Az Európai Bizottság Kutatóközpontjának (Joint Research Centre) 2009-es jelentése szerint a fűtés, a szellőztetés és a klímarendszerek villamosenergia-felhasználása a 27 európai tagországban hozzávetőlegesen 313 TWh volt 2007-ben, ami a teljes éves 2 800 TWh energiafogyasztásnak a 11%-a (1. táblázat).
1. táblázat. Épületgépészeti berendezések villamosenergia-felhasználása
Az épületgépészeti rendszerek villamosenergia-felhasználása jelentős, így az EU 20-20-20 vállalásának teljesítéséhez nagymértékben csökkenteni kell e berendezések energiafelhasználását.
A régi mondás szerint: „amiről nincs információnk, azt nem tudjuk kézben tartani, menedzselni” alkalmazható az épületgépészeti rendszerekre is. Napjainkban az épületfelügyeleti rendszerek rengeteg információt szolgáltat(hat)nak, de kérdés, hogy ezeket az információkat a leghatékonyabban tudjuk-e alkalmazni a megfelelő komfortkörülmények biztosítása mellett az épületek energiafelhasználásának csökkentése érdekében?
A cikk az Intelligent Energy Europe (IEE) keretében támogatott iSERV projektet ismerteti, amelynek célja az EU tagállamaiban összesen 1600 épületgépészeti rendszer energiafelhasználásának mérése (15 percenként), értékelése, az eredmények összehasonlítása, referenciaértékek kidolgozása, valamint javaslattétel az energiafelhasználás csökkentésére. A 3,3 m€támogatással az iSERV projekt a legnagyobb, amelyet az Európai Bizottság EACI ügynöksége valaha is finanszírozott.
Az iSERV projekt célja az 1600 épületgépészeti rendszer vizsgálata során:
• Az adott tevékenységhez és funkcióhoz alkalmazott épületgépészeti megoldások, rendszerek meghatározása, vizsgálata.
•Avizsgált épületgépészeti rendszerek negyedóránkénti adatainak gyűjtése, elemzése.
• Az adott tevékenységet kiszolgáló épületgépészeti rendszer energiafelhasználásának ismerete alapján referenciaértékek meghatározása.
• Az épületgépészeti rendszer tulajdonosának visszajelzés arról, hogy a saját rendszerének energiafelhasználása hol helyezkedik el a referenciaértékhez képest, és milyen energiamegtakarítási lehetőségek vannak az adott rendszernél.
HARMONAC projekt
Az IEE iSERV projekt előzménye a 2010-ben befejeződött IEE HARMONAC projekt. Az 1. ábra (ld. a következő oldalon) a vizsgált 34 légkondicionáló rendszer villamosenergiafelhasználásának mérési eredményeit mutatja, külön kiemelve a hűtőgépek, a szivattyúk, a ventilátorok energiafelhasználását.
A projektben az Egyesült Királyság, Olaszország, Szlovénia, Portugália, Belgium, Ausztria és Franciaország vett részt. Az ábrán látható az adott országban, adott funkciójú épületek teljes villamosenergia-felhasználása is. Megjegyezzük, hogy a vizsgálat során néhány esetben nem lehetett mérni a hűtőgép vagy a légkezelő energiafelhasználását, de a szivattyúk és a légnedvesítők energiafelhasználását minden esetben mérték.
Általában jellemző volt, hogy az épületgépészeti rendszernek, valamint egyes elemeinek az energiafelhasználásáról nem állt rendelkezésre elegendő mérési adat, a mérők nagy részét a projekt során építették be.
