Η χρήση συστημάτων αυτοματισμού για την εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια
Ο Ηλεκτρολόγος Μηχανικός, Αλέξανδρος Γκάγκος αναλύει στο Εργοληπτικόν Βήμα Νο_132 τους τρόπους με τους οποίους η συστηματική καταγραφή και μελέτη της καταναλωμένης ηλεκτρικής ενέργειας ενός κτιρίου και οι στοχευμένες παρεμβάσεις σε συγκεκριμένα σημεία, μπορούν να οδηγήσουν σε αξιοσημείωτη μείωση της κατανάλωσης και του κόστους ενέργειας
Γίνεται μεγάλη συζήτηση, τα τελευταία χρόνια, για την εξοικονόμηση ενέργειας σε ιδιωτικά και δημόσια κτίρια, στις περιβαντολλογικές επιπτώσεις της και στην μείωση του ενεργειακού αποτυπώματος του κάθε κτιρίου.
Ο βασικότερος παράγοντας στην ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου είναι ο τρόπος κατασκευής του και τα δομικά υλικά που χρησιμοποιήθηκαν (τοιχοποιία , θερμομονωτικά υλικά , κουφώματα, μηχανολογικός εξοπλισμό) όμως και η χρήση αυτοματοποιημένων συστημάτων διαχείρισης μπορούν να βοηθήσουν σε μεγάλο βαθμό προς την κατεύθυνση αυτή, στην σωστότερη κα αποδοτικότερη χρήση του μηχανολογικού εξοπλισμού του κτιρίου.
Δεν μιλάμε για μεμονωμένα όργανα (αισθητήρια) που κάνουν απλές λειτουργίες , μειώνοντας πολλές φορές την άνεση στους εσωτερικούς χώρους των κτιρίων , αλλά για ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης της ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα κτίριο που ενσωματώνουν διαφορετικά όργανα ελέγχου και συστήματα.
Το πρώτο βήμα προς την κατεύθυνση αυτή είναι η συστηματική καταγραφή και μελέτη του συνόλου της καταναλώμενης ηλεκτρικής ενέργειας ενός κτιρίου. Με την χρήση κατάλληλων μετρητών ενέργειας θα πρέπει να γνωρίσουμε, να καταγράψουμε και να μελετήσουμε την ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου σε ολόκληρη την διάρκεια του έτους είτε συνολικά, αλλά και σε επιμέρους τομείς, π.χ την συνολική κατανάλωση του κτιρίου αλλά και την κατανάλωση για ζεστό νερό χρήσης σε ένα έτος, ή την συνολική κατανάλωση ενέργειας για φωτισμό ή κλιματισμό. Μέσα από την καταγραφή και μελέτη των στοιχείων θα μπορέσουμε να κάνουμε στοχευμένες παρεμβάσεις σε συγκεκριμένα σημεία και να πετύχουμε πολύ καλά αποτελέσματα, στην μείωση της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς να μειώσουμε σε ανάλογο βαθμό την άνετη διαβίωση μας στο κτίριο.
Ένα βασικό σημείο είναι οι ανιχνευτές κίνησης- παρουσίας που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για τον έλεγχο του φωτισμού σε διάφορους χώρους ενός κτιρίου. Είναι η πιο απλή μορφή αυτοματισμού σε ένα κτίριο, και η απόδοση τους ήταν σημαντική όταν ο φωτισμός των κτιρίων δεν ήταν με λαμπτήρες led. Η χρήση των λαμπτήρων ledμείωσε σε σημαντικό βαθμό την συνολική κατανάλωση ηλεκτρικήςενέργειας στο κομμάτι του φωτισμού ενός κτιρίου. Γι’ αυτό τον λόγο η χρήση ανιχνευτών παρουσίας πρέπει να συνοδεύεται και από την σωστή ρύθμιση των ανιχνευτών ( χρονική διάρκεια, σωστό σημείο τοποθέτησης) ώστε να έχουν τα επιθυμητά αποτελέσματα. Η πιο συνηθισμένη εφαρμογή των ανιχνευτών παρουσίας είναι σε διαδρόμους, προθαλάμους, wcκαι γενικότερα χώρους που έχουμε κοινή χρήση των χώρων από διαφορετικούς χρήστες.
Οι νέοι ανιχνευτές παρουσίας, είναι μεγαλύτερης ακρίβειας και ευαισθησία, αντιλαμβάνονται άμεσα την οποιαδήποτε κίνηση στο πεδίο ελέγχου τους. Συνήθως συνοδεύονται από ενσωματωμένο αισθητήριο φωτεινότητας, για την αποφυγή άσκοπης έναυσης του φωτισμού σε χώρους με μεγάλη εξωτερική φωτεινότητα . έχουμε δηλαδή την δυνατότητα ρύθμισης του ανιχνευτή παρουσίας ώστε να ανάβει κάποιο κύκλωμα φωτισμού κάτω από κάποιο συγκεκριμένο όριο φωτεινότητας του χώρο, αποφεύγοντας τα άσκοπα ανοιγοκλεισίματα των φωτιστικών σωμάτων, σε μεγάλο επίπεδο φωτισμού του εσωτερικού χώρου, που θέλουμε να ελέγξουμε.
