Heat demand mapping and the analysis of the impact of building refurbishment on the potential for the expansion of district heating

Postizanje sigurne i učinkovite opskrbe energijom temelj je kreiranja globalnih i nacionalnih energetskih politika. Visoka potrošnja finalne energije identificira sektor zgradarstva kao kandidata za implementaciju mjera energetske učinkovitosti. Primjena centraliziranih toplinskih sustava i visokoučinkovite kogeneracije značajno može pridonijeti povećanju energetske učinkovitosti i sigurnosti opskrbe energije. Njihovoj obnovi i širenju prethode visoki kapitalni troškovi, stoga je nužno provesti određene predradnje, koje su predmet ovog rada, kako bi se procijenila ekonomski isplativa područja širenja. U okviru ovoga rada izvršeno je mapiranje potreba za grijanjem i analiza isplativosti širenja centraliziranih toplinskih sustava na primjeru naselja Velika Gorica primjenom javno dostupnog alata QGIS koji korisnicima omogućuje obradu i vizualizaciju georeferenciranih podataka. Na temelju prikupljenih i obrađenih podataka o lokaciji, obrisima, namjeni, neto površini i godišnjoj potražnji toplinske energije predmetnih građevina generirana je karta koja prikazuje potražnju za toplinskom energijom. Kako bi se analiza implementirala kreirana su 4 scenarija: kotao na biomasu, kotlovi na prirodni plin s novom i starom cijenom plina te spajanje mreže centraliziranog toplinskog sustava Velike Gorice i Grada Zagreba spojnom vezom. Također, analiziran je utjecaj energetske obnove građevina na potencijal širenja centraliziranog toplinskog sustava kroz tri odabrana pod-scenarija: obnova javnih građevina neto površine veće od 300 m2, obnova svih građevina većih od 300 m2 i obnova svih građevina. Dobiveni rezultati pokazali su da je najveća isplativost širenja centraliziranih toplinskih sustava za scenarij bez energetske obnove postignuta implementacijom kotla na biomasu. Ovim rješenjem ostvaruje se povećanje spojene grijane površine od 162%, potencijala za opskrbu toplinskom energijom od 160% i područja pokrivenosti vrelovodom od 155% u odnosu na trenutačnu pokrivenost vrelovodom. Slijede ga kotlovi na prirodni plin s novom, zatim sa starom cijenom prirodnog plina te izgradnja spojne veze, tj. spajanje mreže centraliziranog toplinskog sustava Velike Gorice na TE-TO Zagreb. Jednaki trend isplativosti dobiven je i u slučaju implementacije scenarija energetske obnove. Kotao na biomasu pokazao je povećanje pokrivenosti grijane površine od 168% i područja pokrivenosti vrelovodom od 158% u prvom pod-scenariju, a potražnje za toplinskom energijom u drugom pod-scenariju od 242%.The fundamental idea of global and national energy policies is the achievement of safe and efficient energy supply. High final energy consumption identifies buildings as a valid candidate for the application of energy efficiency measures. The use of district heating and highly efficient cogeneration can make significant contributions towards an increase in energy efficiency and safety of supply. Due to high capital investment that foregoes their expansion and life extension and in order to identify the cost effective areas preliminary steps of economical assessment are necessary. Heat demand mapping and the analysis of the expansion of Velika Gorica's district heating system has been carried out using the open source geographic information system application QGIS. According to gathered and analyzed data, consisting of location, shape, purpose, useful floor area and annual specific heat demand of buildings, heat demand map was generated. In order to implement the analysis, 4 scenarios have been created: implementation of biomass boiler, gas boilers with new and old natural gas price, and joining of district heating systems of Zagreb and Velika Gorica. In addition to that, the impact of building refurbishment has been assessed throughout 3 additional sub-scenarios: refurbishment of public buildings larger than 300 m2, all buildings larger than 300 m2 and all buildings. The obtained results have shown that the most economically feasible solution is accomplished by implementation of biomass boiler. With this solution, the heated area of connected buildings has increased by 162%, the heat demand by 160% and area covered with grid by 155% in regard to current grid coverage. It is followed by a gas boiler with the new fuel price, then the old fuel price and joining of district heating systems of Zagreb and Velika Gorica. A similar trend can be observed in scenarios of building refurbishment. Biomass boiler increased heating area by 168% and area covered with grid by 158% in first sub-scenario and heat demand by 242% in second sub-scenario