Rapportage Energiebesparingsproject Matrix gebouw

Transcriptie

1 Rapportage Energiebesparingsproject Matrix gebouw Opgesteld door : Yvette de Weerd Afdeling : Dienst Huisvesting Functie : Adviseur Energiemanagement TU/e Datum : 15 maart 2006

2 VOORWOORD Deze rapportage is mede tot stand gekomen in samenwerking met Kees van den Aker en Dick Klepper. Regelmatig overleg en een goede samenwerking hebben geleid tot een goed resultaat. Via deze weg wil ik beiden bedanken voor hun medewerking en hoop in de toekomst nog meer projecten gezamenlijk te realiseren. Ing. Y. de Weerd maart

3 INHOUD Verklarende woordenlijst 4 1. Inleiding 5 2. Samenvatting 6 3. Algemene Gegevens van het gebouw en de installaties 7 4. Voorbereiding en uitvoering 8 5. Resultaten 9 6. Minder besparing door het in bedrijf houden van LBK Bijlage 1 : Grafiek besparing op het elektraverbruik trafo 3 11 Bijlage 2 : Grafiek dagelijks warmteverbruik Matrix versus 12 de gemiddelde etmaaltemperatuur Bijlage 3 : Minder besparing door in bedrijf houden van LBK Bijlage 4 : Hoe werkt de WKO installatie 15 3

4 Verklarende woordenlijst WKO Kloktijden Stooklijnen GBS : warmte en koude opslag; : start en stoptijden van de gebouwgebonden apparatuur; : met deze lijn wordt aangegeven wat de inblaastemperatuur van de ventilatielucht is bij een gegeven buitentemperatuur; : Gebouwbeheersysteem, met dit automatiseringssysteem wordt onder andere de verwarmings, koel- en luchtbehandelingsinstallaties aangestuurd. 4

5 1. Inleiding De Technische Universiteit Eindhoven heeft samen met zes andere HBO/WO instellingen deelgenomen aan de gebruikersgroep Comfort, productiviteit en energie-efficiency. Deze werkgroep is een initiatief van TNO en SenterNovem. Het afgelopen jaar heeft de Dienst Huisvesting een gebouw onder de loep genomen en energiebesparende maatregelen genomen om tot een lager energieverbruik te komen. Kenmerkend aan dit project is dat de investering om tot energiebesparing te komen slechts beperkt is. Het principe van het project is dat door optimalisatie van stooklijnen en kloktijden van luchtbehandelingsinstallaties het energieverbruik daalt en het thermisch comfort stijgt. Maximale optimalisatie wordt bereikt bij gebouwen met mechanische ventilatie en zowel decentrale verwarmings- als koelinstallaties. Dit omdat in de praktijk blijkt dat bij deze gebouwen de koel- en verwarmingsinstallaties vaak tegen elkaar in werken. Tevens blijkt in de praktijk vaak dat de luchtbalans en de waterzijdige balans niet meer juist zijn. De TU/e heeft als eerste te behandelen gebouw het Matrix gebouw gekozen. De reden hiervoor is dat dit een gebouw is met overzichtelijke installaties en eenvoudig te achterhalen technische installatiegegevens. Met dit gebouw kan zo ervaring opgedaan worden over de aanpak van stooklijnoptimalisatie, zodat daarna andere gebouwen kunnen volgen. Een volgend gebouw zou bijvoorbeeld Helix kunnen zijn. Van dit gebouw zijn ook voldoende technische installatiegegevens aanwezig om de stooklijnoptimalisatie te kunnen uitvoeren. Installatietechnisch is dit gebouw complexer dan Matrix, daarom wordt dit niet als eerste gebouw behandeld. In de praktijk is gebleken dat het verzamelen van de benodigde gebouwgegevens (bouwkundige en werktuigkundige) aanzienlijk wat tijd in beslag neemt. Door TNO is een rekentool beschikbaar gesteld waarmee de geoptimaliseerde stooklijn berekend kan worden. In dit verslag worden de resultaten van het project gepresenteerd. 5

