Aspekty zmniejszenia zużycia energii w budynkach

13/03/2013

Aspekty zmniejszenia zużycia energii w budynkach

Spełnienie zobowiązań krajów Unii Europejskiej dotyczących zmniejszenia zużycia energii poprzez skupienie się na analizie porównawczej istniejących budynków oraz projektowaniu budynków nZEB.

Rzeczywiste zmniejszenie zużycia energii w rzeczywistych budynkach

Unia Europejska zobowiązała się do zmniejszenia zużycia energii w budownictwie. Energia elektryczna zużywana przez systemy grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne (HVAC) stanowi około 11% całkowitego zużycia energii elektrycznej w Europie (według danych Centrum Badań Naukowych UE). Na tych instalacjach skupia się zaangażowanie krajów UE. W tym artykule dowiemy się więcej na temat dwóch szczególnych aspektów sprawności energetycznej instalacji HVAC. Dla obu przypadków ważne jest, aby zrozumieć sposób funkcjonowania budynków użyteczności publicznej, co jest pierwszym krokiem na drodze do zmniejszenia zużycia energii.

Po pierwsze należy przeprowadzić analizę danych dotyczących zużycia energii. Kluczową kwestią potrzebą do zrozumienia, poprawy i wprowadzenia ustaw dotyczących zużycia energii w budynkach użyteczności publicznej jest właściwe określenie istniejącego zużycia energii przez poszczególne elementy instalacji HVAC. W tym miejscu zastosowanie ma projekt iSERV. Finansowany przez Intelligent Energy Europe Projekt iSERV zapewnia ciągłe monitorowanie i porównywanie systemów HVAC. Uczestnicy będą mogli powiązać zużycie energii na poziomie poszczególnych komponentów HVAC z wykonywanymi przez nie działaniami. Aby dowiedzieć się więcej na ten temat przeprowadziliśmy wywiad z dr. Ianem Knightem, wykładowcą na uniwersytecie Cardiff oraz
koordynatorem projektu iSERV.

Dr Knight od ponad 20 lat jest zaangażowany w badania nad parametrami budynków i materiałów budowlanych, w szczególności w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla. Dr Knight otrzymał tytuł doktora z wyróżnieniem w dziedzinie Paliw i Energetyki.

Innym obszarem zainteresowań UE są budynki nowe, które praktycznie nie zużywają energii. Budynki nZEB lub inaczej budynki o niemalże zerowym zużyciu energii mogą być rozpatrywane jako ważny element rozwiązania zwiększającego sprawność instalacji HVAC. Dyrektywy UE już wymagają, aby do 2019 roku nowe budynki zajmowane i należące do władz publicznych kwalifikowały się jako budynki nZEB , a do roku 2021 wszystkie nowe budynki powinny być budynkami nZEB. Projektanci, którzy kierują się zasadą ‚projektuj jak najprościej’, nie znajdą rozwiązania dla budynkównZEB, w których proste rozwiązania zmniejszające energię już nie wystarczą.

Dowiedzieliśmy się więcej na temat budynków nZEB od prof. dr. Jarosława Kurnitskiego z SITRA, Fińskiego Funduszu Innowacji na Uniwesytecie Technologicznym w Tallinie. Profesor Kurnitski był zaangażowany przez wiele lat w pracę na rzecz poprawy efektywności energetycznej budynków. Przed przyjściem do SITRA, był profesorem Helisińskiego Uniwersytetu  Technologicznego, gdzie prowadził Centrum Badań nad Klimatem Wewnętrznym i Energetyką Budynków. Jest także wiceprezesem i członkiem zarządu REHVA, Europejskiej Federacji Stowarzyszeń Ogrzewnictwa i Wentylacji.

Mieliśmy przyjemność spotkać obydwu panów na corocznej konferencja REHVA dotyczącej odzysku energii i technologii HVAC, która odbyła się roku 2012 w rumuńskim mieście Timisoara.

iSERV – ciągły monitoring i analiza porównawcza

Dr Ian Knight brał udział w poprzednich projektach unijnych, których rezultatem było wskazanie potencjalnych oszczędności, wynoszących do 60%, w poszczególnych systemach HVAC. Oszczędności te oszacowano na podstawie szczegółowych danych dotyczących wykorzystania energii. Projekt iSERV (‘i’ Inspection - inspekcja oraz ‘SERV’ Services - usługi) został stworzony z funduszy programu UE Intelligent Energy Europe dla określenia obecnych parametrów energetycznych komponentów i całych instalacji HVAC pracujących w rzeczywistych warunkach. Odkryte możliwości uzyskania oszczędności energii (ECO-Energy Conservation Opportunities) zostaną udostępnione bezpłatnie. Celem jest zmniejszenie całkowitego zużycia energii elektrycznej w Unii Europejskiej o około 2%.

