159

ENERGETSKE KARAKTERISTIKE UREĐAJA ZA HLAĐENJE ZGRADE ADMINISTRATIVNE

SLUŽBE GRADA BANJA LUKEENERGY PERFORMANCE OF THE CHILLER IN ADMINISTRATIVE

DEPARTMENT BUILDING, BANJA LUKA, BOSNIA AND HERZEGOVINASORAYA YONGPRAYUN,

School of Renewable Energy Technology (SERT), Naresuan University, Phistsanulok, Thailand, Faculty of Industrial Technology, Lampang Rajabhat University (LPRU), Thailand, i

NEDELJKO SREDIĆ, City of Banja Luka, Department of joint jobs, Banja Luka, Bosnia and Herzegovina

Više od polovine ukupno potrošene energije u Bosni i Hercegovini odlazi

na grijanje, hlađenje, ventilaciju i zamrzavanje, za koje se najviše troši električna energija. Ovo opterećenje

može se smanjiti na dva načina: primenom naprednih tehnologija ili uređaja, a drugi je korišćenje novih

izvora energije. U ovom radu autori se bave proučavanjem nove tehnologije i sistema za hlađenje čijim korišćenjem

se povećava energetska efikasnost sistema za grijanje i hlađenje u

velikim komercijalnim i administrativnim objektima.

More than half of the total energy consumption in Bosnia and Herzegovina is used for heating, cooling, ventilating and refrigerating. The biggest part of these consumed energy sources is electrical energy. This load could be reduced in two ways: the first is using the advanced technologies and devices, and second is using the new energy sources. The authors in this paper studied the new cooling technologies and systems which improve heating and cooling energy efficiency in big commercial and administrative buildings.

Ključ­ne reč­i: grejanje; hlađenje; čiler; R407C; Banjaluka; Bosna i HercegovinaKey words: heating; cooling; chiller; R407C; Banjaluka; Bosnia and Herzegovina

Sistem za grijanje i hlađenje snage snage 82 kW, koji koristi rashladnu supstan-cu R407C, instaliran je u zgradi Administrativne službe grada Banjaluke, BiH. Cilj instalisanja ovog sistema je zamjena postojećeg gradskog grijanja i smanjenje troško-va za električnu energiju.

Ciljevi ove studije su proračun energetskih performansi, mjerenje koeficijen-ta grijanja (COP) i stepena energetske efikasnosti (Energy Efficiency Ratio, EER), obračun smanjenja troškova i analize potrošnje energije prije i poslije instaliranja si-stema, u poređenju sa postojećim individualnim sistemom za rashlađivanje i klasi-čnim sistemom za grijanje.

Rezultati su prikazani na dijagramima COP i EER za čilere 0,13–0,62, 0,44–2,12 i 0.16–0,78, 0,55–2,66 za hlađenje–grijanje. Smanjenje troškova sistemom sa čileri-ma iznosi 25.395 KM, u poređenju sa električnim sistemom i potrošnja električne energije za zagrijavanje zgrade se smanjuje za oko 29%. Može se zaključiti da kori-šćenjem novije tehnologije za grijanje i hlađenje i opreme sa visokim stepenom ener-

160

getske efikasnosti smanjujemo potrebe zgrade Administrativne službe Banjaluke za energijom. Pored smanjenja potreba za energijom i troškova, primjenjena tehnologija unapređuje zaštitu okoline i zdravlja. U budućnosti Bosna i Hercegovina mora više pažnje posvetiti korišćenju prihvatljivijih obnovljivih izvora energije. Time bi se po-boljšala samoodrživost sistema za proizvodnju energije i smanjila emisija CO2 nasta-la radom sistema za proizvodnju energije u Bosni i Hercegovini.

Za zagrijavanje i hlađenje prostorija koristi se 50% ukupno iskorišćene energi-je. Više od pola ukupno korišćene energije se iskoristi za grijanje, hlađenje, ventila-ciju i zamrzavanje (slika 1).

50%

10%

30%

industrijatransportdomaćinstva, usluge i poljoprivreda

Slika 1. Potrošnja energije [1]

Princip rada čileraRad čilera je veoma sličan radu frižidera. Čiler uzima energiju iz hladnog pro-

stora i izbacuje je u prostor više temperature. Sredstvo za hlađenje dolazi u kontakt sa fluidom koji se hladi u prostoru isparavanja. Efekat hlađenja pri isparavanju je sli-čan efektu znojenja. Ispareno sredstvo za hlađenje komprimira se u kompresoru, što dovodi do njegovog zagrijavanja.

Topli gas iz kompresora ide u element za izbacivanje topline – kondenzator, jer se u njemu sredstvo za hlađenje kondenzuje i zagrijava. Kondenzator se obično hla-di vodom ili vazduhom.

