SlideShare a Scribd company logo
1 of 58
Download to read offline
Critical Analysis of Sustainable Heating, Electrical, and Efficiency Retrofit Options 
for a Local Boarding School in Eastern New York 
 
Executive Summary (NG) 
An energy, financial, and environmental analysis were conducted for a boarding 
school on the border of New York and Massachusetts. Several different technologies 
were identified and proposed for implementation with the goals of cutting energy costs, 
while displaying the school’s awareness of the positive effects associated with efficient 
and environmentally conscious energy technologies. Through the analysis of these 
technologies the best retrofit options were identified and compiled into a final proposal. 
1.     Introduction 
a.     Goals/Objectives (PW) 
The objectives of this analysis are to propose retrofits to the client’s 
energy infrastructure that minimize costs, increase the share of renewable energy 
in the client’s energy profile, and reduce harmful emissions.  The client, a 
boarding school in Eastern New York, has already incorporated into their campus 
small scale wind turbines on their new science building, a modular solar panel, 
and a living machine. Which further suggests the client’s desire to increase the 
sustainability of their campus. In order to accomplish these objectives, all options 
considered were renewable technologies with the primary determinant of 
investment strength being cost minimization and the ancillary determinant being 
emissions reductions.  The scope of this analysis includes an assessment and 
retrofit proposal for heating the Library, Dairy Barn, Wickersham, Brethrens, 
Medicine, Neale, and Whittaker. There will be also an assessment and retrofit 
proposal for lighting throughout the client’s campus and a proposal for 
implementing photovoltaic (PV) panels. 
It is important to note that the technologies already implemented by the 
client and those proposed herein have an educational value for the students.  This 
is not a value accounted for in the following investment analysis yet the added 
educational opportunity, however incorporeal, is a very real benefit.  This value 
therefore should be taken into consideration by the client before implementing 
any aspect of this analysis and proposal. 
 
b.     Constraints/Boundaries (PW) 
For this analysis the range of technology options was constrained by the 
client’s desire to maintain the historical aesthetics of the campus.  This limited the 
viability of proposing such technologies as wind turbines or solar panels.  The 
subsequent analysis was further constrained by the limited amount of information 
 
provided by the client.  Since no building envelope specifications were provided, 
no assessment of insulation or window retrofits could be completed.  Therefore, 
all retrofits considered were strictly replacement of current systems.  
The boundary for the following energy and financial analyses are defined 
as the client’s delivered energy, which was provided in the form of energy bills. 
The boundary for the environmental analysis was extended to include primary 
energy to account for total emissions for fuel combustion.  The environmental 
analysis; reporting on the emissions of  particulate matter, carbon dioxide, carbon 
monoxide, nitrogen oxides, and and sulfur dioxide, focuses solely on the flow of 
usable energy from primary energy source to consumption by the client.  The 
impacts from the extraction, refinement, and delivery of fuel were excluded due to 
the degree of uncertain that accompany such situationally specific information. 
These embodied energy values were excluded for all fuel types including wood 
chips because of the difficulty involved in quantifying the sustainability of 
extraction or harvest as well as the transportation distances that accompany such 
situationally specific values.  These factors could be further studied for a broader 
emissions boundary. 
 
c.      Assumptions (MO, PW) 
The assumptions of this analysis are the conversion factors used to 
complete the analysis. Constant conversion factors are important to create an 
equal comparison between buildings. The major assumptions used for the baseline 
analysis are the BTU (British Thermal Unit) conversions: one gallon of fuel oil # 
2 equals 138,000 BTU, one gallon of propane equals 83,600.64 BTU, one kWh of 
electricity equals 3,412 BTU, and one ton of wood pellets equals 16,400,000 
BTU. The assumptions for the financial analysis include a discount rate of 5% and 
escalations rates for the price of each energy source, 3% for fuel oil, propane, and 
electricity, 2% for wood chips and pellets, and 1.5% for electricity purchased 
through a power purchase agreement (PPA).  From these baseline assumptions 
further calculations and analysis can be performed, any other specific assumptions 
for a scenario are stated in the appropriate section.  
 
2. Overview of the Baseline Energy Profile (NG MO) 
To establish a baseline for energy use for space heating and domestic hot 
water, an analysis was done for all of the buildings independently first. Financial 
records from the boarding school were obtained and separated into heating and 
electricity for each building. For the heating there were two types of fuel: fuel oil 
and propane. From the records the amount of gallons per delivery per month were 
found along with the price. Using this and known conversion factors such 
 
1 
 
 
quantitative factors were found such as BTU, mmBTU, $/mmBTU, and 
mmBTU/sq ft. For the electricity data the financial records needed more 
preprocessing. Some bills included unnecessary information such as power to 
outdoor lighting and some were recorded in an incorrect order. For the cost of the 
electricity the school had a two part bill, one part showing the cost for the kWh 
and one part for the delivery. These costs were added together for the total cost 
and from there BTU, mmBTU, and $/mmBTU were found. The sum of the annual 
costs and mmBTU’s are important factors when trying to establish the current 
system and what a new system would need to match or exceed.  
To better understand the energy needed to heat the buildings on a 
month­to­month basis, Heating Degree Days (HDD) from Albany, NY were 
averaged over a 30 year time period, which was found on the Cornell NECC 
website. The monthly HDD values could then be divided by the 30 year average 
annual HDD value to determine the percentage of HDD days per month. This 
percentage allowed for school specific fuel usage per month data to be obtained 
by multiplying the percentage by the monthly fuel consumption of each of the 
buildings proposed for a system change. After converting fuel usage to btu/hr and 
kWh to more easily compare to biomass boiler outputs, the peak month was 
chosen to ensure that even in unusually coldest months the central biomass boiler 
will be able to supply 75%  of the heat before utilizing the in place fuel oil 
furnaces with hydronic distribution, and the building individual boilers will be 
able to supply 100% of the heating demand. 
 
 
Figure 1: Current energy consumption of campus buildings broken up by 
energy type  
 
b. Baseline Environmental Assessment (RH and PW) 
The boundaries of this study contains the on site system. The source of the 
wood chips is excluded because many factors such as the sustainability of the tree 
 
2 
 
 
harvesting and the transportation distance cannot be quantified. These factors 
could be further studied for a broader emission boundary. The lbs of carbon 
dioxide, particulate matter, carbon monoxide, nitrogen oxides , and sulfur dioxide 
are different for biomass and fossil fuel boilers. For current useage, Bretherans is 
the only building that is heated by propane. The Library, Dairy Barn, and 
Wickersham buildings are all currently run on heating oil. The current energy 
usage of propane is 605 mmBtu annually and the heating oil usage is 6,779 
mmBtu.  
The particulate matter from a propane boiler is estimated to emit 0.004 
pounds of pm10 (particulate matter up to 10 micrometers in size) per mmBtu, 
0.021 pounds of CO (carbon monoxide) per mmBtu, 0.154 pounds of nitrogen 
oxides/ dioxides per mmBtu,  0.016 pounds of sulfur dioxide per mmBtu, 137 
pounds of carbon dioxide per mmBtu.​ ​For a heating oil boiler, the emissions are 
0.014 pounds of PM10 per mmBtu, 0.035 mmBtu of CO per mmBtu, 0.143 
pounds NOx per mmBtu, 0.5 pounds SO2 per mmBtu,159 pounds of CO2 per 
mmBtu [24]. Currently, Brethrens emits approximately 2.42 pounds of PM10, 
12.7 pounds of CO, 93.17 pounds of NOx, 9.68 pounds of SO, and  82,891.85 
pounds of CO2 annually. The library, Dairy Barn, and Wickersham currently 
emits 94.9 pounds of PM10, 237.3 pounds of CO, 969.4 pounds of NOx, and 
3,389.5 pounds of SO2 and  848,543.22 pounds of CO2 annually. ​T​he sum 
emissions between the propane and heating oil boiler emissions are 97.3 pounds 
of PM10, 250 pounds of CO, 1,062.57 pounds of NOx, 3,399.28 pounds of SO2 
and 1,173,256.861 pounds of CO2 annually. 
The same emission rates (lbs/mmBTU) that were applied to the central 
boiler were used to calculate the emissions produced by Medicine, Neale, and 
Whittaker as well.  The existing boiler system in Medicine was found to emit 
6.448 lbs of PM10, 16.12 lbs of CO, 65.862 lbs of NOx, and 230.288 lbs of SO2, 
and 73,231.425 lbs of CO2 annually.  The existing boiler system in Neale was 
found to emit 10.654 lbs of PM10, 26.635 lbs of CO, 108.821 lbs of NOx, 
380.494 lbs of SO2, and 120,996.965 lbs of CO2 annually.  The existing boiler 
system in Whittaker was found to emit 6.029 lbs of PM10, 15.072 lbs of CO, 
61.582 lbs of NOx, 215.321 lbs of SO2, and 68,472.205 lbs of CO2 annually. 
The same environmental impact was also found for electricity 
consumption on campus as well as for the most common light bulb currently used 
by the client.  The emissions from electricity consumption is reported on a per 
kilowatt basis to exemplify the environmental benefit not only for replacing grid 
power with emissions free renewables like PV but also to illustrate the 
environmental benefit of reducing electricity consumption from behavioral and 
use­pattern changes.  Behavioral and use­pattern changes are not assessed further 
 
3 
 
 
in this proposal and are only brought to attention here to make known the 
environmental benefit such initiatives could have on the client’s environmental 
impact.  A single kilowatt­hour (kWh) consumed was found to emit 0.00046 lbs 
of NOx, 0.0008 lbs of SO2, and 0.6299 lbs of CO2 were emitted.  It is important 
to note that these emissions values for a single kWh consumed are not annual 
quantities and therefore may appear to have a smaller impact than they actually 
do.  A single 32 watt Philips T8 light bulb was found to emit 0.439 lbs of NOx, 
0.766 lbs of SO2, and 604.792 lbs of CO2 annually. 
 
