Vermont School Studies Building Heating Efficiency
Die Putney Central School für die Klassen K-8 befindet sich in Putney, Vermont. Die Schule hat drei Flügel, die in den Jahren 1955 bis 1964, 1974 und 1996 errichtet wurden und von drei Warmwasserheizkesseln beheizt werden. Jeder Flügel ist eine separate Heizzone, die als Zonen A, B und C bezeichnet wird.
Datenlogger wurden an jedem Kesselölbrenner eingesetzt, um die tägliche Betriebszeit zu bestimmen. Die Brennstoffaufteilungen wurden berechnet, indem die Brennerbetriebszeit mit dem Durchsatz der Brennerdüse und dem Heizwert von Heizöl multipliziert wurde. Diese Brennstoffaufteilung wurde dann in Btu/Quadratfuß (SF) – Jahr (J) umgerechnet, um die relative Heizeffizienz und den Brennstoffverbrauch in jeder der drei Zonen zu bestimmen.
Die Brennstoffaufteilung wurde weiterhin in Btu/SF-Jahr-Heizgradtag (HDD) umgerechnet. Diese Berechnung zeigte die relative Heizeffizienz, angepasst an den HDD. Wenn die durch diese Berechnung ermittelte Zahl kleiner als 5 ist, dann sind die Heizeffizienz des Gebäudes und die thermische Effizienz der Hülle gut. Wenn die Zahl größer als 5 ist, besteht Verbesserungsbedarf. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die beitragenden Faktoren zu höheren Zahlen zu bestimmen.
Im Jahr 2008 wurde eine Energieprüfung an der Putney Central School durchgeführt. Die Energieleistung des Gebäudes wurde mit der Software Trane Trace 700 computergestützt modelliert. Die Energieaufteilungen der Zonen zwischen dem Computermodell und denen, die durch Datenlogger bestimmt wurden, wurden verglichen. Es wurde festgestellt, dass das mit den zugehörigen Annahmen verwendete Computermodell die Gebäudeleistung ungenau vorhergesagt hat. Das Computermodell wich von der durch den Datenlogger ermittelten Energieverwendung um 7% bis 42% ab.
Einsatz von Datenloggern
Motorlaufzeit-Datenlogger wurden am 1. April 2009 an Kesseln eingesetzt, die die Heizzonen A, B und C der Putney Central School versorgen. Die Datenlogger wurden am 7. Mai 2009 entfernt.
Kessel A versorgt die Turnhalle und einen vorderen Flügel, der 1957 und 1964 gebaut wurde. Kessel B versorgt eine Mittelschule, die 1974 gebaut wurde, und Kessel C versorgt einen Flügel, der 1994 errichtet wurde. Kessel A hat einen 1-minütigen Spülvorgang am Ende des Brennvorgangs, der von jeder Brennerlaufzeit abgezogen wurde.
Datenanalyse
Die Datenanalyse wurde für den kältesten Tag des Zeitraums durchgeführt, den 13. April. Der Tag hatte eine Höchsttemperatur von 39,3º F und eine Tiefsttemperatur von 31,0º F.
Der Ölverbrauch für den 13. April 2009 ist in Tabelle 1 angegeben.
Hochgerechnet auf das Jahr mit einem jährlichen Ölverbrauch von 14.500 Gallonen wird die Aufteilung des Heizöls und die Wärmelast nach Schulzone in Tabelle 2 angegeben.
| Zone | Gallons | % |
| A | 45.3 | 65.5 |
| B | 12.9 | 18.7 |
| C | 10.9 | 15.8 |
| Total | 69.1 | 100.0 |
Table 1. Fuel splits between heating zones, April 13, 200
| Zone | % | Annual Gallons | Zone Square Feet | Btu/Sf-Yr | Btu/Sf-Yr-HDD |
| A | 65.5 | 9,500 | 26,219 | 50,000 | 6.9 |
| B | 18.7 | 2,710 | 3,120 | 119,900 | 16.7 |
| C | 15.8 | 2,290 | 12,212 | 25,900 | 3.6 |
| Total | 100.0 | 14,500 | 41,551 |
Table 2. Heat loading by school zone.
Hinweis: Square Feet bezeichnet die Fläche des beheizten Raumes, der vom Kessel versorgt wird; Sf steht für Quadratfuß; Yr steht für Jahr; HDD sind jährliche Heizgradtage. Für Putney basiert HDD auf 7.200 jährlichen Heizgradtagen. Btu/Sf/Yr/HDD weniger als 5 zeigt ein effizientes Heizsystem an. Btu/Sf/Yr/HDD größer als 5 zeigt an, dass Verbesserungen am Heiz- und Gebäudehüllensystem vorgenommen werden können.
