Outils de planification énergétique

Narzędzie do
planowania
energetycznego
Podpis
energetyczny
(CH)
Wartości zużycia ciepła, ciepłej wody użytkowej przez budynek podstawia się do równań
uwidocznić „podpis energetyczny”. Ta metoda pozwala wielu miastom w Europie w sposób
znaczny w krótkim czasie zredukować zużycie energii.
PROBLEMATYKA
Wszystkie społeczności lokalne stają przed problemem zarządzania zużywaniem energii w budynkach
stanowiących część ich majątku.
Dla wielu profesjonalistów brakuje jednak środków by ocenić, czy zużycie energii przez budynek jest
normalne, niskie czy wysokie. I dlatego na początku lat 80-tych grupa architektów i inżynierów, a wśród nich
B. Wick z Zürichu, stworzyła od podstaw dużą ankietę, której celem było zebranie maksymalnej ilości
informacji o rzeczywistym zużyciu energii i danych charakteryzujących budynki w określonej strefie. To
narzędzie posłużyło do analizy dziesiątków tysięcy bloków.
Roczne zużycie energii było dzielone przez powierzchnię ogrzewaną brutto. W ten sposób otrzymano
relację nazwaną "wskaźnikiem energetycznym E". Badania tych wskaźników zużycia energii pozwoliły na
sformułowanie różnego rodzaju spostrzeżeń. Zauważono np. że:
• inercja cieplna odgrywa dużą rolę (stare budynki są oszczędniejsze do ogrzewania),
• instalacja grzewcza ma bezpośredni wpływ na zużycie energii (poprzez sprawność, ale przede
wszystkim przez stopień przewymiarowania),
• izolacja termiczna nie odgrywa tak istotnej roli jak się często sądzi (np. budynki bardzo przeszklone
okazują się często oszczędne w ogrzewaniu),
• forma i wielkość budynku nie wpływają bezpośrednio (rozkład wskaźników domów indywidualnych
i bloków mieszkalnych jest bardzo podobny),
• przewymiarowanie instalacji grzewczych występuje powszechnie,
• wskaźniki domów ogrzewanych elektrycznie są o 30 do 40% niższe niż domów ogrzewanych
olejem.
•
Wypada jednak odnotować, że te odkrycia zostały oparte jedynie na wartościach średniego rocznego
zużycia energii. Byłoby zatem rzeczą naturalną zrobienie dokładniejszej analizy zużycia. I to dokładnie
zrobiono w Lozannie w ramach działalności Międzynarodowej Agencji Energetycznej, rozwijając koncepcję
Podpisu Energetycznego.
OPIS NARZĘDZIA
Co to jest podpis energetyczny?
Podpis energetyczny jest metodą, która polega na graficznej prezentacji zużycia w funkcji klimatu
(temperatura zewnętrzna) w badanym okresie. Punkty uzyskane z pomiarów zostają połączone linią, zwaną
"podpisem energetycznym". Każdy budynek posiada swój własny podpis energetyczny.
Energie-Cités
2003
Narzędzie proste i skuteczne
Konstrukcja Podpisu energetycznego opiera się na następujących hipotezach:
• istnieje zależność pomiędzy temperaturą zewnętrzną a zużyciem energii w budynku,
• zużycie energii w budynku jest funkcją zmian temperatury zewnętrznej,
• ta zależność jest liniowa,
• ta zależność jest prawdziwa w każdej chwili.
Narzędzie do analizy i pomiarów
Interpretacja Podpisu energetycznego pozwala odejść od podstawowych parametrów, które służą tylko
zorientować się w kwestii lepszego zarządzania potrzebami ogrzewania.
Chodzi o :
• potrzebną moc i ewentualne przewymiarowanie kotła,
• wartość temperatury zewnętrznej przy której zużycie wynosi zero (t0),
• wartość aportu wewnętrznego,
• przewidywanie ewolucji zużycia,
• oszacowanie dodatniego lub ujemnego odchylenia zużycia.
Jak interpretować odchylenia od punktu zużycia?
Narzędzie do zarządzania eksploatacją
Wartości celu są wyliczane : odpowiadają one pozycjom, jakie zakłada serwis energetyczny. Obserwacje
zbierane okresowo są porównywane i dokładane do tych założonych pozycji. W ten sposób tworzy się pętla
jakości umożliwiająca efektywne zmniejszenie zużycia energii.
a
cel pożądany
zużycie
b
presja mieszkańców
klimat
a
granica górna
b
granica dolna
możliwości budżetu
strefa niezadowolenia
źródło : miasto Genewa
Podpis energetyczny jako narzędzie analizy i pomiaru
Aby otrzymać diagnozę energetyczną konieczne jest wykonywanie pomiarów zużycia godzina po godzinie.
