Ενεργειακή απόδοση...

Transcript

1 ... μέσω σύγχρονης απομακρυσμένης διαχείρισης κτιρίου Michael Rader Product Marketing Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH 4 I 28 Λόγω της συνεχούς αύξησης του κόστους της ενέργειας και του αυξανόμενου αριθμού νομοθετικών διατάξεων, το θέμα ενεργειακή απόδοση των κτιρίων παίρνει ολοένα και πιο σημαντική θέση στη συνείδηση των εργολάβων, των μελετητών των ιδιοκτητών και χρηστών κτιρίων. Η μεγαλύτερη δυνατότητα εξοικονόμησης ενέργειας στα υφιστάμενα κτίρια, σύμφωνα με το σχέδιο δράσης της Ευρωπαϊκής Επιτροπής1 βρίσκεται, με ποσοστό 27 έως 3 % ως το 22. Το άρθρο αυτό δείχνει πως είναι δυνατόν να υπολογισθούν τα περιθώρια εξοικονόμησης ενέργειας αλλά και τον τρόπο επίτευξης του στόχου αυτού. Στην ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου συμβάλλουν πολλοί παράγοντες. Μεταξύ άλλων: Η μόνωση έναντι των καιρικών συνθηκών και της ηλιακής ακτινοβολίας. Εδώ περιλαμβάνεται επίσης η μείωση των απωλειών ενέργειας μέσω βελτιωμένης μόνωσης. Η ορθολογική παραγωγή ενέργειας για θέρμανση ή/και ψύξη. Η αποτελεσματική εκμετάλλευση της θερμότητας από εξωγενείς παράγοντες στο κτίριο ή της υπάρχουσας χαμηλής θερμοκρασίας (π.χ. η φυσιολογική πτώση της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της νύχτας). Η αποτελεσματική, με όσο το δυνατό μικρότερες απώλειες, κατανομή της ενέργειας θέρμανσης και ψύξης στο κτίριο. Η μεγιστοποίηση εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και η επίτευξη ενός όσο το δυνατόν υψηλότερου βαθμού ενεργειακής απόδοσης με τη χρήση ορυκτών καυσίμων (λέβητες συμπύκνωσης καυσαερίων ή λέβητες χαμηλών θερμοκρασιών). Η βέλτιστη ρύθμιση/παραμετροποίηση των υφισταμένων εγκαταστάσεων θέρμανσης, ψύξης και εξαερισμού. Η μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικού ρεύματος σε εγκαταστάσεις θέρμανσης, ψύξης και εξαερισμού (αντλίες θερμότητας, ανεμιστήρες κλπ.). 1 Πηγή: p286.pdf