1. ábra. A teljes éves villamosenergia-felhasználás, valamint annak összetevői a HARMONAC program keretében vizsgált 34 épületben
2. ábra. Londoni irodaépület éves energiafelhasználása
A 2. ábra a mérési lehetőségek hiányosságait mutatja a 2008 májusában befejezett londoni modern irodaház (One Wood Street Building) példáján keresztül, amely teljes egészében az Egyesült Királyságban hatályos előírásoknak megfelelően, mérőkkel „megfelelően felszerelve” épült. Látható, hogy bár látszólag átfogó mérési stratégia készült, az éves villamosenergia-felhasználásának mintegy egyharmada nem ismert. Ez az épület volt az Egyesült Királyságban a HARMONAC projekt által vizsgált és jól dokumentált egyik referenciaépület, de senki sem tudta, hogy mire fordítódott a teljes villamosenergia-felhasználás 37%-a.Vélhetően ennek közel felét a légkondicionáló rendszer egyes elemeinek a villamosenergiafelhasználása tette ki.
A 3. ábra azt mutatja, hogy az irodaépületek épületgépészeti rendszereiben a beépített berendezések elektromos kapacitása hogyan viszonyul a tényleges energiafelhasználáshoz. Látható, hogy a beépített villamos teljesítmény és a felhasznált elektromos energia az egyes komponenseknél jellegében hasonlóak, például a folyadékhűtőnek van a legnagyobb beépített teljesítménye és ennek van a legnagyobb energiafelhasználása is. A projektben vizsgált irodaépületek épületgépészeti rendszereinek átlagos éves energiafelhasználása 56 kWh/m2 volt.
Az épületgépészeti rendszerek energiafelhasználásának ismeretéhez szükséges vizsgálatok
A meglévő épületgépészeti rendszerek tényleges energiafelhasználásának mérése azért fontos, hogy ennek ismeretében előre meghatározzuk a várható energiafelhasználást. Ennek ismerete hasznos az épületgépészeti rendszerek üzemeltetésénél és tervezésénél is, hogy minél kisebb tényleges energiafelhasználást érjünk el.
A HARMONAC projekt eredményeinek ismertében, az iSERV projekt során további információk gyűjtésére kerül sor az épület használatáról, az épületgépészeti elemekről, a felhasználói szokásokról és az épület használati idejéről is.
Hasonló megközelítés található a német VDI 3807-es irányelvben és az UK SBEM módszerben is.
Az épületgépészeti rendszer vizsgálatához ismerni kell az épületben folyó tevékenységet, a rendszer és a beépített rendszerelemek jellemzőit.Akapottmérési adatokat – a beépített teljesítményt figyelembe véve – viszonyítási alapként lehet felhasználni.
Az iSERV projekt egyik célja amérési adatok alapján a „jó”, az „átlagos” és a „rossz” minősítésekhez tartozó fajlagos energiafogyasztás meghatározása, különböző elemekből álló épületgépészeti rendszerekre és különböző tevékenységekre.
3. ábra. Az átlagos, a maximális és a minimális beépített és a ténylegesen felhasznált villamos energia
Az egyes épületgépészeti rendszerelemek energiafelhasználásának birtokában olyan ismeretekhez juthatunk, amelyet figyelembe lehet venni az épületgépészeti rendszer energetikai felülvizsgálata során is. Az iSERV projekt egyik célkitűzése az energetikai felülvizsgálat kiegészítése olyan információkkal, hogy melyek a rendszer azon elemei, ahol további energia-megtakarítás érhető el. A referenciaértékekhez történő viszonyítás lehetőséget ad a rendszer és a rendszerelemek hatékonyságának meghatározásához, az adott esetben lehetséges energia-megtakarítás kiválasztásához.
Adatgyűjtés
Első lépésben a vizsgált rendszert kell definiálni, amely tartalmazza az épületgépészeti rendszer leírását, az előírt paramétereket, a használati időt és a felhasználói szokásokat.Azadatlap, melyet a következő oldalon látható 2. táblázat szemléltet, megtalálható a projekt honlapján (www.iservcmb.info). Az adatlap több olyan információt tartalmaz, amelyek vagy listából választhatók ki, vagy egy már korábban bevitt adatrendszer alapján opcionálisan választhatók. Az opcionális cellák is fontos információkat tartalmaznak, amelyek amélyebb elemzéshez szükségesek.
