Energie-efficiëntie in Gebouwen: Bewezen Strategieën voor Besparing

Tips & Technieken voor Energiebesparing in Gebouwen

De hoge energiekosten beïnvloeden alle sectoren van de economie negatief en een gedetermineerde inspanning om het energieverbruik en de kosten te verlagen is daarom noodzakelijk. We hebben energiebesparing en een energie-efficiënt systeem nodig in onze huizen, evenals in de industriële en commerciële sectoren. Energie is een van de belangrijkste inputfactoren voor de industrie en de steunpilaar van de economische ontwikkeling van het land.

Voor een ontwikkelingsland neemt het energiesector een cruciale plaats in gezien de steeds stijgende energiebehoefte die enorme kapitaalinvesteringen vereist. Het primaire doel van de energiedienstaudit is om manieren te bepalen om het energieverbruik te verlagen om de operationele kosten te verlagen.

Energie kan ook worden bespaard als het correct wordt beheerd. Het benutten van dezelfde energie voor maximaal gebruik is de sleutel tot een efficiënt systeem.

Let op: De kosten die voor berekeningen worden genomen, zijn slechts voorbeeldmatig en kunnen per land verschillen.

Hieronder volgen enkele van de praktische en meest toegepaste manieren van energiebesparing in gebouwen:

• Lees ook: Verlichtingsontwerp Berekening in een Gebouw – Stap voor Stap

Vervanging van Hoogvermogen Armaturen door Lage Verlichting (LED-verlichting) in het Gebouw

Overweeg een oud gebouw met de volgende traditionele verlichting, en de besparing als we de oude lichten vervangen door de respectieve LED-lampen:

(Alle gegevens variëren per land en fabrikant en zijn alleen voor referentiedoeleinden, prijzen in USD ($) die gebruikt worden voor berekening van de terugverdientijd)

• 300 CFL's van 36 watt vervangen door 18W LED
  Besparing = (aantal lichten) x (waarde bestaande lamp – waarde vervangende lamp) = 300×36 - 300×18 = 5400W
• 250 TL-buizen van 40W met 20W LED-verlichting
  Besparing = 250×40 - 250×20 = 5000W
• 20 Metal Halide lichten van 150W met 45W LED warm wit
  Besparing = 20×150 - 20×45 = 2100W
• 5 Hoge Druk Natriumdamp lichten van 250W met 90W LED warm wit
  Besparing = 5×250 - 5×90 = 800W

Totale besparing na vervanging = (5400+5000+2100+800) Watt = 13,32 kW

Stel het kantoor werkt 10 uur per dag, 300 dagen per jaar en energiekosten zijn $ 0,10/eenheid.

Besparing in $ = 13,32 × 10 × 300 × 0,1 = $ 3.996/jaar (Het zal meer zijn voor kantoren die 24/7 werken)

Investering: – (i)

LED-verlichting - kosten van LED/watt is $ 1 = (300×18 + 250×20 + 20×45 + 5×90) × 1 $/watt = $ 11.750

Terugverdientijd = (Totale investering) / (Besparing per jaar) = 11750 / 3996 = 2 jaar 11 maanden.

Lichttechnische prestatiekenmerken van veelvoorkomende armaturen

Typisch levert LED-verlichting 80-105 lumen/watt.

• Houd interieure gebouwmuurs schoon en geschilderd met lichte kleuren om licht te reflecteren.
• Gebruik lage scheidingswanden om het licht in kantoorruimtes te "delen". In plaats van twee 20 watt T5 TL-buizen kan één 40 watt TL-buiz gebruikt worden voor gedeelde verlichting in toiletten. Stel taakverlichting voor in plaats van algemene ruimteverlichting.

Lees ook: Energie-efficiënte Verlichting en Technieken om thuis te Implementeren.

Bezettingssensoren (Occupancy Sensors):

Bezettingssensoren kunnen worden gebruikt voor energiebesparing. Het kan de bezetting in de ruimte detecteren en de lichten uitschakelen wanneer er geen bezetting is. Het wordt op het schakelbord geplaatst. Wanneer er geen bezetting in de ruimte is, zou het de stroomvoorziening van lichten en ventilatoren van het schakelbord afkappen, zelfs als de schakelaar aan staat.

Zelfs dit zou de kans op oververhitting en brand in apparaten verminderen als iemand vergeet het uit te zetten. We kunnen selecteren welke apparaten we automatisch willen uitschakelen wanneer we niet in de kamer zijn, zoals AC, VENTILATOREN, LICHTEN, etc. door een enkele bezettingssensor om de kosten van individuele sensoren per apparaat te verlagen. Andere apparaten zoals koelkast, etc. kunnen handmatig in- en uitgeschakeld worden.

