Energooszczędna nauka

28/02/2013

Energooszczędna nauka

Wykorzystanie energii geotermalnej w jednym z najbardziej energooszczędnych kampusów Ameryki Północnej

Ambitny eksperyment

Początkowa wizja staje się trwałym fundamentem

Brentwood College School leży u wybrzeża wyspy Vancouver w Kanadzie, z widokiem na zatokę Saanich. Brentwood jest szkołą prywatną dla uczniów klas od 9 do 12: 110 uczniów miejscowych i domem dla 350 uczniów zagranicznych. Brentwood jest liderem wśród szkół z internatem będącszkołą koedukacyjną przygotowującą uczniów z ponad 30 krajów świata.

49-hektarowy kampus obejmuje osiem akademików, kilka nowoczesnych budynków wykładowych, nowe centrum sztuki o powierzchni 28 000 metrów kwadratowych z widownią z 431 miejscami siedzącymi oraz wspaniały budynek usługowy Crook’S Hall, spełniający standard LEED Gold, mieszczący kawiarnię, sale lekcyjne i pralnię. Nowy budynek Sztuk Wizualnych i Studiów Globalnych został otwarty w maju 2012 roku i łączy w sobie najnowsze technologie i idee zrównoważonego rozwoju.

Prawie dziesięć lat temu, Gord Bilsten, który nadzoruje w szkole instalacje HVAC postanowił spróbować użyć energii geotermalnej do ogrzewania hali Crook Hall. Ten pierwszy eksperyment pana Bilstena zapoczątkował drogę szkoły Brentwood do stania się jednym z najbardziej energooszczędnych kampusów edukacyjnych w Ameryce Północnej.

Wykorzystanie energii pochodzącej z zatoki

Zespół tworzy innowacyjne rozwiązania aby sprostać wyzwaniom

Początkowa instalacja geotermalna, położona w Saanich Bay, została rozbudowana do trzech obwodów i wspólnie z kilkoma innymi innowacjami, wdrożonymi przez pana Bilstena, wykorzystywana jest do ogrzewania i chłodzenia głównych budynków kampusu. Pan Bilsten sam przyznaje, że pierwszy obwód przeznaczony był pierwotnie tylko do ogrzewania budynku Crook Hall.

"Kiedy zobaczyłem, że cała energia jest zużywana tylko przez Crook Hall, wiedziałem, że musi być sposób, aby częściowo wykorzystać ją ponownie. Jedynym elementem, z którego nie przechwytujemy jeszcze energii cieplnej są przewody wentylacyjne. Pracuję nad tym." - Gord Bilsten

Kiedy oszczędności energii stały się oczywiste, zainstalowano dwie dodatkowe pętle z wymiennikami z blachy nierdzewnej, wyposażone w specjalnie zaprojektowaną ochronę katodową zapobiegającą korozji. Pan Bilsten pracował z Dougiem Lockhartem z Lockhart Industries, ekspertem od ogrzewania i chłodzenia geotermalnego, nad opracowaniem i wdrożeniem kolejnej rozbudowy. Instalacja położona jest 30 stóp poniżej zatoki, zajmując powierzchnię 1 000 metrów kwadratowych. Niekonwencjonalne, nierdzewne wymienniki stalowe przyczyniają się do 250 000 $ oszczędności w porównaniu wymiennikami tradycyjnymi.

“Najważniejszym wyzwaniem było uzyskanie zatwierdzeń rządowych, lecz spełniliśmy wszystkie wymagania, a nawet odbywaliśmy regularne spotkania z biologiem morskim, aby upewnić się, że nie zakłócamy życia morskiego w zatoce.” - powiedział Lockhart.

Odzysk odprowadzanego ciepła

Woda z obiegu w oceanie wpływa do głównego kolektora pompowni i jest rozprowadzana za pośrednictwem trzech wewnętrznych obiegów do Crook Hall, przechodząc przez centrum sztuki i nowy budynek sztuk wizualnych. W pomieszczeniu technicznym, umiejscowionym w Crook’s Hall, energia cieplna jest kierowana do stref w każdym z większych budynków, jak i do kilku podłączonych
do systemu akademików. Mieszczą się tam trzy pompy ciepła do ogrzewania budynków, jak również sześć pomp ciepła dla ciepłej wody oraz instalacja odzysku ciepła z wody szarej, chłodzenia i kanału wylotowego z budynku Crook Hall. Chłodzenie jest zapewnione bezpośrednio przez schłodzoną wodę z obiegu głównego.

