Inteligentní budovy ve světě:
Print

Zvýšení úrovně energetických auditů prostřednictvím dodatečné technické inspekce budov

-- Úterý, 12 květen 2015

Provedení dodatečné technické inspekce pro lepší porozumění provozování budov výrazně přispívá ke zvýšení úrovně zpracování energetického auditu.

Dodatečná technická inspekce (retro-commissioning – retro-Cx) je systematický proces, v rámci kterého stanovujeme výkonnost systému celé budovy v průběhu skutečného provozu. Proces dodatečné technické inspekce koriguje problémy s ventilací a spotřebou energie ve stávajících budovách a je používán k získání aktuálních provozních dat sloužících k provedení kalkulace úspor.

V praxi se setkáváme se dvěma používanými koncepcemi energetického auditu:
procesní audit a audit ve smyslu dodatečné technické inspekce. Koncepce procesního auditu se opírá o písemné práce a zahrnuje revizi zkušebních a bilančních zpráv, řídicích sekvencí teplot uvedených v zadávací dokumentaci, revizi plánů a specifikací a krátkou prohlídku objektu kvůli stanovení  nápravných opatření. Dle organizace ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers – Americká společnost inženýrů v oboru vytápění, chlazení a klimatizace) je tento typ auditu označován jako audit úrovně I.

Audity obsahují jednoduchá nápravná opatření, takže jsou docela  předvídatelná. Typická doporučená opatření, která mají zlepšit provozování objektu, obvykle zahrnují:
• náhradu zářivek typu T-12 za efektivnější typ zářivek;
• instalaci snímačů obsazenosti, jež vypnou světla, když se daný prostor nepoužívá;
• instalaci frekvenčních měničů na zařízeních s konstantním objemem;
• vypínání nepoužívaných zařízení;
• snižování teplot v zimě, zvyšování teplot v létě;
• instalaci těsnicích pásek na dveře;
• výměnu jednoduchých skel za dvojitá skla;
• doplnění izolace střech.

Některé společnosti používají při provádění energetických auditů standardizovaný formulář, který používá stejné znění a formát, jen se mění klíčová slova pro každou budovu. Přestože tyto koncepce mohou v mnoha případech snížit spotřebu energie, pouhé zavedení výše popsaných opatření v každé budově může v někdy vést k nežádoucímu zvýšení vlhkosti a spotřeby energie a ke snížení kvality vzduchu uvnitř budovy. V rámci auditů úrovně I obvykle nebývá prováděn výpočet plánovaných úspor a nákladů na jejich implementaci. Tyto typy auditů jsou méně nákladné a mohou vést k úsporám ve výši přibližně 10 %.

Audity v rámci dodatečné technické inspekce jsou důkladnější

Důkladnější audit v rámci dodatečné technické inspekce spoléhá na vlastní tým
pracovníků, který má za úkol stanovit provozní stav celé budovy. Organizace ASHRAE na tyto přísnější kontroly odkazuje jako na audity úrovně II nebo III. V rámci technického auditu úrovně II kontrolují auditoři celou budovu a komponenty, které využívají jakoukoli formu energie. Audity se zaměřují na elektrické a osvětlovací systémy, plášť budov a na celkové fungování vzduchotechniky (HVAC). Audit úrovně III připojuje modelování energetické složky k stanovení výše úspor z auditorské zprávě úrovně II. U elektrických instalací se kontroluje uzemnění. Ke stanovení uvolněných spojů se u rozváděčů, vypínačů a přívodů motorů používá termovizního měření. Analýza kvality elektrické energie se v rámci elektrických instalací používá k určení podpětí, nízkých hodnot účiníku nebo elektrické nevyváženosti fází. Mírné snížení průtoku vzduchu nebo průtoku vody o 10 % má potenciál snížit výkon ventilátoru nebo čerpadla o 33 %.

