áram: fCO2,v =365 g/kWh földgáz: fCO2,gáz =203 g/kWh napenergia: fCO2,nap = 0 g/kWh

FCO2,HMV=(30+30*0,19+30*0,16)*(1*0,65*0+1,64*0,35*203)+((0,65*2,5/1000+0,35*0,21)+0,66/1000)*365 FCO2,HMV =4747 g/m2a Az épület teljes HMV elıállítási célú CO2 kibocsátása: TFCO2 = (AN * FCO2,HMV)/1000 = 200*4747/1000= 950 {kg/év} = (0,9 to/év) TFCO2,HMV = 950 kg/év


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

15

3. FELADAT (CO2 kibocsátás) Vizsgáljuk meg, hogy egy építészetileg és hıtechnikailag adott minıségő családi lakóépület főtési célú energiafogyasztása és CO2 kibocsátása milyen mértékben függ a választott főtési rendszertıl. Az épület adatai:

AN = 130 m2;

A = 300 m2; V = 350 m3; q = 0,375 W/m3K

A vizsgálandó főtési rendszerek: − Egyedi, fatüzeléső cserépkályha főtés − Elektromos hıtárolós kályha, csúcson kívüli árammal, szabályozó termosztáttal − Radiátoros főtés szén tüzeléső kazánnal, kazán és elosztóvezetés főtött téren kívül, szabályozás nélkül, 90/70°C hıfoklépcsıvel, állandó fordulatú szivattyúval − Radiátoros főtés állandó hımérséklető gázkazánnal, kazán és elosztóvezeték a főtött téren belül, szabályozás szobatermosztáttal, 90/70°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval − Radiátoros főtés, kondenzációs gázkazánnal, kazán és elosztóvezeték a főtött téren belül, elektronikus szabályozással, 90/70°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval − Radiátoros főtés, főtött téren kívül elhelyezett pellet-kazánnal, főtött téren belül elhelyezett vízszintes elosztással, elektronikus szabályozással, 70/55°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval − Beágyazott főtés talajhı/víz hıszivattyúval, vízszintes elosztás főtött téren belül, elektronikus szabályozással, 35/28°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval A kezdeti adatokból számítható további (épületre vonatkozó) mennyiségek: − A felült/térfogat arány: ΣA/V=300/350=0,8571 − A fajlagos hıveszteségtényezı követelményértéke: qmax=0,38(ΣA/V)+0,086=0,4117 W/m3K − q< qmax tehát az épület a 7/2006.(V.24.)TNM Rendelet II. követelményszintjét kielégíti − az épület nettó főtési energiaigénye: QF =HV(q +0,35n(1-ηr))σ – ZFAN qb [kWh/a] Táblázati értékek: o az éves hıfokhíd ezredrésze:

H=72 hK

o az átlagos légcsereszám:

n=0,5 (1/h)

o folyamatos üzemő szelızı nincs, így:

ηr=0

o a szakaszos főtési üzem miatti korrekciós tényezı: σ=0,9 o a főtési idény hosszának ezredrésze:


6.elıadás

ZF=4,4 h


Épületfizika

BMEEOEMMST3

− a belsı hıterhelés fajlagos értéke:

16 qb=5 W/m2

− a nettó főtési energiaigény: QF =72*350(0,375+0,35*0,5*(1-0))*0,9–4,4*130*5 [kWh/a] QF = 9614 kWh/a − a fajlagos nettó főtési energiaigény: qf =QF/AN=9614/130= 73,95 kWh/m2a További számítandó mennyiségek: − a főtés primer energiaigénye: EF = (qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*ef)+(EFSz+EFT+qk,v)*ev [kWh/m2a] - a főtésbıl származó CO2 kibocsátás: FCO2,F = (qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v


6.elıadás

{g/m2a}


Épületfizika

BMEEOEMMST3

17

A főtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása (Főtésmód: egyedi, fatüzeléső cserépkályha) Táblázati értékek: − a szabályozás pontatlansága miatti veszteség qf,h =15 − a hıelosztás fajlagos vesztesége

qf,v = 0

− a hıtárolás fajlagos energiaigénye

qf,t = 0

− a főtés teljesítménytényezıje

Ck = 1,6

− a hıelosztás villamos segédenergia igénye

EFSz= 0

− a hıtárolás villamos segédenergia igénye

EFT = 0

− a főtés villamos segédenergia igénye

qk,v= 0

− a főtés primer energia tényezıje

ef = 0,6 (tüzifa)