6 2. Samenvatting Met behulp van het project Comfort productiviteit en energie-efficiency is het gebouw Matrix onderworpen aan een energiescan. Uit analyse van de verbruiks-, en gebouwgegevens en gegevens van de bedrijfsvoering is een plan van aanpak voor energiebesparing opgesteld. Uit de analyse bleek dat een aanzienlijke besparing op energieverbruik te behalen was. Tevens is door de analyse beter inzicht verkregen in de huidige bedrijfsituatie, deze kennis kan gebruikt worden bij het ontwerp van de herinrichting Matrix gebouw. Deze herinrichting staat in 2006 gepland. Tevens kan deze kennis toegepast worden bij andere gebouwen. Uit de vergelijking van het energiegebruik voor en na de uitvoering van de aanpassingen blijkt dat een energiebesparing op elektriciteit van 7% gerealiseerd is. De energiebesparing op het warmteverbruik is 14%. Uitgedrukt in kosten levert dit een jaarlijkse besparing op van ,-. De projectkosten bedroegen 3.500,-. De energiebesparing is behaald met behulp van de onderstaande maatregelen. Optimalisatie van bedrijfstijden luchtbehandelingsinstallatie De luchtbehandelingskasten waren s nachts en in de weekenden in bedrijf. Dit is echter niet noodzakelijk. De luchtbehandelingskasten zijn nu s nachts en in de weekenden uitgeschakeld. Dit levert een besparing in energieverbruik op. Deze besparing is opgebouwd uit een besparing op elektraverbruik en op gasverbruik. Verbeteren van de efficiency van de warmte- en koudeopslag installatie De WKO installatie was niet ingeregeld. Dit is nu uitgevoerd. De installatie kan hierdoor langer warmte en koude leveren waardoor de benutting van het systeem vergroot wordt. Uit het project zijn nog twee aandachtpunten naar voren gekomen, welke een vervolg gaan krijgen. Controleren van de waterdebieten van de WKO installaties bij de overige aangesloten gebouwen, en indien nodig (opnieuw) inregelen; Eén luchtbehandelingskast (LBK 14) draait nu nog s nachts en in de weekenden. Dit kost op jaarbasis zo n 6.500,- aan extra energiekosten. Nagegaan moet worden of dit werkelijk noodzakelijk is. Hiervoor is overleg met de Arbo- en milieufunctionaris en de gebouwbeheerder nodig. Beide aandachtspunten worden op korte termijn opgestart. Gezien het behaalde resultaat zullen op termijn ook andere gebouwen geselecteerd worden om een energiescan op uit te voeren. 6

7 3 Algemene gegevens van het gebouw en de installaties 3.1 Kenmerken Matrix gebouw Het Matrix gebouw bestaat uit drie bouwlagen en heeft een bruto vloeroppervlak van m2. In 1996 is het gebouw geheel gerenoveerd. In 2006 vindt er een interne verbouwing plaats, waarbij er een praktijkruimte en collegezalen bijkomen. Het Matrix gebouw is hoofdzakelijk een gebouw met onderwijsfunctie. Tevens zijn er laboratoria en kantoren en is een studentencafé aanwezig. 3.2 Kenmerken gebouwgebonden installaties Verwarming van het gebouw vindt plaats met behulp van warmte afkomstig van het naastliggende gebouw (Helix). Tevens zijn in de luchtbehandelingskasten WKO batterijen aanwezig die in de winter warmte en in de zomer koude leveren aan de ventilatielucht. Tevens is een warmtepomp aanwezig. Zie bijlage 4 voor toelichting op de werking van de WKO installatie. Er zijn 5 luchtbehandelingskasten aanwezig voorzien van een verwarmings- en koelbatterij. Verder is het gebouw voorzien van radiatoren (en een paar verhitters in diverse luchtkanalen) voor de decentrale naregeling. 3.3 Energiegebruik Energiedrager tov 2004 Per m Per m Elektra trafo 1 [kwh] % 3,7 3,2 Elektra trafo 2 [kwh] % 30,4 22,3 Elektra trafo 3 [kwh] % 78,3 71,3 Noodstroom [kwh] % 6,4 7,4 Totaal elektriciteit [kwh] % 123,0 104,3 Warmte van Helix [kwh_th] % 184,4 115,4 WKO warmte [kwh_th] * Niet representatief Niet representatief Niet representatief WKO koude [kwh_th] * Niet representatief Niet representatief Niet representatief Trafo 1: achter deze trafo zitten diverse krachtgroepen Trafo 2: achter deze trafo zitten de liften, verlichting en de stoombevochtigers van de LBK s 11 t/m 14. Trafo 3: achter deze trafo zit de warmtepomp, de regelkasten met ventilatoren, pompen e.d. en een deel van de openbare verlichting. * Zowel de WKO warmte als WKO koude meters waren defect van tot In deze periode waren er dus geen metingen. De waarden in de tabel zijn daardoor niet representatief. 7