2 Στόχος είναι η εξασφάλιση της μέγιστης άνεσης με όσο το δυνατό μικρότερη κατανάλωση ενέργειας. Η τεχνολογία ελέγχου διαδραματίζει, σε όλα τα προαναφερθέντα σημεία, άμεσο ή έμμεσο ρόλο στη διασφάλιση της ενεργειακής απόδοσης. Ακόμη και στον τομέα της μόνωσης κτιρίων μπορεί να εφαρμοστεί τεχνολογία ελέγχου: Για παράδειγμα για τη μόνωση έναντι της θερμότητας λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρονικά ρυθμιζόμενες περσίδες ηλιοπροστασίας, οι οποίες κατά την έντονη ηλιακή ακτινοβολία κλείνουν αυτόματα, με αποτέλεσμα να μειώνεται η ανάγκη ψύξης στο κτίριο. Η βελτιστοποίηση του ηλεκτρονικού ελέγχου μπορεί επίσης να προσφέρει σημαντικές δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας σε όλους τους άλλους προαναφερθέντες τομείς. Πριν από οποιαδήποτε προσπάθεια βελτιστοποίησης σχετικά με την ενεργειακή απόδοση είναι απαραίτητη η αξιολόγηση των δυνατοτήτων εξοικονόμησης ενέργειας. Το γράφημα1 στην εικόνα 1, που προέκυψε από μια ευρωπαϊκή μελέτη, απεικονίζει τη σύγκριση διαφόρων κτιριακών τύπων, που δεν χρησιμοποιούνται για κατοίκηση, σχετικά με την ενέργεια που καταναλώνουν για θέρμανση. Ακόμη και στην περίπτωση που τα στοιχεία απέχουν πολύ από τα πραγματικά λόγω ελλιπών πληροφοριών από τα κράτη μέλη της ΕΕ, μπορεί κανείς παρ όλα αυτά να βγάλει συμπεράσματα για το υπάρχον δυναμικό: Για παράδειγμα είναι απόλυτα προφανές, ότι στην Ολλανδία χρειάζεται σχεδόν τριπλάσια ποσότητα ενέργειας θέρμανσης ανά τετραγωνικό μέτρο επιφανείας χώρων γραφείων από ό,τι στη Γερμανία. Heating consumption, non-residential kwh/m Offices Education Hospitals/health care Hotels/restaurents Farm houses Factories/workshops Retail sector Other production Transport and garage Sports facilities be de dk fr gr nl uk Εικόνα 1: Κατανάλωση για θέρμανση ανά τετραγωνικό μέτρο σε επαγγελματικά κτίρια Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να αξιολογηθούν οι δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας ενός υφισταμένου κτιρίου. Με τη βοήθεια μιας θερμικής κάμερας, για παράδειγμα, είναι δυνατή η απεικόνιση των απωλειών θερμότητας ενός κτιρίου, όπως φαίνεται στην εικόνα 21, προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με τη μείωση των απωλειών, που θα προκύψουν με την εφαρμογή μιας βελτιωμένης θερμομόνωσης. 2 Πηγή: p286.pdf 3 Πηγή:

3 Εικόνα 2: Απώλειες θερμότητας κατοικίας με ανεπαρκή μόνωση (Πηγή: σύνδεσμος ιδιοκτητών οικοδομών / γερμανικός σύνδεσμος εμπόρων οικοδομικών-τεχνικών υλικών) Τα συστήματα διαχείρισης κτιρίων (Building Management Systems), όπως το CentraLine Arena, μπορούν να βοηθήσουν στην καταγραφή της τρέχουσας κατανάλωσης ενέργειας και την σύγκριση τους με τυποποιημένες καταναλώσεις. Με βάση τις ημερήσιες τιμές θερμοκρασίας μπορούμε να αντιπαραβάλλουμε την επίδραση των εναλασσόμενων καιρικών συνθηκών στο κόστος θέρμανσης, και να συγκρίνουμε το μηνιαίο κόστος θέρμανσης κατά την διάρκεια του έτους. Από τη καταγραφή τιμών κατανάλωσης ενέργειας μέσω ενός συστήματος διαχείρισης κτιρίων (BMS) είναι εφικτές και απλές οι συγκρίσεις πριν-μετά. Με αυτόν τον τρόπο η αποτελεσματικότητα των μέτρων βελτιστοποίησης μπορεί να διαπιστωθεί άμεσα και αδιαμφισβήτητα. Στο παράδειγμα που ακολουθεί (βλέπε εικόνα 3) παρατηρείται μια σαφής μείωση της κατανάλωσης ενέργειας θέρμανσης κατά 3% περίπου μετά από τη βελτιστοποίηση που εφαρμόστηκε. 45 Zeit 4 35 Energieverbrauch (kwh) Βελτιστοποίηση 5 Januar 6 Februar 6 März 6 April 6 Mai 6 Juni 6 Juli 6 August 6 September 6 Oktober 6 November 6 Dezember 6 Januar 7 Februar 7 März 7 April 7 Mai 7 Juni 7 Juli 7 August 7 September 7 Oktober 7 November 7 Dezember 7 Gradtagzahl Energieverbrauch Heizenergie (kwh) Εικόνα 3: Ενεργειακή κατανάλωση - ημερήσια θερμοκρασία

