Energie-efficiëntie...

Transcriptie

1 Edgar Mayer Productmanager CentraLine c/o Honeywell GmbH 07 I 2008 Stijgende energieprijzen, krappe budgetten en toenemende richtlijnen over energie-efficiëntie opgelegd vanuit de Europese normen zijn in heel Europa en in principe over de hele wereld verplichtingen die ook voor scholen onontkoombaar zijn. Op grond van ecologische ontwikkelingen zoals het opwarmen van de aarde, zijn architecten, adviseurs en installateurs samen met fabrikanten gedwongen om bij het ontwerp of renovatie van schoolgebouwen de hoogste prioriteit aan energie-efficiëntie te geven. Geoptimaliseerde, intelligente regeltechniek kan de energieefficiëntie van scholen aanzienlijk verbeteren en het energieverbruik door specifieke regel algoritmen drastisch doen dalen. Energie-efficiëntie De energie-efficiëntie van een gebouw wordt beter naarmate er minder warmte en/of koude (in het geval van een aircondition systeem) verloren gaat. Ze wordt bepaald door het isolerend vermogen van gevels, daken en ramen, de constructie en indeling van het gebouw (isolatie) en de grootte van het buitenoppervlak waardoor warmte en/of koude kan ontsnappen. Een maat voor energie-efficiëntie is onder andere het behoud van de opgewekte warmte en koeling. Een andere belangrijke factor voor het verhogen van de energie-efficiëntie is de kwaliteit van de toegepaste regeltechniek en het gebouwbeheer systeem. Veel van de hieronder beschreven maatregelen, voor het besparen van energie op scholen, kunnen reeds met zeer weinig moeite door toepassing van hoogwaardige regelsystemen worden gerealiseerd. Het onderzoek van Dr. Wolfgang Heße van Ökoterm GmbH 1 in Dresden bevestigd dat besparingen tot 15 % kunnen worden bereikt alleen al door optimalisering van de regelparameters. 1 Dr.-Ing. Wolfgang Heße Ökotherm GmbH Verbesserung der Energieeffizienz bei der Wärmeversorgung von Gebäuden

2 Naast Duitsland en Belgie hebben ook andere landen zich reeds intensief met het thema energie-efficiëntie in scholen bezig gehouden. Engeland vervult daarbij een hoofdrol binnen Europa: in oktober 2008 start het initiatief Sustainable Learning 2, dat het energieverbruik van alle schoolgebouwen in het land transparant maakt. In de verschillende schoolgebouwen bepaalt het certificaat Display Energy Certificate, kort DEC, hoe hoog het actuele jaarlijkse energieverbruik is in vergelijking met andere scholen. Dit certificaat, dat door iedereen kan worden ingekeken, actualiseert en demonstreert hoe de energie-efficiëntie kan worden verhoogd. Afhankelijk van de energie-efficiëntie wordt er een DEC tussen A (zeer goed) en G (zeer slecht) toegekend. Zo kunnen alle leerlingen en docenten eenvoudig zien hoe het met de energie-efficiëntie op hun school is gesteld. Tevens wordt zichtbaar hoe de leerlingen en docenten door bepaalde maatregelen te nemen, zoals een verantwoordelijke omgang met de verlichting, het energieverbruik kunnen minimaliseren. Dit initiatief is een antwoord van de Engelse regering op de eisen van de Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) van 16 december 2002, die een hogere energieefficiëntie in gebouwen oplegt. 2 Energie-efficiënte regelingsfuncties De meest energie-efficiënte regelingsinstallaties starten de verwarmingof airconditionerinstallatie alleen als er door een energieverbruiker wordt aangegeven dat er energie nodig is. Elke energieverbruiker of het nu om een verwarmingsgroep, een airconditionerinstallatie of een afzonderlijke ruimte gaat kan dus zijn exacte behoefte, uitgedrukt in de gewenste hoeveelheid energie, naar de regeling van de warmte- of koude- opwekking sturen. Omdat bezettingstijden voor elke energieverbruiker individueel kunnen worden ingesteld, wordt geen onnodige energie opgewekt die niet door de gebruiker kan worden afgestaan aan de omgeving. Afbeelding 1: Schoolgebouwen met een intelligente regelingssysteem