8 4. Voorbereiding en uitvoering Inventarisatie en analyse Er is een energieconsumptie analyse uitgevoerd. Tevens zijn alle bouwkundige gegevens en inregelrapporten verzameld. Ook de principeschema s zijn gebruikt. Het benodigde aantal mandagen voor het verzamelen, analyseren en uitvoeren van inregelwerkzaamheden wordt geschat op circa 40 tot 50 dagen. Instelling van kloktijden en stooklijnen De ventilatie, centrale verwarming en koelinstallaties zijn gecontroleerd en (daar waar nodig) opnieuw ingeregeld. Alle kloktijden van de verwarmings-, koel-, en luchtbehandelingsinstallaties zijn gecontroleerd en de instelling van de nachtverlaging is gecontroleerd. De berekende optimale stooklijnen voor de LBK s zijn ingevoerd in de regelaars. Meten oude instellingen Het energieverbruik is gemeten op de hoofdmeters en het elektriciteitsverbruik is tevens per trafo gemeten. Alle meters registeren automatisch via het GBS, hierdoor zijn vanaf alle dagverbruiken gemeten. Nieuwe instellingen Naar aanleiding van de inventarisatie zijn een aantal instellingen gewijzigd. De wijzigingen zijn gefaseerd uitgevoerd in oktober en november De wijzigingen zijn uitgevoerd om de installatie weer volgens de ontwerpuitgangspunten te laten werken. De volgende onderdelen zijn opnieuw ingesteld: -Luchthoeveelheden in de hoofdkanalen; -Waterhoeveelheden in de hoofdleidingen; -De stooklijnen van de luchtbehandelingskasten 11 t/m 14; -De kloktijden van de luchtbehandelingskasten 11 t/m 15 (op 6 oktober) (met uitzondering van LBK 14, deze is begin december 2005 weer teruggezet naar de oorspronkelijke kloktijd); Verwachtte energiebesparing Aan het begin van het project is een inschatting gemaakt van de te verwachtte energiebesparing. Deze inschatting is gemaakt op basis van de instellingen en kloktijden bij de aanvang van het project en de optimale instellingen na afronding van het project. Hoe groot de besparing is door optimalisatie van de stooklijnen is moeilijk in te schatten. Omdat er geen decentrale koeling mogelijk is in het gebouw zal de besparing niet zo groot zijn (maximaal in te schatten op 5%,). De grootste besparing wordt gehaald uit het aanpassen van de kloktijden. De verwachtte besparing is bij de aanvang van het project ingeschat op: Elektra : kwh di ± 12% tov verbruik in 2004 (door vermindering van draaiuren van de LBK s) Warmte : kwh_th di ± 23% tov verbruik in 2004 (door minder draaiuren van de LBK s) De besparing op energiekosten hiermee geschat op ,- [interne TU/e tarieven 2006] 8

