Evaluare comparativă a soluțiilor de încălzire și răcire radiantă și a ventiloconvectoarelor
Studiu privind Costul Global al diferitelor soluții HVAC pentru hoteluri
Deoarece Costul Global a devenit un instrument important pentru evaluarea costurilor inițiale și de exploatare ale construcției, am pregătit un studiu în care vei vedea care este Costul Global al echipării unui hotel cu patru tipuri diferite de soluții de încălzire și răcire, dintre care trei soluții diferite de încălzire și răcire radiantă, comparate cu sisteme de aer condiționat cu ventiloconvectoare (FCU).
Metoda de calcul folosită.
Pentru compararea celor 4 soluții de încălzire și răcire, evaluarea Costului Global a fost efectuată în conformitate cu metodologia comparativă a Regulamentului UE Nr. 244/2012 pentru calcularea nivelurilor optime de cost pentru cerințele minime de performanță energetică pentru clădiri și elemente ale clădirilor.
Modelul de clădire utilizat pentru calcularea consumul de energie a fost creat folosind software-ul dinamic de simulare IDA ICE 4.8.
Metoda de evaluare a Costului Global
Directiva privind performanța energetică a clădirilor (Directiva 2010/31/UE a Parlamentului European și a Consiliului) a solicitat Comisiei Europene să stabilească o metodologie comparativă pentru aplicarea Regulamentului UE Nr. 244 /2012 pentru calcularea nivelurilor optime de cost pentru cerințele minime de performanță energetică a clădirilor și elementelor clădirilor.
Calculul costului Global a fost efectuat în conformitate cu această metodă, pentru o perioadă de 15 ani.
Profilul climatic pentru München
Simularea energetică a clădirilor (BES) a utilizat caracteristicile anvelopei clădirii și profilul climatic intern & extern specifice orașului München din Germania. Instalațiile locale și centrale (sistem HVAC) au fost dimensionate luând în considerare sarcinile de răcire & încălzire și rețelele de ventilație de la simularea BES, folosind aceeași metodă în cursul finalizării unui proiect mecanic.
Costul Global al clădirii și al elementelor clădirii a fost calculat prin însumarea investițiilor inițiale și a costurilor de funcționare. La calculul costurilor de exploatare a fost aplicată o rată de actualizare pentru fiecare an, iar pentru a reflecta valoarea actuală a investiției, a fost luată în calcul valoarea reziduală, după cum se poate vedea mai jos:
Prezentarea costurilor
Metoda Costului Global asigură evaluarea generală a tuturor costurilor și valorilor pe parcursul duratei de viață din perioada de timp considerată. Scopul său este să ofere îndrumare pentru selectarea și investirea în cele mai economice sisteme și soluții.
Costuri inițiale de investiție CI
Costurile inițiale ale investiției sunt adesea un criteriu crucial pentru luarea unei decizii. Costurile de investiție sunt alcătuite din costurile produsului și costurile de instalare.
Costuri anuale de exploatare Ca, i(j)
Costurile anuale de funcționare Ca, i (j) pentru calculul Costului Global sunt alcătuite din costuri de întreținere, costurile cu energie și costurile de reinvestire pentru echipamente.
Consumul de energie poate fi redus semnificativ cu ajutorul sistemelor de încălzire și răcire radiantă, eficiente din punct de vedere energetic. În cazul camerelor de hotel, în general cererea pentru aer condiționat este mult mai mare decât cererea pentru încălzire. Acest lucru face ca răcirea să fie foarte importantă pentru generarea de economii, mai ales având în vedere creșterea temperaturii în timpul lunilor de vară.
În cadrul evaluării, energia utilizată pentru ventilarea minimă a fost exclusă din calcul. Coeficienții de energie primară au fost considerați 1,1 pentru gaz și 1,8 pentru energie electrică. În scopul prezentului studiu, prețurile pentru gaz și energie electrică au avut la bază prețurile corespunzătoare din luna iunie 2019, din München, Germania, care erau 0,045 €/kWh și respectiv 0.19 €/kWh. A fost luată în calcul o creștere anuală a prețului la energie de 3%.
