3.3 ΕΠΙΜΕΡΙΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Transcript

1 3.3 ΕΠΙΜΕΡΙΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Όπως είναι γνωστό, ο ηλεκτρισµός παρέχεται στον καταναλωτή-χρήστη ως τελική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια µετατρέπεται σε ωφέλιµη ενέργεια, µε πληθώρα χρήσεων και εφαρµογών. Ενδεικτικά, και για λόγους καθαρά µεθοδολογικούς, οι πιο συνηθισµένες χρήσεις µπορούν να οµαδοποιηθούν όπως παρακάτω : Φωτισµός (εσωτ. χώρων, προθηκών, εξωτ. χώρων) Λειτουργία ηλεκτρικών συσκευών (οικιακές, µηχανές γραφείου, µηχανές παραγωγής, κίνησης, αντλίες, ανεµιστήρες κλπ) Άµεση θέρµανση χώρων (αυτόνοµα Θ.Σ., θερµάστρες κλπ) Κλιµατισµός : ροσισµός και/ή θέρµανση χώρων Παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ), Ο επιµερισµός της καταναλισκόµενης ηλεκτρικής ενέργειας κατά χρήση, (σε συνάρτηση και µε το µηνιαίο ηλεκτρικό χρονοδιάγραµµα) είναι κεφαλαιώδους σηµασίας για την επιτυχία και αξιοπιστία της ενεργειακής ανάλυσης, γιατί πάνω σ αυτόν θα στηριχθεί, κυρίως, η αξιολόγηση των τυχόν επεµβάσεων εξοικονόµησης ενέργειας. Είναι µια σύνθετη εργασία, που πρέπει να γίνει µε πολύ προσοχή και στηρίζεται τόσο στην καλή γνώση των παραµέτρων που επηρεάζουν την κατανάλωση, όσο και στην εµπειρία και την κατάρτιση του ενεργειακού επιθεωρητή. Συνήθως δεν υπάρχουν χωριστοί µετρητές κατανάλωσης ενέργειας για τις επιµέρους χρήσεις της ηλεκτρικής ενέργειας (φωτισµό, ηλ. συσκευές, κλιµατισµό κλπ). Εποµένως ο επιθεωρητής πρέπει να προσεγγίζει / εκτιµά την ενέργεια που καταναλώνεται ανά χρήση, χρησιµοποιώντας δόκιµες µεθόδους, κατά το δυνατόν µε µεγαλύτερη ακρίβεια Φωτισµός - Προτείνεται η µέθοδος "Μέτρηση ισχύος και εκτίµηση ωρών λειτουργίας" και συγκεκριµένα : 78

2 Εκτιµάται η ισχύς (απορροφώµενη τελική ενέργεια ανά ώρα) και οι ώρες λειτουργίας ετησίως (ανά µήνα), ανά στάθµη ισχύος (δηλαδή τόσο σε πλήρες όσο και σε µερικό φορτίο) ή/και κατά ζώνη φωτισµού. - Το ηµερήσιο -µέσο- χρονοπρόγραµµα φωτισµού (στάθµη ισχύος). Συνεκτιµούνται οι µετρήσεις στάθµης φωτισµού. - Η εποχή του έτους (για µηνιαία ανάλυση). Συνεκτιµάται η εκµετάλλευση φυσικού φωτισµού. - Η τυχόν αυξηµένη απορρόφηση ισχύος (π.χ. λόγω ballast σε λαµπτήρες φθορισµού, λόγω ειδικών περιπτώσεων λειτουργίας κλπ) Η καταναλισκόµενη κατά τον µήνα (i) τελική ενέργεια για φωτισµό Ε Φ,i εκτιµάται µε εφαρµογή της σχέσης : Φ,i = & Ω (5-) = Φ, & Φ, : Στάθµη ισχύος φωτισµού (ως παρεχόµενη τελική ενέργεια) Ω : Ώρες λειτουργίας του φωτισµού στη στάθµη (εννοείται κατά το µήνα i) ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ : Σε περίπτωση που έχει εκτιµηθεί ή υπολογισθεί, µε δόκιµη µέθοδο, ο (µέσος ηµερήσιος) συντελεστής χρησιµοποίησης ΣΧ του συστήµατος φωτισµού στη ζώνη φωτισµού, τότε θα χρησιµοποιηθεί η σχέση : Φ,i = & ΣΧ 24 N (5-2) = Φ, Ν i : Αριθµός ηµερών του µήνα i. i Ηλεκτρικές συσκευές - Για ακριβέστερη εκτίµηση σε µεγάλης ισχύος συσκευές, είναι επιθυµητή (πολλές φορές απαραίτητη) η µέτρηση απορροφώµενης ισχύος. Οι µετρήσεις πρέπει να γίνονται σε διάφορες στάθµες απορρόφησης ισχύος, αν υφίστανται (πλήρες φορτίο - µερικό φορτίο - µηδενικό φορτίο). 79

