Mariposa
Een klimaatoplossing vinden in Denver, CO
Casestudies
Steden als Denver zullen doorgaan met het nastreven van schone energie. We hebben de verantwoordelijkheid om alles te doen wat we kunnen om schone lucht en een stabiel klimaat voor onze kinderen te garanderen. Steden genereren meer dan 70 procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen en wij zijn een cruciaal onderdeel van de klimaatoplossing.
Michael B. Hancock, burgemeester van de stad en de provincie Denver.
Een duurzame toekomst voor de Mile High City
In 2018 publiceerde het Denver Department of Health & Environment het 80×50 Climate Action Plan van de stad. Het plan benadrukt de belangrijkste strategieën in de drie sectoren die het meest verantwoordelijk zijn voor de uitstoot van broeikasgassen: gebouwen, transport en elektriciteitsopwekking.
De lange termijn doelen van Denver voor bouwen omvatten het terugdringen van het energieverbruik met 30% in 2030 en 50% in 2050. Daarnaast moeten alle nieuwe commerciële gebouwen in 2035 netto-nul energie zijn. Deze inspanning is een van de vele nieuwe programma's die Denver onlangs heeft geïmplementeerd om een duurzamere stad te creëren.
In 2017 kozen de kiezers in Denver ervoor om de Denver Green Buildings Ordinance in te voeren. Deze verordening vereist dat alle nieuwe gebouwen van 25,000 vierkante meter of groter een groen dak, zonnepanelen op locatie, zonnepanelen buiten de locatie, energiebesparende maatregelen of een certificaat voor groene gebouwen moeten hebben.
Hoewel het nieuwe 80×50 Plan en Green Roof Initiative de inzet verhogen, zijn het verminderen van energieverbruik en het verkleinen van netto koolstofemissies geen nieuwe concepten in de Mile High City. De groene mindset is voelbaar in en rond de Front Range, van het aantal elektrische auto's op de weg tot de alomtegenwoordige, herbruikbare boodschappentassen die je in supermarkten ziet.
Over het algemeen is de cultuur in Denver – en Colorado trouwens ook – er een van een gezonde en actieve levensstijl, gecombineerd met behoud van natuurlijke hulpbronnen. Inwoners zijn geïnteresseerd in hun impact op het milieu en die van hun stad. Dit was ten minste een deel van de reden voor de ontwikkeling van het Energy Program en de Benchmarking Ordinance van Energize Denver.
De Energize Denver Benchmarking Map is een openbare, interactieve kaartendatabase die de energieprestaties van meer dan 3,000 multi-family gebouwen in het grootstedelijk gebied van Denver bijhoudt. Tussen de vele groene, gele, paarse, rode en zwarte stippen die verschillende grote gebouwen in de stad markeren, is er één HUD (Department of Housing and Urban Development)-faciliteit die ver boven verwachting presteert.
HVAC-schietpartij
"1425 Mariposa St. is een vier verdiepingen tellend, 130-units tellend, design-build multi-family gebouw dat ongeveer zeven jaar geleden is gebouwd," legde Brad Letourneau uit, bij McCoy Sales, een vertegenwoordigingsfirma van de fabrikant. "Wat het uniek maakt en uitstekende HVAC-energieprestaties biedt, is het IPS (Integrated Piping System) verwarmings- en koelsysteem. Mariposa III, zoals dit specifieke gebouw heet, was het zevende IPS-project waar McCoy bij betrokken was in Denver, en de resultaten zijn fantastisch."
Toen Denver Housing Authority (DHA) begon met het ontwikkelingsproject in vijf fasen (Mariposa 2, 3, 4, 6 en 7), werd besloten dat de vrijwel identieke faciliteiten zouden dienen als een vergelijking tussen vijf typen HVAC-systemen om te bepalen welk systeem het beste presteerde in de vrijwel identieke faciliteiten.
