Официальный дистрибьютор компании EndoEnterprises (UK)

+38(044) 290 4388 +38(095) 677 5532 +38(067) 577 5532

Обзор улучшения характеристик отопления здания

АННОТАЦИЯ

Школьный округ Коквитлам (SD43) провел пилотное исследование, которое проводилось в 4 начальных школах в период с сентября 2020 года по март 2021 года, чтобы оценить эффективность Endotherm® на школьных отопительных установках. Endotherm® — это поверхностно-активная добавка для систем водяных котлов системы отопления и вентиляции (СОВ), которая, как утверждается, улучшает теплопередачу и снижает потребление энергии. Участки были выбраны из выборки 45 школ на основании их соотношения между потреблением, градусо-днями отопления (HDD) и герметичностью контура отопления. Полученная базовая линия и линия тренда использовались для прогнозирования потребления в сравнительный период после установки, руководствуясь вариантом C Международного протокола измерения и проверки эффективности (IPMVP). Воздействие COVID-19 на контрольные точки было измерено путем сравнения этих точек с другими без каких-либо технологических или механических изменений. За 6-7-месячный период исследования четыре пилотных центра Endotherm® снизили потребление на 11,35%, в то время как сравниваемые контрольные точки показали рост на 8,05%. В течение периода исследования участки выборки сэкономили 3003 долларов США за счет снижения энергопотребления и сокращения выбросов на 18 700 кг CO2-эквивалента. Исходя из этих показателей, простая окупаемость ожидается в течение двух лет при включении скидки от местной газовой компании FortisBC Inc.
Результаты пилотного исследования будут использованы школьным округом для дальнейшего утверждения установки на других объектах в рамках своего портфеля.

ВВЕДЕНИЕ

Организации и правительства во всем мире уделяют особое внимание
идеи и технологии, которые снизят выбросы парниковых газов (ПГ)
из-за изменения климата, но не влияет на нашу способность удовлетворять наши глобальные потребности в энергии. По данным Центра климатических и энергетических решений (Leung 2018), на коммерческие и жилые здания приходится 29% всех выбросов парниковых газов в Северной Америке. Отопление помещений представляет собой крупнейшее конечное использование в зданиях, потребляющих более 7 триллионов Джоулей энергии. Оптимизация эффективности котельных будет по-прежнему играть большую роль в достижении целей по сокращению выбросов.
Водяные котельные системы, из которых состоит большинство коммерческих отопительных установок, обычно требуют химических добавок, включая ингибиторы коррозии для уменьшения коррозии и гликоль для предотвращения замерзания. Достижения в технологии водорастворимых присадок привели к решениям, которые улучшают теплопередачу, снижают потребление энергии и выбросы парниковых газов.
Pace Solutions Corp представила Endotherm® как энергосберегающую
добавку для водяных котельных систем. Вода используется во всех водяных котельных системах в качестве средства доставки тепла от котла по всему зданию. Endotherm® снижает поверхностное натяжение котловой воды, увеличивая площадь контактной поверхности, доступную для передачи тепла. Улучшение теплопередачи приводит к доказанному снижению энергопотребления и выбросов на 10-15%.
Endotherm® — это термически стабильное неионогенное поверхностно-активное вещество, которое может снижать поверхностное натяжение воды более чем на 60% при только 1% разбавлении. При более низком поверхностном натяжении смоченный периметр или площадь теплового контакта воды в системе улучшается, обеспечивая повышенную турбулентность через пограничный слой на поверхности теплопередачи. Этот эффект показан на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Эффект EndoTherm
Рисунок 2. Как Endotherm повышает эффективность котла and уменьшает выбросы CO2