3 - Προτείνεται η µέθοδος "Μέτρηση ισχύος και εκτίµηση ωρών λειτουργίας" ή η µέθοδος "Μέτρηση βαθµού απόδοσης και συσχέτιση λειτουργίας µε παραγωγή". Συγκεκριµένα : Α) "Μέτρηση ισχύος και εκτίµηση ωρών λειτουργίας" Εκτιµάται η ισχύς (απορροφώµενη τελική ενέργεια ανά ώρα) και οι ώρες λειτουργίας ετησίως (ανά µήνα), ανά στάθµη ισχύος (δηλαδή πλήρες φορτίο - µερικό φορτίο - µηδενικό φορτίο). - Το ηµερήσιο -µέσο- χρονοπρόγραµµα λειτουργίας/χρήσης της κάθε ηλεκτρικής συσκευής (ΗΣ) (στάθµη ισχύος). Συνεκτιµούνται οι µετρήσεις. - Η τυχόν εποχιακή διακύµανση κατανάλωσης ενέργειας (διαφοροποίηση στάθµης ισχύος), λόγω ειδικής χρήσης της συσκευής. (π.χ. ψυγεία). - Πιθανά χρονικά διαστήµατα διακοπής λειτουργίας της συσκευής. (π.χ. αποσύνδεση ψυγείων). Η καταναλισκόµενη κατά τον µήνα (i) τελική ενέργεια της ηλ. συσκευής ΗΣ Ε ΗΣ,i εκτιµάται µε εφαρµογή της σχέσης : ΗΣ,i = & Ω (5-3) = ΗΣ, & : Στάθµη απορροφώµενης ισχύος στη ηλ. συσκευή ΗΣ (ως ΗΣ, παρεχόµενη τελική ενέργεια). Ω κ : Ώρες λειτουργίας της ΗΣ στάθµη (εννοείται κατά το µήνα i) Β) "Μέτρηση βαθµού απόδοσης και συσχέτιση λειτουργίας µε παραγωγή" Εκτιµάται η ενέργεια τελικής χρήσης από τη χρήση της κάθε συσκευής (ανά µήνα) και ο βαθµός απόδοσης κατά τη λειτουργία της, ανά στάθµη ισχύος (δηλαδή πλήρες φορτίο - µερικό φορτίο - µηδενικό φορτίο). - Το ηµερήσιο -µέσο- χρονοπρόγραµµα λειτουργίας/χρήσης της κάθε συσκευής. 80

4 - Η χρησιµοποίηση του πιο κατάλληλου προτύπου που συσχετίζει την κατανάλωση ενέργειας µε άλλα µεγέθη, για τα οποία υπάρχουν διαθέσιµα στοιχεία (π.χ. διανυκτερεύσεις σε ξενοδοχείο, πλήθος τεµαχίων ή πελατών, βάρος προϊόντων κ.λπ). - Η τυχόν εποχιακή διακύµανση κατανάλωσης ενέργειας (αλλαγή του προτύπου). Η καταναλισκόµενη κατά τον µήνα (i) τελική ενέργεια της ηλ. συσκευής ΗΣ Ε ΗΣ,i εκτιµάται µε εφαρµογή της σχέσης : ΗΣ,i = n ΗΣ, = ε ΠΗΣ, = = (5-4) n κ : Ο βαθµός απόδοσης κατά τη λειτουργία της ΗΣ στη στάθµη ΗΣ, : Η ενέργεια τελικής χρήσης από τη χρήση της ηλ. συσκευής ΗΣ (εννοείται κατά το µήνα i). ε κ : Η ειδική κατανάλωση (τελικής) ενέργειας από τη λειτουργία της ΗΣ στη στάθµη (εννοείται κατά το µήνα i). Είναι : o ε = και (5-5) Π Ε ο : Προσδιδόµενη στη συσκευή τελική ενέργεια για την "παραγωγή" πλήθους (αριθµητικής ποσότητας) Π προϊόντων ή υπηρεσιών. Π ΗΣ, : Η "παραγόµενη" ποσότητα των Π προϊόντων ή υπηρεσιών, από τη χρήση της ηλ. συσκευής ΗΣ. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ : Σε περίπτωση που µπορεί να εκτιµηθεί ακριβέστερα η & ΤΗΣ,, δηλ. η στάθµη ισχύος στην ηλ. συσκευή ΗΣ (ως απαιτούµενη/ καταναλισκόµενη ενέργεια τελικής χρήσης), και οι αντίστοιχες ώρες λειτουργίας, τότε θα χρησιµοποιηθεί η σχέση : ΗΣ,i = & Ω (5-6) = n ΤΗΣ, 8

