Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Pāreja uz zemas temperatūras centralizēto siltumapgādi

179 views

Published on

Pāreja uz zemas temperatūras centralizēto siltumapgādi
Aleskandrs Zajacs, Rīgas Tehniskā universitāte

2019.gada 17.jūnijs

Published in: Business
  • Be the first to comment

Pāreja uz zemas temperatūras centralizēto siltumapgādi

  1. 1. 1 RĪGA 2019 RIGA TECHNICAL UNIVERSITY Būvniecības inženierzinātņu fakultāte Siltuma, gāzes un ūdens tehnoloģijas institūts Pāreja uz zemas temperatūras centralizēto siltumapgādi Dr.sc.ing. Aleksandrs Zajacs aleksandrs.zajacs@rtu.lv +37129874677
  2. 2. 22 Īsi par mērķi… Definēt problēmu (likumdošana) Apzināties resursus (informācija, zināšanas, speciālisti, pieredze) Attīstīt diskusiju un aktivizēt domāšanu Apkopot idejas un risinājumus Novērtēt un izvēlēties labāko… Laiks(likumdošana)
  3. 3. 33 ▪ Direktīva 2010/31/EU 31 un 2015.gada Ministru kabineta noteikumi Nr. 383 "Noteikumi par ēku energosertifikāciju" visas jaunās daudzdzīvokļu ēkas pēc 2017. gada janvāra ≤ 60 kWh / m2, pēc 2021. gada janvāra - gandrīz nulles enerģijas ēkas. ▪ 2030 EU Energy Strategy (2014) - 40 % emisiju samazinājums (pret 1990.), un 27 % AUR mērķis. ▪ Parīzes vienošanās (2015) – CO2 40 % samazinājums līdz 2030. zem 1990.gada līmeņa un 60 % samazinājums līdz 2050. zem 2010 gada līmeņa. 27 % AER īpatsvars, 27 % enerģijas ietaupījums salīdzinājumā ar «business-as-usual» scenāriju un ierobežot vidējās globālas temperatūras pieaugumu līdz 2°C salīdzinot ar pirms industrializācijas līmeņiem līdz 2030. ▪ ES valstu mērķi – Dānija 30% AER īpatsvars gala enerģijas patēriņā un 50% elektroenerģijas ir saražots no vēja 2020. – Zviedrija samazināt kopējo enerģijas patēriņu par 20% pret 2008.g. līmeni, enerģijas patēriņš uz apkurināmās platības vienību samazinājums par 20% līdz 2020 un 50% līdz 2050 pret 1995.g. līmeni. – Vācija primāras enerģijas samazinājums par 20% līdz 2020 un 50 % līdz 2050 pret 2008.g. līmeni. – UK CO2 samazinājums par 34% līdz 2020 un 80% līdz 2050 pret 1990. g. līmeni. ▪ Latvijā laika periodā no 2016. gada līdz 2023. gadam būs pieejams atbalsts daudzdzīvokļu ēku renovācijai 166 milj. EUR apmērā. Paredzams, ka atbalstīs aptuveni 1700 ēkas. Pašreizējās enerģētikas politikas tendences un izaicinājumi
  4. 4. 44 ▪ Attiecībā uz atjaunojamo enerģiju, laika posmā līdz 2020.gadam Latvijā ir noteikti vairāki mērķi: ▪ ○ AER īpatsvars enerģijas bruto gala patēriņā 2020.gadā - 40%, mērķis ir saistošs, noteikts AER Direktīvā 2009/28/EK7 un Latvijas nacionālajā reformu programmā "ES 2020"; ▪ ○ AER īpatsvars enerģijas bruto gala patēriņā transporta sektorā 2020.gadā - 10%, mērķis ir saistošs, noteikts AER Direktīvā 2009/28/EK un Latvijas nacionālajā reformu programmā "ES 2020"; ▪ • Samazināt SEG emisijas uz vienu piegādātās degvielas vai enerģijas vienību līdz 2020.gadam par 6%. ▪ Attiecībā uz energoefektivitāti laika posmā līdz 2020.gadam Latvijā ir noteikti vairāki mērķi: ▪ ○ primārās enerģijas ietaupījums 2020.gadā - 0,670 Mtoe (28 PJ), mērķis nesaistošs, noteikts Latvijas