Jak wybór komercyjnych systemów HVAC wpływa na koszty eksploatacji w dłuższej perspektywie czasowej

Większość firm, rozważając zakup komercyjnego systemu HVAC, bierze pod uwagę wyłącznie koszty początkowe. Powinny jednak skupić się na kosztach eksploatacji. 

Przy wyborze systemu należy wziąć pod uwagę takie czynniki, jak współczynnik wydajności (COP), opłaty za szczytowe zapotrzebowanie na energię czy też zachowanie systemu w przypadku wzrostu temperatury zewnętrznej. Odpowiednio dobrany system pozwala oszczędzać pieniądze w dłuższej perspektywie, a nie tylko na początku. 

Przeanalizowaliśmy te dane na przykładzie sześciu rzeczywistych budynków w Australii. Wyniki mówią same za siebie: Climate Wizard komercyjne urządzenia HVAC stanowią lepszą decyzję finansową w perspektywie długoterminowej. 

Dlaczego koszty eksploatacji stanowią największą pozycję w wydatkach związanych z systemami HVAC

Systemy HVAC stanowią zazwyczaj 40 do 50% całkowitego zużycia energii w budynku komercyjnym. To sprawia, że jest to jeden z najwyższych kosztów eksploatacyjnych w większości budynków komercyjnych. Decyzje dotyczące systemów HVAC to długoterminowe zobowiązanie, a wybór niewłaściwego urządzenia komercyjnego może skazać cię na korzystanie z nieefektywnego systemu przez 10 do 15 lat. 

Jeśli obecnie korzystasz z urządzenia HVAC o współczynniku COP wynoszącym 3, zużywa ono trzy razy więcej energii elektrycznej niż system o współczynniku COP wynoszącym 9, aby zapewnić taką samą wydajność chłodniczą. Wyobraź sobie, jak to się kumuluje na Twoim rachunku za prąd w ciągu 12 miesięcy. 

Większość przedsiębiorstw komercyjnych nie zdaje sobie sprawy, że systemy chłodnicze w znacznym stopniu opierają się również na recyrkulacji klimatyzowanego powietrza. W budynkach, w których drzwi są często otwierane (np. magazyny, sklepy detaliczne, siłownie, centra usługowe), powietrze to nieustannie ucieka, co zmusza system do intensywniejszej pracy w celu utrzymania temperatury. 

Do tego dochodzą opłaty za szczytowe zapotrzebowanie naliczane przez dostawcę energii. Systemy chłodnicze osiągają szczytowe zużycie energii w najgorętsze dni, czyli właśnie wtedy, gdy wszyscy korzystają z klimatyzacji. W zasadzie ponosisz podwójne koszty w rachunkach za prąd. 

Pobór mocy w systemach chłodniczych z odparowaniem pośrednim pozostaje na stosunkowo stałym poziomie niezależnie od temperatury zewnętrznej, więc nie dochodzi do gwałtownych skoków zapotrzebowania na energię. Co więcej, ich wydajność chłodnicza faktycznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, co sprawia, że idealnie sprawdzają się w upalne dni. 

Co powoduje wzrost kosztów eksploatacji komercyjnych systemów HVAC

Niewłaściwa izolacja budynku

Szczeliny, nieizolowane dachy i źle uszczelnione drzwi powodują, że system HVAC musi pracować ciężej, niż powinien. Strata chłodnego powietrza może również wynikać z wysokiego obciążenia cieplnego wewnątrz pomieszczeń, spowodowanego przez sprzęt i oświetlenie. Bez odpowiedniego zarządzania obciążeniem lub podziału na strefy czynniki te mogą codziennie, w sposób niezauważalny, zwiększać zapotrzebowanie na chłodzenie oraz koszty eksploatacji.

Przed wyborem nowego systemu warto najpierw dokonać oceny przegród zewnętrznych budynku. 

Przewymiarowanie lub niedowymiarowanie systemu

Nieprawidłowe dobranie wielkości instalacji generuje koszty w obu kierunkach. Urządzenia o zbyt dużej mocy szybko osiągają ustawioną temperaturę, wyłączają się, a następnie nieustannie ponownie się uruchamiają, przy czym każde uruchomienie wiąże się z gwałtownym poborem mocy. Z kolei urządzenia o zbyt małej mocy pracują nieprzerwanie pod pełnym obciążeniem i mają trudności z nadążaniem za zapotrzebowaniem w dni szczytowego obciążenia.