− a villamos áram primer energia tényezıje

ev = 2,5

− a főtıenergia CO2 kibocsátási tényezıje

fCO2,f = 0

− a villamos energia CO2 kibocsátási tényezıje

fCO2,v = 365

Számított mennyiségek: EF = (qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*ef)+(EFSz+EFT+qk,v)*ev EF = (73,95+15+0+0)*Σ(1,6*1*0,6)+(0+0+0)*2,5 = 85,4

[kWh/m2a] [kWh/m2a]

TFCO2=(AN*FCO2,HMV)/1000= =(AN*((qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v )/1000 TFCO2 =(130*((73,95+15+0+0)*Σ( 1,6*1*0)+( 0+0+0)*365 )/1000 = 0 kg/év


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

18

A főtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása (Főtésmód: elektromos hıtárolós kályha, csúcson kívüli árammal, szabályozó termosztáttal) Táblázati értékek: − a szabályozás pontatlansága miatti veszteség qf,h =4,4 − a hıelosztás fajlagos vesztesége

qf,v = 0


qf,t = 0


Ck = 1


EFSz= 0


EFT = 0


qk,v= 0


ef = 1,8


ev = 2,5


fCO2,f = 365


fCO2,v = 365

− Számított mennyiségek: EF = (qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*ef)+(EFSz+EFT+qk,v)*ev

[kWh/m2a]

EF = (73,95+4,4+0+0)*Σ(1*1*1,8)+(0+0+0)*2,5 = 141

[kWh/m2a]

TFCO2 = (AN*FCO2,HMV)/1000 = =(AN*((qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v )/1000 TFCO2 =(130*((73,95+4,4+0+0)*Σ( 1*1*365)+( 0+0+0)*365 )/1000 = 3720 kg/év


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

19

A főtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása (Főtésmód: radiátoros főtés szén tüzeléső kazánnal, kazán és elosztóvezeték főtött téren kívül, szabályozás nélkül, 90/70°C hıfoklépcsıvel, állandó fordulatú szivattyúval) Táblázati értékek: − a szabályozás pontatlansága miatti veszteség qf,h =15 − a hıelosztás fajlagos vesztesége

qf,v =10,3


qf,t = 0


Ck = 1,85


EFSz= 1,42


EFT = 0


qk,v= 0,66


ef = 0,95 (szén)


ev = 2,5


fCO2,f = 377


fCO2,v = 365

Számított mennyiségek: EF = (qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*ef)+(EFSz+EFT+qk,v)*ev

[kWh/m2a]

EF = (73,95+15+10,3+0)*Σ(1,85*1*0,95)+(1,42+0+0,66)*2,5 = 179,6

[kWh/m2a]

TFCO2 = (AN*FCO2,HMV)/1000 = =(AN*((qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v )/1000 TFCO2 =(130*((73,95+15+10,3+0)*Σ( 1,85*1*377)+( 1,42+0+0,66)*365 )/1000 = 9100 kg/év


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

20

A főtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása (Főtésmód: radiátoros főtés állandó hımérséklető gázkazánnal, kazán és elosztóvezeték a főtött téren belül, szabályozás szobatermosztáttal, 90/70°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval) Táblázati értékek: − a szabályozás pontatlansága miatti veszteség qf,h =9,6 − a hıelosztás fajlagos vesztesége

qf,v =3,6


qf,t = 0


Ck = 1,24


EFSz= 1,12


EFT = 0


qk,v= 1,84


ef = 1


ev = 2,5


fCO2,f = 203


fCO2,v = 365


[kWh/m2a]

EF = (73,95+9,6+3,6+0)*Σ(1,24*1*1)+(1,12+0+1,84)*2,5 = 115,5

[kWh/m2a]

TFCO2=(AN*FCO2,HMV)/1000= =(AN*((qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v )/1000 TFCO2 =(130*((73,95+9,6+3,6+0)*Σ( 1,24*1*203)+( 1,12+0+1,84)*365 )/1000 = 2990 kg/év


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

21

A főtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása (Főtésmód: radiátoros főtés, kondenzációs gázkazánnal, kazán és elosztóvezeték a főtött téren belül, elektronikus szabályozással, 90/70°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval) Táblázati értékek: − a szabályozás pontatlansága miatti veszteség qf,h =0,7 − a hıelosztás fajlagos vesztesége

qf,v =3,6


qf,t = 0


Ck = 1,01


EFSz= 1,12


EFT = 0


qk,v= 0,66


ef = 1


ev = 2,5

− a főtıenergia CO2 kibocsátási tényezıje fCO2,f = 203 − a villamos energia CO2 kibocsátási tényezıje

fCO2,v = 365


[kWh/m2a]

