Hooneautomaatika energiatõhususe saavutamisel. Argo Rosin

Transcription

1 Hooneautomaatika energiatõhususe saavutamisel Argo Rosin

2 Primaarenergia tarbimine Euroopas Hoonete arvele tuleb 41% peamisest energiatarbimisest. 85% sellest kulub ruumide kütteks ja jahutamiseks ning 15 % elektrienergiaks (peamiselt valgustus). Kokkuvõttes läheb hoonete arvele 35% saavutamaks vastuvõetavaid temperatuure ja 6% elektrienergiast. See on märkimisväärne osa.

3

4 Millest kujuneb energiatõhusus? Tegelik tarbimine, arvutuslik või oodatav kogus energiat, mida on vaja tagamaks hoone tavapärast kasutamist on energia tarbimise efektiivsuse mõõtühikuks. EL direktiivi hoonete energiatõhususe järgi võetakse arvesse järgnevaid soojus- ja elektrienergia vorme hoone energiatõhususe määramisel: Küte Soojaveevarustus (DHW) Jahutus Ventilatsioon Valgustus Lisaenergia, vabasoojus

5 Hoone energiatõhusus Soojus- ja elektrienergia (näiteks küte ja elekter) kulu tuleb viia miinimumini, saavutamaks energiatõhususe kõrget taset. Eramute energiatõhususe väärtus määratakse kindlaks võrreldes seda vastavate referentside või normeeritud väärtustega. See võib näiteks olla dokumenteeritud hoone energiapassis. Täpsed regulatsioonid on erinevate riikide kehtestada, lähtudes EL standardist peavad nad otsustama vastavate väärtuste suurused või nende arvestamise korra.

6 Olemasolevate hoonete renoveerimine Mitmed erinevad lühemaajalised meetmed võivad tunduvalt parandada olemasolevate hoonete energiatõhusust. Näiteks: Vanemate katelde väljavahetamine - sageli on need liiga suured, mitte väga efektiivsed Vähendage soojuskadusid hoonete välispiirete kaudu Vahetage välja olemasolevad aknad Parandage hoone ülejäänud välispiirete soojustust (seinad, katus) Uuendage mehaanilist ventilatsiooni soojustagasti paigaldamisega Paigaldage energiat säästev hoone automaatika- ja juhtimisssüsteem Paigaldage kütteseadmed ja jahutusseadmed eluruumide optimaalselt, vastavalt tegelikule vajadusele ja kasutamisele Renoveerige vanemaid hooneid vastavalt kohalikule (nt. Minergie saksamaal) renoveerimise standardile.

7 Energiasäästmise potentsiaal hoonete automaatika ja juhtimissüsteemide abil Hoone aju on võtmeks energiatarbimise ja haldamiskulude efektiivsel juhtimisel. Otsene energiakulu hoonete kütmisel on Saksamaal ligikaudu 920 TWh (teravatttundi). Sellest enam kui pool (60%) kulub mitte-eluruumides, kus on mõtet kasutada hoonete automaatikat ja juhtimissüsteeme. Konservatiivne arvutus, mis põhineb standardil EN näitab, et ligi 20% saab kokku hoida automaatika ja juhtimissüsteemi abil, mis teeb ligi 110 TWh otsest kokkuhoidu ehk siis 12% üldisest tarbimisest. See kattub suuresti Saksa valitsuse poolt püstitatud eesmärkidega aastaks.

8 and also the first energy consumers! Energy use split 31% Industry & Infrastructure >2% Data centres & networks 18% Buildings 21% Residential 28% Transportation Main energy consumption is for heating, cooling, motors, lighting, electronics and appliances Source: EERE Building Energy Data book 2006 EERE Manufacturing Systems Footprint,

9 Where are the savings? Industry & infrastructure Average facility can reduce consumption by 10 to 20% Data centres & networks Power & cooling can reduce power consumption by 20 to 30% Buildings Renovation can yield up to 30% of energy savings Residential EE products may save 10% to 40% in electricity 25% savings would save 7% of the world s electricity Motors, account for over 60% of electricity usage Power & cooling systems is 50% of electricity usage Saving energy improves DC infrastructure efficiency Consume 20% of total energy 3 key areas: HVAC, lighting & integrated building solutions 20% to 25 % of consumed energy (EU & US) Lighting & appliances over 40%

10 Energy Efficiency Solution Enabled Energy Savings > 20% 15 to 20% 5 to 15% <5% Lighting control system with sensors and a user interface C-BUS Main drivers Building manager needs total control of electrical services, to reduce amount of electricity used by buildings and lower the power bill. Energy Efficiency value proposition and differentiation factors C-Bus lighting control and energy saving solutions combine sensors and unique flexible user interfaces that are tailored to meet the needs of the broad range of applications and deliver energy savings: > 20% to 65% with occupancy sensors - Offices (private) : 25-50% - Offices (open spaces): 20-25% - Corridors: 30-40% - Storage areas: 45-65% - Meeting rooms: 45-65% > 30% to 40% via daylight dimming, > 8% to 13% via lumen control > 35% with time scheduling

