Ankit Energy Audit Report

  • Uploaded by: Ankit Surti
  • 0
  • 0
  • June 2020
  • PDF

This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA


Overview

Download & View Ankit Energy Audit Report as PDF for free.

More details

  • Words: 6,689
  • Pages: 36
CONTENTS  Executive Summary   

 

 

 

 

 

 

 

 

01 

1: Introduction 

 

 

 

 

 

 

 

 

02 

2: Historical Energy Consumption 

 

 

 

 

 

 

 

03 

2.1: Gas Purchase History 

 

 

 

 

 

 

 

04 

2.2: Electricity Purchase History 

 

 

 

 

 

 

 

05 

2.3: Energy Use Index  

 

 

 

 

 

 

 

 

11 

2.4: Tariff Analysis 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11 

3: Energy end‐uses   

 

 

 

 

 

 

 

 

14 

3.1: Summary of HVAC operation 

 

 

 

 

 

 

 

15 

3.2: Space Heating 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17 

3.3: Lighting   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18 

3.4: Other Electrical End‐Uses 

 

 

 

 

 

 

 

20 

4: Energy Management 

 

 

 

 

 

 

 

21 

4.1: Monitoring and Targeting 

 

 

 

 

 

 

 

21 

4.2: Investment 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 

4.3: Policy 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 

4.4: Technical  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22 

5: Recommendations  

 

 

 

 

 

 

 

 

23 

Appendix A: Energy Purchase Records and Pricing Details   

 

 

 

26 

Appendix B: Energy Balance   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31 

Appendix C: Schematic of the plant   

 

 

 

 

 

 

33 

Appendix D: Product Information   

 

 

 

 

 

 

34 

 

 

 

Executive Summary  This report documents the savings opportunities and assesses the energy consumption found  during the energy audit of the Pataka Building situated in Porirua, Wellington.    Total annual energy use is shown below:  Energy Source  Natural Gas  Electric Energy  Total 

Annual Usage (kWh/yr)                                    406,656                                     650,008  

Average Price (c/kWh)  

Annual Cost ($)                                     3.61 (energy + fixed charges)  14,689                                      12.54 (energy + fixed charges)  81,519                                                                   1,056,664  9.10  96,208   Table 1: Annual Energy Use 

The price that the building pays for natural gas is about what one would expect however; for  electricity savings could be made after the negotiated contract is over.  The  energy  use  index  (EUI)  for  the  Pataka  building  is  176  kWh/m2yr  (as  calculated  in  section  2.3). This is below the typical figure for commercial buildings in New Zealand, which generally  use about 200 kWh/m2yr. As the library and the museum use the most energy, the EUI for just  those particular areas is about 278 kWh/m2yr, which is higher than the benchmark.   The distribution of energy by end‐use is shown in the pie chart below.             

Figure 1: Distribution of Energy Use by End‐Use 

Recommendations are documented through the observations being made which include:  ‐ Turning unnecessary lights off and using natural light efficiently.  ‐ Replacing existing lights with eco energy efficiency lights.  ‐ Maintaining services regularly and repairing damage as soon as possible.    1   

1: Introduction  This report describes the energy consumption and savings opportunities for the Pataka Building  located at Paramoana Street, Porirua.  The Pataka building consists of a library, a museum, a performance space, a foyer space and a  café,  all  contributing  to  the  annual  energy  use  of  the  building.  The  building  is  owned  by  the  Porirua City Council and therefore; is a building for the people of Porirua City and the general  public.  It  provides  recreational  and  leisure  activities  for  the  general  public  and  a  place  to  experience the art and the culture of Porirua City.  The  walk  through  of  the  building  services  took  place  on  24  March  2008  with  subsequent  daytime visits till date. Observations and measurements were carried out to assess the current  situation and provide recommendations based on the assessments.  The  building  covers  two  levels  and  has  a  floor  area  of  approximately  6014m2.  It  consists  of  materials  that  provide  potential  for  thermal mass  and  has  an  exposed northern  façade  and  a  roof top which catches full sun and provides sufficient daylighting into the library and the foyer  space.  This  also,  provides  substantial  solar  gain  into  the  spaces  creating  over  heating  issues  during summer but comfort during winter.  The  main  finding  of  the  audit  is  that  the  energy  consumption  of  the  building  has  increased  compared  to  previous  years.  This  could  be  caused  by  the  services  not  running  properly.  The  BMS needs to be properly configured and maintained for different seasons in order to provide  comfort and reduce energy use. There are many opportunities to reduce the energy usage at  low  or  no  cost.  The  building  poses  some  interesting  challenges  in  energy  management  as  it  comprises of different usage of spaces within the fabric of the building. It consists of different  spaces which have their own individual needs to provide comfort.         