Costurile de întreținere sunt considerate a fi egale cu 5,5% din costurile de investiție pentru sistemele tradiționale (răcire cu aer), precum FCU. Acestea sunt de o complexitate mai mare, necesită verificarea agentului frigorific și includ piese de uzură precum filtre de aer, ventilatoare și rulmenți, care necesită întreținere și înlocuire continuă.
Conform experienței din teren, costurile de întreținere a sistemelor radiante cu apă se ridică la 2,5% din costurile de investiție, cifră corespunzătoare unor sisteme de complexitate scăzută, cu un număr redus de piese de uzură.
În comparație cu sistemele de încălzire și răcire radiantă, unde energia este transferată unui circuit de apă acționat de o pompă, ventiloconvectoarele încălzesc sau răcesc spațiul cu aerul încălzit sau răcit produs de un ventilator. Având în vedere capacitatea termică redusă a aerului, comparativ cu apa, aceste sisteme necesită mai multă energie auxiliară pentru a acționa ventilatoarele, cu scopul de a transfera în cameră aceeași cantitate de energie necesară pentru încălzire sau răcire. Aceasta este o diferență importantă a ventiloconvectoarelor, în comparație cu sistemele radiante, care explică nevoia ridicată de energie auxiliară (HVAC aux).
Coeficientul de performanță (COP) al dispozitivului de răcire la 3.5
Diferența în consumul de energie pentru răcire al ventiloconvectorului se datorează eficienței individuale a producerii energiei pentru răcire, folosind diferite temperaturi ale apei de alimentare a sistemului de răcire pentru FCU și pentru sistemele cu răcire radiantă. Temperaturile mai scăzute ale apei de alimentare pentru FCU au ca rezultat un COP mai mic al dispozitivului de răcire de 2,6, în timp ce temperaturile mai ridicate ale apei de alimentare pentru sistemele cu răcire radiantă au ca rezultat un COP mai mare al dispozitivului de răcire, de 3,5. În concluzie, folosind răcire radiantă, eficiența dispozitivului de răcire poate fi crescută semnificativ cu cca. 35%.
Diferențele minore legate de energia de răcire utilizată pentru sistemele radiante Thermatop M, Renovis și Contec ON, se datorează proprietăților de control termic mai precis, cu o capacitate termică mai mică. Aceste sisteme pot fi ajustate mai precis și din acest motiv au nevoie de o cantitate mai mică de energie. Diferențele minore dintre sisteme, referitoare la energia de încălzire, se datorează diferitelor capacități termice, care urmează explicația utilizării energiei de răcire. Sistemele FCU încălzesc numai aer și au o capacitate termică redusă, în comparație cu tavanele radiante din gips-carton (Thermatop M și Renovis) și TABS (Contec ON).
Tavanele radiante Uponor sunt o tehnologie de viitor datorită compatibilității cu orice sursă de energie, în special cu sursele regenerabile.
Pentru actuala clădire hotelieră situată în München, rata de actualizare definită de Banca Centrală a Germaniei (Deutsche Bundesbank) a fost utilizată cu r = 1,94% p.a. pe o perioadă de calcul de 15 ani. Aceasta a avut ca rezultat o rată de actualizare de Rd (p) =0,74.
Pentru sistemele radiante structurale precum Contec ON, care au o durată de viață de 60 de ani sau mai mult (la fel ca o clădire), acest lucru creează un avantaj substanțial în comparație cu alte componente care au o durată de viață mai scurtă, precum FCU, cu o durată de viață de 12 ani.
Atunci când este luat în considerare Costul Global, durata de viață a sistemul selectat este un criteriu important care reflectă durata de timp până la reinvestire. Durata de viață planificată pentru fiecare element a fost selectată în conformitate cu EN 15459iii și VDI 2067 Partea 1 iv.
Principalele componente ale soluțiilor Uponor pentru încălzire și răcire radiantă sunt că rezistă de până la cinci ori mai mult decât FCU - 60 de ani, față de 12 ani, conform EN 15459iv.
Sistemele radiante Uponor, precum Contec ON, cu o durată de viață de 60 de ani și mai mult oferă un avantaj clar, în ceea ce privește costul.
