Innowacja rozwiązująca problem
Szpital Ludmillenstift był rozbudowywany przez wiele lat, co sprawiło że instalacja HVAC przestała spełniać wymagania powiększonego obiektu. Zainstalowane zawory Belimo Energy Valve™ pozwoliły na znaczne zmniejszenie prędkość przepływu wody w sieci ciepłowniczej, dzięki czemu zapewniono inteligentną, przejrzystą i energooszczędną regulację pracy instalacji grzewczych i chłodniczych – przy jednoczesnej poprawie komfortu i ustabilizowaniu zużycia energii.
Szpital Ludmillenstift znajduje się w Meppen, w Dolnej Saksonii (Niemcy). Ten duży, wielospecjalistyczny szpital jest głównym filarem kompleksowego systemu opieki zdrowotnej i ma ponad 160-letnią tradycję w dziedzinie ochrony zdrowia w regionie Emsland. Szczyci się wyjątkowym poziomem opieki świadczonej pacjentom, której fundament stanowią nowoczesna infrastruktura i aparatura medyczna, a także ogromne kompetencje diagnostyczne i terapeutyczne połączone z innymi specjalistycznymi usługami.
| Instytujca: Szpital Ludmillenstift | Pacjenci hospitalizowani: 20 000 rocznie |
| Miejscowość: Meppen (Niemcy) | Pacjenci ambulatoryjni: 150 000 rocznie |
| Rok otwarcia: 1851 | Liczba łóżek: 420 |
Niska temperatura w pomieszczeniach i śmiałe próby rozwiązania problemu
W zapewnianiu funkcjonalności, komfortu, bezpieczeństwa i efektywności energetycznej budynków tworzących infrastrukturę szpitala istotną rolę odgrywają też instalacje techniczne. Z biegiem czasu potrzeby pacjentów oraz specjalistycznych oddziałów wzrosły w stopniu przekraczającym możliwości instalacji, a przeprowadzane modernizacje doprowadziły do znacznych zmian w regulowaniu pracy oraz konserwacji obiegów hydraulicznych.
Utrzymywanie kompensacji hydraulicznej obiegów w kompleksach obejmujących kilka budynków, takich jak szpitale, może być trudnym zadaniem. Sytuacja w obiekcie stała się poważna, a w miesiącach zimowych pracownicy wielokrotnie skarżyli się na zbyt niską temperaturę w pomieszczeniach i strefach. Zespół zarządzający infrastrukturą szpitala Ludmillenstift miał świadomość, że do niektórych części obiektu regularnie dociera zbyt mała ilość gorącej wody, oraz uznał, że źródłem trudności z zapewnieniem i monitorowaniem komfortowej temperatury są obiegi wodne instalacji grzewczej.
Zespół odważnie próbował poprawić sytuację znacznie zwiększając temperaturę kotłów oraz ustawiając maksymalną wydajność pomp. Działania te nie przyniosły oczekiwanych rezultatów. Skargi nadal napływały, a intensywna praca pomp oraz generowanie dodatkowej pary doprowadziły do ogromnego wzrostu kosztów eksploatacyjnych, które mocno nadwyrężały szpitalny budżet. Na tym etapie zdecydowano się sięgnąć po pomoc ekspertów z firmy G.U.T. August Brötje KG, aby znaleźć główną przyczynę problemów i podjąć odpowiednie działania zaradcze.
Niestabilność dostaw ciepła
Inżynierowie z firmy August Brötje KG zapoznali się ze schematami instalacji grzewczej i stwierdzili, że jedynym sposobem na rozwiązanie problemów w obiegach hydraulicznych może być centralna kompensacjach podobiegów. Dokładnie przeanalizowali instalację HVAC w budynku, wskazując jej wady i słabe punkty. Na przykład temperatury mierzone na zaworze hydraulicznym wynosiły 90/86°C a zasilanie poszczególnych węzłów cieplnych było niestabilne, co prowadziło do przypadkowych zmian temperatury w rurociągach zasilających. Zbyt niska temperatura wody dopływającej do nagrzewnic skutkowała też wielokrotnym uruchamianiem ochrony przeciwzamrożeniowej, a tym samym wyłączaniem wentylacji w zimie – co było szczególnie problematyczne na salach operacyjnych. Podsumowując, modernizacje instalacji grzewczej nie nadążały za tempem rozbudowy szpitala.
Aby rozwiązać problemy wynikające z nadmiernie dużego przepływu wody z kotłów grzewczych oraz zbyt wysokich temperatury wody zasilającej w ciągu roku, Peter Meier, ekspert ds. regulacji
w firmie August Brötje KG, musiał określić długoterminowy zakres projektu modernizacji, który obejmował następujące wymagania:
– wszystkie obiegi grzewcze muszą pracować z nominalnym natężeniem przepływu, tak aby zapewnić dostarczanie dokładnie takiej ilości wody, jaka jest potrzebna do kompensacji hydraulicznej;
– bieżące zapotrzebowanie na energię cieplną musi być rejestrowane i oceniane ilościowo w odpowiednich węzłach cieplnych;
– temperatura wody powrotnej musi być obniżona w celu zwiększenia sprawność konwersji energii cieplnej do kotła (i przygotowania do planowanego w przyszłości zastosowania bloku kogeneracyjnego);
– przepływ objętościowy w całej instalacji musi zależeć od obciążenia, aby umożliwić efektywną pracę systemu i zapobiec ciągłej pracy pomp z maksymalnym wydatkiem.