Brak planu zagospodarowania przestrzennego i nieodpowiednie planowanie harmonogramu

Praca pełnowymiarowej komercyjnej instalacji HVAC w pustym budynku po godzinach pracy to jedna z najczęstszych i możliwych do uniknięcia przyczyn nadmiernych kosztów. Integracja z systemem BMS, programowalne timery oraz sterowanie strefowe mogą znacznie ograniczyć to marnotrawstwo.

Większość komercyjnych urządzeń HVAC posiada wbudowane funkcje planowania pracy i ważne jest, aby je odpowiednio skonfigurować. Bez właściwego ustawienia czasów uruchamiania, wyłączania i obniżania temperatury systemy pracują niepotrzebnie na pełnej mocy w okresach, gdy pomieszczenia są puste. 

Odroczone prace konserwacyjne

Zabrudzone filtry, zużyte rdzenie wymienników ciepła oraz zatkane odpływy – wszystko to obniża wydajność urządzenia HVAC. Źle konserwowane urządzenie pobiera taką samą lub większą moc, zapewniając jednocześnie mniejszą wydajność chłodniczą. 

Ważne jest, aby regularnie serwisować urządzenie. W przeciwnym razie będziesz płacić te same rachunki za prąd, otrzymując przy tym mniejszą wydajność. 

Technologia nieodpowiednia dla klimatu

Ważne jest, aby wybrać system odpowiedni do panujących warunków klimatycznych. Wspominaliśmy na przykład, że wydajność pośrednich systemów wyparnych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. W niektórych przypadkach najlepszą wydajność systemu HVAC można osiągnąć dzięki rozwiązaniu hybrydowemu. W klimacie wilgotnym urządzenie typu „ Climate Wizard ” może przejąć większość obciążenia chłodniczego, podczas gdy system DX zapewnia docelowe chłodzenie i utrzymuje precyzyjne temperatury zadane.

Jak wyglądają dane liczbowe dla sześciu budynków w Australii

Te studia przypadków pokazują, w jaki sposób wybór odpowiedniego komercyjnego urządzenia HVAC pozwolił sześciu australijskim budynkom na oszczędności w zakresie kosztów eksploatacji w dłuższej perspektywie.

Bunnings Alice Springs: o 93% mniejsze zużycie energii na chłodzenie przy temperaturze 40°C

Sieć Bunnings prowadziła sklep o powierzchni 5 835 m² z otwartym układem w jednej z najgorętszych części Australii – w Alice Springs. Zainstalowanie 21 agregatów CW-H15S Plus o łącznej wydajności chłodniczej wynoszącej 592 kW przyniosło następujące korzyści:

• 93-procentowe zmniejszenie rocznego zużycia energii na chłodzenie w porównaniu z systemem chłodniczym
• Spadek szczytowego zapotrzebowania na energię o 72%
• Około 70 600 dolarów rocznych oszczędności w kosztach operacyjnych.

Schinella’s Market SA: 71% oszczędności energii bez utraty jakości produktów 

Schinella’s Market to targowisko z świeżymi produktami w Australii Południowej, które przez cały rok wymaga stabilnego powietrza o niskiej wilgotności. Dzięki zainstalowaniu czterech urządzeń typu CW-H15, pracujących w trybie samodzielnego chłodzenia, osiągnięto następujące korzyści:

• Spadek zapotrzebowania na energię o 71% w porównaniu z równoważnym systemem chłodniczym
• 34 000 kWh oszczędności rocznie
• Stały przepływ suchego powietrza przyczynił się również do wydłużenia okresu przydatności do spożycia świeżych produktów.

Tesla O’Connor w stanie Waszyngton: zmniejszenie mocy szczytowej o 72% w hali warsztatowej o powierzchni 2 310 m²

Warsztat O’Connor firmy Tesla charakteryzował się wysokimi sufitami i częstym otwieraniem dużych drzwi. Zainstalowano osiem urządzeń CW-H15S Plus, aby zapewnić:

• 180 kW mocy chłodniczej przy temperaturze powietrza nawiewanego wynoszącej 16,2°C
• Osiągnięto 72-procentową redukcję szczytowego zapotrzebowania na moc w porównaniu z systemem DX
• Oszczędność rzędu 46,8 kW w godzinach szczytu

