Zöld átállás van folyamatban az energetikában, ezzel együtt erősödik az elektrifikáció trendje, Európában is, hazánkban is. Kettős a cél: csökkenteni kell az energiafelhasználást, valamint az energia-előállításhoz és -felhasználáshoz köthető széndioxid-kibocsátást is mérsékelni szükséges.
Nemzetközi trendek, hazai irányok
Az uniós döntéshozók 2018-ban elfogadták az épületenergetikai direktíva (EPBD1) módosítását. A megújult szabályozás már körvonalazza Európa épületállományát az előttünk álló évtizedekre. Az épületek a jövőben nem pusztán passzív energiafogyasztók, hanem aktív részei, elemei lesznek a villamos hálózatoknak.
A hálózati kiegyenlítésben, energiatárolásban maguk az épületek is szerepet kapnak. Ezt a szerepet az energiaszolgáltatók, -kereskedők díjazni is hajlandók, hiszen a központi és decentralizált energiarendszerek kombinálása az energiahálózatokkal és a tárolási opciókkal az elektromos hálózatok számára rugalmasságot és stabilitást biztosít.
Természetesen ehhez olyan okos épületekre lesz szükség, melyek egyrészt az optimális működés biztosítására folyamatos távoli monitoring alatt állnak. Másrészt az épületautomatizálás a felhasználói komfortot erősíti. A fűtés mellett a hűtés is mindinkább elengedhetetlenné válik.
A Nemzeti Energia Stratégia2, illetve a Nemzeti Energia- és Klímaterv3 célul tűzte a ki a fenti nemzeti trendek hazai megvalósítását, a fogyasztó oldali válaszadásra, rugalmas fogyasztásra épülő szolgáltatások ösztönzésétől, független energiaközösségek kialakításától kezdve, okosmérők elterjesztésén és rugalmas díjazás ösztönzésén át a ‚háztáji’ megújuló alapú termelés integrációjának elősegítésén keresztül, melyben független aggregátorok is szerepet tudnak kapni.
A karbonsemlegességi célok ugyanakkor nem teljesíthetők az épületállomány megújítása nélkül. Az épületek energiaigényének csökkentésével nem csupán takarékoskodni lehet, hanem az épületek tulajdonosai, üzemeltetői így maguk is hozzájárulnak a kisebb CO2-kibocsátáshoz.
Az okos épületek hőellátásában, és az épületek dekarbonizációjában kulcsszerep juthat a hőszivattyús technológiának, amely nem csupán az egyik leghatékonyabb környezetbarát gépészeti megoldás az ingatlanok fűtésére, hűtésére, használati meleg víz előállítására, hanem az új épületek megújuló energia részarányára vonatkozó energetikai elvárást is teljesíti, valamint a megújuló energiára vonatkozó közös európai célok teljesítéséhez is hozzájárul. Mindezt úgy, hogy a felhasználók komfortját is maximálisan kielégíti.
Az okosépület fogalma
Az okos épület olyan épület, amely az épület felhasználóinak komfortját szem előtt tartva a felhasználók igényeihez illeszkedve működik, figyelembe veszi a közműhálózat jelzéseit, illetve a felhasználói és közműhálózati igényekhez történő alkalmazkodását információs és kommunikációs technológiák és elektronikus rendszerek segítik elő.
Okosépület-mutató
A jelenlegi statikus épületminősítés rendszert előbb-utóbb – az épületek változó szerepét jobban tükröző – dinamikus mutató váltja majd. A felülvizsgált EPBD ezért is követeli meg egy önkéntes európai rendszer kidolgozását az épületek intelligens készültségének értékelésére: az „okosépület-mutatót” (SRI, Smart Readiness Indicator4).
A mutató célja, hogy az építési intelligencia hozzáadott értékét kézzelfoghatóbbá tegye az épület felhasználói, tulajdonosai, bérlői és intelligens szolgáltatói számára. Az önkéntes minősítési rendszert az Európai Bizottság megbízásából a közelmúltban fejlesztette ki és tesztelte egy konzorcium5 (VITO, Waide Strategic Efficiency Europe). Azt is szeretné egyben elérni, hogy tegye mérhetővé az épületek azon képességét, hogy működésüket milyen mértében képesek a felhasználók igényeihez igazítani, ideértve a felhasználók komfortját és ’well being’ érzését (jól létét), és mennyire képesek optimalizálni az energiahatékonyságot és az általános teljesítményt, ehhez központi felügyeleti rendszert felhasználva.