Это приводит к повышению эффективности теплопередачи и ΔT (разницы между температурами подачи и возврата). В конечном итоге добавление Endotherm® позволяет зданиям быстрее достигать заданных значений термостата, сокращая время работы, а также сокращая потери дымовых газов в системах конденсационных котлов.
С 2018 года FortisBC, компания по распределению электроэнергии и природного газа в канадской провинции Британская Колумбия, провела независимое экспертное исследование Endotherm® в 25 зданиях в рамках своей демонстрационной программы инноваций, в результате чего FortisBC была предложена скидка. клиентов в июле 2020 года. FortisBC предлагает скидку в размере 200 долларов США за галлон для Endotherm® в точках продаж.
Согласно Закону Британской Колумбии об ответственности за изменение климата, все организации государственного сектора (PSO) должны сократить выбросы парниковых газов на 40% (ниже уровня 2007 года) к 2030 году, на 60% к 2040 году и на 80% к 2050 году. электроэнергия вырабатывается из возобновляемых источников энергии, поэтому снижение потребления природного газа имеет важное значение для PSO в достижении этой цели.
Школьный округ Кокитлам — один из крупнейших школьных округов Британской Колумбии, в котором находится 87 школ. Район активно ищет возможности снизить выбросы парниковых газов в школах, которые в первую очередь связаны с отопительными котлами. Во время конференции AEE West 2020 компания Pace Solutions Corp представила информацию об Endotherm®. Намереваясь проверить утверждения Endotherm® об энергоэффективности, школьный округ Коквитлам внедрил пилотный проект в четырех начальных школах.

МЕТОДОЛОГИЯ

Чтобы оценить эффективность этой добавки, школьный округ Кокитлам при поддержке Pace Solutions Corp. провел исследование. Исследование было разделено на 3 части:

• выбор места заливки;
• заливка;
• проверка измерений и верификации (M&V).

Выбор места

Изначально анализ был проведен в 45 школах, находящихся в ведении школьного округа, с использованием исторических данных о ежемесячных счетах за отопление от FortisBC. Участки с самой сильной исторической корреляцией между потреблением газа и градусо-днями отопления (HDD) были выбраны в качестве лучших кандидатов для проверки энергосбережения Endotherm®. Школы были исключены из исследования, если они имели недавние или запланированные модификации на время пилотного периода или имели значительные утечки из гидравлических систем. Были определены четыре идеальных здания-кандидата, которые показаны в Таблице 1. Чтобы предоставить репрезентативную выборку различных типов систем в школьном округе, были выбраны две площадки с конденсационными котлами и две площадки с атмосферными котлами.

Таблица 1. Расчеты энергетической базовой нагрузки для школ

Реализация

Endotherm® добавляется в дозе из расчета 1% от общего объема системы. Его можно вводить или добавлять в водяную систему отопления через вход подпитки, аналогичную добавлению гликоля или ингибиторов.
Endotherm® был добавлен в котловую воду в каждой из четырех школ в августе 2020 года. Установка заняла примерно один час на каждой площадке и не потребовала простоя или изменения в работе системы отопления. Никаких других изменений в систему не вносилось, чтобы повысить эффективность Endotherm®. Сводная стоимость модернизации представлена в таблице 2.

Таблица 2. Стоимость проекта Endotherm®

Обзор измерений и проверки

Исследование измерения и проверки (M&V) для этого проекта основывалось на Международном протоколе измерения и проверки эффективности IPMVP версия C. Исторический базовый уровень потребления измеряется на всех участках путем сравнения использования газа с градусо-днями обогрева. Выбранные пилотные площадки имеют хорошую корреляцию между HDD и использованием газа, поэтому любое изменение в потреблении газа будет легко идентифицировать.
Потребление природного газа было нормализовано по погодным условиям с учетом колебаний наружной температуры с использованием значений градусо-дней обогрева от береговой станции Питт-Медоуз (базовая внутренняя температура18,5°C).
Линия регрессии была рассчитана с использованием исторического потребления. Была рассчитана линия тренда, которую можно использовать для прогнозирования потребления на основе известного значения градусо-дней обогрева за этот месяц. Это можно сравнить с расчетным потреблением за любой конкретный месяц, чтобы определить изменение потребления, вызванного Endotherm®.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Основная цель этого исследования заключалась в выявлении малозатратных возможностей для улучшения характеристик здания и снижения энергопотребления, вместо выполнения крупных проектов со значительными капитальными затратами. Потребление энергии за последние 2 года было проанализировано и представлено вместе со сводной информацией в Таблице 3.

Таблица 3. Энергопотребление, стоимость и эффективность газа в 2019-2020 гг.