Het kan tot 10% van het energieverbruik voor verlichting besparen, wat een best practice is om energiebesparing in de huishoudelijke en commerciële sector te bereiken.

Voor 60 bezettingssensoren te gebruiken (10 kW verlichtingslast)

Besparing = 20% van 10kW × 10 × 300 × 0,1 = $ 600

Investering (kosten van één sensor is $ 16) = 60 × 16 = $ 960

Terugverdientijd = 960 / 600 = 1 jaar 7 maanden.

Schakelaar voor AC zal anders zijn dan voor lichten, dus we moeten 60 andere sensoren voor AC gebruiken (1,5 TR elk). Zij zullen ook 10% stroomverbruik besparen, maar hun kosten zullen hoger zijn door de hogere stroomwaarde.

Besparing = 60 × 1,5 TR = 90 × 1,2 = 108 kW

20% van 108 kW = 21,6 kW

Besparing in $ = 21,6 × 10 × 300 × 0,1 = $ 6.480

Investering in $ = 60 × 40 = $ 2.400

Terugverdientijd = 2400 / 6480 = 4,5 maanden.

Zet de ventilatorsnelheid op "hoog" behalve bij erg vochtig weer. Bij vocht trekt een lage ventilatorsnelheid meer vocht uit de lucht. Houd apparaten weg van uw airconditioning-thermostaat. Warmte van apparaten zorgt ervoor dat de airconditioner langer draait. Open ramen in plaats van airconditioners of ventilatoren op koele dagen en avonds. Kleed u passend voor buitenafstandscondities.

Andere Focusgebieden – Gebruik van bezettingssensoren, Fotocellen/ Timers voor Terreinverlichting

Automatische timers kunnen geïnstalleerd worden voor de terreinverlichting. Met technologische vooruitgang kunnen schemeringsschakelaars gebruikt worden om de verlichting afhankelijk van de beschikbaarheid van daglicht in te schakelen. Er moet echter zorgvuldig zijn om ervoor te zorgen dat de sensor op een plaats wordt geïnstalleerd die vrij is van schaduwen, lichtbundels van voertuigen en storende invloeden van vogels. Dimners kunnen ook in combinatie met fotocontrole worden gebruikt.

Infrarood- en ultrasoon bezettingssensoren kunnen gebruikt worden om verlichting in kabinetten te regelen. Het mag opgemerkt worden dat meer geavanceerde bezettingssensoren een combinatie van zowel infrarood- als ultrasoon detectie hebben; deze sensoren incorporeren een microprocessor in elke eenheid die continu de sensoren monitort, de gevoeligheidsniveaus aanpast om de prestaties te optimaliseren.

Algemene Gebieden

• Waar daglicht beschikbaar is, voorzien in daglichtregeling.
• Gebruik continue dimming voor ruimtes met kleine bewegingsactiviteit zoals lezen, schrijven en vergaderen. Gebruik getrapte dimming (aan/uit schakelen) voor ruimtes met grote bewegingsactiviteit zoals lopen en planken vullen.
• Monteer ultrasoon bezettingssensoren altijd op minimaal 1,8 tot 2,4 meter afstand van HVAC-kanalen op vibratiovrije oppervlakken en plaats ze zo dat er geen detectie is door de deur of opening van de ruimte.
• In ruimtes met hoge bezitersgrip zoals privé-kantoren en vergaderruimtes, altijd schakelaars voorzien voor handmatige overruling van de verlichting.

Vergaderruimte:

• Gebruik dual-technologie bezettingssensoren in grotere vergaderruimtes voor optimale detectie van zowel kleine handbewegingen als grotere lichaamsbewegingen.
• Plafond- of hoekgemonteerde passieve infrarood bezettingssensoren worden gebruikt voor middelgrote en kleine vergaderruimtes.
• Altijd schakelaars voorzien die handmatige overruling van de verlichting bieden.
• Exterieurverlichtingsbeheer
• Gebruik een verlichtingsbedieningspaneel met klok en fotocel om exterieurverlichting te regelen: aan bij schemering, uit bij dageraad en niet-beveiligingsverlichting eerder 's avonds uitschakelen voor energiebesparing.

