Официальный дистрибьютор компании EndoEnterprises (UK)

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

Огляд покращення характеристик опалення будівлі

АННОТАЦІЯ

Шкільний округ Коквітлам (SD43) провів пілотне дослідження, яке проводилося у 4 початкових школах в період з вересня 2020 року до березня 2021 року, щоб оцінити ефективність Endotherm® на шкільних опалювальних установках. Endotherm® – це поверхнево-активна добавка для систем водяних котлів системи опалення та вентиляції (СОВ), яка, як стверджується, покращує теплопередачу та знижує споживання енергії. Ділянки були обрані з вибірки 45 шкіл на підставі їхнього співвідношення між споживанням, градусами опалення (HDD) і герметичністю контуру опалення. Отримана базова лінія та лінія тренду використовувалися для прогнозування споживання у порівняльний період після встановлення, керуючись варіантом C Міжнародного протоколу вимірювання та перевірки ефективності (IPMVP). Вплив COVID-19 на контрольні точки було виміряно шляхом порівняння цих точок з іншими без будь-яких технологічних чи механічних змін. За 6-7-місячний період дослідження чотири пілотні центри Endotherm® знизили споживання на 11,35%, тоді як порівняні контрольні точки показали зростання на 8,05%. Протягом періоду дослідження дільниці вибірки заощадили 3003 доларів США за рахунок зниження енергоспоживання та скорочення викидів на 18 700 кг CO2-еквівалента. Виходячи з цих показників, звичайна окупність очікується протягом двох років при включенні знижки від місцевої газової компанії FortisBC Inc.
Результати пілотного дослідження будуть використані шкільним округом для подальшого затвердження встановлення на інших об’єктах у межах свого портфеля.

ВСТУП

Організації та уряди у всьому світі приділяють особливу увагу
ідеї та технології, які зменшать викиди парникових газів (ПГ)
через зміну клімату, але не впливає на нашу здатність задовольняти наші глобальні потреби в енергії. За даними Центру кліматичних та енергетичних рішень (Leung 2018), на комерційні та житлові будівлі припадає 29% усіх викидів парникових газів у Північній Америці. Опалення приміщень є найбільшим кінцевим використанням в будівлях, що споживають більше 7 трильйонів Джоулей енергії. Оптимізація ефективності котельнь, як і раніше, відіграватиме велику роль у досягненні цілей зі скорочення викидів.
Водяні котельні системи, з яких складається більшість комерційних опалювальних установок, зазвичай вимагають хімічних добавок, включаючи інгібітори корозії для зменшення корозії та гліколь для запобігання замерзанню. Досягнення технології водорозчинних присадок призвели до рішень, які покращують теплопередачу, знижують споживання енергії та викиди парникових газів.
Pace Solutions Corp представила Endotherm® як енергозберігаючу
добавку для водяних котельнь. Вода використовується у всіх водяних котельнях як засіб доставки тепла від котла по всій будівлі. Endotherm® знижує поверхневий натяг котлової води, збільшуючи площу контактної поверхні, доступну для передачі тепла. Поліпшення теплопередачі призводить до доведеного зниження енергоспоживання та викидів на 10-15%.
Endotherm® – це термічно стабільна неіоногенна поверхнево-активна речовина, яка може знижувати поверхневий натяг води більш ніж на 60% при лише 1% розведенні. При нижчому поверхневому натягу змочений периметр або площа теплового контакту води в системі покращується, забезпечуючи підвищену турбулентність через прикордонний шар на поверхні теплопередачі. Цей ефект показано на Мал. 1 та 2.

Мал. 1. Ефект EndoTherm
Мал. 2. Як Endotherm підвищує ефективність котла та зменшує викиди CO2

