Udržitelný provoz VZT a klimatizačních zařízení. Prof. Dr.-Ing. Uwe Franzke

Institut pro a chladící techniku Drážďany s.r.o. Institut fürVZT Luftund Kältetechnik Dresden gGmbH

Udržitelný provoz VZT a klimatizačních zařízení Prof. Dr.-Ing. Uwe Franzke

Agenda Úvod Definice Příklady k zamyšlení se nad udržitelností Stav vzduchotechnických zařízení (VZT) – výsledky energetické inspekce Shrnutí

16.10.2015

Nachhaltigkeit beim Betrieb von Lüftungs- und Klimaanlagen

2

Životní cyklus stavby budovy

Recyklace Recycling

Získávání surovin Rohstoffgewinnung

Rückbau Demontáž

Produktherstellung Výroba produktu

Gebäude Budova Modernisierung Modernizace

Projekt Planung/Errichtung / Stavba Přestavba Umbau unda Umnutzung změna využití

Instandhaltung Uvedení do provozu

16.10.2015

Nutzung Využití


3

Příklad z praxe z oblasti ochrany klimatu

Bylo by iglú v Drážďanech udržitelné? Obnovitelná surovina: Energeticky efektivní:

Splnění požadavků uživatele:

16.10.2015


4

Udržitelnost

Současné názory a cíle v oblasti budov 1. Konsekventní šetrné zacházení s energiemi a zdroji při výrobě a využití různých stavebních materiálů 2. Značné snížení emisí škodlivin 3. Snížení spotřeby energie při zachování stejné kvality využití 4. Odstranění slabých míst jako následku detailnější kontroly nákladů / využití v průběhu celého životního cyklu (LCC) investic při využití mechanismů s důrazem na jejich udržitelnost 5. Očekávání, že udržitelný stavební postup podpoří dlouhodobé využití a životnost budovy

16.10.2015


5

Definice energetické efektivity Energeticky efektivní budovy jsou takové budovy, které ke splnění podmínek svého využití vykazují co možná nejnižší spotřebu energie (energetickou náročnost) V souvislosti se speciální energetickou potřebou budovy může být energetická úspora dosažena obecně pouze 2 opatřeními: Snížením spotřeby energie Technologickými zařízeními s nízkou energetickou náročností Energetická efektivita a obnovitelné zdroje nejsou soupeři Národní akční plán v oblasti energetické efektivity: „Efektivní zacházení s energiemi je spolu s dalším rozvojem obnovitelných zdrojů energií zásadním faktorem, který i nadále udrží Německo mezinárodně na světové špičce.“

16.10.2015


6

Vytápění kg CO2 na m2 /rok

Bilance CO2 u tepelné izolace – kancelářské budovy

Bez snížení výkonu elektrospotřebičů (PC, osvětlení aj.) jsou další opatření

Celkem kg CO2 na m2 za 20 let

tepelné izolace z hlediska ochrany klimatu zbytečná!

Tloušťka vrstvy mm 16.10.2015


7

Zjednodušená bilance CO2 Přiváděný vzduch:

Budova

Odváděný vzduch:

VZT s 10.000 m3/h a 70 % rekuperací

Ocelové potrubí 2 x 50 m

704 kg

3.500 kg

výroba

20 let provozu

•

2.000 m2 už. plochy

•

nízké škodliviny

•

RAL III

•

2 607 h/rok

likvidace

teplo

Méně než 10 % emisí CO2 vzniká při výrobě! el. energie

Úspora díky VZT zařízení vč. rekuperace! teplo

16.10.2015


8

Nařízení o úspoře energií EnEV 2009 Energetická inspekce

§ 12 Energetická inspekce klimatizačních zařízení

Provozovatel klimatizačních zařízení instalovaných v budově se jmenovitým výkonem chlazení více než 12 kilowatt musí nejpozději 10 let po uvedení do provozu nechat provést energetickou inspekci.

Tato povinnost se týká téměř výhradně budov ke komerčnímu využití.

