Hoe u de energie-efficiëntie kunt optimaliseren met sensorselectie

Het kiezen van de juiste HVAC-sensor kan een aanzienlijke invloed hebben op de energie-efficiëntie en het gebruik van energie (PUE). Anu Kätkä van het meettechnologiebedrijf Vaisala is van mening dat hoewel de kosten van sensoren relatief laag zijn, hun impact op het energieverbruik onevenredig groot kan zijn. In het volgende artikel legt ze uit waarom.

Kleine investering, grote impact

Volgens het Internationaal Energieagentschap zijn gebouwen verantwoordelijk voor 30% van het wereldwijde energieverbruik. Ze veroorzaken 26% van de wereldwijde energiegerelateerde emissies. Hiervan zijn 8% directe emissies in gebouwen en 18% indirecte emissies door de productie van elektriciteit en warmte voor gebouwen. Deze sector vertegenwoordigt dus een enorme kans in de strijd tegen klimaatverandering. Een van de sleutelkwesties is de nauwkeurigheid van binnen- en buitenmetingen bij het beheer van binnenomgevingen.

De kosten van nauwkeurige sensortechnologieën zijn verwaarloosbaar in vergelijking met de omvang van de kostenbesparingen en het klimaatgerelateerde belang van energie-efficiëntie. Dit werd benadrukt tijdens COP28, waar de wereldgemeenschap ermee instemde om de maatregelen voor energie-efficiëntie tegen 2030 te verdubbelen.

Het begint allemaal met HVAC-sensoren

Sensoren en zenders spelen een belangrijke rol in gebouwautomatisering en gebouwbeheersystemen (GBS). HVAC-sensoren zijn van erg belangrijk omdat alles wat het systeem doet, gebaseerd is op metingen. Het GBS bewaakt de heersende binnen- en buitenomstandigheden aan de hand van parameters zoals temperatuur en luchtvochtigheid, en gebruikt deze gegevens om het gebouw zo efficiënt mogelijk te beheren. Alleen betrouwbare metingen kunnen nauwkeurige binnenomstandigheden handhaven. Deze metingen moeten gedurende de levensduur van het gebouw nauwkeurig blijven.

Aanvullende sensoren kunnen nodig zijn wanneer er al een gebouwbeheersysteem is geïnstalleerd en er behoefte is aan verificatie, monitoring en optimalisatie van de gebouwsystemen. Ook kan een apart milieumonitoringsysteem nodig zijn om trends te volgen en in kaart te brengen. Soms is het ook nodig om te rapporteren aan derden, bijvoorbeeld om aan te tonen dat aan serviceniveau-eisen is voldaan.

Goede HVAC-metingen kunnen het energieverbruik verminderen, terwijl onnauwkeurige metingen het juist kunnen verhogen. Zo kunnen valse hoge temperatuurmetingen leiden tot overmatige koeling. Dit betekent dat er meer energie wordt gebruikt, wat resulteert in hogere kosten en grotere CO2-uitstoot. Te lage metingen kunnen daarentegen leiden tot onvoldoende koeling, wat het ongemak vergroot en het risico voor IT-apparatuur verhoogt. Ook kan te droge lucht kortsluitingen veroorzaken in IT-apparatuur, terwijl te veel vocht schade kan veroorzaken door condensatie. Hoewel de toleranties van elektrische apparatuur zijn toegenomen, kunnen de gevolgen van onnauwkeurige metingen en onbetrouwbare gebouwsystemen nog steeds dramatisch zijn.

Een HVAC-sensor oplossing kiezen

Er zijn verschillende belangrijke criteria om te overwegen bij het kiezen van een sensoroplossing, waaronder betrouwbaarheid, stabiliteit, nauwkeurigheid en de uiteenlopende eisen van verschillende toepassingen. Stabiliteit is het belangrijkste criterium; HVAC-sensoren moeten nauwkeurig en betrouwbaar zijn, zelfs in veeleisende omgevingen, zowel nu als op de lange termijn. Bij het kopen van HVAC-sensoren vermelden datasheets van verschillende leveranciers mogelijk vergelijkbare nauwkeurigheden, maar dit geeft geen inzicht of verificatie van de nauwkeurigheid van de HVAC-sensor na één jaar of enkele jaren.