Přepracované údaje o výkonu motoru jsou vypočteny a kde je to praktické, jsou instalovány menší a účinnější motory. Osvětlovací systémy jsou hodnoceny
z hlediska efektivního využívání předřadníků, světel, kontroly obsazenosti, získávání a využívání denního světla. Výsledkem auditu úrovně I často bývá pouze výměna všech zářivek typu T-12 za zářivky typu T-8 nebo s ještě nižším světelným tokem. Avšak v rámci technicky vyspělejší dodatečné technické inspekce se hladiny osvětlení kontrolují, následně se upravují a mění, aby splňovaly požadavky zákoníku práce a vyhovovaly požadavkům uživatelů; pak dochází k výměně svítidel a předřadníků za účinnější typy. Po provedeném auditu na úrovni I sice dojde k výměně stávajících svítidel, ale klidně se může stát, že daný prostor bude zbytečně moc osvětlen anebo bude hladina osvětlení naopak příliš nízká, a vše pak zůstane ve stejném stavu jako před samotným provedením auditu.

U pláště budovy se vyhodnocuje odolnost vůči vnikání venkovního vzduchu, vlhkosti, účinnost zasklení a celkové vzduchotěsnosti. Audit úrovně I se zaměřuje na praskliny a spáry u dveří a oken a určuje tak místa pronikání. Nicméně v rámci dodatečné technické inspekce se provádí test vzduchotěsnosti
pláště budovy pomocí tzv. blower-door testovací soupravy nebo prostřednictvím vlastních vzduchotechnických jednotek, aby byla zjištěna místa, kde dochází k únikům.

Test vzduchotěsnosti budovy

Během tohoto testu je v budově vytvořen buď přetlak, nebo podtlak, kdy je dosaženo dvou nebo tří různých úrovní tlaku mezi 0,1 až 0,3 palce vodního sloupce (in. wc) (palec vodního sloupce – jednotka, která je dodnes hojně používaná v angloamerických zemích; pozn. red.). Provádí se měření vnikání venkovního vzduchu (infiltrace) nebo unikání vnitřního vzduchu (exfiltrace) při těchto tlacích a tím je určen skutečný únik vzduchu.

Poté je vyhotovena statistická analýza dat pro stanovení úniku průtoku vzduchu v kubických stopách za minutu úniku na čtvereční stopu plochy budovy (cfm/sq ft) při tlaku 0,3 palce vodního sloupce. Pro tuto úroveň tlaku jsou k dispozici specifické soubory údajů z různých průmyslových odvětví.

Tyto údaje naznačují, že vysoce výkonné budovy propouštějí méně než 0,1 cfm/sq ft plochy budovy. Středně výkonné budovy vykazují únik přibližně
0,3 cfm/sq ft a úniky v nízkovýkonných budovách překračují hodnotu 0,4 cfm/sq ft plochy dané budovy. Následné provedení termovizního měření povrchu budov y v rámci těchto zkušebních tlaků ukazuje, kde dochází k únikům.

Vzhledem k extrémním zimním teplotám, které panují v klimatické zóně č. 7 dle klasifikace stanovené organizací ASHRAE / Ministerstvem energetiky USA, naše společnost narazila na budovy s mírou úniků v rozsahu od 0,1 cfm/sq ft do 0,3 cfm/sq ft při tlaku 0,3 palce vodního sloupce. Na druhou stranu jsme během naší praxe měli možnost měřit budovu, jejíž míra úniku byla při stejném tlaku vyšší než 10 cfm/sq ft, a to v klimatické zóně č. 5 dle klasifikace ASHRAE / Ministerstva energetiky USA.

Jakmile jsou definována místa úniků, může být provedeno jejich řádné  utěsnění. Místa úniků jsou utěsněná a pak znovu otestována, dokud není dosažena přijatelná míra úniků. Provedením tohoto testu dosáhneme řádného utěsnění střešních a podlahových spár, dveří a oken, což představuje důležitý krok ke snížení množství neklimatizovaného vzduchu, který může do daného prostoru proniknout. Provede se vyhodnocení složení oken a jejich konstrukce a zváží se, zda by šlo vylepšit jejich stínicí koeficient nebo U-hodnotu.