16.10.2015


9

Zásadní body Inspekce zahrnuje opatření: k přezkoušení komponentů, které ovlivňují účinnost zařízení, a nadimenzování zařízení vzhledem k potřebě chlazení budovy

16.10.2015


10

Büro / Verwaltung

Industrie / Průmysl / Výroba Produktion 16.10.2015

Kuchyně/ Kantýna Küche / Kantine

Serverraum / Rechenzentrum

Serverovna/IT

Hörsaal / Posluchárna/

Konferenz

Konferenční místnost

Krankenhaus

Nemocnice Laboratoř

Labor

zur Beauftragung vorgesehen naplánováno

centrála

Restaurace Restaurant

Plavecký bazén Schwimmbad

prostory

Flughäfen

Letiště

Messe

Veletrhy

Hotel

Hotel

Einzelhandel

Obchody

Sonstiges Ostatní

durchgeführt provedeno


Schule / Seminar Škola/Seminární

Výsledky průzkumu trhu – způsoby využití

60

50

40

30

20

10

0 Kanceláře/Správa

11

Rozdělení dle stáří zkontrolovaných VZT zařízení

25%

20%

Četnost Häuf igkeit

Databáze:

Inspekce 160 klimatizačních zařízení

15%

10%

5%

2010 - 2014

2005 - 2009

2000 - 2004

1995 - 1999

1990 - 1994

1985 - 1989

1980 - 1984

1975 - 1979

1970 - 1974

1965 - 1969

1960 - 1964

0%

Baujahr Rok výroby

Průměrné stáří všech zkontrolovaných vzduchotechnických zařízení (VZT) činí 25 let (dle objemového proudu 28 let) a rok výroby je od 1965 do 2010. Objemový proud ca. 5 až 6 miliard m³/h. 16.10.2015


12

Povinné inspekce

K 1. říjnu 2013 musela být všechna zařízení s datumem výroby do 1.10.2003 podrobena inspekci! Na základě statistického rozdělení dle stáří z toho vyplývá, že • cca. 68 % VZT zařízení disponuje chladícím výkonem > 12 kW • na cca. 64 % odhadovaném počtu chladičů je patrné negativní působení času Následující počet zařízení byl podroben povinné a již uzavřené inspekci v roce 2013: • 170.000 – 290.000 vzduchotechnických zařízení • 20.000 klimatizačních zařízení na vodní bázi

16.10.2015


13

Stávající inspekce

Z těchto odhadů vyplývá: • Zaváděcí hodnota je od 1,4 % do 2,3 % • Při veškeré nejistotě můžeme přesto vycházet z toho, že zaváděcí hodnota vyšší než 3 % je krajně nepravděpodobná • Pro výraznější prosazení na trhu jsou stávající zákonné instrumenty nedostatečné. Sice existují možnosti sankcí jako pořádkové pokuty - prakticky ale není znám žádný případ, že by byly tyto instrumenty někdy použity.

16.10.2015


14

Hodnoty SFP 5 4.5 4

SFP [kW/(m³/s)]

3.5 3 2.5 2 1.5

EnEV 2007

1

EnEV 2009

0.5 1986

1995

1996

1997

1998

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2010

0 0

10000

20000

30000 40000 Volumenstrom [m³/h] Objemový proud [m3/h]

50000

60000

70000

SpecifickýVentilatorleistung výkon ventilátoru SFP Spezisiche SFP [kWs/m³]

3,50 Ventilátor s přiváděným vzduchem Zuluf tventilatoren

3,00

Ventilátor s odváděným vzduchem Abluf tventilatoren

2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 -

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

100.000

Auslegungsvolumenstrom Projektovaný objemový proud[m³/h] [m3/h]

16.10.2015


15

Téma ventilátor – účinnost systému ZUL

ABL

90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1962

1972

1982

1992

2002

2012

Baualter Stáří zařízení

Vyvážená průměrná hodnota z inspekcí

Toto jsou problémové případy!

16.10.2015

Benchmark

Přiváděný vzduch

42 %

65 %

Odváděný vzduch

38 %

65 %


16

Účinnost současných ventilátorů 65

Systemwirkungsgrad Účinnost innost systému v %in %

60

55

50 PM-Motor / RLM E6-3540 EC-Motor / K3G400-AQ23 IE3-Motor / RLM E6-3540

45

IE2-Motor / RLM E6-3540

40 0%

10%

20%

16.10.2015

30%

40%

50% 60% 70% Poměr dílčího zatížení v % Teillastverhältnis in %

80%

90%

100%= 3 kW110%


17

Téma rekuperace Krize ceny ropy v 70. letech? Cenový pokles v 80. letech?