Variabele Spanning Variabele Frequentie Aandrijving (VVVF)

VVVF (Variabele Spanning Variabele Frequentie Aandrijvingen) voor de deurbewerking is een zeer efficiënte eenheid die nu door liftfabrikanten wordt gebruikt voor de deurbewerkingsmotor in alle liften. Er zal ongeveer 20% elektriciteitsverbruiksbesparing zijn tijdens de werking van de deurmotor bij het openen en sluiten van liftdeuren.

Capaciteit deurmotor - 11 kW × 10 liften = 110 kW

Besparing = 0,20 × 110 × 300 × 10 × 0,1 = $ 6.600

Kosten per lift = $ 1.400

Investering = 1400 × 10 = $ 14.000

Terugverdientijd = 14000 / 6600 = 2 jaar 2 maanden.

Zonnesysteem voor Buitenverlichting

Als buitenverlichting een verbruik heeft van 5 kW, gebruik dan een zonnestelsel voor buitenverlichting met een waarde van 11 kW. Omdat het maar 45% van zijn waarde kan aan.

Besparing = 5 kW × 11 × 365 × 0,1 = $ 1.980 per jaar

Kosten van zonnestelsel zal $ 11.880 (ca.) zijn

Terugverdientijd = 6 jaar.

Typische levensduur van zonnepaneel is 15-20 jaar dus ze moeten goed worden onderhouden voor maximaal ROI (Return On Investment). Stof en vocht moeten op regelmatige intervallen worden gereinigd omdat ze de conversie-efficiëntie verlagen.

Centrale Airconditioning

In plaats van verschillende AC's in alle kamers kan één centrale AC in het gebouw geïnstalleerd worden. Energieverbruik van centrale AC (0,66 kW per ton) is bijna de helft van raam- of split-AC (1,2 kW per ton).

Installatiekosten van raam- of split-AC = $ 670 per ton.

Installatiekosten van centrale AC = $ 1.350 per ton maar de prijs daalt met toenemende capaciteit.

Besparing = (1,2 - 0,66) × (1,5 TR × 60) × 10 × 300 × 0,1 = $ 14.580

Investering = (670 × 1,5 × 60) = $ 60.300 ($ 670/ton voor 90 ton capaciteit)

Terugverdientijd = 60300 / 14580 = 4 jaar 1 maand

• Houd alle ramen en deuren gesloten tijdens de verwarmings- en koelseizoenen.

• Lees ook: Hoe een Hernieuwbare Energie Systeem te Integreren met Netsysteem

Vloerverwarming

Traditionele ruimteverhitters verbruiken veel elektriciteit omdat ze warmte produceren uit I²R-verlies, terwijl het centrale verwarmingssysteem niet erg efficiënt is en hoge installatie- en onderhoudskosten heeft. Vloerverwarming is een moderne oplossing voor dit probleem.

In plaats van de kamer te verwarmen vanaf de vloer via een kanaal van de centrale verwarming, verwarmt het de vloer met behulp van spoelen die onder de vloer zijn gelegd. Omdat warme lucht neigt naar de vloer te bewegen, zal er een betere warmteverdeling in de kamer zijn vergeleken met centrale verwarming waarbij slechts 20% warme lucht de vloer bereikt, wat een aanzienlijke besparing in zowel elektriciteit als onderhoud betekent.

• Lees ook: Wat is Internet of Things (IoT) en Toepassingen

Infiltratie en Verwarmingsverliezen

Infiltratie zorgt ervoor dat warmte verloren gaat tijdens het verwarmingseizoen of wordt gewonnen tijdens het koelseizoen, wat leidt tot ongemak voor gebouwgebruikers. Bovendien is het een grote bijdrage aan onnodige verwarmings- en koelkosten. Om dit te voorkomen, houd alle ramen en deuren gesloten tijdens de verwarmings- en koelseizoenen.

Schakel radiatoren en verwarmingsregisters in gangen, vestibules, trappenhuizen en lobbies uit. Gebruik thermostaten met automatische nachtinstelling. Zorg ervoor dat de thermostaten in uw gebouw manipulatieveilig zijn. Houd uw verwarmingsapparatuur goed afgesteld. Een inefficiënt verwarmingssysteem verspilt 30-50% van de energie die het gebruikt, wat niet geschikt is voor een energiebesparingssysteem.