Przegląd zebranych danych pozwala wyznaczyć czas pracy palnika w instalacji olejowej, zużycie gazu lub
pobór ciepła w przypadku budynku włączonego do sieci miejskiej, a także temperaturę zewnętrzną.
Analizę danych można wykonać na zwykłym arkuszu kalkulacyjnym albo za pomocą specjalnie
przygotowanego programu.
Pomiar zużycia godzina po godzinie pozwala określić dzienny profil obciążenia kotła lub wymiennika ciepła.
Wizualizacja tego profilu pozwala określić trzy reżimy funkcjonowania zwyczajnej regulacji : „dzień” „noc” i
„podbicie”, co odpowiada pracy normalnej, redukcji nocnej oraz podbiciu porannemu, aby przywrócić
temperaturę w budynku.
Energie-Cités
2003
Tzewn [°C]
P(%)
100
14
90
12
10
podbicie
80
70
8
dzień
6
4
2
0
60
50
noc
40
-2
30
-4
20
-6
10
-8
0
-10
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
źródło : miasto Lozanna
Zasada podpisu energetycznego polega na przedstawieniu wskaźnika obciążenia w funkcji temperatury
zewnętrznej dla tych trzech okresów doby. Otrzymuje się więc dla każdego z trzech reżimów pracy instalacji
grzewczej liniową zależność pomiędzy mocą pierwotną rozpraszaną w budynku a temperaturą zewnętrzną.
P(%)
100
90
podbicie
80
70
60
50
40
noc
30
dzień
20
10
0
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
T zewn
źródło : miasto Lozanna
Podpis energetyczny jako narzędzie do zarządzania eksploatacją
Ta metoda nazywana jest tygodniowym śledzeniem zużycia energii. Jej zasada polega na kontrolowaniu czy
instalacja grzewcza funkcjonuje zgodnie z ustalonym programem i może być szybko skorygowana jeśli
odchylenia będą się powtarzać.
Do jej stosowania potrzebna jest obecność na miejscu pracownika, np. dozorcy, który będzie odczytywał
liczniki energii. Jeśli chodzi o instalację gazową lub przyłączoną do sieci miejskiej, wystarcza odczytywanie
liczników tradycyjnych, w instalacji olejowej konieczne jest zainstalowanie specjalnych liczników na każdym
kotle;
Potrzebny jest również kontakt ze stacją meteorologiczną dla określenia tygodniowej średniej temperatury
zewnętrznej.
Energie-Cités
2003
Tak jak w poprzednim przypadku dane można opracowywać za pomocą zwykłego arkusza kalkulacyjnego
lub skorzystać ze specjalistycznego programu. O ile przybliżenie liniowe służy dobrze jako narzędzie
diagnostyczne, prezentacja graficzna opisująca zużycie rzeczywiste i teoretycznie wyliczone jest łatwiej
przyswajalna przez osoby zbierające dane. Wskazane jest przekazywanie tym pracownikom co miesiąc lub
w inaczej określonych okresach bilansów obserwowanych przez nich instalacji, aby utrzymać ich
zainteresowanie i motywację.
Miasta - użytkownicy
W Szwajcarii cztery wielkie miasta korzystają z tej metody : Lozanna (400 kotłowni), Genewa (300 kotłowni),
Neuchâtel (150 kotłowni) i Berno.
Aspekty praktyczne
Wskazane jest zaopatrzenie się w specjalistyczne oprogramowanie. Ekipa techniczna, która będzie
pracować tą metodą, powinna odbyć szkolenie trwające trzy dni. To szkolenie obejmuje trzy moduły:
podstawy teoretyczne, wyposażenie kotłowni oraz obsługa oprogramowania.
DOŚWIADCZENIA LOZANNY
Nieco historii
Od roku 1992, wszystkie projekty przedstawiane radzie miejskiej w Lozannie (127 000 mieszk.) zawierać
muszą zakładkę "aspekty energetyczne", których celem jest informowanie radnych o podejmowanych
działaniach na rzecz racjonalnego użytkowania energii jako też zwrócenia ich uwagi na problematykę
poszanowania energii.
