Niezależne badania EDSL wykazały, że technologia belek chłodzących może przyczyniać się do oszczędności kosztów na średnim poziomie 22% - mówi Andrew Jackson.

Oszczędność na chłodno.
Pisaliśmy już w tym roku w RAC, że Stowarzyszenie Belek i Sufitów Chłodzących (Chilled Beams and Ceiling Association – CBCA) przeprowadziło badania w celu identyfikacji zachowań nabywczych właścicieli budynków i projektantów systemów chłodzenia, którzy bazują przede wszystkim „na tym, co wiedzą”.

Dodatkowo z powodu recesji konieczna jest minimalizacja kosztów kapitałowych, przez co producenci belek i sufitów chłodzących stoją przed wyzwaniem: muszą dowieść, że w dłuższym okresie takie podejście nie jest najbardziej efektywne ekonomicznie. Żeby zmienić przekonania nabywców, CBCA stworzyło darmowy przewodnik zatytułowany „Wprowadzenie do zagadnienia belek i sufitów chłodzących” („An Introduction to Chilled Beams and Ceilings”) oraz Arkusz Techniczny 001 w ramach „Komfortu termicznego” („Thermal Comfort”).

To pierwsze etapy szeroko zakrojonego programu zwiększenia aktywności CBCA, aby prezentować standardy najlepszych praktyk i korzyści z użytkowania takich systemów chłodzenia. Najnowsze badania zawierają krytyczną ocenę oszczędności kosztów energii w budynkach komercyjnych. Wyniki uzyskane w nowym Tas Energy Study EDSL przeprowadzonym wspólnie z CBCA dotyczyły porównania rocznych kosztów zużycia energii w budynkach i wykazały, że możliwa jest oszczędność energii i kosztów dzięki zastosowaniu produktów, które są już dostępne na rynku.

Szacunkowo te oszczędności kosztów energii zostały wyliczone na około 17% rocznie w przypadku systemu pasywnych belek chłodzących i około 22% w przypadku systemu aktywnych belek chłodzących w porównaniu do generycznego modelu klimakonwektorów VAV.

Współdzielenie wiedzy

Technologia belek chłodzących nie jest nowa. W ciągu ostatnich ośmiu lat belki i sufity chłodzące pozyskały istotny segment rynku alternatywnych technologii klimatyzacji.

Wykres

Jednakże od czasu wprowadzenia silników EC dla konwektorów FCU dotarcie belek chłodzących do rynku jest utrudnione, ponieważ nie używają one żadnych wtórnych bezpieczników. Uwzględniając te fakty, korzystne byłoby dopuszczenie większej mocy właściwej (SFP) wentylatora, jak w przypadku FCU. CBCA uważa, że dalsze zwiększanie SFP wentylatorów wtórnych w przeciwieństwie do opuszczalnych dla centralnych systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych (na tym samym poziomie w obu przypadkach) byłoby niesprawiedliwe, ale według najnowszych badań technologia belek chłodzących nadal powinna być rozważana na równi z innymi systemami chłodzenia, ponieważ potencjalna oszczędność energii jest istotna.

Przez lata byliśmy świadkami niejasności wokół wydajności belek i sufitów chłodzących i chcieliśmy ostatecznie zamknąć ten etap za pomocą faktów. W związku ze zmianami Części L Przepisów Budowlanych, jest to ważne także dla projektów wykonania rządowych celów energetycznych: niedawno ogłoszono docelowy poziom 9% dla budynków oprócz budynków mieszkalnych. Poza tym koszty zużycia energii są ważną sprawą, dlatego należy rozważyć zarówno koszty bieżące, jak i koszty produktu w całym cyklu życia.

Rozwiązania oparte na belkach chłodzących mają być może wyższe koszty kapitałowe niż niektóre alternatywne systemy, ale to badanie dowodzi, że technologia belek chłodzących jest wyjątkowo wydajna. Oczywiście, cena jest istotnym czynnikiem wyboru produktu, ale przy ocenie stosunku wartości do ceny trzeba na samym początku wziąć pod uwagę koszty całego cyklu życia, ponieważ produkty instalowane obecnie muszą spełniać oczekiwania użytkowników przez dziesięciolecia. Przy niewielu częściach ruchomych, takich jak w mechanicznych wentylatorach, koszty bieżącej konserwacji belek chłodzących są wyraźnie niższe.

