Od roku 2013 je podmínkou prodeje i kolaudace nemovitosti Energetický štítek, neboli průkaz energetické náročnosti budovy (PENB). Tento průkaz říká, kolik daná budova při svém provozu spotřebuje energie ve škále stupnice A až G, od velmi úsporná až po mimořádně nehospodárná. Energetickou náročností budovy je vypočtené množství energie nutné na pokrytí potřeby energie spojené s užíváním budovy, zejména na vytápění, větrání a chlazení, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení. Na základě štítku se pak bude odvíjet například prodejní cena nemovitosti či výše nájmu. Energetický průkaz se od 1. ledna 2013 týká stavitelů všech nových budov a také majitelů starších nemovitostí, pokud je chtějí prodat, a platí pro rodinné i bytové domy, stejně jako pro administrativní a průmyslové budovy. V novele zákona č. 406/2000 Sb. je podrobně uvedeno, ve kterých situacích platí povinnost předložit PENB.
NIŽŠÍ SPOTŘEBA DÍKY MĚNIČŮM FREKVENCE Významné úspory ve spotřebě elektrické energie v budovách lze dosáhnout instalací měničů frekvence pro regulaci otáček elektrických motorů v HVAC systémech. Pokud jsou pohony regulované měniči frekvence a regulace probíhá jiným způsobem, jako např. škrcením klapkou, natáčením lopatek apod., je značná část energie neefektivně zmařena. Významných úspor lze dosáhnout nasazením pohonů regulovaných frekvenčními měniči, kdy se otáčky motoru přizpůsobí aktuálním požadavkům, které bývají v průběhu dne velmi proměnné. Nasazení měničů frekvence přináší ale i další výhody. Na rozdíl od přímého připojení motoru na síť, kdy je odebírán po dobu rozběhu 5 až 7násobek jmenovitého proudu, je zde situace zcela opačná. Frekvenční měnič pracuje jako téměř dokonalý převodník výkonu. Protože na začátku rozběhu má zátěž nulový příkon, je i odběr ze sítě velmi malý a plynule roste po přímce až k proudu při plné zátěži. Z hlediska energetického má měnič frekvence obvykle vysokou účinnost, kolem 98 %. Nezanedbatelné jsou však i jiné vlastnosti, jako zcela klidný rozběh, snadná, rychlá a přesná regulace, možnost nadřazeného řízení, nízké opotřebení poháněného zařízení, redukovaný hluk.
HARMONICKÉ V NAPÁJECÍ SÍTI Frekvenční měniče však přinášejí také generování harmonických v síti, což vede k přídavným ztrátám v transformátorech, kabelech i v motorech. Tento jev vychází z fyzikálního principu konstrukce měničů frekvence, kdy se na vstupu pro výkony v budovách nejčastěji používají klasické 6pulsní diodové usměrňovače. Generované proudové harmonické však lze ovlivnit vhodnou koncepcí měniče. Významným konstrukčním prvkem ovlivňujícím THD (Total Harmonic Distortion) jsou použité tlumivky, a to buď na střídavé straně (AC) nebo ve stejnosměrném meziobvodu (DC).