A javasolt SRI-módszer egy kvalitatív minősítési rendszer, mely az épületben található okos szolgáltatások és az általuk kínált funkciók értékelésén alapul. Mindegyik szolgáltatás megvalósítható különféle fokú „intelligenciával”, ezeket „funkcionális szinteknek” nevezzük.
Az értékelésnek alapját egy mátrix alkotja, ahol kilenc területet {(1) fűtés; (2) hűtés; (3) használati meleg víz; (4) szabályozott szellőzés; (5) világítás; (6) dinamikus épületburok; (7) villamos energia; (8) elektromos jármű töltése; (9) monitoring és ellenőrzés} az alábbi hét hatáskategóriában elemeznek:
- Az energiahatékonyság és az épület üzemeltetésének fenntartása az energiafogyasztás kiigazításával (1) energiamegtakarítás a helyszínen; (2) karbantartás és a hiba előrejelzése).
- Az a képesség, hogy működési módját a felhasználó igényeihez igazítsa, kellő figyelmet fordítva a felhasználóbarát lehetőségek elérhetőségére, az egészséges beltéri levegő és klímafeltételek fenntartása, illetve az energiafelhasználásról való beszámolás képessége {(3) komfort; (4) kényelem; (5) felhasználói visszacsatolás; (6) egészség és well being}.
- Az épület teljes villamosenergia-igényének rugalmassága, és azon képessége, hogy lehetővé tegye az aktív és passzív, valamint az implicit és explicit kereslet-oldali (demand side response) válaszadást, például a (7) rugalmasság és a terheléseltolás képességei révén.
Magyarországon először teszteltük az okosépület-mutatót A hőszivattyú technológia sok rejtett, jelenleg nem kihasznált, addicionális előnyt rejt magában. Az okosépületek a jövőben támaszkodni fognak a technológia ezidáig rejtett tulajdonságaira, és ezek mikéntje az okosépület-mutatón keresztül jól bemutatható.
A Daikin azon túl, hogy hőszivattyú technológián keresztül kulcsrakész megoldást nyújt az alacsony energiafogyasztású épületek fűtésére és hűtésére, az intelligens épületfelügyelettel kapcsolatos követelmények teljesítését is támogatja. Az energiafelhasználás monitoringja, prediktív analízis és működtetés biztonsága, illetve a villamos hálózat fogadóképessége esetén az azokkal való kommunikáció is már a vállalat által kínált épületgépészeti megoldások részei.
Daikin referencia épületen demonstráltuk az okosépület-mutató működését
Egy háromoldalú megállapodás keretében a Comfort Consulting Kft. szakértői segítségével az Aereco Légtechnika Kft. ’BBs energetikájú’, három szintes, 2019 év elején átadott multifunkciós irodaépületének6 működése került vizsgálatra, 2020 folyamán téli, nyári és átmeneti időszakban.
Gépészeti rendszer specifikációja
Daikin monovalens VRV 3 kültéri egységének teljesítménye 2x50 kW és 1x45 kW egység. A rendszer 26 beltéri egységgel működik, helyiségenkénti hőmérséklet szabályozóval, központi vezérléssel. Az épületben az Aereco HRG 3000 légkezelő berendezése működik.
Az okosépület-mutató hét hatáskategóriájának elemzése
1. Energiamegtakarítás a helyszínen Kifejezetten az okos szolgáltatások hatására jelentkező energiamegtakarításra vonatkozik. Nem az épület teljes energiamegtakarítását veszik figyelembe, hanem csak az okos technológiák által biztosított részt, például a helyiség hőmérséklet jobb szabályozásának eredményét.
A referenciaépület esetében ennél a hatáskategóriánál az értékelésnél előnyt jelentettek az alábbi tulajdonságok:
- a VRV felügyeleti rendszerben helyiségenként beállíthatók a fűtés és hűtés szabályozásnál az alapjelek és időprogramok, illetve megadható a felhasználók jogosultsági szintje az egyes helyiségeken belüli kezelőegységeken történő beavatkozás mértékéhez kapcsolódóan.