Це призводить до підвищення ефективності теплопередачі та ΔT (різниці між температурами подачі та повернення). Зрештою додавання Endotherm® дозволяє будівлям швидше досягати заданих значень термостату, скорочуючи час роботи, а також скорочуючи втрати димових газів у системах конденсаційних котлів.
З 2018 року FortisBC, компанія з розподілу електроенергії та природного газу в канадській провінції Британська Колумбія, провела незалежне експертне дослідження Endotherm® у 25 будинках у рамках своєї демонстраційної програми інновацій, внаслідок чого FortisBC було запропоновано знижку. клієнтів у липні 2020 року. FortisBC пропонує знижку у розмірі 200 доларів США за галон для Endotherm® у точках продажу.
Відповідно до Закону Британської Колумбії про відповідальність за зміну клімату, всі організації державного сектору (PSO) повинні скоротити викиди парникових газів на 40% (нижче за рівень 2007 року) до 2030 року, на 60% до 2040 року та на 80% до 2050 року. електроенергія виробляється з відновлюваних джерел енергії, тому зниження споживання газу має важливе значення для PSO у досягненні цієї мети.
Шкільний округ Кокітлам – один із найбільших шкільних округів Британської Колумбії, в якому знаходиться 87 шкіл. Район активно шукає можливості зменшити викиди парникових газів у школах, які в першу чергу пов’язані з опалювальними котлами. Під час конференції AEE West 2020 компанія Pace Solutions Corp надала інформацію про Endotherm®. Намір перевірити твердження Endotherm® про енергоефективність, шкільний округ Коквітлам впровадив пілотний проект у чотирьох початкових школах.

МЕТОДОЛОГІЯ

Щоб оцінити ефективність цієї добавки, шкільний округ Кокітлам за підтримки Pace Solutions Corp. провів дослідження. Дослідження було поділено на 3 частини:

• вибір місця заливання;
• заливання;
• перевірка вимірювань та верифікації (M&V).

Вибір місця

Спочатку аналіз було проведено у 45 школах, які перебувають у віданні шкільного округу, з використанням історичних даних про щомісячні рахунки за опалення від FortisBC. Ділянки з найсильнішою історичною кореляцією між споживанням газу та градусо-днями опалення (HDD) були обрані як найкращі кандидати для перевірки енергозбереження Endotherm®. Школи були виключені з дослідження, якщо вони мали нещодавні або заплановані модифікації на час пілотного періоду або мали значні витоки із гідравлічних систем. Було визначено чотири ідеальні будівлі-кандидати, які показані в Таблиці 1. Щоб надати репрезентативну вибірку різних типів систем у шкільному окрузі, було обрано два майданчики з конденсаційними котлами та два майданчики з атмосферними котлами.

Таблиця 1. Розрахунки енергетичного базового навантаження для шкіл

Реалізація

Endotherm® додається в дозі з розрахунку 1% загального обсягу системи. Його можна вводити або додавати у водяну систему опалення через вхід підживлення, аналогічну додаванню гліколю або інгібіторів.
Endotherm® було додано до котлової води у кожній із чотирьох шкіл у серпні 2020 року. Установка зайняла приблизно одну годину на кожному майданчику і не вимагала простою чи зміни в роботі системи опалення. Жодних змін до системи не вносилося, щоб підвищити ефективність Endotherm®. Зведена вартість модернізації представлена у таблиці 2.

Таблиця 2. Вартість проекту Endotherm®

Огляд вимірювань та перевірки

Дослідження вимірювання та перевірки (M&V) для цього проекту ґрунтувалося на Міжнародному протоколі вимірювання та перевірки ефективності IPMVP версія C. Історичний базовий рівень споживання вимірюється на всіх ділянках шляхом порівняння використання газу із градусо-днями обігріву. Вибрані пілотні майданчики мають гарну кореляцію між HDD та використанням газу, тому будь-яка зміна у споживанні газу буде легко ідентифікувати.
Споживання природного газу нормалізовано за погодними умовами з урахуванням коливань зовнішньої температури з використанням значень градусо-днів обігріву від берегової станції Пітт-Медоуз (базова внутрішня температура18,5°C).
Лінія регресії була розрахована з використанням історичного вжитку. Була розрахована лінія тренду, яку можна використовуватиме прогнозування споживання з урахуванням відомого значення градусо-днів обігріву цього місяця. Це можна порівняти з розрахунковим споживанням за будь-який конкретний місяць, щоб визначити зміну споживання, спричиненого Endotherm®.

РЕЗУЛЬТАТИ НАУКОВИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ

Основна мета цього дослідження полягала у виявленні маловитратних можливостей для поліпшення характеристик будівлі та зниження енергоспоживання замість виконання великих проектів зі значними капітальними витратами. Споживання енергії за останні 2 роки було проаналізовано та представлено разом із зведеною інформацією у Таблиці 3.

Таблиця 3. Енергоспоживання, вартість та ефективність газу в 2019-2020 рр.