nacionālajā reformu programmā "ES 2020"; ▪ ○ valsts obligātais uzkrātais gala enerģijas ietaupījums līdz 2020.gadam - 0,850 Mtoe, mērķis saistošs, noteikts saskaņā ar Energoefektivitātes Direktīvu 2012/27/ES9; ▪ ○ katru gadu renovēti 3% no tiešās pārvaldes ēku platības (maksimālā prognoze - kopā renovēti 678 460 m2) - mērķis saistošs, noteikts Energoefektivitātes Direktīvā 2012/27/ES; ▪ ○ samazināt vidējo siltumenerģijas patēriņu apkurei (ar klimata korekciju) par 50% pret 2009.gada patēriņu (202 kWh/m2), līdz 2020.gadam jāsasniedz mērķis 150 kWh/m2 gadā. Mērķis nesaistošs, definēts Enerģētikas stratēģijā 2030. ▪ ○ energointensitātes samazināšanos no 372,9 kg naftas ekvivalenta uz 1000 euro no IKP 2010.gadā līdz 280 kg naftas ekvivalenta uz 1000 euro no IKP 2020.gadā. Pašreizējās enerģētikas politikas tendences un izaicinājumi 09.02.2016. Ministru kabineta rīkojums Nr. 129 «Par Enerģētikas attīstības pamatnostādnēm 2016.-2020. gadam»
  5. 5. 55 Civilizācijas
  6. 6. 66 Enerģiju ražo un patērē cilvēki. Kā samazināt patēriņu?
  7. 7. 77 Kāpēc CSA? Rīgas Tehniskā universitāte
  8. 8. 88 Lund H. et.al. 4th generation district heating, integrating smart thermal grids into future sustainable energy systems// Energy. - 2014. - Vol. 68. - p. 1-11.
  9. 9. 99 ▪ Enerģijas avotu diversifikācija ▪ Vieds siltumapgādes tīkls ▪ Zemas enerģijas ēkas CSA sistēmu attīstība zemas turpgaitas temperatūra (60-70 ° C), divvirzienu siltumapgāde, centralizētā dzesēšana, siltumenerģijas akumulēšana (sezonālā) siltumenerģijas pārpalikums no rūpniecības, koģenerācijas biomasa un atkritumi, centralizēts siltumsūknis, liela mēroga ģeotermālā enerģija un saules enerģija no 3G uz 4G renovācija, energoefektivitāte, viedā pārvaldība Siltumenerģijas ražošana pie patērētājiem↑ Patērētāju siltumenerģijas patēriņš ↓ Īpatnējie siltuma zudumi s/tīklos ↑ Kopējā CSA sistēmas efektivitāte ? Siltumenerģijas zudumi s/tīklos ↓
  10. 10. 1010 0 50 100 Siltumpatēriņa perspektīvais samazinājums Perspektīva attīstība 200 kWh 40 kWh No 2021. gada 1. janvāra un turpmāk gandrīz nulles enerģijas ēka ?
  11. 11. 1111 System Supply flow (oC) Return flow (oC) Type of heating units High temperature (HT) up to 95 up to 70 Conventional hydronic radiators Medium temperature (MT) 55 35-40 Low temperature radiators Low temperatures (LT) 45 25-35 Ventilation radiator baseboard radiator wall/floor/ceiling heating Very low temperatures (VLT) 35 25
  12. 12. 1212 0 20 40 60 80 100 120 140 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 Temperatureofgridwater,oC Outdoor air temerature, oC Supply Return Siltuma piegādes shēmas
  13. 13. 1313 - par efektivitātes prasībām jauniem karstā ūdens apkures katliem, kas tiek kurināti ar šķidriem vai gāzveida kurināmiem. ▪ Zemas temperatūras gāzes katli; ▪ Kondensācijas tipa gāzes katli; The Boiler Efficiency Directive (92/42/EEC) Zemas temperatūras apkures katls: apkures katls, kurš var nepārtraukti darboties ar ūdens apgādes temperatūru no 35 līdz 40° C, kas noteiktos apstākļos iespējams izraisa kondensāciju, tostarp kondensējošie apkures katli.