83 Pirie Street, Adelaide: 79% oszczędności mocy wejściowej w 17-piętrowym wieżowcu biurowym

Był to wieżowiec biurowy o powierzchni ponad 30 000 m², który miał uzyskać certyfikaty Platinum WELL, 6-gwiazdkowy Green Star oraz 5,5-gwiazdkowy NABERS. Zainstalowano sześć urządzeń typu CW-H15S Plus oraz cztery urządzenia typu CW-80, aby zapewnić: 

• 37 300 l/s wstępnie schłodzonego powietrza zewnętrznego
• 79-procentowe zmniejszenie szczytowej mocy wejściowej w porównaniu z modelem referencyjnym DX 
• Oszczędności rzędu 352 000 kWh rocznie
• Uzyskano wszystkie trzy certyfikaty

KFC w Goodna (stan Queensland): Pośrednie chłodzenie wyparne w kuchni o wysokiej wilgotności

W tej restauracji KFC w Queensland w okolicy komercyjnych okapów wentylacyjnych wytwarza się znaczna ilość ciepła. Zainstalowano urządzenie CW-H15S Plus (Supercool) w celu dostarczania schłodzonego powietrza uzupełniającego bezpośrednio do systemu wentylacyjnego kuchni. Oto, jakie efekty udało się osiągnąć:

• Obniżanie temperatury w kuchni w godzinach szczytu
• Zmniejszenie obciążenia istniejących urządzeń HVAC
• Poprawa jakości powietrza zarówno w kuchni, jak i w jadalni

Instytut Sportu Australii Południowej: tablice informacyjne IEC i system wstępnego chłodzenia w centrum sportowym wysokich osiągnięć

Nowy obiekt SASI w Mile End wymagał oddzielnych rozwiązań klimatyzacyjnych dla boiska do koszykówki/netballu oraz studia Movement Studio. Samodzielny system IEC ze zintegrowanymi nagrzewnicami kanałowymi obsługuje boisko przez cały rok, natomiast system wstępnego chłodzenia IDEC zasila centralę wentylacyjną studia Movement Studio, zmniejszając obciążenie chłodnicze centrali w okresach wzmożonej aktywności. Wszystkie urządzenia są zintegrowane z systemem BMS, co umożliwia scentralizowane sterowanie i monitorowanie wydajności. Oto, co udało się osiągnąć dzięki tym urządzeniom: 

• Współczynnik wydajności (COP) wynoszący 22,4 przy temperaturze 40°C w porównaniu z wartością około 2,5–3 dla systemu chłodniczego wykonującego tę samą pracę
• Około 7–10 razy większa wydajność w najgorętsze dni w Adelajdzie
• Temperatura powietrza nawiewanego w miesiącach letnich wynosi 12–16°C

Najważniejsze wnioski

Wybór komercyjnego systemu HVAC ma wpływ na koszty eksploatacji, co potwierdzają wyniki australijskich firm. Jeśli chcesz sprawdzić, jak wyglądają dane liczbowe dla Twojego budynku, nasz zespół pod adresem Seeley International może ocenić wymagania Twojego obiektu i zaproponować odpowiedni system, który będzie służył przez dziesiątki lat. 

Zapoznaj się z ofertą komercyjnych systemów HVAC firmy Seeley International lub skontaktuj się już dziś z inżynierem ds. obiektów komercyjnych.

Często zadawane pytania

Skąd mam wiedzieć, czy mój komercyjny system HVAC generuje wyższe koszty niż powinien?

Jeśli Twój komercyjny system HVAC ma ponad 10 lat, jego koszty eksploatacji są zazwyczaj wyższe niż w przypadku nowszych modeli. Nowoczesne modele systemów HVAC są wyposażone w bardziej energooszczędne komponenty oraz czynniki chłodnicze o mniejszym wpływie na środowisko, co pozwala obniżyć koszty eksploatacji. Wykorzystują one również połączenie wielu technologii zamiast opierać się na jednym urządzeniu, dzięki czemu są bardziej wydajne.

Co ma największy wpływ na koszty eksploatacji: sam system czy sposób zaprojektowania budynku?

Zarówno system HVAC, jak i sam budynek mają wpływ na koszty eksploatacji. Wiek systemu i jego współczynnik efektywności energetycznej odgrywają dużą rolę w tym, ile kosztuje jego codzienne użytkowanie. Ponadto istotne znaczenie mają również jakość konserwacji oraz to, jak inteligentnie system radzi sobie z obciążeniem w godzinach szczytu i poza szczytem. W przypadku budynku kluczowe znaczenie mają szczelność i projekt.