Зазначимо, що пандемія COVID-19 вплинула на традиційне використання приміщень і зайнятість і, отже, на потребу в енергії на місцях. Багато шкіл закрилися у березні 2020 року, що могло позначитися на скороченні споживання на деяких (але не на всіх) об’єктах у період із березня по травень 2020 року. У зв’язку з повторним відкриттям шкіл (і будівель загалом) у вересні 2020 року ASHRAE випустила регламент:

  1. Збільште вентиляцію зовнішнього повітря.
  2. Вимкніть вентиляцію з контролем за потребою.
  3. Відкрийте мінімальні повітряні заслінки зовнішнього повітря на 100%, щоб максимізувати надходження свіжого повітря і виключити рециркуляцію повітря.
  4. Забезпечте роботу систем довше (якщо можливо цілодобово без вихідних), щоб покращити циркуляцію повітря

Це призвело до добре задокументованого загального збільшення споживання у будинках Північної Америки.
З цієї причини було вирішено провести такий же аналіз для двох аналогічних початкових шкіл, в яких не було встановлено Endotherm®, щоб використовувати їх як контроль для порівняння ділянок дослідження Endotherm®. Дослідження проводилося протягом 6-7 місяців з вересня 2020 року до лютого / березня 2021 року. Для кожної ділянки було розглянуто кілька вихідних умов аналізу. Сюди входить споживання газу з березня 2018 року. Осінній період 2019 – лютий 2020 року, опалювальний сезон до COVID та споживання в період з березня 2020 року до встановлення. На Малюнку 1 показано, що ефективність школи покращилася порівняно з літом 2019 року, і, отже, коротший базовий показник буде розглядатися для пілотного дослідження.
Вибраний базовий рівень потім порівнюється з тими самими даними після встановлення Endotherm®. Прогнозоване споживання розраховується з використанням лінії тренду (у формі y = mc + c) та порівнюється із зареєстрованим базовим рівнем за період.
Накопичена сума (CUSUM) кожного місяця з вересня 2020 по лютий 2021 використовувалася для визначення підвищення енергоефективності кожної системи.
Викиди на діаграмі розсіювання, виявлені на цих сайтах, можна віднести до рахунків за газ від зацікавлених сторін, а не документованих даних. При обмеженні пересування через COVID можливість збирати фактичні показання лічильників також була обмежена, і, таким чином, деякі з значень оцінюються (в тренді з базовою лінією) з більшою економією, а не індивідуальну щомісячну економію. Однак економія за період від 6 до 7 місяців відображає фактичні показання лічильника та правильний період для нормалізації з використанням градусо-днів обігріву. Зведену інформацію про економію та порівняння з контрольними школами показано в Таблиці 4.
За період дослідження чотири школи з Endotherm® продемонстрували значне зниження споживання природного газу в діапазоні від 4,37 до 16,46%. Загальна середня економія газу становить 11,35%, що відповідає очікуваній економії від застосування Endotherm® у розмірі 10-15%, як це було перевірено раніше в інших регіонах Британської Колумбії.

Мал. 3. Аналіз застосування Endotherm® у школі 1
Мал. 4. Аналіз застосування Endotherm® у школі 2
Таблиця 4. Порівняльна економія між Endotherm® та контрольними школами

При ціні за одиницю в 8 доларів за гігаджоуль природного газу період дослідження забезпечив економію газу в розмірі 3003 доларів, що забезпечило округу просту окупність у перші два роки, незважаючи на зростання споживання, викликане пандемією. Прогнозована економія протягом наступних десяти років оцінюється в 23 282 долари США за 500% окупності вкладень. Зниження споживання газу, своєю чергою, призводить до скорочення викидів вуглецю. Зниження на 375,38 ГДж компенсує 18 760 кг CO2-еквівалента, що еквівалентно річному викиду чотирьох легкових автомобілів.
У контрольних школах, які не отримували Endotherm®, природне споживання збільшилося на 8,05% за 6-місячний пілотний період. Огляд усіх шкіл округу показав збільшення споживання природного газу на 7,8% у 2020 році порівняно із пропорційним базовим рівнем.

