Ocena przewidywanego okresu zwrotu inwestycji na ocieplenie elewacji budynków mieszkalnych
Calculation of the anticipated payback period of investment in residential building facade insulation
Jak obliczyć straty ciepła przez ściany zewnętrzne budynków mieszkalnych po ich termoizolacji?
Knauf
Większość budynków mieszkalnych na terytorium Federacji Rosyjskiej nie spełnia obecnych wymogów normowych dotyczących ochrony cieplnej i wymaga docieplenia.
Zobacz także
Ultrapur Sp. z o.o. Pianka poliuretanowa a szczelność budynku
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który...
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który określa właściwości izolacyjne materiału. Jednocześnie jest współczynnikiem wysoce niedoskonałym – określa, jak dany materiał może opierać się utracie ciepła poprzez przewodzenie.
Rockwool Polska Termomodernizacja domu – na czym polega i jak ją zaplanować?
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw...
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw należy docieplić ściany i dach, aby ograniczyć zużycie energii, a dopiero potem zmodernizować system grzewczy. Dzięki kompleksowej termomodernizacji domu prawidłowo wykonanej znacznie zmniejszysz koszty utrzymania budynku.
Recticel Insulation Nowoczesne technologie termoizolacyjne Recticel w renowacji budynków historycznych
W dzisiejszych czasach zachowanie dziedzictwa kulturowego i jednoczesne dostosowanie budynków do współczesnych standardów efektywności energetycznej stanowi duże wyzwanie zarówno dla inwestora, projektanta...
W dzisiejszych czasach zachowanie dziedzictwa kulturowego i jednoczesne dostosowanie budynków do współczesnych standardów efektywności energetycznej stanowi duże wyzwanie zarówno dla inwestora, projektanta jak i wykonawcy. Niejednokrotnie w ramach inwestycji, począwszy już od etapu opracowywania projektu, okazuje się, że tradycyjne materiały izolacyjne i metody ich aplikacji nie są wystarczające, aby zapewnić właściwe parametry termiczne i należytą ochronę wartości historycznych budynku.
ABSTRAKT |
---|
W artykule przedstawiono metodykę obliczania strat ciepła przez ściany zewnętrzne budynków mieszkalnych po ich termoizolacji polistyrenem w odniesieniu do warunków klimatycznych Moskwy i Petersburga. Na podstawie znanych wartości czasu okresu grzewczego, nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych ogrzewania przed termoizolacją i po termoizolacji oszacowano przewidywany okres zwrotu środków oszczędzania energii, z uwzględnieniem wzrostu taryf energii cieplnej i dyskontowania przyszłych przepływów pieniężnych. |
Calculation of the anticipated payback period of investment in residential building facade insulationIn this article, a formula has been presented to calculate the heat losses via residential building walls following thermal insulation with polystyrene, with reference to the weather conditions of Moscow and Petersburg. Based on known values of heating season, investment expenditures and operating expenses for the heating systems before and after thermal insulation application, the anticipated payback period was determined for energy saving resources, taking into account the rates of increase of heat price tariffs and discounting of future cash flows. |
Od 2000 r. wraz z wprowadzeniem zmian do norm rosyjskich SNiP II-3-79 [1] z kolejną aktualizacją norm SNiP 23-02-2003 [2] wymagania co do poziomu ochrony cieplnej budynków znacząco wzrosły. Oznacza to, że wszystkie budynki wybudowane przed 2000 r. wymagają bardziej efektywnej ochrony cieplnej.
Im mniejsze straty ciepła w budynku, tym mniejsze zapotrzebowanie na energię cieplną przy jednoczesnym zapewnieniu normowych wskaźników mikroklimatu w pomieszczeniach.
Docieplenie redukuje zużycie energii w budynku, a tym samym zmniejsza opłaty za ogrzewanie. Efektywność docieplenia można oszacować poprzez wyznaczenie okresu jego zwrotu, określanego algorytmem opisanym w pracy "Metodyka oszacowania prognozowanego okresu zwrotu kosztów inwestycji przy dociepleniu budynków" [3].