Een sensor van lage kwaliteit kan sneller uitvallen, waardoor onderhoud of zelfs vervanging nodig is. Een ernstiger risico is echter dat de HVAC-sensor kan afdrijven en onnauwkeurig kan werken zonder dat de gebruiker zich hiervan bewust is. ‘Afdrijving’ betekent dat de meting geen geldige invoer meer is voor het besturingssysteem, en dit kan onopgemerkt blijven tenzij er zichtbare gevolgen zijn, zoals schade aan apparatuur door suboptimale omstandigheden.

Alle HVAC-sensoren vertonen afdrijving, maar sommige drijven veel of snel af, terwijl andere een goede stabiliteit hebben met minimale afdrijving. Het handhaven van nauwkeurigheid van metingen gedurende jaren is essentieel. Daarom zou de stabiliteit van sensoren het belangrijkste criterium moeten zijn, omdat dit de prestaties op lange termijn beïnvloedt en wordt weerspiegeld in kalibratie- en onderhoudsvereisten.

Onderhoud en kalibratie

Naast goede stabiliteit zijn hoogwaardige instrumenten ook gemakkelijk te onderhouden, te kalibreren, aan te passen en fijn af te stemmen. Het hebben van handige hulpmiddelen voor het verifiëren en onderhouden van HVAC-sensoren en zenders verbetert de betrouwbaarheid en geeft gemoedsrust gedurende de levensduur van de apparatuur.

Slimme transmitters zijn ook in staat om berekende parameters (zoals luchtvochtigheid) rechtstreeks vanuit de transmitter te leveren, wat zowel de betrouwbaarheid als het gemak bij de inbedrijfstelling verbetert. Andere factoren om te overwegen zijn modulariteit, uitwisselbare probes en gebruiksgemak. Installatie en inbedrijfstelling moeten flexibel zijn, terwijl kalibratie en onderhoud zo eenvoudig mogelijk moeten zijn. Een voorbeeld van een multi-inzetbare transmitter is de Vaisala HMT120, die aan al deze eisen voldoet. Gebruikers kunnen eenvoudig probes wisselen voor kalibratie. De meetprobe is ofwel aan de transmitter zelf bevestigd, ofwel via een kabel aangesloten, zodat de transmitter gemakkelijk afleesbaar is terwijl de meting dicht bij het te meten proces plaatsvindt.

Kleine onnauwkeurigheden leiden tot hoge kosten

Vaisala nam deel aan een proef om te simuleren hoeveel meer energie er zou worden gebruikt als er slechts één graad temperatuurmeetfout was, waardoor er te veel koeling in een datacenter plaatsvond. De resultaten toonden aan dat deze ene graad fout de energieconsumptie met meer dan 8,5% verhoogde. De omvang van datacenters en de herhaling van dezelfde afwijking over een decennium zorgen voor hoge kosten. Deze ogenschijnlijk kleine fout vertaalt zich in miljoenen euro’s extra kosten. Vooral als de uptime van servers beïnvloed wordt, stijgen de kosten aanzienlijk.

Investeer in langetermijndenken

Goedkopere HVAC-sensoren vereisen vaker onderhoud en vervanging. Ze kunnen onopgemerkt afdrijven. Dit leidt tot suboptimale binnenomstandigheden en slechte energie-efficiëntie. Het is verstandiger om op de lange termijn te denken over de levensduur van de HVAC-sensor en de totale eigendomskosten te begrijpen en te vergelijken. Wat betreft de stabiliteit van metingen is de vergelijkende eenheidsprijs slechts een klein deel van het verhaal. De echte levensduurwaarde wordt verkregen wanneer er wordt besloten om te investeren in betrouwbare, hoogwaardige sensoren die hun nauwkeurigheid op lange termijn behouden.

Hoe kritischer het gebouw, hoe belangrijker de HVAC-sensoren zijn. Het minimaliseren van de totale eigendomskosten verschilt van het minimaliseren van de investeringskosten. Hoogwaardige HVAC-sensoren gaan 15-20 jaar mee, dus het is de moeite waard om die aan te schaffen die hun nauwkeurigheid in de loop der tijd behouden en ontworpen zijn voor moeiteloze kalibratie en onderhoud. Dit helpt de faciliteit optimaal te laten draaien, bespaart energie, geld en verbetert de duurzaamheid van het bedrijf.