Ulaz za korisnike

CNUS-sustavi – rješenje je u upravljanju

CNUS-sustavi – rješenje je u upravljanju
 
CNUS-sustavi – rješenje je u upravljanju
Kao što je već spomenuto, težište energetske potrošnje stavljeno je na grijanje, hlađenje i pripremu tople sanitarne vode. Stoga će se razmotriti elementi sustava i norme prikladne za optimalan sustav u zgradi

Centralizirani nadzorni i upravljački sustavi (CNUS) odavna su poznati i našli su svoje mjesto u industriji, gospodarstvu i proizvodnji u raznim industrijskim i proizvodnim procesima. Danas svaka veća poslovna zgrada ima centralizirani sustav praćenja potrošnje energije, telekomunikacija, sigurnosnih uvjeta i ostalih podsustava. Slična situacija je, primjerice, i s većim prodajnim centrima te nekim javnim zgradama i institucijama. Stoga je logično da se slični sustavi počinju provoditi u cjelokupnom zgradarstvu, uključujući i stambene zgrade, posebice ako se istakne činjenica da je sektor zgradarstva odgovoran za više od trećine ukupnih energetskih potreba u Republici Hrvatskoj.

Budući da se, s energetskog stajališta, najviše energije u stambenom dijelu troši za kondicioniranje zraka (grijanje, hlađenje, ventiliranje i odvlaživanje), naglasak bi trebao biti na elementima i upravljačkom sustavu koji bi racionalizirao potrošnju, pojednostavnio regulaciju i povećao ugodnost boravka u prostoru "Inteligentna arhitektura" danas je sastavni dio okruženja u kojem živimo,a jedan od važnih dijelova je i sustav za optimiziranje potrošnje energije. Specifikacije za automatizaciju različitih podsustava unutar građevina trebale bi biti ukomponirane unutar jednog projekta. Krajnji korisnik trebao bi imati pristup vrlo jednostavnom sučelju, za koje nisu potrebne upute ili znanje programiranja, već se njime upravlja intuitivno i jednostavno. Različiti podsustavi neke građevine mogu se tako automatizirati integracijom raznih tehničkih sustava u jednu funkcionalnu jedinicu, sa sučeljem jednostavnim za uporabu. Pod tim podsustavima podrazumijevamo sustave upravljanja rasvjetom, kako unutarnjom tako i vanjskom, automatske klimatizacijske sustave, GVK/HVAC (reguliranje prema izmjerenoj temperaturi), alarmne sustave, sustave za videonadzor i mnoge druge.

Sustav nadzora i upravljanja

Razvojem tehnologija javljaju se sve moderniji sustavi upravljanja i optimiziranja potrošnje te nadzora energetskih procesa. Takvi sustavi u sebi objedinjuju centralizirano ili decentralizirano upravljanje: rasvjetom (po tipu i grupama), sustavom za kondicioniranje zraka (grijanje/ hlađenje/ odvlaživanje/ ventilacija), elementima zaštite od sunca i sl. Nadzorni sustavi također uključuju i instalacije nadzora zgrade, vatrodojavu, nadzor otvaranja prozora i vrata (mikroprekidači) te povezivanje i dojavu sigurnosnog alarma. Baza sustava je računalni program paremetriziran tako da optimalno vodi sustav, s jedne strane da se postignu normalni radni/životni uvjeti, a s druge strane da se minimalizira potrošnja i/ili smanji trošak. Sve periferije spojene su izravno u sustav (npr. mikroprekidači na sustavu za otvaranje prozora, inteligentni light-sustavi ili pak rasvjeta u garažama i detekcija CO). Po prethodno uvrštenim vrijednostima, sustav se automatski prilagođava svim vanjskim i unutarnjim promjenama kao što su promjena temperature, vlažnosti i količine zraka, razine rasvijetljenosti te brzo reagira na svaku promjenu. Naravno, ako postoji potreba za lokalnim upravljanjem, svaka etaža, stan, ured ili soba može imati svoje regulatorske jedinice. Postoje i opcije s ugrađenim sondama gdje se, prema potrebi i toplinskim značajkama, temperatura i vlažnost zraka u prostorijama mogu regulirati prema vanjskim uvjetima, a u okviru zadanih parametara.