Hazai mérések
Az iSERV projekt magyarországi partnere a Pécsi Tudományegyetem Épületgépészeti Tanszéke.Aprojekt megvalósítása során 100 hazai rendszer kerül kiválasztásra, amely részt vesz a mérésekben, a kiértékelésben és az összehasonlításban. A vizsgált rendszer bekerül az iSERV adatbázisába, tulajdonosa, üzemeltetője használhatja az iSERV logót, a projekt honlapjáról link mutat minden részvevő honlapjára. A projektben való részvétel előnyei:
• A projektben való részvétel ingyenes azok számára, akik adatokat szolgáltatnak az iSERV-nek.
• Az adatszolgáltatás biztosítja, hogy a vizsgált rendszer energiafelhasználása összehasonlítható legyen más, hasonló típusú rendszerekkel (benchmarking).
• A mérési eredmények alapján a rendszer lehetséges energiamegtakarítási lehetőségei világossá válnak.
• Az anonimitás biztosított, így az esetleges gyenge teljesítmény nem kerül nyilvánosságra.
• Lehetőség nyílik az energiafelhasználásról különböző jelentések készítésére.
• A projekt lehetőséget kínál arra, hogy a felhasználók rendszere ingyenes, részletes felülvizsgálaton és beltéri levegőminőségi ellenőrzésen essen át.
• Lehetőség nyílik arra, hogy a projektben részt vevők épületgépészeti rendszere bekerüljön a jó gyakorlatok esettanulmányába, bemutatva a cég jól működő menedzsment-folyamatait.
Az első méréseket a Pécsi Tudományegyetem Pollack Mihály Műszaki és Informatikai Kar épületének egyik rendszerén végeztük. A vizsgált légtechnikai rendszer az oktatási épület egy részét látja el, az 1. emeleten kialakított 8 darab informatika termet. A rendszer központi egysége egy Trane CGA 20 (50,9 kW) folyadékhűtő. A termekben nedves rendszerű mennyezet-hűtés található. A termek mindegyike 68 m2 alapterületű, a teljes mennyezet felülethűtéssel beépített, amely Qh = 3,8kW teljesítményű és 16/19 °C tervezett hőfoklépcsővel rendelkezik.
A mérést több ponton végezzük, a fő mérési hely a villamos oldalon található. A villamos hálózatmérő (KAEL Energymeter 01 DIN RS485) nem teszi lehetővé közvetlenül az elektromos áram felhasználásának a mérését, ezért a hozzá tartozó áramváltókkal (3 db MAK 62/R 50/5 1%) méri a felvett elektromos energiát. A folyadékhűtő háromfázisú, azaz 400 V vonali feszültséget igényel. Ezen kívül mérjük a folyadékhűtőnél az előremenő és a visszatérő vízhőmérsékletet (KimoKT-200AN), valamint a térfogatáramot (TACB 1). Az épületfelügyeleti rendszeren (WELTECH System) keresztül kerül rögzítésre a külső hőmérséklet és minden vizsgált helyiség belső hőmérséklete. A rendszer kapcsolási vázlata a 4. ábrán látható.
4. ábra. A vizsgált rendszer kapcsolási vázlata
2. táblázat. Az adatgyűjtéshez használt adatlap
Avizsgált rendszer általános adatait a 2. táblázatnak megfelelően készítettük el. Az adatlap (5. ábra) tartalmazza a fő elemek adatait, az érzékelőket, valamint a vizsgált helyiségek előírt nyári és téli hőmérsékletét, a bent tartózkodók számát.