Jaka jest różnica między pośrednim chłodzeniem wyparnym a standardowym systemem chłodniczym?

W przypadku pośredniego chłodzenia wyparnego przepływ powietrza jest rozdzielany na dwa oddzielne strumienie za pomocą wymiennika ciepła. Pierwszy strumień (zwany strumieniem powietrza roboczego) wykorzystuje parowanie do pochłaniania ciepła, a następnie jest odprowadzany na zewnątrz jako ciepłe, wilgotne powietrze. Drugi strumień filtruje i schładza powietrze z zewnątrz, a następnie dostarcza je do wnętrza pomieszczenia.

W systemach chłodniczych wykorzystuje się syntetyczny czynnik chłodniczy (np. R410 lub R32), który krąży w czterech elementach: parownik pochłania ciepło z wnętrza pomieszczenia, sprężarka zwiększa ciśnienie gazu, skraplacz odprowadza to ciepło na zewnątrz, a zawór rozprężny przywraca czynnik chłodniczy do stanu początkowego przed ponownym rozpoczęciem cyklu.

Czy chłodzenie wyparne sprawdza się w wilgotnym klimacie Australii, czy tylko w suchym?

Tak, chłodzenie wyparne może sprawdzać się w niektórych wilgotnych regionach Australii. Jednak bardzo wysoka wilgotność powietrza może ograniczyć skuteczność chłodzenia budynku, zwłaszcza jeśli wilgotność ta utrzymuje się na stałym poziomie. Chłodzenie wyparne najlepiej sprawdza się zazwyczaj w klimacie suchym.

Ile faktycznie można zaoszczędzić dzięki zmianie systemu i jak długo trwa zwrot z inwestycji?

Trudno jest dokładnie określić, o ile, ponieważ oszczędności zależą od sposobu użytkowania systemu, jego wielkości oraz temperatur panujących na zewnątrz. Jednak w sytuacjach, w których Climate Wizard system jest wykorzystywany do wstępnego chłodzenia, zazwyczaj odnotowujemy oszczędności energii rzędu około 50%. W przypadku samodzielnych zastosowań chłodniczych oszczędności mogą sięgać nawet 80%. Odnotowujemy również, że systemy Climate Wizard zintegrowane z rozwiązaniem HVAC wykazały 30-procentową poprawę efektywności energetycznej.

Czym jest COP i dlaczego ma większe znaczenie niż cena początkowa?

Współczynnik wydajności (COP) jest miarą tego, jak efektywnie układ chłodniczy przekształca energię w moc chłodniczą. Wyższy współczynnik COP oznacza, że układ wytwarza więcej mocy chłodniczej na każdy zużyty kilowat energii elektrycznej.
Układ HVAC o wyższym współczynniku COP zużywa mniej energii elektrycznej, aby zapewnić tę samą moc chłodniczą, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji. Tańszy komercyjny układ HVAC o wyższym współczynniku COP może generować wyższe koszty eksploatacji, ponieważ zużywa znacznie więcej energii.

Czy muszę wymienić cały system, czy też mogę zainstalować chłodzenie wyparowe jako uzupełnienie tego, co już mam?

Nie ma potrzeby wymiany całego systemu HVAC. Niektóre systemy chłodzenia wyparnego często mogą zastąpić istniejące urządzenia HVAC. Należy jednak dokładnie to zaplanować i zaprojektować, ponieważ systemy chłodzenia wyparnego i chłodnicze działają zupełnie inaczej i nie współpracują ze sobą. Właściwa konfiguracja zależy od budynku, warunków klimatycznych i liczby użytkowników. Skontaktuj się z naszymi inżynierami , jeśli chcesz, abyśmy dokonali oceny Twojego budynku.

Jakie certyfikaty budowlane są zgodne z systemem pośredniego chłodzenia wyparowego?

Systemy takie jak Climate Wizard spełniają wymagania różnych certyfikatów budowlanych obowiązujących w Australii, a mianowicie: Green Star (Australia), NABERS (Australia), WELL Building Standards, LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) oraz BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method). Inżynierowie z firmy „ Climate Wizard ” mogą pomóc Państwu w spełnieniu australijskich norm, takich jak AS 1668.1 i AS 1668.2 dotyczących wentylacji mechanicznej i klimatyzacji, a także Krajowego Kodeksu Budowlanego (NCC).