Jak często przy początkowych kosztach kapitałowych ocenia się potrzebę i koszty konserwacji?
Co ciekawe, zastosowanie belek chłodzących zwykle wiąże się bezpośrednio z projektami współfinansowanymi przez właściciela-użytkownika i rząd. W takich przypadkach klienta zwykle stać na wstępne koszty kapitałowe, co pozwala mu z czasem maksymalizować zasoby i bezpośrednio korzystać z długoterminowych zysków. Poszczególne jednostki zaangażowane w proces wyboru powinny współpracować. Wątpliwości, jakie często podnoszą interesariusze projektów, różnią się od problemów właścicieli budynków, inżynierów-konsultantów albo architektów. Jeśli chodzi o właściciela budynku, specyfikacja może być uzależniona od dostępu do informacji na temat oferowanych systemów klimatyzacji i od sugestii profesjonalnych doradców o najwłaściwszym rozwiązaniu dla danego budynku, zaś dla inżynierów-konsultantów będzie się liczyć osobiste doświadczenie z systemem i wyniki wydajności.

Równowaga i estetyka będą kluczowe dla architekta. Głównym celem CBCA jest wsparcie edukacji zainteresowanych stron, aby podejmowały bardziej świadome decyzje.

Mocno wierzymy, że technologia belek chłodzących to skuteczna alternatywa, która często powinna być pierwszym wyborem. Mamy nadzieję, że raport EDSL i nasze stałe wysiłki na rzecz konkretnej i precyzyjnej informacji rynkowej ułatwią procesy decyzyjne. Cieszymy się, że raport rozpocznie debatę, ponieważ opisywane wyniki oznaczają, że rynek może samodzielnie wyciągnąć wnioski z tego badania.

To właściwy moment dla całego sektora, aby zbadać możliwości technologii chłodzącej i zidentyfikować te opcje, które najbardziej efektywnie wykorzystują energię. Wyniki badania są dostępne w momencie, kiedy podaż i popyt energii są na szczycie listy zainteresowań mediów, a zarówno przedstawiciele władz, jak i komercyjni i publiczni właściciele nieruchomości analizują skutki luki wydajności energetycznej w Wielkiej Brytanii. Ważne jest, abyśmy w ramach sektora dzielili się wiedzą, która ułatwi projektowanie lub adaptację budynków, aby były bardziej wydajne.

Technologia belek chłodzących to skuteczne rozwiązanie – dostępne już dziś i o
dowiedzionym potencjale generowania oszczędności energii.

Podsumowanie wyników

Nowe badanie Tas Energy Study EDSL zawiera symulację dynamicznej wydajności termicznej dla czterech budynków biurowych różnej wielkości i porównanie zużycia energii, emisji CO2 i kosztów bieżących przy zastosowaniu różnych systemów grzewczo-wentylacyjno-klimatyzacyjnych w tych budynkach biurowych.

Przeanalizowano trzy systemy:

■ Klimakonwektory VAVz silnikami EC
■ Pasywne belki chłodzące (95% system oparty na konwekcji; 5% system radiacyjny)
■ Aktywne belki chłodzące.

Wybrane budynki miały konstrukcję i efektywność izolacyjną zgodne z częścią L2 Przepisów Budowlanych. Podzielono je na strefy zgodnie z przewodnikiem modelowania NCM (Państwowa
Metodologia Obliczeniowa – National Calculation Methodology), uwzględniając strefy o obwodzie 6 m, które pozwalają na analizę zróżnicowanych zysków energii słonecznej.

Każdy system obejmował wysokiej wydajności agregat chłodzący, dostarczający schłodzoną wodę do analizowanych jednostek końcowych. Pompa ciepła ze źródłem powietrza przenosi ogrzewanie i chłodzenie do cewek DX w centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej z funkcją odzyskiwania ciepła – centrale we wszystkich systemach były dostosowane do zapewnienia minimalnej ilości świeżego powietrza wymaganej dla wnętrz biurowych zgodnie z metodologią NCM.

