Czy inwestycja w termomodernizację się opłaca?

W ostatnim okresie zajmowaliśmy się projektem odzyskania ciepła z pracy urządzeń klimatyzacyjnych, potocznie zwanych chillerami. To zespoły, które dostarczają chłodną wodę, kosztem energii elektrycznej, wyrzucając z siebie spore ilości ciepłego powietrza. To z kolei tworzy okazję do ujar

zmienia traconego strumienia energii i zawrócenia go do ponownego wykorzystania w obiekcie.

Oczywiście, z ciepła odpadowego warto korzystać wyłącznie wtedy, gdy temperatury na zewnątrz są niskie, ale to nie jedyne kryterium. Bowiem na halach produkcyjnych często występuje podciśnienie, które jest powodowane pracą działającej tam wentylacji wywiewnej. Takie połączenie tworzy wymarzoną wręcz okazję do podniesienia efektywności energetycznej obiektu, czyli odzyskania np. 120MWh ciepła z chillerów z jednoczesną kompensacją podciśnienia w hali produkcyjnej.

Kiedy odzysk ciepła z obiektów i procesów technicznych, a kiedy magazynowanie ciepła?

Łatwiej to oczywiście powiedzieć niż zrobić, bowiem na drodze do sukcesu w takim przedsięwzięciu stają różnorodne przeszkody, natury czysto technicznej. Co bowiem zrobić w odzyskiem ciepła w lecie? Jak zapobiegać wykropleniu wilgoci w kanałach? Czy podciśnienie nie zaszkodzi chillerom?

Co jednak jest najważniejsze przy tego rodzaju projekcie? Otóż czas zwrotu inwestycji w taki odzysk ciepła, w rzeczywistych warunkach tego zakładu przemysłowego, to zaledwie 6 miesięcy, a oczekiwany okres funkcjonowania nowej instalacji będzie bardzo długi, praktycznie nieograniczony. Oczywiście wynik poprawy efektywności energetycznej będzie już wkrótce widoczny w EnobCRM.

Znalezienie odpowiedzi na to pytanie wymaga zmierzenia się najpierw z tym jak w ogóle powinniśmy podchodzić do oszczędzania ciepła i energii w budynkach. Przez analogię do motoryzacji możemy zapytać tak: czy wiesz, ile pali twoje auto? No i tu, jest spora szansa, że tak, bo większość odpowiada i to z głowy, że na przykład 8 czy 10 litrów na 100 km. Ba, rozróżniamy nawet diesela od benzyny. No to wracając do obiektów, kto wie, ile „pali” jego dom albo firma?

Energie w obiektach mierzymy zwykle w kWh/(m2*rok), a nie w litrach, chociaż tak z czystej ciekawości, to na litry też się da, a w Niemczech jest to nadal popularna miara energochłonności budynków. Wracając jednak do pytania, to jeżeli znasz odpowiedź, ile kWh/(m2*rok) potrzebuje Twój budynek, to jesteś wyjątkiem. I tutaj dotykamy sedna, bo jak powszechnie oszczędzać, skoro większość nie wie, ile ciepła czy energii im potrzeba?

Oszczędzanie zaczynamy zatem od wiedzy, ile ciepła i energii włożymy w każdy metr obiektu, w czasie jednego roku. Dopiero gdy to już wiemy, to można przejść do następnego wyzwania, a mianowicie którędy ucieka go najwięcej oraz kolejnego, co z tym można zrobić?

Co jest powodem?

Najczęstszym powodem niskiej efektywności energetycznej budynku są:

• Nieprzystająca do obecnych warunków jakość jego elementów (ściany, okna, dach). Czyli odpowiadają one warunkom jakie obowiązywały w czasie, gdy był on projektowany, a i to nie zawsze. Są w nim w taki sam sposób wykonane instalacje do grzania, chłodzenia czy wentylacji.
• Faktyczne wykorzystanie budynku nie koniecznie odpowiada projektowi, a wykonanie budowlanki oraz instalacji nie miało oczekiwanego nadzoruna etapie prac budowlanych. Brak zatem projektów powykonawczych.
• Funkcjonowanie instalacji odpowiadających np. za 50-60% zużycia energii w budynku, a więc ogrzewania i wentylacji, pozostaje trwale poza miarodajną kontrolą.
• Brak aktualnego nadzoru nad działaniem urządzeń. Często użytkownik został jednorazowo przeszkolony przez wykonawcę, jak zmienić oczekiwaną temperaturę oraz wydajność wentylacji, ale faktyczny efekt działania instalacji zobaczy dopiero na rachunkachza energię.

Dopóki energia była tania, takie działanie miało pewien ekonomiczny sens. Jednak obecnie jest tak, że czasy z tanim prądem i gazem należą już do przeszłości, a co do przyszłych cen istnieje konsensus, że taniej na pewno nie będzie. Dlatego dla przedsiębiorców i właścicieli budynków niezbędny stał się punkt kolejny:

• Enob CRM, czyli uporządkowany system oszczędzania ciepła i energii, innymi słowy nadzór nad stanem faktycznym obiektów.

Magazyn to zapas energii, z którego chcemy bądź wręcz musimy później skorzystać. Wyzwaniem jest zakumulowanie energii pozyskanej w lecie, kiedy mamy jej nadmiar, a wykorzystanie w zimie, kiedy jest deficyt. Pomysły są różne, na przykład magazyny energii elektrycznej, a więc akumulatory, pompy ciepła rozgrzewające obiekty o znacznej masie np. grunt znajdujący się pod budynkiem. Poza wykorzystaniem wirtualnego magazynu w sieci elektroenergetycznej, który wydawał się najbardziej oczywisty i do niedawna całkiem dostępny, nie ma łatwej możliwości magazynowania energii przez czas dłuższy niż kilka dni czy tygodni, a o pół roku można w ogóle zapomnieć.

