V primeru posodobitve ogrevalnega sistema stanovanjske zgradbe je
potrebno ugotoviti letno porabo toplotne energije. Približno jo lahko
ocenimo na osnovi leta izgradnje zgradbe. Toplotne izgube zgradbe
so odvisne od oblike zgradbe, kakovosti vgrajenega materiala in načina
uporabe zgradbe. Toplota prehaja skozi obodne konstrukcije zgradbe
zaradi temperaturne razlike med toplim zrakom v prostoru in hladnim
zunanjim zrakom v smeri nižje temperature. Iz snovi na snov ali po
snovi se prenaša s prevajanjem, konvekcijo, sevanjem in kombinacijo
vseh treh oblik prenosa. Izgube toplote so največje na tistih mestih
zgradbe, kjer so največje temperaturne razlike zraka na obeh straneh
konstrukcije. Izgubljanje toplote ne moremo zaustaviti, lahko pa jo
zmanjšamo z izboljšanjem toplotne izolativnosti obodnih konstrukcij.
S posodobitvijo ogrevalnega sistema lahko občutno zmanjšamo porabo
energije tudi pri enakem stanju zgradbe (ne vgradimo dodatne toplotne
izolacije) in enakem načinu uporabe. S sodobno ogrevalno tehniko lahko
prihranimo od 20 do 30 % energije oziroma goriva in obenem tudi znatno
zmanjšamo emisije škodljivih snovi v ozračje. Pri starejših stanovanjskih
stavbah, grajenih pred letom 1980, je tehnično možno zmanjšati rabo
energije za ogrevanje za 50 do 60 %, če razen posodobitve ogrevalnega
sistema izvedemo še ukrepe za energetsko učinkovitost ovoja stavbe.
Med te ukrepe spada toplotna izolacija zunanjih sten, zamenjava oken,
toplotna izolacija podstrešja in toplotna izolacija strehe.
1. Energetska bilanca enodružinske hiše
Če analiziramo povprečno energetsko bilanco enodružinske hiše lahko
ugotovimo, da največ energije dovajamo v zgradbo z ogrevanjem (82
%), ostali del dovedene energije pa so sončni pritoki skozi okna (12
%) in notranji viri toplote (6 %). Če analiziramo porabo končne energije,
odpade na ogrevanje 76,5 %, na pripravo sanitarne tople vode 11 %,
gospodinjski aparati in ostale hišne naprave 10 % in razsvetljava
2,5 %.
2. Letne potrebe po ogrevalni toploti
Kakšne ukrepe nameravamo izvesti pri energetski sanaciji zgradbe,
je prvenstveno odvisno od letne potrebe po toploti. Letno potrebo
lahko ocenimo na osnovi leta gradnje zgradbe in je razvidna iz tabele
1.
Tabela 1
| Letna potreba toplote za ogrevanje
(kWh/m2a) |
|
Leto gradnje stavbe |
do 1965
|
do 1968
|
do 1977
|
do 1983
|
do 1990
|
do 1995
|
do 2000
|
Nizkoenergijska
zgradba
|
| Enodruž.hiša |
> 200 |
150 |
140 |
120 |
120 |
90 |
80 |
< 70 |
| Večstan.zgradba |
>180 |
170 |
130 |
100 |
100 |
80 |
70 |
< 55 |
Iz tabele je razvidno, da je v starejših zgradbah povprečna toplotna
poraba letno presegala 200 kilovatnih ur na kvadratni meter ogrevane
površine na leto (kWh/m2a).
V sodobnih zelo varčnih nizkoenergijskih zgradbah znaša toplotna
poraba pod 55 kWh/m2a. Deset kilovatnih ur predstavlja
približno liter kurilnega olja ali kubični meter zemeljskega plina.
Če je torej letna poraba toplote 200 kWh/m2a, znaša to
preračunano v kurilno olje 20 litrov/m2a. V primeru, da
pa znaša letna poraba toplote le 55 kWh/m2a, znaša to preračunano
v kurilno olje le 5,5 litra/m2a.
