Straipsnis Kačerginės vaikų sanatorijos šilumos energijos vartojimo mažinimo galimybės

Santrauka. Analizuojama Kačerginės vaikų sanatorijos biokuro katilinės darbo efektyvumas ir pagamintos energijos kaštai. Pateikiami pastatų energijos audito ir energijos suvartojimo dedamųjų tyrimo rezultatai. Investicijų atsipirkimo laikas lyginamas su audito, įvertinančio trejų metų pastatų eksploatavimą, rezultatais. Darbo užmokesčio ir statybinių medžiagų kainų kitimas paveikė investicijų atsipirkimo laiką. Naujai atlikto audito rezultatai parodė, kad tikslinga renovuoti sanatorijos pastatus. Būtina keisti išorės duris, šiltinti pastoges, keisti langus, apšiltinti sienas ir grindis. Parengtos rekomendacijos pirmaeilei ir tolesnei pastatų renovacijai. Analizuojamas saulės kolektorių panaudojimas.

Pagrindiniai žodžiai: biokuras, šilumos ūkis, pastatų konstrukcija, šilumos nuostoliai, temperatūra, pastatų renovacija.

Įvadas

Efektyvesnis energijos suvartojimas ir aplinkos taršos mažinimas kylant energijos kainoms pasidarė itin veiksmingas. Tai būtina įgyvendinti viešosios paskirties – sveikatos apsaugos ir švietimo įstaigose, siekiant optimizuoti valstybės išlaidas. Vienas gerų pavyzdžių, kurių patirtis gali būti naudinga visuomenei, yra Kačerginės vaikų sanatorijos šilumos ūkio tobulinimas. Kaip minėta Žr. Vykintas Šuksteris, Eugenijus Perednis, “Monitoring Operation of Renovated Heat Production, Distribution and Consumption Systems at Kačerginė Children Sanatorium,” 2005. , padedant Švedijos nacionalinės energijos agentūrai 2002 m. buvo diegiama integruotos biomasės ir saulės energijos panaudojimo sistema. Šis projektas buvo dalis Švedijos investicinės klimato programos (SICIP), kurios tikslas – įgyvendinti projektus, skirtus tobulinti energetikos sektorių ir šitaip mažiau šalinti į aplinką teršalų, sukeliančių šiltnamio efektą. Įdiegus ją, šiluma gaminama ir tiekiama sanatorijos pastatams visiškai panaudojant atsinaujinančiąją energiją. Buvo sumontuota automatinė medienos atliekas deginanti katilinė, saulės kolektoriai karšto vandens ruošimui, visuose sanatorijos pastatuose įrengti nauji šilumos punktai, pakeisti šildymo, karšto ir šalto vandens tinklai. Šių priemonių dėka atlikti darbai leido gerokai sumažinti kenksmingų emisijų lygį, o tai ypač svarbu, kai sanatorijos pacientai yra įvairiomis ligomis sergantys vaikai.

Priemonės nukreiptos į tolesnį pagamintos energijos taupymą, t. y. efektyvų jos panaudojimą įvairios paskirties sanatorijos pastatuose Žr. Eugenijus Perednis, Jūratė Karbauskaitė, „Kačerginės vaikų sanatorijos šiluminės energijos vartojimas“, 2006. . Nesandarūs langai ir durys, prastai apšiltintos pastogės, išorinės sienos su maža šilumine varža buvo ir yra pagrindiniai šilumos nuostolių šaltiniai. Energijos auditas buvo atliktas 2005 m., pagal jį parengtas Kačerginės sanatorijos pastatų rekonstrukcijos planas. Energijos auditas patikslintas 2008 m., pasikeitus ekonominėms sąlygoms ir techniniams reikalavimams bei įvertinus atliktų priemonių efektyvumą.

Metodika ir duomenų analizė

Projektinė pastatų šilumos galia ir projektinis energijos suvartojimas šildymui, tenkantis ploto vienetui kWh/m², patikslintos faktinės suvartojimo vertės, remiantis 2005–2007 m. kuro suvartojimo duomenimis, pateikiami 1 lentelėje.