4 Τα στοιχεία που έχουν καταχωρηθεί από το BMS δίδουν σημαντικές πληροφορίες για την δυνατότητα βελτιστοποίησης εγκαταστάσεων σε λειτουργεία. Τα συστήματα διαχείρισης ενέργειας αυτοματοποιούν την ανάλυση και την επεξεργασία των στοιχείων, έτσι ώστε να καθίσταται δυνατή η λήψη αποφάσεων σχεδόν σε πραγματικό χρόνο. Στο πλαίσιο αυτό εφαρμόζονται ποικίλοι τύποι ανάλυσης, όπως για παράδειγμα: η ανάλυση της ελάχιστης κατανάλωσης, η οποία ενημερώνει για τις τιμές της ενεργειακής κατανάλωσης τις ώρες που στο κτίριο δεν υπάρχει κόσμος (βλέπε εικόνα 4). η ανάλυση της μέγιστης ζήτησης κατανάλωσης (φορτίο αιχμής),που δίνει χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τις μέγιστες καταναλώσεις που προκαλούνται, π.χ. από την χρήση ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων (βλέπε εικόνα 5). διάφορες αναλύσεις χρέωσης, οι οποίες για παράδειγμα αναλύουν τις επιπτώσεις μιας αλλαγής χρέωσης σε έναν παροχέα ηλεκτρικού ρεύματος βάσει των πραγματικών στοιχείων κατανάλωσης (βλέπε εικόνα 6). συγκριτικές αναλύσεις, π.χ. αποκλίσεις σχετικά με την κατανάλωση σε διαφορετικές ημέρες της εβδομάδας ή αποκλίσεις σχετικά με την κατανάλωση σε διαφορετικά κτίρια (βλέπε εικόνα 7). (kwh) Dec 27 2 Dec 27 3 Dec 27 4 Dec 27 5 Dec 27 6 Dec 27 7 Dec 27 8 Dec 27 9 Dec 27 1 Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec 27 2 Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec Dec 27 3 Dec Dec 27 Base Load (kwh) of Office.Office Elec Active (kwh) of Office.Office Elec Εικόνα 4: Ενεργειακή ανάλυση ελαχίστων φορτίων

5 Main Meters.Main Elec kwh kw Day of Month kw Maximun Demand Available Capacity Εικόνα 5: Ενεργειακή ανάλυση μεγίστων φορτίων Main Meters.Main Elec kwh Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Day Night Weekend Εικόνα 6: Ανάλυση των μεταβλητών (σε σχέση με τον χρόνο) τιμών ισχύος

