Energie-efficiency...

Transcriptie

1 ...door een betere controle van de luchtkwaliteit in ventilatie- en Hannes Lütz Productmanager CentraLine c/o Honeywell GmbH 06 I 2008 Een juiste regeling van de luchtkwaliteit is vaak onderwerp van gesprek, maar wordt slechts zelden werkelijk gerealiseerd. Toch kan regeling in belangrijke mate bijdragen tot het verlagen van de exploitatiekosten van ventilatie- en klimaatsystemen. Hoewel er al sinds 1916 voorstellen worden gedaan over CO 2 -beheersing in klimaatregelingen, waren de technologieën altijd te duur en de energieprijzen te laag om ervoor te zorgen dat stappen in deze richting een reële kans van slagen konden hebben. Met de huidige hoge energieprijzen en de noodzaak van CO 2 -beheersing kunnen op dit moment moderne technologieën zorgen voor een bijzonder prijsgunstige en eenvoudige in te passen oplossingen. Hiermee is het mogelijk om zowel nieuwe alsook reeds bestaande installaties uit te breiden met voorzieningen voor het regelen van de hoeveelheid CO 2 in het binnenklimaat. Dit alles zonder gevolgen voor de energieconsumptie van de installatie. De EUrichtlijn m.b.t. de totale energie-efficiency van gebouwen (EPBD) 2 en verdere nieuwe normen ondersteunen de toepassing van deze systemen op grond van hun enorme besparingspotentieel. Vanwege het energie inhoud van de af gevoerde lucht en de benodigde energie die nodig is om lucht door een gebouw te transporteren zijn de kosten voor de verse-luchtvoorziening in gebouwen zeer hoog. 1 DIN EN 1779: ventilatie voor gebouwen algemene basisinformatie en eisen voor ventilatie- en airco-installaties, 2005, DIN (Duits instituut voor normalisatie) 2 EU-richtlijn Totale energie-efficiency van gebouwen (EPBD) d.d. 16 december 2002

2 Het oude liedje? CO 2 -beheersing is geenszins een nieuw onderwerp. Amerikaanse ingenieurs waren zich al aan het begin van de 20ste eeuw bewust van het grote besparingspotentieel van dit concept: 1916 Engineers Handbook Afbeelding 1: Ingenieurshandboek uit 1916 Door middel van CO 2 -tests... moet de luchtverversing en de verdeling van de lucht in de ruimte worden gecontroleerd. het CO 2 -gehalte mag niet meer bedragen dan 8 tot 10 deeltjes per Oude normen en de nieuwe EN 1779 Normen zijn, in algemene zin, van toepassing bij de ontwikkeling van ventilatiesystemen. Vooral het aandeel verse lucht is een criterium dat grootte invloed heeft op de totale omvang van het systeem. In de EU-richtlijn EN1946 deel 2 en de US-norm ASHRAE wordt bij de berekening van de hoeveelheid verse lucht nog uitgegaan van het oppervlak en een vast aantal personen. Bij de nieuwe EU-norm EN 1779 op basis van de EPBD is het mogelijk om de toevoer van verse lucht als een gecontroleerde variabele te integreren en wordt luchtkwaliteit als uiterst belangrijk beschouwd voor het optimaal functioneren van de mens in gebouwen met klimaatsystemen. General Electric: informatie over de CO2-meettechniekenGeneral Electric: material about the CO 2 sensing techniques

3 Meettechnologie De moderne CO 2 -sensor bestaat uit de volgende onderdelen: een infraroodbron die straling door de gepatenteerde golfgeleider uitzendt; een optisch filter dat alleen de vereiste golflengte doorlaat; een detector die de hoeveel heid infraroodstraling meet; hoe hoger het CO 2 - gehalte in de ruimte, hoe minder infrarood stralen de detector bereiken. Zie onderstaand figuur voor de opstelling van de verschillende onderdelen diffusiemembranen speciaal infrarood filter micro thermopile-detector infraroodbron 1.25" gepatenteerde golfgeleider microprocessor Afbeelding 2: Moderne CO 2 -sensoren Deze sensoren kunnen gecombineerd worden met een proportionele regelaar en/of een schakelende begrenzinguitgang bevatten, zodat eenvoudige toepassingen rechtstreeks vanuit de ruimte- of kanaal module worden aangestuurd. In alle gevallen is een lineair uitgangssignaal voorhanden van 0 10 V of 4 20 ma, dat de hoeveelheid CO 2 -concentratie in ppm (parts per million) weergeeft. Dit uitgangssignaal kan, afhankelijk van de nauwkeurigheid van de sensor, op verschillende meet bereiken worden ingesteld. Doorgaans moeten sensoren voor klimaatregelingen een meetbereik hebben van ppm CO 2. De meting is gebaseerd op het infrarood absorberend vermogen van CO 2. Onafhankelijk van alle andere invloeden kan het effect van dit gas eruit worden gefilterd, zodat zeer nauwkeurige meetresultaten worden bereikt. General Electric: informatie over de CO2-meettechniekenGeneral Electric: material about the CO 2 sensing techniques

