Termomodernizacja

DORADCA ENERGETYCZNY
Termomodernizacja
Inteligentne sterowanie i regulacja instalacji
Maciej Danielak
Dzięki nowoczesnym i inteligentnym systemom sterowania możliwe są do osiągnięcia
znaczne oszczędności w zużyciu energii. Systemy te można, a nawet powinno się stosować także w budynkach poddanych termomodernizacji. Zagadnieniu temu poświęcam
kolejny odcinek naszego cyklu.*
P
odczas modernizacji systemów grzewczych
czy klimatyzacyjnych klasyczne rozwiązania
regulacyjne mogą być zastępowane nowymi,
wysoko sprawnymi technikami regulacji. Będzie
to służyć nie tylko energooszczędnej pracy instalacji, przy zachowaniu warunków komfortu, ale
też zwiększy jej żywotność oraz wydłuży cykle
konserwacyjne. Dzięki samej tylko optymalizacji parametrów regulacyjnych można osiągnąć
oszczędności w zużyciu energii rzędu 15%.
Poniżej przedstawiam wybrane czynniki, które mają
znaczenie przy wyborze wysokojakościowego systemu sterowania oraz umożliwiają optymalizację
działania instalacji grzewczej czy klimatyzacyjnej
przy wykorzystaniu inteligentnych sterowników.
Energooszczędne funkcje
regulacyjne
Energooszczędność budynku nie wynika jedynie z izolacyjności jego ścian, dachu i okien,
architektury, jakości wykonania czy wielkości
powierzchni zewnętrznych. Na poziom zużycia
energii w istotny sposób wpływa też zastosowany system regulacyjny.
Energooszczędne systemy regulacyjne uruchamiają źródło ciepła tylko wtedy, gdy odbiorniki
tego wymagają. Oznacza to, że każdy odbiornik
– obieg grzewczy, c.w.u., instalacja wentylacyjna
lub sterowanie pokojowe – wysyła sygnał zapotrzebowania na ciepło do źródła wówczas, gdy
go potrzebuje w czasie użytkowania. Czas użytkowania dla każdego odbiornika jest indywidualnie ustawiany. Dzięki tej funkcji eliminowane są
straty ciepła przygotowywanego niepotrzebnie.
Sterowanie obiegiem
grzewczym
W większości instalacji ze względu na koszty stosowane są systemy sterowania pogodowego z regulacją temperatury zasilania. Podczas wymiarowania grzejnika również nastawa
krzywej grzewczej odbiornika ma duży wpływ
na energooszczędność. Zwiększona moc grzejnika pozwala na optymalną regulację, szybsze nagrzewanie i szybszy spadek temperatury powrotnej, a niższa temperatura powrotu
zapewnia z kolei redukcję strat ciepła na przewodach. Obniżenie temperatury powrotu w przy-
padku kotłów niskotemperaturowych oraz kondensacyjnych umożliwia znaczne obniżenie
temperatury spalin, w konsekwencji czego wzrasta sprawność tych kotłów.
!
Podczas regulacji zwróćmy szczególną
uwagę na nastawę krzywej grzewczej.
Przesunięcie krzywej o ±5 K zmienia zużycie
energii o ±19%. Przy regulacji pogodowej
warto zadbać, aby zastosowany regulator
utrzymywał możliwie niską temperaturę
zasilania, np. poprzez automatyczną adaptację krzywej grzewczej.
Jeśli wykorzystuje się regulator pogodowy, nie
jest możliwe, aby zniwelować wpływ promieniowania słonecznego oraz dodatkowych zysków
ciepła od urządzeń czy większej liczby osób.
Zyski te można uwzględniać jedynie przy zastosowaniu regulacji pokojowej.
Regulacja pompy
Całkiem spore oszczędności przynosi montaż
pomp regulowanych w funkcji zapotrzebowania. W wielu wypadkach pompa w obiegu
grzewczym działa 24 h na pełnych obrotach. Biorąc pod uwagę, że moc elektryczna takiej pompy
jest rzędu 100 W, zużywa ona niepotrzebnie
znaczną ilość energii. Co prawda ze względu
na ryzyko zamarznięcia pompa powinna działać
w sposób ciągły, jednak gdy granica zamrożeniowa jest przekroczona w górę, pompa mogła W tym roku, w PI 2/2014 i PI 4/2014, w ramach cyklu
poświęconego termomodernizacji budynków, zostały
opublikowane artykuły, w których przedstawiono m.in.
środki służące minimalizacji zużycia energii, oczekiwane
efekty takich działań, potencjał termomodernizacyjny
w Polsce, a także możliwości w zakresie modernizacji
źródeł ciepła.