5 3.3.3 Άµεση θέρµανση χώρων Η ηλεκτρική ενέργεια µετατρέπεται σε ωφέλιµη ενέργεια θέρµανσης χώρων, σχεδόν κατά 00%, µέσω τοπικών θερµαστρών, αερόθερµων, αυτόνοµων θερµαντικών σωµάτων, εγκαταστάσεων ηλεκτρικής θέρµανσης από το δάπεδο ή την οροφή κ.ά. Η εκτίµηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται κατά παρόµοιο τρόπο όπως και τις ηλεκτρικές συσκευές. Εφόσον, όµως, στο κτίριο χρησιµοποιείται µεικτή θέρµανση, δηλαδή υπάρχει και θέρµανση από καύση καυσίµων και - βοηθητικά - ηλεκτρική θέρµανση, είναι απαραίτητο να γίνεται συσχέτιση µε την κατανάλωση καυσίµων. Έτσι ένα µέρος από την συνολικά απαιτούµενη ενέργεια για θέρµανση χώρων θα «χρεώνεται» ως κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και το υπόλοιπο ως κατανάλωση θερµικής ενέργειας καυσίµων Κλιµατισµός : ροσισµός χώρων - Είναι πιθανόν να υπάρχουν µετρητές κατανάλωσης για κεντρικά ψυκτικά συγκροτήµατα ή συνολικά στο ψυχροστάσιο, κυρίως µέσω BMS. - Ο επιθεωρητής πρέπει να εκτιµά την ενέργεια για κλιµατισµό πολύ προσεκτικά, αφού αυτή εξαρτάται από πολλές παραµέτρους που είναι δύσκολο να εκτιµηθούν επακριβώς. (Ακόµη και µε τη βοήθεια προγραµµάτων προσοµοίωσης είναι βέβαιο ότι θα παρεισφρήσουν εκτιµήσεις και παραδοχές, όχι πάντοτε σωστές). - Προτείνονται οι παρακάτω δύο µέθοδοι εκτίµησης της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για θερινό κλιµατισµό (δροσισµό) : Α) "Μέτρηση ισχύος και εκτίµηση ωρών λειτουργίας" και συγκεκριµένα : Εκτιµάται η ισχύς (απορροφώµενη τελική ενέργεια ανά ώρα) και οι ώρες λειτουργίας (υποχρεωτικά ανά µήνα), ανά στάθµη ισχύος (δηλαδή τόσο σε πλήρες όσο και σε µερικό φορτίο), για το σύνολο των συσκευών και µηχανηµάτων που λειτουργούν για κλιµατισµό. 82