Mariposa II beschikt over een conventioneel PTAC-systeem, of een verpakte terminal-airconditioner. Verwarming en koeling voor Mariposa IV worden geleverd door VRF-systemen (Variable Refrigerant Flow), terwijl Mariposa VII gebruikmaakt van een GSHP-systeem (Ground Source Heat Pump). Mariposa III – en later Mariposa VI – beschikt over het IPS-systeem geproduceerd door Williams Comfort Products. Het vijfde gebouw is een gecombineerde gasverwarming en DX-koeling.
Wat is IPS?
IPS is een leidingsysteem dat gebruikmaakt van de huishoudelijke waterleidingen voor de levering van warm en gekoeld water aan fan coil terminal units. Dit vermindert de installatiekosten en -tijd aanzienlijk, terwijl het comfort en de regelbaarheid biedt die gebruikelijk zijn bij fan coil-systemen met vier leidingen. Als zodanig kunnen IPS-systemen gelijktijdig verwarming en koeling bieden in aangrenzende zones.
Niet alleen wordt er minder leidingmateriaal en arbeid gebruikt, ook worden de kosten voor alle hydraulische apparatuur (pompen, enz.) drastisch verlaagd, zonder dat dit ten koste gaat van het comfort en de efficiëntie die kenmerkend zijn voor hydraulische systemen.
IPS-systemen bieden bovendien een energie-efficiëntie die vergelijkbaar is met die van andere commerciële HVAC-systemen op de markt. Bovendien kunt u profiteren van economizer-koeling (gratis koeling).
In essentie biedt IPS de efficiëntie en energiebesparing van een groen systeem, maar de betaalbaarheid van een lowtechoplossing zonder dat er lawaaiige, onderhoudsintensieve componenten in de gebruikte ruimte worden geplaatst.
NSF/ANSI-geclassificeerd loodvrij
Het IPS-systeem in Mariposa III en VI is voorzien van Williams Comfort Products fan coil units met spoelen die zijn gemaakt van NSF/ANSI 61 & 372 gecertificeerd koper voor loodvrije loodgietersproducten tot een watertemperatuur van 190F (de volledige fan coil units zijn NSF/ANSI – niet alleen de spoelen of het spoelmateriaal), wat betekent dat ze zijn beoordeeld voor drinkwatergebruik. De leidingen voor warm en koud water in het gebouw dienen voor een dubbele taak, namelijk het aanvoeren van verwarmings- en koelwater en retourwater naar elke fan coil unit in het gebouw, naast alle loodgietersvoorzieningen.
Bij deze specifieke projecten werden de units op maat gemaakt om in de ruimte te passen, met een gemiddelde van 24,000 BTU per stuk. De hideaway-stijl fan coils die in de appartementen worden gebruikt, zijn vrije retour met een kanaaltoevoer. Elke terminal unit is uitgerust met een individuele thermostaat, waardoor bewoners volledige controle hebben over hun omgeving.
Dezelfde pijp die water levert aan douches en wastafels, levert ook verwarmings- of koelwater aan terminalunits (fancoils). Water uit de toevoerleiding van de leidingen wordt via een zoneklep in de fancoilunit gebracht wanneer de thermostaat van de kamer om warmte vraagt. Nadat het door de goedgekeurde verwarmingsspiraal voor drinkwater is gegaan, wordt het teruggevoerd naar de retourleiding voor warm water, die voor het verwarmingswatersysteem de recirculatieleiding voor warm water van het gebouw is, waardoor er geen andere pijp nodig is.
De koelfunctie van het systeem werkt op een vergelijkbare manier. Nadat het door de fancoil is gegaan, wordt het gekoelde water teruggevoerd naar de retourleiding voor gekoeld water.
In het geval dat er gedurende een langere periode geen vraag is naar verwarming of koeling, beschikt het exclusieve regelbord van Williams over een spoelspoeltimer. Volgens de ANSI-norm opent de regeling de zoneklep van de spoel elke dag voor een korte periode om de mogelijkheid van stagnatie in het systeem te elimineren. Zoals bij bijna elk commercieel huishoudelijk warmwatersysteem, worden boilers of waterverwarmers gebruikt om warm water te produceren. Wanneer er een aanvullingsvereiste is voor warm water, wordt de gekoelde waterretour gebruikt om ketelaanvullingswater te leveren, omdat dit warmer is dan het water dat van de straat komt. Dit bespaart energie.