Optimalizace systémů vzduchotechniky (HVAC)

Tým provádějící dodatečnou technickou inspekci určuje aktuální provoz systémů
vzduchotechniky. Během inspekce tým zkoumá oblasti, v rámci nichž by bylo  možno dosáhnout optimalizace proudění vzduchu, teplovodního vytápění, teplot, tlaků a provozní doby zařízení. Tým rovněž hledá způsoby, jak snížit průtok vzduchu od ventilátoru a jak odstranit překážky, které zvyšují statický tlak v potrubních systémech (viz obr. 2). Zatímco snížení průtoku vzduchu od ventilátoru o 10 % má potenciál snížit celkový výkon motoru o 33 %, snížení statického tlaku odstraněním překážek a omezením nebo jednoduše snížením žádaných hodnot statického tlaku taktéž přispěje ke snížení spotřeby energie.

Snížení statického tlaku o 10 % při konstantním průtoku vzduchu snižuje výkon motoru o 11 %. Mnoho konstruktérů se při navrhování zařízení vzduchotechniky řídí příručkou ASHRAE a počítá s klimatickými hodnotami s 99,4% četností výskytu, poté přidají součinitel bezpečnosti 10 % nebo více a vyjdou jim hodnoty průtoků a dimenze zařízení pro daný projekt. I když to může být přijatelná koncepce k zajištění toho, že daný projekt bude mít dostatečnou kapacitu, skutečné provozní průtoky mohou být sníženy. Snížení je doplněno analýzou skutečné zátěže při vytápění a chlazení v budovách, kdy se počítá
s klimatickými hodnotami s 98% četností výskytu dle ASHRAE, a poté se odstraní součinitel bezpečnosti z různých průtoků vzduchu a vody. Přehledné trendové křivky graficky znázorňují profil spotřeby budovy v reálném čase.

Uplatníme-li výše uvedená opatření, obvykle dosáhneme významného snížení požadavků na maximální průtok. Je velmi důležité provést přenastavení VAV jednotky (vzduchotechnické jednotky s proměnným průtokem vzduchu) na tyto nižší hodnoty. (Systém s VAV BOXY neboli systém s proměnným průtokem vzduchu sestává z centrální VZT jednotky, rozvodů a VAV BOXŮ umístěných
v příslušné zóně (prostoru, místnosti; pozn. red.) Ventily ohřevu VAV jednotek,
které netěsní, nebo libovolně vysoko nastavené výtlačné teploty vzduchu způsobí návrat VAV boxů do horní polohy, pokud nedojde k přenastavení boxů dle nových provozních podmínek. Obvykle lze snížit minimální seřizovací hodnoty polohy a stále si přitom udržovat přijatelnou kvalitu vnitřního ovzduší.

Odsávací systémy toalet patří mezi prostory, které jsou často odsávány mnohem více, než vyžadují příslušné normy. Úspor lze v tomto případě dosáhnout snížením výkonu odsávání na minimální hodnoty, které stále ještě splňují požadavky příslušných norem, či vypínáním ventilátorů, když daný prostor není obsazen, a nastavením minimálních požadovaných hodnot čerstvého vzduchu pro zajištění správného vnitřního tlaku v budově.

Potrubí, které není náležitě vyztuženo podle požadavků norem asociace SMACNA (Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' Nahttp://udrzbapodniku.cz/fileadmin/grafika/Bar%C4%8Da/Casopis_Brezen_2014/tema_z_obalky_1.JPGtional Association), se může zbortit. Zborcené potrubí výrazně omezuje výkon potrubního systému, jelikož dochází k únikům v důsledku poškozených spojů a lemů. U HVAC systémů, které jsou provozovány za vyšších tlaků, než dovolují předpisy uvedené v normě SMACNA, může dojít k roztržení potrubí a ke ztrátě průtoku vzduchu. Neuzavřené konce potrubí, netěsné potrubní límce, zborcená potrubí s netěsnými spoji a lemy poskytují příležitosti ke snížení otáček ventilátoru a snížení průtoku vzduchu, jakmile jsou problémové oblasti opraveny (viz obr. 1). Nevhodné provedení potrubních dílů, oblouky bez usměrňovacích lopatek, oblouky s nánosy na usměrňovacích lopatkách a zanesené armatury jsou zdrojem zbytečného omezení, které následně zvyšuje statický tlak, výkon a spotřebu energie.