Valoarea reziduală a sistemelor selectate pentru o clădire hotelieră cu 100 de camere
Graficul arată diferența dintre sistemele comparate, în ceea ce privește valoarea reziduală, în funcție de numărul de ani de exploatare a clădirii.
Perspectiva costurilor ia în considerare costurile pentru investiții, exploatare și întreținere, precum și dezvoltarea investiției pentru sistemul avut în vedere.
Prima abordare reflectă cheltuielile cauzate de sistemul de încălzire și răcire al unei clădiri hoteliere și de funcționarea acestuia pentru o perioadă definită de timp. În cazul acestei clădiri hoteliere cu 100 de camere, analiza arată un avantaj financiar clar al sistemelor radiante Uponor, având costuri cu până la 48% mai mici decât ventiloconvectoarele convenționale, după 15 ani de funcționare. Soluția FCU prezintă cele mai mari costuri totale datorită duratei sale reduse de viață, complexității mecanice și costurilor de exploatare ridicate, sub forma costurilor ridicate cu energia și cu întreținerea.
Într-o comparație a Costului Global, soluțiile Uponor au performanțe semnificativ mai bune decât FCU.
Cea de-a doua perspectivă include dezvoltarea globală a sistemelor în perioada de exploatare considerată, inclusiv valoarea reziduală a investiției. Costul Global pentru diferitele sisteme a fost calculat după metodologia Regulamentului UE nr. 244 / 2012ii. Această perspectivă reflectă clar avantajul financiar al sistemelor Uponor de încălzire și răcire radiantă pentru clădiri hoteliere cu un Cost Global cu 59% mai mic după doar 15 ani de exploatare.
Concluzii
Acest studiu a examinat costurile diferitelor sisteme de încălzire și de răcire pe parcursul întregului ciclu de viață, având ca model un hotel cu 100 de camere situat în München, Germania.
Performanța energetică a clădirii a fost simulată folosind un instrument dinamic de simulare termică pentru clădiri (IDA ICE 4.8i), iar pentru evaluarea Costului Global a fost utilizată metodologia Regulamentului UE nr. 244/2012ii pentru calcularea nivelurilor optime din punct de vedere al costurilor pentru a satisface cerințele minime privind performanța energetică a clădirilor și a elementelor acestora.
Sistemele HVAC din acest studiu se bazau pe un sistem tradițional de aer condiționat cu ventiloconvectoare convenționale (FCU), care a fost comparate cu performanța a trei sisteme Uponor diferite pentru tavan, cu încălzire și răcire radiantă. Acestea din urmă au fost fie suspendate, fie integrate structural în beton.
Rezultatele au dovedit că soluțiile Uponor de încălzire și răcire radiantă ajută la scăderea semnificativă a Costului Global pentru clădiri, în comparație cu sistemele HVAC tradiționale care utilizează ventiloconvectoare. Evaluarea arată că sistemele Uponor de încălzire și răcire radiantă asigură reducerea costurilor de investiție și de exploatare cu până la 48%. În plus, ar putea fi demonstrat că economiile făcute cu ajutorul soluțiilor Uponor, în ceea ce privește Costul Global, sunt de până la 59%, dacă este luată în considerare valoarea reziduală a sistemului instalat.
Merită să faceți o investiție mai mare!
În concluzie, soluțiile Uponor de încălzire și răcire radiantă pentru tavan s-au dovedit a fi rentabile pentru o clădire hotelieră, în ciuda costurilor mai mari de investiție în faza de construcție. Economiile ulterioare din faza de exploatare au compensat costurile inițiale, crescând astfel fluxul net de numerar pe tot parcursul ciclului de viață al clădirii hotelului.
Pe lângă aspectele financiare, nu poate fi ignorat factorul de imagine. Hotelierii care se concentrează pe sustenabilitate și contribuie la protecția mediului își pot îmbunătăți reputația în rândul oaspeților. Aspectele de ordin ecologic devin din ce în ce mai importante în planificarea călătoriilor.
Pentru compararea celor 4 soluții de încălzire și răcire, evaluarea Costului Global a fost efectuată în conformitate cu metodologia comparativă a Regulamentului UE Nr. 244/2012 pentru calcularea nivelurilor optime de cost pentru cerințele minime de performanță energetică pentru clădiri și elemente ale clădirilor.
