Zarządzanie budynkami energooszczędnymi -studium przypadku na podstawie Domu Galia

Transkrypt

1 Zarządzanie budynkami energooszczędnymi -studium przypadku na podstawie Domu Galia DR INŻ. JACEK BISKUPSKI POLITECHNIKA KRAKOWSKA UNIHOME GREEN ADVISOR W SYSTEMIE LEED

2 Plan prezentacji 1.Jak zarządzać w budynkiem energooszczędnym? 2. Po co w domu BMS? 3. Jak BMS UNIHOME wyróżnia to rozwiązanie od innych? 4. Ekonomiczne uzasadnienie BMS w domu mieszkalnym? 5. Podsumowanie

3 Po co BMS UNIHOME w domu mieszkalnym? 1. W celu podniesienia ekonomiki budynku mieszkalnego 2. W celu podniesienia (w wielu wymiarach Bezpieczeństwa) życia jego mieszkańców 3. W celu wprowadzenia i utrzymania wysokiego komfortu mieszkanie w budynku 4. W celu poprawienia stopnia zrównoważenia budynku

4 Co to jest UNIHOME? UNIHOME to kompleksowe rozwiązanie Zrównoważonego budynku zaprojektowane na bazie LONworks specjalnie dla budownictwa mieszkalnego UNIHOME został zaprojektowany przez zespół kierowany przez Jacka Biskupskiego i zrealizowany po raz pierwszy w domu GALIA pod Krakowem (2006) UNIHOME już działa w 4 i jest wdrażany w 3 następnych budynkach w Polsce

5 Po co komu BMS czyli co jest złego w sterownikach poszczególnych urządzeń? Aktualnie, prawie każde urządzenie wyposażenia techniczne domu mieszkalnego ma swój sterownik (kocioł, kominek, pompa ciepła, pralka zmywarka) Wszystkie one mają możliwość sterowania czasowego, pogodowego, sytuacyjnego (funkcja party) Zgranie ich i optymalizacja współdziałania wymaga od użytkownika podejmowania szeregu sekwencyjnych działań zmieniających się czterokrotnie w ciągu roku (24 h i 365 dni w roku). Zastosowanie (nieprzewidywalnych) źródeł energii odnawialnych stwarza dodatkową konieczność regulacji i korekty reakcyjnej. Proste sterowanie czasowe czy pogodowe na zasadzie włącz-wyłącz nie sprawdza się w rozbudowanych systemach domów energooszczędnych dając duże odchyły od nastaw optymalnych powodując tym samym konieczność stałego nadzoru i korygowania parametrów przez użytkownika (lub akceptację dla zwiększonych opłat)

6 Optymalne rozwiązanie W roku 2005 w swojej książce IntelligentBuildings prof. Derek Cromenapisał, że optymalnym rozwiązaniem zarządzania infrastrukturą techniczną Domu Zrównoważeonegojest jego zintegrowanie automatyczne zarządzanie przez inteligentny system zarządczy W Polsce ( ), żaden ze znanych autorowi systemów sterowników dostawców infrastruktury (pomp ciepła, rekuperatorów, oświetlenia, systemów PV) NIE ZAPEWNIA TAKIEGO WSPÓŁDZIAŁANIA i jego prostego programowania i rozbudowy o dalsze elementy. Wynika to z zastosowanie systemów zamkniętych (firmowych) zamiast systemów otwartych (LonWOrks, KNX EiB, BAcNet) jako sieci połączeń między sterownikami tych urządzeń oraz braku koncepcji współdziałania w warunkach domowych. Jedynym rozwiązaniem jest zintegrowany system zarządzania całą infrastrukturą techniczną budynku BMS (*Building Management System)

7 Porównanie systemu BMS z pojedyńczymi sterownikami vs zintegrowany BMS Pojedyncze sterowniki Kotła, pompy ciepła sterowanie czasowe, reakcja na temp zew., brak możliwości zdalnej korekty krzywej kotłowej Rekuperatory, sterowanie czasowe, brak możliwości korekty nastaw z zewnątrz Źródła OZE sterowanie czasowe, sztywna praca on-grid lub off-grid BMS Steruje czasowo ale przede wszystkim reakcyjnie wykorzystuje pseudointeligentne(ai)* algorytmy postępowania Możliwość korekty krzywej kotłowej * Rekuperatory* pełna możliwość współpracy z HVAC Możliwość przełączania pomiędzy źródłami dla OŹE*(, zmienna praca offi on grid), składowanie eei późniejsze jej wykorzystanie w domu