Dr. Ian Knight

"Brakuje rzeczywistych danych dotyczących zużycia energii elementów instalacji HVAC. Projekt iSERV został stworzony z myślą o zgromadzeniu dużej liczby danych dotyczących zużycia energii w instalacjach HVAC i jej komponentach pracujących na terenie Europy"

Dr. Ian Knight


Doktorze Knight, jakie korzyści przyniesie projekt iSERV jego uczestnikom i innym?

IK: Projekt iSERV powstał w odpowiedzi na konieczność praktycznego zwiększenia efektywności instalacji HVAC w budynkach na terenie UE. Opracowaliśmy najprostszy proces wprowadzania informacji do bazy
danych iSERVcmb za pośrednictwem arkusza kalkulacyjnego, który przeznaczony jest do gromadzenia w jednym miejscu wszystkich informacji na temat elementów instalacji HVAC.

Uczestnicy muszą jedynie podać wymagane dane, tj.:
• dane dotyczące zużycia energii w instalacji HVAC, dane o jej elementach, dane z przetworników i mierników,
• informacje dotyczące powierzchni użytkowej i rodzaju prowadzonej aktywności,
• dane zarejestrowane w ciągu całego roku dotyczące pracy kotła.

"Dzięki programowi iSERV mamy możliwość szczegółowego spojrzenia na zużycie energii w instalacjach HVAC pracujących w budynkach."

Dane zbierane w czasie trwania projektu iSERV będą wykorzystane do wstępnego ustalenia klasyfikacji zużycia energii przez komponenty instalacji HVAC, w zależności od pełnionego zadania i obsługiwanej powierzchni budynku oraz czasu pracy. Umożliwi to stworzenie specjalnej klasyfikacji oraz lepsze zrozumienie poszczególnych instalacji HVAC. Obecnie rejestrujemy właścicieli, operatorów
i producentów instalacji HVAC lub ich elementów chcących wziąć udział w tym projekcie.


Czy uczestnicy projektu będą mieć możliwość lepszego zrozumienia swoich
instalacji?

IK: Tak, w miarę zwiększania liczby danych powstanie możliwość porównania danej instalacji z innymi kompatybilnymi systemami. Będzie to obejmować raporty dotyczące funkcjonowania instalacji HVAC ukierunkowane na ocenę potencjalnych możliwości oszczędzania energii (ECO) dla konkretnej instalacji.
 

Jakie są długoterminowe korzyści dla uczestników projektu?

IK: Zrozumienie i efektywne zarządzanie energią w instalacji HVAC. Zrozumienie przyczyn różnic w zużyciu energii podobnych instalacji HVAC przyniesie korzyści, takie jak:
• większe zaufanie do inwestowania w poprawę efektywności energetycznej mniej sprawnych instalacji,
• wybór zamienników z szerszej oferty,
• łatwość uzasadnienia korzyści finansowych z inwestycji skierowanych na efektywność energetyczną,
• większe oszczędności w porównaniu do samodzielnej analizy.


Ustawodawstwo

IK: Do tej pory nie było odpowiednich informacji, na których można by oprzeć decyzje polityczne i przyszłe ustawodawstwo w zakresie osiągnięcia efektywności energetycznej w instalacjach HVAC na terenie UE. Obecnie sytuacja się zmienia. Projekt ma przyczynić się do przekazania kontroli uczestnikom projektu nad uzyskaniem oszczędności energii. Zatem nie ma znaczenia, w jakisposób uzyskano założone zużycie energii, pod warunkiem, że można je wykazać na podstawie monitoringu. Pozowoliło by to na wprowadzenie innowacyjnego podejścia i technologii oraz założenia, że wszyscy uczestnicy mogą odgrywać istotną rolę w uzyskiwaniu dobrej efektywności oraz pomagać w dążeniu do stworzenia budynków o Niemal Zerowym Zużyciu Energii, które bedą
wymagane do 2019 roku.

Wszyscy zainteresowani, którzy chcą uczestniczyć w projekcie iSERV mogą odwiedzić storę http://www.iservcmb.info/

Przykładowy raport iSERV podsumowujący
Przykładowy raport iSERV podsumowujący - kliknij w obrazek, aby powiększyć
Prof. Jarek Kurnitski
Prof. Jarek Kurnitski

Stosować proste rozwiązania: funkcjonowanie budynków nZEB

Projektowanie budynków o niemalże zerowym zużyciu energii, które mogą być łatwo obsługiwane

Dyrektywa UE Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) wymaga, aby do roku 2019 wszystkie budynki zajmowane lub należące do władz publicznych były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii (nZEB). Do roku 2020 wszystkie nowe budynki powinny być budynkami w standardzie nZEB.
 

