แนวทางปฏิบัติตามปี 2018 – มาตรฐานการประหยัดพลังงานที่ใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์

แนวปฏิบัติปฏิบัติตามข้อกำหนดใหม่ของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา (DOE) ซึ่งถือเป็น "มาตรฐานการประหยัดพลังงานที่ใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์" จะมีผลอย่างเป็นทางการต่ออุตสาหกรรมการทำความร้อนและทำความเย็นเชิงพาณิชย์

มาตรฐานใหม่ที่ประกาศใช้ในปี 2558 มีกำหนดจะมีผลบังคับใช้ในวันที่ 1 มกราคม 2561 และจะเปลี่ยนแปลงวิธีที่ผู้ผลิตออกแบบเครื่องปรับอากาศบนหลังคาเชิงพาณิชย์ ปั๊มความร้อน และอากาศอุ่นสำหรับอาคาร "ชั้นต่ำ" เช่น ร้านค้าปลีก สถานศึกษา และโรงพยาบาลระดับกลาง

เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น? วัตถุประสงค์ของมาตรฐานใหม่คือเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ RTU และลดการใช้พลังงานและของเสีย คาดว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะช่วยให้เจ้าของทรัพย์สินประหยัดเงินได้มากในระยะยาว แต่แน่นอนว่าข้อกำหนดในปี 2018 นำมาซึ่งความท้าทายบางประการสำหรับผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในอุตสาหกรรม HVAC

มาดูบางพื้นที่ที่อุตสาหกรรม HVAC จะได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงกัน:

รหัสอาคาร/โครงสร้าง – ผู้รับเหมาก่อสร้างจะต้องปรับเปลี่ยนผังพื้นและรูปแบบโครงสร้างเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานใหม่

โค้ดจะแตกต่างกันไปในแต่ละรัฐ ทั้งภูมิศาสตร์ ภูมิอากาศ กฎหมายในปัจจุบัน และสภาพภูมิประเทศ ล้วนส่งผลต่อการนำโค้ดไปใช้ในแต่ละรัฐ

การลดการปล่อยก๊าซและปริมาณคาร์บอน – กระทรวงพลังงานประมาณการว่ามาตรฐานเหล่านี้จะช่วยลดมลพิษคาร์บอนได้ 885 ล้านเมตริกตัน

เจ้าของอาคารจะต้องอัปเกรด – ค่าใช้จ่ายเบื้องต้นจะถูกชดเชยด้วยการประหยัด 3,700 ดอลลาร์ต่อ RTU เมื่อเจ้าของเปลี่ยนหรือปรับปรุงอุปกรณ์เก่า

โมเดลใหม่อาจดูไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป – ความก้าวหน้าในประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะส่งผลให้เกิดการออกแบบ RTU แบบใหม่

ยอดขายที่เพิ่มขึ้นสำหรับผู้รับเหมา/ผู้จัดจำหน่ายระบบ HVAC – ผู้รับเหมาและผู้จัดจำหน่ายสามารถคาดหวังการเพิ่มขึ้นของยอดขายได้ 45 เปอร์เซ็นต์จากการปรับปรุงหรือนำ RTU ใหม่มาใช้งานในอาคารพาณิชย์

อุตสาหกรรมนี้กำลังก้าวไปข้างหน้า มาดูกันว่าจะทำอย่างไร

ระบบสองเฟสสำหรับผู้รับเหมา HVAC

กระทรวงพลังงานจะออกมาตรฐานใหม่ในสองระยะ ระยะที่หนึ่งมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานใน RTU ของเครื่องปรับอากาศทั้งหมดขึ้นร้อยละ 10 ตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2018 ระยะที่สองซึ่งมีกำหนดในปี 2023 จะปรับเพิ่มเป็นร้อยละ 30 และรวมถึงเตาเผาอากาศอุ่นด้วย

