Παρουσίαση του κ. Σωτήρη Κατσιμίχα, Δρ. Μηχαν. Μηχ.,Γενικού Γραμματέα Ένωσης Ελληνικών Επιχειρήσεων Θέρμανσης και Ενέργειας, στην διημερίδα του ΠΣΔΜΗ με θέμα "Κτίρια χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας: νομοθεσία - χρηματοδότηση - προδιαγραφές - τεχνικές", που πραγματοποιήθηκε στην Αθήνα στις 4 Ιουλίου 2014
Ετήσια απόδοση συστημάτων θέρμανσης
με Λέβητες και Αντλίες Θερμότητας
Ημερίδα ΠΣΔΜ-Η, 4 Ιουλίου 2014
ΠΣΔΜΣωτήρης Κατσιμίχας, Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός
Γενικός Γραμματεύς Ένωσης Ελληνικών Επιχειρήσεων Θέρμανσης και ΕνέργειαςΦΙΛΟΚΑΛΟΥΜΕΝ ΜΕΤ’ ΕΥΤΕΛΕΙΑΣ
ΦΙΛΟΣΟΦΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΜΑΛΑΚΙΑΣ
ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΠΡΟΝΟΙΑΣΜελέτη
θερμικών
απωλειών3 kW1 kW3 kWθερμαντικά
σώματα20°C3 kW0°Cκυκλοφορητής
λέβης1 kWQ = A • U • (Tεσ – Τεξ)Θερμικές απώλειες κτηρίου
Με συνθήκες σχεδιασμού Τεξ = 0° C και Τεσ = 20° CΑπαιτ. θερμική ισχύς10 kW5 kW0
0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Κατανομή θερμοκρασιών χειμώνα κλιματικής ζώνης Β
450400350300200150100500
12345678910111213Εξωτερική θερμοκρασία Τεξ (°C)14151617181920Πηγή: ΤΟΤΕΕ 20701-3Ώρες250Απαιτ. θερμική ισχύς (kW)12
10=X8
6Ισχύς x ώρες= ενέργεια4
2
0
123456789101112131415234567891011121314151617181920450
400
350
300Ώρες250
200
150
100
50
0
1Εξωτερική θερμοκρασία Τεξ (°C)1617181920Κατανομή ενεργειακών αναγκών θέρμανσης
18001600Ενέργεια kWh ανά βαθμό K1400120010008006004002000
123456789101112Εξωτερική θερμοκρασία Τεξ (°C)1314151617181920Θερμική ισχύς και υπερδιαστασιολόγησηΙσχύς υπερδιαστασιολογημένου μονοβάθμιου λέβητα
Ενέργεια kWh ανά βαθμό KΑπαιτ. θερμική ισχύς20 kW
50% της
ενέργειας10 kW0
0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Θερμική ισχύς και υπερδιαστασιολόγησηΙσχύς υπερδιαστασιολογημένου μονοβάθμιου λέβητα
Απαιτ. θερμική ισχύς20 kW10 kW0
0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Θερμική ισχύς και υπερδιαστασιολόγησηΙσχύς υπερδιαστασιολογημένου μονοβάθμιου λέβητα
Απαιτ. θερμική ισχύς20 kW10 kW
Απαιτούμενη θερμική ισχύς μετά την μόνωση0
0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Θερμική ισχύς και υπερδιαστασιολόγησηΙσχύς υπερδιαστασιολογημένου μονοβάθμιου λέβητα
Απαιτ. θερμική ισχύς200 kW100 kWΑπαιτούμενη θερμική ισχύς διαμερίσματος0
0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Βαθμός απόδοσης λεβήτων στο μερικό φορτίο
Λέβητας συμπύκνωσης αερίου
