Bezdrátový systém individuální regulace vytápění pro rozsáhlé budovy
Hlavním atributem automatizace je ekonomika provozu a úspora energií. Největších úspor lze dosáhnout vhodnou individuální regulací vytápění jednotlivých místností v závislosti na časovém plánu a dalších podmínkách.
Pro stávající budovy s klasickými radiátory je ideálním řešení bezdrátový systém IQRC, jenž umožňuje snadnou, rychlou a cenově dostupnou instalaci i na klasické radiátory bez nutnosti stavebních úprav. Vzhledem k individuální regulaci vytápění jednotlivých místností dokáže systém IQRC ušetřit desítky procent na topných nákladech. Návratnost investice je tak velmi rychlá v horizontu 4–5 let.
Stručný popis systému
Bezdrátový systém individuální regulace vytápění IQRC dokáže ovládat více než 1 000 koncových zařízení (bezdrátové termostatické hlavice, regulátory, teplotní čidla, spínací jednotky, elektrické radiátory apod.). Nachází tak uplatnění i při regulaci vytápění rozlehlých objektů, jako jsou administrativní budovy, nemocnice, hotely, školy, historické budovy a průmyslové haly.
Zónová regulace umožňuje uplatňovat individuální přístup při nastavování teplotních režimů v jednotlivých místnostech a efektivně dávkovat tepelnou energii do jednotlivých částí budovy. Vzdálené monitorování místností poskytuje správcům objektů neocenitelné a vždy aktuální informace o hospodaření s teplem. Odpadá i problematika financování, neboť HDL Automation s.r.o. nabízí možnost financování této investice z dosažených úspor formou leasingu.
Jádrem systému je centrální jednotka. Zajišťuje spolehlivou bezdrátovou distribuci nastavených režimů do jednotlivých zón regulovaného objektu. Pracuje na základě obousměrné komunikace a zpětně sbírá všechny informace o aktuálním stavu.
Dalším řídicím prvkem je regulační jednotka, která měří teplotu v místnosti a řídí termostatické hlavice. Je vybavena LC Displejem s informacemi o aktuálním nastavení. Centrálně nastavenou teplotu lze na regulační jednotce manuálně změnit dle potřeby v přednastaveném rozmezí.
Výkonným prvkem je programovatelná termostatická hlavice. Hlavice jako celý systém je bezdrátová, napájená bateriemi. Reguluje teplotu v místnosti tak, že proporcionálně otevírá a zavírá termostatický ventil na radiátoru podle definovaného programu z centrální řídící jednotky nebo regulační jednotky.
Systém lze rozšířit o jednotku spínač kotle a ovládat tak kromě hlavic i činnost kotle nebo o snímač teploty pro měření prostorové teploty v příslušné zóně. Snímač je vhodný použít v kombinaci s termostatickou hlavicí nebo regulační jednotkou.
Celý systém musí být doplněn routerem pro zabezpečení pokrytí signálem v místnostech, kde není přímé bezdrátové spojení mezi jednotlivými prvky systému IQRC. Díky tomu lze systém aplikovat právě v rozlehlých budovách.
Analýza úspor na konkrétní realizaci – Obchodní akademie v Seredi
Tento objekt je specifický v tom, že je poměrně rozlehlý a skládá se z několika budov. V celém areálu je 10 samostatných budov, které jsou navzájem propojeny. Požadavek byl na individuální regulaci 66 místností, kde se nachází celkem 139 radiátorů. Převážně se jedná o učebny, laboratoře a kabinety.
Stav systému vytápění před instalací IQRC
Původní topný systém byl částečně regulován termostatickými hlavicemi. Jedinou regulací byla ekvitermní regulace, která řídila teplotu topné vody. V celém areálu jsou pouze 2 topné větve, které byly ovládány z kotelny, a to obě současně. Docházelo tak k situacím, že kvůli vytápění sportovní haly, např během víkendu byly zbytečně vytápěny prázdné třídy.
Stav systému vytápění po instalací IQRC
Díky systému IQRC je nyní možné učebny, kabinety a ostatní prostory regulovat nezávisle. Místnosti mají svůj vlastní časově teplotní režim podle rozvrhu hodin a obsazenosti učeben. Škola získala dokonalý přehled a kontrolu nad topným systémem. Ve škole už nejsou prostory, které by byly přetápěné nebo vytápěné zbytečně mimo vyučování. Teplo se dostane dále do systému a využije se rovnoměrně v celém objektu. Správce systému má stálý přehled nejen o nastavených a skutečných teplotách v každé jednotlivé místnosti, ale navíc má přístup k historickému přehledu teplot. V jednom grafu vidí informaci o nastavené a skutečné teplotě a zároveň informaci o procentuálním otevření ventilu. Na základě těchto údajů lze vyhodnotit, jak rychle se daná místnost vytopí a jak rychle se ochlazuje. Z těchto údajů lze zpětně vyhodnocovat efektivitu vytápění a následně hledat stále nové možnosti úspor.
Na grafu 1 je možné vidět průběh skutečné teploty (modrá), nastavenou teplotu (černá) a zobrazení v poměru procentního otevření termostatického ventilu (hnědá) (0–10 °C znamená 0–100 % otevření).