Gratis koeling
Koud water wordt geleverd door het gemeentelijk nutsbedrijf en kan worden gebruikt voor onondersteunde koeling, zolang het onder de 50°F is. Dit wordt economizer-koeling genoemd.
Williams Comfort Products sprak met Denver Water, de waterafdeling van de stad Denver, om de watertemperaturen van nutsvoorzieningen gedurende het jaar te bepalen. IPS-systemen in het gebied van Denver bereiken doorgaans economizerkoeling gedurende de helft van het koelseizoen.
Wanneer het leidingwater niet koud genoeg is om volledig aan de koelvraag te voldoen, vult de chiller van het gebouw de koelcapaciteit van de koudwaterrecirculatielus aan. Om de veiligheid van het drinkwater te garanderen, is de chiller geïsoleerd van het huishoudelijke water via een dubbelwandige, roestvrijstalen warmtewisselaar.
Williams Comfort Products was de pionier van het IPS-systeem en heeft het IPS-fancoilontwerp geperfectioneerd. De afgelopen 12 jaar zijn de systemen van Williams geïnstalleerd in 170 gebouwen in de VS. Het eindresultaat is een stil, LEED-vriendelijk verwarmings- en koelsysteem dat aanzienlijke besparingen biedt op installatie-, onderhouds- en bedrijfskosten voor comfort van hoge kwaliteit. IPS-systemen zijn ideaal voor de horeca, verzorgd wonen, appartementen, flats of andere faciliteiten die de klok rond bezet zijn.
Diepgaande studie
Energieprestatiegegevens van Energize Denver lieten al vroeg zien dat Mariposa III beter presteerde dan de andere faciliteiten. Om te begrijpen waarom en hoe, en om de installatie- en onderhoudskosten te vergelijken, ging Williams Comfort Products een partnerschap aan met Group14 Engineering. Het adviesbureau voor energie-efficiëntie en duurzaamheid heeft kantoren in Denver en Delray Beach, FL.
De resulterende studie vergeleek IPS met het PTAC, VRF, gecombineerde verwarming en DX-koeling en GSHP-systeem in de andere Mariposa-gebouwen. De studie onderzocht de jaarlijkse aardgas- en elektriciteitskosten voor de multifamily-gebouwen tussen 2015 en 2018, evenals geschatte installatie- en onderhoudskosten, indien beschikbaar.
“DHA heeft ons alle nutsrekeningen en systeemkosten verstrekt,” zei Anna McCullough, Building Performance Engineer bij Group14. “Ze zijn altijd geïnteresseerd in hoe hun gebouwen functioneren en waarom.”
In totaal heeft Group14 Engineering drie volledige jaren aan nutsgegevens verzameld voor één gebouw met een variabel koelmiddelstroomsysteem (VRF), één gebouw met een warmtepomp (GSHP), vier gebouwen met elektrische PTAC-units, één gebouw met gecombineerde gasverwarming en split DX-koeling en twee gebouwen met IPS-systemen.
"We hebben ook dataloggers geïnstalleerd in alle gebouwen met IPS-systemen", vervolgde ze. "De watertemperaturen werden geregistreerd aan beide kanten van de gekoeldwaterwarmtewisselaar, evenals de aanvoer- en retourtemperaturen naar de boilers. De omgevingstemperaturen werden binnen en buiten de gebouwen geregistreerd."
Gemiddelde energiekosten
Uit het onderzoek bleek dat de kosten voor IPS-voorzieningen gemiddeld 11% lager liggen dan bij andere onderzochte systemen.
"Toen de bevindingen naar DHA werden gestuurd, waren ze niet verrast om te zien hoe goed het systeem in Mariposa presteerde", aldus McCullough.
Geaggregeerd over de periode van drie jaar hadden de Mariposa-gebouwen met IPS gemiddelde energiekosten per vierkante voet van $ 0.69 per vierkante voet per jaar, terwijl de andere bestudeerde systemen gemiddelde kosten hadden van $ 0.80 per vierkante voet. Meer specifiek toont de studie aan dat IPS PTAC-systemen overtreft met $ 04 per vierkante voet, GSHP's met $ 13, VRF met $ 18 en gecombineerde gasverwarming en split DX-koeling met $ 07 per vierkante voet.
