Metody obniżania strat energetycznych i kosztów wentylacji mechanicznej i klimatyzacji (cz. 1)

Już na etapie projektowania powinno się opracować koncepcję zapewniającą minimalizację kosztów eksploatacyjnych, w tym kosztów energetycznych, jakie będzie ponosił użytkownik instalacji.

Minimalizowanie kosztów eksploatacyjnych w niektórych obiektach o specjalnym przeznaczeniu, np. w szpitalach, powinno być prowadzone w sposób rozważny. Nie wszystkie działania oszczędnościowe mogą się ostatecznie okazać ekonomicznie uzasadnione, np. wyłączanie instalacji wentylacji – klimatyzacji sal operacyjnych w okresach przerw między zabiegami może być przyczyną pogorszenia stanu higienicznego pomieszczeń, zwiększenia liczby zakażeń, co z kolei zwiększa koszty leczenia.

Koszty energetyczne obejmują:

• zużycie energii cieplnej przeznaczonej na ogrzewanie powietrza,
• zużycie energii elektrycznej przeznaczonej na zapewnienie ruchu instalacji (napęd wentylatorów, siłowników, pomp, automatyki, a także energii wykorzystanej w układach chłodniczych do chłodzenia powietrza, np. na wytworzenie i dostarczenie wody „lodowej” oraz wytworzenie pary wodnej lub kropel wody do nawilżania powietrza). Energia elektryczna jest także niezbędna do zasilania nagrzewnic elektrycznych, jeżeli znajdują one zastosowanie.

Energia cieplna jako jeden z najważniejszych (obok energii elektrycznej) składników ma decydujący wpływ na koszty działania układów wentylacji i klimatyzacji. Zużycie energii cieplnej w tych układach jest powiązane z ogrzewaniem powietrza dostarczanego do pomieszczeń. Centrale o dużym wydatku zużywają znacznie większe ilości ciepła technologicznego, a zapewnienie odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach to jeden z najważniejszych elementów poczucia komfortu.

Czytaj też: Określanie średniego strumienia powietrza wentylacyjnego na potrzeby obliczania wskaźnika EP(H+W) >>>

Energia elektryczna jest konieczna do zapewnienia działania układów wentylacji i klimatyzacji. Znaczne jej ilości zostają spożytkowane w silnikach elektrycznych napędzających wentylatory, a także w układach chłodzenia. W okresie letnim koszty związane ze zużyciem energii elektrycznej są na ogół wyższe, co wynika z konieczności chłodzenia powietrza, a także zwiększenia ilości powietrza dostarczanego do pomieszczeń w celu zapewnienia użytkownikom poczucia komfortu.

W przypadku stosowania nagrzewnic elektrycznych w centralach wentylacyjnych również w okresie zimowym zauważalny jest wzrost zużycia energii. Najmniej kosztowne okazują się miesiące wiosenne i jesienne, w których nie odnotowuje się upałów oraz mrozów.

W przypadku złożonych systemów klimatyzacji i wentylacji o stosunkowo dużych mocach istotna dla finansów jest tzw. moc zamówiona wpływająca na koszty stałe energii.

Rys. 1. Przykładowy dobowy rozkład zapotrzebowania na moc cieplną instalacji klimatyzacji i wentylacji na tle innych potrzeb energetycznych szpitala w okresie panowania bardzo niskich temperatur zewnętrznych zimą [3]

Niestety, zbyt niskie wartości mocy zamówionej lub nieumiejętnie prowadzona eksploatacja może powodować jej przekroczenia w okresach szczytowego zapotrzebowania na energię. Rozruch central klimatyzacyjnych i wentylacyjnych nie powinien się odbywać jednocześnie, nawet po chwilowym zaniku napięcia, dzięki temu unika się chwilowych przeciążeń instalacji elektrycznej [2].

Limitowanie mocy cieplnej instalacji klimatyzacji i wentylacji poprzez obniżanie parametrów instalacji ciepła technologicznego, głównie w okresie zimowym, jest niemożliwe z uwagi na bardzo dużą wrażliwość układów ogrzewania przepływającego powietrza na obniżenie parametrów zasilania.

Temperatura wody zasilającej nagrzewnice wodne powinna być dostosowana do potrzeb energetycznych instalacji, w przeciwnym wypadku dochodzi do jej szybkiego wychłodzenia i wyłączenia przez automatykę przeciwzamrożeniową.

Limitowanie mocy bez większych problemów można stosować w instalacjach centralnego ogrzewania i w ograniczonym zakresie w instalacjach ciepłej wody użytkowej z zasobnikami ciepła. Jest to związane z dużą bezwładnością cieplną budynków i zasobników ciepła w instalacjach c.w.u. (rys. 1) [3].

Limitowanie mocy instalacji w okresach szczytów poprzez obniżanie parametrów zasilania lub wyłączanie fragmentów instalacji możliwe jest dzięki zastosowaniu zaawansowanych systemów automatyki.

Ograniczanie zużycia energii zużywanej przez systemy klimatyzacji i wentylacji jest możliwe pod warunkiem, że instalacje te są odpowiednio wyposażone. Jednocześnie bardzo istotna jest wiedza, świadomość oraz inicjatywa eksploatatora.

W ograniczaniu zużycia energii przez systemy wentylacji i klimatyzacji znajdują zastosowanie wymienniki ciepła, układy automatycznej regulacji i sterowania, a także recyrkulacja powietrza. Niejednokrotnie znaczne oszczędności przynosi właściwa organizacja czasu pracy i wydajności urządzeń.

Czytaj też: Określanie średniego strumienia powietrza wentylacyjnego na potrzeby obliczania wskaźnika EP(H+W) >>>