Profesorze Kurnitski, co należy brać pod uwagę do optymalnego zarządzania energią w budynkach nZEB?

JK: W rzeczywistości rozróżnia się dwa typy budynków nZEB. Z jednej strony istnieją bardzo skomplikowane budynki, które nie są łatwe w obsłudze,
mające często złożone instalacje wentylacyjne i chłodzące. W większości są to systemy hybrydowe. Przykładowo budynki nZEB, w których wykorzystuje się wentylację naturalną przy ograniczonym sterowaniu są często zależne od zachowania ich użytkowników podczas otwierania i zamykania okien, żaluzji, itp. Nie prowadzi to do ich optymalnego użytkowania, niewłaściwej eksploatacji
i marnotrawienia energii.

Z drugiej strony istnieją budynki, które funkcjonują podobnie jak budynki typowe. Centrum Ochrony Środowiska w Helsinkach jest tego przykładem. Wyposażono je w jednoodwiertową instalację chłodzącą oraz prostą instalację wentylacyjną, które nie są znacznie bardziej skomplikowane, niż w przypadku budynku konwencjonalnego. Uważam, że tego typu instalacje będą odgrywały
znaczącą rolę w przyszłości. Powinniśmy pamiętać, że zawsze ktoś będzie musiał zamontować, zrównoważyć, obsługiwać i utrzymywać instalacje w budynkach nZEB, dlatego projektujmy je jak najprościej i stosujmy urządzenia i instalacje o jak największej sprawności energetycznej.


"Musimy włożyć więcej wysiłku w projektowanie budynków, które powinny być proste w obsłudze"
 

Jaka jest rola pomp i innych elementów instalacji HVAC w budynkach nZEB?

JK: Pompy, wentylatory i inne urządzenia HVAC są równie ważne. Jeżeli te elementy są zaprojektowane z myślą o pracy w prostej instalacji, ważne jest aby miały one wysoką sprawność. Jednym z głównych trendów w projektowaniu budynków nZEB jest dążenie do niskiego ciśnienia, małych prędkości przepływu, czasem samorównoważących się instalacji, które zapewniają również wysoką sprawność.
 

Dlaczego budynki nZEB nie spełniają swoich oczekiwań?

JK: Jednym z powodów jest to, że są one zbyt skomplikowane. Innym powodem jest to, że ich konstrukcja bazuje na zbyt optymistycznych założeniach. Zauważamy także inne eklementy, takie jak urządzenia biurowe, które w rzeczywistości mogą dominować w bilansie energetycznym budynku.

"Ostatnio zauważamy, że urządzenia biurowe w budynkach nZEB stały się faktycznie głównym składnikiem w bilansie energetycznym"


Czy są jakieś wspólne, techniczne cechy budynków użyteczności publicznej nZEB, które są wynikiem Twoich badań?

JK: Tak, istnieją pewne ogólne cechy, które są wspólne. Nie wchodząc w szczegóły, budynki nZEB cechują się zmniejszonym zapotrzebowaniem na energię, w połączeniu z instalacjami o dużejsprawności i wykorzystaniem energii z miejscowych źródeł odnawialnych. Występujące zazwyczaj
cechy wspólne są następujące:
• instalacje grzewcze i chłodzące bazują na przesyle wody, mając większą sprawność od instalacji
bazujących na powietrzu,
• duża różnorodność źródeł energii, tj. pompy ciepła, centralne ogrzewanie, biociepłownie, systemy wykorzystania ciepła termalnego i solarnego,
• układy wentylacji z odzyskiem ciepła, wymagające często zastosowania sterowania z poziomu systemu centralnego lub lokalnego,
• darmowe rozwiązania chłodzące w połączeniu z chłodzeniem mechanicznym, wyparnym lub wentylacyjnym, itp.,
• wysoce sprawny odzysk ciepła,
• zoptymalizowane warstwa zewnętrzna budynku oraz efektywne zabezpieczenie przed działaniem promieni słonecznych,
• wykorzystanie masy termicznej i innych środków pasywnych.


Co jest jeszcze potrzebne, aby budynki nZEB stały się bardziej powszechne?

JK: Główną siłą napędową są tu przepisy budowlane. Ważne są założenia dotyczące efektywności energetycznej ustalone np. przez EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) oraz zbiór krajowych przepisów budowlanych. Musimy pamiętać, że za mniej niż siedem lat, zgodnie z przepisami UE, nowe budynki publiczne będą musiały być budynkami nZEB. Istniejące budynki będą także poddawane ulepszeniom pod względem efektywności energetycznej, ale nie do takiego poziomu, jaki prezentują budynki nZEB. Nie jest to realne w przypadku już istniejących budynków.

 





    Facebook Twitter LinkedIn Technorati