Uit een vergelijking van de kosten voor nutsvoorzieningen van IPS met het gemiddelde van alle niet-IPS-gebouwen bleek dat IPS in elke maand beter presteerde, met name in januari van elk van de drie onderzochte jaren. In die maand overtrof IPS de andere systemen met bijna 100%.
Eerste kostenvergelijking
Bij het vergelijken van de eerste kosten voor elke faciliteit, nam Group14 cijfers op voor het loodgieterssysteem voor elk systeemtype. Definitieve bouwkosten, mechanische bouwkosten en loodgietersconstructiekosten werden verzameld.
Per vierkante voet geconditioneerde ruimte waren de mechanische en loodgieterskosten per vierkante voet voor het IPS-systeem bij Mariposa III (gebouwd in 2014) $ 19.04. Dit is $ 2.03 minder dan het VRF-systeem (gebouwd in 2014), $ 4.36 minder dan een GSHP-systeem (gebouwd in 2016) en $ 6.38 per vierkante voet minder dan een PTAC-systeem (gebouwd in 2013). Deze kostencijfers houden alleen rekening met geconditioneerde vierkante meters.
Onderhoudskosten
Op basis van de onderhoudscijfers van DHA uit 2016, 2017 en 2018 heeft Group14 een vergelijking gemaakt van de gemiddelde jaarlijkse onderhoudskosten.
Het vergelijken van bijna identieke gebouwen die in het bezit zijn van dezelfde vastgoedbeheerder en die worden bediend door vergelijkbare onderhoudscontractanten, leverde een relatief consistente analyse van onderhoudskosten op. Echter, verschillende van de gebouwen in de studie zijn recent genoeg gebouwd dat onderhoudsgegevens nog niet beschikbaar waren.
Vergeleken met gebouwen met PTAC- en VRF-systemen, leverde het IPS-systeem bij Mariposa III respectievelijk een besparing van $ 06 en $ 12 per vierkante voet per jaar op aan onderhoudskosten. Als de onderhoudskostenramingen voor Mariposa VI voor 2018 kloppen, levert het IPS-systeem van dit gebouw een extra besparing van $ 03 per vierkante voet op ten opzichte van Mariposa III.
"De Mariposa-gebouwen zijn allemaal ongeveer 100,000 vierkante voet groot", aldus Letourneau. "Gemiddeld over systeemtypen verlaagt IPS de jaarlijkse onderhoudskosten voor een gebouw van die omvang met ongeveer $ 10,000. Als je bedenkt hoeveel gebouwen een woningautoriteit als Denver beheert, realiseer je je al snel het besparingspotentieel alleen al op onderhoudskosten."
HV
Er zijn voordelen aan IPS-systemen die verder gaan dan de eerste kosten, operationele en onderhoudsbesparingen, vooral in Denver. De nieuwe Green Roof Initiative-mandaten worden in veel gevallen verlaagd op basis van de efficiëntie van de systemen in het gebouw. Voor DHA bespaart het beperken van de vereisten voor groene daken extra geld en maakt het dakruimte vrij voor andere apparatuur, of het nu gaat om zonne-energie, mechanische apparatuur of communicatie.
"Er is geen enkele klacht van een bewoner of manager geweest in de vijf jaar sinds Mariposa III werd voltooid," zei Letourneau. "DHA heeft onlangs een identieke faciliteit aan de overkant van de straat gebouwd met een IPS-systeem. Het belang is dat ze het systeem repliceren. Hoe je het ook bekijkt, het is een groot succes. Ik heb geen enkele oproep ontvangen van onderhoudspersoneel over het comfort van de bewoner of vragen over de werking van het systeem. Het is een extreem eenvoudig systeem, dat is het mooie ervan!"
Contacteer ons nu
Ontdek hoe IPS van Williams uw energiekosten kan verlagen.
"*" Vul de verplichte velden in