*
1. Źródła zużycia energii w instalacji oraz potencjał oszczędnościowy, [1]
38 Polski Instalator 5/2014
DORADCA ENERGETYCZNY
Tab. 1 Możliwości w zakresie obniżenia zużycia energii zależnie od istniejącego systemu sterowania
Potencjalne oszczędności energii
Gdy w domu jest centralnie sterowana instalacja,
Gdy w domu jest instalacja on/off, z indywidualnym
bez indywidualnego sterowania dla poszczególnych
sterowaniem dla poszczególnych pomieszczeń
pomieszczeń
-30% zastosowanie indywidualnego sterowania dla pomieszczeń -20% montaż sterownika PI
-20% montaż sterownika PI
-10% dzięki regulacji pogodowej
-10% dzięki regulacji pogodowej
-10% przez zastosowanie trybu obniżenia temperatury
-10% przez zastosowanie trybu obniżenia temperatury
Możliwa redukcja zużycia energii do 55%
Możliwa redukcja zużycia energii do 35%
by działać jedynie wtedy, gdy jest to potrzebne.
W ten sposób można zaoszczędzić od 30 do 60%
energii elektrycznej.
Oszczędności na obiegu
hydraulicznym
Pokaźne oszczędności można także uzyskać
w obszarze hydraulicznym instalacji grzewczej.
Należy jednak w tym celu przeanalizować cały
system hydrauliczny, a nie tylko pojedyncze
jego komponenty, sprawdzając, czy osiągnięte
są odpowiednie parametry w zakresie:
grzewczej wymaganej przez odbiorniki oraz
mocy przygotowanej przez źródło.
Pamiętajmy też, że regulator – zapewniając możliwie długie okresy pracy i rzadkie załączanie i wyłączanie się kotła – zwiększa żywotność instalacji.
Sterowanie instalacją
wentylacyjną
Duże zużycie energii przez instalację wentylacyjną często wynika z jej przewymiarowania.
Redukcja strumienia nawiewanego do minimalnych wymagań higienicznych pozwala
Jednym z nieodłącznych elementów termomodernizacji jest analiza strategii
regulacyjnej i optymalizacja lub poprawa jej działania. Nowoczesne systemy regulacyjne i sterownicze dają duże możliwości zaoszczędzenia energii
i poprawiają komfort użytkowania.
⚫⚫równoważenia hydraulicznego,
⚫⚫energooszczędnej pracy pompy,
⚫⚫optymalnego zakresu pracy pompy,
⚫⚫redukcji oporów przepływu,
⚫⚫optymalnego punktu pracy zaworów regulacyjnych,
⚫⚫redukcji strumienia przepływu.
Sterowanie źródłem ciepła
Gdy w ramach termomodernizacji budynku planowana jest również modernizacja źródła ciepła,
opłacalne jest zastosowanie kotła kondensacyjnego. Zwiększone koszty inwestycyjne zwracają
się już po kilki latach dzięki mniejszym kosztom
eksploatacyjnym. Warto rozważyć także zastosowanie pompy ciepła.
W strategii regulacyjnej praca nowego i oszczędnego źródła ciepła powinna być priorytetowa,
a konwencjonalne źródło ciepła załączać się
powinno jedynie dla pokrycia szczytowego
zapotrzebowania. Scenariusz regulacyjny powinien gwarantować, że moc grzewcza będzie
osiągana przy maksymalnej sprawności źródła.
Można to osiągnąć przez porównywanie mocy
www.polskiinstalator.com.pl
tego typu polega na regulacji ilości powietrza
zewnętrznego, jak i nawiewanego poprzez regulację obrotów wentylatora. Powietrze świeże
doprowadzane jest jedynie wtedy, gdy wartości
mierzone CO2 przewyższają nastawę. Energooszczędność instalacji dodatkowo zwiększa zastosowanie odzysku ciepła oraz funkcji przewietrzania
nocnego.
Regularne przeglądy i serwis
instalacji
Istotnym wymogiem związanym z energooszczędnością instalacji HVAC są ich regularne przeglądy i konserwacja. Również w tym zakresie
nowoczesne systemy sterownicze zapewniają
komfort – plan serwisowy można wprowadzić
bezpośrednio do pamięci urządzeń jako jedną
z ich funkcji. Po przekroczeniu określonego terminu lub czasu pracy pojawi się alarm serwisowy, informując że system wymaga obsługi autoryzowanej grupy. ■
Źródło:
[1] Energieagentur Österreich
na oszczędności od 30 do 50%. Optymalne
skoordynowanie regulacji temperatury, wilgotności i strumienia daje dodatkowo od 10
do 15% oszczędności.
W klasycznych instalacjach wentylacyjnych sterowanie temperaturą, wilgotnością i obrotami
wentylatora odbywa się niezależnie. Prowadzi
to do niepotrzebnych zakłóceń pracy instalacji. Mogą wtedy występować następujące
problemy:
⚫⚫jednoczesne wahania temperatury i wilgotności względnej;
⚫⚫zbyt wysokie wartości nastawy zadane w celu
kompensacji odchyleń, a tym samym niepotrzebny wkład energii;
⚫⚫częste załączanie zaworów, pomp przy wahaniach parametrów;
⚫⚫niedokładne utrzymywanie wartości zadanych.
Regulacja czujnikiem CO2 oraz
odzysk ciepła
Zastosowanie czujnika CO2 do sekwencji regulacyjnej może przynieść oszczędności w zużyciu energii od 30 do nawet 50%. Sterowanie
O AUTORZE
dr inż. Maciej Danielak,
autor niezależny
39