Tečno sredstvo za hlađenje se provodi kroz ekspanzioni ventil, gdje duvaljke ili mlaznice snižavaju temperaturu sredstva za hlađenje. Ohlađeno sredstvo za hlađenje ide u isparivač, gdje preuzima ponovo toplotu.

To predstavlja najveći vršni teret u korišće-nju električne energije. Primjena naprednih te-hnologija je već pokazala povećanje energetske efikasnosti ove vitalne funkcije zgrada. Primje-nom sistema čilera povećava se energetska efi-kasnost hlađenja i grijanja velikih komercijalnih i rezidencijalnih zgrada. Korist od primjene no-vih tehnologija se ogleda u smanjenju potreba za energijom, smanjenju troškova, unapređenju za-štite okoline i zdravlja, mnogo efikasnijoj venti-laciji i kondiconiranju prostora i povećanju pro-duktivnosti i zdravlja zaposlenih zbog poboljša-nja kvaliteta vazduha.

Slika 2. Vazduhom hlađeni čiler

Tipovi čilera

Čileri se grubo mogu klasifikovati u dvije grupe: vazduhom hlađene i vodom hlađene. Vazduhom hlađe-ni čileri su obično smješteni izvan prostora koji se hladi, apsorbuju toplotu iz prostora koji se hladi i izbacuju je di-rektno u atmosferu (slika 2).

161

S druge strane vodom hlađeni čileri su smješteni u zgradi i povezani sa rashladnim tornjem koji preuzima toplinu iz vode i lociran je izvan prostora koji se hladi.

Vodom hlađene čilere možemo podijeliti na dva tipa: prvi je rashladni toranj sa otvorenim tokom, gdje se kondenzatorska voda direktno hladi duvaljkama kroz veli-ke ploče zvane medija kroz koje duva vazduh, a drugi je rashladni toranj zatvorenog toka gdje se hlade cijevi kroz koje protiče voda, tj. indirektno [2].

Opis sistemaZa grijanje i rashlađivanje zgrade Administrativne službe, primjenjen je sistem

vazdušno hlađenih čilera, proizveden i testiran u preduzeću EUROKLIMAT S.p.A., Italija. Sistem se sastoji od tri dijela i to: čilera i komponenata, kontrolnog panela, to-uch screen i jedinice klima-konvektora (slike 3 i 4).

Slika 3. Čiler snage 82 kW za grijanje i hlađenje zgrade Administrativne službe

Tabela 1 prikazuje stanje ventila i pumpi za pojedine režime rada sistema za gri-janje i hlađenje.

CiljCilj ovog rada je istraživanje energetskih karakteristika sistema čilera snage 82

kW, u režimu grijanja i hlađenja. Sistem je instaliran i radi u zgradi i aneksu zgrade Administrativne službe Banjaluke. Rad obuhvata:

– mjerenje trenutne efikasnosti čilera preko "koeficienta proizvodnosti" (COP) i "stepena energetske efikasnosti" (EER) sistema čilera instaliranog u zgradi Admi-nistrativne službe Grada Banja Luke, u poređenju sa električnim i gradskim grija-njem;

162

– proračun ušteda usljed primjene čilera u režimu grijanja u poređenju sa elek-tričnim grijanjem zgrade Administrativne službe Banjaluke.

16-AircooledChillers

Pumps&

Valves

Heating Radiator = 114 kW

Ventilation Room = 70 kW

Cooling &

Heating14 / 60 OC

Cooling &

Heating7 / 70 O C

Touch Screen (TS)

Pumps & Valves

Chiller 1

Chiller 2

Cooling & Heating7 / 45 OC

City Warm

Electric Power

Pumps&

Valves

Water Reserve Water Reserve

Pumps&

Valves

Heating fromRadiator / Ventilation Room

System ReservePumps

&Valves

Cooling & Heating14 / 40 OC

Administrative Department Building

Pumps&

Valves

Water Reserve Water Reserve

[A]

[B]

[C]

[D][E]

[F]

[G][H][J ]

[K]

[I]

[L]

Slika 4. Shema pumpi i ventila sistema za grijanje i hlađenje

Tabela 1. Pupme i ventili za sisteme grijanja i hlađenja

Oznaka Vrsta Gradsko grijanje

Grijanje sa elektrokotlom

Čiler

Grijanje HlađenjeABCD

Cirkulacione pumpe i glavni ventili

OOOO

OOOO

OOOC

OCOC

EFGHI

Električno upravljani ventili

OCCOC

COCO O

CCOOC

CCOCC

JK

Električno upravljani ventili sa tri položaja

OC

OC

OO

OO

B Cirkulaciona pumpa O O O CL Glavni ventil O O O O

O = otvoren, C = zatvoren.