Ventilokonvektori su predviđeni isključivo za rad s optočnim uzduhom kako bi se izbjegla eventualna potreba za izvođenjem zaštite od zamrzavanja, a ventilaciju prostora valja osigurati odvojeno. Za nadoknadu transmisijskih gubitaka u prostorima sanitarnih čvorova i kupaonica, kuhinja, hodnika i ostalih predviđenih prostora preporučuje se korištenje centralnog radijatorskog grijanja

Zahtjevi i preporuke

Kao što je već spomenuto, težište energetske potrošnje stavljeno je na grijanje, hlađenje i pripremu tople sanitarne vode (PTV). Stoga će se razmotriti elementi sustava i norme prikladne za optimalan sustav u zgradi. Radi bolje upravljivosti i veće djelotvornosti, preporučljivo je grijanje i hlađenje glavnih boravišnih prostora u objektima izvesti sustavom ventilokonvektorskog grijanja i hlađenja, koji treba biti dimenzioniran tako da u potpunosti pokrije gubitke, odnosno dobitke topline u prostorima. S obzirom na predviđeni standard i mogućnost prenamjene pojedinih prostorija, ako se razmatra stambeni objekt, preporučuje se da i spavaće sobe uđu u ventilokonvektorski sustav grijanja i hlađenja. Uzimajući sve ovo u obzir, valja još jednom razmotriti namjeru investitora i arhitekta te, prema potrebi, pojedine spavaće sobe isključiti iz sustava ventilokonvektorskog grijanja i hlađenja. Preporučljivo je ugrađivanje ventilokonvektora predviđenih isključivo za rad s optočnim uzduhom kako bi se izbjegla eventualna potreba za izvođenje zaštite od zamrzavanja, a ventilaciju prostora valja osigurati odvojeno. Za nadoknadu transmisijskih gubitaka u prostorima sanitarnih čvorova i kupaonica, kuhinja, hodnika i ostalih predviđenih prostora preporučuje se korištenje centralnog radijatorskog grijanja. Također, centralno bi se radijatorsko grijanje koristilo za nadoknadu transmisijskih gubitaka u svim sobama koje nisu uključene u sustav ventilokonvektorskog grijanja i hlađenja. Ogrjevna tijela (model) valja odabrati prema zahtjevu uređenja interijera. Medij (nositelj energije) za grijanje i hlađenje u obama slučajevima je voda (i ventilokonvektori i radijatori). Kao alternativa radijatorskom grijanju u kupaonicama, valjalo bi razmotriti mogućnost korištenja podnog grijanja, no valja s pomoću projekta razmotriti je li to energetski racionalno, s obzirom na potrebnu temperaturu vode za grijanje i potrebnu regulaciju. Za grijanje ulaznih prostora u građevinu i grijanje pločnika valja razmotriti korištenje podnog grijanja s kondenzatima. Također je potrebno predvidjeti grijanje hodnika i prema potrebi drugih zajedničkih prostora, za što se također preporučuje korištenje nekog od niskotemperaturnih sustava panelnog grijanja uz korištenje kondenzata, koji je optimalan s obzirom na raspoloživu temperaturu, zahtjeve interijera i potrebna ulaganja.

Preporuka je da se cjelokupni sustav projektira, između ostalog, i radi lakšeg spajanja na HVAC – sustav, prema novoj europskoj normi EN 12828:2003 (HRN EN 12828:2003). Ovaj standard osigurava veću djelotvornost sustava, manju potrošnju, ali i veću toplinsku ugodnost u prostoru, u odnosu na normu DIN 4704, prema kojoj su se do danas najčešće projektirali sustavi centralnog grijanja (temperaturni režim 90/70°C, sobna temperatura 20°C).