2005 m. patikslinta šilumos šaltinio galia buvo apie 25 % mažesnė nei realiai tuo metu reikėjo šilumos galios, nes pastatai eksploatuojami jau daugiau kaip 40 metų. Per tuos metus langų ir durų sandarumas pablogėjo, atitvarų šiluminė varža atitiko statybos laikotarpio reikalavimus, t. y. šiuo metu nepateisinamai maža.

Pagrindinis kuras yra medienos pjuvenos ir medžio skiedros. Jas į Kačerginės vaikų sanatoriją tiekia iš netoliese, Ežerėlyje, esančios medžio apdirbimo įmonės. 2 lentelėje pateikiami per pastaruosius metus sudeginto kuro kiekiai ir išlaidos jo įgijimui.

Analizuojant kuro ir šilumos ūkio eksploatacijos išlaidas (4 lentelė), matyti, kad kuro dedamoji sudaro apie 40 %, ir santykis, nors neturi nepastovios tendencijos, ateityje neturėtų gerokai sumažėti.

Į šių išlaidų analizę neįtraukta elektros energija, suvartojama katilinės ir šilumos ūkio reikmėms, nes neįmanoma atskirti kiekių be apskaitos prietaisų, bei išlaidos atsarginėms dalims ir remontui.

Ateityje numatomos išlaidos šilumos energijai turėtų sumažėti, nes jau įdiegtos taupymo priemonės pradeda reikštis. Toliau ypač daug dėmesio turėtų būti skiriama mokyklos, gyvenamųjų patalpų ir gydymo bei fizioterapijos pastatų atnaujinimui, atsižvelgiant į nuostatas Žr. Nacionalinė energijos vartojimo efektyvumo didinimo 2006–2010 metų programa, patvirtinta Lietuvos Respublikos Vyriausybės 2006 m. gegužės 11 d. nutarimu nr. 443, 2006. .

Energijos suvartojimo tyrimams šilumos tiekimo vamzdyne buvo sumontuoti energijos skaitikliai (1 pav.).

Suvartotos energijos šildymui, karšto vandens ruošimui ir tiekimui kiekiai pateikiami 5 lentelėje.

Šilumos nuostoliai šildymo vamzdynuose sudaro apie 5 %, o karšto vandens tiekimo – apie 40 %, įskaitant cirkuliacijos nuostolius.

Energijos suvartojimas karšto vandens ruošimui ir cirkuliacijos palaikymui, kaip matyti 5 lentelėje, yra gana panašus per visus metus, tačiau nuokrypiai nuo vidurkio sudaro 30–70 %, atsižvelgus į metų laiką ir lovadienių skaičių (2, 3 pav.).

Lyginant atskirų metų duomenis, matyti, kad karšto vandens suvartojimas sumažėjo maždaug 15 % per pastaruosius dvejus metus.

Energijos auditų skaičiavimams naudotinas vidutinis energijos suvartojimas per visą analizuojamą laikotarpį.

Energijos suvartojimas šildymui labiausiai priklauso nuo palaikomos temperatūros patalpose ir išorės oro temperatūros, t. y. nuo dienolaipsnių. Dienolaipsnių vertės ir vienerių metų (2007) energijos suvartojimo šildymui išklotinė pateikiama 6 lentelėje.

Kaip matyti iš pateikiamų duomenų, yra prielaidų manyti, kad neišlaikomos mikroklimato sąlygos.

Kaip minėta, sanatorijoje yra 9 įvairios paskirties pastatai. Temperatūra patalpose palaikoma kiek žemesnė nei reikalaujama pagal Žr. HN 42-2004. Gyvenamųjų ir viešosios paskirties pastatų mikroklimatas, 2004. . Administracijos patalpose temperatūra siekė 16–17 °C Žr. Eugenijus Perednis, Jūratė Karbauskaitė, „Kačerginės vaikų sanatorijos šiluminės energijos vartojimas“, 2006. . Kituose pastatuose – gyvenamajame, mokykloje ir fizioterapijos, kuriuose vaikai gydosi, mokosi ar ilsisi, vidutinė mėnesio temperatūra buvo aukštesnė, nei administracijos pastate, apytiksliai 17–18 °C.

