Skuteczny sposób obniżenia kosztów eksploatacyjnych systemu wentylacyjnego i klimatyzacyjnego

Szwedzki koncern Swegon produkujący szeroką gamę urządzeń wentylacyjnych znany jest od lat z ciągłego wprowadzania innowacyjnych rozwiązań. W ośrodkach badawczo-rozwojowych koncernu powstają nowe rozwiązania, które wytyczają trendy w branży wentylacyjnej i klimatyzacyjnej. Jednym z takich rozwiązań jest system WISE.

System WISE to rozwiązanie inteligentnej regulacji ilości powietrza w zależności od potrzeb. System zbudowany został w oparciu o najnowsze technologie, z wykorzystaniem autorskich patentów fabryk Swegon i stanowi kompletne rozwiązanie dla energooszczędnej i skutecznej wentylacji „zielonych budynków”.

Poprzez pełną kompatybilność systemu z innymi urządzeniami (centrala wentylacyjna, agregat chłodniczy), otrzymujemy większe możliwości zmniejszenia zapotrzebowania na energię, nie tracąc jednocześnie z oczu potrzeb osób przebywających w obiekcie.

Dopasowanie do rzeczywistych potrzeb użytkownika przy zachowaniu właściwej jakości powietrza i komfortu cieplnego najlepszym środkiem do obniżenia kosztów eksploatacyjnych

Większość istniejących systemów wentylacyjnych funkcjonujących w obiektach biurowych i użyteczności publicznej, można ocenić jako wystarczające pod względem skuteczności działania – jednakże czy można zaakceptować poziom ich efektywności energetycznej?

Cenę jaką płacimy za ciągłą pracę systemu z maksymalną wydajnością jest zbędnym obciążeniem dla kieszeni inwestora, sięgają-cym często do 30% energii zużywanej całościowo przez budynek. Ma to oczywiście bezpośredni wpływ na wyższe koszty eksploatacyjne i niższy zysk z wynajętych powierzchni w budynku. Redukując ilość powietrza zmieniamy charakterystykę pracy zastosowanych urządzeń. Uzyskujemy korzystniejsze parametry techniczne wpływające na obniżenie zużycia energii elektrycznej i cieplnej np. w centrali wentylacyjnej uzyskujemy większy odzysk ciepła na rotorze, mniejsze zużycie energii cieplnej i chłodniczej na wymiennikach, a także silniki wentylatorów pobierają mniej prądu. Agregaty chłodnicze pracujące na potrzeby central z systemami wentylacji w funkcji realnego zapotrzebowania, mogą zwiększać swoją efektywność pracy poprzez podwyższenie temperatury wody lodowej przy częściowych zapotrzebowaniach.

Cechą szczególną systemu WISE jest możliwość optymalizacji ciśnienia z jakim pracuje układ, a tym samym uzyskanie dodatkowych oszczędności w porównaniu z klasycznym systemem VAV.

Co stwarza warunki do redukcji przepływu powietrza

Duża liczba budynków użyteczności publicznej charakteryzuje się występowaniem maksymalnej dziennej frekwencji na poziomie poniżej 80%, a całkowite dzienne zapotrzebowanie na świeże powietrze to najwyżej 60% ilości powietrza zakładanej przy doborze urządzeń. Stałe okresy obniżenia intensywności wentylacji (np. po godzinach pracy, weekendy, święta), stanowią często jedyną formę dostosowywania systemu do zmiennych warunków. Ręczna kontrola wydajności wentylacji, kończy się zazwyczaj przeregulowaniem lub niedoregulowaniem systemu, co ma negatywny wpływ na zwiększenie kosztów eksploatacyjnych lub na brak komfortu w pomieszczeniach. W skrajnych przypadkach, przy zbyt dużym ograniczeniu wentylacji w wyniku złego sterowania, może zaistnieć poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi, znane pod pojęciem syndromu chorego budynku.

Rys. 1. Dopasowanie ilości powietrzaw zależności od potrzeb użytkowników.

Słowem kluczem, rozwiązania kryjącego się pod nazwą Swegon WISE, jest inteligencja systemu, który niezależne od świadomości użytkowników, na podstawie mierzonych parametrów powietrza i rzeczywistej obecności osób, dostarcza taką ilość powietrza jaka rzeczywiście jest potrzebna w tym momencie, w konkretnym miejscu na obiekcie.