Dateninterpretation
Kessel B in der Mittelschule hatte die höchste Wärmebelastung pro Quadratfuß Bodenfläche mit 16,7 Btu/Sf-Yr-HDD. Der bediente Bereich hat eine große Außenwandfläche im Verhältnis zur Bodenfläche und enthält einen Eingangskorridor mit einer großen Glasfläche. Die Effizienz des Kessels und der gesamten Heizung erscheint niedrig.
Kessel A, der die Sporthalle und den vorderen Flügel versorgt, hatte die nächsthöchste Wärmebelastung pro Quadratfuß Bodenfläche mit 6,9 Btu/Sf-Yr-HDD. Der Kessel war für die Wärmebelastung überdimensioniert, und ein Austausch sollte in Erwägung gezogen werden. Dämmung, Lüftung und Upgrades der Lüftungsgeräte sollten durchgeführt werden, bevor der Kessel ersetzt wird.
Kessel C, der den neuen Flügel versorgt, hatte eine Wärmebelastung von 3,6 Btu/Sf-Yr-HDD, was eine bessere Dämmung, Thermopane-Fenster und ein Wärmerückgewinnungslüftungssystem widerspiegelt. Dieser Kessel scheint überdimensioniert zu sein. Es sollte in Erwägung gezogen werden, Kessel C zur Wärmeversorgung des Kessel B-Bereichs zu verwenden und Kessel B zu entfernen. Die Laufzeiten von Kessel C während der kältesten Jahreszeit sollten überprüft werden, bevor Änderungen am Heizsystem vorgenommen werden.
Datenvergleich zum Computermodell
Die Schule wurde mit der Software Trane Trace 700 modelliert. Ein Vergleich der tatsächlichen Gebäudeleistung mit dem Modell wird in Tabelle 3 mit jährlichen Brennstoffaufteilungen in % dargestellt. Die Varianz vergleicht die tatsächliche Leistung des Datenloggers mit der modellierten Leistung.
| Zone | Modeled Fuel Split % | Data Logger Fuel Split % | Variance % Over (Under) |
| A | 52.2 | 65.5 | 24.8 |
| B | 20.1 | 18.7 | (7.0) |
| C | 27.4 | 15.8 | (42.4) |
Tabelle 3. Vergleich der modellierten Schulleistung mit der tatsächlichen Leistung
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, variiert die modellierte Gebäudeleistung pro Zone im Vergleich zur tatsächlichen Leistung zwischen 7% und 42%. Daher ist das in diesem Beispiel verwendete Modell kein genaues Werkzeug zur Vorhersage der Gebäudeleistung. Energieeinsparmaßnahmen, die auf dem Modell basieren, würden die aktuelle und zukünftige Gebäudeleistung nicht widerspiegeln.
Schlussfolgerung
Datenlogger wurden eingesetzt, um die Kraftstoffaufteilungen für drei Heizzonen in einer örtlichen Schule zu bestimmen. Die Ergebnisse wurden in ein Maß der Gebäudeheizeffizienz von Btu/SF-Yr-HDD umgerechnet. Die Zonen variierten von 3,6-16,7 Btu/SF-Yr-HDD.
Eine Zahl von weniger als 5 Btu/SF-Yr-HDD zeigt ein relativ effizientes Heizsystem und eine effiziente thermische Hülle an. Eine Zahl von mehr als 5 Btu/SF-Yr-HDD zeigt an, dass Verbesserungen am Heizsystem und der thermischen Effizienz des Gebäudes vorgenommen werden können. Die niedrige Zahl von 3,6 Btu/SF-Yr-HDD wurde in einem 1994 errichteten Neubau mit effizientem Dämmungspaket, Thermopanefenstern und Wärmerückgewinnungslüftung gefunden. Die hohe Zahl von 16,7 Btu/SF-Yr-HDD wurde für einen Schulflügel mit großen Glasflächen, einer Eingangstür mit schlechter Wetterabdichtung, einem ineffizienten Kessel und einem minimalen Dämmungspaket festgestellt.
Die tatsächliche Heizleistung des Gebäudes, die durch Datenlogger ermittelt wurde, wurde mit der computermodellierten Heizleistung des Gebäudes verglichen. Das Computermodell wich um 7% bis 42% von der tatsächlichen Leistung ab.
Datenlogger bieten eine einfache und genaue Methode zur Bestimmung der tatsächlichen Gebäudeleistung. Sie können verwendet werden, um Basisdaten zur Gebäudeleistung zu erhalten. Auf der Grundlage dieser Basisdaten können Vorschläge für Energieeinsparmaßnahmen (ECMs) mit echten Gebäudeinformationen gemacht werden. Reduzierungen des Energieverbrauchs durch die Installation von ECMs können dann durch den nachfolgenden Einsatz von Datenloggern gemessen und überprüft werden.