Toto jsou problémové případy! 100% 90% 80%

Podíly

70% 60%

keine Umluft

50%

KVS Rotor

40%

Platte 30% 20% 10% 0% 1960 - 1969

16.10.2015

1970 - 1979

1980 - 1989

1990 - 1999

2000 - 2009


18

Četnost doporučení Volumenstromreduzierung bis 20 % Snížení objemového proudu < 20 %

9%

Volumenstromreduzierung > 20 % Snížení objemového proudu > 20 %

25%

Reduzierung der Betriebszeit

Snížení provozní doby

10%

zus.regulátor Klappen, objemového Volumenstromregler Příd. klapky, proudu für proZonierung zóny

12%

bedarfsgerechte Volumenstromregelung Požadovaná regulace objemového proudu

45%

Absenkbetrieb

Snížení provozu

8%

Sollwerte optimieren Požadované hodnoty optimalizující teplotu Temperatur

34%

Sollwertevlhkost optimieren Feuchte Požadované hodnoty optimalizující

22%

Optimalizovaná strategie řízení Optimierte Regelstrategie Noční větrání

Nachtlüftung

Přirozené větrání

natürliche Lüftung

Plánování volného chlazení

freie Kühlung vorsehen

Výměna ventilátoru

48% 2% 1% 3%

Ventilatoraustausch

Dovybavení rekuperace

WRG nachrüsten

Optimalizace rekuperace

WRG verbessern

Optimalizace měřící a řídící techniky

MSR verbessern

50% 24% 11% 39%

Odstranění nedostatku v údržbě Wartungsmängel beseitigen Vzduchotěsnost sítě potrubí

Luftdichtheit Kanalnetz

19% 8%

Základní systémové změny grundsätzliche Systemänderung Demontáž/Alternativní řešení Rückbau / Alternativlösung 16.10.2015

34% 8% Nachhaltigkeit beim Betrieb von Lüftungs- und Klimaanlagen

19

Řízení dílčího zatížení / zpětné chlazení

Způsoby dílčího zatížení Art derřízení Teillastregelung

Způsoby zpětného chlazení Art der Rückkühlung

3% 0% 6%

Taktový jednostupňový taktend einstufig

9%

Taktový vícestupňový taktend mehrstufig Bypass horkého plynu heißgasbypass Řízení invertoru/počtu Inverter-/Drehzahlregelung otáček

18%

20% 30%

Odpařovací chladič Verdunstungsrückkühler otevřený offen

Steuerschieber Rozvodové šoupátko 64%

Tlumič přívodu (Turbo) Einlassdrossel (Turbo)

Suchý chladič Trockenrückkühler

50%

Verdunstungsrückkühler Odpařovací chladič geschlossen uzavřený

Toto jsou problémové případy! 73% taktových systémů

80% odpařovacích chladičů

18% bypass horkého plynu

z toho 65,2% otevřených systémů

Žádné řízení invertoru nebo počtu otáček

87% konstantní vstupní teplota chladící kapaliny

Energetický potenciál lze težko odhadnout

Energetický potenciál při variabilním řízení chlazení

16.10.2015


20

Hospodárnost sanačních řešení Dovybavení rekuperace: Na hospodárnosti má vysoký podíl druh stavby (KVS, deska, rotor) Rozdílné amortizační lhůty u stejné třídy rekuperace Předpoklady pro subvence od Bafa jsou v podstatě težko dosažitelné Je nutné vždy jednotlivě dokazovat ekonomičnost řešení

Výměna ventilátoru: Hospodárnost je závislá na efektivitě stávajíciho systému Hospodárnější provoz bude zajištěn u jednostupňových zařízení od 15.000 m³/h pomocí sanačního řešení s regulací otáček Je nutné jednotlivě zdokumentovat ekonomičnost řešení