  14. 14. 1414 Kondensācijas tipa gāzes katli 54.4oC4.4oC 104.4oC VanWormer, C & Grassl, D. (2018). Best practices for condensing boilers. ASHRAE Journal. 60. 18-27.
  15. 15. 1515 Renovācijas scenāriji Retrofitting solution Existing situation before renovation According to existing legislation without controlled ventilation According to existing legislation with mechanical ventilation with heat recovery Heat consumption for heating, kWh/m2 142,7 53,8 50,4 Heating consumption for Hot water , kWh/m2 56 56 56 Lighting, kWh/m2 16,7 16,7 16,7 Electricity consumption for ventilation, kWh/m2 0 0 14,3 Air infiltration of building envelope, 1/h 0,7* including windows opening 0,5* including windows opening ~0.028* windows are closed only mechanical ventilation
  16. 16. 1616 Āra gaisa temperatūra I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII PHPP V9.3 -2.1 -2.7 0.7 7.0 12.3 15.4 19.0 17.8 12.9 7.4 2.8 -0.6 LBN003-15 -4,7 -4,3 -0,6 5,1 11,4 15,4 16,9 16,2 11,9 7,2 2,1 -2,3 СНиП 2.01.01-82 -4,5 -4,2 -1,1 5,2 11,5 15,4 18 16,5 12,2 6,7 1,6 -2,3 СНиП II-А.6-72 -5.0 -4.8 -2 4.6 10.7 14.3 17.1 15.7 11.7 6.2 1.5 -2.6 IDA-ICE (ASHARE IWEC2 2011) -0.1 -3.0 1.5 6.5 12.3 15.6 17.4 17.8 12.2 7.7 1.8 -1.6 -2.2 -2.1 1.2 6.8 12.3 16.0 18.8 17.7 13.0 7.2 2.5 -0.8 30 gadu periodā (1988.- 2017.) vidējā aritmētiskā.
  17. 17. 1717 EXCELL ▪ Passive House Planning Package, PHPP; ▪ Ēkas energoEfektivitātes Aprēķins «EFA» ; WEB-tool ▪ Heatmod - http://www.heatmod.lv Aprēķinu programmas Saskaņā ar EN ISO 13790:2009.
  18. 18. 1818 Dinamiskās aprēķinu programmas ▪ ArchiCAD EcoDesigner STAR ▪ MagiCAD Comfort & Energy ▪ IDA- ICE; ▪ IESVE; ▪ RIUSKA
  19. 19. 1919 Kad pieslēgt apkuri? Vieta Diennakts vidējā gaisa temperatūra £ 8 ° C perioda ilgums (dienas) vidējā temperatūra (° C) Ainaži 201 0.6 Alūksne 208 -1.0 Daugavpils 198 -0.4 Dobele 194 0.5 Liepāja 189 1.6 Mērsrags 200 1.2 Priekuļi 201 -0.1 Rīga 189 0.6 Stende 201 0.7 Zīlāni 200 -0.3 Apkures perioda ilgums un vidējā gaisa temperatūra (° C) (dati atjaunināti par periodu 1988.-2017.) "Apkures perioda ilgums un vidējā gaisa temperatūra (o C)". Par apkures periodu uzskata laiku, kad diennakts vidējā gaisa temperatūra ir stabili vienāda ar 8,0 o C vai zemāka. Apkures perioda raksturlielumi aprēķināti par 30 gadu datu periodu (1988.- 2017.).
