Oszczędność na chłodno

Kwestie budowlane
Oszczędność na chłodno
Niezależne badania EDSL wykazały, że technologia belek chłodzących może przyczyniać się do oszczędności kosztów na średnim poziomie 22% - mówi Andrew Jackson
Pisaliśmy już w tym roku w RAC, że Stowarzyszenie Belek
i Sufitów Chłodzących (Chilled
Beams and Ceiling Association –
CBCA) przeprowadziło badania
w celu identyfikacji zachowań
nabywczych właścicieli budynków i projektantów systemów
chłodzenia, którzy bazują przede
wszystkim „na tym, co wiedzą”.
Dodatkowo z powodu recesji konieczna jest minimalizacja kosztów
kapitałowych, przez co producenci
belek i sufitów chłodzących stoją
przed wyzwaniem: muszą dowieść,
że w dłuższym okresie takie podejście nie jest najbardziej efektywne
ekonomicznie.
Żeby zmienić przekonania nabywców, CBCA stworzyło
darmowy przewodnik zatytułowany
„Wprowadzenie do zagadnienia
belek i sufitów chłodzących” („An Introduction to Chilled Beams
and Ceilings”) oraz Arkusz Techniczny 001 w ramach „Komfortu
termicznego” („Thermal Comfort”).
To pierwsze etapy szeroko zakrojonego programu zwiększenia
aktywności CBCA, aby prezentować standardy najlepszych praktyk
i korzyści z użytkowania takich
systemów chłodzenia.
Najnowsze badania zawierają
krytyczną ocenę oszczędności
kosztów energii w budynkach
komercyjnych. Wyniki uzyskane w nowym Tas Energy Study EDSL
przeprowadzonym wspólnie z CBCA dotyczyły porównania rocznych kosztów zużycia energii
w budynkach i wykazały, że
możliwa jest oszczędność energii
i kosztów dzięki zastosowaniu
produktów, które są już dostępne
na rynku.
Szacunkowo te oszczędności
kosztów energii zostały wyliczone
na około 17% rocznie w przypadku
systemu pasywnych belek chłodzących i około 22% w przypadku
systemu aktywnych belek chłodzących w porównaniu do generycznego modelu klimakonwektorów
VAV.
Współdzielenie wiedzy
Technologia belek chłodzących
nie jest nowa. W ciągu ostatnich
ośmiu lat belki i sufity chłodzące
pozyskały istotny segment rynku
alternatywnych technologii klimatyzacji.
Ryc. 1: Wyniki testu EDSL
Miejsce
– badanie dla cen 13p/kWh za elektryczność i 5p/kWh za gaz
Zużycie energii (kWh)
FCU
1
2
3
4
FCUACB
Koszty eksploatacji (£)
%
OSZCZĘDNOŚCI
RE FCU
FCU
%
ACB
FCU- ACB
OSZCZĘDNOŚCI
RE FCU
Londyn
198897
163756
35141
17.7
£22,463
£17,984
£4,479
19.9
Birmingham
185447
150598
34849
18.8
£20,516
£16,076
£4,440
21.6
Londyn
404008
327919
76089
18.8
£46,093
£36,425
£9,668
21.0
Birmingham
375536
299479
76057
20.3
£42,117
£32,456
£9,661
22.9
Londyn
392231
319457
72774
18.6
£44,616
£35,366
£9,250
20.7
Birmingham
365010
292599
72411
19.8
£40,778
£31,575
£9,203
22.6
Londyn
800175
642348
157827
19.7
£91,894
£71,892
£20,002
21.8
Birmingham
742509
584320
158189
21.3
£84,051
£64,004
£20,047
23.9
432977
347560
85417
19.7
£49,066
£38,222
£10,844
22.1
Średnio
Jednakże od czasu wprowadzenia
silników EC dla konwektorów FCU
dotarcie belek chłodzących do
rynku jest utrudnione, ponieważ
nie używają one żadnych wtórnych
bezpieczników.