3.     Central Boiler Retrofit  
a. ​Building’s Existing Energy Profile for Central Biomass Boiler (NG) 
Brethrens, Wickersham, the Dairy Barn, and the Library are some of the 
school's largest users of fuel oil or propane for space heating and domestic hot 
water. Their current energy demands and proximity to each other are important 
factors indicating that they would be good candidates for a central system 
application. The table below indicates that the during the peak months 2 mmBTU 
or 585 kW is necessary to heat Brethrens, the Dairy Barn, Wickersham, and the 
Library. 
 
 
Table 1: Current energy demands for the for Brethrens, Wickersham, the Dairy Barn, 
and the Library during the month of January.  
 
 
The four buildings have an even distribution of heating demands throughout the months 
when looking at the 2013 billing period.  
 
4 
 
 
 
Figure 2: Current energy demands for the for Brethrens, Wickersham, the Dairy Barn, 
and the Library throughout the year of 2013. 
 
b. Technology of Boiler Systems (RH) 
There are two main biomass conversion technologies that are used for 
space heating. These two technologies are direct fired combustion and 
gasification systems. Direct fired systems has the biomass augured into the 
combustion chamber and the biomass is combusted with the suitable temperature 
and oxygen requirements to get as close to complete combustion as possible. The 
closer to complete combustion of the biomass; the more efficient, lower 
emissions, and fewer systems problems the system will have [3].  
Gasification systems work in a similar fashion to direct fired combustion. 
The biomass is augured into the combustion chamber but instead of complete 
combustion, the biomass is heated to the point where the gasses within the 
biomass are released. These gasses are called syngas, which are then ignited by a 
secondary heated air in a separate chamber. This process theoretically leads to 
higher efficiency ratings than a direct boiler, and also leads to a more reliable 
system in regards to more complete combustions and less system problems. Both 
these systems have similar methods of biomass storage, where the chips can be 
automatically augured into the combustion chamber [3]. 
 
c. A Central Biomass Boiler with Hydronic Distribution (NG) 
When considering heating possibilities for the centrally located area of 
campus, buildings with a high demand have the possibility to use one large 
centralized biomass boiler, which in conjunction with a hydronic heating 
distribution system can be an efficient way to provide heat. Systems like this are 
 
5 
 
 
popular in Europe where oil prices are higher, however savings are likely in 
energy and therefore finances when heating the four high­energy use buildings on 
the private school being analyzed can still be seen [24]. 
The general layout of a centralized system starts with thermal energy 
generation. A centralized system uses one or more central plants to provide 
thermal energy to multiple buildings. The next step involves thermal energy 
transmission and distribution. The heat is distributed from the central plant to the 
buildings via insulated underground pipes [29]. The distribution pipe is usually in 
the form of a thin­wall of welded steel with a layer of foam and plastic to decrease 
heat loss when in transmission, and is buried about 3 feet deep to help shield the 
pipe from the variable and sometimes colder air temperatures [24]. Once at the 
building energy transfer occurs from the pipes to air space in the building often 
through low temperature hydronic heat emitters [29]. After the heat is extracted 
from the water it is returned to the plant to be heated again. Understanding that a 
centralized system will use pumps powered by electricity, variable speed pump 
controls are used to help cut the electricity necessary for the movement of the 
water [24]. 
 
 
d. Advantages of a Centralized Biomass Boiler (NG) 
Many advantages can be seen when using one boiler instead of a multitude 
of smaller boilers when supplying heat. Air quality improvements can be seen 
when using a centralized system with one emission stack instead of multiple. The 
area surrounding the boiler can be better monitored in a more controllable 
environment than multiple individual systems within individual buildings [24]. 
Reliability and ease of operation is improved with a centralized system. Fuel 
delivery is to one location, offering savings on delivery costs. Service and 
maintenance all happens at one place as well, making it easier for the staff 
operating the equipment to make adjustments and fixes without running to 
different locations, which saves time and money. With the central plant located at 
a separate location than the buildings, the removal of the old systems to make 
space is not necessary, allowing these systems to act as a backup when service is 
needed for the centralized boiler.  
Increased safety can also be a benefit to a centralized system. The risk of 
carbon monoxide poisoning, fire, and other combustion hazards are only prevalent 
at the central plant, where this can be better monitored [24]. The buildings being 
heated have virtually none of the risks that can be associated with any building 
that has an independent heating system. 
 
 
 
6 
 
 
e. Sizing the Centralized Biomass Boiler (NG) 
When determining a system out of the wide range that are now available 
in today’s markets, it’s important to eliminate systems that will not meet the 
energy demands of the four buildings being supplied. Two of the building's 
current heating infrastructure will be left in place to serve as a backup if the 
boilers cannot meet the highest peak energy demands. To achieve an increase in 
efficiency, simplicity, and reliability, 75% of peak demand will be met by the 
central biomass boiler for some of the school’s buildings highest energy users. 
This will be more cost effective than sizing a system to meet 100% of peak 
demand, a level of demand that may only occur in one month out of the year. At 
times of high demand, the central plant’s thermal storage may act as a buffer to 
increase output, or work effectively at the opposite end of the spectrum in low 
demand periods to allow for better efficiency. This is accomplished by allowing 
the boilers to run at full capacity, and therefore higher efficiency to create thermal 
storage. The central boiler’s hydronic distribution system will replace 
Wickersham's and Brethren’s original steam distribution heating systems, and no 
longer require the use of the Dairy Barn’s and the Library’s fuel oil furnaces for 
the majority of the year. The central location will ideally be placed an equal 
distance from each building eliminating long transmission, while still having the 
ability to be easily accessed by a biomass delivery truck.   
 
f. Central Biomass Boiler Options Based on Energy Demand (NG, RH) 
A couple options are available for supplying heat to the four central 
buildings. The main decision to be made is whether one large boiler or the 
combined output of three smaller boilers will be used to supply the necessary 
heat. Froling and Chiptec will be the two biomass boiler companies analyzed as 
options for a central biomass boiler. Chiptec’s Phoenix­Series provides enough 
output to use only one boiler, while the Froling T4 boilers will need three boilers 
to supply the needed output in times of peak demands. Both have their advantages 
and disadvantages when looking at an energy perspective. 
Chiptec’s Phoenix­Series can provide the targeted 75% energy demand 
during peak months of 2 mmBtu/hr with a 1.5 mmBtu/hr system. The 4,000 
gallon thermal storage tank will provide the remaining 25% of the peak demand. 
For the Chiptec boiler, the 4,000 gallon thermal storage tank could supply the 
buffer amount of 491,310 Btu/hr for 8.8 hours. For the Froling boiler systems, the 
4,000 gallon thermal storage tank could supply the buffer amount of 455,910 
Btu/hr for 9.5 hours. In theory, the thermal storage tanks will be heated during the 
warmer times of the day, when the boiler energy output exceeds the peak demand, 
 
7 
 
 
and the thermal storage tanks can be used during the parts of the day when the 
biomass boilers can not meet the peak demand. 
 
 
Figure 3: Woodchip Boiler Output Capacity and Thermal Storage Output 
Capacity for Centralized System  
 
The thermal storage system can also be used in the shoulder months, 
where the the biomass boilers output far exceeds the energy demand needed, even 
with the boilers at their maximum turndown ratio. During the shoulder months, 
the boiler(s) can supply the energy needs of the buildings and heat the thermal 
storage tanks at the same time.  
  The boiler can operate within a large range of inputs at which the boiler 
will run efficiently (75%­76%) while idling or during a low load period. This 
coincides with the 20:1 turndown capacity. A 1.5 mmBtu/hr would be able to 
provide a minimum of .075 mmBtu/hr before the efficiency of the system 
decreased. The spring months, May through September, would suffer the most 
efficiency losses because they would be significantly below the turndown ratio 
minimum. The system can also run chips with a moisture content from 5% to 
55%. The higher the moisture content, the lower the efficiency of the boiler. Even 
with the turndown rate, biomass boilers typically do not run at high efficiency 
when operating at low levels, this is where separate boilers have the advantage. A 
building will have to be built with the storage capacity to hold both the fuel 
source and the biomass boiler. A hopper to augur monitoring system should be 
utilized to cut down on the labor and the necessary know how of the staff using 
the system [23]. The old independent systems (described in the current energy use 
section above) that are already using hydronics will be left in place to act as a 
backup source of heat. 
 
8 
 
 
The Froling system will consist of three T4 boilers to meet the demands. 
The advantage of three boilers is that they can individually run at full capacity 
more often than one large system can. One 511,800 Btu/hr boiler will be able to 
cover any domestic hot water demands in the summer and very early and late 
shoulder season months, which can be considered as September and May. A 
second 511,800 Btu/ hr boiler will be able to cover the middle of the shoulder 
seasons , and the three T4 boilers at 511,800 Btu/ hr systems combined will cover 
most of the demands during the winter months, accomplished by using three T4 
boilers producing 511,800 Btu/ hr with a combined total of 450 kW. See Figure 4 
for clarification. Three of these systems supply 77 percent of the energy demand 
for the peak month of january, 90 percent for December, and 93 percent for 
February. The energy demand for the rest of the months, March through 
November, would be covered completely by the three T4 systems. 
 
 
Figure 4: A detailed breakdown of how three Froling T4 biomass boilers can 
cover demand throughout the year and up to 75% of the peak demand during the 
coldest months. 
Since three boilers are proposed, the amount of boilers that need to be 
turned on is contingent to the amount of energy needed. For instance, if 511,000 
Btu/hr is needed, than only one 511,000 Btu/hr boiler is needed, but if 1,000,000 
Btu/hr is needed, than two 511,000 Btu/hr boilers would need to be turned on. 
The use of multiple boilers, improves efficiency compared to one system, such as 
the Chiptec phoenix series boiler.   
 