  20. 20. 2020 Lietuvas pieredze Patrikas Bruzgevičius
  21. 21. 2121 Minimālās temperatūras Temperature 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Maximum, 0C 2,0 -0,1 5,3 5,5 3,3 4,6 7,5 5,5 5,6 3,5 -2,2 2,7 3,5 4,4 Minimum, 0C -21,5 -33,2 -18,2 -20,1 -17,8 -25,0 -17,9 -16,6 -15,3 -14,3 -20,9 -22,2 -16,1 -25,0 Temperature 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Maximum, 0C 2,0 3,1 2,9 2,7 0,0 8,0 2,2 8,6 3,9 4,5 -2,5 2,1 3,5 Minimum, 0C -19,6 -11,8 -26,1 -31,6 -18,2 -21,7 -31,5 -17,2 -18,2 -20,0 -27,8 -17,4 -21,1 Mārtiņš Ruduks1, Arturs Lešinskis2 1Latvia University of Agriculture 2Riga Technical University martins.ruduks@inbox.lv
  22. 22. 2222𝑡 𝑜 = 𝑡 𝑖+𝑡 𝑠𝑡 2 ,˚C Vidējā starojuma temperatūra 𝑀𝑅𝑇 = 𝑇1 𝐴1+𝑇2 𝐴2+𝑇3 𝐴3 + ⋯ 𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴3 + ⋯ . Operatīva temperatūra
  23. 23. 2323 Ēku siltināšana ✓ Siltumizolācija; ✓ Logu nomaiņa; Siltumizolācijas slāņa biezums Siltumacaurlaidības koeficients ?????
  24. 24. 2424 Sildķermeņu veidi
  25. 25. 2525 Siltuma atdeves sadalījums ✓ It is important to prevent any installation that would block the heat exchange; ✓ Use of decorative panels in front of radiators is not recommended; ✓ In case of convectors use, it is necessary to ensure air movement across convectors; DOUBLE PANEL RADIATOR ✓ Radiant output 50 %; ✓ Convective output 50%; PANEL RADIATORS ✓ Radiant output 15 - 20 %; ✓ Convective output 80% - 85%; CONVECTOR PANEL ✓ Convective output 100%;
  26. 26. 2626 Wang Q., PloskicA., Holmberg S. Retrofitting with low-temperature heating to achieve energy-demand savings and thermal comfort. Energy and Buildings 109 (2015) 217–229
  27. 27. 2727 Ventilācijas risinājumi
  28. 28. 2828 Veiktie pētījumi ▪ Brand and Svendsen show that a typical single-family house in Denmark built in 70s and recently still without any renovation measures can be heated by low-temperature DH with supply temperature 50oC to an operative temperature of 22oC roughly for 59% of year. ▪ Wand and Ploskic confirm that VLTR will not significantly improve the mean air temperature if no extra energy-demand renovation is implemented in a building. Brand M., Svendsen S., Renewable-based low-temperature district heating for existing buildings in various stages of refurbishment, Energy, 2013, 62, 311-319. Wang Q., Holmberg S., 6th International Building Physics Conference, Combined Retrofitting with Low Temperature Heating and Ventilation Energy Savings, Energy Procedia, 2015, 78, 1081-1086. Wang Q., Ploskić A., Holmberg S., Retrofitting with low-temperature heating to achieve energy-demand savings and thermal comfort, Energy and Buildings, 2015, 109, 217-229. Wang Q., Ploskić A., Song X., Holmberg S., Ventilation heat recovery jointed low-temperature heating in retrofitting—An investigation of energy conservation, environmental impacts and indoor air quality in Swedish multifamily houses, Energy and Buildings, 2016, 121, 250-264.
  29. 29. 2929 Pētījums
  30. 30. 3030 Izejas dati -30 -20 -10 0 10 20 30 40 0 2000 4000 6000 8000 10000 Dry-bulbtemperature,Deg-C Time
  31. 31. 3131 Scenāriji Scenario Supply curve U-values HVAC 1. Non-renovated basic 3GDH External walls 0.85 (W/m2 K) Roof 0.80 (W/m2 K) External floor 0.80 (W/m2 K) Doors 1.80 (W/m2 K) Windows 2.21 (W/m2 K) Thermal bridges are on poor level PURMO C21 heat convectors; Air-tightness q50=1.67 (l/s·m2); Air-exhaust ventilation with q= 0.54 (l/m2·s).2. Non-renovated LTH 4GDH 3. Renovated LTH 4GDH External walls 0.18 (W/m2 K) Roof 0.15 (W/m2 K) External floor 0.15 (W/m2 K) Doors 1.80 (W/m2 K) Windows 1.30 (W/m2 K) Thermal bridges are on good level PURMO C21 heat convectors; Air-tightness q50=0.71 (l/s·m2); Air-exhaust ventilation with q= 0.54 (l/m2·s).