Sanatorijos atitvarų šiluminės savybės pakankamai išsamiai buvo apibūdintos Žr. ten pat. , per laiką, praėjusį nuo pirminio energijos audito, buvo pakeista nemažai langų, nauji langai sudaro apie 16 %, tačiau energijos suvartojimo pokyčio įvertinti dar negalima (darbai atlikti 2008 m. pavasarį). Įrengti modernūs tualetai su grindų šildymu, tačiau šitokių grindų plotas tik apie 4 %. Įrengtas baseinas gydymo procedūroms. Išorinių atitvarų šiluminės savybės, įvertinus pokyčius, pateiktos 7 lentelėje.

Visais atvejais patalpose nebuvo palaikoma reikalaujama temperatūra, nes nepavyko. Taigi pastatų renovacijos plėtra tampa neišvengiama ir neatidėliotina.

Audito išvados rodė, kad pastatuose pakeitus langus ir duris naujais, papildomai apšiltinus pastoges, įrengus šiuolaikines vėdinimo sistemas, buvo galima 30–50 % sumažinti šilumos poreikius. Vien dėl šių atitvarų šiluminių savybių pagerinimo būtų įmanoma sutaupyti bent apie 30–35 % šilumos. Langų ploto sumažinti nebuvo siūloma dėl higienos reikalavimų.

Naujai atlikto audito rezultatai parodė, kad pasikeitus kuro ir statybos darbų bei medžiagų kainoms, tikslinga apšiltinti išorines sienas, I a. grindis, kitų siūlytų priemonių atsipirkimas irgi ženkliai pasikeitė. Vertinimo pokyčius galima analizuoti pagal 8 ir 9 lentelėse pateikiamus duomenis. 2005 ir 2008 m. pasiūlymai apėmė šias mažų investicijų priemones.

Pažymėtina, kad numatomas pakeisti langų plotas buvo mažesnis, kai kuriose patalpose siūlyta palikti senuosius langus, skalbykloje – senąsias duris. Pertvarkyti vėdinimą irgi buvo numatyta tik valgykloje. Kaip matyti iš duomenų, pakitus per šiuos metus energijos (kuro), statybos darbų ir medžiagų kainoms, bendra investicijų suma padidėjo maždaug 1,4 karto, atsipirkimo patrauklumas sumažėjo 1,6 karto. Lyginant ilgai atsiperkančias priemones, darbų kaina gaunasi šiek tiek didesnė, skiriasi jau 1,6 karto, o atsipirkimas pailgėja 1,5 karto, tik darbų sudėtis skiriasi. Dabar siūloma apšiltinti išorines sienas, įrengti vėdinimo sistemas daugumoje patalpų, panaudojant šilumogrąžos įrenginius, bet nebesiūloma iš esmės pertvarkyti šildymo sistemų. Jų atsipirkimas palyginti didelis, atsižvelgiant į jau modernizuotus šilumos punktus.

Ypač daug dėmesio reikia skirti vėdinimo sutvarkymui, nes pagal normas Žr. STR 2.09.02: 2005. Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas, 2005. valgyklos, fizioterapijos ar laboratorijos patalpose darbo metu palaikytina atitinkamai nuo 3,6 iki 18 kartų oro apykaita, o orui šildyti tada reikia maždaug tiek šilumos, kiek jos šiuo metu sunaudojama šildymui. Ir miegamųjų vėdinimui reikia 2,5-kartinės oro apykaitos. Nepalaikant atitinkamų parametrų, gali sumažėti gydymo efektyvumas. Vėdinimo trūkumo sukeliamos problemos mokyklose gana išsamiai analizuojamos Žr. Česlovas Ignatavičius, Gytautas Ignatavičius, Edvardas Tuomas, 1997–2000 metų mokyklų renovacijos rezultatai, 2002; Andrius Jurelionis, Jūratė Karbauskaitė, „Renovuotų Lietuvos mokyklų klasių oro kokybė“, 2005; Rimidijus Pikutis, Lina Šeduikytė, “Technical-economical Estimation of the Renovated Lithuanian Schools,” 2006. , o sanatorijoje higienos sąlygos ypač svarbios. Įrengus šilumogrąžos įrenginius vėdinimo sistemose, galima sugrąžinti, atsižvelgus į patalpų paskirtį, nuo 40 iki 65 % oro šildymui reikalingos šilumos.

