Systemy zarządzania energią w budynku – wpływ na jego efektywność energetyczną

Przystępując do wznoszenia budynku znaczna część inwestorów w swoich analizach ekonomicznych głównie koncentruje się na kosztach związanych z realizacją obiektu, w mniejszym stopniu analizując późniejsze koszty ich eksploatacji, a jeżeli już do takich rozważań dochodzi to poszczególne elementy i systemy, są częstokroć traktowane wybiórczo. Część parametrów związana z konstrukcją, oraz wyposażeniem technicznym budynków mającymi wpływ na ich efektywność energetyczną została określona przepisami od których nie ma odstępstwa. Wypełniając   te wymogi większość inwestorów nie zastanawia się w jaki sposób można jeszcze ograniczyć koszty eksploatacyjne, gdyż powszechnie uważa się że oszczędność energii w budynkach to właśnie odpowiednio niskie współczynniki przenikania ciepła przegród, oraz zastosowanie nowinek technologicznych jakim są urządzenia i instalacje pracujące w oparciu o OZE, lub oświetlenie leedowe.  Rzeczywistość jest nieco inna, gdyż nieodpowiednie zarządzanie pracą nawet najnowocześniejszych systemów i instalacji w budynku nie daje oczekiwanych efektów ekonomicznych i ekologicznych. Aby poprawić ten stan rzeczy zasadnym wydaje się zastosowanie aktywnego systemu kontrolującego zarówno budynek jaki i jego użytkowników.

DLACZEGO TO TAKIE WAŻNE ?

Rozważania w tym zakresie należałoby rozpocząć od odrzucenia sposobu myślenia o tu i teraz, i spojrzeć na budynek w dłuższym horyzoncie czasowym zwanym cyklem życia lub eksploatacji budynku. Czas ten został przyjęty przez naukę jako okres 25 – 30 lat. Analizując zatem nakłady inwestycyjne w 30 letnim cyklu życia, koszty wzniesienia obiektu stanowią zaledwie 25%, a około 65%  są to koszty eksploatacyjne.

 

Z  podziału  kosztów eksploatacyjnych wynika iż koszty energii będą stanowiły od 30 do nawet 40% ( w zależności od standardu energetycznego budynku i jego wyposażenia technicznego), co pozwala na określenie wydatków na energię na poziomie 19,5 – 26% całych kosztów związanych z realizacją i utrzymaniem obiektu w analizowanym okresie. Jeżeli chodzi o strukturę kosztów energii to została przedstawiona na wykresie numer 2 i wynika z niej że najwięcej zużywamy na ogrzewanie, wentylację/klimatyzację, oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej, te trzy systemy mogą pochłonąć aż 85%   kosztów ponoszonych na energię.

 

Mając na względzie  przedstawione dane zasadnym wydaje się to o czym wspomniałem  już we wstępie , a mianowicie  zadbać o optymalizację zużycia energii w budynku stosując odpowiednie sterowanie poszczególnymi instalacjami i urządzeniami.  Ameryki to autor nie wymyślił rzekło zapewne w tej chwili wielu czytelników zapoznających się z niniejszym materiałem. Mamy przecież zawory termostatyczne oraz odpowiednią automatykę, dla każdego z systemów zainstalowanych w budynku. Tego typu rozwiązania mają dwa podstawowe mankamenty:

  • Dane do regulacji pracy poszczególnych systemów nie są przetwarzane przez jeden sterownik mający komplet informacji o potrzebach budynku,
  • Praca systemów i instalacji może się czasowo na siebie nakładać ( np. chłodzenie i ogrzewanie),

Niemniej jednak jest to jak najbardziej podstawa bez której trudno myśleć o bardziej zaawansowanych rozwiązaniach.

FUNKCJE SYSTEMU ZARZĄDZANIA

  • Sterowanie oświetleniem,
  • Sterowanie ogrzewaniem,
  • Sterowanie roletami i napędami bramowymi,
  • Sterowanie chłodzeniem i regulacja parametrów klimatu,
  • Powiadomienia i nadzoru nad pracą,
  • Zintegrowanie w/w systemów i funkcji.

Gdyby funkcjonalności rozpatrywać jedynie hasłowo, to oczywiście większość inwestorów wyrazi nimi zainteresowanie, co więcej znajdzie się spora grupa dostawców mogących nam zaoferować rozwiązania systemowe spełniające przedstawione wymagania. Diabeł jak zwykle tkwi w szczegółach, i jeżeli chodzi o detale sterowania poszczególnymi systemami  to:

  • Płynne sterowanie oświetleniem może odbywać się na podstawie pomiaru jego natężenia i zróżnicowanie wysterowania jasności opraw zależnie od pory dnia i ich położenia,
  • Wykrywanie obecności osób przebywających w pomieszczeniach powinno być impulsem do samoczynnego wyłączania oświetlenia i dostosowania parametrów HVAC w ciągu dnia,
  • Sterowanie żaluzjami, powinno mieć na celu eliminację zysków ciepła od nasłonecznienia(pozwala na uzyskanie obniżenia mocy klimatyzacji i związanych z tym oszczędności), ponadto powinno ono ograniczać doświetlanie pomieszczeń światłem sztucznym w sytuacji korzystnego oświetlenia naturalnego, jak również zapewniać zamykanie żaluzji np. poza godzinami pracy biura( dodatkowe oszczędności kosztów ponoszonych na klimatyzację,
  • VAV wyposażony w czujniki: temperatury, zajętości, oraz stężenia CO2 pozwala na doprowadzenie ilości uzdatnionego powietrza wynikającego z rzeczywistego zapotrzebowania.
  • Możliwość kontroli w ustalonych granicach nad funkcjonowaniem instalacji w budynku przez użytkownika, gdyż arbitralne sterowanie najczęściej nie uwzględnia subiektywnych potrzeb i odczuć, przynosząc skutek odwrotny od zamierzonego na skutek nieracjonalnych działań jak np. otwieranie okien, co prowadzi to powstania strat, zamiast zysków.

ILE MOGĘ OSZCZĘDZIĆ ?

Oszczędności uzyskuje się dzięki funkcjom, które bez udziału obsługi zapewniają, że każda instalacja działa tylko wówczas gdy to konieczne i tylko z taką wydajnością, jaka jest niezbędna do uzyskania komfortu. Wszystko ponadto to straty energii i zbędne zużycie urządzeń.

 

Źródła informacji: University of applied sciences Hannover, department of energy systems, Prof. Dr. Nordman; Data estimation: University of applied sciences Hannover and IWU Darmstadt

IDEALNY UKŁAD SYSTEMU ZARZĄDZANIA

Decydując się na kompleksowe sterowanie, często dochodzi do sytuacji kiedy pojedyncze w pełni zautomatyzowane pomieszczenie wygląda jak na rysunku.

 

 

Tak rozbudowany układ jest pokłosiem zainstalowania trzech odrębnych systemów, a dodatkowo próba ich synchronizowania kończy się z reguły fiaskiem co negatywnie wpływa na ich działanie. Warto też zwrócić uwagę na koszty związane z realizacją takiej instalacji:

  • Oddzielne projekty dla każdej z instalacji,
  • Oddzielne magistrale,
  • Większa ilość okablowania,
  • Oddzielne systemy nadzoru,
  • Konieczność podpisania oddzielnych umów z serwisantami,
  • Podzielona odpowiedzialność za poprawność działania,
  • Oddzielne odbiory na etapie końcowym inwestycji,
  • Oddzielne szkolenia dla personelu technicznego.

Poszukującym rozwiązania pozbawionego opisanych powyżej bolączek  godnym zainteresowania może być  system Smart Room Control oferowany przez firmę Distech Controls. Schemat instalacji jest bardzo prosty i czytelny.

 

Modułowy system obejmuje wszystkie najbardziej energochłonne instalacje pomieszczeń. Elementy montowane lokalnie przy obsługiwanych urządzeniach. Sterowniki i moduły mają wbudowane wszystkie niezbędne elementy i nie wymagają szaf. Są podłączane bezpośrednio do urządzeń i zasilane z sieci. Wielofunkcyjne czujniki i nastawniki ograniczają koszty kabli, montażu i eliminują konieczność integracji. Możliwość współpracy z tradycyjnymi stykami i przełącznikami zostaje zachowana. Porównując instalację zaproponowaną przez  Distech Controls z innymi rozwiązaniami różnica jest widoczna gołym okiem.

Mamy więc:

  • Jeden łatwy projekt,
  • Jednego wykonawcę,
  • Jedną magistralę,
  • 50% okablowania,
  • Jeden nastawnik,
  • 30% urządzeń w sieci,
  • Jeden standardowy protokół komunikacji do BMS,
  • Łatwy serwis,
  • Brak konieczności integracji 3 systemów,
  • System niewrażliwy na lokalne awarie,
  • Optymalne sprawdzone gotowe algorytmy regulacji
  • Certyfikowane urządzenia.

OCENA WPŁYWU TECHNICZNEGO ZARZĄDZANIA NA ZUŻYCIE ENERGII

Podejmując decyzję o instalacji systemu zarządzania energią inwestorzy zadają sobie pytania: jakie oszczędności uzyskają w ten sposób? I jakich niezależnych kryteriów użyć dla określenia wartości oszczędności przy zastosowaniu konkretnej automatyki? Z pomocą przychodzi tutaj norma EN 15232 Energetyczne właściwości budynków – wpływ automatyzacji, sterowania i technicznego zarządzania budynkami, która precyzuje metody oceny wpływu automatyki na energochłonność, oraz metodę obliczania współczynników oszczędzania energii. Obejmuje ona dwa typy instalacji: system automatyki i zarządzania BACS (building automation and control system), oraz system technicznego zarządzania budynkiem TBM (technical management system). Norma zawiera zalecenia co do stosowania systemów w różnych typach obiektów,  szczegółowo opisując funkcje, które muszą być wdrożone w budynkach, aby systemy mogły przynależeć do poszczególnych kategorii. Rozróżnione są w niej budynki mieszkalne i niemieszkalne.