 
 
 
 
9 
 
 
Financial (Analysis of baseline and retrofit scenarios) 
g. Pricing Points for Centralized System ​(NG, RH) 
Financially a central plant may be less expensive than multiple 
independent boilers. The cost of a large biomass boiler will be more expensive 
than a smaller one, but the price of each additional smaller boiler to match the 
BTU output of the one larger biomass boiler will begin to add up. Central 
operation and maintenance cost will be lower than a distributed system. This cost 
can be estimated annually as 1% of the total investment in the system [6]. The 
distribution of the heated water from the central biomass building to the buildings 
being connected to the hydronic distribution pipes will add costs not seen in a 
individual building boiler system. 
The pricing for one Froling T4 511,800 Btu/ hr boiler is $60,000 to 
$70,000. The total cost for the three boilers will range from $180,000 to 
$210,000. The installation cost is estimated to be 20% of the hardware costs; 
therefore installation costs would range from $36,000 to $42,000. 
Thermal storage of the system was sized based off of a recommendation of a 
TARM Biomass representative. For a system of this size, a 4,000 gallon thermal 
storage tank was recommended. The tank is estimated to be $20,000 with 
installation. Two thermal storage tank manufacturers by the name of John Wood 
and Wessels were recommended by the proffesional at TARM Biomass [31]. 
New York Energy Research and Development Authority (NYSERDA) 
offers incentives for both the Chiptec and three tandem boiler options. Thermal 
storage has to be included with the boiler in order to receive the incentive. A 
minimum of 2 gallons per 1000 Btu/hour of boiler output capacity is required. For 
the 1.5 mmBtu/hr Chiptec, a 40% discount is offered, with a maximum incentive 
of 200,000 dollars. For the three Froling boilers that have a sum thermal output 
capacity of 1.53 mmBtu/hr, a 45% discount of the initial capital cost of the boilers 
and thermal storage. The 4,000 gallon tank exceeds the minimum thermal storage 
amount needed for each incentive. Therefore, the the incentive offers for both can 
be used for both the Chiptec and Froling boiler options [10] 
Wickersham and Brethrens will need to be retrofitted to accept the 
hydronic distribution system instead of the steam piping distribution and radiators 
in place. The cost for the conversion can be estimated at 3 dollars/sqft [26]. This 
price point is derived from looking at the costs of using a hydronic system in a 
residential sized building that needs a pump, radiators, and piping. When using 
this price the total cost of conversion for Wickersham and Brethrens can be 
estimated to be around $121,722. 
Putting the distribution lines in will be cheaper than installing independent 
biomass boilers. It is important to size pipes to meet peak demands to not limit the 
 
10 
 
 
output of the system. When looking for a price range, factors like the diameter 
and material of the pipes along with the location of the installation impacted by 
soil characteristics and contracting costs provide for a lot of variability. A range 
from $930/trench meter to $2,670/trench meter can be referenced from the 
Community Energy Association [30]. The reference guide notes that the range 
includes suburban installations, which tend to have higher installation values. 
Given the school is in a rural area we can safely choose an average value of 
$1800/trench meter. 
A building to house the central boiler(s) will have to be constructed. The 
building will have to be able to be accessed for deliveries, be capable of the 
storage necessary for either chips or pellets, and hold the thermal storage, heat 
exchangers, and pumps. A feasibility assessment for a district biomass boiler by 
the Biomass Energy Resource Center reported that that in New York it would cost 
around 250 dollars/sqft for a prefabricated steel structure with a below grade 
storage bin [24]. A 45 tonne storage unit would be required for the 1.99 MMBTU 
system; requiring a 35ft by 15ft with a depth of 10ft [27]. 
Therefore the square footage of the structure for a woodchip bunker would 
need to be 525 sqft. The boiler needs a room size of 11ft by 7ft by 7 ft. The 
boiler’s square footage would be 77 feet squared. A thermal storage tank of 4,000 
gallons would be approximately 20 ft by 6ft in diameter and be 120 feet squared. 
With the bunker sized to 525 sqft, a boiler room of 77 sqft, a thermal storage unit 
requiring 120 sqft, the consideration of piping and space for maintenance 
estimated at 150 sqft, the total building size to accommodate this size system is 
estimated to be 872 square feet. This gives an estimated cost of the 872 sqft 
structure of $218,000 at $250/ sqft. 
 
Table 2: Summary of costs of central biomass Chiptec boiler heating distribution 
system. 
Price Point  Cost 
Phoenix Boilers   $250,000.00 
Thermal Storage Tank   $20,000.00 
Boilers + Storage Tank After Incentives 
(Chiptec) 
 $162,000.00 
Installation of Boilers   $54,000.00 
 
11 
 
 
Chiptec Feeding System   $10,000.00 
Piping and Installation (1,800 
dollars/meter) 
 $270,000.00 
Steel Frame Building with Storage (250 
dollars/sqft) 
 $218,000.00 
Building Conversion from Steam to 
Hydronics (3 dollars/sqft) 
 $46,170.00 
O & M 1% of Investment per Year   $10,454.20 
Total  $820,722.20 
 
Table 3: Summary of costs of central biomass Froling boilers heating distribution 
system. 
Price Point  Cost 
3­T4 Boilers   $195,000.00 
Thermal Storage Tank   $20,000.00 
Boilers + Storage Tank After Incentives (Froling)   $118,250.00 
Installation of Boilers   $39,000.00 
Torsion Arm Agitator    $10,000.00 
Piping and Installation (1,800 dollars/meter)   $270,000.00 
Steel Frame Building with Storage (250 dollars/sqft)   $218,000.00 
Building Conversion from Steam to Hydronics (3 
dollars/sqft) 
 $46,170.00 
O & M 1% of Investment per Year   $10,454.20 
Total  $701,420.00 
 
12 
 
 
h. Thermal Storage Calculations 
The output of the central boilers were sized with the consideration of 
thermal storage as a buffer for the coldest months. With approximately 75 percent 
of the peak month’s energy demand covered by the central boiler, the remaining 
25 percent of the peak load would be covered by thermal storage. The difference 
between peak energy demand and boiler output capacity of each centralized boiler 
system (Chiptec and Froling) were found. Next the amount of pounds in a gallon 
of water (8.3 pounds/ gallon), and the amount of energy(1 BTU) required to raise 
one pound of water one degree Fahrenheit was determined. The temperature of 
water outflow from the thermal storage tank and the inflow temperatures were 
estimated. The temperature difference of the inflow and outflow temperatures 
were multiplied by the the amount of pounds in a gallon. This calculation was 
then multiplied by the amount of gallons in the storage tank to find the maximum 
thermal energy storage that a certain size thermal storage tank could contain [13]. 
The maximum thermal energy storage of the tank (BTU) was divided by the 
difference from the peak load and the boiler output capacity (BTU/hr). This gave 
the amount of time the thermal storage would be able to output the needed buffer 
energy demand.  
 
 
i. Wood Chips fuel and Bunker Storage (RH) 
The availability of the woodchips from local landscape and tree processing 
companies would have to be researched. Prices of the woodchips are generally 
less expensive than pellets due to less manufacturing processes. Sawmills produce 
most of the woodchips in the northeast; disposing of wood not suitable for lumber 
[16].Outdoor storage of the woodchips in the Northeast cause problems such as 
higher moisture contents from precipitation, which may cause combustion issues. 
Storing wood chips outdoors may also cause gravel and other foreign materials to 
accumulate in the woodchips, which also may cause problems for the biomass 
combustion system.The moisture content of the woodchips from sawmills in the 
northeast is around 40% moisture. This may fluctuate 5%­10% depending on the 
species of wood and season of year. The energy content of the woodchips at this 
moisture content can range from 10.9 mmBtu/tonne to 17.6 mmBtu/tonne. This 
study will use the 10.9 mmBtu/tonne for a conservative estimates [12].  
The biomass is transported in large trucks that could potentially have a 
problem maneuvering around the selected biomass storage location. The wood 
 
13 
 
 
chips are delivered in a 30 tonne loads. Each load would contain estimated 327 
mmBtu of wood chips, at 10.9 mmBtu/tonne.  
For the three Froling systems, each running at 75 percent efficiency, 
approximately 5 truck loads of wood chips would be needed to be delivered to 
supply the school’s demand. Annually, just under 23.3 loads of wood chips would 
be needed to be delivered to the school.  
For the Chiptec boiler running at 76 percent efficiency, approximately 5 
truck loads of wood chips would be needed to be delivered to supply the school's 
energy needs. Annually, 23 truck loads of wood chips would need to be delivered.  
The volume needed for the storage of wood chips is greater than either 
wood pellets or the current fossil fuel system. This is due to the energy density of 
the fuels. Wood chips have a higher moisture content and bulk density than wood 
pellets, leading to a lower energy density. Delivery of the biomass also has to be 
considered. The delivery trucks hold 30 tonnes. Assuming that the trucks will 
deliver 30 tonnes, the bunker should be sized to hold 45 tonnes so when the 
bunker is a third the way full, a delivery can be made. A 45 tonne bunker for 
wood chips will be 35ft by 15ft, with a depth of 10ft.  
Finally, to calculate the size of which each storage unit for each building 
was need the peak month of fuel usage was used. Depending on the type of fuel 
(chips or pellets) and the efficiency of the wood boiler the size of the bunker 
varied. We also contacted a professional from Tarm biomass to figure out prices 
for the systems, the efficiencies for the systems and a recommended size and 
boiler for each building.   
 
j. Centralized Woodchip Boiler Environmental Assessment (RH) 
The wood chip boilers would replace all propane and heating oil of the                         
target buildings, thus the woodchip boilers would use 7,384 mmBtu annually. The                       
woodchip boiler would emit 0.1 pounds of PM10 per mmBtu, 0.73 pounds of CO                           
per mmBTU, 0.165 pounds of NOx per mmBTU, 0.0082 pounds of SO2 per                         
mmBtu, and 220 pounds of CO2 per mmBtu [24]. 
For the Chiptec boiler with a 76% efficiency, the annual PM10 amount                         
would be 776 pounds, the annual CO amount would be 5,666 pounds, the annual                           
NOx would be 1,281 pounds, the SO2 annual amount would be 64 pounds and the                             
annual CO2 would be 1,707,474 pounds. If the fossil fuel systems were replaced                         
by the Chiptec boiler, emissions of PM10 would rise 679 pounds, CO would rise                           
5416 pounds, NOx would increase 218 pounds, SO2 would decrease by 3,335                       
pounds CO2 would increase by 534,217 pounds. 
For the three Froling boilers with a 75% efficiency, the annual PM10                       
amount would be 786 pounds, the annual CO amount would be 5,741 pounds, the                           
 
14 
 
 
annual NOx would be 1,298 pounds, the SO2 annual amount would be 64 pounds                           
and the annual CO2 would be 1,730,240 pounds. If the fossil fuel systems were                           
replaced by the Chiptec boiler, emissions of PM10 would rise 689 pounds, CO                         
would rise 5491 pounds, NOx would increase 236 pounds, SO2 would decrease                       
by 3,334 pounds CO2 would increase by 556,983 pounds. The increase in these                         
emissions can lead to adverse health effect, according to the Environmental                     
Protection Agency [20]. 
 
