Risparmio energetico nei sistemi di distribuzione elettrica

Obiettivi formativi:

Ingegneri e proprietari di edifici spesso si concentrano sui periodi di recupero dell’investimento e sul ritorno sull’investimento come soglie decisionali economiche per gli investimenti in efficienza energetica. Questi miglioramenti dell'efficienza energetica in genere ruotano attorno all'illuminazione ad alta efficienza energetica (ad esempio, LED), all'utilizzo di azionamenti a frequenza variabile (VFD) o all'utilizzo di motori Premium della National Electrical Manufacturers Association (NEMA), ad esempio. Esistono però altri parametri più precisi ed efficaci per prendere decisioni di investimento sui sistemi edilizi, in particolare sui sistemi di distribuzione elettrica.

I codici e gli standard associati all'efficienza energetica stabiliscono i requisiti minimi di efficienza energetica necessari per la progettazione di nuovi edifici e le ristrutturazioni di edifici esistenti. I codici, tuttavia, sono orientati all'efficienza dei sistemi meccanici e di illuminazione. All'interno di questi codici non vengono fornite molte informazioni per stabilire misure di efficienza energetica per la progettazione dei sistemi di distribuzione dell'energia, ma solo i sistemi serviti dai sistemi di distribuzione dell'energia. Questi codici e standard includono quanto segue:

L'adozione dei codici energetici e il codice energetico utilizzato in ciascuno stato varia notevolmente.

ASHRAE 90.1 include un capitolo sul potere (Capitolo 8). Sebbene lo standard includa il requisito per i trasformatori di soddisfare l'Energy Policy Act (EPAct) del 2005, non tratta altri aspetti del sistema di distribuzione dell'energia.

La norma stabilisce inoltre che la caduta di tensione non deve superare il 2% per gli alimentatori e il 3% per i circuiti derivati ​​(Capitolo 8.4.1). Sebbene ASHRAE 90.1 non sia più rigoroso di NFPA 70: raccomandazioni sulla caduta di tensione del National Electrical Code (NEC) delineate nella sezione delle note sui punti fini (FPN) inclusa nell'articolo 210.19, ASHRAE 90.1 stabilisce la caduta di tensione come requisito per soddisfare lo standard. Un FPN NEC consiglia una caduta di tensione massima del 5%, con gli alimentatori non superiori al 3%; poiché si tratta di un FPN, non è un requisito del codice. Tuttavia, tenere conto della caduta di tensione è importante nella progettazione di un sistema di distribuzione dell’energia efficiente dal punto di vista energetico. La caduta di tensione può causare surriscaldamento e una minore durata delle apparecchiature a causa delle condizioni di sottotensione per i carichi induttivi. Il calore in eccesso richiederà ulteriori requisiti HVAC per gli spazi di raffreddamento. Inoltre, la caduta di tensione provoca inefficienza nei carichi di illuminazione causando perdite nei cavi anziché applicare completamente la potenza alle luci. L'aumento delle dimensioni del cavo consentirà una maggiore emissione di luci senza applicare ulteriore potenza dalla sorgente.

Il resto del capitolo 8 tratta le richieste (disegni esecutivi) e i controlli per i recipienti. Il resto della norma riguarda principalmente le attrezzature meccaniche e le misure edilizie per raggiungere l'efficienza energetica. Tuttavia, affronta alcuni aspetti della progettazione elettrica, tra cui l'illuminazione (Capitolo 9) e i motori (Capitolo 10). Questo articolo non tratta l'illuminazione o i motori, tranne che per quanto riguarda i VFD.

Il controllo automatico delle prese è stato incluso nell'ASHRAE 90.1-2010 ed è stato un punto di contesa nello standard. Sebbene il controllo automatico delle prese fornisca ulteriore efficienza energetica per i carichi collegati, che è stato un elemento difficile per ridurre il consumo di energia nelle applicazioni commerciali e residenziali, richiede anche l'educazione dei proprietari sull'applicazione corretta e sui vantaggi.

Analogamente all'ASHRAE 90.1, le misure di efficienza energetica delineate nell'IECC riguardano principalmente misure edilizie e attrezzature meccaniche. Il codice discute i requisiti di illuminazione per la densità di potenza e i controlli (capitolo 4), ma a differenza di ASHRAE, non stabilisce i minimi di progettazione dell’efficienza energetica del sistema di distribuzione elettrica. Il Massachusetts Stretch Energy Code, ad esempio, si basa sull'IECC del 2009, tuttavia, per soddisfare i requisiti, il progettista è tenuto a superare gli standard IECC di base del 20% per gli edifici commerciali (di medie o grandi dimensioni) o a fornire miglioramenti incrementali di gli standard IECC di base per gli edifici (medi) scegliendo due delle tre opzioni disponibili nel codice, che includono il miglioramento dell’efficienza HVAC, la generazione di energia in loco o un’ulteriore riduzione della densità di potenza dell’illuminazione.