Za účelem kontroly potrubí a teplovodních systémů se musí odstranit stropní obklady, aby bylo možno přezkoumat celý potrubní systém a zajistit tak kontrolu jeho řádného konstrukčního provedení, vyztužení a utěsnění. Inspekční tým se zaměřuje na chybějící koncové uzávěry, netěsné potrubní límce, zborcené úseky potrubí, poškozené či netěsné spoje a lemy, které způsobují teplotní a tlakové rozdíly ve stropních rozvodných komorách. Systémy jsou analyzovány, co se týče správného zónování. Směšování interiérových a exteriérových prostor ve stejné jednotce nebo v rámci stejného vzduchotechnického systému snižuje pocit komfortu a zároveň přispívá ke zvýšení spotřeby energie. V rámci dodatečné technické inspekce dochází k odhalení a opravě netěsností problémových částí potrubí a k vyřešení správného zónování. Je měřen skutečný průtok vzduchu, vody, teplot a tlaků. Hodnoty skutečných průtoků vody a vzduchu jsou následně srovnávány s novými konstrukčními požadavky v rámci klimatických podmínek s 98% četností
výskytu dle příručky ASHRAE nebo s provozními požadavky dané budovy.

Procentuální snížení objemu průtoků poskytuje potřebné informace pro stanovení výše energetických úspor díky snížení objemu průtoku. Výsledky měření skutečných teplot vzduchu topného a chladicího okruhu teplovodního vytápění nám nastíní potenciál pro snížení spotřeby energie. Vytápěcí systémy mohou být obvykle nastaveny v rozmezí teplot mezi teplotou, která je požadována v topné sezóně, a nižšími hodnotami teplot teplé vody, které mohou být použity, když se venku oteplí. Tato nižší teplota teplé vody je závislá na typu kotle a výkonu topné spirály.

Typický režim nastavení hodnot teplé vody v severních klimatech dovoluje nastavení teploty vody v rozmezí od 180 F při 0 F do 140 F nebo i méně při 50 F. Pokoušet se provozovat kotel za teplot nižších než 140 F za účelem dosažení energetických úspor je dovoleno jen s velkou opatrností. Za těchto teplot může totiž v kotli docházet ke kondenzaci. Není-li kotel záměrně konstruován jako kondenzační kotel, začne korodovat, a pokud by byl provozován delší dobu za nižších teplot, dojde k jeho celkovému poškození. Stejně tak režim nastavení chladicího okruhu poskytuje chladicí vodu o teplotě 45 F dle podmínek konstrukčního návrhu. Nicméně teplota chladicí vody by měla být zvýšena na 50 F i výše, a to v závislosti na schopnosti chladicí spirály poskytovat řádně vysušený vzduch v případě, že se venku ochladí.

Teploty na výstupu ze vzduchotechnických jednotek mohou být nastaveny dle návrhových kritérií pro vnější teploty nebo dle počtu zón určených pro vytápění nebo chlazení. Typické režimy upravující teplotu smíšeného vzduchu nebo výtlačnou teplotu vzduchu by měly vykazovat teplotu 55 F na výstupu při  teplotě venkovního vzduchu 65 F a teplotu 65 F při teplotě venkovního vzduchu 0 F. Toto nastavení je závislé na schopnosti vnitřních boxů zvládat chladicí zátěž, na odvlhčovacích schopnostech chladicích hadů a na požadavcích úrovně vlhkosti daného prostoru. Zvýšení teploty na výstupu snižuje množství požadovaného ohřevu. Zvýšená teplota na výstupu a dosažené úspory z opětného ohřevu by měly být porovnány se zvýšeným výkonem v důsledku zvýšení průtoku vzduchu, aby bylo dosaženo správné rovnováhy v systému.