Če predpostavimo, da je letna izkoriščenost kotla 20 % oziroma 1750
ur polnega koriščenja, lahko na osnovi izkustvenih vrednosti za specifično
potrebo po toploti (W/m)2, ki so razvidne iz tabele 2,
približno ocenimo potrebno toplotno moč kotla.
Tabela 2
| Izkustvene vrednosti za specifične
toplotne potrebe (W/m2) |
|
Leto gradnje stavbe |
do 1965
|
do 1968
|
do 1977
|
do 1983
|
do 1990
|
do 1995
|
do 2000
|
Nizkoenergijska
zgradba
|
| Enodruž.hiša |
> 120 |
85 |
80 |
70 |
70 |
60 |
50 |
< 40 |
| Večstan.zgradba |
>180 |
170 |
130 |
60 |
60 |
50 |
45 |
< 30 |
3. Vpliv konstrukcijske zasnove zgradbe na toplotne izgube
Toplote skozi obodne konstrukcije zgradbe izgubljamo zaradi temperaturne
razlike med toplim zrakom v prostoru in hladnim zunanjim zrakom. Čim
večja je temperaturna razlika, tem večje so toplotne izgube.
Toplotne izgube starejših enodružinskih zgradb, grajenih v letu
70 in malo kasneje je sledeča:
· skupne izgube ogrevalnega
sistema 20 – 40 %,
· izgube skozi okna, vrata, prezračevanje
skozi reže 28 - 31 %,
· izgube skozi zunanji ovoj 15 - 25 %,
· izgube skozi streho 11 - 16 %,
· izgube skozi tla na terenu 6 - 7 %.
Na toplotne izgube zelo vpliva razmerje med zunanjo površino zgradbe
in njeno prostornino. V tabeli 3 so prikazani izračuni za štiri primere
individualnih zgradb, njihove toplotne izgube in razmerje porabljene
energije za področje severne Slovenije. Predpostavljena stanovanjska
površina je 100 m2.
Iz izračuna toplotnih izgub je razvidno, da imajo zgradbe pri enaki
prostornini in enaki toplotni izolativnosti obodnih konstrukcij glede
na obliko in razgibanost objekta različne toplotne izgube.Toplotne
izgube se zaradi prehoda toplote večajo sorazmerno z večanjem zunanje
površine zgradbe. Da bi bile toplotne izgube čim manjše, je potrebno
najbolj izolirati atrijsko hiši in najmanj vrstno hišo (tabela 3)
Tabela 3
| VRSTA OBJEKTA |
TOPLOTNE IZGUBE |
| ogrevanje |
okna |
zun.stene |
streha |
tla |
| Vrstna hiša:
· Qvh = 100 % = 1
· Aogr = 100 m2
· Višina etaže h = 2,5 m
· qp = 100 W/m2
· qv = 40 W/m3
· Poraba kur. olja: 16 liter/m2/leto
· B = 1600 litrov...letna poraba goriva
· Energijsko število Eogr =
160 kWh/m2leto
|
32 % |
- 19 % stekla,okvir
- 12% reže
S = 31 % |
15 % |
15 % |
7 % |
| Hiša dvojček:
· Qhd = 1,25 Qvh
· Aogr = 100 m2
· Višina etaže h = 2,5 m
· qp = 125 W/m2
· qv = 50 W/m3
· Poraba kur. olja: 20 liter/m2/leto
· B = 2000 litrov...letna poraba goriva
· Energijsko število Eogr =
200 kWh/m2leto
|
32 % |
- 18 % stekla,okvir
- 9 % reže
S = 27 % |
24 % |
11 % |
6 % |
| Prosto stoječa hiša :
· Qph = 1,55 Qvh
· Aogr = 100 m2
· Višina etaže h = 2,5 m
· qp = 155 W/m2
· qv = 62 W/m3
· Poraba kur. olja: 25 liter/m2/leto
· B = 2500 litrov...letna poraba goriva
· Energijsko število Eogr =
250 kWh/m2leto
Zaradi večje površine zunanjih sten je poraba toplote za
55 % večja! |
32 % |
- 20 % stekla,okvir
- 8 % reže
S = 28 % |
18 % |
16 % |
6 % |
| Atrijska hiša :
· Qhd = 1,75 Qvh
· Aogr = 100 m2
· Višina etaže h = 2,5 m
· qp = 175 W/m2
· qv = 70 W/m3
· Poraba kur. olja: 28 liter/m2/leto
· B = 2800 litrov...letna poraba goriva
· Energijsko število Eogr =
280 kWh/m2leto
Zaradi večje površine zunanjih sten je poraba toplote za
75 % večja!