Výměna VZT zařízení (snížení jmenovitého objemového proudu vzduchu) Hospodárnost obzvláště u malých VZT zařízení není zajištěna Hospodárnost u jednostupňových zařízení od 15.000 m³/h je zajištěna vždy prostřednictvím sanačního řešení dle nařízení o úsporách energií Je nutné jednotlivě zdokumentovat ekonomičnost řešení

16.10.2015


21

Příklad ventilátor Volnoběžné kolo motorem EC + + Kommutiereinheit komutační jednotka Freilaufendes Radsmit EC-Motor Freirad EC-Motor 1800h

Freirad EC-Motor 3750h

Freirad EC-Motor 8760h

40

35

Amortisationsdauer dynamisch [a] Doba amortizace dynamická

30

25

20

15

10

5

0 1-stufig

2-stufig

eta_Syst_Ist 35%

1-stufig

2-stufig

eta_Syst_Ist 50%

5000 m³/h

16.10.2015

1-stufig

2-stufig

eta_Syst_Ist 35%

1-stufig

2-stufig

eta_Syst_Ist 50%

15000 m³/h

1-stufig

2-stufig

eta_Syst_Ist 35%

1-stufig

2-stufig

eta_Syst_Ist 50%

30000 m³/h


22

Potenciál úspor v oblasti chladírenské techniky

Optimalizace požadovaných hodnot (teplota chladící kap.)

x

x

4%

Snížení provozní doby chladiče

x

x

3%

Hydraulické vyrovnání

x

x

4%

Snížení provozní doby čerpadel

x

x

Výměna čerpadel

7% 10%

Diverzifikace hydrauliky studené vody

x

x

0%

Volné chlazení se zpětným chlazením

x

x

2%

x

20%

Obměna chladícího prostředku Demontáž / Alternativní řešení x

Optimalizace provozu

17% x

Změna komponentů Přenastavení systému / novostavba (všechna opatření)

16.10.2015

19% x

56%


23

Potenciál úspor Namátková kontrola Objemový proud

Převedeno na stav Dolní

Horní

hranice

hranice

Optimalizace provozu Teplo El. energie (využívané chlazení, ventilátory)

El. energie (opatření pro chladící efektivitu vč. chladících systému) Úspora primární energie Snížení emisí CO2 Optimalizace provozu a výměna komponentů Teplo El. energie (využívané chlazení, ventilátory)

El. energie (opatření pro chladící efektivitu vč. chladících systému) Úspora primární energie Snížení emisí CO2

16.10.2015


24

Shrnutí Udržitelnost a kvalita využití jsou partneři nikoliv soupeři Energetická efektivita a obnovitelné energie mají v oblasti budov stejnou váhu Bez úprav a snížení výkonu elektrospotřebičů (PC, osvětlení aj.) jsou další opatření tepelné izolace zbytečná Využití stavebních materiálů s nízkým podílem škodlivin je zásadní pro nízkou energetickou spotřebu Ekologické pojetí musí být i nadále záležitostí provozu nikoliv výroby

16.10.2015


25

Výsledek

V nařízení o energetických úsporách EnEV § 12 nejsou stanoveny žádné povinnosti týkající se sanace; jde pouze o zjištění nedostatku! To znamená: aktuální průměrné stáří zařízení: 28 let Předpokládané průměrné stáří za dalších 10 let: 37 let!

Konsekventní prosazování energetické inspekce nabízí šanci, konkrétně identifikovat ekonomicky nejvyšší energetické efekty, tyto aplikovat a tímto podpořit klimatickou koncepci!

16.10.2015


26

Ende der Präsentation

Institut pro VZT a chladící techniku Veřejně prospěšná organizace Bertolt-Brecht-Allee 20 01309 Drážďany

Institut für Luft- und Kältetechnik Dresden gGmbH Prof. Dr.-Ing. Uwe Franzke ________________________________________ Tel.: +49 351 / 4081-650 Fax: +49 351 / 4081-655 E-Mail: [email protected] www: www.ilkdresden.de ____________________________________

Udržitelný provoz VZT a klimatizačních zařízení. Prof. Dr.-Ing. Uwe Franzke

Recommend Documents