Oddanie inwestycji do użytkowania to dopiero pierwszy krok. Przed Inwestorem jeszcze daleka droga

Szacuje się, że w całym cyklu życia budynku, sama inwestycja pochłania jedynie około 20% kosztów związanych z budową i eksploatacją budynku.

Dla budynków niemieszkalnych, blisko połowa energii konsumowana przez budynek to energia potrzebna do napędu systemu wentylacyjnego i klimatyzacyjnego. W tym kontekście inwestycja w energooszczędne systemy nabiera szczególnego znaczenia. W rachunku ekonomicznym, zwiększone koszty inwestycji mogą zostać zaakceptowane tylko wówczas, kiedy budowę potraktujemy jako proces, który nie kończy się w momencie oddawania budynku do użytkowania, ale przynajmniej po upływie zakładanego czasu eksploatacji. Dodatkowe nakłady na podniesienie jakości energetycznej budynku poprzez zastosowanie systemu WISE mogą być akceptowalne w skali całej inwestycji, ponieważ zakładając obecny trend podwyżek cen energii elektrycznej i cieplnej, zwrócą się w przeciągu kilku lat użytkowania budynku.

System WISE to ok. 10% droższa inwestycja, a rachunki za pobór energii niższe średnio o 35%

Szukając oszczędności eksploatacyjnych warto podejść do tego zagadnienia dwutorowo. Po pierwsze ważny jest wybór właściwych urządzeń, w których każdy zastosowany podzespół został zaprojektowany z myślą o efektywnej, energooszczędnej pracy, a zintegrowana automatyka zapewnia właściwą współ-pracę wszystkich elementów (np. Swegon oferuje w centralach GOLD energooszczędne silniki EC do napędów wentylatorów oraz bardzo wysoki odzysk ciepła na rotorze rzędu 85% i kompletny układ sterowania IQnomic z komunikacją do BMS).

Po drugie intensywność systemu wentylacji powinna być automatycznie dopasowana do rzeczywistych potrzeb użytkowników, a komunikacja pomiędzy regulatorami powinna pozwalać na zarządzaniem systemem z jednego punktu dostępu.

System WISE – przegląd systemu

System Swegon WISE jest systemem wentylacji zależnej od potrzeb, którego zadaniem jest precyzyjne dopasowanie ilości powietrza świeżego do rzeczywistych potrzeb użytkowników. Elementy systemu płynnej regulacji ilości powietrza występują na wszystkich trzech poziomach projektowanej instalacji tj. poziom pomieszczeń, poziom stref i poziom systemu. Wszystkie elementy wykonawcze i pomiarowe są ze sobą spójne i są przystosowane do komunikacji z nadrzędnym systemem nadzoru.

Na poziomie pomieszczeń stosuje się regulatory przepływu (aktywne przepustnice pomieszczeniowe lub aktywne dystrybutory powietrza), których zadaniem jest dostosowanie otwarcia przepustnic, a tym samym dostarczenie właściwej ilości powietrza w odpowiedzi na aktualne potrzeby użytkowników. Korekta otwarcia przepustnicy wywołuje zmianę ciśnienia na elementach pomiarowych, a regulator przelicza na bieżąco ilość przepływającego powietrza, w ilości gwarantującej utrzymanie zadanego poziomu jakości powietrza lub zadanej temperatury w pomieszczeniu. Pomiaru parametrów sterujących (stężenia CO2, jakości powietrza, wilgotności, temperatury i obecności użytkowników), dokonujemy na czujnikach zintegrowanych w regulatorach lub czujnikach przeznaczonych do montażu ściennego. Regulatory posiadają możliwość wprowadzania odrębnych grup nastaw dla obecności i braku obecności osób, a charakterystyka regulatora umożliwia dokładną regulację ilości powietrza dla minimalnych przepływów wynikających np. z 0,5 wymiany powietrza w pomieszczeniach nieużytkowanych lub obecności niewielkiej ilości osób. Aktywne przepustnice stosuje się w powiązaniu z pasywnymi nawiewnikami o dużej indukcyjności (radzącymi sobie ze zmiennym przepływem i z dużą różnicą pomiędzy temperaturą nawiewanego powietrza a temperaturą pomieszczenia).