11 Where is the market Industry & infrastructure a key target, especially around motors Variable speed drives Power metering Buildings the biggest consumer, hence a priority HVAC control Lighting control Residential fragmented but high potential! Lighting control Energy management systems Automation solutions Building management systems Power factor correction Heating monitoring Shutter control Motors account for 60 % of the electricity usage Average facility can reduce its energy consumption by 10 to 20% Consume over 40% of total energy 3 key areas: HVAC, lighting & integrated building solutions Renovation can yield up to 30% of energy savings 20% to 25 % of the consumed energy (EU & US) Using energy efficient products may save 10 to 40% of electricity

12

13 Standardiseerimine Euroopas

14 Normdokumendid

15 CEN / TC 247 CEN / TC247 arendab Euroopa ja rahvusvahelisi standardeid hoonete automaatika, juhtimissüsteemide ja haldamise osas (BACS), näiteks: Tootestandardid elektrooniliste juhtimisseadmete jaoks HVACi nõuete osas (EN 15500) BACSi funktsioonide standardiseerimine (EN ISO ) Avatud andmesideprotokollid BACSi jaoks (EN ISO ) Spetsifikatsiooninõuded integreeritud süsteemide jaoks (EN ISO ) BAC funktsioonide energiatõhususe (EN 15232) Tiitel: Hoonete energiatõhusus: Hoonete automaatika, juhtimissüsteemide ja haldamise mõju. Hoone automaatika EN (Eestis kehtivana EESTI STANDARD EVS-EN 15323:2007) Energy performance of buildings - Impact of Building Automation, Controls and Building Management EN nimetuse autoriseerimata tõlge eesti keelde: Hoonete energiatõhusus - hoonete automaatika, juhtimissüsteemide ja hoone haldamise mõju.

16

17

18 Where is the market Industry & infrastructure a key target, especially around motors Variable speed drives Power metering Buildings the biggest consumer, hence a priority HVAC control Lighting control Residential fragmented but high potential! Lighting control Energy management systems Automation solutions Building management systems Power factor correction Heating monitoring Shutter control Motors account for 60 % of the electricity usage Average facility can reduce its energy consumption by 10 to 20% Consume over 40% of total energy 3 key areas: HVAC, lighting & integrated building solutions Renovation can yield up to 30% of energy savings 20% to 25 % of the consumed energy (EU & US) Using energy efficient products may save 10 to 40% of electricity

19

20 Standard EN15232: Hoonete energiatõhusus - hoone automaatika, juhtimissüsteemideja haldamise mõju annab võimaluse viia BACSi ja TBMi funktsioonid võimalikult kaugele vastavates standardites. Standard määrab kindlaks: strukturiseeritud nimekirja juhtimissüsteemi, hoone automaatika ja tehnilise haldamise funktsioonidest mis mõjutavad hoonete energiatõhusust meetodi määramaks kindlaks miinimumnõudeid juhtimissüsteemi, hoone automaatika ja tehnilise haldamise funktsioonidele, mida kasutatakse erinevate raskusastmetega hoonetes detailsed meetodid määramaks kindlaks nende funktsioonide mõju antud hoone energiatõhususele. Need meetodid võimaldavad kajastada nende funktsioonide mõju energiatõhususe arvestuse hinnangutes ja teiste seotud standardite arvestuste näitajates. Lihtsustatud meetodi, mis annab esmase hinnangu nende funktsioonide mõjust tüüphoonete energiatõhususele

21 Hooneautomaatikasüsteemid Küte Ventilatsioon ja jahutus Veevarustus Energia ja teiste kululiikide kontroll Valgustus Sissepääsud Valve Tuleohukaitse Liftid ja transport Side

22 Funktsioonid I Valgustuse ajaline juhtimine ja juhtimine inimeste kohaloleku järgi. Valgustugevuse reguleerimine ja aknakatete juhtimine. Isikute tuvastamine ja valgustite tehnilise seisundi kontroll. Keskväärtuste jt. parameetrite arvutamine, salvestamine ja säilitamine andmebaasides jne. Isikute tuvastamine ja ukselukkude juhtimine. Tööaegade registreerimine, salvestamine ja säilitamine andmebaasides jne. Liikumisdetektorid, valgustuse reziimid, videovalve, pildisalvestus valveandurilt saadava signaali järgi. Isikute tuvastamine ja läbipääsude kontroll. Kogutud andmete säilitamine andmebaasides jne. Tuletõkketsoonide vaheliste klappide juhtimine. Ühtse tulekustutussüsteemide juhtimine ja keskkonnatingimuste kontroll. Andmete kogumine ja säilitamine andmebaasides.