กระทรวงพลังงานประมาณการว่าการยกระดับมาตรฐานประสิทธิภาพจะช่วยลดการใช้ความร้อนและความเย็นเชิงพาณิชย์ลง 1.7 ล้านล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงในช่วงสามทศวรรษข้างหน้า การลดการใช้พลังงานลงอย่างมากจะทำให้เจ้าของอาคารโดยเฉลี่ยมีเงินเหลือในกระเป๋าระหว่าง 4,200 ถึง 10,000 ดอลลาร์ตลอดอายุการใช้งานที่คาดไว้ของเครื่องปรับอากาศบนหลังคาแบบมาตรฐาน

Katie Arberg ฝ่ายสื่อสารด้านประสิทธิภาพพลังงานและพลังงานหมุนเวียน (EERE) ของ DOE บอกกับสื่อมวลชนว่า “มาตรฐานเฉพาะนี้ได้รับการเจรจากับผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่เกี่ยวข้อง รวมถึงผู้ผลิตเครื่องปรับอากาศเชิงพาณิชย์ องค์กรอุตสาหกรรมชั้นนำ สาธารณูปโภค และองค์กรด้านประสิทธิภาพ เพื่อทำให้มาตรฐานนี้เสร็จสมบูรณ์”

ผู้เชี่ยวชาญด้าน HVAC เร่งมือเพื่อให้ทันกับการเปลี่ยนแปลง

ผู้ที่มีแนวโน้มจะประหลาดใจกับกฎระเบียบใหม่มากที่สุดคือผู้รับเหมาด้านระบบ HVAC และผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานหนักในการติดตั้งและบำรุงรักษาอุปกรณ์ HVAC ใหม่ แม้ว่าจะเป็นความรับผิดชอบของผู้เชี่ยวชาญด้านระบบ HVAC ที่จะต้องคอยติดตามความเคลื่อนไหวและแนวโน้มในอุตสาหกรรมอยู่เสมอ แต่ผู้ผลิตจะต้องใช้เวลาในการอธิบายมาตรฐานของ DOE และผลกระทบที่มีต่อการทำงานในภาคสนาม

“แม้ว่าเราจะชื่นชมความพยายามในการลดการปล่อยมลพิษ แต่เราก็เข้าใจด้วยว่าเจ้าของทรัพย์สินเชิงพาณิชย์จะมีความกังวลเกี่ยวกับข้อบังคับใหม่นี้” คาร์ล ก็อดวิน ผู้จัดการฝ่าย HVAC เชิงพาณิชย์ของ CroppMetcalfe กล่าว “เราได้ติดต่ออย่างใกล้ชิดกับผู้ผลิต HVAC เชิงพาณิชย์ และใช้เวลาอย่างมากในการฝึกอบรมช่างเทคนิคระดับห้าดาวของเราเกี่ยวกับมาตรฐานและแนวทางปฏิบัติใหม่ที่จะนำมาใช้ในวันที่ 1 มกราคม เรายินดีต้อนรับเจ้าของทรัพย์สินเชิงพาณิชย์ที่จะติดต่อเราหากมีคำถามใดๆ”

คาดว่าจะมีการติดตั้งเครื่องปรับอากาศบนดาดฟ้าใหม่

กฎระเบียบกำลังเปลี่ยนแปลงวิธีการสร้างเทคโนโลยี HVAC เพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้ เมื่อเหลือเวลาอีกเพียงสองเดือน ผู้ผลิตเครื่องทำความร้อนและเครื่องปรับอากาศพร้อมสำหรับมาตรฐานที่กำลังจะมาถึงนี้แล้วหรือยัง

คำตอบคือใช่ ผู้ผลิตเครื่องทำความร้อนและทำความเย็นรายใหญ่ต่างยอมรับการเปลี่ยนแปลงนี้

Jeff Moe หัวหน้าฝ่ายธุรกิจผลิตภัณฑ์ ธุรกิจรวม อเมริกาเหนือ ของ Trane กล่าวกับ ACHR News ว่า "เราสามารถสร้างมูลค่าตามแนวโน้มเหล่านี้ได้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานของเราเพื่อให้เป็นไปตามกฎระเบียบเหล่านี้ สิ่งหนึ่งที่เราพิจารณาคือคำว่า 'เหนือกว่าการปฏิบัติตาม' ตัวอย่างเช่น เราจะพิจารณาค่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานขั้นต่ำของปี 2018 ใหม่ ปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ และเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อให้เป็นไปตามกฎระเบียบใหม่ นอกจากนี้ เรายังจะรวมการเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมในพื้นที่ที่ลูกค้าสนใจตามแนวโน้มดังกล่าว เพื่อเพิ่มมูลค่าให้เหนือกว่าและเหนือกว่าการเพิ่มประสิทธิภาพ"

วิศวกร HVAC ยังได้ดำเนินการสำคัญเพื่อให้เป็นไปตามแนวปฏิบัติของ DOE โดยตระหนักว่าพวกเขาต้องมีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อบังคับใหม่ และสร้างการออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่เพื่อให้เป็นไปตามหรือเกินกว่ามาตรฐานใหม่ทั้งหมด

ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า ต้นทุนการดำเนินการต่ำกว่า

ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดสำหรับผู้ผลิตคือการออกแบบ RTU ที่ตอบสนองความต้องการใหม่โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น ระบบ Integrated Energy Efficiency Ratio (IEER) ที่สูงขึ้นจะต้องใช้พื้นผิวตัวแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่ขึ้น การใช้คอมเพรสเซอร์แบบสโครลปรับความเร็วและสโครลแบบแปรผันที่มากขึ้น และการปรับความเร็วพัดลมบนมอเตอร์พัดลม

Karen Meyers รองประธานฝ่ายกิจการรัฐบาลของ Rheem Mfg. Co. กล่าวในการสัมภาษณ์เมื่อต้นปีนี้ว่า “เมื่อใดก็ตามที่มีการเปลี่ยนแปลงกฎระเบียบครั้งใหญ่ ความกังวลใจสูงสุดของผู้ผลิต เช่น Rheem ก็คือ จะต้องออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่อย่างไร การเปลี่ยนแปลงที่เสนอจะนำไปใช้ในภาคสนามอย่างไร ผลิตภัณฑ์จะยังคงมีมูลค่าที่ดีสำหรับผู้ใช้ปลายทางหรือไม่ และผู้รับเหมาและผู้ติดตั้งจะต้องได้รับการฝึกอบรมอะไรบ้าง”

การทำลายมันลง

กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ให้ความสำคัญกับ IEER ในการประเมินประสิทธิภาพการใช้พลังงาน อัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงานตามฤดูกาล (SEER) จะให้คะแนนประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องจักรโดยพิจารณาจากวันที่ร้อนที่สุดหรือหนาวที่สุดของปี ในขณะที่ IEER จะประเมินประสิทธิภาพของเครื่องจักรโดยพิจารณาจากประสิทธิภาพการทำงานตลอดทั้งฤดูกาล ซึ่งช่วยให้กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ได้ค่าการอ่านที่แม่นยำยิ่งขึ้นและติดฉลากหน่วยด้วยค่าที่แม่นยำยิ่งขึ้น

ระดับความสม่ำเสมอใหม่ควรช่วยให้ผู้ผลิตสามารถออกแบบหน่วย HVAC ที่จะตอบสนองมาตรฐานใหม่ได้

Darren Sheehan ผู้อำนวยการฝ่ายผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ขนาดเล็กของ Daikin North America LLC กล่าวกับนักข่าว Samantha Sine ว่า “หนึ่งในสิ่งที่จำเป็นสำหรับการเตรียมพร้อมสำหรับปี 2018 คือการเตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงของ DOE เกี่ยวกับตัวชี้วัดประสิทธิภาพเป็น IEER ซึ่งจะต้องมีการให้ความรู้แก่ลูกค้าเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวและความหมายของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว” “จากมุมมองด้านเทคโนโลยี พัดลมสำหรับจ่ายไฟภายในอาคารประเภทต่างๆ และการบีบอัดความจุแบบแปรผันอาจเข้ามามีบทบาท”

สมาคมวิศวกรเครื่องทำความร้อน เครื่องทำความเย็น และเครื่องปรับอากาศแห่งอเมริกา (ASHRAE) กำลังปรับมาตรฐานให้สอดคล้องกับระเบียบข้อบังคับใหม่ของ DOE การเปลี่ยนแปลงครั้งล่าสุดของ ASHRAE เกิดขึ้นในปี 2015

แม้ว่าจะไม่ชัดเจนว่ามาตรฐานจะมีลักษณะเป็นอย่างไร แต่ผู้เชี่ยวชาญได้คาดการณ์ไว้ดังนี้:

พัดลมสองขั้นตอนบนเครื่องทำความเย็น 65,000 บีทียู/ชม. หรือใหญ่กว่า

ระบบทำความเย็นเชิงกล 2 ขั้นตอนในหน่วยขนาด 65,000 บีทียู/ชม. ขึ้นไป

หน่วย VAV อาจต้องมีระบบระบายความร้อนเชิงกล 3 ขั้นตอนตั้งแต่ 65,000 BTU/ชม. ถึง 240,000 BTU/ชม.

หน่วย VAV อาจต้องมีระบบระบายความร้อนเชิงกลสี่ขั้นตอนในหน่วยที่มีขนาดใหญ่กว่า 240,000 BTU/s

กฎระเบียบของทั้ง DOE และ ASHRAE จะแตกต่างกันไปในแต่ละรัฐ ผู้เชี่ยวชาญด้าน HVAC ที่ต้องการติดตามความคืบหน้าของมาตรฐานใหม่ในรัฐของตนสามารถเข้าไปที่ energycodes.gov/compliance

ข้อบังคับเกี่ยวกับสารทำความเย็นสำหรับการติดตั้งระบบ HVAC เชิงพาณิชย์ใหม่

คำสั่ง HVAC ของ DOE จะรวมถึงพารามิเตอร์ที่กำหนดสำหรับการใช้สารทำความเย็นในสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้องกับการรับรอง HVAC การใช้ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน (HFCs) ในอุตสาหกรรมถูกยกเลิกในปี 2017 เนื่องจากการปล่อยคาร์บอนที่เป็นอันตราย ในช่วงต้นปีนี้ DOE ได้จำกัดการซื้อสารที่ทำลายโอโซน (ODS) ให้กับผู้รวบรวมหรือช่างเทคนิคที่ผ่านการรับรอง การใช้ ODS ที่จำกัดรวมถึงไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (HCFCs) คลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) และ HFCs ในปัจจุบัน

มีอะไรใหม่ในปี 2561 ช่างเทคนิคที่ต้องการรับสารทำความเย็นที่จัดอยู่ในประเภท ODS จะต้องได้รับการรับรองจาก HVAC โดยมีความเชี่ยวชาญด้านการใช้ ODS การรับรองมีอายุ 3 ปี กฎระเบียบของ DOE จะกำหนดให้ช่างเทคนิคทุกคนที่จัดการกับสาร ODS ต้องบันทึกการกำจัด ODS ที่ใช้ในอุปกรณ์ที่มีสารทำความเย็น 5 ปอนด์ขึ้นไป

บันทึกจะต้องมีข้อมูลต่อไปนี้:

ชนิดสารทำความเย็น

สถานที่และวันที่กำจัด

ปริมาณสารทำความเย็นที่ใช้แล้วที่ถูกสกัดออกมาจากหน่วย HVAC

ชื่อผู้รับโอนสารทำความเย็น

การเปลี่ยนแปลงใหม่บางประการในมาตรฐานสารทำความเย็นของระบบ HVAC จะลดลงในปี 2019 ช่างเทคนิคสามารถคาดหวังตารางอัตราการรั่วใหม่และการตรวจสอบการรั่วไหลทุกไตรมาสหรือรายปีในอุปกรณ์ทั้งหมดที่ต้องตรวจสอบ 30 เปอร์เซ็นต์สำหรับระบบทำความเย็นกระบวนการอุตสาหกรรมที่ใช้สารทำความเย็นมากกว่า 500 ปอนด์ การตรวจสอบประจำปี 20 เปอร์เซ็นต์สำหรับสารทำความเย็นเชิงพาณิชย์ที่ใช้สารทำความเย็น 50-500 ปอนด์ และการตรวจสอบประจำปี 10 เปอร์เซ็นต์สำหรับการทำความเย็นเพื่อความสบายในอาคารสำนักงานและที่พักอาศัย

การเปลี่ยนแปลงของ HVAC จะส่งผลต่อผู้บริโภคอย่างไร?

แน่นอนว่าการอัปเกรดระบบ HVAC ที่ประหยัดพลังงานจะส่งผลกระทบไปทั่วทั้งอุตสาหกรรมเครื่องทำความร้อนและเครื่องปรับอากาศ ในระยะยาว เจ้าของธุรกิจและเจ้าของบ้านจะได้รับประโยชน์จากมาตรฐานอันเข้มงวดของ DOE ในอีก 30 ปีข้างหน้า

สิ่งที่ผู้จัดจำหน่าย ผู้รับเหมา และผู้บริโภคด้านระบบ HVAC ต้องการทราบก็คือ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะส่งผลต่อต้นทุนผลิตภัณฑ์และการติดตั้งระบบ HVAC ใหม่ในช่วงแรกอย่างไร ประสิทธิภาพไม่ได้มาแบบถูกๆ เทคโนโลยีรุ่นแรกมีแนวโน้มที่จะมีราคาสูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตระบบ HVAC ยังคงมีความหวังว่าระบบใหม่นี้จะถือเป็นการลงทุนที่ชาญฉลาด เนื่องจากจะตอบสนองความต้องการทั้งในระยะสั้นและระยะยาวของเจ้าของธุรกิจ

David Hules ผู้อำนวยการฝ่ายการตลาดเครื่องปรับอากาศเชิงพาณิชย์ของ Emerson Climate Technologies Inc. กล่าวเมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมาว่า “เรายังคงหารือกันเกี่ยวกับข้อบังคับด้านประสิทธิภาพหลังคาของกระทรวงพลังงานในปี 2018 และ 2023 ซึ่งจะส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรมของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราได้พูดคุยกับลูกค้าเพื่อทำความเข้าใจถึงความต้องการของพวกเขา และวิธีที่โซลูชันการปรับอุณหภูมิของเรา รวมถึงโซลูชันการบีบอัดแบบสองขั้นตอน จะช่วยให้พวกเขาบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นพร้อมกับประโยชน์ด้านความสะดวกสบายที่เพิ่มขึ้นได้อย่างไร”

ผู้ผลิตต้องทำงานหนักมากเพื่อปรับปรุงหน่วยงานของตนให้สมบูรณ์เพื่อให้บรรลุระดับประสิทธิภาพใหม่ แม้ว่าหลายรายจะพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าจะสามารถทำได้ทันเวลา

Michael Deru ผู้จัดการฝ่ายวิศวกรรมของ National Renewable Energy Laboratory (NREL) กล่าวว่า “ผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นกับผู้ผลิตซึ่งต้องมั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของตนเป็นไปตามระดับประสิทธิภาพขั้นต่ำ” “ผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดถัดไปจะเกิดกับบริษัทสาธารณูปโภค เนื่องจากบริษัทเหล่านี้ต้องปรับโปรแกรมและการคำนวณการประหยัดของตน การจะพัฒนาโปรแกรมประสิทธิภาพใหม่ๆ และแสดงการประหยัดนั้นยากขึ้นเมื่อเกณฑ์ประสิทธิภาพขั้นต่ำสูงขึ้นเรื่อยๆ