  32. 32. 3232
  33. 33. 3333
  34. 34. 3434 Siltuma avota temperatūras 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -30 -20 -10 0 10 20 Supplywatertemperature,°C Ambient air temperature, °C 3GDH 4GDH
  35. 35. 35
  36. 36. 36
  37. 37. 37
  38. 38. 38 Number of bedrooms Averagely weighed number of hours, h Averagely weighed number of hours*, % below 18 °С 18-20 °С below 18 °С 18-20 °С 21 6 175 0.14 3.88 *total number of simulated heating hours is 4514 h Temperatūras diskomforts
  39. 39. 39 Ierobežojumi
  40. 40. 4040 Zemas temperatūras apkures sistēmu darbības parametru uzlabošana Ribota gaiša virsma palielina siltuma plūsmu no radiatora par aptuveni 12% salīdzinājumā ar gludu gaišu virsmu un samazina siltuma zudumus caur sienu par apmēram 54% salīdzinājumā ar vienmērīgu melnu virsmu. Shati A.K.A., Blakey S.G., Beck S.B.M., The effect of surface roughness and emissivity on radiator output, Energy and Buildings, 2011, 43 (2–3), 400-406.
  41. 41. 4141 Mehāniskā ventilācija ▪ Performance of VLTR could be optimized by narrowing the distance between convection fins inside the radiator panels in order to enlarge the area of heat-transferring surfaces, while avoiding internal geometry that increase pressure drop. Myhren J.A., Holmberg S., Improving the thermal performance of ventilation radiators – The role of internal convection fins, International Journal of Thermal Sciences, 2011, 50 (2), 115-123
  42. 42. 4242 Sildelementa ietekme uz komfortu - thermal comfort is more easily achieved with 11-type radiators, due to their larger surface area, and with 22-type serial- connected radiators, by virtue of their higher front panel surface temperature. K.-V. Võsa et al. / Applied Thermal Engineering 132 (2018) 531–544
  43. 43. 4343 ▪ Decentralizētie siltummezgli LTDH dod iespēju ietaupīt 30% no ikgadējie cirkulācijas siltuma zudumiem. Xiaochen Yang* , Hongwei Li, Svend Svendsen. Decentralized substations for low-temperature district heating with no Legionella risk, and low return temperatures. Energy 110 (2016) 65e74 Lokālo siltumsūkņu izmantošana
  44. 44. 4444 ▪ Lokālo siltumsūkņu izmantošana uzlabo apkures un karsta ūdens apgādes sistēmu efektivitāti. «Ultra» zemas temperatūras apkures sistēmas siltuma patēriņš vidēji par 20% mazāks salīdzinājumā ar zemas temperatūras apkures sistēmām. Ommen T., Thorsen J.E., Markussen W.B., Elmegaar B. Performance of ultra low temperature district heating systems with utility plant and booster heat pumps. Energy 137 (2017) 544 - 555 Lokālo siltumsūkņu izmantošana
  45. 45. 45 Viedoklis • "Tik tikko Vidzemes plānošanas reģionā Attīstības padomes sēdē tika apstiprināti divi attīstības dokumenti enerģētikas jomā - Enerģētikas vīzija un Rīcības plāns “Ceļa karte uz ilgtspējīgu, oglekļa mazietilpīgu ekonomiku”. Abi dokumenti ietver arī nākotnes scenārijus par centralizētās siltumapgādes attīstību Vidzemē. Tāpat eksperti uzsvēra, ka nav vienas konkrētas metodes par to, kā ieviest zemas temperatūras centralizēto siltumapgādi. Ir nepieciešama detalizēta esošās situācijas izvērtēšana, lai definētu individuālu tehnoloģisko risinājumu" https://www.dzirkstele.lv/vietejas-zinas/seminara-parruna-par- nepieciesamibu-sakartot-esosas-centralizetas-siltumapgades-sistemas- 164787
  46. 46. 46 PALDIES PAR UZMANĪBU
  47. 47. 47 RĪGA 2019 RIGA TECHNICAL UNIVERSITY Būvniecības inženierzinātņu fakultāte Siltuma, gāzes un ūdens tehnoloģijas institūts Pāreja uz zemas temperatūras centralizēto siltumapgādi Dr.sc.ing. Aleksandrs Zajacs aleksandrs.zajacs@rtu.lv +37129874677

×