De economische isolatiedikte is voor zowel opdrachtgever als isolatiebedrijf de beste balans tussen kosten en opbrengst. In het CINI Handboek wordt op tabblad 6 informatie gegeven over de “Minimale Totale Kostmethode”. Hier bespreken we ook de “Terugverdientijd Methode”.
Samenvatting Economische Isolatiedikte
Om de economische isolatiedikte te berekenen, moet de minimale totale kostenmethode worden gebruikt. Voor de energiekosten (met CO2 toeslag) moet een realistische waarde worden gebruikt, d.w.z. niet de waarde van bijvoorbeeld overtollige stoom. Controleer bij het berekenen van de Kapitaal Service Factor de waarde met de financiële afdeling en bepaal de levensduur van de isolatie. Een economische berekening van de isolatiedikte kan voor zowel warme systemen als koude systemen van toepassing zijn. Als de juiste economische isolatiedikte in eerste instantie is geïnstalleerd, voorkomt men later problemen (breedte van de brug, aanpassing achteraf, enz.).
Minimale Totale Kostmethode
Er zijn twee soorten kosten verbonden aan het gekozen isolatietype. Voor elke gegeven dikte is er de kosten van de isolatie en de kosten van de energie die verloren gaat door de isolatie.
Figuur 1 geeft de Minimale Totale Kostmethode. De totale kosten voor een bepaalde dikte is de som van beide kosten. Dit betekent dat ze in vergelijkbare termen moeten worden vergeleken. Daarom moeten de kosten van isolatie voor elk jaar worden geschat (= Investeringskosten x Kapitaal Service Factor). Deze worden vergeleken met de gemiddelde jaarlijkse kosten van energieverliezen gedurende de verwachte levensduur van de isolatie. In figuur 1 is dit weergegeven.
Figuur 1: Economische diktebepaling. De grafiek begint niet bij nul omdat de normale minimale mogelijke isolatiedikte 25-30 mm is (behalve voor gespoten isolatie of dunnere speciale isolatiematerialen).
De grafiek begint niet bij nul omdat de normale minimale mogelijke isolatiedikte 25 – 30 mm is (behalve voor gespoten isolatie of dunnere speciale isolatiematerialen). Bij Minimale Totale Kostmethode wordt de optimale economische isolatiedikte berekend met behulp van de volgende vergelijking: (Investeringskosten x Kapitaal Service Factor) + Jaarlijkse bedrijfskosten = Totale kosten(1). In figuur 1 is de totale kostenlijn getekend voor verschillende diktes van isolatiemateriaal. De economische isolatiedikte is de dikte die overeenkomt met het minimumpunt op de totale kostenlijn. Wanneer twee of meer isolatielagen worden gebruikt, kan elke laag zijn eigen minimum hebben. Voordat we ingaan op de details over het vinden van de minimale economische isolatiedikte, wordt de terugverdientijd methode in het kort besproken.
De Terugverdientijd Methode
Terugverdientijd wordt vaak genoemd als maat voor de levensvatbaarheid van projecten. Het gebruik van de terugverdientijdmethode wordt echter afgeraden bij het berekenen van een economische isolatiedikte. Dit komt omdat het niet de kapitaal servicefactor in rekening brengt, terwijl de eerder beschreven methode dat wel doet. Daarom houdt het geen rekening met de veranderende waarde van geld in de loop van de tijd. De kapitaal servicefactor brengt namelijk de afschrijving per jaar, rente, jaarlijkse onderhoudskosten en overhead in rekening. Kortom, de terugverdienmethode zou alleen gebruikt moeten worden voor zeer globale bepaling van de economische isolatie dikte en niet voor de uiteindelijke keuze van isolatiedikte. In dit artikel wordt op de methode niet verder ingegaan.
In een regelinstructie van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat is de terugverdientijd-methode beschreven (WJZ / 18325902). Deze kan nuttig zijn voor niet-residentiële gebouwen, zoals ziekenhuizen en grote kantoren. Kort gezegd is de berekening van de terugverdientijd gebaseerd op de vergelijking TVT = (I+F)/B. Hierbij is TVT de terugverdientijd in jaren; I de (meer)investeringen in euro’s; F de kosten voor de financiering van de (extra) investering in euro en B de jaarlijkse kostenbesparing in euro’s. Verdere details kunnen worden verkregen uit de genoemde regelinstructie van het ministerie.