Išvados

1. Sanatorijos pastatų šildymui, įvertinus atliktus renovacijos darbus, suminis kuro suvartojimas sumažėjo apie 5 %, karšto vandens paruošimui – apie 15 %, elektros energijos suvartojimas – apie 2,5 %. Didžiausias poveikis gautas, sutvarkius šilumos tiekimo vamzdynus ir šilumos paskirstymo punktus. Atitvarų pagerinta palyginti nedaug (tik pastaraisiais metais, vertinimuose neįtraukta).

2. Renovuojant pastatus pirmiausia būtina keisti išorės duris, langus, šiltinti pastoges ir sienas. Prioritetų seka beveik nepakito per pastaruosius trejus metus, prisidėjo grindų apšiltinimas.

3. Reikalaujamam pagal normas mikroklimatui sukurti ir palaikyti būtina suprojektuoti ir įrengti šiuolaikines vėdinimo sistemas su šilumogrąžos įrenginiais. Šios priemonės atsipirkimo, patobulėjus įrangai, trukmė sumažėjo apytiksliai vieneriais metais, arba 15 %.

4. Įrengto saulės kolektoriaus sukaupiamos šilumos kiekis yra panašus, palyginus turimus trejų metų duomenis, ir sudaro 400 kWh/m² kolektoriaus. Saulės šiluma vasaros laikotarpiu gali dengti apie 30 % šilumos poreikių karštam vandeniui.

5. Siekiant efektyviau vartoti energiją, be pastatų atitvarų renovacijos, reikėtų racionaliau naudoti atsinaujinančiųjų šilumos šaltinių išteklius.

Literatūra

• HN 42-2004. Gyvenamųjų ir viešosios paskirties pastatų mikroklimatas, Valstybės žinios, 2004, nr. 105-3911.
• Ignatavičius, Česlovas; Gytautas Ignatavičius, Edvardas Tuomas, 1997–2000 metų mokyklų renovacijos rezultatai, Vilnius: Homo liber, 2002.
• Jurelionis, Andrius; Jūratė Karbauskaitė, „Renovuotų Lietuvos mokyklų klasių oro kokybė“, Energetika, 2005, nr. 4, p. 42–53.
• Nacionalinė energijos vartojimo efektyvumo didinimo 2006–2010 metų programa, patvirtinta Lietuvos Respublikos Vyriausybės 2006 m. gegužės 11 d. nutarimu nr. 443, Valstybės žinios, 2006, nr. 54-1956.
• Perednis, Eugenijus; Jūratė Karbauskaitė, „Kačerginės vaikų sanatorijos šiluminės energijos vartojimas“, Energetika, 2006, nr. 2, p. 63–67.
• Pikutis, Rimidijus; Lina Šeduikytė, “Technical-economical Estimation of the Renovated Lithuanian Schools,” Energetika, 2006, nr. 1, p. 22–27.
• STR 2.05.01: 2005. Pastatų atitvarų šiluminė technika, 2005 03 18 įsakymas nr. D1-156, Valstybės žinios, 2005, nr. 100-3733.
• STR 2.09.02: 2005. Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas, Valstybės žinios, 2005, nr. 111.
• STR 2.09.04: 2008. Pastato šildymo sistemos galia. Šilumos poreikis šildymui, 2008 10 22 AM įsakymas nr. 552.
• Šuksteris, Vykintas; Eugenijus Perednis, “Monitoring Operation of Renovated Heat Production, Distribution and Consumption Systems at Kačerginė Children Sanatorium” | 10th Int Conference on Solar Energy at High Latitudes NORTH’SUN 2005, Vilnius, Lithuania, May 25, 2005, Vilnius, 2005, pp. 1–4.

The Trends of Energy Consumption Efficiency at the Kačerginė Children’s Sanatorium

Summary. Energy consumption in a biomass boiler room and a renovated heat production at the Kačerginė children’s sanatorium are presented according to the energy performance audits. The efficiency of the biomass boiler and energy production costs were determined. Building construction structural elements were investigated and their actual state was evaluated with respect to changes in construction estimates and fuel prices. Pay-back periods of investments are compared in regard to the results of audits carried out within a 3-year period. Changes in labor and material market prices have affected significantly the pay-back of the investments and the benefit of the proposed measures. Recommendations for the renovation of buildings and primary measures are discussed according to changes in economic efficiency. Suggestions on the further development of renewable energy sources are proposed.

Keywords: biomass, heat production, building construction, heat losses, renovation of buildings.