3 Regeling van verwarmingsgroepen In de veel scholen worden er om financiële redenen alleen verwarmingsregelingen gebruikt die de aanvoerwater temperatuur regelen die afhankelijk is van de buitentemperatuur. In het beste geval zijn er meerdere verwarmingsgroepen aanwezig die volgens een vastgelegd tijdrooster geregeld worden. Een verwarmingsgroep voorziet meerdere klaslokalen, meestal met ongelijke lestijden, van energie. Het tijdrooster van een verwarmingsgroep moet zich dus naar de laatste lestijd richten. Conciërges stellen het startprogramma vaak twee of drie uur van te voren in, zodat de klaslokalen op koude winterdagen bij aanvang van de lessen op temperatuur zijn. Een optimale inschakeltijd van de verwarmingsgroep kan hier bijzonder zinvol zijn en het energieverbruik aanzienlijk doen dalen. Bij een toename van de buitentemperatuur wordt de verwarmingsgroep automatisch later ingeschakeld door de regeling, waardoor er minstens 10 % energie kan worden bespaard. CentraLine-regelaars gebruiken voor het optimaal inschakelen een adaptief gebouwmodel, dat bij het berekenen van de in- en uitschakeltijden rekening houdt met de hoeveelheid warmte die door een gebouw kan worden vastgehouden. Met een oude weersafhankelijke regeling is het niet mogelijk de invloeden van de zon en wind, de interne warmte opwekking door allerlei apparaten (Verlichting, PC s enz.) en het aantal leerlingen in de klas, te bepalen. Elke leerling produceert echter wel circa 60W warmte-energie. Als de temperatuur in een klas te hoog oploopt, zet men vaak een raam open, wat onvermijdelijk een verspilling van energie tot gevolg heeft. Deze nadelen kunnen met een afzonderlijke regeling per ruimte worden gecompenseerd. Om de genoemde nadelen van een weersafhankelijk geregelde aanvoertemperatuur te verminderen, is het belangrijk dat de toegepaste regeltechniek de gewenste ingestelde waarden zo laag mogelijk houdt. Regelaars zoals TIGER of PANTHER van CentraLine voorzien in een automatische aanpassing van de stooklijn, die zich dus optimaal aan het gebouw aanpast. Regelen van transportpompen Andere besparingen worden mogelijk gemaakt door verwarmingspompen die zich naar de concrete vraag richten: vaak lopen pompen 24 uur per dag op het maximale toerental. Vooral bij grote vermogens boven de 100 kw is een hoog besparingspotentieel. Bij gevaar voor vorst is het weliswaar nodig dat de pompen continu in bedrijf zijn. Als pompen boven de vorstgevaar grens, alleen in bedrijf zijn wanneer er daadwerkelijk energie nodig is, kan er minstens 30 tot 60 % van de benodigde elektrische energie worden bespaard. Het gebruik van CentraLine regelingstechniek maakt het mogelijk de verwarmingspompen uit te schakelen bij een gesloten regelafsluiter van het verwarmingscircuit. Natuurlijk worden ze daarbij cyclisch gestart om meetfouten te voorkomen en gedurende de zomer maanden wordt er met regelmaat een kleppen en pompen test uitgevoerd om vast lopen te voorkomen. (b.v. een keer per maand worden de pompen in en uitgeschakeld en de regelafsluiter geopend en gesloten zonder dat de warmte opwekking wordt gestart).