- A VRV felügyeleti rendszerben beállítható és nyomon követhető referencia cél-energia felhasználás. Ennek segítségével folyamatosan ellenőrizni lehet a rendszer várt és valós fogyasztási értékeit, valamint szükség esetén módosítani a beállításokon (időzítés, hőmérséklet, üzem).
- Az 1. emeleti irodaterületeket kiszolgáló hővisszanyerős légtechnikai rendszer gyári automatika rendszere biztosítja a kiszolgált helyiségek frisslevegő ellátásánál a légszállítás mértékének szabályozását a helyiségekben elhelyezett jelenlét és/vagy CO2 koncentráció érzékelők alapján.
- Az 2. emeleti tárgyalót és irodát kiszolgáló hővisszanyerős légtechnikai rendszer gyári automatika rendszere biztosítja a kiszolgált helyiségek frisslevegő ellátásánál a légszállítás mértékének szabályozását a tárgyalóban elhelyezett jelenlét, CO2 koncentráció és páratartalom érzékelők alapján.
2. Rugalmasság a hálózat és a tárolás szempontjából
Ez a hatáskategória azt fejezi ki, hogy az épület energiaellátása mennyire rugalmas a hálózat és az energiatárolás szempontjából. Ez a villamosenergia hálózatra, valamint a távfűtési és hűtési hálózatokra is értendő.
Az Aereco-épület esetében a hőtárolás szempontjából jelenleg alacsony mértékű potenciál rejlik, mivel a VRV nem vizes rendszer, puffer tároló alkalmazására nincs lehetőség, illetve felületfűtés-hűtés által sem használható ki az épület hőtároló tömege.
Amennyiben az okos hálózat szolgáltatásai rendelkezésre állnának, abban az esetben az épület hőtároló képessége és a VRV rendszert kiegészítő épületfelügyeleti rendszer adottságai előnyösen kihasználhatóvá válnának, mivel rugalmas kapacitást portfólióba kapcsolva az okos hálózat szempontjából akár elegendő lehet a VRV rendszer 15-30 perces teljesítmény csökkentése is, amely nem okozna jelentős komfortszint visszaesést az épületben, illetve a teljesítmény csökkentéshez kapcsolódóan a helyiségek közötti prioritás meghatározásával egyes helyiségekben (pl. raktár) akár az 1-2 °C-nál nagyobb belső hőmérséklet lengés is megengedhető lenne.
3. Komfort Ez a hatáskategória azt fejezi ki, hogy a szolgáltatások milyen hatással vannak az épülethasználók komfortjára. A komfort a fizikai környezet tudatos és tudattalan érzékelésére utal, ideértve a hőkomfortot, az akusztikai komfortot és a vizuális komfortot.
A VRV épületfelügyeleti rendszeren részletesen beállítható üzemi paraméterek, hozzáférési- és beavatkozási jogosultságok a felhasználói igények maximális kiszolgálása mellett automatikus – és ezzel észrevétlen működést tesznek lehetővé. Az üzemzavar- és hiba jelzések az üzemeltetők és szükség esetén a szervizcég gyors beavatkozását teszik lehetővé, ezzel segítve a komfortszint folyamatos szinten tartását.
4. Kényelem
Ez a hatáskategória arra utal, hogy a szolgáltatások milyen mértékben befolyásolják az épülethasználók kényelmét, azaz milyen mértékben könnyítik meg az életet, beleértve például a fűtési- és hűtési ciklusok szabályozhatóságát.
5. Jóllét és egészség
Ez a hatáskategória a szolgáltatásoknak az épületet használók jóllétére és egészségére gyakorolt hatására vonatkozik. Az okosabb szabályozó rendszer javíthatja a beltéri levegő minőségét a hagyományos szabályozáshoz képest, ezáltal javítva az épületet használók jóllétét, és pozitív hatással lehet az egészségükre.
6. Karbantartás és a hiba előrejelzése
Az automatikus hibakeresés és diagnosztizálás jelentősen javíthatja az épületet ellátó rendszerek karbantartását és üzemeltetését. A nem hatékony működés észlelése és diagnosztizálása pozitívan befolyásolja az épületet ellátó rendszerek energetikai hatékonyságát.