Sustav grijanja ventilokonvektorima potrebno je prilagoditi sustavu radijatorskog grijanja s obzirom na korištenje individualnih toplinskih podstanica, pa je preporuka temperaturni režim 70/60°C (prethodno fiksno namještena recirkulacija povratne vode za ventilokonvektore). Za hlađenje je preporučljivo predvidjeti temperaturni režim 9/13°C kako bi se omogućila maksimalna djelotvornost pogona apsorpcijskog uređaja. Preporuka je da se sustav podnog grijanja projektira u skladu s europskom normom EN 1264. Preporuka je provedbu transmisijskih gubitaka provesti sukladno normi EN 12831. U skladu s preporukama, standardna temperatura u boravišnim prostorima trebala bi iznositi 20°C, temperatura kupaonica 24°C, temperatura hodnika, grijanih stubišta i ostalih zajedničkih grijanih prostora u građevini 15°C, a temperatura podruma (garaža) i ostalih negrijanih prostora u građevini 10°C. Svim stambenim i poslovnim zgradama potrebna je mogućnost ulaska svježeg zraka, radi brige o zdravlju i osjećaja ugodnosti stanara, kontrole kondenzacije, regulacije sadržaja štetnih tvari u prostoru. Najvažnijim izvorom zagađivanja zraka u prostorima smatra se vlaga, s obzirom na količine koje se proizvode raznim aktivnostima i s obzirom na probleme koje uvjetuje prevelik sadržaj vlage u zraku stambenih prostora.

Iskustvo govori da se ispravnim tretmanom ovog zagađivača konzekventno zadovoljavajuće tretiraju i ostali zagađivači. Istraživanja su pokazala da 0,5 do 1 izmjene zraka po satu u čitavoj zgradi osigurava vlažnost zraka ispod 70% (uobičajeni standard). Proces ventiliranja može se definirati kao izmjena unutarnjeg zraka s vanjskim, svježim zrakom kroz otvore koji služe za tu svrhu, ali i kroz pukotine i procijepe u vanjskoj ovojnici zgrade - infiltracijom zraka.

S obzirom na značajke prostora i arhitektonsko rješenje, ventilacija će se ponajprije vršiti provjetravanjem kroz prozore. Ipak, ventilacija (ili vjetrenje) stambenih zgrada najčešće se događa "slučajno", zbog lošeg brtvljenja zgrade ili njezinih dijelova, a ne kao rezultat konstrukcijskog rješenja. Bitno je napomenuti kako u dobro izoliranim zgradama gubici ventilacije čine gotovo polovicu svih energetskih gubitaka. Stoga je, uz predviđeno provjetravanje kroz prozore, minimalna preporuka korištenje pasivne ventilacije u prostorima kuhinje i kupaonica (sanitarnim prostorima), uz dodatnu ugradnju lokalnih ventilatora. Pod pasivnom ventilacijom načelno se podrazumijeva konvencionalni sustav ventiliranja kuhinja i kupaonica, gdje su ventilacijski otvori povezani vertikalnim odsisnim kanalima s otvorima na krovu građevine. Topli i vlažni zrak cirkulira odsisnim kanalima kombinacijom utjecaja vjetra i pojave uzgona. Suhi svježi zrak ulazi u prostor ili posebnim usisnim otvorima ili infiltracijom. Pritom se preporučuje da, pri instalaciji odvoda, ventilacijski otvori budu smješteni što moguće bliže vertikalnim odsisnim kanalima, a spoj od ventilacijskog otvora do odsisnih kanala ne bi trebao imati više od dva zakrivljenja. Također, zakrivljenja ne bi trebala biti veća od 30°, tako da otvori budu izolirani na mjestima gdje prolaze kroz hladnije prostore kako bi se izbjeglo kondenziranje u kanalima. Također je, zbog značajki odabrane stolarije i potrebnih minimalnih izmjena zraka, preporuka dodatno korištenje ventilatorske rekuperacije topline kao nadogradnje ovog hibridnog sustava lokalnih ventilatora i pasivne ventilacije, pri čemu dio sustava čini i izmjenjivač topline kojim se vrši povrat od oko 60 posto topline iz struje odsisnog zraka. U izmjenjivaču topline odsisni zrak predaje toplinu struji svježeg zraka. Načelno, iz prostora kuhinje, kupaonice i sanitarnih prostora odsisava se topli i vlažni zrak, koji predaje toplinu struji svježeg zraka, a on se bez dodatnog zagrijavanja ubacuje u glavne boravišne prostore (u prvom redu, spavaće sobe i dnevni boravak). U ovom slučaju projektom treba razmotriti je li potrebno dodatno zvučno izolirati kanale, te je posebno važno osigurati sustav od širenja vatre ventilacijskih kanalima. Zbog uglavnom jednostrano orijentiranih stanova, potrebno je razmisliti o dodatnoj ventilaciji stanova prema hodnicima.