163

Metod proračunaKoeficijent proizvodnosti (COP)

COP je osnovni parametar za ocjenu efikasnosti rashladnih sistema, i to je odnos između dobijene korisne energije i upotrebljene energije (utrošene) i može se izrazi-ti kao [3]:

U

a

ECOPE

= (1)

gdje je COP – koeficient proizvodnosti, a EU – dobijena korisna energija (Btu), odno-sno Ea – upotrebljena energija (Btu).

Stepen energetske efikasnosti (EER)Stepen energetske efikasnosti (EER) je termin koji se uobičajeno koristi za de-

finisanje efikasnosti hlađenja jedinstvenog sistema za kondicioniranje vazduha i si-stema toplotnih pumpi. Efikasnost je definisana kao nominalni parametar naveden u karakteristikama standardne opreme i određen je kao odnos neto kapaciteta hlađenja ili odvedene topline u Btu/h, i ukupne ulazne upotrebljene energije. Jedinica za EER je Btu/w.h [4].

C

a

EEERP

= (2)

gdje su: EER – stepen energetske efikasnosti (Btu/w.h), Ec – neto kapacitet hlađenja (Btu/h), Pa – upotrebljena energija (W), ili:

EER = COP · 3,412 (3)

RezultatiU tabeli 2 navedene su uporedne vrijednosti koeficienta proizvodnosti COP i ste-

pena energetske efikasnosti EER za čilere i elektrosistem grijanja i hlađenja zgrade Administrativne službe Banjaluke.

Tabela 2

Naziv Sistem čilera Električni sistemHlađenje Grijanje

Koeficijent proizvodnosti (COP) 0,13–0,62 0,16–0,78 0,14–0,70Stepen energetske efikasnosti (EER) 0,44–2,12 0,55–2,66 0,48–2,30

ZaključakVrijednosti za COP i EER za čilere izloženi u tabeli 2 su 0,13–0,62, 0,44–2,12

i 0,16–0,78, 0,55–2,66 za hlađenje i grijanje. Proračun troškova pokazuje uštedu od 25.395 KM primjenom čilera u odnosu na električni sistem grijanja, a utrošak elek-trične energije je smanjen oko 29% nakon što je instaliran i pušten u rad sistem či-

164

lera. Može se zaključiti da primjenom naprednijih tehnologija i energetski efikasnije opreme smanjujemo potrebe za energijom za grijanje i hlađenje zgrade Administra-tivne službe Banjaluke.

Tabela 3. Smanjenje troškova primjenom sistema čilera umjesto električnog sistema

List Sistem čilera Električni sistemHlađenje Grijanje

Snaga (kW) 82 82 330Dani rada godišnje 60

(5 dana x 4 nedjelje x 3

mjeseca)

80(5 dana x 4 nedjelje x 3

mjeseca)

80(5 dana x 4 nedjelje x 3

mjeseca)Sati rada dnevno 8Godišnja potrošnja (kWh) 39,360 52,480 211,200Cijena el. energije (KM/kWh) 0,16Godišnji troškovi energije 6,298 8,397 33,792Ušteda (KM)Dvogodišnja uštedaTrogodišnja ušteda

–––

25,39550,79076,185

–––

Sugestije i preporukeNa poboljšanje energetskog potencijela utiču vrste izvora energije i karakteristi-

ke korišćenih uređaja. Uobičajeni izvori energije u Bosni i Hercegovini su elektra-ne na ugalj i hidroelektrane, mada postoje velike mogućnosti korišćenja energije bi-omase.

Oko 50% teritorije u Bosni i Hercegovini prekriveno je šumom i u zemlji je re-lativno razvijena drvna industrija, uključujući pilane. U drvnom otpadu krije se veli-ki energetski potencijal. Korišćenjem 10% pilanskog otpada u kombinaciji sa ugljem smanjilo bi produkciju CO2 za 5%.

BiH se u budućnosti, mora okrenuti korišćenju obnovljivih izvora više nego do sada. Trebalo bi poboljšati samoodrživost postrojenja za proizvodnju energije u BiH i smanjiti ukupnu emisiju CO2 koja nastaje radom energetskih postrojenja.

Literatura[1] *** Bosnia and Herzegovina Country Profile, http://www.reneuer.com[2] *** Heating, ventilation and air-conditioning (HVAC), http://www.greenhouse.

gov.au[3] *** Wikipedia, the free encyclopedia, Energy consumption, http://www.en.wiki-

pedia.org/wiki/Energy_consumption[4] *** Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) 2004, Building Technolo-

gies Program, R&D on Heating, Cooling and Commercial Refrigeration[5] *** Environment in Bosnia and Herzegovina 2002, Energy, pp. 31–35.

kgh