|
32 % |
- 18 % stekla,okvir
- 8 %) reže
S = 20 % |
12 % |
20 % |
10 % |
Primer povprečne energetske bilance, za novejšo enodružinsko hišo,
kjer potrebno toplotno energijo v stavbi zagotovimo z ogrevanjem (82
%) ostalo (18 %) pa z notranjimi viri in sončnimi pritoki skozi okna
je sledeč:
· skupne izgube ogrevalnega sistema 12 %,
· izgube zaradi prezračevanja 29 %,
· izgube skozi okna 22 %,
· izgube skozi zunanji ovoj 21 %,
· izgube skoti streho 10 %,
· izgube skozi tla na terenu 6 %.
Povprečna hiša ima energijsko število od 150 do 200 kWh/ leto in
porabo kurilnega olja 15 do 20 l/m2leto (tabela 4).
Tabela 4 ENERGIJSKO ŠTEVILO OBJEKTA
|
Vrsta objekta |
Raba energije v kWh/m2 oz.
energijsko število |
Poraba kurilnega olja liter/m2 stanovanja/leto |
| zelo potratna hiša |
> 250 |
> 25 |
| potratna hiša |
200 - 250 |
22 - 25 |
| povprečna hiša |
150 - 200 |
15 - 20 |
| varčna hiša |
100 - 150 |
10 - 15 |
| zelo varčna hiša |
50 - 100 |
5 - 10 |
| hiša prihodnosti |
< 50 |
< 5 |
| Upoštevano : 1 liter lahkega kurilnega olja = 10 kWh |
Toplotne izgube zaradi prezračevanja, lahko predstavljajo pri slabo
toplotno izoliranih stavbah okoli 1/3 vse potrebne toplotne energije.
Če pa je ovoj zgradbe dobro toplotno zaščiten, pa delež toplotnih
izgub zaradi prezračevanja lahko presega že polovico toplotnih potreb.
V primeru, da se odločimo za energetsko sanacijo zgradbe, so prihranki
energije (orientacijske vrednosti) pri različnih gradbenih in sanacijskih
posegih sledeči:
· 20 cm izolacija strehe približno 11 % prihranka,
· zamenjava oken z vgrajenimi energijsko
varčnimi stekli približno 20 % prihranka,
· 12 cm izolacija zunanjega ovoja približno
20 do 25 % prihranka,
· 6 cm izolacija stropa kleti približno
6 % prihranka.
2. Primer prihranka energije pri posodobitvi ogrevalnega sistema
S posodobitvijo ogrevalnega sistema lahko občutno zmanjšamo porabo
energije tudi pri enakem stanju zgradbe (ne vgradimo dodatne toplotne
izolacije) in enakem načinu uporabe. S sodobno ogrevalno tehniko lahko
prihranimo do 1/3 energije oziroma goriva. V primeru energetske sanacije
ovoja zgradbe, dodatne izolacije podstrešja in vgradnja energijsko
učinkovite zasteklitve so lahko prihranki še mnogo večji. Za primer
vzemimo enodružinsko hišo zgrajeno leta 1975, s stanovanjsko površino
(površina ogrevanja) 100 m2 in dosedanjo letno porabo 3000
litrov kurilnega olja. Potreba po toploti znaša na osnovi gradbene
izvedbe 130 W/m2, kar znaša skupno 13 kW. Ogrevalni standardni
kotel 26 kW, ki je bil vgrajen leta 1975, je občutno toplotno predimenzioniran,
kar pa je bilo za tiste čase običajna praksa.