6 Main Meters.Main Elec kwh 1/7/27 2/7/27 3/7/27 4/7/27 5/7/27 6/7/27 7/7/27 8/7/27 9/7/27 1/7/27 11/7/27 12/7/27 13/7/27 14/7/27 15/7/27 16/7/27 17/7/27 18/7/27 19/7/27 2/7/27 21/7/27 22/7/27 23/7/27 24/7/27 25/7/27 26/7/27 27/7/27 28/7/27 29/7/27 3/7/27 31/7/27 kwh : :3 1: 1:3 2: 2:3 3: 3:3 4: 4:3 5: 5:3 6: 6:3 7: 7:3 8: 8:3 9: 9:3 1: 1:3 11: 11:3 12: 12:3 13: 13:3 14: 14:3 15: 15:3 16: 16:3 17: 17:3 18: 18:3 19: 19:3 2: 2:3 21: 21:3 22: 22:3 23: 23:3 Εικόνα 7: Σύγκριση ανά ημέρα της εβδομάδας Απομακρυσμένη πρόσβαση στο BMS με σκοπό την διαχείριση ενέργειας Η απομακρυσμένη πρόσβαση στα δεδομένα είναι απαραίτητη για την διαχείριση ενέργειας απο ένα BMS. Από ένα τοπικά εγκατεστημένο σύστημα BMS είναι απαραίτητο να υπάρχει η εξής δυνατότητα: Από διάφορα κτίρια μπορούν να επιλεχθούν και να αναλυθούν στοιχεία κατανάλωσης ενέργειας, ώστε να αξιολογηθεί η αναγκαιότητα μέτρων βελτιστοποίησης ή να ελεγχθεί η αποτελεσματικότητα των ήδη ληφθέντων μέτρων. Απομακρυσμένη πρόσβαση στο BMS με σκοπό την ενεργή βελτιστοποίηση κατά την λειτουργία Τα συστήματα διαχείρισης κτιρίων, όπως το CentraLine Arena, επιτρέπουν ωστόσο όχι μόνο τη συλλογή πληροφοριών, αλλά - με την προϋπόθεση της αντίστοιχης εξουσιοδότησης - και την ενεργητική επέμβαση στη ρύθμιση κάθε στοιχείου της εγκατάστασης, από τον λέβητα μέχρι τον θερμοστάτη χώρου. Επομένως είναι δυνατή η πραγματοποίηση βελτιώσεων από έναν συνεργάτη (παροχέα υπηρεσιών), χωρίς να είναι απαραίτητη γι αυτό η επίσκεψη στην εγκατάσταση. Οι ρυθμίσεις χρονοπρογραμμάτων ή παραμέτρων ελέγχου μπορούν να προσαρμόζονται κατά τη διάρκεια της λειτουργίας σε αλλαγές των συνθηκών.οι δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας είναι μεγάλες: Μπορέσαμε να επιτύχουμε τη μείωση του κόστους της ενέργειας σε ποσοστό της τάξης του 25% σε οικιστικό συγκρότημα στην οδό Uckermarkstraße στην περιοχή Eberswalde κοντά στο Βερολίνο, μόνον από την εφαρμογή βελτιστοποίησης χρησιμοποιώντας το σύστημα ελέγχου Centraline. Στο ίδιο το κτίριο δεν έγιναν μετατροπές. Σαν συνεργάτες της CentraLine παρακολουθούμε συνεχώς τα συστήματα των κτιρίων και διασφαλίζουμε διαρκώς τη βέλτιστη λειτουργία της εγκατάστασης. Γι αυτό είναι απαραίτητη η πρόσβαση, την οποία προσφέρει το CentraLine Arena, σε όλα τα στοιχεία της εγκατάστασης., αναφέρει ο Marco Reinicke της εταιρείας R&T Gebäudeanlagentechnik GmbH (εικόνα 8).

7 Εικόνα 8: Ο Marco Reinicke κατά τη βελτιστοποίηση εγκαταστάσεων μέσω απομακρυσμένης πρόσβασης Η λανθασμένη ρύθμιση των ελεγκτών δεν είναι μόνο εις βάρος της εξοικονόμησης ενέργειας. Εάν ο ελεγκτής αργεί πάρα πολύ να επιτύχει την επιθυμητή τιμή, τότε αυτό έχει αρνητικές επιπτώσεις στην άνεση: Η επίτευξη της επιθυμητής τιμής θα αργήσει πολύ η δεν θα επιτευχθεί καθόλου. Σε περίπτωση υπέρβασης της επιθυμητής τιμής (overshoot), δεν επιβαρύνεται μόνο η κατανάλωση ενέργειας, αλλά και η διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων της εγκατάστασης: Οι βαλβίδες (και οι κινητήρες τους) που λειτουργούν πολύ συχνά δεν καταναλώνουν απλώς περισσότερο ρεύμα, αλλά υπόκεινται μιας μεγαλύτερης μηχανικής καταπόνησης, η οποία μειώνει αντίστοιχα τη διάρκεια ζωής τους. Μέσω ειδικών λειτουργιών ενός BMS μπορούν να εντοπιστούν γρήγορα οι λανθασμένες παράμετροι ρύθμισης και να προσαρμοστούν ανάλογα στις επιθυμητές ρυθμίσεις: Απευθείας από το γραφείο του συνεργάτη. Συμπέρασμα Η ενεργειακά αποδοτικότερη και συνεπώς οικονομικά πιο συμφέρουσα λειτουργία των εγκαταστάσεων είναι ένα «βρόχο ανάδρασης», στο οποίο τα BMS έχουν έναν κεντρικό ρόλο: Αρχικά πρέπει να καταγραφούν τα στοιχεία κατανάλωσης και άλλα στοιχεία λειτουργίας των εγκαταστάσεων, προκειμένου να δημιουργηθούν οι προϋποθέσεις για λήψη αποφάσεων βασισμένες σε πραγματικά γεγονότα. Ο ρόλος του συστήματος διαχείρισης κτιρίων ξεπερνά τη απλή καταγραφή των στοιχείων. Τις περισσότερες φορές χρησιμεύει και ως ενδιάμεση μνήμη, στην οποία τα στοιχεία καταχωρούνται και ταξινομούνται, καθώς και ως «διανομέας στοιχείων», προκειμένου τα επιθυμητά στοιχεία να είναι στη διάθεση των διαφόρων χρηστών μέσω της απομακρυσμένης πρόσβασης. Στην περίπτωση αυτή οι χρήστες μπορεί να είναι άνθρωποι (π.χ. συνεργάτες) αλλά και υπολογιστές, που επεξεργάζονται περαιτέρω τα στοιχεία.