Οι αισθητήρες φωτεινότητας είναι ένα άλλο υλικό που μας βοηθάει πολύ στον έλεγχο του φωτισμού σε μεγάλους χώρους.Οι πιο εξελιγμένοι αισθητήρεςφωτεινότητας έχουν την δυνατότητα να ελέγξουν και την ένταση του φωτισμού κρατώντας σταθερό επίπεδο φωτισμού μέσα σε συγκεκριμένους χώρους. Να αναφέρουμε ένα παράδειγμα για να γίνει κατανοητή η παραπάνω δυνατότητα.
Σε μία αίθουσα με παράθυρα θα μπορούσαμε να προγραμματίσουμε ένα σύστημα που θα άναβε τον φωτισμό αφού υπήρχε ανθρώπινη παρουσία, αλλά και η ένταση του φωτισμού στο επίπεδο εργασίας να είναι σταθερή, εκμεταλλευόμενη στο μέγιστό βαθμό τον φυσικό φωτισμού που μπαίνει από τα παράθυρα. Έτσι θα μπορούσαμε να ρυθμίσουμε την ένταση του φωτισμού στο επίπεδο εργασίας στα 400 lux και αν από τα παράθυρα παίρνουμε 250 luxφυσικού φωτισμού τότε θα ρυθμίσουμε τον τεχνητό φωτισμό και να πάρουμε μόνο 150 luxαπότα φωτιστικά σώματα και όχι την συνολική φωτεινή ένταση που μπορεί να δώσει το φωτιστικό σώμα. Όσο θα μειώνετε ο εξωτερικός φυσικός φωτισμός, θα αυξάνουμε αυτόματα, την ένταση του εσωτερικού τεχνητού φωτισμού κρατώντας σταθερό το συνολικό επίπεδο φωτισμού στο επίπεδο εργασίας.
Με αυτό τον τρόπο μεγιστοποιούμε την εξοικονόμηση ενέργειας, χωρίς να μειώνουμε καθόλου την άνετη διαβίωση στον χώρο, που γίνεται ζητούμενο τον τελευταίο καιρό. Διάφορες μελέτες αναφέρουν πως περνάμε όλο και περισσότερο χρόνο σου κλειστούς χώρους με τεχνητό φωτισμό, ο οποίος έχει άμεση επίδραση στην ανθρώπινη υγεία και διάθεση.
Έχουν γίνει αναρίθμητες μελέτες για το πώς ο φυσικός φωτισμός επηρεάζει τον ανθρώπινο οργανισμό και την ψυχολογία του. Έτσι οι διάφοροι κατασκευαστές λαμπτήρων led έχουν επικεντρωθεί όχι μόνο στην μείωση της ηλεκτρικής κατανάλωσης των λαμπτήρων led, αλλά και στην αύξηση της αίσθησης της άνεσης που δημιουργούν σε εσωτερικούς χώρους με τεχνητό φωτισμό, που βελτιώνει την ποιότητα ζωής των ανθρώπων που ζουν και εργάζονται στου χώρους αυτούς.
Ο φωτισμός με φωτιστικά σώματα led μείωσε στο κατακόρυφο την κατανάλωση των φωτιστικών σωμάτων . Όμως μαζί με την κατανάλωση μειώθηκε και ποιότητα φωτισμού στους εσωτερικούς χώρους. Οι έννοιες ψυχρό και θερμό φως είναι πλέον πολύ σημαντικές στην διαβίωση του ανθρώπου σε εσωτερικούς, κλειστούς χώρους. Επιζητούμε θερμότερους τόνους από τον τεχνητό φωτισμό μας, γιατί είναι αποδεδειγμένο πως επηρεάζει θετικά την διάθεση μας, μειώνει το άγχος και δίνει μία αίσθηση χαλαρότητας
Ο ψυχρός φωτισμός μας βοηθάει να δούμε πιο πολλές λεπτομέρειες αυξάνει την συγκέντρωση και την παραγωγικότητα μας. Είναι ιδανικός για χώρους εργασίας.
Τα νέας τεχνολογίας φωτιστικά σώματα ledμε την βοήθεια κατάλληλων συσκευών ρύθμισης της έντασης (tunabledimmer) μπορούν να βοηθήσουν στον τομέα αυτό . Εκτός από την ένταση μπορούν να ρυθμίσουν και τον χρωματικό τόνο του λευκού φωτός. (από ψυχρό – ουδέτερο- θερμό) προσομοιάζοντας σε μεγαλύτερο βαθμό τον τεχνητό με τον φυσικό φωτισμό.