Minimale totale kostenmethode uitgelegd
De minimale totale kostenmethode is de voorkeursberekeningsmethode voor economische isolatiedikte berekening voor de industrie. Het is vooral handig wanneer meer dan één laag isolatiemateriaal wordt verwacht, omdat de resultaten grafisch kunnen worden gepresenteerd en de minimum of minima onmiddellijk duidelijk zijn. Drie waarden moeten worden berekend namelijk de kapitaalkosten, kapitaalservicefactor en de jaarlijkse bedrijfskosten (operationele kosten). De kapitaalkosten kunnen worden berekend met de volgende vergelijking:
Investeringskosten(Kapitaalkosten) = (Ip * Fr * Fc + s * Fa) * Fi in EUR/j.m1 of m2
Waarbij:
– Ip de isolatieprijs is per oppervlakte eenheid (m2) of eenheid leidinglengte (m1). De gegeven waarde moet de huidige prijs van isolatie-, bevestigings- en weersbestendige materialen, installatie-, verpakkings-, transport- en belastingkosten (variabele kosten) omvatten, maar exclusief steiger- en oppervlaktebehandeling zoals ontroesten en verven (vaste kosten);
– Fr is de valutakoers factor die nodig is om de kosten in Euro (EUR) uit te drukken, of de juiste lokale valuta (in Nederland en Europa is dat factor 1);
– Fc is de complexiteitsfactor. Normaal worden de prijzen genoteerd voor rechte leidingen. De complexiteitsfactor zorgt voor de extra kosten als gevolg van fittingen, zoals afsluiters en flens verbindingen;
– s is de isolatiedikte in meters;
– Fa is een extra kost die in bepaalde gevallen aan de isolatieprijs wordt toegevoegd om de kosten van het bouwen van pijprekken, meer civiel werk, grotere platforms, enz. te dekken. Een indicatie van de extra kosten is: 400-600 EUR / m isolatiedikte voor diameters <= 20 inch leidingen; 200-300 EUR / m isolatiedikte voor diameters> 20 inch, grote diameter leidingen, vaten / kolommen; niets toe te voegen voor zeer grote diameters zoals tanks.
– Fi is de escalatiefactor voor investeringen die de huidige isolatiekosten verhogen
naar de werkelijke kosten op het moment van installatie.
De Kapitaal Service Factor (b) wordt berekend volgens de methode van de VDI 2055. In de VDI 2055 zijn drie verschillende methoden uitgelegd, waarvan er een bekend moet zijn aan het begin van een project. In dit artikel wordt de methode op basis van annuïteit gebruikt (derde methode zoal beschreven in de VDI 2055).
Kapitaal Service Factor (b) bevat afschrijving of terugbetaling 1/n (n verwachte levensduur in jaren), rente z, onderhoudskosten r en algemene kosten (overhead) g in procenten zijn gedefinieerd als in figuur 2.
De rente z kan een interne rente van de onderneming of een externe rente zijn. Vaak wordt voor r + g (onderhoud en overhead) 2% ingenomen. Het wordt altijd aanbevolen om financiële experts bij dit onderwerp te betrekken.
Voor isolatieprojecten wordt de economische levensduur van de isolatie meestal op tien jaar gesteld, hoewel dit kan variëren afhankelijk van de inspectie-eisen van lokale autoriteiten. Andere factoren die van invloed zijn op de Kapitaal Service Factor (b) zijn fasering van de CAPEX, afschrijvingen, belastingtarief, inflatie en stijgingen van de energiekosten.
De Kapitaal Service Factor (b) moet voor elk project worden gedefinieerd. Het onderhoudspercentage, dat standaard 1% is, kan worden aangepast als het juiste percentage bekend is (bijvoorbeeld op benchmarks). Voor overheadpercentages moet 1% worden gehandhaafd of anderszins worden aanbevolen door de financiële afdeling.
De jaarlijkse bedrijfskosten kunnen worden berekend aan de hand van de volgende vergelijking:
Jaarlijkse bedrijfskosten = (Ft * Hc * Q * N) * f in EUR/j.m1 of m2, waarbij:
– Ft een omrekeningsfactor is die nodig is om de eenheden J/s.m2 of J/s.m1 om te zetten in GJ/day.m2 of GJ/day.m1 omdat de warmtekosten worden vermeld in EUR/GJ. De conversiefactor (Ft) heeft de waarde: 3600 x 24 / 1.000.000.000
– Hc zijn de energiekosten die variëren naar gelang het gebruikte verwarmingsmedium. Leidingen en apparatuur die verband kunnen houden met een bepaald verwarmingsmedium moeten worden geïsoleerd met de economische isolatiedikte die voor dat verwarmingsmedium is berekend. Voor dit voorbeeld een energieprijs van €8/GJ gebruikt (€ 0.28/m3 aardgas + CO2), gebaseerd op het medium aardgas en een toeslag voor CO2. Uiteraard kunnen ook andere verwarming mediums van toepassing zijn. Denk bijvoorbeeld aan stadsverwarming (stoom en warm water).