Отметим, что пандемия COVID-19 оказала значительное влияние на традиционное использование помещений и занятость и, следовательно, на потребность в энергии на местах. Многие школы закрылись в марте 2020 года, что могло отразиться на сокращении потребления на некоторых (но не на всех) объектах в период с марта по май 2020 года. В связи с повторным открытием школ (и зданий в целом) в сентябре 2020 года ASHRAE выпустила регламент:

  • Увеличьте вентиляцию наружного воздуха.
  • Отключите вентиляцию с контролем по потребности.
  • Откройте минимальные воздушные заслонки наружного воздуха на 100%, чтобы максимизировать приток свежего воздуха и исключить рециркуляцию воздуха.
  • Обеспечьте работу систем дольше (если возможно, круглосуточно без выходных), чтобы улучшить циркуляцию воздуха.

Это привело к хорошо задокументированному общему увеличению потребления в зданиях Северной Америки.
По этой причине было решено провести такой же анализ для двух аналогичных начальных школ, в которых не был установлен Endotherm®, чтобы использовать их в качестве контроля для сравнения участков исследования Endotherm®. Исследование проводилось в течение 6-7 месяцев с сентября 2020 года по февраль / март 2021 года. Для каждого участка были рассмотрены несколько исходных условий для анализа. Сюда входит потребление природного газа с марта 2018 года. Осенний период 2019 — февраль 2020 года, отопительный сезон до COVID и потребление в период с марта 2020 года до установки. На Рисунке 1 показано, что эффективность школы улучшилась по сравнению с летом 2019 года, и, следовательно, более короткий базовый показатель будет рассматривается для пилотного исследования.
Выбранный базовый уровень затем сравнивается с теми же данными после установки Endotherm®. Прогнозируемое потребление рассчитывается с использованием линии тренда (в форме y = mc + c) и сравнивается с зарегистрированным базовым уровнем за период.
Накопленная сумма (CUSUM) каждого месяца с сентября 2020 года по февраль 2021 года использовалась для определения повышения энергоэффективности каждой системы.
Выбросы на диаграмме рассеяния, выявленные на этих сайтах, можно отнести к счетам за газ от заинтересованных сторон, а не к документированным данным. При ограничении передвижения в следствии COVID возможность собирать фактические показания счетчиков также была ограничена, и, таким образом, некоторые из значений оцениваются (в тренде с базовой линией) с большей экономией, а не индивидуальную ежемесячную экономию. Однако экономия за период от 6 до 7 месяцев отражает фактические показания счетчика и правильный период для нормализации с использованием градусо-дней обогрева. Сводная информация об экономии и сравнении с контрольными школами показана в Таблице 4.
За период исследования четыре школы c Endotherm® продемонстрировали значительное снижение потребления природного газа в диапазоне от 4,37% до 16,46%. Общая средняя экономия газа составляет 11,35%, что соответствует ожидаемой экономии от применения Endotherm® в размере 10-15%, как это было ранее проверено в других регионах Британской Колумбии.

Рис. 3. Анализ применения Endotherm® в школе 1
Рис. 4. Анализ применения Endotherm® в школе 2
Таблица 4. Сравнительная экономия между Endotherm® и контрольными школами

При цене за единицу в 8 долларов за гигаджоуль природного газа, период исследования обеспечил экономию газа в размере 3003 долларов, что обеспечило округу простую окупаемость в первые два года, несмотря на рост потребления, вызванный пандемией. Прогнозируемая экономия в течение следующих десяти лет оценивается в 23 282 доллара США при 500% окупаемости вложений. Снижение потребления природного газа, в свою очередь, приводит к сокращению выбросов углерода. Снижение на 375,38 ГДж компенсирует 18 760 кг CO2-эквивалента, что эквивалентно годовому выбросу четырех легковых автомобилей.
В контрольных школах, которые не получали Endotherm®, естественное потребление увеличилось на 8,05% за тот же 6-месячный пилотный период. Обзор всех школ округа показал увеличение потребления природного газа на 7,8% в 2020 году по сравнению с пропорциональным базовым уровнем.

