Podstawy optymalizacji energetycznej obiektów

Bazując na doświadczeniach z I linii frontu eksploatacji różnorodnych obiektów oraz po wielu konsultacjach z fachowcami z branży wypracowałem 5 filarów optymalizacji zużycia energii cieplnej i elektrycznej w istniejących już obiektach zarówno tych po gwarancji i na gwarancji inaczej mówiąc jest to optymalizacja energetyczna w praktyce. Każdy audyt efektywności  energetycznej  budynku powinien obejmować każdy z tych punktów.

Sam stosuję stosuje się do tych punktów w wszystkich obiektach, które optymalizuję energetycznie, przez co ograniczam o ok. 5% – 25% całościowe zużycie energii elektrycznej i cieplnej w stosunku do średniej miesięcznej z poprzednich lat.

Centrale wentylacyjne, wentylatory, nagrzewnice elektryczne/wodne, pompy obiegowe, agregaty chłodnicze itp. zużywają znaczne ilości energii elektrycznej lub/i cieplnej. Na nic nam drogie i najbardziej efektywnie energetycznie urządzania, jeżeli pracują bez potrzeby. Obecnie producenci walczą o kilka % podniesienia sprawności urządzeń a my możemy to zmarnotrawić wymuszając niepotrzebna prace urządzeń. Rozważnie wykonana optymalizacja harmonogramów i nastaw przynosi korzystne dla instalacji bardzo znaczące oszczędności w zużyciu energii jak i w redukcji kosztów eksploatacji poprzez mniejsze zużycie filtrów, pasków czy mniejszego zużycia/występowania awarii urządzeń itp.

Nic nam po najdroższych i najnowocześniejszych urządzeniach, jeżeli nie będą pracować poprawnie. Takie urządzenia są nawet mniej efektywne energetycznie od tańszych, prostych, ale spełniających swoje założone funkcje urządzeń.

Notorycznie spotykam się z niesprawnymi odzyskami ciepła/chłodu lub z błędnymi odczytami sensorów, od których uzależnione jest sterowanie. Takie urządzenia zazwyczaj pracują na pierwszy rzut oka „poprawnie”, nie sygnalizując alarmów, bez uwag konserwatorów. Centrala z odwrotnie wysterowanym odzyskiem ciepła/chłodu pracuje mniej efektywnie od centrali bez odzysku.

Innym częstym przykładem często spotykanym są błędne wskazania czujników dwutlenku węgla (CO2), które powodują nieprawidłowe wysterowanie przepustnic VAV. Zazwyczaj w takich przypadkach urządzania pracują na 100% wydajności lub  przez konserwatorów wymuszona jest praca na 100% zamiast regulować się w zależności od potrzeb. Takie przypadki wynikają głównie z braku wiedzy o tym, jakie wartości wskazań czujników i nastaw urządzeń są prawidłowe. Poniżej przykład wskazania czujnika CO2 w pomieszczeniu. Na co może wskazywać taki odczyt w pomieszczeniu? Powietrze z kosmosu? Próżnia?

 Commissioning czyli kontrola urządzeń i instalacji pod kątem  przeznaczenia, założeń projektowych. Osobiście zalecam wykonanie  Commissioningu co ok 2-3 lata również jako sprawdzenie jakości obsługi technicznej jak i stanu urządzeń i instalacji. Więcej o Commissioninguhttp://g4e.pl/nasze-uslugi/commissioning/

Nastawy winny być dostosowane do aktualnych potrzeb obiektu a nawet są sytuacje, kiedy urządzenia pracują na nastawach z czasów rozruchu obiektu kiedy to nie liczono się kosztami energii. Spotykam też nastawy, które są dosłownie są bezmyślnie dobrane, np. zbyt mocno ogrzewamy powietrze w centrali nawiewającej do biur (np. 23 stopnie), by je lokalnie chłodzić kompensując zyski ciepła w ciągu dnia. Taka sytuacja ogrzewania przez jedną instalację i chłodzenia przez drugą instalację jest oczywistym paradoksem, niestety często spotykanym.

Bardzo ważnym elementem jest obserwacja i bieżące dostosowywani nastaw automatyki w zależności od pór roku. Np. wielokrotnie spotkałem centrale wentylacyjne, które latem o chłodniejszych porankach dogrzewały powietrze zamiast nawiewać chłodne i rześkie powietrze naturalnie chłodząc budynek. Centrale marki Swegon oferują w swoim sterowaniu funkcje „chłodzenie nocne latem”, która wykorzystuje naturalny poranny chłód do taniego wychłodzenia budynku przed gorącym dniem. Oczywiście taką funkcjonalność można zaprogramować dla większości innych central wentylacyjnych.

Nawilżanie pomieszczeń kosztuje, a przy zastosowaniu elektrodowych nawilżaczy parowych nawet ekstremalnie dużo kosztuje, a do tego często nastawy wilgotności są zbyt rygorystyczne.  Ograniczając wilgotność zadaną o ok. 15% uzyskuje się w okresie zimowym oszczędności kilkanaście do kilkudziesięciu tys. kWh miesięcznie.

