Racjonalizacja gospodarki ciepłem w zespole budynków Politechniki Częstochowskiej

1. Racjonalizacja gospodarki ciepłem w zespole budynków Politechniki Częstochowskiej jako przykład efektywności wykorzystania i poszanowania energii w budynkach użyteczności publicznej Robert SekretProfesor

2. Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska • projektowania, eksploatacji i modernizacji systemów: ogrzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyj-nych pracujących w oparciu o konwencjonalne, odnawialne i odpadowe źródła energii; • racjonalnego gospodarowania energią, oceny energetycznej i audytingu energetycznego dla po-trzeb eksploatacji budynków i systemów zaopatrzenia w ciepło, chłód i elektryczność. • Katedra Ogrzewnictwa, Wentylacji i Ochrony Atmosfery • Działalność prowadzona jest w zakresie: • Zakład Ogrzewnictwa i Wentylacji • Zakład Procesów Cieplnych • i Ochrony Atmosfery • Zakład Technik Numerycznych

3. Dwa oblicza energii • Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego ludzkości. • Według IEA, zapotrzebowanie na energię wzrośnie o 54% do roku 2025. • Procesy związane z wywarzaniem, przesyłem, dystrybucją i użytkowaniem różnych postaci energii, z uwagi na swój charakter i skalę, są najbardziej uciążliwymi procesami dla środowiska naturalnego prowadzonymi przez człowieka.

4. Populacja światowa i zapotrzebowanie na energię1850 - 2050 Konwencjonalne źródła energii Efektywność wykorzystania energii oraz nisko-egzergetyczne źródła energii Odnawialne źródła energii 1890 1930 1970 2010 2050 2090 Lata

5. Zużycie węgla kamiennego Nowe technologie węglowe. Energetyka jądrowa? Indywidualne kierunki oszczędzania energii

6. Wykres rozpływu energii wyrażonej w procentach energii pierwotnej w polskim systemie elektroenergetycznym • Celem Unii Europejskiej jest realizacja do 2020 r. hasła: „Trzy razy dwadzieścia procent” („3 x 20%”): 20 procent mniej CO2, 20 procent więcej energii odnawialnych i 20 procent więcej efektywności energetycznej. • Każdej jednostce zaoszczędzonej przez użytkownika energii użytecznej (przetworzonej z energii elektrycznej) odpowiada pięć jednostek zaoszczędzonej energii chemicznej paliwa, a każdej jednostce zaoszczędzonej u użytkownika energii elektrycznej - ponad trzy jednostki zaoszczędzonej energii chemicznej paliwa. 

7. Dyrektywy UE • Celem tej dyrektywy jest zwiększenie udziału odnawialnych źr. energii w produkcji energii elektrycznej. • Wspieranie produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (2001/77/WE) • Dyrektywa ta ma na celu zwiększenie efektywności energetycznej oraz bezpieczeństwa energetycz-nego poprzez promocję i rozwój kogeneracji. • Połączenie produkcji ciepła i energii elektrycznej (2004/8/WE) • Celem tej dyrektywy jest wspieranie efektywności energetycznej w budownictwie. • Efektywność energetyczna w budownictwie (2002/91/WE) • Najważniejszym celem tej dyrektywy jest doprowadzenie do bardziej efektywnego zużycia energii przez użytkowników końcowych, poprzez wspieranie rozwoju sprawnie działającego, uzasadnionego ekonomicznie i konkurencyjnego rynku opłacalnych kosztowo sposobów podnoszenia efektywności energetycznej. • Promocja efektywności usług energetycznych i efektywności zużycia energii przez odbiorców końcowych (2006/32/WE)

8. Struktura wykorzystania energii w Europie według sektorów

9. Struktura wykorzystania energii

10. Struktura wykorzystania energii • budynek: TYP - typowy, LOW - niskoenergetyczny, PAS – pasywny; normy: NIE – niemieckie, SWE - szwedzkie • Zmiany wymagań oraz strukturas zużycia energii końcowej w budynkach według norm szwedzkich i niemieckich [kWh/m2a], www.cepheus.de

11. Struktura wykorzystania energii • Porównanie struktury strat (-) i zysków (+) ciepła budynku tradycyjnego i pasywnego na przykładzie budynku Hannover Kronsberg, Passivhaus Institut www.passiv.de

12. Zarządzanie energią w zespołach budowlano-instalacyjnych • Aby zarządzać zużyciem energii potrzebne jest połączenie działań na czterech płaszczyznach: • technicznej, • organizacyjnej, • intelektualnej, • ludzkiej-behawioralnej. • Termin "zarządzanie energią" jest używany w celu określenia co zrobić, aby obniżyć ilość energii potrzebnej w działalności, co obniża koszty, zwiększa poziom komfortu i minimalizuje wpływ na środowisko jednocześnie nie pogarszając jakości. • Wybrane narzędzia wykorzystywane przy zarządzaniu energią: • monitoring rozszerzony, • analiza i wnioskowanie statystyczne, • LCC (Life Cycle Cost) • LCA (Life Cycle Assessment) • analiza wrażliwości.