ACH550 NABÍZÍ PATENTOVANÉ ŘEŠENÍ Měniče frekvence ABB typu ACH550 (0,75– 355 kW) určené pro HVAC aplikace mají zajímavé patentované konstrukční řešení použité DC tlumivky. Princip je ve využití všeobecně známého principu tlumivky s proměnnou indukčností tzv. Swinging Choke (přesytky) v oblasti frekvenčních měničů. Činitel harmonického zkreslení THD je závislý na hodnotě indukčnosti, větší indukčnost snižuje hodnoty THD. THD se však rapidně zvyšuje, pokud klesá zatížení. Z tohoto důvodu pak vznikla myšlenka použít tlumivku s proměnnou indukčností, jejíž indukčnost se zvyšuje při malých proudech. Jednoznačně je prokázáno snížené zkreslení THD měniče až o 24,2 % v porovnání s měničem se standardní stejnosměrnou tlumivkou. Dalšími přednostmi použití Swinging Choke je omezené zvlnění proudu ve stejnosměrném meziobvodu při částečném zatížení, což prodlužuje životnost kondenzátoru. Vylepšuje se také tepelné využití při plném zatížení, tedy ve zvýšené účinnosti. Rovněž ztráty při částečném zatížení jsou mnohem menší díky sníženému obsahu harmonických. Jak již bylo řečeno, systémy v budovách používají měniče frekvence právě pro možnost regulace průtoku vzduchu dle potřeb a často jsou tedy provozovány při částečném zatížení. S měničem ACH 550 a díky použité speciální DC tlumivce je zaručeno splnění normy ČSN EN 61000–3-12, která platí pro veškerá zařízení a instalace ve stavebním sektoru a defi nuje povolené limity THD. Tento měnič je standardně vybaven EMC fi ltrem pro obytné zóny tak, aby mohl být bez problémů instalován i v takových objektech, jako jsou třeba nemocnice, divadla, televizní objekty, datacentra apod., které jsou na rušení velmi citlivé. Měniče frekvence ACH550 mají přehledný ovládací panel s funkčními tlačítky proměnného významu, obdobně jako u mobilního telefonu, a komunikují v českém jazyce. Nastavení i provoz a údržbu usnadňují a sledují „asistenti“. Na panelu se objevuje jednak podrobný návod pro prvotní nastavení a uvedení do provozu s tlačítkem „?“ pro nápovědu, ale také diagnostika poruch s návodem na jejich odstranění a hlášení nutné pravidelné údržby. Dosažené úspory energie lze zobrazit přímo v parametrech měniče. Samozřejmostí jsou standardně integrované komunikační protokoly BACnet, Modbus, N2 a FLN typické pro řídicí systémy budov.
REKONSTRUOVANÉ OBJEKTY A MĚNIČE FREKVENCE ABB Kovářova kobyla tentokrát nechodí bosa, všechny uvedené přednosti využívají HVAC systémy v nově rekonstruovaných objektech, kde fi rma ABB v Praze sídlí a kde jsou měniče ABB ACH550 instalovány. Prvním z nich je budova Qubix (obr. 1). Celkem je zde instalováno 28 měničů frekvence ACH550 (obr. 2) v rozmezí výkonů 0,75 až 25 kW, které významným způsobem přispívají k úspoře elektrické energie HVAC systémů. Budova Qubix získala dokonce certifi - kaci LEED Platinum. Splnění přísných estetických a energetických nároků současnosti bylo také jedním z důvodů, proč se ABB s. r. o. v roce 2012 rozhodlo zřídit zde hlavní kancelář pro Českou republiku, Slovensko, Maďarsko a Ukrajinu.