Regulaciju polazne temperature medija za grijanje (tople vode) valja izvesti automatski u centralnoj toplinskoj stanici prema vanjskoj temperaturi, odvojeno za svaku zonu grijanja (zona u skladu sa značajkama same građevine i orijentaciji pojedinih dijelova). Također je preporučljivo predvidjeti vremenske programatore kako bi se polazna temperatura mogla optimalno namjestiti za jutarnji, dnevni, večernji i noćni režim rada.

Regulacija hladne vode u sustavu hlađenja vršila bi se automatski u centralnoj rashladnoj stanici, održavajući konstantnu temperaturu prolaza hladne vode. Sami ventilatori koji se koriste u sustavima ventilatorske rekuperacije obično imaju dvije brzine, a njihovo paljenje i rad u višoj brzini trebali bi se automatski regulirati prema vremenskom programu (i eventualno senzorima za vlagu). Protok kroz sustav trebao bi biti dobro uravnotežen prilikom instalacije, a povećani odsis u kuhinji i sanitarnim čvorovima u vremenima povišene proizvodnje vlage omogućio bi se lokalnim ventilatorima, dok bi regulacija lokalnih ventilatora bila manualna. Preporuka je predvidjeti odvojenu regulaciju u pojedinim lokacijama za svako mjesto potrošnje, odnosno u slučaju radijatorskog grijanja, ugradnjom termostatskih ventila, a kod korištenja ventilokonvektora, automatskom regulacijom sa sobnim termostatom. Kod ventilokonvektora preporuka je upravljanje strujnim krugom u funkciji željene temperature prostora (odabir brzine ventilatora), s automatskim prebacivanjem režima grijanje/hlađenje (zima/ljeto), dok projektom valja razmotriti opravdanost automatskog on/off upravljanja na vodenoj strani, u odnosu na ručne zaporne ventile (u tom slučaju, dok je ventilator izvan pogona, prostor bi se zagrijavao prirodnom konvekcijom na minimalnoj temperaturu kako ne bi došlo do pothlađivanja prostora). Ako u istoj prostoriji postoji više ventilokonvektora, potrebno je predvidjeti zajedničku regulaciju s pomoću jednog termostata. Kako je već navedeno, savjetuje se predviđanje korištenja prozorskih mikroprekidača, koji su povezani s termostatom (ili izravno ventilokonvektorom) i isključuju ventilator prilikom otvaranja bilo kojeg prozora u prostoriji u kojoj se nalazi ovaj ventilokonvektor (termostat). Mjerenje toplinske energije vrši se u svakoj individualnoj toplinskoj podstanici, za svaki prostor (ili stan) odvojeno.

Preostalu zajedničku potrošnju zgrade ili objekta moguće je raspodijeliti na osnovi pojedinačnih potrošnji ili prema zaduženoj površini, sukladno metodi o raspodjeli ostale zajedničke potrošnje u građevini (dizala, stubišna rasvjeta i sl.). Kako ne postoji obveza obračunskog mjerenja hladne vode za hlađenje, preporuka je ugradnja kontrolnih mjerila toplinske energije u individualnim toplinskim podstanicama i za hladnu vodu (projektom utvrditi je li moguća instalacija jedne računske jedinice za obračunsko mjerenje tople vode i kontrolno mjerenje hladne vode ili su nužne dvije jedinice).

U slučaju kontrolnog mjerenja hladne vode, ukupni troškovi pogona centralnog sustava hlađenja utvrđeni centralnim obračunskim mjerilima (potrošnja pare za hlađenje, potrošnja gradske vode za dopunu rashladnih tornjeva i eventualno potrošnja električne energije, ako ista ne ulazi u ostale zajedničke troškove) raspodjeljivali bi se sukladno potrošnji utvrđenoj na kontrolnim brojilima.