6 - Το ηµερήσιο -µέσο- χρονοπρόγραµµα λειτουργίας του κλιµατισµού. Συνεκτιµούνται οι µετρήσεις απορροφώµενης ισχύος. - Η εποχή του έτους (για µηνιαία ανάλυση) και τα ιδιαίτερα κλιµατικά χαρακτηριστικά του τόπου. - Η στάθµη παραγωγής ή υπηρεσιών σε σχέση µε τη λειτουργία του κλιµατισµού (π.χ. διανυκτερεύσεις σε ξενοδοχείο, πλήθος τεµαχίων ή πελατών, βάρος προϊόντων κ.λπ). - Η τυχόν µειωµένη καταν. ενέργειας, λόγω χρήσης συστηµάτων εξοικονόµησης ενέργειας (νυκτερινός αερισµός, εξοικονοµητήρες κ.λπ) ή ειδικών περιστάσεων. - Η τυχόν αυξηµένη κατανάλωση ενέργειας, λόγω ειδικών περιστάσεων και γεγονότων. Η καταναλισκόµενη κατά τον µήνα (i) τελική ενέργεια από την λειτουργία της συσκευής ΨΣj για κλιµατισµό Ε ΣΨj,i εκτιµάται µε εφαρµογή της σχέσης : ΨΣj,i = & Ω (5-7) = ΨΣj, j & ΨΣj, : Στάθµη ισχύος της συσκευής ΨΣj για κλιµατισµό (ως παρεχόµενη τελική ενέργεια) Ω j : Ώρες λειτουργίας της συσκευής j για κλιµατισµό, στη στάθµη (εννοείται κατά το µήνα i). Και, η συνολικά καταναλισκόµενη κατά τον µήνα (i) τελική ενέργεια για κλιµατισµό, προκύπτει ως άθροισµα των επιµέρους καταναλώσεων των συσκευών, δηλαδή :,i n j= Ψ = (5-8) ΨΣj,i Β) "Μικτή προσέγγιση", δηλαδή η κατανάλωση ενέργειας για κλιµατισµό προκύπτει από την συνολική κατανάλωση ενέργειας του συγκροτήµατος (για 83

7 την οποία υπάρχουν δεδοµένα), µετά από αφαίρεση όλων των άλλων φορτίων ενέργειας (τα οποία µπορούν να υπολογισθούν αναλυτικά). Συγκεκριµένα : Εκτιµάται η κατανάλωση ενέργειας από τα σταθερά φορτία της ψύξης. Αυτά περιλαµβάνουν τους ανεµιστήρες, τις αντλίες, απώλειες διανοµής κ.λπ. Οι σχετικοί υπολογισµοί γίνονται µε την προηγούµενη µέθοδο. ("Μέτρηση ισχύος και εκτίµηση ωρών λειτουργίας"). Εκτιµάται η κατανάλωση ενέργειας από όλα τα υπόλοιπα σταθερά και µεταβλητά φορτία του συγκροτήµατος (πλην ψύξης/αερισµού) για την ίδια χρονική περίοδο (µήνας i). Τέλος, η κατανάλωση ενέργειας από τα µεταβλητά φορτία ψύξης/αερισµού υπολογίζεται ως διαφορά του αθροίσµατος των προηγουµένων από το σύνολο της κατανάλωσης ενέργειας στο συγκρότηµα, την κάθε χρονική περίοδο (µήνα). - Οι στάθµες θερµοκρασίας στους χώρους και τα χρονικά διαστήµατα διατήρησης αυτών (ηµέρες-ώρες λειτουργίας). - Η µέση εξωτερική θερµοκρασία κατά τον µήνα i. - Η µέση στάθµη της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται το κτίριο. - Τα εσωτερικά φορτία των χώρων, που συνήθως εξαρτώνται από το µέσο αριθµό ατόµων που εξυπηρετούνται. - Η φυσική ή τεχνητή κυκλοφορία του νωπού αέρα. - Η ύπαρξη απωλειών στο σύνολο της εγκατάστασης κλιµατισµού (θερµοµόνωση αεραγωγών, σωληνώσεων, διαρροές, κ.λπ) Κλιµατισµός : Θέρµανση χώρων Εκτός από την άµεση θέρµανση χώρων, η ηλεκτρική ενέργεια µπορεί να χρησιµοποιείται και για θέρµανση χώρων µε χρήση αντλιών θερµότητας (Α/Θ), τόσο σε κεντρικές όσο και σε ηµικεντρικές ή και τοπικές εγκαταστάσεις. ιακρίνουµε δύο περιπτώσεις : 84

