Rozúčtování nákladů na větrání v systémech VAV / CAV
Řízené větrání se dnes nasazuje v čím dál větší míře nejen do rezidenčních budov, ale i do komerčních objektů. Ve větších budovách s řízeným větráním, které sdílí více nájemníků, vzniká otázka, jak spravedlivě rozúčtovávat náklady na úpravu a distribuci vzduchu centrální vzduchotechnikou a zónovými regulátory VAV nebo CAV.
Rozúčtování nákladů na topení pomocí poměrových indikátorů (rozdělovačů topných nákladů, RTN) již má svou historii a jednotlivé principy a algoritmy si našly své příznivce a odpůrce, zatímco u nákladů na větrání se rozpočítávání zatím řešilo paušálně. Vlaštovkou v tomto ohledu jsou bytové jednotky v domě Odborů 2, kde byl instalován systém měření a regulace s poměrovými odečty spotřeby energie na větrání bytů. Veškeré níže popsané funkce byly přidány jako další bloky ve volně programovatelném řídicím systému Domat, takže systém měření a regulace nevyžadoval žádné hardwarové ani softwarové komponenty navíc.
Budova je vybavena centrální klimatizační jednotkou pro 20 bytů, situovanou v 1. PP. Tuto VZT jednotku, ale zároveň další VZT pro nebytové prostory, zásobuje teplem a chladem tepelné čerpadlo (TČ) Bluebox MU ECOS A o max. příkonu 8 kW, max. topném výkonu 30 kW a max. chladicím výkonu 27 kW. Kromě dvoutrubkového výměníku pro ohřev a chlazení je VZT jednotka osazena plynule regulovatelným el. dohřevem a obtokovým rekuperátorem. Ventilátory jsou řízeny frekvenčními měniči (FM) podle tlaku v potrubí, aby byly zaručeny konstantní tlakové podmínky v potrubí i při různém počtu větraných bytů.
Obr. 2 – Dům v ulici Odborů 2
Každý byt má dvě nezávisle ovládané klapky: na přívodu čerstvého vzduchu z VZT a na odtahu z bytu (WC, koupelna). Investor požadoval dva režimy větrání:
- výměna vzduchu, kdy jsou otevřeny obě klapky a bilance je vyrovnaná
- odsávání, kdy je otevřena pouze odtahová klapka a odtahovaný vzduch je kompenzován infiltrací.
Klapky jsou ovládány elektricky, tlačítky, umístěnými v každém bytě. Tlačítko v obytných prostorách otevírá přívod i odtah, tlačítko v koupelně otevírá pouze odtahovou klapku. Základní potřeba tepla v bytech je pokryta radiátorovým topením s termostatickými hlavicemi. Vzduchotechnika slouží jen pro provětrávání, nemá za úkol řešit tepelnou bilanci bytů.
Obr. 1 – Zjednodušené schéma vzduchotechniky a zapojení měřičů
Spotřeba zdrojové části je měřena šesti měřiči energie:
- Elektroměr pro tepelné čerpadlo
- Kalorimetr pro teplo a chlad VZT byty
- Kalorimetr pro teplo a chlad VZT nebytové prostory
- Elektroměr pro FM odtahového ventilátoru VZT byty
- Elektroměr pro FM přívodního ventilátoru VZT byty
- Elektroměr pro elektrodohřev přívodu VZT byty
Aby rozpočítání spotřeby bylo co nejobjektivnější, investor se rozhodl sumarizovat okamžitý příkon systému a ten podělit počtem aktuálně aktivních bytů. Takto vzniklý příkon, připadající na jeden aktivní byt, je integrován v čase. Tím se získá poměrná energie, připadající na jeden byt. Celková fakturovaná spotřeba energie (elektřina pro ventilátory, dohřev a TČ) na větrání bytu se podělí podle poměrných energií. Ve skutečnosti bude rozúčtovací algoritmus poněkud složitější, část celkové spotřeby bude účtována paušálně, podobně jako je tomu u RTN, kde se podle údajů z RTN rozpočítává jen 60 % spotřeby, přičemž zbylých 40 % se dělí podle vytápěné podlahové plochy.
Protože TČ může zásobovat jednu nebo obě VZT jednotky a my potřebujeme znát spotřebu pouze pro VZT byty, rozpočítáme příkon el. energie pro TČ v poměru příkonů protékajících kalorimetry pro VZT byty a VZT nebytové prostory. Další náklady se realizují ve spotřebě energie pro přívodní ventilátor, cirkulační čerpadlo registru a elektrický dohřev (ten je měřen zvlášť). Součet příkonů části TČ, ventilátoru na přívodu, čerpadla a el. dohřevu bereme jako celkový příkon pro přívod a dohřev či dochlazování vzduchu pro byty.