Kontrola jakości powietrza, czujniki CO2

• ponieważ CO₂ jest dobrym wskaźnikiem aktywności metabolicznej człowieka, to może być również stosowany jako znacznik dla innych zapachów biologicznych.
• minimalny poziom stężenia CO₂ to 366 ppm, a w obszarach miejskich od 375 do 450 ppm; wynik pomiaru stężenia CO₂ na zewnątrz pomieszczeń powyżej 500 ppm może wskazywać, że w pobliżu znajduje się znaczące źródło emisji CO₂ (spalanie).
• przyjmuje się za maksymalny dopuszczalny wzrost stężenia CO₂ wartość 700 ppm którą należy dodać do poziomu powietrza zewnętrznego.

Na poziomie strefy w systemach bardziej rozbudowanych stosuje się regulatory stałego ciśnienia (przepustnica z regulatorem wraz z czujnikiem ciśnienia montowanym na instalacji) lub strefowy regulator przepływu, w celu zachowania równowagi ilości powietrza w strefach i pomieszczeniach.

Na poziomie systemu występuje jednostka kontrolna SUPER WISE będącą bramką komunikacyjną do systemu BMS, służąca również do optymalizacji ciśnienia dyspozycyjnego centrali, grupowania regulatorów strefowych, tak aby umożliwić zbilansowanie nawiewu i wywiewu dla kilku jednostek, monitoring parametrów i możliwość wprowadzania ich korekt dla całego systemu z poziomu komputera. Nieodzowną częścią systemu WISE jest centrala GOLD, z szeregiem dedykowanych funkcji dla nowo-czesnego systemu zmienno przepływowego.

Podstawowe funkcje SUPERWISE

•  bramka komunikacyjna do podłączenia BMS,
•  web-serwer do zarządzania systemem,
•  optymalizacja pracy centrali.

Sprawdza pozycje przepustnic strefowych, optymalizuje ich ustawienie i wpływa na pracęcentrali wentylacyjnej; zlicza przepływy dla stref w przypadku zastosowania większej ilości przepustnic dla jednej strefy. Automatycznie po podłączeniu definiuje produkty w systemie, generując przejrzystą strukturę drzewa całego systemu.

Jakie są podstawowe wskazania zastosowania systemu WISE:

• zapewnienie wystarczającej ilości świeżego powietrza tak, aby utrzymać dobrą jakość powietrza w pomieszczeniach,
• utrzymanie niskiego poziomu zużycia energii,
• elastyczność systemu, możliwość jego przyszłej rozbudowy poprzez przyłączenie kolejnych regulatorów,
• indywidualna regulacja temperatury,
• niższe koszty ogrzewania,
• niższe koszty operacyjne wentylatorów,
• chłodzenie w klimatyzacji bytowej,
• możliwość zastosowania przez większą część roku free-cooling’u,
• wymogi prawne ograniczające normy zużycia energii przez budynki (Dyrektywa Energetyczna; Rozporządzenie Ministra Infrastruktury).

W jakich budynkach można osiągnąć najlepsze rezultaty stosując system WISE:

• placówki edukacyjne,
• biurowce,
• galerie handlowe,
• restauracje,
• kina, teatry,
• obiekty sportowe, sale widowiskowe,
• miejsca kultu religijnego,
• szpitale.