Na grafu 2 je možné vidět průběh teplot ve vstupní hale, kde je možné vyčíst, že v období od 21. 12. 2014 do 10. 1. 2015 bylo pravděpodobně chladnější období, nebo do systému neproudila teplá voda, neboť i přesto, že hlavice byly otevřeny na 100 %, nebylo možné místnost vytopit na nastavených 15 °C.
Graf 1
Graf 2
Graf 3
Z křivek grafu 3, kde je zobrazena teplota topné vody na výstupu z kotelny, se zjistí, že v tomto období do systému opravdu neproudila teplá voda z důvodu útlumu kvůli vánočním prázdninám.
Investice a vyhodnocení návratnosti
Celková investice do instalace systému činila 750 000 Kč. V této částce jsou zahrnuty veškeré náklady spojené s instalací jako je nákup a instalace termostatických ventilů, s tím spojené úpravy topného systému, úpravy elektroinstalace a instalace systému IQRC spojené se zaškolením personálu. Výše investice je nesrovnatelně nižší než při zateplování nebo výměně oken.
Na základě dat z tabulek je vidět, že spotřeba energie na vytápění velmi výrazně poklesla a rovněž se snížily pravidelné platby mimo topnou sezónu. Určitý podíl na úsporách má průměrná teplota, která byla vyšší v roce 2014, ale její podíl není určitě významnější než několik procent. Například říjen 2014 byl chladnější, a přesto byly úspory výrazné. Po srovnání obou let celkově se dostanou velmi zajímavá čísla. Obchodní akademie dosáhla úspory téměř 30 %, což představuje 584 272 Kč. Je patrné, že návratnost celkové investice do systému IQRC byla již v průběhu druhé topné sezóny.
| Spotřeba GJ | Spotřeba kWh | Měsíční platby CZK | Prům. venkovní teplota °C | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2013 | 2014 | 2013 | 2014 | 2013 | 2014 | 2013 | 2014 | |
| Leden | 709 | 599 | 197 047 | 166 361 | 454 714 | 378 066 | -1 | +2,3 |
| Únor | 556 | 350 | 154 336 | 97 097 | 372 632 | 247 520 | +1,1 | +3,85 |
| Březen | 389 | 214 | 108 116 | 59 417 | 283 790 | 176 514 | +2,5 | +9,1 |
| Duben | 180 | 25 | 49 903 | 7 028 | 171 860 | 77 792 | +6,8 | +11,9 |
| Květen | 0 | 0 | 0 | 0 | 75 998 | 64 558 | x | x |
| Červen | 0 | 0 | 0 | 0 | 75 998 | 64 558 | x | x |
| Červenec | 0 | 0 | 0 | 0 | 75 998 | 64 558 | x | x |
| Srpen | 0 | 0 | 0 | 0 | 75 998 | 64 558 | x | x |
| Září | 0 | 0 | 0 | 0 | 75 998 | 64 558 | x | x |
| Říjen | 126 | 62 | 34 961 | 17 340 | 143 182 | 97 240 | +11,66 | +6,38 |
| Listopad | 403 | 278 | 111 967 | 77 290 | 291 200 | 210 210 | +6,31 | +7,6 |
| Prosinec | 353 | 387 | 97 981 | 107 580 | 264 316 | 267 280 | +2,14 | +2,92 |
Tab. 1 Porovnání spotřeb po měsících
| Porovnání 2013 a 2014 | |||
|---|---|---|---|
| Rok | Spotřeba GJ | Spotřeba kWh | Cena v CZK |
| 2013 | 2 715,45 | 75 4311,121 | 2 361 683 |
| 2014 | 1 915,60 | 532 112,78 | 1 777 412 |
| pokles | 799,85 | 222 198,34 | 584 272 |
| pokles v % | 29,46 % | 29,46 % | 24,74 % |
Tab. 2 Celkové dosažené úspory na vytápění
V dnešní době je obrovský tlak na energetickou efektivitu a obzvláště energetickou efektivitu veřejných budov. Velký objem investic je využíván na zateplování či výměnu oken, ale málokdy se myslí i na efektivní využívání energie. I moderní a zateplená budova, která vytápí neobsazené prostory, je přece neefektivní. Ideální využívání energií na vytápění dosáhneme, pouze pokud se vytápí místa, kde je to potřeba a v době, kdy je to potřeba, což znamená: správná teplota na správném místě ve správném čase.
Obchodní akademie v Seredi se může pochlubit tím, že vytápí velmi efektivně i když její budovy nepatří k těm nejmodernějším a jsou staré řádově v desítkách let. Je to díky příkladnému přístupu vedení školy k efektivnímu vytápění a snaze šetřit náklady, neboť i nainstalovaný systém regulace IQRC je jen nástrojem, který pomáhá dosáhnout úspor, jak bude využíván je však na správci systému. Poděkování za realizaci tohoto projektu patří vedení školy a Trnavského kraje, který tento projekt financoval.
www.iqrc.info, www.hdl-automation.cz
HDL Automation s.r.o. zastupuje značky HDL, IQRC, MyMight, Enertex, smart:)things, Hoteza, Raysgem, Matrix. Dodává škálu produktů od jednotlivých modulů až po kompletní automatizační systémy budov, systémovou elektroinstalací vytváří inteligentní budovy.