Figure 5:Annual Emission Differences for Centralized Buildings when Fossil Fuel                   
Boilers are changed  to woodchip boiler(s) 
 
k. Emission Control Technologies (RH) 
There are a variety of post­combustion air emission control systems that                     
are available to reduce the amount of PM10, NOx, SO2. These control systems                         
vary in function, cost, and control efficiency. There are multiple control                     
technologies available. Multi­Cyclones, Baghouses, wet/dry scrubbers and             
Electrostatic Precipitators are some of the technologies that effectively reduce                   
emissions. These systems are available, yet not common for this size system.  
A Tarm Biomass representative was contacted for information on                 
emission control technologies. It was suggested that no emission control systems                     
were needed for either of the centralized boiler systems [31] 
 
4.     Residential Boiler Retrofit (PW and MB) 
Additional to the above assessment for a centralized biomass boiler 
system, the other end of the spectrum was assessed to realize any potential benefit 
from retrofitting smaller buildings that account for only a small portion of the 
 
15 
 
 
client’s energy demand.  The buildings assessed for retrofitting include Medicine, 
Neale, and Whittaker, which are small dorms and/or residences.  As residences, 
these buildings have different energy consumption patterns than the buildings 
included in the centralized system.  This coupled with the variability and 
unpredictability of energy demand in these residences as well as their unfavorable 
proximity to the other buildings make these buildings poor candidates for 
inclusion in a centralized system. 
There are more small buildings on campus that account for small fractions 
of the client’s total energy demand however Medicine, Neale, and Whittaker were 
the only three assessed herein.  The objectives for analyzing just these three 
residential boilers options were to realize any potential benefit from their 
implementation and provide a template, to aid the client in making any further 
decision regarding boiler retrofits in the other smaller buildings.  
 
a. ​Building’s Existing Energy Profile for Residential Biomass Boiler (PW) 
Medicine is a 3325 square foot building containing three apartments that 
are heated by a fuel oil boiler distributing heat through a hydronics system.  This 
building consumes about 3300 gallons of fuel oil annually, which cost 
approximately $12,000 last year.  During the peak month of consumption this 
building consumed about 91 mmBtu at a rate of 29 kW which is depicted in the 
graph below. 
 
Figure 6: The monthly heat load for the Medicine Building over the year. 
 
Neale is a 12000 square foot building containing three apartments and 
student dorms that are heated by a fuel oil boiler distributing heat through a 
 
16 
 
 
hydronics system.  This building consumes about 3300 gallons of fuel oil 
annually, which cost approximately $19,500 last year.  During the peak month of 
consumption this building consumed about 150 mmBtu at a rate of 48 kW which 
is depicted in the graph below. 
 
 
Figure 7: The monthly heat loads for the Neale Dorms over the year. 
 
Whittaker is a 5000 square foot single family home that is heated by a fuel 
oil boiler distributing heat through a steam system.  This building consumes about 
3100 gallons of fuel oil annually, which cost approximately $11,000 last year. 
During the peak month of consumption this building consumed about 85 mmBtu 
at a rate of 27 kW which is depicted in the graph below. 
 
Figure 8: The monthly heat loads for Whitaker over the year. 
 
17 
 
 
 
 
  b.  Sizing and Pricing of the Residential Boilers (PW and MB) 
For this application the energy advising team chose to consider the Froling 
T4 boiler based on the aforementioned research for the centralized boiler system 
and the T4 boiler’s ability to combust either pellets or wood chips.  This boiler’s 
dual fuel source capability allows the client to combust the least expensive, most 
convenient and accessible fuel source while leaving them with the option of 
combusting the alternative biomass fuel if so desired.  Furthermore, automatic 
ignition, combustion control, and self­cleaning capabilities of this boiler minimize 
its operation and maintenance requirements and costs.  This boiler has a compact 
structure, allowing it to replace the existing boiler without any spatial requirement 
issues [11]. 
The capacity range of the Froling T4 boiler models ranges from 24/30 kW 
to 130/150 kW, which converts approximately to a range of 82,000 Btu to 
512,000 BTU [11]  To satisfy the heat loads of these buildings the boilers chosen 
must be able to meet peak demand.  In this case the three buildings have such 
small peak loads that the smallest T4 boiler size, 24/30 kW, will satisfy the 
requirements for Medicine and Whitaker and the second smallest T4 boiler, 40/50 
kW, will satisfy the requirements for Neale.  It was determined from contact with 
a vendor that such a systems could be expected to cost approximately $45,000 for 
Medicine and Whitaker and $48,000 for Neale [31]. The installation costs of these 
boilers were calculated by multiplying the cost of the boiler and thermal storage 
tank, before incentives, by 20%, which provided installation costs of $9,440 for 
Medicine and Whitaker and $10,250 for Neale [26].  Lastly, operations and 
maintenance (O&M) costs were calculated by multiplying the total investment 
cost of each system by 2% [7].  This 2% O&M factor is the low end of a range 
from 2% to 7% and was chosen because all three buildings are managed by the 
same client who can therefore operate and maintain all three boilers 
simultaneously, thus minimizing O&M costs.  These O&M costs were found to be 
$1,857.80 for Medicine, $2,305.00 for Neale, and $2,162.00 for Whittaker. 
 
c. Sizing and Pricing of the Residential Boilers’ Associated Components 
In addition to the boiler, this system will require a storage bunker, which 
cost $250/sqft, to store wood chips or pellets and a torsion arm, which cost 
$10,000, to move the biomass from the bunker to the boiler.  The storage bunker 
for the residential systems were sized by scaling down the dimensions of the 
centralized boiler system’s bunker to hold enough tons of wood chips to supply 
each building with a month’s worth of heat.  For the Medicine building, the peak 
 
18 
 
 
month would require 9 tons of wood chips and the bunker dimensions were found 
to be 10.5’x10’x10’, which would cost $26,250.  Neale would require 15 tons of 
wood chips to meet heating demand in the peak month and the bunker dimensions 
were found to be 17.5’x10’x10, which would cost $43,750. Whittaker would 
require 9 tons of wood chips to meet its heating demand in the peak month and 
therefore has the same bunker size as Medicine, 10.5’x10’x10’, which would cost 
$26,250. 
The same NYSERDA incentive applied to the centralized boiler system, 
which provides a 45% discount of the initial capital cost of the boilers and thermal 
storage tanks, was also applied to the residential boiler systems.  This incentive 
stipulates that thermal storage must be installed with the boilers at a minimum of 
2 gallons per 1000 Btu/hour of boiler output capacity [10]. The Froling T4 30 kW 
boilers for Medicine and Whitaker have an output capacity of approximately 
102,000 Btu/hour and therefore each require a minimum thermal storage tank size 
of about 205 gallons.  A 220 gallon storage tank was chosen and priced at $2,200 
for each building before incentives.  The Froling T4 50 kW boiler for Neale has 
an output capacity of approximately 154,000 Btu/hour and therefore would 
require a minimum thermal storage tank size of about 350 gallons.  A 400 gallon 
storage tank was chosen and priced at $3,250 [10]. 
The existing heat distribution piping within Whittaker uses steam to 
distribute heat throughout the building that needs to be retrofitted with hydronics 
piping and radiators.  The cost of such a conversion can be estimated at 3 
dollars/sqft and since Whittaker is a 5070 square foot building this conversion 
would cost $15,210 [26]. 
 
d. Woodchip and Pellet Requirements 
The quantity of woodchips and pellets required to supply the building with 
the same amount of heat as fuel oil was also calculated to determine bunker size 
and complete the financial analysis.  This was calculated for pellets on a monthly 
basis using the following equation: 
 
   wood boiler efficiency 
Estimated monthly fuel usage (mmBTU)×Oil boiler efficiency
× 1.055GJ/mmBTU
18.03 GJ/ton pellets  
 
Quantity of wood chips required for each of the buildings was calculated 
on a monthly basis using the following equation: 
 
wood boiler efficiency 
Estimated monthly fuel usage (mmBTU)×Oil boiler efficiency
× 1.055GJ/mmBTU
11.52 GJ/ton chips  
 
 
19 
 
 
These equations calculate the total tons of pellets and wood chips 
respectively needed to maintain the same level of heating as the existing system 
on a monthly basis, which was then extrapolated to find the annual total.  The 
annual cost of pellets and wood chips for each build were then found by 
multiplying the total annual tons required by $250/ton for pellets and $41.90/ton 
for wood chips [12].  These calculations were completed for the Froling T4 boiler 
for a high efficiency estimate of 87.6% and a low efficiency estimate of 75% 
[12,31].  The financial analysis was completed for high and low efficiency 
estimates to provide a sensitivity analysis of these boiler retrofit options. 
 
