Cum ajungi la eficiența energetică intr-o clădire de birouri
În acest articol vom găsi un exemplu de expertiză și execuție în eficiența energetică pentru o clădire de birouri în suprafață de 2000 mp, o clădire care a fost renovată și s-a dorit atingerea mai puțin de 15kWh/m2/an pentru consumurile de HVAC. Aceasta operațiune de renovare este una dintre cele mai eficiente posibile conform informațiile noastre.
Clădire
Figura 1 Cladire renovată in spații de birouri 2000 mp
Minimizarea tuturor cerințelor: încălzire, răcire și iluminare
Pierderile în condiții de bază sunt de 65 kW sau 32 W / m². Izolația armată din pereții opaci - o parte a izolației se face din exterior - duce la coeficienții U în jur de 0,25 W / m².K . Pe lângă 20 cm de vată minerală, izolația acoperișului este completată cu 8 cm de lână de lemn (U: 0,14 W / m².K). Aici obiectivul a fost de a consolida inerția termică pe acoperiș pentru confort în timpul verii. Într-adevăr, pe lângă conductivitatea termică scăzută, lâna de lemn beneficiază de densitate mare de masă și capacitate termică. Vara, prin urmare, căldura provenită de pe acoperiș este întârziată cu 5 până la 7 ore, după ce angajații deja au părăsit birourile.
Ferestrele sunt din aluminiu cu geam termopan plin cu argon (Uw: 2 W / m².K). Suprafața este limitată, acoperind în medie 28% din fațadă. Acest tip de geamuri este un bun compromis între un factor solar scăzut (38%) pentru a limita contribuția solară și transmisia de lumină ridicată (70%) pentru promovarea iluminării naturale. Partea superioară a pereților interiori are panouri translucide care permit trecerea luminii către pasarele centrale. Pentru a minimiza consumul de energie datorat iluminatului, au fost instalate detectoare de mișcare în toate pasarele și zonele de servicii. De asemenea, controlează HVAC în sălile de ședințe.
Instalarea echipamentelor de înaltă eficiență
Terminalele de distribuție sunt module cu fascicul refrigerat (figura 2). Este vorba despre casete fără ventilatoare care nu necesită nici filtre, nici tăvi de condens. Prin urmare, întreținerea este destul de simplă. Aceste casete funcționează la temperaturi ridicate vara și temperaturi scăzute iarna. Aerul pretratat din unitatea centrală este introdus în grinzi prin intermediul motoarelor care trec aerul peste baterii prin inducție.
Pierderile legate de reînnoirea aerului sunt reduse la minimum: Unitatea de tratare a aerului (AHU) este echipată cu un schimbător de căldură rotativ de înaltă eficiență cu o eficiență de 80% (figura 3). Cele două ventilatoare sunt echipate cu acționare cu viteză variabilă. Învelișul higroscopic de pe recuperator umidifică aerul nou iarna și îl usucă vara.
Figura 2 Chilled beam
Figura 3 AHU cu schimbător de căldură rotativ
Apa caldă și rece este produsă de două pompe de căldură cu glicol / apă (figura 4). Puterea de încălzire a fiecăruia este de 32,6 kW, puterea de răcire este de 25,4 kW pentru puterea absorbită de 7,2 kW (COP de 4,5 la 0 °C / 35 °C). Pe buclă este instalat un încălzitor electric de 9 kW pentru a preveni imperfecțiunea în implementarea izolației în reabilitare. Pompele de căldură sunt conectate la un câmp de zece sonde geotermale verticale, fiecare pătrunzând până la o adâncime de 100 de metri (figura 5). Mărimea câmpului a fost bazată pe 50 W / ml. Iarna, apa provenită din sonde se deplasează la evaporatoarele pompei de căldură. Vara, prioritatea este oferită modului de geo-răcire: apa provenită de la sonde furnizează bateria de răcire a AHU și a modulelor de confort, printr-un schimbător de căldură. În acest caz, clădirea este răcită fără compresie electrică.
În cazul undelor de căldură, pompa de căldură acceptă modul geo-răcire. Diagrama schematică permite evacuarea căldurii din condensatorul pompei de căldură la sondele verticale. Majoritatea pompelor de circulație sunt echipate cu acționare cu viteză variabilă.
În cele din urmă, pe lângă detectoarele de mișcare, se folosește iluminarea de tip T5. Costul HVAC, cu sondele geotermale verticale, a fost de 194 € HT / m².
