W niniejszym artykule przedstawiono zagadnienie oszczędności energii i zmniejszenia emisji CO2 w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych, które są wynikiem zastosowania większej grubości izolacji rur z wodą lodową w instalacjach klimatyzacyjnych i rur z czynnikiem chłodniczym w instalacjach chłodniczych. Dodatkowo zadano pytanie, jakich należy oczekiwać oszczędności finansowych w trakcie eksploatacji instalacji i czy można wskazać optymalną grubość izolacji w poszczególnych instalacjach. Obliczenia przeprowadzono dla poszczególnych typowych średnic rur oraz dla całych instalacji wody lodowej w wybranych budynkach, jak również reprezentatywnych instalacjach chłodniczych.

Zasada obliczeń

W instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych następuje odbiór ciepła z chłodzonej przestrzeni lub od chłodzonego medium. Odprowadzane ciepło składa się w większości z ciepła, które należy odprowadzić z pomieszczeń, aby utrzymać żądaną temperaturę. Do tego celowo odprowadzanego ciepła dochodzi jeszcze ciepło przejmowane przez instalację rurową czynnika roboczego (wody lodowej lub czynnika chłodniczego) z otaczającej przestrzeni wskutek różnicy temperatury. To dodatkowe ciepło, zależne przede wszystkim od grubości i jakości izolacji rur, wchodzi w zakres całego bilansu cieplnego i zgodnie z zasadą zachowania energii musi zostać skompensowane dłuższą pracą urządzeń chłodniczych, głównie sprężarki, i w konsekwencji – większym zużyciem energii elektrycznej.

Z uwagi na to, że w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych na ogół musi być zastosowana przynajmniej minimalna grubość izolacji, ze względu na uniknięcie kondensacji pary wodnej, można obliczyć oszczędności energii uzyskanej w wyniku zastosowania izolacji o grubościach większych niż grubość minimalna.

Schemat obliczeń został przedstawiony w tabeli 1.

gdzie: EER (Energy Efficiency Ratio – wskaźnik efektywności energetycznej (wydajności chłodniczej) Pen – koszt energii elektrycznej, K – współczynnik emisji CO2

Porównanie oszczędności podczas eksploatacji, czyli oszczędności na koszcie energii elektrycznej i różnicy początkowego kosztu inwestycyjnego (różnica ceny izolacji o zwiększonej grubości i izolacji o grubości minimalnej) obliczone zostało w różnych przedziałach czasowych, od jednego roku do 20 lat, przy czym przyszłe oszczędności na eksploatacji zostały przeliczone do wartości obecnej, zgodnie z przyjętą stopą procentową oraz założonym wzrostem cen energii, tak aby można było je porównać do ponoszonego większego początkowego kosztu inwestycyjnego.

Dodatkowo, na podstawie oszczędności zużycia energii elektrycznej, obliczono wynikające z niej zmniejszenie emisji CO2 (tabela 2).



Instalacje klimatyzacyjne wody lodowej, założenia ogólne

Obliczenia oszczędności energii w instalacjach wody lodowej zostały przeprowadzone w dwóch etapach:

-„„ dla poszczególnych średnic rur w zakresie DN 32 do DN 100, oszczędności energii i emisji CO2 przypadające na 1 metr bieżący rury,
-„„ dla wybranych typów budynków: supermarket, budynki biurowe.

Dla wszystkich obliczeń przyjęto założenie, że sezon klimatyzacji obiektu wynosi pół roku (okres letni) z różnymi wskaźnikami zapotrzebowania dla każdych dwóch miesięcy: 100% w lipcu i sierpniu, 85% w czerwcu i we wrześniu, 70% w maju i październiku. Tak przyjęte zapotrzebowanie na chłodzenie budynku jest po przeliczeniu równoważne z zapotrzebowaniem 100% przez 153 dni w roku. Dane obliczeniowe dla wody lodowej zostały zamieszczone w tabeli 3.



Założono, że instalacja wody lodowej izolowana jest izolacją z kauczuku syntetycznego Armaflex AC, przy czym jako grubość minimalną przyjęto 9 mm. Ta grubość zapewnia ochronę przed kondensacją pary wodnej w warunkach wilgotności względnej otaczającego powietrza do ok. 70%. W stosunku do tak przyjętej grubości minimalnej izolacji przeprowadzono obliczenia oszczędności energii i emisji CO2 wynikające z zastosowania zwiększonej grubości izolacji: 13, 19, 25 i 32 mm.

Instalacje klimatyzacyjne wody lodowej, oszczędności przypadające na 1 metr bieżący rury (...)



Instalacje klimatyzacyjne wody lodowej, oszczędności w obiektach (...)

Instalacje chłodnicze (...)

Wnioski

W instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych przyjmowana często minimalna grubość izolacji (np. 9 mm) jest energetycznie niewystarczająca i nieoptymalna. Już następna grubość izolacji w typoszeregu, czyli 13 mm zwraca się po 2 latach, grubość optymalna rzędu 19 lub 25 mm zwraca się po ok. 5 latach i zapewnia dalsze oszczędności finansowe w następnych latach. Oszczędności na energii elektrycznej i emisji CO2 są oczywiste;

Proponowana obecnie grubość izolacji równa połowie średnicy wewnętrznej rury (50 mm w przypadku rur o dużej średnicy) na pewno zapewni jeszcze większe oszczędności energii elektrycznej i zmniejszenie emisji CO2, okres zwrotu inwestycji wyniesie jednak powyżej 10 lat.