Таблица 5. Сводная информация об экономии энергии и выбросов парниковых газов в школах

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Endotherm® был залит в четыре здания на общую сумму 6748 долларов США, включая установку. Методология пилотного исследования была разработана с учетом рекомендаций IPMVP (вариант C), сравнивающих исторический базовый уровень (нормализованный с помощью градусо-дней отопления) с данными о потреблении после установки.
За 6-7-месячный пилотный исследовательский период с сентября 2020 года по март 2021 года на 4 объектах было достигнуто снижение потребления природного газа в среднем на 11,35%, в то время как в двух контрольных зданиях для сравнения потребление природного газа в среднем увеличилось на 8,05%. Это также подтверждается анализом в масштабе округа, показывающим, что общее потребление природного газа увеличилось на 7,8% по сравнению с пропорциональным исходным уровнем.
Проект пилотного исследования позволил сэкономить 3 003 доллара за счет сокращения коммунальных расходов, что обеспечило округу простую окупаемость в течение первых двух лет. Прямое сокращение природного газа также можно рассматривать как компенсацию на 18,7 метрических тонн эквивалента диоксида углерода.
Продукт Endotherm® был прост в установке без простоя системы и ни о каких-либо механических проблемах не сообщалось в течение первых 11 месяцев эксплуатации. Ожидаемый срок службы добавки составляет более десяти лет, что обеспечивает предполагаемую рентабельность инвестиций примерно в 500%. Школьный округ Коквитлам продолжит установку Endotherm® в большем количестве школ и оценку производительности. В 2020 году школьный округ использовал 128756 ГДж природного газа. Если Endotherm® будет внедрен в масштабе округа, экономия в размере 11,35% в масштабе округа составит 14 613 ГДж, что эквивалентно экономии в размере 116 910 долларов США в год.

Использованная литература

Люнг, Дж. (2018). Обезуглероживание зданий США, Климатические инновации 2050. Центр климатических и энергетических решений (C2ES.org), Арлингтон, Вирджиния. Июль 2018 г. https://www.c2es.org/wp-content/ uploads / 2018/06 / Innovation-Building-Background-Short-07-18.pdf.

БИОГРАФИИ АВТОРОВ

Ашиш Дев, (Ashish Dev), CEM, CMVP, является специалистом по энергетике школьного округа Коквитлам с более чем с 10-летним опытом работы в сфере торговли электроэнергией, энергоаудита и управления. Ашиш Дев — инженер-механик со степенью MBA в области управления энергопотреблением и выпускником SEMAC (SEMAC (Sustainability and Energy Management)) Института технологии Британской Колумбии. Ашиш — пожизненный член Ассоциации инженеров-энергетиков (AEE), сертифицированный менеджер по энергетике (CEM®) и сертифицированный специалист по измерениям и проверке (CMVP®) с AEE. С Ашишем Девом можно связаться по электронной почте adev@sd43.bc.ca.

Адриан Петтифер (Adrian Pettyfer) — энергетический менеджер школьного округа Коквитлам с более чем 10-летним опытом управления энергопотреблением. Адриан приобрел обширный опыт и знания, работая сначала специалистом по энергетике в рамках программы Fortis BC и бизнес-консультантом по энергетике в программе LiveSmart BC правительства провинции Британская Колумбия. Адриан Петтифер — выпускник программы управления устойчивой энергией (SEMAC) в BCIT. С Адрианом Петтифером можно связаться по электронной почте apettyfer @ sd43.bc.ca.

Дейл Эдгинтон (Dale Edginton) — операционный менеджер Endo Enterprises (UK) Ltd, глобального производителя и владельца интеллектуальной собственности Endotherm®. Поддерживал запуск продукта Endotherm® в качестве менеджера по продажам в Великобритании в период с 2014 по 2017 год, Дейл переехал в Британскую Колумбию, чтобы помочь запустить производство в Северной Америке. Дейл провел более 400 тематических исследований в области M&V по Endotherm® на 4 континентах. С Дейлом Эдгинтоном можно связаться по электронной почте dale.edginton@endoenterprises.com.

Уилл Уилсон (Will Wilson) является менеджером по развитию и устойчивому развитию в Pace Solutions Corp. Как активный член AEE и CaGBC, Уилл специализируется на изучении рынка по стратегиями повышения эффективности использования воды и энергии для гидравлических систем зданий. Уилл потратил последние пять лет на развитие рынка Endotherm® в Северной Америке, проверяя энергосбережение для сотен клиентов в коммерческих, медицинских, образовательных и государственных сферах. С Уиллом Уилсоном можно связаться по адресу will@pacesolutions.com.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

шестнадцать − шесть =

Консультация