A mért adatok online kerülnek megadásra, a mérési adatok a későbbiekben bármikor lekérhetők, különböző értékelések készíthetők. A 6. ábra a mérési eredmények közül a külső és belső hőmérsékleteket, valamint a folyadékhűtő energiafelhasználását mutatja. Az ábrán látható, hogy a vizsgált időszakban a belső hőmérséklet 21,3 °C és 22,3 °C között volt, a külső hőmérséklet –6 °C és 21 °C között változott. A hűtőgép villamosenergia-felhasználása 15 perces mérési adatokból számítva átlagban 2,3 kWh körül volt.
6. ábra. Mérési eredmények 2012 januárjában
A mérési eredmények tetszőleges időre lekérhetők, a 7. ábra például a 2012. január 16. és január 23. közötti időszakot mutatja.
7. ábra. Mérési eredmények 2012. január 16. és 23. között
Összefoglalás
Az épületek energiafelhasználásának legnagyobb része az épületgépészeti rendszerek energiafelhasználásából származik. A HARMONAC program keretében mért éves villamosenergia-felhasználás irodák esetén 18 és 106 kWh/m2/év között változott, az átlag 55 kWh/m2/év volt. Az eltérések részletesebb és mélyebb vizsgálatával, az energiafelhasználás 1600 rendszeren végzett mérésével, értékelésével és összehasonlításával foglalkozik a 2011 májusában indult 3 éves iSERV projekt.
Az iSERV EUprojekt összegyűjti a működő épületgépészeti rendszerek villamosenergia-felhasználását, a folyamatos monitoring következtében aműködési rendellenességek azonnal észlelhetők, a helyes üzemeltetés elérésével 10–15%-os energia-megtakarítás várható.
Az iSERV projekt eredményeiről folyamatos tájékoztatást nyújtunk a különböző nemzetközi rendezvényeken, így 2012-ben a REHVA éves konferenciáján Temesváron, valamint 2013-ban a CLIMA 2013 Világkonferencián Prágában.
Amennyiben szeretne többet megtudni a projektről, illetve részt venni a projektben, kérjük, forduljon bizalommal az illetékes projekt koordinátorhoz, akinek a nevét az iSERV honlapján találja meg: www.iservcmb.info.
Köszönetnyilvánítás
A szerzők köszönetüket fejezik ki mindazoknak, akik hozzájárultak a HARMONAC illetve az iSERV projektekhez, amely lehetővé tette, hogy e cikk létrejöhessen, illetve köszönetet mondanak az Európai Bizottság tagjainak a projektek létrejöttéért és finanszírozásáért.
A Magyar Épületgépészet LXI. évfolyam, 2012/4. számának tartalmából:
Dr. Magyar Zoltán – Dr. Ian Knight: Épületgépészeti rendszerek villamosenergia-felhasználásának mérése, értékelése és összehasonlítása (iSERV projekt)
Prof. Eduardo Maldonado: Interjú Gordon Sutherland úrral, az EACI vezetõ projektfelelõsével (angol nyelvû)
A megújuló energia a jövõ és az energiafüggetlenség kulcsa – RENEXPO®Central Europe hatodszor Magyarországon
Kovács István: Talajhõ hasznosító perifériák hõvisszanyeréses szellõztetõ berendezéseknél
Nagyteljesítményû újgenerációs geohõszivattyú-újdonság a NIBE palettáján
19. Fõenergetikusi és Innovációs Szeminárium
Dr. Barna Lajos: Sikeres kéménykonferencia Kecskeméten
Stieber József: A kéménytömörség és az égéstermék-visszaáramlás mérése, a szén-monoxid riasztók alkalmazásának problémái
Kónya Tamás: Indirekt fûtésû használati melegvíztárolók méretezése 1. rész
Szennyvízátemelõ szivattyúk AUTOADAPT funkcióval
Aranyosi Miklós – Nyárádi Gyõzõ: iCOM, a rendszer szemléletû távfelügyelet
Létesítménymérnöki Napok a Szent István Egyetemen
10. Intelligens Épület és Épületautomatika Konferencia
Dr. Magyar Zoltán, Dr. Ian Knight
Szóljon hozzá
A hozzászóláshoz be kell jelentkezni.