W niniejszym artykule ocenę zwrotu inwestycji wykonano dla przypadku docieplenia ścian z wykorzystaniem styropianu. Jako przedmiot analizy wybrano typowe budynki mieszkalne wybudowane w Moskwie i Petersburgu w latach 50–80. XX w. W okresie wznoszenia przedmiotowych budynków w tych latach opór cieplny przegród zewnętrznych nie powinien był być mniejszy od wymaganej wartości R0req określanej wzorem:
(1)
gdzie:
tint – temperatura normowa powietrza w pomieszczeniach równa 18°C,
text – temperatura normowa zewnętrzna, przyjmowana dla warunków klimatycznych Moskwy jako –26°C, a dla warunków klimatycznych Petersburga –24°C,
n = 1 – współczynnik dla ścian zewnętrznych,
b = 1 – współczynnik jakości izolacji termicznej,
aint = 7,5 W/(m·°C) – współczynnik pochłaniania ciepła ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych,
Dtext = 6°C – różnica między temperaturą wewnętrzną i temperaturą na wewnętrznej powierzchni ściany.
Na podstawie tych danych wymagany opór cieplny ze wzoru (1) dla ścian zewnętrznych budynków w Moskwie:
w Petersburgu:
Uzyskane wartości przyjęto jako dane wyjściowe oporu cieplnego ścian zewnętrznych istniejącego budynku do prac termorenowacyjnych. Zgodnie z wymogami współczesnych norm rosyjskich SP 50.13330 [4] wartość podstawowa wymaganego oporu cieplnego określa się ze wzoru:
(2)
gdzie:
a = 0,00035, b = 1,4 – w odniesieniu do ścian budynków mieszkalnych,
HDD – stopień–doby okresu grzewczego:
(3)
gdzie:
tint – średnia temperatura normowa powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych przyjmowana według standardu rosyjskiego GOST 30494 [5] równa 20°C,
th – wartość średnia temperatury zewnętrznej w okresie grzewczym według TABELI,
zh – czas trwania okresu grzewczego według TABELI.
TABELA. Warunki klimatyczne budynków mieszkalnych zlokalizowanych w Moskwie i Petersburgu (wartości liczbowe w nawiasach)
Na podstawie danych z TABELI obliczono według wzoru (2) opór cieplny ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych w Moskwie:
w Petersburgu:
Tak więc w celu spełnienia współczesnych wymagań w zakresie ochrony cieplnej istniejących budynków z lat 50–80. ubiegłego wieku w Moskwie i Petersburgu wartość oporu cieplnego ścian zewnętrznych musi być doprowadzona do 2,99 (m2∙°C)/W.
Wymaganą grubość warstwy izolacyjnej dreq określono według wzoru:
(4)
gdzie:
R0req(new) – wymagana wartość normowa oporu cieplnego ścian zewnętrznych budynku [(m2·°C)/W],
R0req(init) – rzeczywista wartość oporu cieplnego ścian zewnętrznych przed ich dociepleniem [(m2·°C)/W],
lins – współczynnik przewodzenia ciepła warstwy termoizolacji W/(m∙°C),
rt.b. – współczynnik jednorodności warstwy termoizolacyjnej.
Przyjęto wartość współczynnika przewodzenia ciepła styropianu 0,040 W/(m∙°C).
Przewodność cieplna materiałów izolacyjnych wykonanych z wełny mineralnej przyjmuje się 0,042 W/(m∙°C).
Wartości oporu cieplnego dla warunków klimatycznych Petersburga w latach 50–80. XX w. R0req(init)= 0,94 (m2∙°C)/W, natomiast obecne wymagania R0req(new) = 2,99 (m2∙°C)/W.
Wartości oporu cieplnego dla warunków klimatycznych Moskwy w latach 50–80. XX w. wynosiły R0req(init) = 0,98 (m2∙°C)/W, natomiast obecnie wymagania wynoszą R0req(new) = 2,99 (m2∙°C)/W.
Współczynnik jednorodności rt.b.= 0,75.