Energie-Cités
2003
Służba energetyczna Lozanny kontroluje zarządzanie energią w ok. 400 budynkach.. Od roku 1982, ta
służba korzysta z metody podpis energetyczny aby utrzymać prawidłowe ustawienia automatyki regulacyjnej
instalacji oraz nadzorować optymalne zużywanie energii. Zastosowanie tej praktyki dowiodło, że stare
instalacje grzewcze w budynkach komunalnych Lozanny, które były kalibrowane doświadczalnie, były często
przewymiarowane, co powodowało rocznie straty w zużyciu energii rzędu 10 do 15%.
Cele
Wdrożenie podpisu energetycznego pozwoli kontrolować i korygować w sposób ciągły zużycie energii w
posiadłościach miejskich. Jako logiczne następstwo tej praktyki, służba energetyczna stworzyła swoje
własne pomysły zdalnego zarządzania budynkami, włączając w nie tę metodę. Dziś ponad setka bloków jest
w nie wyposażona.
Tygodniowy nadzór zużycia stosowany jest nadal w budynkach ważnych dla bilansu energetycznego miasta,
lecz jeszcze nie wyposażonych w sprzęt do zdalnego zarządzania.
W Lozannie opracowano dwa programy komputerowe:
• pierwszy, "depouillement” (wyciąg), korzysta bezpośrednio z podpisu energetycznego jako
narzędzia diagnostycznego. Współpracuje z automatami do zbierania danych godzinowych z
instalacji. Łatwo można go przystosować do różnego typu urządzeń.
• drugi, "suiviheb" (nadzór tygodniowy), służy do nadzorowania zużycia energii w budynkach na bazie
podpisu tygodniowego.
Osiągnięte rezultaty
Zastosowanie podpisu energetycznego jako narzędzia nadzoru powoduje obniżenie średnio o 9% zużycia
energii w budynku. Zastosowanie zdalnego zarządzania przynosi oszczędności dodatkowe rzędu 15 %.
OCENA I PERSPEKTYWY
Korzyści (aporty) z narzędzia/ metody
Zastosowanie metody Podpisu energetycznego wielce ułatwia zarządzanie gospodarką energetyczną parku
budynków. Ta metoda zapewnia rygorystyczny i skuteczny nadzór zużywania energii oraz wykorzystuje
dynamikę budynku. Poza tym ta metoda, ktora spełnia wymogi nadzoru ciągłego, pozwala bardzo szybko
wykrywać (i korygować) wszelkie odchylenia w zużyciu.
Można też mówić o optymizacji dynamicznej w odróżnieniu od metod statycznych polegających na
opracowywaniu rocznego bilansu poprzez wyznaczanie wskaźników statycznych.
Reasumując, główne korzyści Podpisu Energetycznego są następujące:
• szybkość pomiarów,
• elastyczność rezultatów,
• pozwala wymiarować instalację,
• obejmuje wszystkie parametry, które mają wpływ na zużycie energii,
• pozwala zmierzyć skuteczność każdej interwencji,
• pozwala nadzorować gospodarkę energią w analizowanym budynku,
• daje się zastosować do wszystkich typów budynków, niezależne od nośników energii (olej, gaz, sieć
ciepłownicza, elektryczność).
Podpis energetyczny zapewnia poprawne zwymiarowanie instalacji grzewczej i optymizuje nadzór zużycia
energii we wspólnocie lokalnej. Ta metoda jest też wiarygodnym narzędziem do planowania na całych
posiadłościach komunalnych.
Energie-Cités
2003
ABY PÓJŚĆ DALEJ
Miasto Lozanna
Georges OHANA
Direction des Services industriels
Service du marketing industriel
52 rue de Genève
CH-1000 LAUSANNE 9
Tel : +41 21 315 81 11
Fax : + 41 21 315 83 53
e-mail : [email protected]
Site internet : http://www.lausanne.ch/energie
Miasto Genewa
Claude-Alain MACHEREL
Service de l'énergie
19, ch. Château-bloc
CH-1219 LE LIGNON
Tél : +41 22 418 58 50
Fax : +41 22 418 58 51
e-mail : [email protected]
Internet: www.ville-ge.ch/geneve/energie
Niniejsza publikacja została wykonana przez Energie-Cités dzięki współpracy miast Lozanna i Genewa
oraz przy wsparciu technicznym i finansowym Agencji Środowiska i Poszanowania Energii (ADEME).
Tłumaczenie przy wsparciu Francuskiego Ministerstwa Spraw Zagranicznych.
Energie-Cités
2003