Innowacja rozwiązująca problem
Peter Meier niedawno zapoznał się z innowacją firmy Belimo – zaworem Belimo Energy Valve™ – i uznał, że będzie to idealne rozwiązanie dla szpitala Ludmillenstift. Jest to kulowy zawór regulacyjny z przepływem niezależnym od ciśnienia i regulatorem elektronicznym, łączący w jednym korpusie funkcje regulacyjne, pomiaru przepływu i zużycia energii, automatycznej kompensacji hydraulicznej oraz monitorowania danych. Zawór Belimo Energy Valve™ określa zużycie energii cieplnej na podstawie ciągłego pomiaru natężenia przepływu wody oraz temperatur wody wpływającej i wypływającej z odbiornika (różnicy temperatur). Funkcja automatycznej regulacji gwarantuje dostarczanie rzeczywiście potrzebnej ilości energii niezależnie od fluktuacji ciśnienia.
Test zainstalowanych zaworów Belimo Energy Valve™ trwał od lutego do marca i zakończył się pełnym sukcesem przy temperaturze zewnętrznej spadającej nawet do -12°C. Od chwili przeprowadzenia rozruchu zawory te dynamicznie regulowały i monitorowały wszystkie obiegi węzła cieplnego, mierząc w sposób ciągły natężenie przepływu oraz temperatury wody – problemy z dostarczaniem ciepła zostały ostatecznie zlokalizowane i rozwiązane. Od tego czasu do wszystkich pomieszczeń i stref podłączonych do węzła cieplnego nr 1 była dostarczana odpowiednia ilość wody, przy natężeniu przepływu idealnie dostosowanym do rzeczywistego zapotrzebowania na energię cieplną, przez co znacznie zmniejszono ilość wody tłoczonej przez pompy. Dane zbierane i rejestrowane przez zawory Belimo Energy Valve™ pozwoliły też na dokładne przeanalizowanie pracy instalacji, a w rezultacie na wskazanie możliwości dodatkowego zwiększenia efektywności energetycznej.
Zarządzający szpitalem Ludmillenstift bardzo cienią raporty zużycia energii, automatycznie generowane przez zawory Belimo Energy Valve™, ponieważ są źródłem przejrzystych informacji o natężeniu przepływu, temperaturze i ogólnej sprawności wymienników ciepła. Dane dotyczące podgrzewania wody mają są też dodatkowym udogodnieniem dla szpitala, ponieważ są wykorzystywane do sporządzania wymaganych przepisami raportów, przekazywanych organom służby zdrowia.
Przy zachowaniu komfortu termicznego, w roku 2020 zużycie energii w szpitalu Ludmillenstift pozostawało na poziomie z lat 2013/2014, pomimo że w tym okresie powierzchnia użytkowa zwiększyła się o 40%.
Pomyślnie zakończona faza testowa, wyniki będące źródłem istotnych informacji oraz przejrzyste dane wykazały, że zawory Belimo Energy Valve™ idealnie sprawdzą się w całej instalacji HVAC szpitala, także tam, gdzie jest wymagane monitorowanie i rejestrowanie przepływu objętościowego oraz zużycia energii cieplnej.
Połączenie pomiarów i regulacji, certyfikowane pomiary i rozliczanie energii cieplnej
Zawór Belimo Energy Valve™ łączy w jednym urządzeniu funkcje pomiaru energii, regulacji przepływu, Delta T Manager oraz, na życzenie, rozliczania kosztów wykorzystującego Internet rzeczy (IoT). Oferuje bezproblemową i bezpośrednią integrację z systemem automatyki budynku (BMS) lub z platformami monitorującymi i monitorowaniem opartym na IoT, narzędziami do poprawy wydajności i danymi rozliczeniowymi. Teraz firma Belimo oferuje pojedyncze urządzenie, które łączy w sobie funkcje „regulowania przepływu energii” oraz „certyfikowanego pomiaru i rozliczania zużycia energii”. Połączenie funkcji wydajności pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze.
Oznaczenie Solar Impulse Efficient Solution
Organizacja Solar Impulse Foundation wyróżniła 1000 innowacyjnych rozwiązań spełniających wysokie standardy zarówno w zakresie zrównoważonego rozwoju, jak i rentowności. Z dumą informujemy, że zawór Belimo Energy Valve™ został zaliczony do grupy tych rozwiązań i uzyskał oznaczenie Solar Impulse Efficient Solution.
Konfigurowanie zaworu Belimo Energy Valve™ krok po kroku
Zawór Belimo Energy Valve™ można konfigurować na różne sposoby. Z zamieszczonych tu filmów instruktażowych można dowiedzieć się, jak skonfigurować zawór Energy Valve wykorzystując dostępne informacje. Interaktywne filmy zawierają narzędzie wspomagające podejmowanie decyzji, które obejmuje wszystkie opcje ustawień i konfiguracji, a także pomaga dokonać właściwych wyborów, gdy występują niewiadome, takie jak projektowe natężenie przepływu czy wymagany minimalny spadek temperatury.
Modułowa konstrukcja dla szybkiej wymiany liczników
Licznik energii termicznej (TEM) dołączony do zaworu Energy Valve składa się z modułu przepływomierza, podłączonych czujników temperatury oraz układów pomiarowych i regulatora. Komunikacja po szynie danych oraz poprzez interfejs NFC. Moduł przepływomierza jest dostępny jako część zamienna. Przepisy obowiązujące w niektórych krajach wymagają okresowego wymieniania w celu przeprowadzenia dodatkowej legalizacji. Ze względu na możliwość zdemontowania regulatora (z podłączonym całym okablowaniem), moduł przepływomierza można łatwo wymienić.