8 Jaki jest uzasadnienie ekonomiczne dla takiego działania? Mniejsze koszty poszczególnych sterowników Znacznie łatwiejsze zarządzanie całym domem Oszczędności w zużyciu energii i mediów Możliwość szerokiego stosowania źródeł OŹE Poprawa współczynnika emisji GHG (gazów cieplarnianych) Znaczna łatwość w kontrolowaniu i zarządzaniu zdalnym takim budynkiem

9 Co zawiera rozwiązanie UNIHOME? BMS zaprojektowany specjalnie dla budownictwa mieszkalnego w Polsce Integrację wszystkich (możliwych) źródeł energii w domu oraz zarządzanie energiami odnawialnymi i ich składowaniem Kompleksowe, w pełni polskie, rozwiązanie realnie podnoszące ekonomikę, komfort klimatyczny oraz zrównoważenie środowiskowe w budynku mieszkalnym Na miarę budżetu Kowalskiego**

10 Co integruje BMS na przykładzie BMS UNIHOME BMS UNIHOME integruje wszystkie systemy budynku robiąc z nich jeden spójny System komunikujący się jednym HVAC głosem Energie Odnawialne PV, MTW,PC BMS UNIHOME Zarządz. mediami Zdalne sterowanie Komunikację Głosową,GSM,PC,PDA LON works Zrównoważenie Środowiskowe budynku Komfort Klimtyczny Indywidualnych pomieszczeń Zasilanie gwarantowane Alarm CCTV, domofon

11 Cel 1 Poprawa ekonomiki budynku przez : Wspólne zarządzanie wszystkimi Źródłami HVAC Optymalizacja przygotowania i zużycia CWU Dobór algorytmów pracy Urządzeń wg najniższych Sterowanie żaluzjami i wentylacją kosztów Ek tak aby zużywać/odzyskiwać jak najmniej energii i mediów (wody) Zarządzanie oraz składowanie Energii OZE Optymalizacja stanów oraz informacja użytkowników

12 Cel2 Polepszenie komfortu w UNIHOME przez zautomatyzowanie prac: Zapewnienie komfortu Klimatycznego dla każdego z pokoi Automatyczna Regulacja temp Podczas nieobecności Indywidualne Sterowanie roletami W celu ograniczenia wpływu słońca na temp w pomieszczeń Nawadnianie Roślin (trawników, Zieleni wew.) Sterowanie Oświetleniem i Sprzętem AGD Zdalne zarządzanie przez GSM, PCet,

13 Cel 3 podniesienie bezpieczeństwa budynku Zintegrowany system TV+CCTV System Bezpieczeństwa Informatycznego domu Zintegrowany system alarmowy Wykrywanie zalań, gazów, itp Zintegrowany system p.poż z oddymianiem Natychmiastowe Powiadamianie Mieszkańców (lub/i odpowienich Służb) o abnormalnych Stanach budynku UNIHOME = BEZPIECZEŃSTWO MIESZKAŃCÓW

14 Cel 4 Poprawa stopnia zrównoważenia budynku mieszkalnego przez : Maksymalizacje Wykorzystania energii odnawialnych Automatyczne składowanie energii z OZE Ograniczenie do Minimum Emisji GHG (CO2++) Maksymalna Redukcja Zapotrzebowania Na energię pierwotną\ (np. HVAC) Wykorzystanie Wody szarej do WC oraz deszczówki do podlewania, zarządzanie szambem Zdalne zarządzanie przez GSM, PCet,

15 Jak działa system BMS Unihome? Urządzenia infrastruktury technicznej HVAC budynku Poszczególne sterowniki zostają zintegrowane przez włączenie ich do BMS Inteligentne sterownie Prezentacja, Wnioskowanie, powiadamianie Pompa ciepła Kominek z płaszczem Wentylacja rekuperacja i dogrzewanie went. Panel solarne ST i PV Klimatyzacja Sterowanie źródłami ciepła Wentylacją, CWU, dogrzewaniem po rekuperacji, zasłanianie okien, przechodzenie na zasilanie OŻE Zintegrowane Zoptymalizowane decyzje dotyczące włączenia kombinacji źródeł energii z priorytetem na źródła odnawialne EFEKT = OPTYMALIZACJA ZUŻYCIA ENERGII i zmniejszenie emisji GHG