Modelul de clădire utilizat pentru calcularea consumul de energie a fost creat folosind software-ul dinamic de simulare IDA ICE 4.8.
Metoda de evaluare a Costului Global
Directiva privind performanța energetică a clădirilor (Directiva 2010/31/UE a Parlamentului European și a Consiliului) a solicitat Comisiei Europene să stabilească o metodologie comparativă pentru aplicarea Regulamentului UE Nr. 244 /2012 pentru calcularea nivelurilor optime de cost pentru cerințele minime de performanță energetică a clădirilor și elementelor clădirilor.
Calculul costului Global a fost efectuat în conformitate cu această metodă, pentru o perioadă de 15 ani.
Profilul climatic pentru München
Simularea energetică a clădirilor (BES) a utilizat caracteristicile anvelopei clădirii și profilul climatic intern & extern specifice orașului München din Germania. Instalațiile locale și centrale (sistem HVAC) au fost dimensionate luând în considerare sarcinile de răcire & încălzire și rețelele de ventilație de la simularea BES, folosind aceeași metodă în cursul finalizării unui proiect mecanic.
Costul Global al clădirii și al elementelor clădirii a fost calculat prin însumarea investițiilor inițiale și a costurilor de funcționare. La calculul costurilor de exploatare a fost aplicată o rată de actualizare pentru fiecare an, iar pentru a reflecta valoarea actuală a investiției, a fost luată în calcul valoarea reziduală, după cum se poate vedea mai jos:
Prezentarea costurilor
Metoda Costului Global asigură evaluarea generală a tuturor costurilor și valorilor pe parcursul duratei de viață din perioada de timp considerată. Scopul său este să ofere îndrumare pentru selectarea și investirea în cele mai economice sisteme și soluții.
Costuri inițiale de investiție CI
Costurile inițiale ale investiției sunt adesea un criteriu crucial pentru luarea unei decizii. Costurile de investiție sunt alcătuite din costurile produsului și costurile de instalare.
Costuri anuale de exploatare Ca, i(j)
Costurile anuale de funcționare Ca, i (j) pentru calculul Costului Global sunt alcătuite din costuri de întreținere, costurile cu energie și costurile de reinvestire pentru echipamente.
Consumul de energie poate fi redus semnificativ cu ajutorul sistemelor de încălzire și răcire radiantă, eficiente din punct de vedere energetic. În cazul camerelor de hotel, în general cererea pentru aer condiționat este mult mai mare decât cererea pentru încălzire. Acest lucru face ca răcirea să fie foarte importantă pentru generarea de economii, mai ales având în vedere creșterea temperaturii în timpul lunilor de vară.
În cadrul evaluării, energia utilizată pentru ventilarea minimă a fost exclusă din calcul. Coeficienții de energie primară au fost considerați 1,1 pentru gaz și 1,8 pentru energie electrică. În scopul prezentului studiu, prețurile pentru gaz și energie electrică au avut la bază prețurile corespunzătoare din luna iunie 2019, din München, Germania, care erau 0,045 €/kWh și respectiv 0.19 €/kWh. A fost luată în calcul o creștere anuală a prețului la energie de 3%.
- Soluțiile Uponor asigură reducerea cu până la 56% a costurilor anuale de funcționare, în comparație cu ventiloconvectoarele convenționale.
- Ventiloconvectoarele generează costuri de întreținere de până la trei ori mai mari, în comparație cu Contec ON, datorită operațiunilor mai complicate de întreținere și de înlocuire a pieselor de schimb.
Costurile de întreținere sunt considerate a fi egale cu 5,5% din costurile de investiție pentru sistemele tradiționale (răcire cu aer), precum FCU. Acestea sunt de o complexitate mai mare, necesită verificarea agentului frigorific și includ piese de uzură precum filtre de aer, ventilatoare și rulmenți, care necesită întreținere și înlocuire continuă.
Conform experienței din teren, costurile de întreținere a sistemelor radiante cu apă se ridică la 2,5% din costurile de investiție, cifră corespunzătoare unor sisteme de complexitate scăzută, cu un număr redus de piese de uzură.