Modularni sustavi moraju ponuditi splet tehničkih i komercijalnih integriranih rješenja i servisa za tehničku infrastrukturu zgrade, upravljanje, nadzor i optimalno korištenje energije s mogućnostima za centralni sustav nadzora, regulaciju, upravljanje i održavanje

Modularni nadogradivi sustavi

Modularni sustavi moraju ponuditi splet tehničkih i komercijalnih, integriranih rješenja i servisa za tehničku infrastrukturu zgrade, upravljanje, nadzor i optimalno korištenje energije s opcijama za centralni sustav nadzora, regulaciju, upravljanje i održavanje. Modulima za upravljanje i regulaciju klime, ventilacije, grijanja i rashladnih sustava mogu se kontrolirati motori žaluzina, ventili i pogoni ventila, KVG-regulatori, sobni termostati, zaštitni i regulacijski termostati, fan coil-termostati, mjerila utroška toplinske energije, osjetnici (vanjski i unutarnji), frekvencijski pretvarači za KVG-primjenu i sl. Ovakva rješenja prilagođena su potrebama korisnika koja ekonomično rade za vrijeme čitavog životnog ciklusa objekta i omogućuju korisniku povećanje sigurnosti i komfora svih korisnika objekata, visok stupanj integracije svih upravljačkih sustava, povećanje raspoloživosti svih tehničkih sustava (klima,ventilacija, grijanje, rasvjeta, sigurnosni sustavi, protupožarna zaštita, električno napajanje) i komunikacijsko-informatičkih sustava, optimiranje potrošnje svih oblika energije i produljenje životnog vijeka objekata, uz smanjenje troškova održavanja. Ovakav facility management obuhvaća operativno izvođenje, upravljanje potrošnjom svih oblika energije, upravljanje i nadgledanje sustava, posebnu telefonsku liniju za kvarove i disfunkcije, dokumentaciju kvarova i disfunkcija kao bazu za donošenje odluka o investicijama za opremu, održavanje dokumentacije i sl. Zbog navedenih činjenica uvelike su olakšani i tehnički servisi, inspekcija, održavanje, uklanjanje kvarova, kao i osiguranje svih potrebnih certifikata za opremu i objekte te promjena i rekonstrukcija instalacija, opreme i objekata prema kriterijima troškova životnog ciklusa objekata. Stoga ovakvi sustavi, osim što pridonose optimizaciji potrošnje i uštedama, podižu i razinu energetske sigurnosti objekta, kao i razinu ugode u životnom i radnom prostoru.

Upravljanje HVAC-sustavom trebalo bi biti jedno od primarnih ciljeva upravljanja svakog objekta jer je upravo "rasipanje" energije u ovom području zamjetno. Sustav bi trebao razmatrati količinu (izmjene), vlažnost i temperaturu potrebnog svježeg zraka. Općenito, navedeni parametri bi se trebali određivati centralno, na razini objekta, i to na razne načine; primjerice termo-osjetnicima ugrađenima u fasadu ili na karakteristične točke objekta, mjeračima vlage, osjetnicima udjela nečistoća u zraku (ppm-senzori) i sl.

Svaka prostorija (ili skupina prostorija) trebala bi imati mogućnost regulacije manje promjene parametara (od referentnih uvjeta) radi osobne ugode (npr. -3 do +3 0C od temperature dobivene prema gore navedenim kriterijima) i sl. Naravno, trebala bi biti ostavljena i mogućnost prirodnog provjetravanja (otvaranje prozora), ali bi u tom slučaju trebala biti učinjena opcija otpajanja stana s HVAC-mreže, što se ostvaruje ugradnjom mikroprekidača na prozorima spojenima i na upravljački sustav. Hodnici i ostale zajedničke prostorije trebali bi biti kontrolirani samo s pomoću CNUS-sustava, jer njihova namjena nije duže boravljenje osoba, te je faktor ugode i kvalitete zraka, s tehničke i energetske strane, puno povoljniji.