4 Gebruik van vernieuwbare energiebronnen Bij modernisering van de warmte- en eventuele koudeopwekking worden alternatieve energiebronnen zoals warmtepompen en zonneboilers mee genomen in de overweging. Het gebruik van warmtepompen verlaagt het gebruik van conventionele energie naar slechts 30 %, de restbehoefte kan direct uit de natuurlijke omgeving worden geput een vernieuwbare energiebron die niets kost. De CentraLine-regelstrategie omvat alle functies voor het efficiënt inzetten van een cv-ketel, cv-ketels in cascadeopstelling of de integratie van alternatieve en milieuvriendelijke warmtebronnen. De warmtebronnen worden daarbij zodanig gegroepeerd dat de milieuvriendelijke bronnen steeds als eerste worden ingezet en de conventionele de piekbelasting op zich nemen. De regelingsstrategie zorgt ervoor dat alleen het benodigde warmtevermogen ter beschikking wordt gesteld, en de warmtebronnen op die manier met een maximale effectiviteit werken. De effectiviteit wordt bereikt door het vergelijken van de vermogens die door de energieverbruikers gevraagd worden en de hoeveelheid energie die door deze alternatieve warmtebronnen wordt opgewekt. Door zo lang mogelijke in bedrijfstijden en dus minder in- en uitschakelen zorgt de regelingsstrategie er ook voor dat de levensduur van de cv-ketels wordt verlengd. Een slecht ingestelde regeling kan er daarentegen toe leiden dat cv-ketels al na één tot twee jaar versleten zijn. Afzonderlijk regeling per ruimte Een afzonderlijke regeling per ruimte is de meest efficiënte manier om het energieverbruik in klaslokalen te regelen. De investering loopt op tot ongeveer 350 euro per ruimte voor de regelingstechniek, inclusief opname in het gebouwbeheer, maar daardoor worden alle nadelen van de weersafhankelijke regeling van het aanvoerwater temperatuur gecompenseerd. Met behulp van een afzonderlijke regeling per ruimte kan aan ieder klaslokaal een individueel tijdrooster worden toegekend de lokalen worden dus alleen gedurende de les verwarmd of gekoeld met radiatoren, ventilatorconvectoren of koudeplafonds. Daarvoor wordt elk lokaal met een temperatuuropnemer uitgerust die ook de interne warmteontwikkeling registreert. CO 2 -regeling en warmteterugwinning Door het toepassen van CO 2 -meting voor het regelen van luchtbehandelingunits kan er een besparingspotentiaal van 30 tot 50 % worden gerealiseerd. Deze CO 2 regeling regelt het aandeel frisse buitenlucht in de totale volumestroom. De volume stroom kan variëren door het regelen van het toerental van de ventilatoren. Daardoor wordt alleen frisse lucht aangevoerd om de ingestelde CO 2 -waarde te bereiken of te behouden1. Het gebruik van hoogrendement warmte terugwinningunits of vrije nachtkoeling kan voor een toename van de energie-efficiëntie zorgen. 3 Meer informatie over het thema CO2-regeling vindt u op

5 Registratie van meetwaarden en beoordeling Inzicht in de bereikte energie-efficiëntie en verdere optimalisatie kan alleen worden bereikt als alle energieverbruikers worden geregistreerd. Dit kunnen zijn: energie voor verwarmingsgroepen, in de ideale situatie voor elk afzonderlijk verwarmingscircuit energie voor warmtap water bereiding koelenergie (indien aanwezig) elektrische energie verbruik van warm en koud water en olie of gas. Door toepassing van moderne energiemeters die ook het totale maandverbruik, of waarden voor energiemanagement systemen leveren zijn ideaal en ook vereist voor de EPBD regelgeving. CentraLine biedt mogelijkheden om te communiceren met deze meters en de informatie te registreren. Tevens is gelijktijdig de mogelijkheid om trends te registreren, deze in CentraLine ARENA gebouwbeheer software grafisch weer te geven of deze informatie te exporteren voor gebruik in externe energiemanagement programma s. Deze meetdata kan regelmatig worden geëvalueerd en vergeleken met normwaarden die behoren bij het type gebouw in combinatie met de buitentemperatuur. Door het continue registreren en analyseren van de meetwaarden kunnen afwijkingen direct worden opgespoord en met de juiste maatregelen worden verholpen. Zo kunnen vergelijkingen tussen de energieverbruikers per m 2 gebruikt vloeroppervlakte met andere scholen worden opgemaakt. Als de school meerdere gebouwen heeft, kunnen de genormeerde verbruiken van de afzonderlijke gebouwen of verwarmingsgroepen onderling worden vergeleken. Betrekken van leerlingen en docenten In scholen is het belangrijk dat leerlingen bij de verhoging van energie-efficiëntie te betrekken, zoals het voorbeeld in Engeland aantoont. Zo kan het bewust zijn van het milieu bij jonge mensen worden verscherpt, wat positieve invloeden op de energiebalans van de school kan hebben. Studies hebben aangetoond dat door het betrekken van de leerlingen minstens 10 % van de energiekosten kunnen worden uitgespaard. In sommige gevallen werd er zelfs 20 tot 25 % bereikt 4. Leerlingen moeten regelmatig over de laatste ontwikkeling van het energieverbruik worden geïnformeerd. Dat gebeurt het best door de visualisering van het verbruik en vergelijkingen met normwaarden of in verhouding met het verbruik van andere scholen of tussen de afzonderlijke gebouwen binnen één school. Daarbij moet ook altijd worden getoond hoe ze persoonlijk tot de verhoging van de energie-efficiëntie binnen hun school kunnen bijdragen. De hoogste efficiëntie wordt bereikt door wedstrijden tussen scholen en het uitreiken van een prijs voor diegenen die het meest voor de besparing van energie hebben gedaan. Het gebruik van een bedieningscentrale voor de regelingstechniek kan daarbij behulpzaam zijn. Bij de ARENA bedieningscentrale van Centra- Line heeft men indien gewenst zonder extra software vanaf iedere pc die is aangesloten op het schoolnetwerk, toegang tot deze verbruiksgegevens. ÖKO- TERM GmbH uit Dresden zet deze verbruiksgegevens van de door hen beheerde scholen op het internet, zodat alle geïnteresseerden ze kunnen inkijken raising awareness 5