Έτσι τις πρωινές ώρες ο φωτισμός στου χώρους εργασίας είναι πιο ψυχρός και με την πάροδο του χρόνου γίνεται πιο θερμός, ώστε ο ανθρώπινος οργανισμός να προσαρμοστεί πιο εύκολα στην πραγματική χρονική εξέλιξη της ημέρας βελτιώνοντας στο μέγιστό την άνεση σε χώρους εργασίας
Ένας άλλος ενεργοβόρος παράγοντας των κτιρίων είναι η ψύξη και η θέρμανση τους. Σε αυτό τον τομέα ο σημαντικότερος παράγοντας είναι η θερμομόνωση των κτιρίων με τα κατάλληλα υλικά καθώς και η σωστή επιλογή των μηχανημάτων που θα εξασφαλίσουν την ψύξη και θέρμανση των κτιρίων . Δεν θα ασχοληθώ καθόλου με αυτόν τον τομέα γιατί δεν είμαι ο πλέον ειδικός, οι συνάδελφοι μηχανολόγοι μηχανικοί θα μας λύσουν όλες τις απορίες μας. Εγώ θα αναφερθώ στην χρήση του αυτοματισμού για την αποδοτικότερη λειτουργία του μηχανολογικού εξοπλισμού ενός κτιρίου.
Η χρήση μεγαλύτερου αριθμού θερμοστατών στο σύνολο ενός κτιρίου, μειώνει στο μέγιστο την κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για να κλιματισμό ενός κτιρίου . Όμως αυτό αυξάνει σημαντικά και την δυσκολία χειρισμού, συνολικά του κτιρίου. Σε ένα κτίριο, π.χ. με 30 θερμοστάτες είναι βέβαιο πως γίνεται σπατάλη ενέργειας διότι πολύ θερμοστάτες δεν είναι ρυθμισμένοι στην σωστή θερμοκρασία, μένουν ανοιχτοί σε όλη την διάρκεια της ημέρας και καταναλώνουν τεράστια ποσά ενέργειας. Εντάσσοντας τους θερμοστάτες σε ένα κεντρικό σύστημα διαχείρισης, και στην διασύνδεση τους με το κεντρικό λεβητοστάσιο του κτιρίου καθώς και με την εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος, δημιουργούμε τις συνθήκες για την αποδοτικότερη λειτουργία του μηχανολογικού εξοπλισμού.
Ένα παράδειγμα θα μας βοηθήσει στην κατανόηση.
Καταρχήν η σωστή ρύθμιση της επιθυμητής θερμοκρασίας σε κάθε χώρο ανεξάρτητα, καθώς και το πολύ λογικό χαμήλωμα ( όταν μιλάμε για θέρμανση) της επιθυμητής θερμοκρασίας όταν απουσιάζουν οι άνθρωποι από τους αντίστοιχους χώρους μοιάζει ακατόρθωτο σε ένα κτίριο χωρίς κεντρικό αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου. Η χρήση θερμοστατών με έλεγχο PID, έχουν μεγαλύτερη ακρίβεια στην επίτευξη της επιθυμητή θερμοκρασία του κάθε χώρου. Ο θερμοστάτης αυτός δεν ανοίγω κλείνει μόνο όταν φτάσει στην επιθυμητή θερμοκρασία του χώρου, αλλά ανοιγοκλείνει καθώς πλησιάζει στην επιθυμητή θερμοκρασία, αντιλαμβάνεται την θερμική αδράνεια του χώρου και με αυτό τον τρόπο δεν υπερβαίνει την θερμοκρασία που έχουμε επιλέξει.
Διάγραμμα λειτουργίας Θερμοστάτη με έλεγχο PID
1 βαθμός Κελσίου διαφορά θερμοκρασίας (δηλαδή 23oCθερμοκρασία χώρου αντί δια 22oC, που έχουμε επιλέξει στον θερμοστάτη) είναι περίπου 10% μεγαλύτερη ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη.
Επίσης η σωστή ρύθμιση της θερμοκρασίας του νερού του κλειστού κυκλώματος θέρμανσης και ψύξης, λαμβάνοντας υπ’ όψη την εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος (αντιστάθμιση), την ύπαρξη ανθρώπων στους διάφορους χώρους καθώς και το ωράριο λειτουργίας του κτιρίου βελτιώνει στο μέγιστο την εξοικονόμηση ενέργειας ενός κτιρίου.
Υπάρχουν δεκάδες μικρές και μεγάλες προτάσεις για την εξοικονόμηση ενέργειας σε ένα κτίριο που χωρίς της χρήση κεντρικών συστημάτων ελέγχου δεν θα γίνουν ποτέ λειτουργικές λύσεις που θα εξοικονομούν χρήματα σε βάθος χρόνου, κατά την λειτουργία και διαχείριση των κτιρίων . Βασικότερη προϋπόθεση είναι η σωστή και ολοκληρωμένη μελέτη όλων των παραμέτρων που έχουμε να διαχειριστούμε καθώς και η προσήλωση μας στο στόχο που θέτουμε.
πηγή: Εργοληπτικόν Βήμα Νο_132 της ΠΕΣΕΔΕ
