Эксплуатация энергосберегающих систем

В настоящее время человеком потребляются самые разные виды энергии. Например, в Швейцарии распределение энергоносителей следующее: нефть — 57 %; природный газ — 12 %; уголь — 1 %; атомная — 10 %; биомасса — 3 %; биогаз — 1 %; гидростанции — 14 %; приливы — 0 %; солнце — менее 1 %; ветер — менее 1 %; геотермальная — 1 %. В целом, потребление энергии в Европе распределяется следующим образом:

❏ транспорт — 28 %;

❏ промышленность — 31 %;

❏ здания — 41 %.

Европейское сообщество поставило перед собой задачу к 2020 г. достичь следующих целей: на 20 % снизить потребление энергии по сравнению с 1990 г.; на 20 % уменьшить выделение парниковых газов по сравнению с 1990 г.; достичь потребления энергии от возобновляемых источников в размере 20 % от общего энергопотребления.Департамент «Автоматизация и безопасность зданий» компании «Сименс» вносит весомый вклад в энергосбережение. «Сименс» является членом целого ряда глобальных инициатив — мировые достижения «Сименс» включают в себя: более 100 лет опыта работы с энергетическими системами; более 6000 патентов в области управления энергетическими системами; более 1900 энергетических проектов, реализованных с 1994 г.; более 1,5 млрд евро, сэкономленных за 10 лет; более чем 2,45 млн т выбросов углекислоты (CO2) предотвращается ежегодно.По инициативе «Сименс» в 2003 г. была создана Европейская ассоциация автоматизации зданий (EU.BAC). Она взяла на себя ведущую роль в сертификации продукции. Эта ассоциация объединила производителей приборов, средств и систем автоматики для жилых и нежилых зданий с целью гарантировать высокое качество их продукции. Эти фирмы решили сообща контролировать качество продукции посредством стандартизации, тестирования и сертификации. Изделия, снабженные сертификатом EU.BAC, имеют гарантию высокого европейского качества. Высокая точность регулирования температуры в помещении позволяет сократить ненужные потери тепла. Перегрев дорого обходится — например, непреднамеренное повышение температуры на 1 °C приводит к неоправданному повышению энергопотребления на 6 %. А непреднамеренное снижение температуры ниже комфортного уровня понуждает пользователя повысить заданное значение регулируемой температуры. «Сименс» — партнер программы GreenBuilding («Зеленое здание»), инициированной в 2005 г. Европейской комиссией с целью выявления потенциала энергоэффективности в зданиях. В 2008 г. Европейская комиссия поблагодарила департамент «Автоматизация и безопасность зданий» компании «Сименс» за выдающиеся достижения в деле поддержки этой программы, вручив ежегодную награду GreenBuilding’2008 в номинации «Лучший европейский поставщик услуг в области энергетики». Программа GreenBuilding оказывает поддержку владельцам зданий посредством информации и мотивации, дает рекомендации по модернизации инженерного оборудования в нежилых зданиях и помогает получить общественное признание за «пионерскую роль». Компания «Сименс» как партнер, подписавшийся под инициативой GreenBuilding, несет обязательство гарантировать своим клиентам минимум 25 % энергоэффективности в инфраструктуре их зданий.Различные здания обладают различными энергетическими характеристиками в зависимости от их потребности в тепловой и электрической энергии. В соответствии с «Директивой по энергетическим характеристикам зданий», изданной Европейским Союзом, разработаны специальные стандарты для основных инженерных систем:

❏ отопление — EN 153161 и EN 153164;

❏ охлаждение — EN 15243;

❏ ГВС — EN 153163;

❏ вентиляция — EN 15241;

❏ освещение — EN 15193.

Европейский комитет по стандартизации разработал новый Европейский стандарт EN 15232 «Влияние автоматизации на энергоэффективность зданий». При активном участии специалистов «Сименс» этот стандарт был применен к конкретным функциям автоматизации зданий, которые оказывают влияние на энергоэффективность по многим аспектам. Автоматизация инженерных систем, помимо управления техническими системами и регулирования различных параметров, должна выполнять и комплекс интегрированных энергосберегающих функций, направленных на предотвращение неоправданного использования энергии и увеличения выбросов CO2 в атмосферу. Система автоматизации должна непрерывно получать информацию из технических систем об использовании энергии, распознавать недопустимое его превышение и немедленно реагировать, не снижая при этом комфортных условий в обслуживаемых помещениях. Стандарт EN 15232 определяет четыре различных класса (A, B, C, D) для систем автоматизации зданий (табл. 1).Все решения по автоматизации систем жизнеобеспечения зданий, которые предлагает департамент «Автоматизация и безопасность зданий» «Сименс», распределены и расписаны в соответствии с функциями, предписанными стандартом EN 15232. Это позволяет быстро подбирать их для соответствующих классов зданий. Способность приборов и средств автоматики департамента поддерживать высокую степень энергоэффективности подтверждена и гарантирована наличием соответствующих лицензий. Так, высококачественные свободнопрограммируемые контроллеры Siemens Desigo RX для индивидуального комнатного регулирования успешно прошли тестирование на соответствие европейским стандартам. Это подтверждает их высокую энергоэффективность: до 14 % экономии потребления энергии, без снижения комфортных условий в помещениях. Главным критерием выдачи лицензии для комнатных контроллеров является их высокая точность регулирования, т.е. минимальное отклонение фактической температуры в помещении от заданного значения желаемой температуры. Исследования Научно-технического центра строительства зданий (CSTB) во Франции показали, что использование высококачественных индивидуальных комнатных контроллеров, имеющих точность регулирования 0,1 °C, позволяет достичь 14 % энергосбережения. Эти контроллеры предназначены для работы с фанкойлами и радиаторами отопления. Тестирование подтвердило их чрезвычайно высокое качество регулирования — например, для фанкойлов 0,1 °C при охлаждении и 0,2 °C при обогреве.