9 5. Resultaten Investering De kosten voor het controleren en opnieuw inregelen van de installatie waren 3.500,-. De geïnvesteerde tijd voor het CPE project wordt geschat op 40 mandagen. Baten De baten zijn in meerdere onderdelen op te splitsen. Hieronder wordt per onderdeel een toelichting gegeven. 1. Energiebesparing Uit de meetgegevens van oktober 2005 tot en met februari 2006 blijkt dat er een aanzienlijke besparing gerealiseerd is. De besparing op elektriciteitverbruik is 7% ten opzichte van dezelfde periode vorig jaar. De besparing op gasverbruik is 14% ten opzichte van dezelfde periode vorig jaar. De totale besparing op energiekosten bedraagt, omgerekend naar 1 kalenderjaar, ,-. Hieronder is een opsplitsing gemaakt naar elektriciteit en gas. Elektriciteit In de periode van 6 oktober 2005 tot 1 maart 2006 is er op trafo 3 een besparing gerealiseerd, ten opzichte van het voorgaande jaar, van 11% ( kwh). Zie hiervoor bijlage 1. Op jaarbasis resulteert dit in een besparing van ongeveer kwh. Op het totale elektriciteitsverbruik in deze periode is een minderverbruik van 7% gerealiseerd. Bij de geldende elektriciteitstarieven van 2006, levert dit een kostenbesparing op van 4.500,-. In 2007 zal de kostenbesparing nog groter zijn omdat de elektriciteitsprijs dan hoger is. Gas Het minderverbruik aan warmte is om te rekenen naar gasverbruik. In de periode van 6 oktober 2005 tot 1 maart 2006 is er op warmte (afkomstig van het Helix gebouw) een besparing gerealiseerd, ten opzichte van dezelfde periode vorig jaar, van 14% ( kwh_th). Zie bijlage 2 voor een grafiek van het warmteverbruik versus buitentemperatuur. Op jaarbasis resulteert dit in een besparing van ongeveer kwh. Bij de geldende gastarieven van 2006, levert dit een kostenbesparing op van ruim 7.000,-. 2. Verbetering van het rendement van de WKO installatie Uit de controlemetingen aan de WKO installatie bleek dat deze helemaal niet ingeregeld was. De WKO installatie is nu ingeregeld. De waterdebieten zijn verlaagd en liggen nu tussen de 100 en 110% van de ontwerpwaarde. De teruglevering van warmte en koude aan de WKO wordt hierdoor beter. Het temperatuurverschil tussen aanvoer en retourwater wordt bij de nieuwe instelling groter. Dit is gunstiger voor de WKO installatie. Er kan nu gedurende een langere periode aan de warme en koude bronnen geleverd worden. Hierdoor wordt meer rendement uit de WKO installatie gehaald. Uit de meetgegevens van begin 2006 (januari en februari) blijkt dat de WKO installatie in verhouding meer warmte heeft geleverd vergeleken met dezelfde periode in De totale warmtelevering (WKO warmte + warmte van Helix) is gedaald ten opzichte van 2004, maar 9

10 het aandeel WKO warmte is gestegen. Dit duidt op een betere benutting van de WKO. (Omdat meetgegevens uit dezelfde periode in 2005 ontbreken is het jaar 2004 ter vergelijking gebruikt) Uit dit project is gebleken dat de WKO installatie niet ingeregeld was. Omdat er op het TU/e terrein meerdere gebouwen op de WKO installatie zijn aangesloten, is het aan te bevelen om ook deze gebouwen te controleren op de juiste werking. 3. Herinrichting Matrix gebouw in 2006 In verband met de geplande herinrichting van het gebouw Matrix in 2006 is het van belang de huidige situatie van de technische installaties in beeld te hebben. Door middel van een lucht- en waterzijdige rapportage wordt inzicht verkregen in de huidige situatie. Dit document kan dan ook als uitgangspunt dienen bij de herinrichting. 6. Minder besparing door het in bedrijf houden van LBK 14 De gerealiseerde besparingen zijn gebaseerd op het in bedrijf zijn van de LBK s 11 t/m 14 gedurende kantoortijden (de kloktijden van de LBK s). De LBK s 11 t/m 14 stonden voor de CPE-analyse s nachts en in het weekend op laagtoeren (dit is de halve luchthoeveelheid ten opzicht van overdag). Door de LBK s s nachts en in het weekend uit te zetten wordt een aanzienlijke besparing gerealiseerd. Naar aanleiding van een klacht van de Arbo- en milieucoördinator van het gebouw is de LBK 14 vanaf 8 december 2005 weer terug gezet naar de oorspronkelijke kloktijden. Deze kast draait daardoor s nachts en in het weekend weer op laagtoeren. De Arbo- en milieucoordinator had het vermoeden dat door het wijzigen van de kloktijden het gasalarm in een bepaalde ruimte aangesproken was. Naar aanleiding van deze klacht zijn de gegevens van het gasdetectiesysteem geanalyseerd en hieruit blijkt dat het aanspreken van het gasdetectiesysteem niet veroorzaakt wordt door het wijzigen van kloktijden. Wat nu wel de reden is voor het aanspreken van het detectiesysteem is nog niet duidelijk. Tot dat uitgezocht is (door de Arbo- en milieucoördinator) wat de werkelijke reden is geweest van het aanspreken van het detectiesysteem blijft de LBK 14 volgens de oude kloktijden draaien. Doordat de LBK 14 weer volgens het oude klokprogramma werkt, is de gerealiseerde besparing lager dan bij het begin van het project geschat is. Als de LBK 14 wel s nachts en in het weekend uitgeschakeld kan worden dan zal de te realiseren besparing zo n 25% hoger zijn. Voor een nadere toelichting zie bijlage 3. 10