Poté, co byly odstraněny omezující faktory uvedené v předchozích odstavcích a je znám skutečný tlak v potrubním systému, je obvykle možno snížit výstupní tlak v potrubí do té míry, aby box, jenž vyžaduje nejvyšší statický vstupní tlak, byl ovládán při 90% až 95% otevření. Tento tlak je nastaven jako maximální statický tlak požadovaný pro klimatizační jednotku a s tímto nastavením se setkáme v letním období. Tlak je obvykle možné přenastavit v zimním období na nižší statický tlak, když boxy přecházejí do režimu vytápění. V případě, že prostory dané budovy tvoří interiérové zóny, nemusejí být nižší tlaky dosažitelné.

Aby bylo možné nastavit nižší mez statického tlaku, všechny boxy, které vyžadují  ohřev, jsou nastaveny tak, aby si žádaly teplo. Statický tlak potřebný pro nejvíce omezující box, tak aby vyhověl sníženému průtoku vzduchu vytápění, se stává spodní požadovanou hodnotou statického tlaku v potrubí.

Nastavení výstupního tlaku je rovněž ověřeno počtem boxů, které vyžadují chlazení. Statický tlak v potrubí je znovu nastaven v rozmezí vysokých a nízkých seřizovacích hodnot na základě počtu VAV klapek při 100% otevření.

Mnoho řídicích sekvencí uvádí, že hydronické  čerpací systémy mají mít nastaven
diferenční tlak v potrubí na 6 až 10 psig (psig – tlak odečtený z měřidla, rozdíl mezi tlakem měřené kapaliny a atmosférickým; pozn. red.). V mnoha případech se jedná o příliš vysoké hodnoty. Podobně jako u vzduchových systémů jsou hydronické systémy nastaveny tak, že nejvíce omezující solenoidový ventil je
provozován při 90% až 95% rozsahu otevření při nejnižším požadovaném statickém tlaku. Snížením tlaku v systému dosáhneme snížení nákladů na energii.

Kontrola regulace teploty

Technický tým ověřuje i fungování systému regulace teplot a příslušné sekvence. Po dobu dvou týdnů až jednoho měsíce se zaznamenává skutečná doba chodu zařízení, časy odezvy na příkazy regulátoru a tendenční křivky všech smyček, aby byl potvrzen normální provoz systému ještě před provedením změn. Jedna z nejjednodušších změn, která může být provedena z důvodu dosažení okamžitých úspor, zahrnuje srovnání provozní doby zařízení se skutečnou dobou používání budovy. Systémy nemusejí běžet dokonce až 3 hodiny poté, co byla budova uzavřena. Klapky přívodního vzduchu nemusejí zůstávat otevřeny, pokud jsou odsávací systémy uvedeny do režimu vypnutí.

Vypnutí kotlů, chladicích jednotek, čerpadel, ventilátorů a vzduchotechniky, když je budova neobsazená, či uzavření odvzdušňovacích klapek a klapek přívodního vzduchu šetří energii. Tyto energeticky úsporné strategie by však měly být zmírněny v případě, že nastanou extrémní klimatické podmínky. Bylo by dosti
nerozumné úplně vypnout chlazení v letním období, i když se budova aktuálně nepoužívá, především kvůli požadavkům na odvlhčování.

Podobně je tomu u topných zařízení, která je zapotřebí ponechat v pohotovostním stavu, aby se v případě potřeby pohybovala doba obnovy ohřívacího cyklu na přiměřené úrovni. Tým porovnává provozní sekvence se známými energeticky efektivními řídicími sekvencemi. Doby zapínání a vypínání zařízení jsou srovnávány se skutečným provozem dané budovy. Jsou přezkoumávány tlakové sekvence budovy, aby bylo možno určit, zda je v budově dostatečný tlak v rozmezí od 0,02 do 0,05 palce vodního sloupce.