Zdając sobie sprawę, że Crook Hall wykorzystuje najwięcej energii ze wszystkich budynków na terenie kampusu, Bilsten i Lockhart skoncentrowali się na tym, jak odzyskać część z niej i rozprowadzić na inne budynki. Zastosowali oni zbiornik do odzysku energii z wody szarej, do którego zbierana jest woda ze zmywarek do naczyń i pralek oraz zbiornik akumulacyjny odbierający nadmiar energii z ciepłej wody wykorzystywanej w kuchni i pralni. Utrzymanie obiegu wody wymaga zastosowania wielu pomp. W mniejszym pomieszczeniu technicznym zainstalowane są cztery pompy. Dwie wykorzystane są w obiegu oceanicznym,
zasilającym trzy budynki - Crook’s Hall, centrum sztuki oraz budynek Sztuk Wizualnych i Studiów Globalnych. Pozostałe dwie wykorzystywane są w stołówce. Drugie pomieszczenie techniczne w budynku Crook’s Hall mieści w sobie 10 pomp dla instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych oraz siedem dla odzysku i wytwarzania wody ciepłej. W centrum sztuki wykorzystano dwie pompy ze
zmienną prędkością obrotową zasilające 16 pomp ciepła, podczas gdy w Centrum Sztuk Wizualnych zastosowano 15 pomp wykorzystywanych do ogrzewania, odzysku ciepła i klimatyzacji. Pompy te są zoptymalizowane pod względem wydajności i zmniejszenia zużycia energii.

Kliknij w obrazek, aby powiększyć

Kompleksowe zarządzanie budynkiem

Automatyczne monitorowanie i sterowanie maksymalizują elastyczność
i oszczędności Cała instalacja jest sterowana za pomocą systemu Siemens APOGEE Building Automation Software, który steruje i reguluje ogrzewaniem i chłodzeniem każdej strefy w budynkach. Pan Blisten może w łatwy sposób śledzić temperaturę we wszystkich strefach, stan otwarcia drzwi lub okien, temperaturę zewnętrzną, nasłonecznienie, temperaturę wody w oceanie, wilgotność względną,
stężenie tlenku węgla, jak również zużycie wody i energii. Może również zdalnie regulować poszczególne urządzenia, gdy jest to potrzebne do ogrzania lub schłodzenia danego pomieszczenia. Przykładowo, jeżeli temperatura w jadalni w Cook’s Hall wzrośnie o więcej niż kilka stopni Celsjusza, może on otworzyć wybrane okna i wykorzystać powietrze z zewnątrz do schłodzenia pomieszczenia i zmniejszenia konieczności stosowania klimatyzacji. W zasadzie, ciepło z jednej z
chłodzonych stref może być przenoszone do obszarów wymagających ogrzewania automatycznie za pomocą systemu sterowania budynkiem. Przez staranne zarządzanie systemem, pan Bilsten osiąga stałą COP (współczynnik wydajności) na poziomie 10.

Osiągnięcie maksymalnej oszczędności i spełnienie założeń zrównoważonego rozwoju

“Im więcej jest budynków w systemie, tym bardziej staje się on skuteczny, wtedy mamy możliwość przenoszenia energii z jednego budynku do drugiego, a nie tylko z jednej strefy do drugiej, co maksymalizuje efektywność" - Doug Lockhart

Pan Bilsten powiedział, że budynki korzystające z instalacji geotermalnej wykorzystują 25 procent energii potrzebnej do ogrzania budynku w sposób konwencjonalny. “Czas zwrotu inwestycji w pompy ciepła wynosi około 13 miesięcy,” powiedział pan Bilsten. Oczekuje on, że cała instalacja zwróci się w ciągu pięciu lat. Dzięki temu uzyskuje się również znaczne zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, gdzie w przypadku pompy ciepła jest ona bardzo mała w porównaniu z tradycyjnymi systemami korzystającymi z paliw kopalnych.





    Facebook Twitter LinkedIn Technorati