11 Bijlage 1 Grafiek besparing op het elektraverbruik trafo 3 Hieronder is de grafiek weergegeven van de besparing op het energieverbruik van trafo 3 tussen 6 oktober 2005 en 1 maart 2006 en in dezelfde periode van het voorgaande jaar. Er is duidelijk te zien dat vooral het elektraverbruik in de weekenden sterk gedaald is. Deze daling wordt hoofdzakelijk veroorzaakt doordat de luchtbehandelingskasten dan niet meer in bedrijf zijn. Een gemiddelde besparing van 11% is behaald. Achter trafo 3 zitten niet alleen de ventilatoren van de luchtbehandelingskasten. Tevens zitten de regelkasten, de warmtepomp en een deel van de terreinverlichting achter trafo 3. Dit kan een vertekend beeld geven van de gerealiseerde besparing. Besparing 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% Elektraverbruik trafo 3: energiebesparing ten gevolge van de aanpassingen 0% -5% Maandag Dinsdag Woensdag Donderdag Vrijdag Weekdag Zaterdag Zondag Gemiddeld 11

12 Bijlage 2 Grafiek dagelijks warmteverbruik Matrix versus de gemiddelde etmaaltemperatuur Hieronder is de grafiek weergegeven van het warmteverbruik van het Matrix gebouw uitgezet tegen de gemiddelde etmaaltemperatuur. Er is onderscheid gemaakt tussen het warmteverbruik van 6 oktober 2005 tot 1 maart 2006 en het warmteverbruik in dezelfde periode een jaar eerder. Dit is gedaan om het effect van de kloktijd aanpassing weer te geven. De kloktijden zijn na 6 oktober 2005 uitgevoerd. Tevens zijn in de grafiek twee trendlijnen aangegeven. Deze geven het lineaire verband aan tussen de buitentemperatuur en het warmteverbruik. In de grafiek is te zien dat na de verstelling van de kloktijden (na 6 oktober 2005) het warmteverbruik gedaald is. De trendlijn is vlakker komen te liggen. Dit geeft aan dat bij lagere buitentemperaturen er minder warmteverbruik is. Warmtelevering vanaf Helix gebouw Warmte in kwh ,00-5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Gemiddelde etmaaltemperatuur van 6 okt 2005 tot 1 mrt 2006 van 6 okt 2004 tot 1 mrt 2005 Linear (van 6 okt 2004 tot 1 mrt 2005) Linear (van 6 okt 2005 tot 1 mrt 2006) 12