Zaključna razmatranja

Centralno upravljanje i nadzor objekta nije samo obveza nego i zdrava ekonomska odluka, kojom se, osim smanjenja ukupnih troškova, od potrošnje do održavanja, podiže razina sigurnosti, ugode i cjelokupnog življenja u prostoru. Prednosti jeftinije investicije u lošiji energetski sustav objekta vrlo su kratka daha, a nakon toga često ostanu samo problemi s održavanjem i manualnim nadgledanjem sustava, uz negodovanje korisnika i vlasnika prostora. Budućnost je cjelokupnog zgradarstva u centralizaciji svih sustava, pa bi ovakav moderan i ekonomsko-ekološki prihvatljiv pristup trebao biti prepoznat u svakom novom objektu. Ovdje opisane mogućnosti stavljaju naglasak na toplinski sustav, ali implementiranjem svih sustava u jednu cjelinu (rasvjeta, telekomunikacije, sigurnosni sustav, vodoopskrbni sustav, …) dobiva se sklad, jednostavnost i sigurnost u upravljanju, koji prije svega podiže razinu kvalitete življenja i štedi financijska sredstva. Iako ovakvi sustavi realno još nemaju mjesta u svim objektima, svjedoci smo porastu cijena energije i pitke vode pa će ovakve akcije biti nužna potreba, a ne hir projektanta.

Pametna kuća

Posljednji tehnološki domet CNUS-a za rezidecijalno korištenje jest kuća koja koristi tehnologiju kako bi se razni uređaji, funkcije i komunalne usluge integrirale u jedinstven sustav koji omogućuje da kompletno okruženje u kojem živimo postane centralno i daljinski kontrolirano, a ime joj je "pametna kuća" (Smart House). Sustavi pametne kuće integriraju sustav grijanja, hlađenja, protuprovalni i protupožarni sustav, kućnu rasvjetu, audio/video sustav u jedinstvenu cjelinu koja omogućuje optimalno korištenje energije i komforno upravljanje kućom. Takav sustav povećava vrijednost i sigurnost vašeg doma, vaš dom čini ugodnijim i komfornijim za život, a ekonomično trošenje energije smanjit će troškove života. Uz standardne pogodnosti vezane uz energetiku i zaštitu te poboljšanje kvalitete života, moguće je imati i posebne funkcije rezidencijalnih objekata: multimedijalne sustave, automatsko navodnjavanje biljki ili hranjenje kućnih ljubimaca, posebne scene za večere ili zabave itd.

Skladištenje termičke energije – Banke leda

Skladištenjem termičke energije iskorištavamo nižu tarifu električne energije (noću) kad nakupljamo termičku energiju u banke leda. Tako nakupljenu energiju danju koristimo za hlađenje, čime izbjegavamo korištenje električne energije po skupljoj tarifi i smanjujemo vršnu snagu. Skladištenjem termičke energije u vremenu kad se ne koristi hlađenje, osim uštede energije, možemo povećati kapacitet rashladnih agregata, koristeći rashladni agregat i banku leda istodobno u vremenu kad je to potrebno. Spremnici latentne topline - STL pridonose uštedi energije kao i početnom trošku za angažiranu električnu snagu, osobito u objektima koji neravnomjerno troše velike količine rashladne energije. Ravnomjernom potrošnjom električne energije tijekom dana spremnici uklanjaju vršna opterećenja potrošnje i tako se eliminira potreba za dodatnim investicijima u objekte (trafostanice i sl.). Također, maksimalno se koristi niža obračunska tarifa električne energije. Spremnici latentne topline, odnosno akumulacija rashladne energije često se koristi kod klimatizacije ureda, bolnica, banki, kina, sportskih centara i sl. STL-sustav sastoji se od spremnika napunjenog kuglama. Kugle su najčešće izrađene od plastične mase visoke gustoće, a sadrže eutektičku smjesu PCM (Phase Change Material), sustav za akumulaciju rashladne energije (banke leda) pri kojoj se mijenja agregatno stanje radne tvari uz konstantnu temperaturu. Kod sustava skladištenja termičke energije i te kako je korisno sljedeće:

  • jeftiniji troškovi održavanja (štednja električne energije)
  • jeftiniji tarifni model (manja potreba za električnom snagom)
  • smanjuje se opterećenje mreže izazvano zahtjevom za velikom snagom
  • manja emisija štetnih tvari
  • Materijali