4 Dit fysische effect is weergegeven in de volgende grafiek: Transmissie van infrarood door verschillende gassen zoals Transmissie waterdamp koolwaterstof kooldioxide koolmonoxide NOx waterdamp zwaveldioxide koelmiddel VOS* en ozon Golflengte in microns *(vluchtige organische stoffen) Afbeelding : Fysische effecten van CO 2 Het meetprincipe is zeer betrouwbaar gebleken, zodat tussentijdse kalibratie niet meer nodig is. Het biedt een hoogste betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van alle andere meetprincipes. De sensoren kunnen afhankelijk van het soort systeem in de gewenste ruimte tegen de muur of in het luchtafvoerkanaal worden geïnstalleerd. Afbeelding 4: CO2- en luchtkwaliteit sensoren als de Command van CentraLine meten de exacte CO2-concentratie en andere verontreinigingen in de omgevingslucht. General Electric: informatie over de CO2-meettechniekenGeneral Electric: material about the CO 2 sensing techniques

5 Typische toepassingsgebieden Deze technologie kan worden toegepast in ventilatiesystemen van gebouwen waar een hoge bezettingsgraad is of een sterk variërende personele bezetting optreed zoals in luchthavens, kantoorgebouwen, scholen, conferentiecentra, theaters, supermarkten, wellness- en fitnesscentra en bioscopen. Regelingen Een CO 2 -regelsysteem in bestaande installaties wordt afgestemd op een reeds aanwezig verwarmings-, koel- en ventilatiesysteem. Bij nieuwe systemen omvat de ventilatie meestal ook een verwarming en koeling terugwinning voor het beperken van energieverlies door het ventilatiesysteem. We kunnen de volgende uitgangspunten stellen: Voor een variabel toevoer van verse lucht en een vast toerental van de ventilator is een mogelijk bestaande menglucht regeling een optie. De minimale toevoer van verse lucht vindt plaats bij een minimaal toerental van de ventilator. Als het minimale toerental van de ventilator niet volstaat voor het handhaven van de luchtkwaliteit, verwarming of koeling, moet het toerental kunnen worden verhoogd. In gebouwen met één ruimte (bijv. bioscopen, theaterzalen en supermarkten) moet de CO 2 sensor in het luchtafvoerkanaal worden gemonteerd. Bij gebouwen met een individuele luchtregeling voor afzonderlijke ruimten kan mogelijk een CO 2 ruimtesensor toegepast worden. (bijv. vergaderruimten en bedrijfsrestaurants) Er bestaat een breed assortiment aan mogelijke systemen. Het komt er dus op aan voor elk praktijkgeval de beste oplossing te vinden: Bij kleine installaties is het mogelijk dat de ventilator afhankelijk van de hoeveelheid CO 2 wordt in- en uitgeschakeld. De sensor moet in dat geval zijn voorzien van een schakelende begrenzinguitgang. luchtbehandelingkasten met een menglucht sectie kunnen worden uitgebreid met een proportionele CO 2 regeling en een selectie mogelijkheid (hoog voorkeur) die het maximale signaal uit de bestaande temperatuurregeling en de nieuwe luchtkwaliteitregeling combineert. Deze uitbreiding is onafhankelijk van een eventueel in het gebouw aanwezig automatiseringssysteem. Luchtverversingssystemen kunnen worden uitgebreid met een regeling voor de luchtkwaliteit of CO 2 door het regelen van het toerental van de toevoerventilator doormiddel van een frequentieomvormer. In enkele gevallen moet bij gebruik van een frequentieomvormer de ventilatormotor worden vervangen (dit vanwege een te lage isolatieklasse). Het regelsysteem omvat een CO 2 -sensor en een frequentieomvormer met een ingebouwde proportionele regelaar.