Figura 4 Pompe de căldură apă/apă
Figura 5 Sonde geotermale
Rezultat remarcabil
Consumurile finale pentru toate utilizările ating 50,1 kWh / m²/an. Consumurile de HVAC au reprezentat mai puțin de o treime cu 14,5 kWh / m²/an (sau 37,5 kWhEp). Alte utilizări reprezintă două treimi din consum, respectiv 36 kWh / m², zece dintre ele fiind legate de iluminat (Figura 6)
Figura 6 Distribuția consumului anual după utilizare 100% = 50.1 kWh/m²/ an
Pompele de căldură funcționează în condiții excelente: o medie anuală este de 4,2 și aproape de 4 atunci când include consumul pompei care irigă sondele geotermale. În ciuda vremii reci, nu a fost necesară o energie electrică. Geo-răcirea a putut asigura răcirea necesară (figura 7).
Figura 7 Modificări lunare prin utilizarea și COP-ul pompei de căldură.
Tabelul 1 prezintă modificările ritmului de consum între primul și al doilea an de funcționare. Îmbunătățirile provin din setări mai bune, în special în ceea ce privește intermitența de programare, detectarea scurgerilor de flux de aer în conductele de ventilație, curățarea filtrelor de pompă înfundate, scăderea temperaturii condensatorului etc.
Tabel 1 Comparația consumului între primul și al doilea an de funcționare
„Clasa A” în ceea ce privește emisiile de gaze cu efect de seră
Atunci când include consumul de iluminat, acest site atinge o etichetă energetică de clasă B și clasa A în ceea ce privește emisiile de gaze cu efect de seră. O soluție de cazan și o unitate de răcire cu aer / apă (performanță estimată la 95%) ar fi fost poziționată și în clasa B, dar în clasa B în ceea ce privește emisiile de gaze cu efect de seră. Soluția geotermală verticală reduce emisiile de CO2 cu două treimi.
Bugetul operațional competitiv
Soluțiile geotermice au un avantaj clar față de combustibilii fosili în ceea ce privește costurile de exploatare: MWh de căldură de la pompele de căldură este în jur de 28 €/MWh fără taxe incluse. Cu un cazan pe gaz, ar fi fost aproape de 45 €/MWh fără taxe incluse. În aceste condiții, costurile stației energetice sunt deosebit de mici, ajungând la 5,6 € / m², cu toate utilizările incluse. Costul anual HVAC reprezintă 1,9 € / m² cu 1,3 pentru pompele de căldură. Este remarcabil. Această operație arată că soluțiile geotermice sunt o sursă excelentă de energie eco-eficientă.
Două bare dificil de realizat, în energie primară, au fost trecute: 40 kWhEp / m²/an pentru HVAC și 130 pentru toate utilizările. În comparație cu diferitele studii realizate de cercetarea și dezvoltarea FED și literatura actuală pe această temă, în opinia noastră, acest proiect de renovare are cele mai bune performanțe în ceea ce privește eco-eficiența energetică.
Concluzii
Clădirea a avut parte de o recondiționare exemplară în ceea ce privește eficiența energetică. Această operațiune arată că, la costuri rezonabile (HVAC = 194 € / m²), putem ajunge la mai puțin de 15 kWh / m².any pentru HVAC și mai puțin de 25 inclusiv iluminat. Pentru a atinge aceste niveluri de consum în alte operațiuni, va fi necesar, ori de câte ori este posibil, să se aplice cele unsprezece principii următoare:
Izolați pereții la 0,25 W / m².K;
Izolați acoperișul la 0,15 W / m².K;
Instalați ferestre cu 1,0 W / m².K, preferință pentru PVC;
Limitarea suprafeței vitrate la 30% din pereții verticali;
Sistematizare pentru iluminat, instalarea tuburilor T5 cu detectare de prezență;
Instalarea unui AHU cu flux dublu cu schimbător rotativ;
Alegerea auxiliarilor (pompe și ventilatoare) cu viteză electronică variabilă;
Instalarea unui echipament termodinamic (piatra de temelie a tuturor) cu un COP apropiat de 4 (masă de apă sau sonde verticale, în funcție de constrângeri la fața locului).
Punctele tehnice trebuie dublate cu următoarele măsuri organizatorice:
Controale regulate;
Punerea în funcțiune în cele mai mici detalii;
Monitorizarea energiei la primul început de iarnă.
Noi la E.E.B.C. luăm in considerare toate aspectele ce țin de provocările consumului energetic al unei clădiri și vom alege întotdeauna cele mai bune tehnologii și vom selecta doar echipamentele protrivite pentru fiecare proiect în parte.