13. Łańcuch konwersji energii

14. SYSTEMYBUDOWLANO - INSTALACYJNEO NISKIM ZUŻYCIU EGZERGII

15. Termomodernizacja wybranych budynków Politechniki. Modernizacja lokalnej kotłowni. Modernizacja lokalnej sieci cieplnej. Instalacja kolektorów słonecznych . 3 4 2 5 1 budynek Politechniki przy ulicy J. H. Dąbrowskiego dom studencki DS-5 dom studencki DS-7 dom studencki DS-2 budynek kotłowni 1 2 3 4 5 Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej

16. TermomodernizacjabudynkówPolitechniki Modernizacjasystemu przesyłui dystrybucji ciepłana potrzeby c.o i c.w.u. Modernizacjalokalnej kotłownizasilającej w ciepłobudynki Politechniki Instalacja kolektorówsłonecznych skojarzona z systememzaopatrzenia w ciepło Kubaturabudynków18777 m3 Długośćsieci1450 m Mockotłów2,2 MW Powierzchniakolektorów 336 m2 Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Efekt energetyczny

17. Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach Politechniki Częstochowskiej Efekt energetyczny

18. Koszty eksploatacyjne obiektówPolitechniki Częstochowskiejprzed realizacją działańwchodzących w skład projektu Koszty eksploatacyjne obiektówPolitechniki Częstochowskiejpo realizacji działańwchodzących w skład projektu Oszczędność w kosztach eksploatacyjnych obiektów Politechniki Częstochowskiejpo realizacji projektu 100% 70% 30% Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Efekt ekonomiczny 30 %

19. Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Lokalna poprawa jakości powietrza atmosferycznego dzięki zmniejszeniu zapotrzebowa-nia na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach Poli-techniki poddanych termomodernizacji i dzięki wykorzystaniu kolektorów słonecznych. Efekt ekologiczny

20. PODSUMOWANIE

21. SKOJARZONY UKŁAD WYTWARZANIA CIEPŁA Z BIOMASY I SŁOŃCA Układ wykorzystuje odnawialne źródła energii w postaci biomasy i energii słonecznej, zaopatruje w ciepło (rozdysponowane na ciepłą wodę użytkową oraz centralne ogrzewanie) zespół obiektów należących do Wydziału Inżynierii i Ochrony Środowiska, składający się z: - budynku głównego ( pow. 4558 m2 ), - budynku laboratorium ( pow. 707 m2 ). Zapotrzebowanie na moc cieplną stanowi łącznie 350 kW ( głównie w okresie zimowym ): - instalacja c.o. budynek główny 260 kW - instalacja c.o. budynek laboratorium 81 kW - przygotowanie c.w.u. 9 kW W skład układu wchodzą: - zestaw próżniowych kolektorów słonecznych, - kotły opalane biomasą, - zespół zbiorników buforowych, - komputerowy monitoring parametrów pracy układu, - czujnik promieniowania słonecznego z rejestratorem, - ciepłomierze, armatura oraz system automatyki i kontroli pracy.

22. Szkic budynku laboratorium oraz elementów układu skojarzonego EkoFundusz WFOŚiGW NFOŚiGW

23. PODSUMOWANIE • Po zrealizowaniu zakresu rzeczowego projektu, dzięki racjonalizacji gospodarki ciepłem, osiągnięto następujące efekty: • uzyskanie 1724 GJ/rok ciepła do przygotowaiac.w.u. z instalacji kole-ktorów słonecznych, • zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło dla odbiorców i zapotrze-bowania własnego źródła ciepła o 20 % oraz zmniejszenie ilości wytwarzanego ciepła o 28 %; • zmniejszenie zużycia energii pierwotnej o 49 %; • zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych ponoszonych przez Uczelnię o około 30%; • zmniejszenie rocznej emisji do atmosfery substancji szkodliwych tj. SO2, CO, CO2, NOx przeciętnie o 53% i pyłu o 67%.