Energia elektryczna

Potrzeba magazynowania stała się z racji konfliktu i rosyjskiej agresywnej polityki tematem bardzo na czasie. Kryzys energetyczny podkreślił też nowe definicje, o których wcześniej nikt nawet nie rozmawiał. Oprócz magazynu ciepła lub energii, jest także autokonsumpcja, czyli maksymalizacja zużycia, bez oddawania jej do sieci. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że sieć elektro-energetyczna jako taka nie jest prawdziwym magazynem.

Jak sprawdzić opłacalność inwestycji w nowoczesną technologię grzewczą? ; Analizy przedprojektowe efektywności energetycznej?

Właśnie w kierunku ograniczenia jej wykorzystanie, czyli zwrotu do sieci, poszły zmiany w polskim prawie, które weszły w życie z początkiem kwietnia 2022 roku tj. zastąpienie net-metteringu przez net-billing. Chodzi o rozliczanie nadprodukcji energii na przykład z instalacji fotowoltaicznych. W tym pierwszym była możliwość wysyłania do wirtualnego magazynu w sieci, a później otrzymania z powrotem na przykład 70% (80% dla osób prywatnych) energii wyprodukowanej przez prosumenta. W drugim rozliczenie sprzedaży, a później zakupu, odbędzie się po różnych cenach. Poza wykorzystaniem wirtualnego magazynu w sieci elektroenergetycznej, który wydawał się najbardziej oczywisty, magazyny energii elektrycznej, a więc akumulatory umożliwiają magazynowanie na krótko, rzędu kilka dni czy tygodni.

Ciepło

Tutaj mówimy o pozyskaniu oraz zmagazynowaniu ciepła, z myślą o późniejszym wykorzystaniu. Interesującą opcją jest zawsze pozyskanie go z najwyższą możliwą sprawnością. Szczególnym przykładem takiego schematu będzie układ pomp ciepła, pracujący i ładujący bufor w ciągu ciepłego okresu dnia, a przekazujący energię do obiektu w czasie zimnej nocy.

Schemat ideowy takiego rozwiązania znajdziesz poniżej. Jak łatwo zauważysz, opiera się on na wykorzystaniu więcej niż jednej pompy ciepła, do piętrzenia temperatury oraz magazynowaniu go w zbiorniku akumulacyjnym. Układ zaczyna skutecznie działać, gdy pojemność takiego magazynu jest wystarczająco duża w odniesieniu do dobowego zapotrzebowania obiektu na ciepło. Dla przykładu zbiornik o pojemności 4m³ pozwoli zmagazynować około 100kWh energii.

Korzyść bierze się z podwyższonej sprawności pomp ciepła, które pobiorą energię z dolnego źródła, na przykład powietrza, w najlepszych, dostępnych aktualnie warunkach. Dodatkową zaletą jest także obecność samego bufora, która tworzy możliwość kierowania do niego i magazynowania, ciepła odpadowego pochodzącego również z innych procesów, które aktualnie pracują w obiekcie. Jak zawsze, cała sztuka polega na tym, aby zawracać i korzystać wielokrotnie z ciepła i energii, płacąc za nią tylko raz.

Dobowy magazyn ciepła i energii. Pozwala korzystać z tańszego źródła lub magazynować nadmiar ciepła pochodzący z odzysku, do wykorzystania np. w nocy.

Nie mniej ciekawym zagadnieniem jest magazynowanie ciepła w długim okresie czasu poprzez zakumulowanie energii pozyskanej na przykład w lecie, kiedy mamy jej nadmiar, a wykorzystanie w zimie, kiedy jest deficyt. Pomysły są różne, na przykład pompy ciepła rozgrzewające obiekty o znacznej masie np. grunt znajdujący się pod budynkiem.

Bilansowanie

Odpowiedź moim zdaniem leży jednak gdzie indziej, a mianowicie w efektywnym projektowaniu zasobów i gospodarowaniu nimi. Jak powtarzał Ginter Schlagowski, którego miałem przyjemność i zaszczyt poznać i od którego wiele się nauczyłem, „ciepła do ogrzewania [w budynku pasywnym – bo o tym rozmawialiśmy] potrzeba tak mało, że nawet nie opłaca się go mierzyć”. Wiedział, o czym mówi, bo poświęcił znaczną część życia na zgłębianiu możliwości podniesienia efektywności energetycznej, ze szczególnym uwzględnieniem budynków.

Badanie to jest jednym z szeregu działań diagnostycznych, po które dawniej nie zbyt często sięgano. Termowizja jest badaniem obrazu (emisji ciepła), w podczerwieni. W odniesieniu do budynków, czyli obiektów które (z zewnątrz) badamy tam, gdzie stoją, to najlepszy czas na to badanie jest zimą. Wynika to z tego, ze z początkiem zimy, czyli sezonu grzewczego, wyniki tego rodzaju pomiarów są najbardziej miarodajne. Wraz z wiosną na zewnątrz i wyrównywaniem się średnich temperatur znika bowiem kontrast temperaturowy, który pozwala ujawnić wewnętrzne błędy, nieciągłości w przegrodach budynku. Przyjmuje się, że 10-15 stopni Celsjusza to minimalna różnica temperatur, przy której wyniki termowizji są jeszcze miarodajne.