Λέβητας συμπύκνωσης πετρελαίουΒαθμός απόδοσης (%)Παλαιός συμβατικός λέβητας, κατασκευής 1975Χρήση του λέβητα (%)Πηγή: VdZ Vereinigung der deutschen
ZentralheizungswirtschaftΛέβητας χαμηλών θερμοκρασιώνΦΙΛΟΚΑΛΟΥΜΕΝ ΜΕΤ’ ΕΥΤΕΛΕΙΑΣ
ΦΙΛΟΣΟΦΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΜΑΛΑΚΙΑΣ
ΤΕΧΝΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΠΡΟΝΟΙΑΣ
ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΑΣΩΤΙΑΣΑντιστάθμιση καιρικών συνθηκώνΧρήση
αντιστάθμισης3 kW70°
70°C
3 kW3 kW20°C0°C1 kWQ = A • U • (Tεσ – Τεξ)
= 10 kWΧρήση
αντιστάθμισης1,5 kW50°
50°C
1,5 kW20°C1,5 kW10°
10°C0,5 kWQ = A • U • (Tεσ – Τεξ)
= 5 kWΧρήση
αντιστάθμισηςΧωρίς αντιστάθμιση70°CΔΤ = 60 Κ
Τεξ = 10°CΜε αντιστάθμιση50°CΔΤ = 40 Κ70°CΘερμοκρασία προσαγωγής σε °CΑντιστάθμιση καιρικών συνθηκών0°C
backΕξωτερική θερμοκρασία σε °CΛέβητες
Εκμετάλλευση ενέργειας καύσεωςΣυμβατικός λέβητας:
CH4 + 2·O2 CO2 + 2·H2O + HU
ατμός 10,0 kWh/m3Λέβητας συμπυκνώσεως:
CH4 + 2·O2 CO2 + 2·H2O + HO
υγρό11,6 kWh/m3Απαγόρευση από 26 Σεπτεμβρίου 2015Πως βγαίνει το πάνω από 100%
στους λέβητες συμπύκνωσης
Λέβητας συμπυκνώσεωςΗuΗoΗcΣυμβατικός λέβηταςη = 9,2 kWh / 10,0 kWh = 92%η = 10,7 kWh / 10,0 kWh = 107%Λειτουργία λέβητα
ΣυμπύκνωσηςΣυμβατικός
ΝερόΚαυσαέριοΚαυσαέριο
100Νερό50Θερμοκρασίες σε °C150Βαθμός απόδοσης καύσης λέβητα συμπυκνώσεως
110%Μέσος ετήσιος βαθμός απόδοσης 105%
100%προσαγωγή 80°C
95%0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Βαθμός απόδοσηςΑπαιτ. θερμική ενέργεια
(kWh / K)προσαγωγή 45°CΦΙΛΟΚΑΛΟΥΜΕΝ ΜΕΤ’ ΕΥΤΕΛΕΙΑΣ
ΦΙΛΟΣΟΦΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΜΑΛΑΚΙΑΣ
ΤΕΧΝΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΠΡΟΝΟΙΑΣ
ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΑΣΩΤΙΑΣ
ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΖΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΜΑΝΙΑΣΒαθμός απόδοσης καύσης λέβητα συμπυκνώσεως
110%Μέσος ετήσιος βαθμός απόδοσης105%προσαγωγή 65°C100%95%0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Βαθμός απόδοσηςΑπαιτ. θερμική ενέργεια
(kWh / K)προσαγωγή 45°CΒαθμός απόδοσης καύσης συμβατικού λέβητα0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία15°20°Βαθμός απόδοσηςπροσαγωγή 45°C95%
94%
93%
92%
91%
προσαγωγή 80°C
Μέσος ετήσιος βαθμός απόδοσης 90%
89%Βαθμός απόδοσης λεβήτων στο μερικό φορτίο
Λέβητας συμπύκνωσης αερίου
Λέβητας συμπύκνωσης πετρελαίουΒαθμός απόδοσης (%)Παλαιός συμβατικός λέβητας, κατασκευής 1975Χρήση του λέβητα (%)Πηγή: VdZ Vereinigung der deutschen