Według wzoru (4) wymagana grubość styropianu ścian w budynkach Petersburga:
ścian w budynkach Moskwy:
Do dalszych obliczeń, niezależnie od lokalizacji budynku, przyjęto wymaganą grubość termoizolacji jednakowej, która wynosi 110 mm.
Powierzchnię ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych wielorodzinnych, niezależnie od ich lokalizacji, przyjęto średnio 3000 m2.
Koszty prac instalacyjnych, montażowych i materiałów wykończeniowych przyjęto takie same dla Moskwy, jak i dla Petersburga.
Koszt inwestycyjny docieplenia 3000 m2 elewacji budynku styropianem (z przegrodami ogniowymi z wełny mineralnej) gr. 110 mm, a następnie nałożenie cienkiej warstwy tynku według kosztorysu (DK), wynosi 5,9 mln rubli, w tym 3,75 mln rubli koszt robocizny i 2,15 mln rubli koszt materiałów budowlanych.
Natomiast koszt samych materiałów termoizolacyjnych wynosi 1,0 mln rubli, czyli stanowi mniej niż 20% całkowitych kosztów.
Rozważono przypadek izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynku wznoszonego w Petersburgu do 2000 r.
Założono, że opór cieplny ściany zewnętrznej spełnia wymagania brane pod uwagę do 2000 r. – R0init = 0,94 (m2·°C)/W.
Dla takich założeń wyjściowa wartość współczynnika przenikania ciepła Uinit = 1/0,94 = 1,064 W/(m2·°C).
Liczba stopni–doby według TABELI wynosi 4537°C∙doby.
Koszt energii centralnego ogrzewania razem z VAT dla mieszkańców Petersburga wynosi cen = 1408,01 RUB/Gkal.
Wymagany opór przenikania ciepła ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych w Petersburgu (HDD = 4537°C ∙ doba) R0req(new) = 2,99 (m2·°C)/W.
Wartości oporu cieplnego 2,99 (m2·°C)/W odpowiada współczynnik przenikania ciepła Unew = 0,335 W/(m2·°C).
Wartość redukcji kosztów eksploatacyjnych w pierwszym okresie grzewczym w wyniku docieplenia wynosi [3]:
Średnioroczny wzrost taryfy energii cieplnej przyjęto 15%, stąd parametr charakteryzujący średni roczny wzrost taryfy energii cieplnej r = 0,15. Zdyskontowania przyszłych przepływów pieniężnych (i) dokonano z uwzględnieniem średniej wartości inflacji w Rosji, która w ciągu ostatnich 10 lat wynosiła mniej niż 10% (stąd i = 0,1). Na podstawie tych danych obliczono przewidywany okres zwrotu inwestycji na docieplenie [3]:
Różnica zużycia energii cieplnej przed dociepleniem i po dociepleniu wynosi:
Na podstawie podobnych obliczeń otrzymano następujące wartości dla Moskwy (przy koszcie energii cieplnej na ogrzewania z VAT dla mieszkańców Moskwy cT = 1720,9 rubli/Gkal):
- wartość redukcji kosztów eksploatacyjnych w pierwszym okresie grzewczym DE = 332 613 (rubli/rok),
- przewidywany okres zwrotu inwestycji T = 13,3 lat,
- różnica zużycia energii cieplnej przed dociepleniem i po dociepleniu DQ = 193 (Gkal/rok)
Warto nadmienić, że w obliczeniach uwzględniano obecność w budynku zautomatyzowanego węzła cieplnego z regulacją parametrów nośnika ciepła.
Literatura
- SNiP II-3-79, "Ciepłownictwo budowlane".
- SNiP 23-02-2003, "Termiczna ochrona budynków".
- A. Gorszkov, R. Orłowicz, "Metodyka oszacowania prognozowanego okresu zwrotu kosztów inwestycji przy dociepleniu budynków", "IZOLACJE" nr 4/2016, s. 71–74.
- SP 50.13330, "Termiczna ochrona budynków".
- GOST 30494, "Budynki mieszkalne i użyteczności publicznej. Parametry mikroklimatu pomieszczeń wewnętrznych".