6 Combinatie menglucht sectie en frequentieomvormer: een juiste werking kan alleen worden gewaarborgd via het in het gebouw aanwezige automatiseringssysteem; daarom kan een upgrade van het volledige luchtkwaliteitssysteem nodig zijn. Verwarming en koeling kosten per kwh Elektrisiteitskosten per kwh Onderhoudskosten Ruimtecondities Geuren Verontreiniging Buitenlucht conditie Ruimte Verwarming/ koeling systeem Luchtverversing, variabel volume regeling Warmteterugwinning Gebouw automatisering Geluid: Zo laag mogelijk Temperatuur: ºC CO ppm Energieverlies in afgevoerde lucht in kwh Energieverlies van het gebouw in kwh Vochtigheid: % Afbeelding 5: Effecten op de controle van de luchtkwaliteit Hoe kunnen besparingen worden berekend? Hiervoor zijn twee, vereenvoudigde, voorbeeldberekeningen: 1. Besparingen door gereduceerde luchtstroom Onnodig energieverlies door een teveel aan verse lucht van m/h: bijv. in de zomer = 4 maanden koeling bij buitentemperatuur van 0 C naar 26 C bijv. in de winter = 4 maanden verwarming bij buitentemperatuur van 4 C naar 22 C Besparing op koelenergie = 7100 kwh Besparing: 1562 Besparing op verwarmingsenergie = 2000 kwh Besparing: 205 Totale besparing = 597 /jaar excl. BTW Uitgangspunten: 1 m gas = 0,56 1 m gas = 8,8 kwh 1 kwh elektr. energie = 0,22 2. Besparingen door gereduceerde verwarmings- en koelenergie Onnodig energieverlies door een teveel aan verse lucht van m/h: De oplossing: vermindering van de luchtvolume stroom van m/h naar m/h bijv m/h bij 2000 Pa (11,1 kw) gereduceerd tot m/h (1,4 kw) bij 2000 h/a levert een besparing op van kwh Totale besparing = 4268 /jaar excl. BTW Uitgangspunten: 100% ventilator efficientie, 1 kwh elektr. energie = 0,22

7 Alternatieven Luchtkwaliteitsensoren op basis van zuurstof gebonden gassen als geuren en koolmonoxide, kunnen overeenkomstig worden toegepast als CO 2 niet de primaire regelvariabele is. Mogelijke toepassingsgebieden zijn handenarbeid lokalen in scholen, restaurants en kleedruimten in sportaccommodaties. Extra voordelen Daar de regeling van luchtkwaliteit in alle gevallen leidt tot lasten vermindering onder nominale omstandigheden, wordt op deze manier de slijtage van alle mechanische onderdelen vertraagd en de levensduur van het systeem verlengd. Een positief neveneffect is een reductie van geluidsontwikkeling dat weer zorgt voor een aangenaam en comfortabel werkklimaat. Samenvatting Door stijgende energiekosten en aantoonbare positieve invloed op de concentratie van de mensen neemt de belangstelling voor CO 2 -regelsystemen toe. Adviseurs en installateurs kunnen een bijdrage leveren aan kostenbesparing door deze beproefde technologie te benutten en meer gebruik te maken van CO 2 -sensoren of vergelijkbare alternatieven. De procentuele energiebesparing kan uitkomen op dubbele cijfers. Bovendien verlengt de regeling van de luchtkwaliteit de levensduur van het ventilatiesysteem en biedt het de gebruikers een beter comfort. CentraLine-partners voorzien adviseurs en gebouwbeheerders van optimaal advies en ondersteuning. Deze partners hebben de kennis en mogelijkheden voor het maken van deze luchtkwaliteitregelingen en worden door CentraLine regelmatig op de hoogte gehouden van nieuwe ontwikkelingen op het gebied van richtlijnen en techniek. Zij kunnen voldoen aan de gestelde optimale kwaliteitseisen tijdens de gehele projectafwikkeling van planning via installatie en in bedrijfstelling tot en met lifetime-support. Auteur: Hannes Lütz Productmanager CentraLine c/o Honeywell GmbH Voor aanvullende informatie en meer Energy efficieny artikelen bezoek de CentraLine website of neem contact met ons op. CentraLine Honeywell B.V. Laarderhoogtweg EA Amsterdam Z.O. Tel: +1 (0)