ZentralheizungswirtschaftΛέβητας χαμηλών θερμοκρασιώνΕτήσιος βαθμός απόδοσης και υπερδιαστασιολόγησηΙσχύς υπερδιαστασιολογημένου λέβητα
110%Απαιτ. θερμική ισχύς200 kW
Συμπύκνωσης -αναλογικός100%
90%
80%100 kW
Συμβατικός - μονοβάθμιος60%Απαιτούμενη θερμική ισχύς διαμερίσματος0
0°5°10°Εξωτερική θερμοκρασία70%15°20°Παράδειγμα επιλογής επέμβασης
Απαιτούμενη
θερμική ισχύςΙσχύς
λέβηταΕτήσιος βαθμός
απόδοσης λέβηταΚόστος
ΕνέργειαςΕξοικονόμηση
χρήσηςΧρόνος
απόσβεσης
επένδυσηςΕξοικονόμησηΚατανάλωσηΒελτίωση
Θερμομόνωσης27%20 έτη35%5 έτη56%15 έτηΕξοικονόμησηΝέος λέβητας
συμπύκνωσηςΒελτίωση
Θερμομόνωσης
και νέος λέβητας
συμπύκνωσηςΚατανάλωσηΕξοικονόμηση12kW104%ΚατανάλωσηΠηγή: VdZ Vereinigung der deutschen
ZentralheizungswirtschaftΥφιστάμενη
εγκατάστασηΑρχή λειτουργίας της αντλίας θερμότητας Α/Ν
E/G. Θερμοί ατμοί
εισέρχονται στον
συμπυκνωτή και δίνουν
την θερμότητά τους στο
κύκλωμα θέρμανσης.A/B. Θερμότητα από τον
εξωτερικό αέρα αντλείται από
τον εξατμιστή με την βοήθεια
του ανεμιστήρα. Το ψυκτικό
εκεί είναι ψυχρότερο από τον
αέρα και η θερμότητα ρέει από
τον αέρα προς το ψυκτικό.
Αυτό απορροφά την θερμότητα
και εξατμίζεταιF. Το ψυκτικό μέσο, ως
υγρό, περνάει από την
εκτονωτική βαλβίδα. Η
πίεσή του και η
θερμοκρασία του πέφτει.
Μετά εισέρχεται στον
εξατμιστή.Κύκλωμα θέρμανσης
Ψυκτικό
Εξωτερικός αέρας-50D. Οι ατμοί του
ψυκτικού εισέρχονται
στον συμπιεστή και η
πίεσή τους, καθώς και η
θερμοκρασία τους
ανεβαίνειCOP Αντλίας θερμότητας Α/Ν6,0
5,03,0
2,0
0° C5° C10° CΕξωτερική θερμοκρασία15° C20° CCOP4,0COP Αντλίας θερμότητας Α/Ν6,0
5,03,0
2,0
1,0
0,0
0° C5° C10° CΕξωτερική θερμοκρασία15° C20° CCOP4,0Διαστασιολόγηση Α/ΘΑπαιτ. θερμική ισχύς20 kW
Ανάγκες κτηρίου
Κάλυψη από Α/Θ
10 kW0
0° C5° C10° CΕξωτερική θερμοκρασία15° C20° CΔιαστασιολόγηση Α/ΘΑπαιτ. θερμική ενέργεια
(kWh / K)Ανάγκες κτηρίου
Κάλυψη από Α/Θ0° C5° C10° CΕξωτερική θερμοκρασία15° C20° CΣυνδυασμός αντλίας θερμότητας monoblock με λέβηταCOP Α/Θ υπό διάφορες συνθήκες20 kW
Ανάγκες κτηρίου
Κάλυψη από Α/ΘΑπαιτ. θερμική ισχύς7
6
510 kW 4
3
2
1000° C5° C10° CΕξωτερική θερμοκρασία15° C20° CΘερμ. ενέργεια/ COP= ηλεκτρική
. ενέργειαΘερμική Ενέργεια (kWh)3500/3000=2500
2000
1500
1000
500
0
12345678910111213141516171819207
6
5
4COP3
2
1
00° C5°C10°CΕξωτερική θερμοκρασία15°C20°CΗλεκτρική Ενέργεια
(kWh)120010008006004002000
10° C23455°C67891010°C11121314151615°C17Εξωτερική θερμοκρασίαSCOP = Ετήσια Θερμική Ενέργεια / Ετήσια Ηλεκτρική Ενέργεια18192020°CΗ επιρροή της εξωτερικής θερμοκρασίαςΜέσος ετήσιος συντελεστής απόδοσης SCOP5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0-20°C-15°C-10°CΘερμοκρασία σχεδιασμού-5°C0°C5°CΗ επιρροή της θερμοκρασίας προσαγωγής