În comparație cu sistemele de încălzire și răcire radiantă, unde energia este transferată unui circuit de apă acționat de o pompă, ventiloconvectoarele încălzesc sau răcesc spațiul cu aerul încălzit sau răcit produs de un ventilator. Având în vedere capacitatea termică redusă a aerului, comparativ cu apa, aceste sisteme necesită mai multă energie auxiliară pentru a acționa ventilatoarele, cu scopul de a transfera în cameră aceeași cantitate de energie necesară pentru încălzire sau răcire. Aceasta este o diferență importantă a ventiloconvectoarelor, în comparație cu sistemele radiante, care explică nevoia ridicată de energie auxiliară (HVAC aux).
Coeficientul de performanță (COP) al dispozitivului de răcire la 3.5
Diferența în consumul de energie pentru răcire al ventiloconvectorului se datorează eficienței individuale a producerii energiei pentru răcire, folosind diferite temperaturi ale apei de alimentare a sistemului de răcire pentru FCU și pentru sistemele cu răcire radiantă. Temperaturile mai scăzute ale apei de alimentare pentru FCU au ca rezultat un COP mai mic al dispozitivului de răcire de 2,6, în timp ce temperaturile mai ridicate ale apei de alimentare pentru sistemele cu răcire radiantă au ca rezultat un COP mai mare al dispozitivului de răcire, de 3,5. În concluzie, folosind răcire radiantă, eficiența dispozitivului de răcire poate fi crescută semnificativ cu cca. 35%.
Diferențele minore legate de energia de răcire utilizată pentru sistemele radiante Thermatop M, Renovis și Contec ON, se datorează proprietăților de control termic mai precis, cu o capacitate termică mai mică. Aceste sisteme pot fi ajustate mai precis și din acest motiv au nevoie de o cantitate mai mică de energie. Diferențele minore dintre sisteme, referitoare la energia de încălzire, se datorează diferitelor capacități termice, care urmează explicația utilizării energiei de răcire. Sistemele FCU încălzesc numai aer și au o capacitate termică redusă, în comparație cu tavanele radiante din gips-carton (Thermatop M și Renovis) și TABS (Contec ON).
Tavanele radiante Uponor sunt o tehnologie de viitor datorită compatibilității cu orice sursă de energie, în special cu sursele regenerabile.
Pentru actuala clădire hotelieră situată în München, rata de actualizare definită de Banca Centrală a Germaniei (Deutsche Bundesbank) a fost utilizată cu r = 1,94% p.a. pe o perioadă de calcul de 15 ani. Aceasta a avut ca rezultat o rată de actualizare de Rd (p) =0,74.
Pentru sistemele radiante structurale precum Contec ON, care au o durată de viață de 60 de ani sau mai mult (la fel ca o clădire), acest lucru creează un avantaj substanțial în comparație cu alte componente care au o durată de viață mai scurtă, precum FCU, cu o durată de viață de 12 ani.
Atunci când este luat în considerare Costul Global, durata de viață a sistemul selectat este un criteriu important care reflectă durata de timp până la reinvestire. Durata de viață planificată pentru fiecare element a fost selectată în conformitate cu EN 15459iii și VDI 2067 Partea 1 iv.
Principalele componente ale soluțiilor Uponor pentru încălzire și răcire radiantă sunt că rezistă de până la cinci ori mai mult decât FCU - 60 de ani, față de 12 ani, conform EN 15459iv.
Sistemele radiante Uponor, precum Contec ON, cu o durată de viață de 60 de ani și mai mult oferă un avantaj clar, în ceea ce privește costul.
Valoarea reziduală a sistemelor selectate pentru o clădire hotelieră cu 100 de camere
Graficul arată diferența dintre sistemele comparate, în ceea ce privește valoarea reziduală, în funcție de numărul de ani de exploatare a clădirii.
- Thermatop M are cea mai mare valoare reziduală pe parcursul întregului ciclu de viață, care este determinată de investiția ridicată, dar și de durata de viață mai mare și, deci, de un grad mai mic de depreciere.
- Valorile reziduale FCU scad rapid datorită duratei scurte de viață și gradului ridicat de depreciere, care au ca efect necesitatea unei reinvestiții după 12 ani.
- Thermatop M are cea mai mare valoare reziduală, demonstrând astfel durabilitatea sa extraordinară.