EF = (73,95+0,7+3,6+0)*Σ(1,01*1*1)+(1,12+0+0,66)*2,5 = 83,5

[kWh/m2a]

TFCO2 = (AN*FCO2,HMV)/1000 = =(AN*((qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v )/1000 TFCO2 =(130*((73,95+0,7+3,6+0)*Σ( 1,01*1*203)+( 1,12+0+0,66)*365 )/1000 = 2170 kg/év


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

22

A főtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása (Főtésmód: radiátoros főtés, főtött téren kívül elhelyezett pellet-kazánnal, főtött téren belül elhelyezett vízszintes elosztással, elektronikus szabályozással, 70/55°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval) Táblázati értékek: − a szabályozás pontatlansága miatti veszteség qf,h =0,7 − a hıelosztás fajlagos vesztesége

qf,v =2,5


qf,t = 0


Ck = 1,49


EFSz= 1,24


EFT = 0


qk,v= 1,84


ef = 0,6


ev = 2,5


fCO2,v = 365


[kWh/m2a]

EF = (73,95+0,7+2,5+0)*Σ(1,49*1*0)+(1,24+0+1,84)*2,5 = 76,7

[kWh/m2a]

TFCO2 = (AN*FCO2,HMV)/1000 = =(AN*((qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v )/1000 TFCO2 =(130*((73,95+0,7+2,5+0)*Σ( 1,49*1*0)+( 1,24+0+1,84)*365 )/1000 = 150 kg/év


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

23

A főtés primer energiaigénye és CO2 kibocsátása (Főtésmód: beágyazott főtés talajhı/víz hıszivattyúval, vízszintes elosztás főtött téren belül, elektronikus szabályozással, 35/28°C hıfoklépcsıvel, fordulatszám szabályozású szivattyúval) Táblázati értékek: − a szabályozás pontatlansága miatti veszteség qf,h =0,7 − a hıelosztás fajlagos vesztesége

qf,v = 0


qf,t = 0,1


Ck = 0,24


EFSz= 2,4


EFT = 0,43


qk,v= 0


ef = 2,5


ev = 2,5


fCO2,v = 365


[kWh/m2a]

EF = (73,95+0,7+0+0,1)*Σ(0,24*1*2,5)+(2,4+0,43+0)*2,5 = 51,9 [kWh/m2a] TFCO2 = (AN*FCO2,HMV)/1000 = =(AN*((qf+qf,h+qf,v+qf,t)*Σ(Ck*αk*fCO2,f)+(EFSz+EFT+qk,v)*fCO2,v )/1000 TFCO2 = (130*((73,95+0,7+0+0,1)*Σ( 0,24*1*365)+( 2,4+0,43+0)*365 )/1000 = 990 kg/év Az eredmények összesítése: A főtés primer energia igénye (kWh/m2a) 85,4

A főtés CO2 kibocsátása (to/év) 0,00

b) Elektromos hıtárolós kályha

141,0

3,72

Szenes kazán + radiátor

179,6

9,10

115,5

2,99

FŐTÉSMÓD a) Fatüzeléső cserépkályha c)

d) Állandó hımérséklető gázkazán + radiátor e)

Kondenzációs gázkazán + radiátor

83,5

2,17

f)

Pelletkazán + radiátor

76,7

0,15

51,9

0,99

g) Hıszivattyú + beágyazott főtés


6.elıadás


Épületfizika

BMEEOEMMST3

24

Az azonos építészeti kialakítású családiház esetén végzett energetikai számítások felhívják a figyelmet arra, hogy a főtési mód megválasztása alapvetıen befolyásolja mind a főtési primer energiaszükségletet, mind a főtéshez kapcsolódó CO2 kibocsátást: − a primer energiaigény változhat: 51,9 – 179,6 kWh/m2a között − a CO2 kibocsátás változhat:

0 – 9,1 to/év között

Irodalomjegyzék: Dr.Tóth Elek DLA-Szende Árpád: Kötelezı Energetikai Tanúsítvány FÓRUM-MÉDIA KIADÓ


6.elıadás


Tartalom. 6. elıadás: A CO 2 kibocsátás története

Recommend Documents