Wanneer de energiekosten echt erg laag zijn, kan alleen isolatie voor personeelsbescherming, proces- of akoestische redenen vereist zijn. Maar met de huidige klimaatseisen zal dat meestal niet het geval zijn.
Vroeg stadium
Omdat de economische isolatiedikte in een zeer vroeg stadium van het project moet worden gespecificeerd om de breedte van leidingbruggen, bordessen en overspanningen te kunnen bepalen, moeten de veronderstelde energiekosten worden gecorrigeerd of zelfs aan de conservatieve kant zijn. Dit komt omdat veranderingen die later resulteren in een verhoogde isolatiedikte bijna onmogelijk te realiseren zijn.
– Q is het warmteverlies per oppervlakteeenheid (m2) of lengte-eenheid van de leiding (m1). De berekening van het warmteverlies is geen onderdeel van dit artikel, maar kunnen berekend worden met de gegevens zoals omschreven in dit artikel.
– N is het aantal werkdagen per jaar. Geplande onderhoudsbeurten moeten in acht worden genomen. Voor batchprocessen is het belangrijk om te weten of apparatuur tussen batches mag afkoelen of dat de temperatuur moet worden gehandhaafd.
– f (= S1/S2) is de prijsveranderingsfactor die wordt bepaald met de vergelijkingen in Figuur 3 uit VDI 2055). Hierin is:
– n verwachte levensduur, in een jaren
– z rentevoet, in %
– p prijsveranderingsfactor, in %
Opmerking: z ≠ p en z> 0%
Figuur 3: De vergelijkingen die de prijsveranderingsfactor bepalen.
Voorbeeld economische isolatiediktebepaling
Hierbij een voorbeeld van de minimale totale kostenmethode voor het berekenen van de economische isolatiedikte. Er is een beperkte set invoergegevens opgegeven. Dit is wat minimaal vereist is. In het geval van indirecte invoergegevens wordt de resulterende waarde gegeven, zoals de Kapitaal Service Factor. Het voorbeeld is niet volledig in detail uitgewerkt, maar wordt hier getoond om een indicatie te geven van de resultaten die kunnen worden verkregen. Het biedt ook een mogelijkheid om uw eigen berekening te maken of te controleren. Voor het voorbeeld worden de invoergegevens gebruikt volgens Tabel 1: Invoergegevens. De berekeningen van de warmteverliezen zijn niet opgenomen in de tabel en zijn voor dit artikel verderop samengevat in alleen de uitkomsten. De berekeningsmethoden kunnen gevonden worden in ISO 12241 of VDI 2055. Voor een niet geïsoleerde leiding: Warmteverlies niet geïsoleerde leiding: 3000 W/m1
Energiekosten niet geïsoleerde leiding: € 744.50/m1.j bepaald met de vergelijking:
Jaarlijkse bedrijfskosten = (Ft * Hc * Q * N) * f in EUR / j.m1 = € 744.50/m1.j
Dit zijn dus de totale kosten van energie (warmte) verlies.
Tabel 1: Invoergegevens.
Tabel 2: De kapitaalkosten en de energiekosten samen met gegevens die nodig zijn om de berekeningsvolgorde te volgen.
De kapitaalkosten en de energiekosten samen met gegevens die nodig zijn om de berekeningsvolgorde te volgen, worden in Tabel 2 gegeven. Niet alle tussenresultaten worden getoond. De getallen van de warmteverliezen van de geïsoleerde leiding zijn indicatief (een nauwkeurige berekening zal andere waarde kunnen tonen).
Grafiek Minimale Totale Kosten.
Hoewel de curven (zie Figuur 4) voor de investeringskosten (kapitaalkosten) en de energiekosten vrij steil zijn, is de curve van de totale kosten bijna vlak bij het optimum. Daarom kan de isolatiedikte worden afgerond op de beschikbare isolatiedikte van de fabrikant.
Figuur 4: Jaarlijkse kosten in Euro/m.j.
Dit artikel stond onder verantwoordelijkheid van CINI eerder in Isolatie Magazine 84.