Perspectiva costurilor ia în considerare costurile pentru investiții, exploatare și întreținere, precum și dezvoltarea investiției pentru sistemul avut în vedere.
Prima abordare reflectă cheltuielile cauzate de sistemul de încălzire și răcire al unei clădiri hoteliere și de funcționarea acestuia pentru o perioadă definită de timp. În cazul acestei clădiri hoteliere cu 100 de camere, analiza arată un avantaj financiar clar al sistemelor radiante Uponor, având costuri cu până la 48% mai mici decât ventiloconvectoarele convenționale, după 15 ani de funcționare. Soluția FCU prezintă cele mai mari costuri totale datorită duratei sale reduse de viață, complexității mecanice și costurilor de exploatare ridicate, sub forma costurilor ridicate cu energia și cu întreținerea.
Într-o comparație a Costului Global, soluțiile Uponor au performanțe semnificativ mai bune decât FCU.
Cea de-a doua perspectivă include dezvoltarea globală a sistemelor în perioada de exploatare considerată, inclusiv valoarea reziduală a investiției. Costul Global pentru diferitele sisteme a fost calculat după metodologia Regulamentului UE nr. 244 / 2012ii. Această perspectivă reflectă clar avantajul financiar al sistemelor Uponor de încălzire și răcire radiantă pentru clădiri hoteliere cu un Cost Global cu 59% mai mic după doar 15 ani de exploatare.
- Principalele motive pentru Costul Global ridicat al ventilconvectoarelor sunt reinvestirile necesare după 13 ani, consumul mai mare de energie și costurile mai mari de întreținere.
- Soluțiile Uponor asigură un Cost Global cu până la 59% mai mic, în comparația cu FCU convenționale, după 15 ani.
- 59% reducerea Costului Global, dacă este luată în considerare și valoarea reziduală a sistemului instalat
Concluzii
Acest studiu a examinat costurile diferitelor sisteme de încălzire și de răcire pe parcursul întregului ciclu de viață, având ca model un hotel cu 100 de camere situat în München, Germania.
Performanța energetică a clădirii a fost simulată folosind un instrument dinamic de simulare termică pentru clădiri (IDA ICE 4.8i), iar pentru evaluarea Costului Global a fost utilizată metodologia Regulamentului UE nr. 244/2012ii pentru calcularea nivelurilor optime din punct de vedere al costurilor pentru a satisface cerințele minime privind performanța energetică a clădirilor și a elementelor acestora.
Sistemele HVAC din acest studiu se bazau pe un sistem tradițional de aer condiționat cu ventiloconvectoare convenționale (FCU), care a fost comparate cu performanța a trei sisteme Uponor diferite pentru tavan, cu încălzire și răcire radiantă. Acestea din urmă au fost fie suspendate, fie integrate structural în beton.
Rezultatele au dovedit că soluțiile Uponor de încălzire și răcire radiantă ajută la scăderea semnificativă a Costului Global pentru clădiri, în comparație cu sistemele HVAC tradiționale care utilizează ventiloconvectoare. Evaluarea arată că sistemele Uponor de încălzire și răcire radiantă asigură reducerea costurilor de investiție și de exploatare cu până la 48%. În plus, ar putea fi demonstrat că economiile făcute cu ajutorul soluțiilor Uponor, în ceea ce privește Costul Global, sunt de până la 59%, dacă este luată în considerare valoarea reziduală a sistemului instalat.
Merită să faceți o investiție mai mare!
În concluzie, soluțiile Uponor de încălzire și răcire radiantă pentru tavan s-au dovedit a fi rentabile pentru o clădire hotelieră, în ciuda costurilor mai mari de investiție în faza de construcție. Economiile ulterioare din faza de exploatare au compensat costurile inițiale, crescând astfel fluxul net de numerar pe tot parcursul ciclului de viață al clădirii hotelului.
Pe lângă aspectele financiare, nu poate fi ignorat factorul de imagine. Hotelierii care se concentrează pe sustenabilitate și contribuie la protecția mediului își pot îmbunătăți reputația în rândul oaspeților. Aspectele de ordin ecologic devin din ce în ce mai importante în planificarea călătoriilor.