23 Funktsioonid II Valgustuse ajaline juhtimine ja juhtimine inimeste kohaloleku järgi. Valgustugevuse reguleerimine ja aknakatete juhtimine. Isikute tuvastamine ja valgustite tehnilise seisundi kontroll. Keskväärtuste jt. parameetrite arvutamine, salvestamine ja säilitamine andmebaasides jne. Isikute tuvastamine ja ukselukkude juhtimine. Tööaegade registreerimine, salvestamine ja säilitamine andmebaasides jne. Liikumisdetektorid, valgustuse reziimid, videovalve, pildisalvestus valveandurilt saadava signaali järgi. Isikute tuvastamine ja läbipääsude kontroll. Kogutud andmete säilitamine andmebaasides jne. Tuletõkketsoonide vaheliste klappide juhtimine. Ühtse tulekustutussüsteemide juhtimine ja keskkonnatingimuste kontroll. Andmete kogumine ja säilitamine andmebaasides.

24

25

26

27 Millest kujuneb energiatõhusus? Tegelik tarbimine, arvutuslik või oodatav kogus energiat, mida on vaja tagamaks hoone tavapärast kasutamist on energia tarbimise efektiivsuse mõõtühikuks. EL direktiivi hoonete energiatõhususe järgi võetakse arvesse järgnevaid soojus- ja elektrienergia vorme hoone energiatõhususe määramisel: Küte Soojaveevarustus (DHW) Jahutus Ventilatsioon Valgustus Lisaenergia, vabasoojus

28 Olemasolevate hoonete renoveerimine Mitmed erinevad lühemaajalised meetmed võivad tunduvalt parandada olemasolevate hoonete energiatõhusust. Näiteks: Vanemate katelde väljavahetamine - sageli on need liiga suured, mitte väga efektiivsed Vähendage soojuskadusid hoonete välispiirete kaudu Vahetage välja olemasolevad aknad Parandage hoone ülejäänud välispiirete soojustust (seinad, katus) Uuendage mehaanilist ventilatsiooni soojustagasti paigaldamisega Paigaldage energiat säästev hoone automaatika- ja juhtimisssüsteem Paigaldage kütteseadmed ja jahutusseadmed eluruumide optimaalselt, vastavalt tegelikule vajadusele ja kasutamisele Renoveerige vanemaid hooneid vastavalt kohalikule (nt. Minergie saksamaal) renoveerimise standardile.

29

30

31 EIB topoloogia

32 LON topoloogia

33 LON Standard: IEC Seadmete maks. Arv: kuni 32,385 seadet, segmendis kuni 127 seadet Juhtimine: detsentraalne (multimaster), CSMA/CD Andmevahetuskiirus: 600 bit/s kuni 1.25 Mbit/s Andmevahetusjuht: keerupaar, elektrijuhtmestik, elektriliinid telefoniliin, fiiberoptika, infrapuna, raadiosagedus, koaksiaalkaabel (TP/XF-1250, FTT-10A, LPT-10, PLT-21, PLT-30, 49MHz RF, MHz, MHz, 900 MHz) Võrgu ulatus: andmevahetuskiirus ilma võimendita kbit/s m, 1.25 Mbit/s m Võrgu topoloogia: lineaar, puu, täht, ring

34 EIB Standard: EN50090 Seadmete maks. Arv: kuni seadet, 64 seadet liini kohta, 12 liini piirkonna kohta ja 15 piirkonda Juhtimine: detsentraalne (multimaster), CSMA/CA Andmevahetuskiirus: kuni 9.6 kbit/s Andmevahetusjuht: varjestatud keerupaar, telefonijuhtmed Võrgu ulatus: andmevahetuskiirus ilma võimendita 1000 m liini kohta Võrgu topoloogia: lineaar, täht, puu, mitmekihiline võrk

35 Programmeeritav kontroller Andurid Toiteplokk Keskplokk CPU Sisendplokk Väljundplokk Programmimälu Protsessor Täiturid, signaallambid Programmaator

36 Täituri ja juhtseadme mõju energia säästmisele On hästi teada, et seadmete näitajad (ajaühikud, reguleerimise vastavus, omadused jne.) omavad otsest mõju kontrolli täpsusele. Teisiti öeldes saavutame me erineva taseme kontrolli täpsuses samas ruumis samade kontrollerite ja temperatuurianduritega kasutades erinevaid täitureid (mootoriga, soojusmodulatsiooniga, soojuslik sisse (välja) ja ka erineva säästmise). Ruumikontrollerite täpsusel on otsene mõju ruumi kasutajate käitumisele. Mida viletsam on täpsus, seda tõenäolisem on see, et kasutaja peab viletsate tingimust tõttu reguleerima ruumi seadepunkti.

37

38 Kaheolekuline juhtimine x i x i w > w+ y 2 w < w y 2 = 0 = 1

39 Kolmeolekuline juhtimine = > = < y w w x y w w x i i = + < = + > y w w x y w w x i i