13 Bijlage 3: Minder besparing door in bedrijf houden van LBK 14 LBK 14 is de grootste ventilatiekast van het gebouw. De ventilatiehoeveelheid van deze kast is 35 % ten opzicht van de totale ventilatiehoeveelheid van het gebouw. Doordat deze kast nu ook buiten kantooruren in bedrijf blijft is de gerealiseerde besparing minder dan dat maximaal haalbaar is. Op elektriciteit wordt hierdoor zo n 50% minder bespaart en op gasverbruik zo n 25%. Het in bedrijf houden van de kast buiten kantooruren kost zo n 6.500,- per jaar aan energiekosten (dit is circa kwh aan elektriciteit en m3 aan gas) De volgende vraag moet gesteld worden: Is het noodzakelijk dat de LBK 14 buiten kantooruren in bedrijf blijft? Toelichting: De LBK 14 levert hoofdzakelijk lucht aan 2 grote hallen. Verder voorziet de kast onder andere ruimte 0.62 van verse lucht. Het aandeel lucht dat naar ruimte 0.62 gebracht wordt is 10% tov de totale luchthoeveelheid van LBK 14. In ruimte 0.62 is een gasdetectiesysteem aanwezig. Het gasdetectiesysteem spreekt aan als de concentratie van een bepaald gas boven een ingestelde waarde komt. In de maand november is tweemaal het alarm aangesproken en op 9 december ook. Volgens de Arboen milieucoördinator kwam dit door het wijzigen van de kloktijd van LBK14. Intern bij DH is nagegaan wanneer de concentratiestijgingen plaatsvinden. Hieruit blijk dat er geen verband aan te geven is tussen het uitzetten van LBK 14 en het stijgen van de gasconcentratie. Dit kan geconcludeerd worden uit de volgende gegevens (zie tevens de in deze bijlage weergegeven grafiek): 1. Vanaf 8 december 2005 zijn de oude kloktijden weer ingesteld voor LBK 14. Dit houdt dus in dat ook s nachts de LBK draait. Toch is er na 8 december s nachts een verhoging van de gasconcentratie waar te nemen. 2. In de grafiek van de gasdetectie installatie is te zien dat de concentraties vanaf ongeveer woensdag 14 dec 2005 om 22:00 tot middernacht toenemen. Vanaf middernacht nemen de concentraties weer af en op donderdag 15 december 2005 om ongeveer 04:00 is het niveau weer hersteld. Gedurende deze gehele periode (vanaf woensdag 14 dec :00 tot donderdag 15 dec :00) is de ventilatie-installatie in bedrijf geweest en niet gewijzigd. De luchthoeveelheden zijn gedurende deze periode constant geweest. Hiermee kan gesteld worden dat de ventilatie van de ruimte als "constante" gezien kan worden. Er moet dus een andere oorzaak voor de stijging van de gasconcentratie zijn. 13

14 Conclusie: De stijging van de gasconcentratie wordt veroorzaakt door een andere factor. Wat deze factor is, is nog onbekend. Dit moet nader onderzocht worden. Gezien het verlies aan energiebesparing van ongeveer 6.500,- per jaar is noodzakelijk om de oorzaak van de gasalarmen te achterhalen. Zeker gezien het feit dat de stijging niet direct verband houdt met de ventilatie. Als opmerking valt ook te vermelden dat het niet verstandig is om de ventilatie van laboratorium ruimten te combineren met ruimten die een andere functie hebben (bijv. kantoor of onderwijs). Dit omdat de ruimte eigenschappen tussen deze ruimten zeer afwijkend (kunnen) zijn. Grafiek :gasconcentraties gemeten door het aanwezige gasdetectiesysteem in ruimt ,5 2 gasconcentratie 1,5 1 0,5 0 vr za zo ma di wo do vr za zo ma di wo do tijdstip (dag) van t/m GD001BKG006GASPV.PV 53GD001BKG007GASPV.PV 53GD001BKG008GASPV.PV 53GD001BKG009GASPV.PV 53GD001BKG010GASPV.PV 14

15 Bijlage 4 Hoe werkt de WKO installatie? Wintersituatie (koude laden) In de winter "koude laden" dmv wko batterijen. De warmtepomp (WP) levert warmte aan de lucht, hierbij is het WKO circuit hydraulisch gescheiden (WKO zijde en LBK zijde). De verdamperkoude van de WP wordt aan de koude bron afgegeven, de condensorwarmte wordt aan de LBK s afgegeven (maximaal vermogen 333 kw) Zomersituatie (koude ontladen) In de zomer levert de WKO direct koude aan de LBK s. De warmtepomp staat in serie met de WKO installatie en levert de resterende benodigde koeling bij een tekort aan koudelevering via de WKO. Het opgewarmde water (door de LBK s of door de condensor van de warmtepomp) wordt aan de warme bron afgegeven. 15