6 Afbeelding 2: Verbruikscontrole van een school Eenvoudig bediening Zelfs de beste regeling mist haar doel als de instelling van het tijdroosters te omslachtig of ingewikkeld is voor de conciërge. Door een foute bediening van de installatie, d.w.z. een verkeerde instelling van tijdroosters en ingestelde waarden, kan er veel energie verloren gaan. Bij het gebruik van CentraLineregelaars is reeds de instelling op de regelaar zeer eenvoudig. En de bediening kan nog verder vereenvoudigd worden door extra opties: Bedieningsmogelijkheid Vakantieschakelaar CentraLine Touch Gebouwbeheercentrale ARENA Functies Schakelt alle energieverbruikers op uit met behoud van vorstbeveiliging; afzonderlijke ruimteregelaars worden op de minimale gewenste waarde gezet. Na de vakantie gelden de ingevoerde tijdsschema s conform het lesrooster. Door het bedieningsapparaat met touch kleuren display heeft u een goed inzicht in de belangrijkste streefwaarden, gemeten waarden en tijdroosters met grafische weergave van de temperatuu verlopen. Een eenvoudig, overzichtelijk beheer van de roosters zoals in Microsoft outlook. Een eenvoudige besturing van de tijdroosters van afzonderlijke klaslokalen d.m.v. een globaal tijdrooster op ouderavonden of bij andere gebeurtenissen. Import van feestdagen op basis van het land zijn standaard internetbestanden (*.hol bestand formaat).

7 Afbeelding 3: Bedieningssoftware ARENA van CentraLine Afbeelding 4: bekijken van het tijdsschema via ARENA Slotsom Het verhogen van de energie-efficiëntie in scholen wordt een steeds dringender opgave om economische en ecologische redenen. Door het gebruik van geoptimaliseerde regelingen kunnen besparingen in gebouwen met relatief weinig middelen worden bereikt. De regeling- en gebouwbeheer techniek van CentraLine kan een belangrijke bijdrage leveren tot het verhogen van de energie-efficiëntie op scholen. Ze biedt beproefde en uitvoerig geteste regelfuncties die aan de hoogste eisen voldoen wat betreft energie-efficiëntie. De efficiëntie van de doorgevoerde maatregelen wordt aangetoond door het vergelijken met het energieverbruik vóór en na toepassing van de beschreven technieken. De resultaten tonen de besparingen aan die door de bundeling van de getroffen maatregelen kunnen worden bereikt. De afzonderlijke beoordeling van individuele regelingsfuncties wordt daarom kwalitatief beschreven. School Renovatiemaatregelen* Verbruik vóór de renovatie Verbruik na de renovatie Weisenhofschule in Esslingen 2 / 3 / 4 / 11 / 13 Gemiddelde van In kwh/m 2 a ** 189 kwh/m 2 a MZH Ristissen 3 / 4 / 5 / 8 Besparingen in Ehningen %** Mittelschule Dresden (externe warmtevoorziening via stoom) 4 37,5 W/m 2 a (bij -15 C ) 35,2 W/m 2 a bij (-15 C) *** * 1: Daksanering, 2: Venstersanering, 3: Nieuwe verwarmingsregeling, cv-ketels en verwarmingscircuits, 4: Afzonderlijke regeling per ruimte, 5: Onderhoud op afstand met CentraLine RANGER, 6: Optimalisering van de regelingsparameters, 7: Gebouwbeheertechniek ARENA, 8: Ventilatie met CO 2 -regeling, 9: Betrekken van de leerlingen, 10: Straalplaten aan het plafond, 11: Hydraulische afstelling, 12: Lichtbesturing, 13: Boiler ** Om precieze uitspraken te kunnen doen, moeten de meetwaarden over meerdere jaren worden opgemeten, te meer daar er steeds meer bijgebouwen kunnen bijkomen die het gebruik veranderen. *** Er wordt een trendlijn berekend over de berekende verbruiken afhankelijk van de buitentemperatuur (-15 C tot 15 C). Deze trendlijn heeft bij -15 C de waarden uit de tabel.

8 Auteur: Edgar Mayer 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: +31 (0)