Uwzględniając te fakty, korzystne
byłoby dopuszczenie większej
mocy właściwej (SFP) wentylatora, jak w przypadku FCU. CBCA
uważa, że dalsze zwiększanie
SFP wentylatorów wtórnych w
przeciwieństwie do dopuszczalnych dla centralnych systemów
wentylacyjno-klimatyzacyjnych
(na tym samym poziomie w obu
przypadkach) byłoby niesprawiedliwe, ale według najnowszych
badań technologia belek chłodzących nadal powinna być rozważana na równi z innymi systemami
chłodzenia, ponieważ potencjalna
oszczędność energii jest istotna.
„Szczerze wierzymy,
że technologia belek
chłodzących jest skuteczną alternatywą i często powinna
być pierwszym wyborem”.
24WRZESIEŃ 2013 | Chłód i klimatyzacja
ACB
Przez lata byliśmy świadkami niejasności wokół wydajności belek
i sufitów chłodzących i chcieliśmy
ostatecznie zamknąć ten etap za
pomocą faktów. W związku ze
zmianami Części L Przepisów Budowlanych, jest to ważne także dla
projektów wykonania rządowych
celów energetycznych: niedawno
ogłoszono docelowy poziom 9%
dla budynków oprócz budynków
mieszkalnych.
Poza tym koszty zużycia energii
są ważną sprawą, dlatego należy
rozważyć zarówno koszty bieżące,
jak i koszty produktu w całym cyklu
życia.
Rozwiązania oparte na belkach
chłodzących mają być może wyższe koszty kapitałowe niż niektóre
alternatywne systemy, ale to badanie dowodzi, że technologia belek
chłodzących jest wyjątkowo wydajna. Oczywiście, cena jest istotnym
czynnikiem wyboru produktu, ale
przy ocenie stosunku wartości do
ceny trzeba na samym początku
wziąć pod uwagę koszty całego
cyklu życia, ponieważ produkty instalowane obecnie muszą spełniać
oczekiwania użytkowników przez
dziesięciolecia. Przy niewielu
częściach ruchomych, takich jak
w mechanicznych wentylatorach,
koszty bieżącej konserwacji belek
chłodzących są wyraźnie niższe.
Jak często przy początkowych
kosztach kapitałowych ocenia się
potrzebę i koszty konserwacji?
Co ciekawe, zastosowanie belek
chłodzących zwykle wiąże się
bezpośrednio z projektami współfinansowanymi przez właściciela-użytkownika i rząd. W takich
przypadkach klienta zwykle stać
na wstępne koszty kapitałowe, co
pozwala mu z czasem maksymalizować zasoby i bezpośrednio
korzystać z długoterminowych
zysków.
Poszczególne jednostki zaangażowane w proces wyboru powinny
współpracować. Wątpliwości, jakie
często podnoszą interesariusze
projektów, różnią się od problemów
właścicieli budynków, inżynierów-konsultantów albo architektów.
Jeśli chodzi o właściciela budynku,
specyfikacja może być uzależniona od dostępu do informacji na
temat oferowanych systemów klimatyzacji i od sugestii profesjonalnych doradców o najwłaściwszym
rozwiązaniu dla danego budynku,
zaś dla inżynierów-konsultantów
będzie się liczyć osobiste doświadczenie z systemem i wyniki
wydajności. Równowaga i estetyka
będą kluczowe dla architekta.
Głównym celem CBCA jest
www.racplus.com
wsparcie edukacji zainteresowanych stron, aby podejmowały
bardziej świadome decyzje.
Mocno wierzymy, że technologia
belek chłodzących to skuteczna
alternatywa, która często powinna
być pierwszym wyborem. Mamy
nadzieję, że raport EDSL i nasze
stałe wysiłki na rzecz konkretnej
i precyzyjnej informacji rynkowej
ułatwią procesy decyzyjne.
Ryc. 2: Porównanie rocznych kosztów energii (%)
Budynek 1 –
Birmingham
Podsumowanie wyników
Nowe badanie Tas Energy Study
EDSL zawiera symulację dynamicznej wydajności termicznej
dla czterech budynków biurowych
różnej wielkości i porównanie
zużycia energii, emisji CO2 i kosztów bieżących przy zastosowaniu
różnych systemów grzewczo-
wentylacyjno-klimatyzacyjnych 78.4
7.4
78.2
Budynek 4 –
Londyn
76.1
Budynek 4 –
Birmingham
Pasywne belki chłodzące (95% system oparty na konwekcji; 5% system radiacyjny)
■ Aktywne belki chłodzące.
Wybrane budynki miały konstrukcję i efektywność izolacyjną
zgodne z częścią L2 Przepisów
Budowlanych. Podzielono je na
strefy zgodnie z przewodnikiem
modelowania NCM (Państwowa
Metodologia Obliczeniowa – National Calculation Methodology),
uwzględniając strefy o obwodzie
6 m, które pozwalają na analizę
zróżnicowanych zysków energii
słonecznej.
■ Czy dany system spełnia warunki specyfikacji wydajności?
■ Czy dane rozwiązanie efektywnie wykorzystuje energię?
■ Czy spełnia wymogi Części L Przepisów Budowlanych?
■ Czy rozwiązanie jest ekologiczne (optymalizacja chłodzenia
darmowego / powiązanie z technologią ekologiczną, np. źródła gruntowe)?
■ Czy system zapewnia komfort termiczny dla użytkowników?
■ Jaki jest przewidywany okres eksploatacji systemu / urządzeń końcowych?
■ Jakie są warunki konserwacji? Jaki jest faktyczny koszt utrzymania systemu po jego okresie eksploatacji?
■ Jakie są koszty użytkowania?
84.5
83.1
100
100
83.4
100
81.7
Pasywne belki chłodzące
■ Klimakonwektory VAV z silnikami EC
Główne kryteria wyboru systemu:
100
100
w tych budynkach biurowych.
Przeanalizowano trzy systemy:
Wybór systemu 100
82.6
79.3
Budynek 3 –
Birmingham
■
100
100
Budynek 3 –
Londyn
Aktywne belki chłodzące
84.1
77.1
Budynek 2 –
Birmingham
85.3
84.0
79.0
Budynek 2 –
Londyn
Cieszymy się, że raport rozpocznie debatę, ponieważ opisywane
wyniki oznaczają, że rynek może
samodzielnie wyciągnąć wnioski z
tego badania. To właściwy moment
dla całego sektora, aby zbadać
możliwości technologii chłodzącej
i zidentyfikować te opcje, które
najbardziej efektywnie wykorzystują energię.
Wyniki badania są dostępne w
momencie, kiedy podaż i popyt energii są na szczycie listy
zainteresowań mediów, a zarówno
przedstawiciele władz, jak i
komercyjni i publiczni właściciele
nieruchomości analizują skutki
luki wydajności energetycznej w
Wielkiej Brytanii. Ważne jest, abyśmy w ramach sektora dzielili się
wiedzą, która ułatwi projektowanie
lub adaptację budynków, aby były
bardziej wydajne. Technologia
belek chłodzących to skuteczne
rozwiązanie – dostępne już dziś i o
dowiedzionym potencjale generowania oszczędności energii.
80.1
Budynek 1 –
Londyn
Klimakonwektory
VAV
Każdy system obejmował wysokiej
wydajności agregat chłodzący,
dostarczający schłodzoną wodę
do analizowanych jednostek końcowych. Pompa ciepła ze źródłem
powietrza przenosi ogrzewanie i
chłodzenie do cewek DX w centrali
wentylacyjno-klimatyzacyjnej z
funkcją odzyskiwania ciepła –
centrale we wszystkich systemach
były dostosowane do zapewnienia minimalnej ilości świeżego
powietrza wymaganej dla wnętrz
biurowych zgodnie z metodologią
NCM.