Jeżeli chodzi o wyposażenie systemów BACS i TBM dla poszczególnych klas to:

Klasa D – to takie systemy BACS, które nie mają wpływu na efektywność energetyczną budynku, są w niej sklasyfikowane wszystkie nie spełniające wymogów klasy C.

Klasa C – to systemy BACS składające się z podstawowej automatyki jak termostaty, lub czujniki temperatury, ale umieszczone w każdym pomieszczeniu, czujniki temperatury na zewnątrz, sterowania natężeniem pracy systemów, jak również funkcjami włącz/wyłącz.

Klasa B – to zaawansowane systemy BACS z elementami technicznego zarządzania budynkiem.

Klasa A – to systemy BACS o dużej efektywności energetycznej, które umożliwiają dwukierunkową komunikację urządzeń sterujących, wykonawczych i sensorów. Każdy odbiornik energii w każdym pomieszczeniu musi mieć możliwość indywidualnego sterowania reagującego na rzeczywiste potrzeby budynku.

Poniższe tabele przedstawiają możliwe do uzyskania oszczędności energii  w zależności od klasy systemu zarządzania energią w jaki może być wyposażony budynek niemieszkalny.

współczynnik efektywności dla systemów elektrycznych.xls

 Współczynniki całkowitej efektywności systemów BAC/TBM fBACS,el dla energii elektrycznej
Typy budynkw niemieszkalnychWspółczynnik całkowitej efektywności BACS fBACS,el
DC (referencja)BA
energetycznie nieskutecznestandardsystemy zaawansowanewysoka efektywność energetyczna
biura1.110.930.87
sale wykładowe1.0610.940.89
budynki edukacyjne - szkoły1.0710.930.86
szpitale1.0510.980.96
hotele1.0710.950.9
restauracje1.0410.960.92
budynku usług handlu hurtowego i detalicznego1.0810.950.91
tabela 1; zródło EN 15232

 

współczynnik efektywności dla energii cieplnej.xls

 Współczynniki całkowitej efektywności systemów BAC/TBM fBACS,th dla energii cieplnej
Typy budynkw niemieszkalnychWspółczynnik całkowitej efektywności BACS fBACS,th
DC (referencja)BA
energetycznie nieskutecznestandardsystemy zaawansowanewysoka efektywność energetyczna
biura1.5110.80.7
sale wykładowe1.2410.750,5a
budynki edukacyjne - szkoły1.210.880.8
szpitale1.3110.910.86
hotele1.3110.850.68
restauracje1.2310.770.68
budynku usług handlu hurtowego i detalicznego1.5610.730,6a
tabela 1; zródło EN 15232

 

szczegółowe współczynniki efektywności BACS dla ebergii grzewczej i chłodniczej.xls

Typy budynkw niemieszkalnychWspółczynnik całkowitej efektywności BACS fBACS,th i fBACS,C
DC (referencja)BA
energetycznie nieskutecznestandardsystemy zaawansowanewysoka efektywność energetyczna
fBACS,HfBACS,CfBACS,HfBACS,CfBACS,HfBACS,CfBACS,HfBACS,C
biura1.441.57110.790.80.70.57
sale wykładowe1.221.32110.730.940,3a0.64
budynki edukacyjne - szkoły1.2-110.88-0.8-
szpitale1.31-110.91-0.86-
hotele1.171.76110.850.790.610.76
restauracje1.211.39110.760.940.690.6
tabela 1; zródło EN 15232

 

CZY WYŻSZY STANDARD ENERGETYCZNY TO WYŻSZA CENA NAJMU LUB SPRZEDAŻY ?

Jeszcze kilka lat temu czynnikiem decydującym o cenie nieruchomości była jej lokalizacja. Od pewnego czasu próbuje zwracać się uwagę na koszty związane z utrzymaniem nieruchomości. W 2015r wprowadzono wymóg załączania do oferty sprzedaży, lub wynajmu nieruchomości świadectw charakterystyki energetycznej budynku, jako dokumentu dającego wiedzę nabywcy o energochłonności budynku, niestety na razie nie zyskały one popularności wśród szerszej grupy Polskich inwestorów. Zgoła odmienne podejście w tej kwestii można spotkać w krajach np. południa europy jak choćby we Włoszech, włączając w to bardzo ciepłe regiony tego kraju. Wracając do Polski to pozytywnym lokalnym przykładem jest tutaj sektor nieruchomości komercyjnych, gdzie od kilku lat zyskują na popularności i cenie obiekty poddane certyfikacji wielokryterialnej ( LEED; BREEAM; DGNB), która charakteryzuje między innymi energochłonność budynków i przyjazność środowisku. Ceny najmu są o kilka % wyższe, przy relatywnie niskich kosztach związanych z eksploatacją obiektu.

Opracowanie: Zespół oszczędnybudynek.pl

 

 

Podaj dalej Share on Google+0Share on Facebook0Tweet about this on TwitterShare on LinkedIn0Email this to someonePrint this page