A/Θ μεγ. θερμ. 65°C
5Μέσος ετήσιος συντελεστής απόδοσης SCOP4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
080°C70°C60°CΜέγιστη θερμοκρασία προσαγωγής σωμάτων
(στο σημείο σχεδιασμού)50°CΦΙΛΟΚΑΛΟΥΜΕΝ ΜΕΤ’ ΕΥΤΕΛΕΙΑΣ
ΦΙΛΟΣΟΦΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΜΑΛΑΚΙΑΣ
ΤΕΧΝΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΠΡΟΝΟΙΑΣ
ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΑΣΩΤΙΑΣ
ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΖΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΜΑΝΙΑΣ
ΚΑΙ ΕΛΑΤΤΩΝΟΥΜΕΝ ΤΑΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣΣύγκριση α/θ με και χωρίς αντιστάθμισηΜέσος ετήσιος συντελεστής απόδοσης SCOP5
4,5
4
3,5
3Με αντιστάθμιση
Σειρά12,5Χωρίς αντιστάθμιση
Σειρά32
1,5
1
0,5
065°C55°C45°CΜέγιστη θερμοκρασία προσαγωγής σωμάτων
(στο σημείο σχεδιασμού)Σύγκριση α/θ με και χωρίς αντιστάθμιση
Μέσο κόστος θερμικής kWh (€)0,070,060,050,04Με αντιστάθμιση
Σειρά1
0,03Χωρίς αντιστάθμιση
Σειρά30,020,01065°C55°C45°CΜέγιστη θερμοκρασία προσαγωγής σωμάτων
(στο σημείο σχεδιασμού)Κατάταξη συστημάτων θέρμανσης και ζνχ κατά ΚΕΝΑΚ
Υπάρχον κτήριο με το κέλυφος του κτηρίου αναφοράς
0
Ηλιοθερμικό σύστημα2
Α+Α/Θ ΓεωθερμικήΑΑ/Θ αέρα/νερούΒ+Λέβητας συμπύκνωσης
Συμβατικός λέβηταςΒ+
Β
ΓΠαλαιός λέβηταςΔ
ΕΗλεκτρική θέρμανσηςΖ
Η
Πρωτογενής ενεργειακή κατανάλωση / RRΘέρμανση και κλιματική αλλαγή
Εκπομπές CO2 (kg/kWh)
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0Το κόστος της θέρμανσης σήμερα
Κόστος θερμικής ενέργειας (€/kWh)
0.3
0.25
Μέσες τιμές0.2
0.15
0.1
0.05
0
Ηλεκτρική
Λέβητας
Λέβητας
θέρμανση πετρελαίου υγραερίουΛέβητας
φυσικού
αερίουΑντλία
Γεωθερμική Ηλιοθερμικό
Θερμότητας
Α/Θ
σύστημα
Α/Ν
(50%) και
Α/ΘΦΙΛΟΚΑΛΟΥΜΕΝ ΜΕΤ’ ΕΥΤΕΛΕΙΑΣ
ΦΙΛΟΣΟΦΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΜΑΛΑΚΙΑΣ
ΤΕΧΝΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΠΡΟΝΟΙΑΣ
ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΟΥΜΕΝ ΑΝΕΥ ΑΣΩΤΙΑΣ
ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΖΟΥΜΕΝ ΜΕΤΑ ΜΑΝΙΑΣ
ΕΛΑΤΤΩΝΟΥΜΕΝ ΤΑΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ
ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΟΥΜΕΝ ΜΕΤ’ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕΝ ΑΠΟ ΚΑΡΔΙΑΣΣωτήρης Κατσιμίχας, Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός
Γενικός Γραμματεύς Ένωσης Ελληνικών Επιχειρήσεων Θέρμανσης και Ενέργειας