System Wise – źródła oszczędności energii

• zmniejszenie zużycia energii wymaganej do napędu wentylatorów,
• optymalizacja ciśnienia dyspozycyjnego centrali poprzez kontrolę otwarcia przepustnic strefowych,
• mniejsze wymogi dla temperatury nawiewu tj. pomiędzy 15, a 16°C – mniejsza wymagana moc nagrzewnicy,
• mniejsze wymogi dla temperatury w pomieszczeniu w sytuacji braku użytkowników w pomieszczeniu – mniejsze zużycie energii cieplnej na grzejnikach, klimakonwektorach itp.,
• niższe koszty inwestycyjne w sytuacji doboru centrali wentylacyjnej z uwzględnieniem niższego współczynnika jednoczesności pracy,
• zwiększona wydajność systemu; poprzez redukcję ilości powietrza nawiewanego, system WISE umożliwia urządzeniom HVAC efektywniejsze działanie (mniejsze prędkości przepływu na wymiennikach i filtrach) i przedłuża okres ich użytkowania,
• w niektórych budynkach, infiltracja powietrza lub otwarte okna  ¡mogą być znaczącym źródłem powietrza świeżego; pomiar stężenia CO2 pozwala uwzględnić wkład infiltracji w wentylację pomieszczenia, przez symetryczne zmniejszenie ilości dostarczanego powietrza z centrali,
• sterowanie oświetleniem w zależności od obecności osób; czujniki obecności będące na wyposażeniu systemu WISE mogą być wykorzystywane do sterowania oświetleniem poprzez dodatkowy stycznik, co wpływa dodatkowo na obniżenie kosztów eksploatacji budynku.

Pozostałe zalety systemu WISE

Eastyczność systemu

Współczesne budynki biurowe, w których występuje wielu najemców podlegają częstej modernizacji polegającej na przebudowie przestrzeni wewnętrznych, zmianie przeznaczenia pomieszczeń oraz liczby pracujących osób. System Swegon Wise charakteryzuje się łatwą zdolnością do dostosowywania się do nowych aranżacji z możliwością prostego uzupełnienia układu o nowe odgałęzienia. Możliwość montażu wszystkich elementów systemu poza obsługiwanym pomieszczeniem, pozwala na adaptacje instalacji bez wchodzenia do pomieszczeń ekip remontowych. Szereg dodatkowych funkcji ułatwi eksploatację budynku tj. rozpoznawanie trendów, łatwy proces uruchamiania i regulacji instalacji, możliwość zmiany nastaw regulatorów przepływu z jednego punktu dostępu itp.

Kompletność i gotowość do komunikacji z BMS

• możliwość ciągłego monitoringu wartości strumieni  ¡w poszczególnych odgałęzieniach sieci przewodów, możliwość centralnego sterowania przepływem powietrza w instalacji;
• wszystkie standardowe nawiewniki, wywiewniki i przepust- ¡nice aktywne mają możliwość komunikacji poprzez Modus RTU z systemem nadrzędnej kontroli;
• poprzez nadrzędny system kontroli, system wentylacji np.  ¡w przypadku pożaru lub innego stanu zagrożenia może zarządzić zamknięciem wszystkich nawiewników lub przepustnic, oraz istnieje również możliwość wykorzystania chłodnego powietrza do nocnego schładzania pomieszczeń latem.

Udogodnienia systemowe

• wartości ze specyfikacji projektowej uwzględniane są przy  ¡wstępnej regulacji elementów systemu w fabryce (nastawy fabryczne); oznacza to że nawiewniki zostaną dostosowane do projektowanych założeń i dostarczane są na budowę, jako gotowe do użycia,
• instalacja elektryczna systemu WISE składa się z modułowych  ¡przewodów tak aby jej montaż był szybki i bezbłędny (Plug and Play),minimalne trasy kablowe, ¡zastosowanie wskaźników stanu pracy, umożliwia uzyskanie błyskawicznej informacji o poprawności działania urządzenia,
• sterowanie oświetleniem poprzez czujnik obecności w nawiewniku,
• regulacja temperatury w pomieszczeniu zimą, poprzez sterowanie siłownikami zaworów grzejnikowych,
• inne liczne udogodnienia eksploatacyjne opracowane na  ¡bazie doświadczeń z wielu tysięcy pracujących aplikacji na obiektach całej Europy.

Regulacja przepływu + Optymalizacja ciśnienia = Wysoki komfort akustyczny

• zmniejszenie ilości przepływającego powietrza oraz optymalizacja ciśnienia w systemie wpływa bezpośrednio na zwiększenie komfortu akustycznego w pomieszczeniach

Podsumowanie

System WISE to właściwe dostosowanie ilości świeżego powietrza do realnego zapotrzebowania, które na bieżąco jest definiowane na podstawie detekcji obecności ludzi, jakości, temperatury lub wilgotności powietrza wewnętrznego. Inteligentny system zmiennego przepływu powietrza Swegon WISE jest pod-stawowym elementem ultranowoczesnych systemów HVAC, które firma Swegon wprowadza na polski rynek.