Table 4: summary of costs of each Residential Froling system.  
  Cost 
Building  Neale  Medicine  Whitaker 
T4 Boiler   $48,000.00   $45,000.00   $45,000.00 
Thermal Storage Tank   $3,250.00   $2,200.00   $2,200.00 
Boilers + Storage Tank 
After Incentives (Froling) 
 $28,187.50   $25,960.00   $25,960.00 
Installation of Boiler   $10,250.00   $9,440.00   $9,440.00 
Torsion Arm Agitator    $10,000.00   $10,000.00   $10,000.00 
Steel Frame Storage Bunker   $43,750   $26,250   $26,250 
Building Conversion from 
Steam to Hydronics (3 
dollars/sqft) 
N/A  N/A   $15,210.00 
O & M 2% of Investment 
per Year 
$2,305.00  $1,857.80  $2,162.00 
Total  $97,742.50  $75,707.80  $91,222.00 
 
 
 
 
 
20 
 
 
e. Residential Biomass Boiler Environmental Assessment  
The T4 boilers for the residential buildings will replace all of the fuel oil 
consumed in those buildings and therefore avoid all emissions from the 
combustion of fuel oil.  Any emissions from heating these buildings will now 
come from the combustion of biomass in the Froling T4 boilers.  For a heating oil 
boiler, the emissions are 0.014 pounds of PM10 per mmBtu, 0.035 mmBtu of CO 
per mmBtu, 0.143 pounds NOx per mmBtu, 0.5 pounds SO2 per mmBtu,159 
pounds of CO2 per mmBTU [24]. These emissions rates were multiplied by the 
current annual fuel oil consumption, in mmBTU, for each building to find the 
annual quantity of each pollutant emitted.  For Medicine the Froling T4 boiler was 
found to emit 49.029 lbs of PM10, 358.353 lbs of CO, 80.998 lbs of NOx, 4.025 
lbs of SO2, and 107,996.753 lbs of CO2.  For Neale the Froling T4 boiler was 
found to emit 81.108 lbs of PM10, 592.09 lbs of CO, 133.829 lbs of NOx, 6.651 
lbs of SO2, and 178,438.141 lbs of CO2.  For Whittaker the Froling T4 boiler was 
found to emit 45.899 lbs of PM10, 335.064 lbs of CO, 75.734 lbs of NOx, 3.764 
lbs of SO2, and 100,978.178 lbs of CO2.  The above emissions quantities are 
based off the low boiler efficiency estimates for the Froling T4 boilers and 
represent a conservative estimate of emissions.  Less conservative emissions 
estimates were also calculated for the high boiler efficiency estimate.  Both the 
low efficiency and high efficiency emissions quantities were then compared to the 
emissions from the existing fuel oil boilers to show the reductions in emissions. 
This emissions reduction quantities are displayed in Table (5) below where the 
red, negative values depict increases in emissions levels and the black, positive 
values depict decreases in emissions levels. 
 
Table 5: Annual Reduction of Emissions in Pounds 
 
 
 
 
 
21 
 
 
b. Photovoltaics and Wind 
 
Introduction ​(JZF) 
Wind and solar are two options proposed to cover the electrical demand of 
the school. Both technologies have the ability to cleanly and efficiently generate 
electricity throughout the year under the right conditions. It is important to know 
the basics of how each system works to fully understand what conditions are 
optimal for them. When it comes to installing these systems there are three factors 
most owners account for. First, is the energy created by the system. How much 
energy can these systems provide for the school? The economics of the system 
usually combines with the energy of the system. Can the system produce the 
energy in a way that is more economic than the current system? A special note to 
make for this school is that they are non for profit and therefore don’t pay taxes. 
Most photovoltaics system and wind turbines provide tax benefits for tax paying 
customers which can affect the economics of the system for this project. Since 
they cannot take advantage of benefits, a Power Purchase Agreement (PPA) will 
need to be looked at. A PPA partners with a third party group to pay taxes and 
take advantage of the benefits while also decreasing the cost to you. Last is the 
environmental benefit of the system. If the systems can provide cleaner energy 
what, environmentally, is that actually saving on emissions? All these categories 
will be taken into account when researching alternative electrical generating 
systems such as wind turbines or photovoltaics.  
 
Technology of Wind Turbines and Photovoltaics (JZF) 
A wind turbine, in all actuality, is a very simple machine. The blades of 
the turbine are shaped and designed to create different air pressure as the wind 
blows by above and below the blades. This unbalanced pressure is what cause the 
turbine to spin. A large scale turbine usual spins at a speed of 30­60 revolutions 
per minute (rpm). This, however, is not fast enough for a generator to produce 
electricity. The rotor is directly connected to a gearbox. The gearbox converts the 
slow speed of 30­60 rpm to 1000­1800 rpm which is fast enough for the generator 
to produce electricity. The electricity is then sent off to the convertor which is 
connected to the grid, or off­grid system. This is the basic system within a wind 
turbine, but there are other factors that come into play. For instance, not all 
turbines are the same size. Therefore, the sizes of the gearbox and generators 
varies. This also means that the rpm of each unit can vary. Also, wind isn’t always 
coming from the same direction. Therefore, turbines usually are connected to a 
wind vane to calculate the most optimal direction for the turbine to be facing. 
Lastly, the speed of the wind is one of the most important factors that come into 
 
22 
 
 
play. Turbines average around 8 mph wind speed before the turn on to generate 
electricity. On top of that the speed of the wind can become too much for a 
turbine and has to shut off to prevent damage to the machine. However, usually 
taller turbines need to worry about wind speed reaching unstable conditions [31] 
Capturing the sun’s energy via photovoltaic panels seems like a simple 
idea, but a lot of background information goes into these panels. It is important to 
understand how this system works before deciding on the panels you want. To 
begin, silicon contains four outer shell electrons that can just move between 
energy levels when absorbing energy from the sun. When combined with other 
silicon atoms, they share their valence electrons are create a crystalline structure. 
This can be compared to when carbon form together to create diamonds. When 
the silicon electrons reacts to the sunlight’s photons it releases an electron. Using 
phosphorus and boron, an electrical field is created between the two layers of 
silicon. The freed electron travels through the layer where it is pushed through a 
circuit to generate electricity. The electron is then return to the silicon atom where 
it can be used again. Multi­layered silicon panels have more layers than just the 
boron and phosphorous layers. Since there are many energy bands the valence 
electrons can jump to, the multi­layer panel contains other elements that deal with 
electrons with greater energy. This increases efficiency of the system, but also the 
price. Thin­film solar panels use different compounds instead of silicon to become 
flexible and thinner. However, these panels are not as efficient [15] 
 
Methods (JZF) 
  A survey of the site was conducted using the small wind explorer site 
provided by NYSERDA [4]. The site is pre­programmed to calculate the 
production of the site using various factors like geographic location, wind speed, 
direction, and efficiency. The small wind explorer reports the wind speed at 100ft, 
the wind direction, and gives a recommendation for the site. Lastly, it organizes 
the data into a chart for various turbines sizes (5, 10, 20, and 50 kW) and at 
various heights (80, 100, and 120 ft.). Appendix 2 displays the annual production 
produced from the small wind explorer. 
Analysis for the photovoltaic system was calculated using the clean power 
estimator found at NY­SUN [19]. This estimator calculates the energy and 
savings produced from various systems in both residential and commercial 
system. For both systems various default controls were set for the panel system. 
The controls were set as follow: panel tilt of 35º, system loss of 5%, discount rates 
of 5%, escalation rates of 3 %, south facing panels, commercial price of $3,000 
per kW, residential price of $3,500 per kW, and taxable income of $300,000 for 
residential and $500,000 for commercial. A commercial system was conducted 
 
23 
 
 
first. First, the clean power estimator was run with the settings of pay cash and 
taxable for 10 kW and 50 ­500 kW systems using intervals of 50. Items recorded 
were: initial cost, incentives, taxes, net cost, total kWh per year produced, percent 
of total electricity covered, net present value (NPV), payback, and emission 
reduction. The same settings were conducted for a pay cash system, but with the 
setting of tax exempt. The results can be seen in Appendix 2. 
The next set of data was collected using the residential settings in the 
clean power estimator. Residential systems involve different pricing, incentives, 
taxes, and sizing. Calculations were conducted for 5 – 15 kW systems. Clean 
Power Estimator assumes that all residential systems pay taxes. Therefor an 
option for tax­exempt is not readily available. Clean Power does provide the table 
conversions for discount rate and cumulative discounted cash flow. The final 
cumulative cash flow is the NPV. These tables were edited to account for the lost 
incentives and taxes, and recalculated to obtain the NPV for non­taxable systems. 
All data can be seen in Appendix 2. 
A third setting used for residential is a power purchase agreement (PPA). 
The agreement was conducted using a 10 kW system. The controls follow the 
same as above, except the PPA stays constant at $0.1285, the residual amount is 
$0, the payment escalation is 1.5%, the electric bill escalation is 3%, and the 
agreement is 20 years. Clean Power calculates the savings from avoiding 
$0.14/kWh, and subtracts the PPA agreement rate of $0.1285/kWh to obtain 
savings. This data can be seen in Table 7. 
 
Discussion (JZF) 
After obtaining the report from NYSERDA’s small wind explorer, it was 
decided that the area was too inefficient for wind power. NYSERDA’s study 
labels any area with wind speeds below 10 mph at 120 ft. as a poor site for 
generation. The turbine would be producing around 1/5​th​
 of the potential energy, 
which can be seen in Table 6. To obtain a stable supply of energy the turbine 
would have to be placed very high and be a larger system. This would also 
increase the cost of the system. The client also favored against turbine since they 
didn’t want to ruin the view of the surrounding area. This limited the proposal to 
small wind units. So taking a 5 kW wind turbine and comparing it annually to a 5 
kW photovoltaic system shows why PV is the better option. The wind turbine will 
produce 700 – 1000 kWh, while the PV system will produce around 5,954 kWh. 
 
 
 
 
 
24 
 
 
Table 6: Potential wind turbine output based on size, height, and wind speed. 
 
 
Understanding the difference between and tax payer and a non­taxpayer is 
crucial. It can be seen in the difference for both commercial and residential 
system. For those paying taxes, the systems NPV and payback in years are both 
significantly better than system purchased with tax­exempt pricing. A key feature 
to note, is that the NPV of a tax­exempt commercial purchase, is always negative. 
This means that the cost of the system is greater than the revenues it would 
generate at current market values. A special look should also be given to the 
residential NPV calculation. The residential system was set­up to power a single 
building with a monthly electric bill of $150. If the photovoltaic system produces 
more than 100% of the energy demanded by the site then the NPV begins to 
decrease. This effect can be seen in the residential system. When the system is 11 
kW the NPV begins to decrease. This is because you are paid less for the energy 
delivered back into the system, or even depending on the time of day paying for 
the power to be used. Power going to your demand will save $0.14/kWh, but 
power going to the grid will save you less than $0.14/kWh. This is why the 
analysis for the commercial system stops at 500 kW. Sizing the system under 
100% production is better than over 100% production from an economic 
standpoint. Another feature to look at is the payback of the system. Both tax 
paying system have a much lower payback. If the client was tax paying, then a 
recommendation could be made to buy a photovoltaic system through a loan or 
cash. However, since this isn’t the case, a PPA is a better choice to look at. 
  A PPA was conducted using a 10kW residential system. The agreement 
will last twenty years and after the company will sell the system to the client for 
fair market price, remove the system, or renew the agreement. In net cost, the 
PPA agreement cost a little more than $1,000 more than the residential 
non­taxable purchase. However, the residential system could take 18 years to 
payback and you wouldn’t see positive returns until the end of the payback 
period. With the PPA, profit is earned after the first year. The 10 kW system can 
be used as a proportion for more than one system. You could obtain ten 10 kW 
 
25 
 
 
system to match the output of a 100 kW system. The payment would expand 
proportional to the 10 kW savings and costs. The PPA also obtain a benefit from 
operation and maintenance. It the system breaks, the then the third party will pay 
for or help pay for the costs to repair the system. This is added security the client 
can gain with the PPA agreement.  
Table 7: Comparison between researched 10 kW systems 
Table 7 shows that overall comparison between all researched 10 kW 
systems. The PPA turns out to be the most expensive system at $30,640. The 
tax­exempt residential system is close behind at $29,990. It is important to note 
that the PPA is a rate payment while the other system are the initial cost of the 
system. This means that the PPA is evenly spaced out while everything else is an 
up­front cost. If the school paid taxes then the best option would be a residential 
system since it supplies the best 10 kW NPV. However, since they don’t pay taxes 
then the next best option is an PPA. They all produce the same amount of 
electricity and save the same emissions: 7,533 lbs CO​2 ​/ year, 9.51 lbs SO​2​/ year, 
and 5.53 lbs NOx/ year. Lastly, the payback is zero since the initial cost is a 
cheaper rate than the original rate of $0.14/kWh. Overall, the best option for the 
tax­exempt school is a PPA. 
 
c. Geothermal Heat Pump 
 
Introduction (MO) 
In certain parts of the country paying to heat buildings around the year can 
cost a significant amount of money. However companies are starting to reevaluate 
their heating systems and seeing what options are out there for more efficient and 
sustainable systems. One option that is growing in popularity is a geothermal heat 
pump. Geothermal resources are not always recognized as “renewable” sources 
because the people still see the source as depletable. However in the time frame of 
the system implementation and use when compared to depletable resource, (e.g. 
coal) the heat from the earth’s core will not be depleted. While geothermal heat 
pumps do have a high capital cost in the long run the system will save the 
 
26 
 
 
consumer money, have a high efficiency, and be a more sustainable system then 
older fuel oil boilers for heating. 
Geothermal heat pumps work by using the heat available underground, 
taking advantage of the fact that this subsurface temperature is relatively constant 
at a certain depth. There are two main types of geothermal heat pumps, those that 
work with an open or closed loop system. A closed system uses an antifreeze 
solution to pump through tubing buried in the ground to absorb the heat which is 
then transferred in a heat exchanger. Closed loop systems can be horizontal, 
vertical, or connected to a lake. Horizontal versus vertical related to the physical 
position of the tubing underground. Horizontal systems are normally the most 
cost­effective however require a large enough area of land to dig up. Vertical 
systems are more popular for areas that cannot allot a large enough area of land 
because it minimizes the footprint on the surface. If a sufficient water source such 
as a large pond or lake is close enough to the building a lake system can be used. 
In this system the tubing is put at least eight feet under the water to prevent 
freezing and heat is absorbed from the deep water. While this system can be the 
most cost­effective of the closed system options the water source must meet 
specific criterion in order to be used such as volume and depth. These are all 
compared to open loop systems where an underground body of water or well is 
used as the exchange fluid and then returned to the ground to be circulated 
through again. This type of loop system only works if there is a sufficient supply 
of underground water. 
The current heating system for the boarding school is mostly provided 
through fuel oil and propane. These types of fuel are popular due to their 
versatility and low prices. However they are not sustainable, able to be maintained 
over time,  or efficient, using the least amount of inputs for the most outputs. 
Implementing a sustainable heating system in this boarding school will help the 
school use primary energy more efficiently, specifically with geothermal it will 
help them become more energy independent, and save money in the long run. 
Geothermal heat pumps are more efficient than a fuel oil boiler because it 
transports a greater amount of thermal energy then it takes to run, yielding a large 
efficiency usually represented as a coefficient of performance, or a ratio of 
thermal energy produced over input energy [28]. This high efficiency drives down 
the operating costs which can combat the high capital cost of the system. This and 
other factors will be explored in this analysis to show that this specific boarding 
school in Eastern New York should convert its current heating system to a 
geothermal heat pump. 
 
 
 
27 
 
 
Methods (MO) 
In order to accurately evaluate a geothermal option for the boarding school 
the correct size of geothermal pump is needed. In order to calculate this size the 
mmbtu per hour is needed. This output will drive what model can be selected and 
used as an example for analysis on economic, energy, and environmental 
parameters. When looking at this scenario the geothermal systems are going to be 
used for the smaller and residential buildings on campus while an adjacent boiler 
system powers the central campus. In this analysis a building will be looked at 
that represents those excluded from the central campus heating. This building will 
be the Medicine building as it is an estimate of an average size building, with 
3,325 square feet. While there are other buildings that are excluded from the 
central campus calculations these buildings currently have a steam thermal 
delivery system. In order to implement a geothermal heat pump in these buildings 
the steam system would need to be replaced with a hydronic system. With the 
already high capital costs of geothermal heat pumps it would not make economic 
sense to retro­fit the thermal delivery system as well. The Medicine building 
currently has a hydronic system which a geothermal heat pump can be connected 
to. 
With this building in mind, energy and financial data from the baseline 
analysis was obtained. In order to accurately meet the peak demand and 
incorporate the chance that an extremely cold month should occur the Btu/hr 
value was multiplied by a factor of two to find the final capacity requirement. The 
last column in Table 8 is Tons of Refrigeration. This simple conversion was found 
by taking the mmBTU/hr and dividing by 12,000. This different unit will be 
helpful because most geothermal systems are advertised by the tons of 
refrigeration. 
 
Table 8: Peak Month Energy Demand in the Medicine Building  
 
Discussion (MO) 
With this building being looked at for the geothermal technology there 
will be suggestions that if can be justified can be applied to other buildings 
outside of the central distributed heating system. For the Medicine building, to 
meet the capacity requirement, a system that can support roughly 20 tons of 
refrigeration will be needed. A system of 20 tons can be purchased from 
 
28 
 
 
businesses such as WaterFurnace and ClimateMaster Inc. To find the BTU/hr the 
method that was used is one that is common for fossil fuel sizings where the peak 
month through heating degree days is doubled to find a capacity requirement. 
While doubling the BTU/hr seems excessive for some renewable energies it will 
help make sure that even in successive cold days the peak load will be met. In 
order to implement these systems certain parameters need to be evaluated such as 
economic, energy, and environmental factors. 
 
Economic 
In order to convince the boarding school to convert to a different energy 
technology more than just sustainability has to be factored in. The money factor is 
important in that the investment must bring savings to the school. If nothing was 
changed in with the current heating system the school is paying $11,837.09 (seen 
in Table 9) to heat the Medicine building. If a 22 ton geothermal system was 
installed for the Medicine building it would cost roughly $71,000 (seen in Table 
9) [14].There is currently a tax incentive on geothermal heat pumps that takes off 
30% of the total cost of the system, however since this school is a non­for­profit 
establishment this incentive does not apply. With a geothermal system extra 
electricity costs must be factored in due to the system running on electricity to 
work the pump.​ ​Using an estimate of a 167.79 kWh increase per day, this should 
be added to the electricity for the Medicine building roughly coming to 40,772.97 
kWh extra per year [14].. This total kWh amount was found by factoring in that 
the system would not be running during the months of June, July, August, and 
September.​ ​ However when looking into an investment the net present value and 
cash flow diagrams show the profitability through the benefits exceeding the costs 
of the initial investment over time. This net present value was calculated with a 
5% discount rate and the initial investment cost used was the $70,709.55. The 
extra kWh are included in this calculation with an electricity price escalation of 
3% per year. With all of this factored in the net present value is negative for the 
first 13 years and becomes positive in year 14. With the lifetime of the heat pump 
being 25 years there are 11 years where the NPV will be positive. These net 
present value after 25 years can be seen in Table 9. 
 
 
29 
 
 
Table 9: Geothermal Cost Analysis 
 
 
 
Energy 
For geothermal pumps when it comes to efficiency the coefficient of 
performance (COP), is a ratio of heating provided to work required. For the 
system being suggested the COP for the 20 ton size and with a water loop is an 
estimated 4.5 (Islam, M. & et al, 2015). Meaning that 4.5 units of heat are 
produced for every one unit of energy used. When comparing this to the current 
system which runs on fuel oil boilers with efficiencies of roughly 80% a 
geothermal heat pump is significantly more energy efficient with most issued with 
a 90.1 efficiency from the American Society of Heating, Refrigeration, and 
Air­Conditioning Engineers [32]. With a higher efficiency you are maximizing 
the outputs for the least amount of inputs. When you decrease your inputs you are 
becoming cost effective and optimizing your energy return on investment. 
 
Environmental 
From a sustainable point of view the reduced environmental impact of a 
geothermal system is a large factor to consider in implementation. While 
geothermal heat pumps use more electricity, as long as this electricity is sourced 
from clean and renewable sources the heat pump will have less greenhouse gas 
emissions than the previous system operated with fuel oil. Looking specifically at 
pounds of carbon dioxide Table 10 below shows that with the geothermal heat 
pump 47,545.25 lbs of carbon dioxide would be saved compared to what is 
currently being emitted (seen in Table 10). The pounds of emissions for the 
systems were calculated through the use of extra electricity and conversion factors 
were found through The Clean Power Estimator. The emission values for the 
current system were found through using conversions from the preliminary 
feasibility assessment by Fleischmanns. Other environmental factors that could be 
considered are the physical land requirements of the system, undeniably 
 
30 
 
 
geothermal heat pump systems and loops take up a larger footprint than the 
current fuel oil boilers. 
 
 
Table 10: Emissions related to before and after installation of the Geothermal 
system 
 
 
External Factors and Considerations 
While  economic, energy, and environmental factors are important to 
consider there are  other external factors that need to be considered when 
implementing the geothermal heat pump system. One large factor in this 
consideration is the age of the current system. If the current fossil fuel boilers are 
getting in on their years and will need to be replaced soon this could impact the 
school’s consideration of implementation. If they replaced the existing boilers 
with the same kind they would be still paying a large capital cost as well as 
additional years of high fuel costs. If they are committed to a capital cost of some 
amount at some point the low operational cost of the geothermal heat pump can 
be a selling factor. 
Geothermal heat pumps have a built in cooling system that can be turned 
on at user discretion. However since the Medicine building does not already have 
air conditioning we are not including this in our analysis. If this were to be 
included extra costs would occur from running the system during the summer 
months (June, July, August, and September). These extra costs would cause the 
net present value to take longer to turn positive and possibly would not turn 
positive at all in the lifetime of the heat pump. 
Since this analysis was performed with data obtained from a middle man 
obtaining the data from the boarding school there are small gaps in our analysis. 
One small factor that we do not have the data for and would possibly be hard to 
obtain is the temperature range of the radiators in the Medicine building. Since 
 
31 
 
 
radiators are sized to a certain range of temperatures from the boiler if the new 
geothermal heat pump is sending a temperature that does not fall within the 
allotted range the radiators will need to be replaced adding an extra cost to be 
paid.   
 
Conclusion (MO) 
When considering this scenario of implementing a geothermal heat pump 
in individual buildings outside the central system the large upfront capital cost 
usually deters implementation. However when you consider multiple other factors 
this scenario can make a lot of sense to propose. The efficiency of an average 
geothermal heat pump is significantly better than the current fuel oil boilers and 
since the heat pump runs on electricity the operational costs are lower per year 
even with an electricity price escalation of 3% a year. With the net present value 
turning positive in year 14 the school would have 11 years of positive cash flow. 
In this analysis while only one building was evaluated the methodology can be 
applied to any building with any heating load. It would be advised to retrofit one 
that has a significant heating demand and the building itself used often in order to 
recoup the most benefits from the heat pump.  
 
d. Air Source Heat Pump 
Introduction (BM) 
  In place of their current oil or propane boilers, the utilization of an air source heat 
pump (ASHP) may alleviate the need for those heating sources at full capacity. Air 
source heat pumps do not have the heating capacity to make a significant impact for the 
target buildings that are Brethrens, the Library, the Dairy Barn, and Wickersham. The air 
source heat pumps would be used for the secondary and less heating intensive buildings, 
which also have a hydronics system so it is compatible. Only two buildings fit the 
parameters that were set, as Neale and the Medicine buildings are both residential 
structures with a decently high heating need and have a hydronics system already. Having 
to completely change a steam system to a hydronics system would be very difficult and 
expensive, so it was avoided. Due to what is known about air source heat pumps, it is 
unlikely that these technologies will be able to fully replace the current oil boilers, and is 
more likely to supplement them even if it just marginally. 
  Air source heat pumps are heating technologies that utilize the heat in the air to 
bring into the building or structure that the system is integrated into. How the pump 
works is there are two copper tubing coils, one indoors and one outdoors, which are 
surrounded by aluminum fins to help with heat transfer and reduce heat loss. When 
heating, there is a liquid refrigerant in the outside coils that extracts heat from the outside 
air and then evaporates it into a gas. The coils inside then release that heat from the 
 
32 
 
 
system’s refrigerant as it condenses back into a liquid. Near the compressor there is a 
reversing valve that can change the direction of the refrigerant flow, which changes the 
system from heating to cooling, or vice versa [8]. Air source heat pumps tend to be much 
more efficient than combustion heating systems due to the fact that the system moves 
heat around instead of converting it in the form of combusting fuels. 
  Despite the fact that air source heat pumps tend to be more efficient than 
combustion heating systems, the output is typically not as great and cannot match the 
overall heating capacity that those combustion heating systems can. The prices of these 
systems may also be a deciding factor on whether or not these systems are economically 
feasible as well, but if the payback is short enough, it may be a financially and 
environmentally viable option to replace a percentage of fossil fuels. 
  
Methods (BM) 
  There were also several assumptions that were made for the air source heat pump 
system after gaining knowledge and expertise from a Nyle Systems representative named 
Brian Alderman. Nyle Systems is the company that produces the Geyser ASHP that was 
selected to be used for this analysis. One of the assumptions is that the ASHP that was 
selected to be used would be able to run for 20 hours a day, every day of the year. 
Another assumption that a figure, Figure 11, used to measure the output based on ambient 
temperature for the smaller 30,000 BTUH model, can be used to size the 60,000 BTUH 
model that was used for the analysis by doubling the outputs. The last assumption was 
that the temperature that the water needed to be in the heating system was to be 120 
degrees Fahrenheit, another recommendation by Representative Alderman based on past 
sales experiences [1]. 
The first thing that was completed was to determine which and how many 
buildings were being analyzed. Because of how air source heat pumps work, as they 
operate with hot water, only hydronics systems would have worked with this technology. 
And because of the relatively small sizes of these heat pumps, compared to wood chip or 
pellet boilers, only residential buildings were targeted. With those parameters, only Neale 
and the Medicine Building were feasible project sites. 
  From there, the BTU needs of the building were calculated and then the cost per 
month for oil heating was also determined. After those figures were found, the BTU 
output of the air source heat pumps were used to calculate how much of the monthly 
heating would be done by the heat pump. Once that was determined, the amount of 
gallons of oil, and thus the amount of money saved, was calculated so that the payback 
period would be easily determined once a technology was selected. With the original idea 
of using a residential system that only had an output of 6275 BTUH, and a very large 
amount of sensitivity to the cold, the heating needs were not being met with any 
significant amount from the ASHP. In the winter months, the air source heat pump would 
 
33 
 
 
be almost useless as the ambient temperature cannot fall below 45 degree Fahrenheit. In 
the fall and spring months, it would supplement the heating needs marginally and would 
have a decent payback period. With the coils freezing in the colder months, the air source 
heat pump would be almost useless as it would turn off so the coils could defrost. If it 
was turned back on to run, the same thing would happen. If the ambient temperature fell 
below 45 degrees Fahrenheit, that is when the coils on the system would start to freeze. 
Referencing Table 14, five of the coldest months of the year are well below that 
temperature and would not make any significant contribution to the heating needs of 
Neale and the Medicine Building. Because of the sensitivity to the cold, the 6275 BTUH 
residential system was forgone and upon further research, there was an air source heat 
pump that operates in colder climates and productively contribute to heating needs of the 
building. With larger heating outputs as well, 30,000 and 60,000 BTUH, the heating 
contribution is much larger and can save much more money as a result of investing in 
these systems. It was decided that this Cold Climate Heat Pump (CCHP)­60 model would 
be used for each building due to that the CCHP­60 model would have double the heating 
output, but would only cost $3000 more. The CCHP­30 was priced at ~$7000, whereas 
the CCHP­60 was priced at ~$10000, this is before shipping and installing fees of around 
$500 combined. Representative Alderman had a ticket drawn up for this project and 
shipping for two heat pumps for Neale and the Medicine building, as well as 
recommended how much to expect to pay for the plumbers to install the system [1]. The 
60,000 BTUH Cold Climate Heat Pump (CCHP) was selected to be integrated into both 
the Medicine Building and Neale Dorms. The monthly output for the CCHP­60 model 
was calculated by multiplying the output by 20 hours a day by the number of days in that 
month. The air source heat pump can run for 20 hours of any given day, providing that 
there is a need for it. With the help of Table 14 and Figure 11, the output for the systems 
were able to be assessed, and Figure 10 was used to show how much additional electricity 
was used. 
  
Discussion (BM) 
  Representative Alderman had a ticket drawn up for this project and shipping for 
two heat pumps would be $425 together, and to hire a good plumber to do a complex 
project such as this would be approximately $300 for a plumber and their assistant.  The 
ticket also showed that the price of the CCHP for the school was given a slight discount 
of $250 off the two systems, giving a total of $19,500 instead of $20,000 for the two 
CCHP­60 models (Appendix 1). With pricing and heating output by the system 
determined, the payback of the systems can be calculated. As seen by Tables 12 and 13, 
the CCHP replaces a significant amount of fuel oil each month and the savings can be 
seen after each month. If the fiscal savings are consistent from year to year, the payback 
for the $10,162.50 investment for each of the two CCHP­60 models would be 1.43 and 
 
34 
 
 
1.48 years for Neale and the Medicine Building, respectively. Because of the CCHPs, the 
amount of fuel oil that is needed decreases a significant amount. The Neale building 
reducing oil needs by 38% and the Medicine Building reducing oil needs by 62%. All of 
that oil that they are no longer paying for can be seen as immediate savings each month 
and the school can start to see that. With the heat pumps being guaranteed to function at 
least ten years, this is a great investment that would involve large amounts of economic 
savings and even greater amounts of profit. The Net Present Values of the two buildings 
vary too. After ten years, the NPV for Neale Dorms is $18,726.15, and for the Medicine 
Building it is $108,021.64. It is certainly a good financial investment, and will save the 
client quite a sum of money. 
  The CCHP­60 model requires electricity to operate, that is the premise of how it 
runs, and that electricity needs to be taken into account as well. Using Figure 10 the 
amount of additional electricity needed for the heat pump was able to be calculated and 
then taken account for both financially and environmentally. These additional emissions 
can be seen in the form of NOx, SO2, and CO2, and the emissions can be seen via Table 
11. Neale and the Medicine Building had reductions of 38% and 62% of heating needs, 
respectively. Because of that, it was determined that that percentage less of oil was 
burned and thus emissions permitted from the oil burner. The emissions because of 
electrical generation for the CCHP was combined with the reduced oil burner needs for 
each building to show the combined emission figures in Table 11. Before the CCHP, the 
annual Particulate Matter (PM­10) decreased from 6.45 pounds to 2.45 pounds in the 
Medicine Building. In Neale, PM­10 decreased from 10.65 pounds to 6.6 pounds 
annually. Carbon Monoxide (CO) is the other emission that did not have any combination 
of emissions because of the CCHP. The Medicine Building dropped from 16.12 pounds 
to 6.13 pounds, and Neale Dorms dropped from 26.63 pounds to 16.51 pounds a year. 
NOx decreased from 65.86 pounds to 45.04 pounds with the addition of 20.01 pounds 
from the electricity needed for the CCHP in the Medicine Building. Neale Dorms 
decreased from 108.82 pounds to 87.48 pounds, annually, with that same 20.01 pounds 
because of electricity needed for the CCHP. SO2 decreased from 230.29 pounds to 
122.32 pounds with the combination of 34.81 pounds from the CCHP in the Medicine 
Building. Neale had the same addition from the CCHP and decreased from 380.49 
pounds to 270.71 pounds. CO2 decreased from 73,321 pounds to 55,238 pounds in the 
Medicine Building with the 27,410 pounds needed for CCHP electricity. Neale decreased 
from 120,997 pounds to 55,238 pounds of CO​2​ with the CCHP electricity factored in [19, 
24] . There is a significant decrease in emissions per year if there was a transition from 
the oil boilers to the CCHP­60 model. If emission reduction was high on the priority list, 
this would be a good option to pursue for the client. 
 
 
 
35 
 
 
Table 11: Comparing the Emissions of Existing System and with Integration of CCHP­60 
 
Annual 
Pounds of 
Emissions 
Medicine 
Building (Oil) 
Neale Dorms 
(Oil) 
CCHP­60 
(1) 
Medicine 
Building 
(CCHP 
and 
Reduced 
Oil) 
Neal 
Dorms 
(CCHP 
and 
Reduced 
Oil) 
Particulate 
Matter (PM­10) 
6.45  10.65  0  2.45  6.60 
Carbon 
Monoxide 
16.12  26.63  0  6.13  16.51 
Nitrogen 
Oxides 
65.86  108.82  20.01  45.04  87.48 
Sulfur Dioxide  230.29  380.49  34.81  122.32  270.71 
Carbon 
Dioxide 
   73,231.43     120,996.96  27,410.04  55,237.98  102,428.16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
 
 
 
Table 12: Oil/Heating Demand and Savings Seen Because of the ASHP for Neale Dorms 
Month(201
4­2015)  Oct  Nov  Dec  Jan  Feb  Mar  April  May 
Fuel Oil 
(gal)  426.8  627.3  642.7  1263.4  1034.2  429.1  881  209.9 
mmBTU 
Needed  58.9  86.6  88.7  174.3  142.7  59.2  121.6  29.0 
ASHP 
Output 
(BTUH)  60000  60000  60000  54000  58000  60000  60000  60000 
Monthly 
Output  37.2  36  37.2  33.48  32.48  37.2  36  37.2 
Percentage 
of Building 
Heating 
Demand  63%  42%  42%  19%  23%  63%  30%  100% 
Gallons 
Less of Oil  269.6  260.9  269.6  242.6  235.4  269.6  260.9  209.9 
Money 
Saved 
 
$951.57 
 
920.87 
 
951.57 
 
856.41 
 
830.83 
 
951.57 
 
920.87 
 
740.95 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
 
Table 13: Oil/Heating Demand and Savings Seen Because of the ASHP for the Medicine 
Building 
Month(20
14­2015)  Oct  Nov  Dec  Jan  Feb  Mar  April  May 
Fuel Oil 
(gal)  414.1  352.8  421.0  484.6  539.1  540.9  462.5  122.5 
mmBTU 
Needed  57.1  48.7  58.1  66.9  74.4  74.6  63.8  16.9 
ASHP 
Output 
(BTUH)  60000  60000  60000  54000  58000  60000  60000  60000 
Monthly 
Output  37.2  36  37.2  33.48  32.48  37.2  36  37.2 
Percentag
e of 
Building 
Heating 
Demand  63%  74%  64%  50%  44%  50%  56%  100% 
Gallons 
Less of Oil  269.6  260.9  269.6  242.6  235.4  269.6  260.9  122.5 
Money 
Saved 
 
$956.96 
 
926.09 
 
9516.96 
 
861.26 
 
835.54 
 
956.96 
 
926.09 
 
434.88 
  
  
Table 14: Average Monthly Temperature of Albany, New York from 1981 to 2010 in 
Degrees Fahrenheit. 
J  F  M  A  M  J  J  A  S  O  N  D 
22.6  25.9  35  47.8  58.3  67.2  71.8  70.1  61.9  49.7  39.7  28.5 
[17] 
  
 
38 
 
 
 
Figure 10: How to assess electrical needs to heat water to the assumed 120 degrees 
Fahrenheit needed. 
[18] 
 
 
  
Figure 11: The model needed to determine the outputs of the CCHP models based 
on the 120 degrees Fahrenheit needed and the outdoor temperature. 
[18 
 
39 
 
 
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork
CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork

More Related Content

Similar to CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork

Targeting 100! Envisioning the High Performance Hospital
Targeting 100! Envisioning the High Performance HospitalTargeting 100! Envisioning the High Performance Hospital
Targeting 100! Envisioning the High Performance HospitalBetterBricks
 
Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...
Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...
Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...IJECEIAES
 
Energy Audit
Energy AuditEnergy Audit
Energy Auditmmmm
 
Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...
Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...
Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...IRJET Journal
 
Sustainability Incentives presentation
Sustainability Incentives presentationSustainability Incentives presentation
Sustainability Incentives presentationRyan Slack
 
IRJET- Comparison of Energy Audit Methods for Buildings
IRJET- Comparison of Energy Audit Methods for BuildingsIRJET- Comparison of Energy Audit Methods for Buildings
IRJET- Comparison of Energy Audit Methods for BuildingsIRJET Journal
 
Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...
Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...
Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...Ozyegin University
 
A Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable Energy
A Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable EnergyA Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable Energy
A Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable EnergyJoe Osborn
 
En Powergroup Qualswith Incentives August2010 Shortened
En Powergroup Qualswith Incentives August2010 ShortenedEn Powergroup Qualswith Incentives August2010 Shortened
En Powergroup Qualswith Incentives August2010 Shortenedmscorran
 
Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...
Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...
Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...Antonio Barrett
 
Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...
Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...
Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...Dr. Amarjeet Singh
 
2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...
2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...
2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...Amit Pathare
 
Switch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational InstitutionsSwitch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational InstitutionsJack Watson
 
Switch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutionsSwitch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutionssiya4
 
Switch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational InstitutionsSwitch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational Institutionsaayamkhatri
 
Switch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergy
Switch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergySwitch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergy
Switch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergyShreeja Sahadevan
 
Switch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutionsSwitch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutionsmalini87
 

Similar to CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork (20)

Targeting 100! Envisioning the High Performance Hospital
Targeting 100! Envisioning the High Performance HospitalTargeting 100! Envisioning the High Performance Hospital
Targeting 100! Envisioning the High Performance Hospital
 
Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...
Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...
Energy Audit and Analysis of an Institutional Building under Subtropical Clim...
 
energyproject
energyprojectenergyproject
energyproject
 
Energy Audit
Energy AuditEnergy Audit
Energy Audit
 
Scott institute 101
Scott institute 101 Scott institute 101
Scott institute 101
 
Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...
Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...
Renewable Energy Technologies for sustainable Development of Energy Effective...
 
Sustainability Incentives presentation
Sustainability Incentives presentationSustainability Incentives presentation
Sustainability Incentives presentation
 
IRJET- Comparison of Energy Audit Methods for Buildings
IRJET- Comparison of Energy Audit Methods for BuildingsIRJET- Comparison of Energy Audit Methods for Buildings
IRJET- Comparison of Energy Audit Methods for Buildings
 
Multiple Benefits of Energy Efficiency
Multiple Benefits of Energy EfficiencyMultiple Benefits of Energy Efficiency
Multiple Benefits of Energy Efficiency
 
Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...
Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...
Cascaded Thermodynamic and Environmental Analyses of Energy Generation Modali...
 
A Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable Energy
A Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable EnergyA Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable Energy
A Case Study Of An Educational Building Transformation To Renewable Energy
 
En Powergroup Qualswith Incentives August2010 Shortened
En Powergroup Qualswith Incentives August2010 ShortenedEn Powergroup Qualswith Incentives August2010 Shortened
En Powergroup Qualswith Incentives August2010 Shortened
 
Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...
Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...
Innovations in Sustainable Energy: A Deep Dive into Corporate Electric's Rene...
 
Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...
Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...
Energy Evaluation and Processing Cost Reduction in Agudu Maize Processing Ind...
 
2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...
2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...
2015-12 -- State of Green Economy Report 2016_ENGIE LABS_Amit Pathare_Acceler...
 
Switch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational InstitutionsSwitch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational Institutions
 
Switch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutionsSwitch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutions
 
Switch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational InstitutionsSwitch to Results in Educational Institutions
Switch to Results in Educational Institutions
 
Switch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergy
Switch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergySwitch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergy
Switch to Results in Educational Institutions by Wipro EcoEnergy
 
Switch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutionsSwitch to-results-in-educational-institutions
Switch to-results-in-educational-institutions
 

CriticalAnalysisofSustainableHeatingElectricalandEfficiencyRetrofitOptionsforaLocalBoardingSchoolinEasternNewYork