CERTIFIKACE LEED LEED® (Leadership in Energy and Environmental Design) je dobrovolný systém, který nabízí nezávislé ověření hlavních environmentálních aspektů od certifikačního institutu U. S. Green Building. Hlavními kritérii systému jsou řízení zdrojů, úspora vody, energetická účinnost, snižování emisí CO2, výběr udržitelných a nerizikových materiálů, nakládání s odpady, vynikající vnitřní prostředí, inovativní technologická řešení a umístění projektu. Požadavky pro certifi kaci jsou velmi náročné – např. již při rekonstrukci bylo třeba zachovat nejméně 86 % původních zdí, podlah a střech a zajistit efektivní nakládání s odpady vzniklými při stavbě (89 % odpadních materiálů muselo být vytříděno a recyklováno, nesmělo skončit na skládkách). Budova se musela rovněž naprojektovat tak, aby využívala o 40 % energie méně, než stanoví standardy ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers), takže bylo nutné využít nejen efektivní systémy vytápění a chlazení, osvětlení či venkovních žaluzií, ale především instalovat a využívat vlastní zdroje obnovitelné energie (fotovoltaická elektrárna na střeše s výkonem 13 529 kWh ročně). Vzhledem ke kvalitě fasády takřka není třeba topení, systém topení i chlazení je umístěn v tzv. chladicích stropech, které zajišťují optimální tepelnou pohodu i při podstatných úsporách energie. Fasádu objektu tvoří systémová pásová okna a kontaktní zateplovací systém. Na výplně oken se použila speciální izolační dvojskla, která odrážejí 72 % tepelných paprsků, ale jen minimálně světlo pohlcují. Velké nároky byly kladeny také na spotřebu vody (pitné i užitkové) – renovovaná budova musela pro získání certifi kátu snížit její spotřebu o 50 % (např. pomocí nádrží na dešťovou vodu používanou ke splachování toalet nebo pomocí speciálních úsporných baterií umyvadel a sprch) – a na volbu materiálů, kde byly preferovány místní materiály s minimálním množstvím těkavých látek, které by se uvolňovaly do prostředí. V neposlední řadě bylo nutné pro získání nejvyšší certifi kace pamatovat na alternativní dopravní prostředky a potřebnou infrastrukturu (elektromobily včetně dvou dobíjecích stanic, které dodalo ABB, stojany na kola, šatny apod.). Budova Qubix získala také ocenění Stavba roku 2012. Titul jí byl udělen za technicky a konstrukčně vysoce náročnou revitalizaci vysloužilé administrativní budovy se zřetelem k nápadité architektonické aktualizaci výrazu.
HI-TECH VÝROBNÍ ZÁVOD 21. STOLETÍ Druhým příkladem je závod na výrobu polovodičů, který prošel rozsáhlou rekonstrukcí a vzniknul tak hi-tech výrobní závod 21. století ABB Polovodiče (obr. 3). I zde je instalováno 26 ks ACH550 v rozmezí výkonů 0,75– 18,5 kW. Rekonstrukce budovy pražského závodu ABB Polovodiče, kterou společnost koupila v roce 2010, byla dokončena v roce 2012, přičemž náklady dosáhly částky ve výši 240 mil. Kč. Díky této investici je vybaven nejvyspělejšími technologiemi a patří nyní mezi špičkové světové provozy. Závod dodává své výrobky do celého světa a mezi jeho největší zákazníky patří například Německo, USA, Francie, Itálie a Čína. Výroba polovodičů klade velmi vysoké nároky na čistotu prostředí, proto, aby se do budovy nedostával prach zvenčí, vznikl v rámci rekonstrukce jakýsi „dům v domě“ (obr. 4). Ve vnitřní budově je mírný přetlak, díky čemu vzduch proudí ven, do vnější (původní) budovy a nikoli dovnitř. Pro vlastní výrobu byly vybudovány velmi čisté prostory (na ploše 1400 m2), do nichž je trvale přiváděn vzduch velmi čistý o defi nované teplotě a vlhkosti. Vzduch je důkladně filtrován a do těchto prostor mají šanci proniknout jen prachové části rozměrů menších než 0,5 μm (pro srovnání, pylové zrnko pomněnky, které patří k nejmenším, má rozměr 2–5 μm). Do čistých prostor nelze vstupovat přímo. Do všech šaten a materiálových vstupů proto vede dvojice vzájemně blokovaných dveří, takže zde nemůže dojít k průvanu a nasátí nečistot z okolí. NOVINKA ACS320 ABB jako jeden z předních světových výrobců frekvenčních měničů věnuje značnou část svých kapacit na vývoj a výzkum včetně použití nových technologií. Vzhledem k ohlasům uživatelů měničů ACH550 se rozhodl rozšířit specializované měniče pro HVAC aplikace se všemi uvedenými přednostmi o další typ a uvádí na trh řadu ACS320 (obr. 5) pro menší výkony 0,37 až 4 kW.