16 ZARZĄDZENIE ZINTEGROWANE System HVAC w UNIHOME Wentylacja Rekuperacja Ogrzewanie BMS UNIHOME łączy systemy Ciepła woda Klimatyzacja

17 Czym steruje BMS w zakresie HVAC? BMS UNIHOME HVAC GRZANIE Wentylacja Chłodzenie OŹE

18 Dom Galia -Blok HVAC Grzanie Co/CWU Własna Energia Elektryczna Składowanie Energii Wentylacja Komfort Klimatyczny Gruntowa MTW Pompa ciepła 3kW Panele solarne. PV 6.5kW 2 nadążne, 4 stac. Kominek z płaszczem wodnym Buforowanie w sieci energetycznej Akku. 50 kwh Zatłaczanie Nadmiaru energii Do pompy Ciepła Centrala went. naw-wyw. Rekuperator Nawilżanie powietrza Układ dogrz.

19 Tak ale po co to wszystko, pyta Kowalski? Jaki jest sens wydawania dodatkowych (sporych) pieniędzy na system zintegrowany, skoro większość urządzeń posiada sterowniki współpracujące z PC?

20 Odrębne Systemy ze wspólną prezentacją na PC

21 Wyzwanie 1 maksymalne wykorzystanie energii odnawialnych dla CO/CWU

22 1. Wentylacja z rekuperacją jako ogrzewanie i chłodzenie w BMS UNIHOME Dogrzewanie powietrza jesienią po rekuperacji (w wentylacji) z Generatora wiatrowego (MTW) Chłodzenie powietrza w wentylacji latem z lody lodowej dolnego źródła pompy ciepła

23 2. Wykorzystanie słońca do ogrzewania domu

24 Przykład 3 automatyczne przełączanie źródła ciepła

25 Wyzwanie 2 Optymalizacja użycia energii słonecznej dostającej się do pomieszczeń przez przeszklenia

26 Ekonomika przez sterowanie lamelami żaluzji Sterownie żaluzjami czy roletami szczególnie zewnętrznymi w celu regulacji (ograniczenia bądź maksymalizacji) dostępu promieniowania słonecznego jest trudne, o ile nie steruje się lamelami rolet. BMS Unihome FBS (Fasade Blinds System) realizuje realne ograniczenie penetracji promieni słonecznych w pomieszczeniach o ekspozycji południowej latem i maksymalizację uzysków w okresach kiedy pomieszczenie jest ogrzewane.

27 Przymykanie lameli żaluzji pokoju na I p

28 BMS Unihome w Galia lamele częściowo odsłonięte

29 Efekt praktyczny zastosowania BMS FBS sterowanie lamelami żaluzji zewnętrznych Dzięki systemowi zasłaniania żaluzji (FSB Unihome) oraz wysokosprawnej rekuperacji udało się ograniczyć moc potrzebną do klimatyzowania pomieszczeń w okresie letnim. W efekcie w domu Galia (350 m2) jako źródło klimatyzacji funkcjonuje 3 kwpompa ciepła (powietrze gaz powietrze) która jest w pełni zasilana z systemów fotowoltaiki. Daje to wymierny efekt środowiskowy nie zwiększając zapotrzebowania budynku energooszczędnego na Ep w okresie letnim

30 Możliwość całkowitego zasłaniania na dzień lub noc

31 Wyzwanie 3 utrzymanie pełnego komfortu klimatycznego pomieszczeń w czasie całego roku

32 BMS Unihome sterowanie komfortem klimatycznym pomieszczeń Aby realnie zarządzać komfortem w mieszkalnych pomieszczeniach wentylowanych należy zarządzać przynajmniej następującymi parametrami Temperatura pomieszczenia (+/-indywidualne nastawy użytkowników) Stopień wentylacji (praktycznie zawartość CO2) Stopień wentylacji (praktycznie zawartość CO2) Wilgotność pomieszczenia (realna a nie mierzona gdzie indziej) Nasłonecznienie Stabilizacja komfortu z uwzględnieniem lokalnych i globalnych nastaw ze zmieniającymi się warunkami klimatycznych wewnątrz i na zewnątrz (zima, lato, natężenie promieniowania słonecznego, zawartość CO2)