Če izvedemo izračun polnih ur koriščenja kotla po VDI 2067 dobimo
koriščenje približno 1500 h/leto in realno izkoriščenost približno
16 %. Letni izkoristek znaša približno 66 % (točka 1) slika 2.
Z vgradnjo novega nizkotemperaturnega kotla poraste letni izkoristek
na 90 %. Poraba goriva se zniža ustrezno z razmerjem izkoristka na
2200 litrov (točka 1, primer A) slika 2. Pri tem velja, da se obstoječa
toplotna izolacija objekta ni povečala. V primeru, da obstoječi ogrevalni
sistem dopušča vgradnjo ustreznega kondenzacijskega kotla, letni izkoristek
poraste na 103 %. Poraba goriva znaša le še 1900 litrov v kurilni
sezoni.
V primeru, da namesto posodobitve ogrevalne naprave najprej izboljšamo
toplotno izolacijo zunanjih sten in strehe, zmanjšamo potrebo po toploti.
Če vzamemo primer, da znaša zmanjšanje toplote za 35 %, se zniža letna
izkoriščenost starega kotla od 16 % na 11 %. Nazivna toplotna moč
ogrevalnega kotla je sedaj skoraj 3 krat večja kot je potrebno in
stari kotel doseže letni izkoristek 60 % (točka 4, primer B) slika
2. Kljub velikemu investicijskemu vložku za izolacijo zunanjih sten
in strehe (ocenjeno na približno 2.500.000 SIT) poraba goriva še vedno
presega 2000 litrov.
Če dodatno toplotno izolacijo izvedemo po posodobitvi centralnega
ogrevanja (vgradnji sodobnega nizkotemperaturnega kotla ali kondenzacijskega
kotla), pa zmanjšanje izkoriščenosti kotla od 16 % na 11 % kljub predimenzioniranju
toplotne moči kotla, ne pomeni poslabšanje letnega izkoristka (točka
5 in 6, primer B) slika 2.
Iz opisanih primerjav letnega izkoristka (slika 2) moramo pri posodabljanju
ogrevanja toplotno moč novega ogrevalnega kotla izbrati tako, da pokriva
dejanske toplotne potrebe. V našem primeru bi to bilo približno 13
kW. Opisani primer kaže, da se ukrepi posodabljanja izplačajo tudi
z vidika gospodarnosti. Če vgradimo novi kotel, lahko letno prihranimo
najmanj od 25 do 30 % goriva in tako znižamo stroške ogrevanja. Pri
tem je še potrebno omeniti, da samo z dobro kurilno napravo (dobrim
izkoristkom) ne dosežemo pričakovanih učinkov, če je le - ta vgrajena
v nepopolni ogrevalni sistem. Zato je potrebno preveriti tudi izkoristek
ogrevalnega sistema, ki ga izračunamo tako, da upoštevamo poleg izkoristka
kotla tudi izkoristek cevnega omrežja in stopnjo izkoristka regulacijskega
sistema.
Na sliki 3a je prikazana primerjava toplotnih izgub starejših kotlov
in sodobnih kotlov glede na vrsto goriva.
Na sliki 3 b so prikazani prihranki energije pri zamenjavi starega
ogrevalnega kotla s sodobnejšim (primerjava je narejene za kotle leta
izdelave od 1975 do 1980 in je vzeta iz nemške strokovne literature
proizvajalcev kotlov za ogrevanje).
Na diagramu 3 c je prikazano zmanjšanje emisij (zaradi manjše porabe
goriva) pri zamenjavi zastarelega kotla z kondenzacijskim kotlom.
V našem primeru je zmanjšanje CO2 zaradi manjše porabe
goriva od 3000 litrov na približno 1900 litrov preko 30 %.