8 Τα ανεπεξέργαστα στοιχεία αναλύονται - αυτόματα ή χειροκίνητα -, προκειμένου να υπολογιστεί η δυνατότητα βελτιστοποίησης ποιοτικά και ποσοτικά. Η αυτόματη ανάλυση μπορεί σ αυτή την περίπτωση να πραγματοποιηθεί από το ίδιο το BMS ή μέσω ενός συνδεδεμένου, εξειδικευμένου συστήματος διαχείρισης ενέργειας. Αφού οι αναλύσεις πρέπει να είναι στη διάθεση των διαφόρων χρηστών, είναι και εδώ επιθυμητή η απομακρυσμένη πρόσβαση, π.χ. μέσω ενός προγράμματος πλοήγησης στο διαδίκτυο. Εφόσον διαπιστωθεί η ανάγκη βελτιστοποίησης, τότε μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω τηλεχειρισμού του BMS απευθείας από το πρόγραμμα πλοήγησης, χωρίς να είναι απαραίτητη γι αυτό η επίσκεψη στην εγκατάσταση. Μετά τη βελτιστοποίηση που εφαρμόζεται, εξετάζεται το αποτέλεσμα. Στην περίπτωση αυτή πρέπει να ληφθούν και να αναλυθούν εκ νέου στοιχεία από το σύστημα κτιριακού ελέγχου, προκειμένου αυτά να συγκριθούν με την προηγούμενη κατάσταση. Λήψη στοιχείων Ανάλυση BMS Έλεγχος αποτελέσματος Βελτιστοποίηση Εικόνα 9: Κύκλωμα ελέγχου της ενεργειακά αποδοτικής και οικονομικά συμφέρουσας λειτουργίας της εγκατάστασης Συνοψίζοντας προκύπτει το συμπέρασμα, ότι τα BMS παίζουν έναν κεντρικό ρόλο κατά την αξιολόγηση και κατά τη βελτιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης. Η δυνατότητα της απομακρυσμένης πρόσβασης - όχι μόνο για χρήστες, αλλά και για εξειδικευμένα συστήματα επεξεργασίας - παρέχεται τώρα πλέον από ένα κεντρικό σύστημα διαχείρισης των κτιρίων. Εξειδικευμένοι συνεργάτες μπορούν επομένως να βοηθήσουν τη διαρκή βελτιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου. Ο χρήστης των εγκαταστάσεων είναι ευχαριστημένος λόγω της βελτιωμένης εξοικονόμησης κόστους, αλλά και λόγω της απρόσκοπτης, λειτουργίας. Πηγή των εικόνων 1 και 3 έως 7: Πηγή εικόνας 2: Σύνδεσμος ιδιοκτητών οικοδομών / Γερμανικός σύνδεσμος εμπόρων οικοδομικών-τεχνικών υλικών

9 Συντάκτης: Michael Rader Product Marketing Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH Βρείτε περισσότερες πληροφορίες και σχετικά άρθρα για την εξοικονόμιση ενέργειας, στην ιστοσελόδα της Centraline ή επικοινωνήστε απευθείας με εμάς. CentraLine Honeywell E.P.E 25 Politechniou Str Athens-Greece Tel