33 Jak precyzyjnie BMS Unihomejest w stanie utrzymywać komfort w pomieszczeniach wentylowanych

34 Regulacja temp. w pokojach wyłączenie pokoju nieużywanego

35 Regulacja zadanej wilgotności (40 %)

36 Utrzymanie wszystkich parametrów komfortu klimatycznego

37 Utrzymanie komfortu klimatycznego przez BMS Unihome

38 Wyzwanie 4 redukcja kosztów utrzymania budynku w okresie całego roku

39 Zużycie prądu domu Galia w okresie zimowym 2014/2015 Kolejnazima Koszt energii całazima (6mcy z zł) Koszt na jeden miesiąc (zł) 2004/ Gaz Sposób grzania 2005/ Prąd (+pompa ciepła -PC) 2006/ Prąd + PC+ BMS 2007/ Prąd+ słońce+ BMS 2014/ * 200* Prąd+słonce +wiatr+ekopaliwo+ BMS * - koszt zakupionej z zewnątrz energii elektrycznej w danym okresie

40 Zużycie prądu domu Galia w okresie letnim 2015 Okres od do (2 OSOBY) Koszt energii (realny ) I 0,65 zł/ kwh II 0,26/ kwh Blankiety po 59,70/mc= SUMA 298,5 zł Do zapłaty na = 0 > Nadpłata! Po okresie wiosenno -letnim pierwszy rachunek do zapłaty = 6,65 zł w grudniu 2015 W tym okresie : Dom w pełni klimatyzowany, CWU 55 C, basen przydomowy (45m3) średnia temp 30 C, zimnej zużcyiewody 2m 3 /mc (2 os), emisja GHG.

41 PODSUMOWANIE

42 Podsumowanie

43 PODSUMOWANIE 1 Zarządzenie w budynku energooszczędnym to szereg wyzwań któryc nie da się pokonać rozwiązaniem poszczególnych urządzeń bez ich integfracji Bez zintegrowanego systemu zarządzania dom taki staje się albo Koszmarem Zarządcy albo nieefektywnym kolosem pochłaniającym energię Inwestycja w dobry system BMS ma się szansę zwrócić w ciągu kilku lat ekonomicznej eksploatacji

44 Konieczność projektowania zintegrowanego Aby efektywnie wprowadzić do domku mieszkalnego BMS należy to zrobić na etapie projetkowania budnyku Od posadowienia względem stron świata, przez przeszklenia (wielkości, orientacja), po wielkość kotłowni i przestrzenie na wentylacje/rekuperację wszystko to powinno być przedyskutowane z Green Adviserna bardzo wczesnym etapie projektowania Wprowadzanie BMS jako instalacji niskiego napięcia do wybudowanego budynku kończy się najczęściej wielkim fiaskiem (np. art. Zarządzenie Energooszczędnym Murator ) albo nie jest realizowalne w ogóle.

45 Dziękuję za uwagę!

46 lokalizacji budynku w odniesieniu do s trefy klimatycznej, usytuowania względem stron świata, sposobu eksploatacji, wyposażenia w różnego rodzaju urządzenia emitujące podczas użytkowania ciepło, czynników urbanistyc znychdo których należy również miejscowy plan zagospodarowania terenu, determinujących usytuowanie budynku względem storn świata, wysokość, zacienie od otaczających budynków, zieleni i elementów małej architektury, przyjętych rozwiązań projektowych.

47 Diagram cykliczny Dodaj tekst Tekst Tekst Tekst Nazwa cyklu Tekst Tekst

48 Dobór źródła Prezentacja i sterowanie przez mieszkańców Zapotrzebowanie na ciepło w budynku

49 Diagram postępu Faza 1 Faza 2 Faza 3

50 Diagram postępu Faza 1 Faza 2 Faza 3

51 Tabela Tytuł A TEKST TEKST TEKST TEKST TEKST Tytuł B Tytuł C Tytuł D Tytuł E Tytuł F

52 Wykres kołowy 3-W TEKST TEKST TEKST TEKST TEKST TEKST

53 Diagram marketingowy Tytuł TEKST TEKST TEKST TEKST

54 Diagram marketingowy Tytuł TEKST TEKST TEKST TEKST