Każdy system posiadał bojler o wydajności 90%, a wydajność DFX oparto na typowej jednostce odzysku ciepła Mitsubishi VRF. Roczne oszczędności bieżących kosztów energii przy zastosowaniu belek chłodzących przedstawiono na Rycinie 2. Wykres pokazuje dane dla poszczególnych budynków i potencjalne oszczędności kosztów bieżących wyrażone jako odsetek wartości bazowej dla systemu klimakonwektorów VAV (100%).

Przeprowadzone badanie modelowania kosztów energii jednoznacznie wykazało, że zużycie energii zarówno przy systemie pasywnych, jak i aktywnych belek chłodzących jest niższe niż w systemie klimakonwektorów VAV; przeciętne roczne oszczędności kosztów energii dla budynków w obu miastach wyniosły około 17% dla systemów pasywnych belek chłodzących i około 22% dla systemów aktywnych belek chłodzących w porównaniu do systemu klimakonwektorów VAV.

Co ciekawe, system pasywnych belek chłodzących zużywał mniej energii niż klimakonwektory VAV, ale nieco więcej niż system aktywnych belek chłodzących. Wynika to przede wszystkim z faktu, że w wentylacji pasywnymi belkami chłodzącymi konieczna jest wyższa temperatura dostarczanego świeżego powietrza (aby zapewnić komfort użytkowników) niż w przypadku systemów aktywnych belek chłodzących. W obu systemach stała moc właściwa wentylatora dla centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej była taka sama. Wyższa temperatura dostarczanego powietrza w modelu wentylacji wyporowej wiąże się z większym wykorzystaniem energii w obwodzie DX ponownego ogrzewania świeżego powietrza oraz zmniejszeniem dostępnego chłodzenia przepływu powietrza.

Dlaczego w niektórych porach roku, kiedy warunki zewnętrzne umożliwiają systemowi aktywnych belek chłodzących skuteczniejsze pozyskanie wyższego poziomu „darmowego” chłodzenia przepływu niż w przypadku systemów pasywnych, systemy pasywne nadrabiają niedobory za pomocą chłodzenia przepływem wody, przez co zużycie energii w agregacie chłodniczym nieco wzrasta.
Zebranie danych
Dalsze oszczędności są możliwe dzięki zwiększeniu przepływu chłodzonej wody i odzyskiwaniu temperatury w pojedynczych belkach chłodzących – zgodnie z modelem korelacji temperatury przepływu wody i współczynnika wydajności chłodniczej. Dzięki rozwojowi w projektowaniu belek chłodzących dostępne są też belki o wysokiej wydajności. Należy je stosować z zachowaniem takiej samej liczby jednostek / metrów bieżących belek jak w tradycyjnych projektach, ale z temperaturą wody podniesioną o kilka stopni Celsjusza powyżej standardowej wartości 14°C, co
– jak wykazało badanie – znacznie zmniejsza zużycie energii. Każdy 1 stopień powyżej standardowej temperatury dla belek chłodzących (czyli 14°C)to potencjalna oszczędność 3-4% ogólnego zużycia energii.

Jeśli jednakże kluczowym wyznacznikiem jest zmniejszenie kosztów inwestycyjnych, a nie zużycia energii, przy wykorzystaniu wysokiej wydajności do zmniejszenia łącznej liczby / metrów bieżących belek aktywnych, projektant powinien pamiętać o wytycznych komfortu użytkownika (ISO 7730).

Wybór systemu


Główne kryteria wyboru systemu:
■ Czy dany system spełnia warunki specyfikacji wydajności?
■ Czy dane rozwiązanie efektywnie wykorzystuje energię?
■ Czy spełnia wymogi Części L Przepisów Budowlanych?
■ Czy rozwiązanie jest ekologiczne (optymalizacja chłodzenia darmowego / powiązanie z technologią ekologiczną, np. źródła gruntowe)?
■ Czy system zapewnia komfort termiczny dla użytkowników?
■ Jaki jest przewidywany okres eksploatacji systemu / urządzeń końcowych?
■ Jakie są warunki konserwacji? Jaki jest faktyczny koszt utrzymania systemu po jego okresie eksploatacji?
■ Jakie są koszty użytkowania?


------------------------------------------------------------------------
Andrew Jackson jest przewodniczącym Stowarzyszenia Belek i Sufitów Chłodzących.