Современное строительство требует простой и эффективной оценки качества построенных зданий, например, такой, как уже устоявшаяся рейтинговая система оценки гостиниц. Для этого создан Всемирный совет зеленых зданий, куда уже вошли 40 стран. «Зеленые здания» — это результат не только применения комплексов высокоэффективных продуктов и строительных материалов, а, скорее, разумное сочетание инновационных конструкций, многофункциональных строительных технологий и систем автоматизации зданий. Генеральный проектировщик, мюнхенская компания CBP Consulting Engineers, приняла данную идею и в итоге заработала для здания золотой уровень сертификации LEED. При сертифицировании здание набрало 42 очка, для достижения же золотого статуса достаточно было и 39.Основная новизна в управлении состоит в том, что сотрудники штабквартиры могут свободно выбирать между ручной и автоматизированной эксплуатацией систем отопления, вентиляции и охлаждения, что обеспечивает значительно больший комфорт, особенно в отдельных помещениях. В общей сложности задействовано 1730 индивидуальных комнатных регуляторов Siemens Desigo ACX LON, которые через сеть передачи данных TCP/IP сообщаются с системой более высокого уровня автоматизации здания BACnet, где установлено 22 станции автоматизации Desigo PX. Они управляют климатом, отоплением, кондиционированием воздуха, сантехспринклерным блоком и блоком контроля отработанного воздуха подземной парковки.

Инновационный трехслойный фасад вписан в энергосберегающую концепцию здания с учетом работы 36 геотермальных тепловых насосов, позволяющих использовать энергетический потенциал Земли для отопления и охлаждения. Все это дополняется возможностью сохранения зданием потенциала для процессов ночного охлаждения. Днем же тепло берется в основном из внутренних тепловых нагрузок, солнечной радиации и индивидуальной оконной вентиляции и используется для контроля температуры комнат путем активации бетонного ядра.Подвесной потолок тоже разработан как продукт тесной интеграции акустических функций и функций освещения, детекторов присутствия и спринклеров. Проект освещения также специфичен и характеризуется наличием антибликовой функции Eldacon, реализуемой с помощью микропризматической технологии, примененной при нанесении покрытия. В этом случае рабочие места могут быть расположены в помещении достаточно гибко, не создавая теней или бликов. Проект рассчитан на преобладающее использование дневного света, при его недостатке используются светильники с дополнительным диммированием, что позволяет экономить энергию. В здании установлено в общей сложности 3000 светильников с электронными средствами управления Osram Quicktronic Dali Dim, которые обеспечивают такое гибкое регулирование освещенности.

Данная низковольтная главная распределительная система электроснабжения здания включает в общей сложности 34 коммутатора и является важным компонентом концепции Siemens Totally Integrated Power, которая, в свою очередь, интегрирует широкую гамму подобных систем — от системы управления питанием Power Management System до низковольтной системы распределения питания по розеткам.

Компания «Сименс» успешно внедряет метод управления вентсистемами с изменяемым воздухообменом по фактической потребности на своих объектах автоматизации зданий во многих странах Европы. Например, хороший опыт приобретен в Цюрихском университете при автоматизации приточно-вытяжных установок, обслуживающих 76 помещений (лекционные залы, аудитории, лаборатории) общей площадью 15 тыс. м2 с воздухообменом 385 тыс. м3/ч. Швейцарские санитарные нормы допускают концентрацию СО2 в помещениях, равную 0,1–0,15 %. На данном объекте вентиляционные системы поддерживают эту концентрацию, что соответствует 1000–1500 мл/м3 (1000–1500 ppm). Она отличается от концентрации СО2 наружного воздуха всего на 0,06–0,07 %. Для этого необходимо, чтобы скорость подачи наружного воздуха находилась в диапазоне 12–30 м3 на человека в час. Для контроля СО2 в помещениях используются датчики с диапазоном измерения 0–2000 ppm.

В результате внедрения метода регулируемого воздухообмена по фактической потребности, время работы вентустановок сократилось более чем на 40 % по сравнению с работой по стандартной временной программе. Соответственно, снизилось потребление энергии и затраты на обслуживание.«Сименс» выпускает датчики СО2 различных модификаций: комнатного и канального исполнения, с дисплеем и без него. Метод измерения основан на инфракрасной абсорбции. Один такой датчик может быть смонтирован в общем корпусе с датчиком летучих органических смесей или с датчиком температуры и датчиком относительной влажности.

При использовании метода последовательного включения двух и более вентиляторов или при использовании вентиляторов с двухскоростным электроприводом вентустановка, получая сигнал на включение в соответствии с заданной временной программой, не включается, если датчик качества воздуха не даст дополнительного разрешения на включение. Вентиляция включится, когда фактическое качество воздуха снизится до значения «неудовлетворительное», и выключится, когда повысится до значения «хорошее».Для плавного регулирования скорости вращения электроприводов вентиляторов и избегания больших пусковых токов «Сименс» выпускает модельный ряд частотных преобразователей с частотой на входе 47–63 Гц и частотой на выходе 0–150 Гц.

Опыт использования регулируемого воздухообмена для помещений с постоянно меняющимся количеством людей показывает, что этот метод позволяет на 20–70 % сократить потребление энергии, а также уменьшить эксплуатационные расходы и поддерживать при этом хорошее качество воздуха.