Speciale Aanbevelingen voor Energiebesparing in Gebouwen

• In gevallen waar V-riemen worden gebruikt bij ventilatieblazers, wordt voorgesteld getande riemen te gebruiken in plaats van V-riemen. Het zal 3% energie besparen in stroomverbruik en zorgt voor minder doorglijden.
• Door de ruimtetemperatuurinstelling voor de AC met 1°C te verhogen, bespaart u 3% stroomverbruik van de AC. Als de ruimtetemperatuur op 21°C in plaats van 20°C wordt ingesteld, heeft dat weinig effect op de ruimtetemperatuur, maar een goed bedrag aan energie wordt bespaard. Ook met toename van het temperatuurverschil tussen ruimte en omgeving neemt het door de AC verrichte werk toe. Dus deuren en ramen moeten goed gesloten zijn.
• Houd de filters schoon van split- en raam-AC's, anders zal de AC bij hetzelfde energieverbruik de kamer langzamer koelen. Het duurt dus langer om de ruimtetemperatuur te handhaven en er wordt meer energie verspild. Overweeg een koelkast/vriezer te kopen die handmatig ontdooid moet worden. Deze zijn energie-efficiënter; laat de rijp echter niet meer dan 6 mm opbouwen.
• De AC-temperatuur op 16°C instellen laat de kamer niet sneller afkoelen, het is slechts een referentie voor de AC-thermostaat om te stoppen met koelen wanneer de ingestelde temperatuur bereikt is. Door de instelling op 16°C te laten, blijft de AC de kamer koelen zelfs wanneer dat niet nodig is en verbruikt dus meer energie.
• Gebruik FRP-blades in koeltorens in plaats van aluminiumblades. Ze hebben lager stroomverbruik bij dezelfde output. Ze hebben minder inertie en goede sterkte.
• Installeer een waterpeilsensor in de watertank zodat de motor automatisch stopt wanneer deze vol is, want na het vol lopen van de tank gaat het water niet meer in de tank, maar de motor blijft draaien, zodat er energie bespaard kan worden. Een sensor moet in de pomp geïnstalleerd worden zodat deze niet onnodig pompt als er geen water komt.

• Lees ook: SCADA-systemen voor Elektrische Distributie

Energiebeheer

Om aan de dagelijkse stroomverbruiksvereisten te voldoen, kan een online energiebesparingsbeheersysteem geïnstalleerd worden voor nauwkeurige monitoring. Dit biedt een beter zicht op de energiedistributie in verschillende delen van het gebouw.

We kunnen monitoren hoeveel energie wordt verbruikt door verschillende kamers en auxiliaire systemen. Als een licht of auxiliair systeem onnodig 's nachts aanstaat, kan het ontdekt en uitgeschakeld worden. Plan, beheer en implementeer energiebesparingsprogramma's conform de Wet Energiebesparing. Om de implementatie van ECBE (Energiebesparingsbouwcode) te ondersteunen, worden diverse faciliterende maatregelen ondernomen/gepland door de BEE (Bureau voor Energie-Efficiëntie).

Dit omvat het energiebesparingsprijsenschema, bewustwordingsgeneratie en trainingsactiviteiten, capaciteitsopbouw van staatelijke en gemeentelijke uitvoeringsinstanties, ontwerphandboeken, software, en training en technische ondersteuning voor architecten, ingenieurs, codefunctionarissen en bewustwordingsprogramma's voor gebouweigenaren, ontwerpers en gebruikers.

Energie-efficiëntie in Gebouwen

• IEEE 519–1992 adresseert zelfs harmonische componenten door ze te beperken tot 25% van de limieten voor de oneven orders binnen hetzelfde bereik. Even harmonische componenten resulteren in een asymmetrische stroomgolf die een DC-component kan bevatten die magnetische kernen verzadigt.
• De toelaatbare limieten voor de diverse parameters zijn Neutrale Stroom: 8—10% van de RMS-stroom en Neutrale Spanning: 2V
• Volgens IEEE 519 standaarden zijn de aanbevolen limieten van harmonische componenten:

Stroomharmonische: 8% THD, Spanningharmonische: 5% THD

Onbalans:

Stroomonbalans: 5%, Spanningonbalans: 4%

• Vermogensfactor moet dicht bij eenheid worden gehouden via condensatorbatterijen, zodat stroomverliezen in kabels en panelen worden verminderd en er geen boete van het elektriciteitsbedrijf ontstaat.

Lees ook: Industriële Automatisering & Typen Industriële Automatisering

Let op: In de praktijk bestaat er geen ideaal systeem in welke tak van de natuurkunde dan ook, men kan alleen proberen de verliezen binnen tolerantiegrenzen te minimaliseren, maar ze kunnen niet tot nul worden gereduceerd om 100% energiebesparing en een energie-efficiënt systeem in het huis te bereiken. Toch moeten we continu proberen het bestaande systeem te verbeteren om het maximale potentieel van de wetenschap te ontgrendelen en te begrijpen.