Sledovací sekvence odtahového ventilátoru používané k řízení úrovně tlaku v budově patří mezi notoricky nedostatečné řídicí sekvence pro udržení správné úrovně tlaku v budově. V chladném podnebí se u budov s podtlakem vyskytuje průvan. V chladnějších klimatických podmínkách si uživatelé pomáhají  umísťováním elektrických topných těles do blízkosti nohou. Používání topných zařízení výrazně zvyšuje spotřebu elektrické energie. Kontrola regulačního obvodu Současné řídicí sekvence jsou srovnávány s výše uvedenými režimy nastavení. Lze přesně vypočítat výši energetických úspor, kterých dosáhneme snížením tlaků a teplot v systémech. Snad nejdůležitější je skutečnost, že technický tým v rámci dodatečné technické inspekce fyzicky ověřuje správnou funkci každé řídicí (regulační) smyčky HVAC systému. Tím je zajištěno, že klapky, ventily, frekvenční měniče a související zařízení se otevírají a zavírají v plném rozsahu, jsou provozovány na požadované hodnotě a reagují na změny v přijatelném časovém intervalu (viz obr. 3). Ventily, které nelze uzavřít, způsobují únik teplé nebo studené vody do hadů. Tyto úniky jsou zdrojem plýtvání energie, jelikož je nutno doplnit dodatečnou čerpací energii a dodatečný ohřev v případě, že chladicí hady netěsní, nebo dodatečný průtok vzduchu, když netěsní ventil potrubí topného hadu.

http://udrzbapodniku.cz/fileadmin/grafika/Bar%C4%8Da/Casopis_Brezen_2014/tema_z_obalky_2.JPG

Klapky, jež se neotevírají v plném rozsahu, rovněž přispívají k plýtvání energie. Na druhou stranu klapky, které při úplném uzavření propouštějí, umožňují pronikání teplého nebo studeného venkovního vzduchu do daného prostoru, i když budova není používána. Zpětné klapky umožňující nadměrný únik zkracují dobu, během níž mohou ekonomizéry efektivně fungovat. Kvůli netěsným zpětným klapkám dochází ke zvýšení teploty smíšeného vzduchu, a proto musejí mechanické chladicí systémy zůstávat v pohotovostním stavu pod napětím.

Dodatečná technická inspekce představuje praktické vyhodnocení systémů budov a provádí ji tým kvalifikovaných odborníků z oblasti strojírenství, konstrukce a provozu budov. Tým s dobrými výsledky může pomoci dosáhnout více než 30% úspor energií díky optimálnímu vyladění všech příslušných
systémů budovy a tím přispět ke snížení provozních tlaků, teplot a časů.

McFarlane je viceprezident společnosti Technical Commissioning. Je odborník na provádění technických auditů a inspekcí. IB

Autor: Dave McFarlane, Technical Commissioning, Fort Myers, Florida

 
Digitální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Katalog  
  •   Kalendář událostí  
  •   Video  

Katalog

REM-Technik s. r. o.
REM-Technik s. r. o.
Klíny 35
615 00 Brno
tel. 548140000

Schneider Electric CZ,s.r.o.
Schneider Electric CZ,s.r.o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. +420 281 088 111

Loxone, s.r.o.
Loxone, s.r.o.
U Staré trati 1775/3
370 11 České Budějovice
tel. +420 380 429 000

YATUN, s.r.o.
YATUN, s.r.o.
V Olšinách 75
10000 Praha
tel. 222364491

Insight Home, a.s.
Insight Home, a.s.
Antala Staška 30/1565
14000 Praha 4
tel. +420 603 52 50 50

všechny články

Kalendář událostí

Trendy v robotizaci 2020
2020-01-28 - 2020-01-30
Místo: Best Western Premier / Avanti, Brno
DIAGO 2020
2020-01-28 - 2020-01-29
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy automobilové logistiky 2020
2020-02-20 - 2020-02-20
Místo: Parkhotel Plzeň
Úspory v průmyslu
2020-03-03 - 2020-03-03
Místo: Ostrava
AMPER TOUR 2020
2020-03-17 - 2020-03-19
Místo: Brno

Video



Proměna staré textilky v Kanadě na výkladní skříň energetické účinnosti

Proměnit starou opuštěnou textilku v Montrealu na jednu z nejmodernějších staveb světa s vysokou energetickou účinností. To byl společný cíl globálního specialisty na řízení energie Schneider...

všechny video
Reklama






Anketa

Která z následujícího oblastí je nejblíže Vaší oblasti zájmu?

automatizace
elektroinstalace
mechanika
vodoinstalace
bezpečnost a monitorování
správa a řízení
zelené budovy

O nás   |   Reklama   |   Mapa stánek   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI