W światowej siedzibie firmy Johnson Controls w Glendale, opatrzonej certyfikatem LEED, wprowadzono nowatorski projekt oświetlenia oraz system HVAC, który integruje odnawialne źródła energii z innymi innowacyjnymi technologiami i instalacjami.
Jesienią 2007 r. firma Johnson Controls, Inc. rozpoczęła budowę światowej siedziby w Glendale (Wisconsin). Trzy lata później, jesienią 2010 r., siedziba otrzymała platynowy certyfikat LEED (The Leadership in Energy and Environmental Design) od US Green Building Council (Rady Zielonego Budownictwa). To największe zgrupowanie budynków oznaczonych platynowym certyfikatem LEED.
Johnson Controls wdraża w swojej siedzibie wiele innowacyjnych technologii i systemów. Projekt oświetlenia oraz system HVAC, który łączy odnawialne źródła energii, to dwa przykłady ekologicznych rozwiązań. Przy wykorzystaniu zintegrowanej konstrukcji do odnawiania energii projekt utrzymał równowagę pomiędzy dostępnym kapitałem, priorytetami projektowymi i mierzalnymi wynikami biznesowymi, zapewniając jednocześnie jak najmniejszy wpływ na środowisko.
Dwa odnowione budynki stanowią biuro administracyjne firmy. Zbudowano także dwa nowe budynki, jeden dla firmy Power Solutions oraz drugi, w którym mieści się kawiarnia, sale spotkań oraz centrum fitness, jak również nowy czteropoziomowy parking na ponad 400 pojazdów, w tym miejsce na pojazdy z napędem hybrydowym (tzw. wtyczkowozy).
Nagroda za „ekologiczność” jest oczywista. Mimo że powierzchnia kampusu niemal się podwoiła, całkowite zużycie energii zostało zmniejszone o 21%, zredukowano również roczną emisję gazów cieplarnianych.
Skuteczne planowanie
Dzisiejsze standardy LEED zachęcają biorących udział w renowacji budynków do włączania się w ten proces na wczesnym etapie, aby wykorzystać korelacje pomiędzy różnymi benefitami dla środowiska. Dla zespołu kierującego projektem przedłożenie precyzyjnego nowatorskiego planu budowy było priorytetem.
Użycie systemu zarządzania informacjami o budynku (Business Information Modeling – BIM) umożliwiło wykonanie dokładnego projektu oraz pomiarów konstrukcyjnych dzięki użyciu oprogramowania do trójwymiarowego modelowania budynku. W ten sposób zespół projektowy miał podgląd na ekranie i mógł upewnić się, że w efekcie powstanie dokładnie to, czego chcą, jeszcze zanim zacznie się budowa.
BIM pomógł także uniknąć kosztownych zmian w zamówieniach dotyczących budowy w kampusie firmy Johnson Controls. To zapewniło większy stopień automatyzacji podczas produkcji materiałów, ponieważ wszystkie szczegóły zostały dopracowane na wczesnym etapie, co obniżyło ryzyko finansowe. BIM umożliwił także wykonywanie pracy poza miejscem budowy – w czystym, suchym środowisku, co poskutkowało eliminacją opóźnień związanych z pogodą.
Podstawy zarządzania energią
Aby zbudować fundamenty integracji w całym kampusie Johnson Controls, istniejący system zarządzania Metasys został rozbudowany i zaktualizowany, zapewniając poziom integracji systemów wymagany dla strategii zrównoważonego rozwoju.
System Metasys ułatwia zespołowi zarządzającemu koordynowanie i zarządzanie wszystkimi czynnościami w ponad 51 tys. punktów danych na całym wielofunkcyjnym kampusie z jednego punktu dostępu. Ponad 20 instalacji w budynku, w tym ogrzewanie, chłodzenie i oświetlenie, jest zintegrowanych z infrastrukturą IT przez jedną inteligentną sieć.
Rozwinięta integracja umożliwia współpracę wszystkich urządzeń. Podsystemy budynku wchodzą w interakcje między sobą bez interwencji operatora. Te udogodnienia dają pracownikom czas na skoncentrowanie się na innych krytycznych zadaniach.
The Metasys Sustainability Manager (Manager Zrównoważenia Metasys) zbiera i przechowuje kluczowe dane, w tym umożliwiające porównywanie zużycia energii między budynkami, szacunki emisji gazów cieplarnianych oraz diagnostykę wykrywania awarii. Dane są przydatne w podejmowaniu optymalnych decyzji w czasie rzeczywistym, które zapewniają oszczędzanie energii i pieniędzy.
Technologie odnawialne
Technologie wykorzystujące energię odnawialną są na pierwszym planie efektywności energetycznej w kampusie firmy. Panele słoneczne są widoczne dla odwiedzających kampus, nowe technologie można znaleźć także pod ziemią. W budynkach kampusu do ogrzewania lub chłodzenia wody używanej w sprzęcie HVAC wykorzystuje się system geotermiczny.
System geotermiczny wykorzystuje naturalną temperaturę otoczenia ziemi do regulacji temperatury wody używanej przez agregaty i pompy cieplne. Na głębokości ok. 3 m lub głębiej pod powierzchnią ziemi temperatura wynosi pomiędzy 10 a 15 st. C. W zasadzie system geotermiczny wykorzystuje ziemię jako radiator (urządzenie odprowadzające ciepło) lub źródło ciepła w zależności od pory roku.
Ekipa budowlana wywierciła 272 głębokie geotermiczne studnie, aby umieścić tam system zamkniętego obiegu, który zaopatruje pompy cieplne i agregaty w budynku. System składa się z płytowego wymiennika ciepła, pomp, agregatów, pompy cieplnej, systemu rur, przewodu rurowego rozgałęzionego oraz zaworów.
Ekipa skorzystała z systemu nawigacji do globalnego pozycjonowania (GPS), aby zlokalizować każdą studnię geotermiczną i dokonać pomiarów dla wszystkich rur. Ponad 54 m plastikowych rur łączy studnie ze sprzętem HVAC mieszczącym się w budynkach. Woda przepływa przez układ z prędkością 975 gpm, a temperatura waha się od ok. 6,7°C zimą do ok. 36°C latem.
Podczas miesięcy letnich system geotermiczny jest używany – zamiast wieży chłodniczej – do odprowadzania ciepła z agregatu wirówkowego York o wadze 325 ton. Temperatura wody wchodzącej do agregatu jest niższa, niż byłaby przy użyciu konwencjonalnych systemów chłodniczych, co daje obniżenie kosztów działania agregatu o 28%.
W drugiej połowie roku – podczas mroźnych zim w Wisconsin – woda jest w obiegu w systemie geotermicznym, aby wydobyć ciepło spod powierzchni ziemi. Ciepło generowane przez dwie centralne pompy cieplne marki York o wadze 175 ton wystarcza do ogrzania dwóch budynków Platinum LEED po kosztach w przybliżeniu o 24% niższych niż przy użyciu tradycyjnych bojlerów gazowych.
Kampus wykorzystuje także energię słoneczną, aby uzupełniać potrzeby związane z elektrycznością, przy jednoczesnej redukcji emisji gazów cieplarnianych. 1452 fotowoltaiczne panele (PV) zainstalowane na ziemi dostarczają aż 250 kW energii elektrycznej. W dodatku ponad ok. 1300 m2 (14 tys. stóp kw.) cienkowarstwowych komórek PV zostało zalaminowanych na dachu jednego z budynków, aby generować aż 135 kW energii elektrycznej.
Sterowanie światłem
Sterowniki światła zainstalowane w całym kampusie służą pomocą w zarządzaniu kosztami schładzania, przy jednoczesnym zwiększaniu „komfortu” powierzchni roboczej oraz produktywności. Inteligentne, sterowane obciążenia redukują sztuczne oświetlenie i wykorzystują jak najlepiej naturalne światło dzienne.
Nowe i istniejące budynki wykorzystują naturalne światło w ciągu dnia. Świetliki i zwiększone powierzchnie okien maksymalizują wykorzystanie światła naturalnego, minimalizując potrzebę sztucznego oświetlenia. Ponad 70 świetlików jest strategicznie rozmieszczonych w całym kampusie, w tym dwa rozciągające się przez niemal całą szerokość budynku. Sekcje ścian złożone z 45 cegieł, mierzące 17×11 stóp, zostały wymienione na szkło wykorzystujące efektywnie energię.
Podczas gdy nowe okna i świetliki redukują potrzebę sztucznego oświetlenia, nadmiar bezpośredniego światła słonecznego może tworzyć niewygodne środowisko pracy. Aby kontrolować ostre światło przy jednoczesnym utrzymywaniu możliwie dużej ilości światła słonecznego, w okna wbudowano automatyczne sterowniki zasłon. Zasłony automatycznie podnoszą się i obniżają, reagując na intensywność wpadającego światła dziennego i pozycję słońca na niebie.
Łącznie oświetlenie kampusu pobiera od 4,8 do 7 W energii na m2, w porównaniu ze średnią krajową – ok. 16 W na m2.
Model dla ekologicznych innowacji
W 2010 r. firma Johnson Controls przeprowadziła czwartą doroczną ankietę Wskaźnika Efektywności Energetycznej z udziałem ponad 1400 północnoamerykańskich dyrektorów i menedżerów odpowiedzialnych za dokonywanie inwestycji i zarządzanie energią w budynkach komercyjnych. Wyniki wykazały, że planowane inwestycje w zakresie poprawy wydajności energii mają się zwiększyć w ciągu roku.
Po kryzysie w 2009 r. ankieta wykazała, że 52% respondentów (wzrost z 46%) planowało dokonać inwestycji w zakresie wydajnej energii. W dodatku 60% (wzrost z 55%) planowało wydatki z budżetu operacyjnego na programy dotyczące efektywności w ciągu najbliższych 12 miesięcy.
Zapytani o przewidywania, która ze związanych z energią technologii najbardziej poprawi się pod względem stosunku wskaźnika efektywności do ceny w ciągu najbliższych 10 lat, wymieniali najczęściej trzy odpowiedzi: światło (51%), technologie inteligentnych budynków (44%) i panele słoneczne (38%).
Projekt kampusu firmy The Johnson Controls jest przykładem, że technologie powiązane z energią oraz integracja systemów nadal będą kluczowymi komponentami innowacji i zrównoważonych technologii. Lekcje odbyte w Wisconsin wpływają na rozwiązania firmy oferowane klientom na całym świecie.
Autor: Carl F. Baldassarra, Thomas C. Brown
Tłumaczenie: Agnieszka Wierzyńska