Таблиця 5. Зведена інформація про економію енергії та викидів парникових газів у школах

ВИСНОВОК

Endotherm® було залите у чотири будівлі на загальну суму 6748 доларів США, включаючи установку. Методологію пілотного дослідження було розроблено з урахуванням рекомендацій IPMVP (варіант C), які порівнюють історичний базовий рівень (нормалізований за допомогою градусо-днів опалення) з даними про споживання після встановлення.
За 6-7-місячний пілотний дослідний період з вересня 2020 року до березня 2021 року на 4 об’єктах було досягнуто зниження споживання природного газу в середньому на 11,35%, тоді як у двох контрольних будівлях для порівняння споживання природного газу в середньому збільшилося на 8,05%. Це також підтверджується аналізом у масштабі округу, що показує, що загальне споживання газу збільшилося на 7,8% проти пропорційним вихідним рівнем.
Проект пілотного дослідження дозволив заощадити 3003 долари за рахунок скорочення комунальних витрат, що забезпечило округу просту окупність протягом перших двох років. Пряме скорочення природного газу можна розглядати як компенсацію на 18,7 метричних тон еквівалента діоксиду вуглецю.
Продукт Endotherm® був простий в установці без простою системи і жодних механічних проблем не повідомлялося протягом перших 11 місяців експлуатації. Очікуваний термін служби добавки становить понад десять років, що забезпечує передбачувану рентабельність інвестицій приблизно 500%. Шкільний округ Коквітлам продовжить встановлення Endotherm® у більшій кількості шкіл та оцінку продуктивності. У 2020 році шкільний округ використав 128 756 ГДж природного газу. Якщо Endotherm® буде впроваджено у масштабі округу, економія у розмірі 11,35% у масштабі округу становитиме 14 613 ГДж, що еквівалентно економії у розмірі 116 910 доларів США на рік.

Ashish Dev, Adrian Pettyfer, Will Wilson and Dale Edginton

Використана література

Люнг, Дж. (2018). Обезуглерожування будівель США, Кліматичні інновації 2050. Центр кліматичних та енергетичних рішень (C2ES.org), Арлінгтон, Вірджинія. Липень 2018 р. https://www.c2es.org/wp-content/ uploads / 2018/06 / Innovation-Building-Background-Short-07-18.pdf.

БІОГРАФІЇ АВТОРІВ

Ашиш Дев, (Ashish Dev), CEM, CMVP, є спеціалістом з енергетики шкільного округу Коквітлам з більш ніж 10-річним досвідом роботи у сфері торгівлі електроенергією, енергоаудиту та управління. Ашиш Дев – інженер-механік зі ступенем MBA в галузі управління енергоспоживанням та випускником SEMAC (SEMAC (Sustainability and Energy Management)) Інституту технології Британської Колумбії. Ашиш – довічний член Асоціації інженерів-енергетиків (AEE), сертифікований менеджер з енергетики (CEM®) та сертифікований спеціаліст з вимірювань та перевірки (CMVP®) з AEE.

Адріан Петтіфер (Adrian Pettyfer) – енергетичний менеджер шкільного округу Коквітлам з більш ніж 10-річним досвідом управління енергоспоживанням. Адріан набув великого досвіду та знань, працюючи спочатку спеціалістом з енергетики в рамках програми Fortis BC та бізнес-консультантом з енергетики у програмі LiveSmart BC уряду провінції Британська Колумбія. Адріан Петтіфер – випускник програми управління стійкою енергією (SEMAC) у BCIT.

Дейл Едгінтон (Dale Edginton) – операційний менеджер Endo Enterprises (UK) Ltd, глобального виробника та власника інтелектуальної власності Endotherm®. Підтримував запуск продукту Endotherm® як менеджера з продажу у Великій Британії в період з 2014 по 2017 рік, Дейл переїхав до Британської Колумбії, щоб допомогти запустити виробництво в Північній Америці. Дейл провів понад 400 тематичних досліджень в області M&V з Endotherm® на 4 континентах.

Уілл Вілсон (Will Wilson) є менеджером з розвитку та сталого розвитку в Pace Solutions Corp. Як активний член AEE та CaGBC, Вілл спеціалізується на вивченні ринку зі стратегіями підвищення ефективності використання води та енергії для гідравлічних систем будівель. Вілл витратив останні п’ять років на розвиток ринку Endotherm® у Північній Америці, перевіряючи енергозбереження для сотень клієнтів у комерційних, медичних, освітніх та державних сферах.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

2 × 4 =

Консультация