Również osuszanie jest niezwykle kosztowne z względu na wykorzystywaną energię cieplną i elektryczną. W większości instalacji(poza strategicznymi) stopniowo ograniczałem kontrolę wilgotności bez jakichkolwiek uwag z strony użytkowników.  Osobiście udało mi się w osuszaniu zrezygnować z użycia ciepła  do osuszania przez recyrkulacje ciepła… Więcej: https://www.optymalizatorbudynku.pl/2016/07/chodzenie-nagrzewniacami-i-odzysk-chodu.html

Proste modyfikacje a duże oszczędności. Pomimo pracujących “poprawnie” urządzeń obserwacja układu pracy całej instalacji, zazwyczaj wskazuje możliwość wykonania dodatkowych funkcji w sterowaniu instalacjami, które mają bardzo duże przełożenie na koszty eksploatacji i komfort. Z automatyką BMS jest trochę jak winem czy whisky, czyli im starsza tym lepsza, ponieważ dynamiczny rozwój branży powoduje, że projektantom, „świeżym” programistom i automatyką itp. brakuje jeszcze doświadczenia i wiedzy z branży. Również daje się we znaki zbytnie oszczędzanie przy budowie, co skutkuje tym, że obiekty 6-15 letnie często mają automatykę, rozwiązania bardziej zaawansowane i lepiej wykonane od tych w budynkach nowo-powstałych.

Przykładowo optymalizacja energetyczna może polegać na  zaprogramowaniu uzależnienia załączania się układów np. pomp obiegowych i agregatów chłodu od realnego zapotrzebowania. Np. otwarcie zaworów jednej z chłodnic uruchamia układ.  O dziwo w starszych obiektach mających 6-7 lat z automatyką np. Honeywell programiści częściej uzależniali pracę układu wody lodowej od zapotrzebowania. Obecnie lepiej rozpisać konkretne wytyczne algorytmów sterowania, i przypilnować wykonania by skompensować niedobory doświadczenia projektantów i wykonawców. Polecam wspomagać się poradami fachowców np. z firmy Empirias Kancelaria Techniczna, z którą miałem do czynienia i bardzo chwalę.

      Niedużym kosztem, można wykonać sterowanie czasowe wentylatorów i innych urządzeń, które nadgorliwie były przewidziane do pracy ciągłej.

Harmonogramy pracy urządzeń zazwyczaj maja jedynie opcje ON/OFF i bardzo wskazane jest wprowadzenie do harmonogramów trybów o obniżonej wydajności, kiedy to mamy mniejsze obciążenie instalacji, zmienionej nastawi temperatury uzależnionej np. od pory dnia.

Ciekawe funkcjonalności do wprowadzenia oraz  przyszłość systemów zarządzania budynkiem i energią BMS SZE BEMS:  https://optymalizatorbudynku.pl/systemy-bms-sze/

Punkt jest wyczerpująco opisany pod linkiem:

https://www.optymalizatorbudynku.pl/2017/04/ciecie-zapotrzebowania-na-energie.html

Za moc zamówioną trzeba płacić przez cały rok niezależnie od jej wykożystania.  Spotykałem sytuacje jak okresowo w czasie mrozów brakowało mocy na węźle cieplnym.  W takim przypadku zarządca decydował się na zwiększenie mocy na węźle zamiast zdecydować się na ograniczenie zużycia ciepła przez mało znaczące układy lub przede wszystkim poszukać przyczyny tak dużego zużycia ciepła. Obliczona w projekcie moc cieplna zakłada prawidłową pracę wszystkich urządzeń a przede wszystkim odzysków ciepła! Znam przypadek jak zwiększano moc na węźle, w budynku, gdzie centrale o sumarycznym wydatku ok. 26 000 m3/h miały odwrotnie wysterowany odzysk. Centrale o sumarycznym wydatku ponad 30 000 m3/h miały niesprawne odzyski glikolowe a centrale(bez odzysku) garaży i pomieszczeń technicznych ogrzewały mroźne powietrze do ok. 22 stopni. Prościej wydać nie swoje pieniądze na zwiększenie mocy niż poszukać przyczyny nadmiernego zużycia ciepła.

Za moc zamówioną węzła cieplnego, płacimy przez cały rok a w krótkich okresach, kiedy mogłoby brakować mocy moglibyśmy ograniczać prace mało ważnych układów. Na optymalizacji mocy zamówionej elektrycznej i cieplnej osiągamy przeważnie od kilku do kilkunastu tysięcy zł oszczędności miesięcznie. Optymalizacja mocy zamówionej to nie jest wprost optymalizacja energetyczna(choć daje oszczędności) lecz sama analiza danych często również doprowadza do ograniczenia zużycia energii. Ja przykładowo często wykrywam, nadmierne zużycie ciepła w okresach przejściowych. Prosta zmiana nastaw sterownika węzła znacząco pozwoliła na redukcję zużycia energii cieplnej w okresach przejściowych

 Niniejszy poradnik mam nadziej, że będzie krótkim przydatnym szkoleniem z efektywności energetycznej.