3. Uredbe glede dopustnih toplotnih izgub in emisij
3.1. Toplotne izgube
Zastarele izvedbe kotlov imajo v primerjavi z današnjimi sodobnimi
kotli slab izkoristek že pri polni obremenitvi. Še slabše pa je pri
nizkih obremenitvah v prehodnem obdobju in pri morebitni pripravi
tople vode zunaj kurilne sezone. To pomeni, da imajo zastarele izvedbe
kotlov tudi visoke toplotne izgube, na primer v dimnih plinih, ki
so lahko tudi dvakrat višje od sodobnih izvedb. Toplotne izgube so
z Zakonom o emisijah snovi v zrak iz kurilnih naprav (Uradni list
RS 73/94) omejene. Omejitve veljajo tako za nove, kot tudi za obstoječe
kurilne naprave. Iz tega sledi, da po izteku s tem zakonom določenega
prehodnega obdobja, male kurilne naprave ne bi smele več obratovati,
če bodo prekoračile v tabeli 3 navedene toplotne izgube v odstotkih.
Tabela 3
Kurilne naprave |
Moč kotla (kW) |
Toplotne izgube (%) |
trda goriva |
tekoča goriva |
plinasta goriva |
NOVE NAPRAVE |
8 do 25 |
19 |
12 |
12 |
25 do 50 |
18 |
11 |
11 |
nad 50 |
17 |
10 |
10 |
OBSTOJEČE NAPRAVE |
8 do 25 |
|
15 |
15 |
25 do 50 |
|
14 |
14 |
nad 50 |
|
12 |
13 |
Nemški predpisi so glede dopustnih toplotnih še strožji. Maksimalne
izgube z dimnimi plini ( po 1.1.1998) za nove in stare naprave po
nemški 1. Zvezni uredbi o zaščiti pred emisijami so sledeče:
· 11 % izgub s toploto dimnih
plinov za kotle nazivne moči 4 do 25 kW,
· 10 % izgub s toploto dimnih plinov za kotle
nazivne moči 25 do 50 kW,
· 9 % izgub s toploto dimnih plinov za kotle
nazivne moči nad 50 kW.
Mejne vrednosti emisij škodljivih plinov, ki veljajo po 1.1.1898
( Modri angel RAL – UZ 61):
|
Naprava |
NOX..dušikovi oksidi
(mg/kWh)
|
CO..ogljikov monoksid
(mg/kWh) |
| Oljni kotli |
110 |
60 |
| Plinski kotli (atmosferski gorilnik) |
70 |
60 |
| Plinski kotli (nadtlačni gorilnik) |
70 |
60 |
| Plinski kondenzacijski kotli |
60 |
50 |
4. Zaključek
Posodobitev ogrevalne naprave ne prinaša le gospodarske koristi,
temveč se proporcionalno z zmanjšanjem porabe goriva zmanjšajo tudi
emisije škodljivih snovi v okolje (CO2, SO2,
NOX, CO). Izračun letnega izkoristka pri obstoječem in
novem sodobnem kotlu je pokazal, da samo izboljšana toplotna izolacija
ne prinaša želenih prihrankov energije, če zadržimo v ogrevalnem sistemu
zastarelo ogrevalno napravo. Pri starejših stanovanjskih stavbah,
grajenih pred letom 1980, je tehnično možno zmanjšati rabo energije
za ogrevanje za 50 do 60 %. Približno 30 % pa je možno zmanjšati rabo
energije z ekonomskimi upravičenimi ukrepi, ki se povrnejo prej kot
v 10 letih. Doseženi energetski ukrepi so v veliki meri odvisni od
odnosa lastnikov stavb do učinkovite rabe energij. Od države pa je
pričakovati, da bo začrtala še več spodbujevalnih programov kot so
predvsem denarne spodbude za občane za energetsko učinkovite, gospodarne
odločitve pri obnovi in vzdrževanju njihovih stavb ter tudi za vgradnjo
sodobnih ogrevalnih sistemov.
Viri:
Prospektni material proizvajalcev ogrevalnih kotlov
Uredba o emisiji snovi v zrak iz kurilnih naprav( Ur.list RS
73/94)