Każdy system posiadał bojler o
wydajności 90%, a wydajność DFX
oparto na typowej jednostce odzysku ciepła Mitsubishi VRF.
Roczne oszczędności bieżących
kosztów energii przy zastosowaniu
belek chłodzących przedstawiono
na Rycinie 2. Wykres pokazuje
dane dla poszczególnych budynków i potencjalne oszczędności
kosztów bieżących wyrażone jako
odsetek wartości bazowej dla
systemu klimakonwektorów VAV
(100%).
Przeprowadzone badanie modelowania kosztów energii jednoznacznie wykazało, że zużycie
energii zarówno przy systemie
pasywnych, jak i aktywnych belek
chłodzących jest niższe niż w
systemie klimakonwektorów VAV;
przeciętne roczne oszczędności
kosztów energii dla budynków
w obu miastach wyniosły około
17% dla systemów pasywnych
belek chłodzących i około 22% dla
systemów aktywnych belek chłodzących w porównaniu do systemu
klimakonwektorów VAV.
Co ciekawe, system pasywnych
25WRZESIEŃ 2013 | Chłód i klimatyzacja
belek chłodzących zużywał mniej
energii niż klimakonwektory VAV,
ale nieco więcej niż system aktywnych belek chłodzących. Wynika
to przede wszystkim z faktu, że
w wentylacji pasywnymi belkami
chłodzącymi konieczna jest wyższa temperatura dostarczanego
świeżego powietrza (aby zapewnić
komfort użytkowników) niż w przypadku systemów aktywnych belek
chłodzących.
W obu systemach stała moc
właściwa wentylatora dla centrali
wentylacyjno-klimatyzacyjnej była
taka sama. Wyższa temperatura
dostarczanego powietrza w modelu wentylacji wyporowej wiąże
się z większym wykorzystaniem
energii w obwodzie DX ponownego ogrzewania świeżego powietrza
oraz zmniejszeniem dostępnego
chłodzenia przepływu powietrza.
Dlaczego w niektórych porach
roku, kiedy warunki zewnętrzne
umożliwiają systemowi aktywnych
belek chłodzących skuteczniejsze
pozyskanie wyższego poziomu
„darmowego” chłodzenia przepływu niż w przypadku systemów
pasywnych, systemy pasywne
nadrabiają niedobory za pomocą
chłodzenia przepływem wody,
przez co zużycie energii w agregacie chłodniczym nieco wzrasta.
Dalsze oszczędności są możliwe
dzięki zwiększeniu przepływu chłodzonej wody i odzyskiwaniu temperatury w pojedynczych belkach
chłodzących – zgodnie z modelem
korelacji temperatury przepływu
wody i współczynnika wydajności
chłodniczej.
Dzięki rozwojowi w projektowaniu
belek chłodzących dostępne są
też belki o wysokiej wydajności.
Należy je stosować z zachowaniem takiej samej liczby jednostek
/ metrów bieżących belek jak w tradycyjnych projektach, ale z temperaturą wody podniesioną
o kilka stopni Celsjusza powyżej
standardowej wartości 14°C, co – jak wykazało badanie – znacznie
zmniejsza zużycie energii.
Każdy 1 stopień powyżej standardowej temperatury dla belek chłodzących (czyli 14°C)to potencjalna
oszczędność 3-4% ogólnego
zużycia energii.
Jeśli jednakże kluczowym wyzna-cznikiem jest zmniejszenie kosztów inwestycyjnych, a nie zużycia
energii, przy wykorzystaniu wysokiej wydajności do zmniejszenia
łącznej liczby / metrów bieżących
belek aktywnych, projektant
powinien pamiętać o wytycznych
komfortu użytkownika (ISO 7730).
Andrew Jackson jest przewodniczącym Stowarzyszenia Belek i Sufitów Chłodzących
www.racplus.com