Előnyt jelent, hogy a VRV felügyeleti rendszer prediktív hibajelző logikával rendelkezik, ami alapvetően úgy működik, hogy a rendszer folyamatosan monitorozza az összes üzemi paramétert. Ezt változó, de 20 mp és 60 mp közötti intervallumokban teszi. Az üzemi paraméter alapján a folyamatosan frissülő prediktív logika különböző összefüggések alapján értékeli a működést, és amennyiben az üzemi paraméterek a megengedett tartományon kívül esnének, azonnal értesítést küld a rendszer. Ez lehet úgynevezett elő-hiba (pre-error), ami azt jelzi, hogy valamilyen nem üzemszerű működést észlelt a rendszer, azonban ez önmagában nem veszélyezteti a teljes rendszer üzembiztonságát. Erről ugyanúgy figyelmeztetést küld, mint a valós hibákról. A prediktív előjelzések alapján több hiba megelőzhető – pl. kezdődő hűtőközeghiány esetén is jelez a rendszer, ami pedig a későbbiekben jelentős komforthiányt, vagy esetleg kompresszor és egyéb hűtőköri meghibásodásokat okozhat.
7. Tájékoztatás az épületet használók részére Az épület üzemeltetésére vonatkozó információkról történő tájékoztatás az épületet használók részére.
Az értékelésnél előnyt jelent a VRV felügyeleti rendszer előzőleg részletezett prediktív hibajelző funkciója. További előny, hogy a felügyeleti rendszer alkalmas adatgyűjtésre és a historikus üzemi paraméter adatok tetszőleges időszakra lekérdezhetők. Például több bérlemény-területet tartalmazó nagyobb irodaépületek esetében a VRV felügyeleti rendszer által biztosítható az egyes bérlemény-területek között a költségmegosztás akár beltéri egység szintű bontásban. Több épület üzemeltetése esetén akár az energia, akár az üzemi paraméterek épületek közötti összehasonlítása is további előnyt jelenthet. Kifejezetten előnyös lehet nagy üzemeltetési cégek, illetve Key Account partnerek esetén (például üzletláncok esetén, ahol a boltok szinte ugyanolyan műszaki tartalommal épülnek).
Konklúzió
Az Aereco-irodaház okosépület-mutatója az ismertetett módszertannal számolva 59% lett. Ez az érték ugyan nem tűnik magasnak, de ez nem az épület hiányossága. Ma még a legújabb, a hazai és nemzetközi épületenergetikai elvárásokat messze teljesítő, modern épület sem nevezhető okosnak.
Hiszen a villamos hálózat erre egyelőre nem fogadóképes.
Amennyiben a magyarországi villamos közműhálózat és az épület műszaki rendszerei közötti interakció biztosítható lenne, a napelemes rendszerrel, e-autó töltővel, hő- vagy villamos energia tárolással és az épületfelügyeleti rendszer kapcsolódó fejlesztésével 72% SRI-érték lenne elérhető. Ez az érték pedig már hűebben tükrözi az Aereco-irodaház felhasználói számára nyújtott magas komfortját.
Köszönetnyilvánítás
A Daikin Hungary Kft. köszönetét fejezi ki az Aereco Légtechnika Kft vezetésének és munkatársainak, hogy lehetővé tették az épület működésének több hónapos vizsgálatát.
A vizsgálathoz szükséges szakértői támogatást, az okosépület-mutató módszertanát, és a szükséges számításokat a Comfort Consulting Kft munkatársai, Dr. Magyar Zoltán, Németh Gábor okleveles gépészmérnökök, valamint Hégli Mihály épületgépész mérnök nyújtották.
Kinde Gergely
Szalai Gabriella
Takarics László
Daikin Hungary Kft.
1https://ec.europa.eu/energy/topics/energy-efficiency/energy-efficient-buildings/energy-performance-buildings-directive_en
2ITM Nemzeti Energia Stratégia 2030, kitekintéssel 2040-ig
3Magyarország Nemzeti Energia- és Klímaterve
4https://smartreadinessindicator.eu/
5https://smartreadinessindicator.eu/about-us
6Budapest egyik legtisztább levegőjű irodája (https://www.daikin.hu/hu_hu/blog/budapest-legtisztabb-levegoju-irodaja.html)