Tento příkon se dělí počtem otevřených přívodních klapek. (Pokud jsou všechny klapky zavřené, VZT je odstavena a algoritmus není funkční.) Příkon připadající na jednu klapku se integruje s rozlišením 1 s, tj. každou vteřinu se do kumulované proměnné přičte poměrná část (okamžitého) příkonu připadající na jednu klapku. Tato proměnná obsahuje „klapkowattovteřiny“, použité k rozúčtování, ne k přímé fakturaci. Interval ukládání naměřených hodnot je 1 h. Jelikož klapky jsou dvoupolohové a při aktivním větrání má byt konstantní průtok vzduchu, není nutné při rozpočítávání uvažovat míru otevření klapky, resp. množství přiváděného vzduchu. To by bylo téma v systémech VAV a algoritmus by musel být mírně upraven.
Pro odtah platí v principu totéž, jen jako okamžitý příkon se bere pouze příkon odtahového ventilátoru. Předpokládáme tedy, že otevřená odtahová klapka v bytě, kde je pouze odtah, má stejné nároky na část příkonu odtahového ventilátoru, jako otevřená odtahová klapka v bytě, kde je zároveň otevřena i klapka přívodní.
Investor tedy má dvě řady hodnot pro každý byt, jednu týkající se přívodu, druhou týkající se odtahu. Tyto dvě hodnoty se dále sčítají a prezentují jako jedna společná – celková poměrná spotřeba energie na ventilaci. Hodnoty jsou k dispozici na portálu ContPort jako kumulované i diferenční za libovolné období, typicky za období fakturační (1 měsíc).
ContPort je aplikace pro energetickou analýzu a správu budov a průmyslových zařízení. Skládá se ze tří hlavních modulů:
Obr. 3 – Snímek obrazovky portálu ContPort
Modul pro sběr online dat, který shromažďuje data z technologií buď přes vizualizaci, nebo přímo z řídicích podstanic. Hodnoty se zobrazují na portálu na straně s přehledem a ukládají se v databázi. Tato data ukazují, jak efektivní je provoz zařízení: zobrazují se spotřeby jednotlivých částí, hodnoty okolního prostředí (oslunění, venkovní teplota, rychlost větru atd.), procesní hodnoty (teploty, průtoky…) a spotřeby energií (elektřina, plyn, teplo, voda). Hodnoty jsou prezentovány na manažerské úrovni a používají se pro přehledy a dlouhodobé plánování.
Modul pro reporting a ekonomické vyhodnocení pracuje s daty, získanými v předchozím modulu, nebo importovaných do systému z dalších zdrojů (jako např. automatický import meteodat z Internetu nebo souboru *.csv). Je možné tvořit různé typy sestav, od jednoduchých, jako je přehled provozních nákladů zařízení za určité období, po složitější vzájemné porovnávání podobných zařízení (benchmarking) v různých lokalitách, vztažené na měrné jednotky (m2, kWp, roky). Sestavy mohou být generovány automaticky a zasílány příjemcům e-mailem.
Servisní help desk a správa poskytují kompletní archivaci technické i obchodní dokumentace a průběhu záručních, pozáručních i preventivních prohlídek a zásahů. V systému jsou uloženy příslušné dokumenty, nutné pro bezpečný a hospodárný provoz budov a technologických celků: projektová dokumentace, servisní a provozní smlouvy, revize atd. Průběh servisního zásahu začíná nahlášením problému – buď ručně přes webové rozhraní, nebo automaticky, tedy na základě alarmu z řídicího a monitorovacího systému. Servisní událost je pak zpracována, uzavřena a fakturována. Preventivní prohlídky jsou plánovány předem a jejich servisní tickety jsou generovány automaticky. Součástí tohoto modulu je též správa skladu náhradních dílů. Tento modul zatím není pro akci Odborů 2 využíván.
ContPort byl navržen pro servisní a správcovské firmy a pro investory spravující více technologií, tedy pro uživatele, kteří chtějí mít souhrnný přehled o nákladech a účinnosti. Servisní firmy využívají především aplikační část, zatímco jejich subdodavatelé do systému přistupují přes webový portál ContPort na adrese www.contport.com. Spojení s portálem je šifrované a přístup k datům je omezen podle úrovní uživatelů a jejich práv.
Domat Control System s.r.o. patří k evropské špičce dodavatelů řídicích systémů a regulací pro inteligentní budovy, průmysl a energetiku. Cílem této ryze české společnosti je vyvíjet, vyrábět a dodávat řídící systémy v mezinárodním měřítku.