8 Η ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΚΑΛΥΠΤΕΤΑΙ ΜΟΝΟ ΑΠΟ ΗΛ. ΕΝΕΡΓΕΙΑ (Α/Θ) : Στην περίπτωση αυτή η καταναλισκόµενη ηλεκτρική ενέργεια µπορεί να εκτιµηθεί µε : Α) «Μέτρηση ισχύος και εκτίµηση ωρών λειτουργίας», όπως και προηγουµένως για τον δροσισµό. Β) «Εκτίµηση της θερµικής απαίτησης». Η απαιτούµενη θερµική (ωφέλιµη) ενέργεια Ε Θ,i για την θέρµανση των χώρων του κτιρίου εκτιµάται µε µία από τις αναλυτικές - υπολογιστικές µεθόδους που αναφέρθηκαν σε προηγούµενες παραγράφους (3. και 3.2) Τότε η αντίστοιχα απαιτούµενη ηλεκτρική ενέργεια για την κάλυψη αυτής της απαίτησης προσεγγίζεται σε σχέση και µε τον συντελεστή συµπεριφοράς (ή επίδοσης) της κλιµατιστικής εγκατάστασης, κατά την περίοδο θέρµανσης i, COP θi, µε χρήση του τύπου : Θ,i H Θ,i = (5-9) COPΘi Επισήµανση : Ο COP θi της εγκατάστασης θα πρέπει να είναι ο µέσος πραγµατικός, που επιτυγχάνει η εγκατάσταση Α/Θ στις (µέσες) συνθήκες λειτουργίας (περιβάλλοντος και χώρου) κατά την περίοδο θέρµανσης i. Αν πρόκειται για Α/Θ σε τοπικό σύστηµα, χωρίς αξιόλογο σύστηµα διανοµής ή σε κεντρικό σύστηµα αλλά οι απώλειες αποθήκευσης και διανοµής της θερµικής ενέργειας έχουν υπολογισθεί όπως προηγουµένως και έχουν προστεθεί στην απαιτούµενη ωφέλιµη ενέργεια για την θέρµανση των χώρων, τότε ο COP θ της εγκατάστασης ταυτίζεται σχεδόν µε τον COP θ της Α/Θ. ιαφορετικά, προκειµένου να ληφθούν υπόψη αυτές οι απώλειες, ο COP θ της εγκατάστασης θα είναι λίγο ή αρκετά µικρότερος. Ακόµη µικρότερος θα πρέπει να ληφθεί ο COP θ της εγκατάστασης, αν η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από τον πρόσθετο εξοπλισµό (αντλίες, ανεµιστήρες κλπ) δεν έχει υπολογισθεί στις ηλεκτρικές συσκευές. Η ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΚΑΛΥΠΤΕΤΑΙ ΜΕΙΚΤΑ (Από Α/Θ και καύσιµα) : Ο επιµερισµός της απαιτούµενης για θέρµανση ενέργειας σε ηλεκτρική και θερµική, είναι ιδιαίτερα δύσκολος (εκτός αν υπάρχουν µετρητές κατανάλωσης 85

9 καυσίµου ή θερµιδοµετρητές, αποκλειστικά για τη θέρµανση). Ιδιαίτερα αν η θερµική εγκατάσταση καλύπτει και άλλες ανάγκες του κτιρίου (π.χ. ζεστό νερό χρήσης) και εφ όσον η εγκατάσταση κλιµατισµού µε τις Α/Θ καλύπτει και τις απαιτήσεις δροσισµού, η αβεβαιότητα στους σχετικούς υπολογισµούς είναι πλέον αναπόφευκτη. Η προσέγγιση για τον ενεργειακό επιµερισµό θα πρέπει : - Να βασίζεται σε µία (ή και σε δύο) από τις προηγουµένως αναφερθείσες µεθόδους, τόσο για τη θέρµανση όσο και για τον δροσισµό (ψύξη). - Να µελετάται µε διαφορετικές εκτιµήσεις συνδυασµού κατανάλωσης ηλεκτρικής και θερµικής ενέργειας, αλλά και φορτίων ψύξης και θέρµανσης, µε τη βοήθεια και των σχετικών µηνιαίων διαγραµµάτων. - Από τις εκτιµήσεις αυτές ως πλέον αντικειµενική κρίνεται εκείνη της οποίας τα αποτελέσµατα θα είναι, ποσοτικά και χρονικά, πλησιέστερα στις πραγµατικά καταγραφείσες καταναλώσεις. - Εάν υπάρχουν ή µπορούν να δηµιουργηθούν «τυπικά πρότυπα κατανάλωσης αναφοράς» (παρ. 7.4 του «Κανονισµού Ενεργειακών Επιθεωρήσεων»), τότε η εκτίµηση που δίνει αποτελέσµατα συµβατά µε την εφαρµογή κάποιου προτύπου θα είναι η σωστότερη. 86