2   

2: Historical Energy Consumption  The Pataka Building in Porirua, Wellington uses both natural gas and electricity as its sources of  purchased energy. The annual energy use and cost (excluding GST) from the available data (as  shown in Appendix A) is summarized in Table 2 below.  Energy Source     Natural Gas  Electric Energy  Total 

Annual Usage (kWh/yr)                                       406,656                                     650,008                                 1,056,664  

Average Price (c/kWh)     

Annual Cost ($)                                         3.61 (energy + fixed charges)  14,689                                       12.54 (energy + fixed charges)  81,519                                       9.10  96,208  

 

Table 2: Annual Energy Consumption 

Annual  electricity  and  gas  use  is  based  on  the  consumption  from  1  January  2007  to  31  December 2007.  The  contribution  of  each  energy  source  to  both  annual  energy  use  and  annual  energy  cost  is  shown in Figure 2 below.                     

    Figure 2: Energy sources as a percentage of annual use (left) and annual cost (right) 

  3   

2.1: Gas Purchase History  Historic gas use is plotted in Figure 3 below, as the average kWh/day. The data for this graph is  in Appendix A.4.   

           

 

Figure 3: Average Daily Natural Gas Consumption from Jan 05‐Dec07 

As expected, the gas use is significantly higher in winter than in summer. This is because all of  the natural gas is used for space heating purpose and therefore; winter loads are much higher  compared to summer loads.  The annual gas usage is up by 4% from 2005‐2006  however, the  gas usage from 2006‐2007 is down by 15%, as shown in Appendix A.4. This decrease could have  caused, due to outside temperatures being higher and as a result, space heating is not needed  as much.   The annual daily gas consumption in 2006 and 2007 is plotted against outside temperatures as  shown in Figure 4. This provides a much better understanding of gas use compared to outside  temperature.  The  graph  was  taken  from  the  e‐bench  website  which  records  daily  climatic  conditions and gas usage for the site.     Gas  use  is  highly  seasonal,  with  average  winter  use  being  1830  kWh/day,  approximately  3‐4  times higher than the average summer use being 580 kWh/day.   4   

               

Figure 4: Annual Daily Gas Consumption in 2006 and 2007 plotted against outside mean temperature 

2.2: Electricity Purchase History  Historic electricity use is plotted in Figure 5 below, as the average kWh/day. The data for this  graph is in Appendix A.1.                  Figure 5: Average Daily Electricity Use from Jan 05‐Dec07 

5   

The  graph  shows  a  reverse  seasonal  pattern.  Usually,  electricity  loads  are  higher  in  winter  compared  to  summer  however;  for  this  case,  the  electrical  energy  is  being  used  more  in  summer than winter. This is because the electricity is being used by the air conditioning units  during  summer  for  cooling  and  therefore;  the  loads  are  slightly  higher  during  the  summer  months.   The electricity usage from 2005‐2007 has remained quite constant. It has only increased by 4%.  The average electricity use (approximately 1,708 kWh/day) would mostly be used for cooling,  lighting and heating water.  On  the  other  hand,  annual  electricity  cost  has  increased  17%  over  the  same  frame  due  to  increased  electricity  charges.  The  daily  cost  of  electricity  has  also  increased  significantly  from  2005‐2006 but a slight increase from 2006‐07 as represented by Figure 6 below.                     Figure 6: Average daily cost of electricity use from 2005‐2007 

The half‐hourly electricity use for February 2007 is plotted in Figures 7 and 8 below. These show  the day‐to‐day and hour‐to‐hour patterns of electricity use during a summer month.   6   

          Figure 7: February 2007 Electricity Use 

Figure 7 shows the electric energy use in the middle of summer. The point directly above the  mark  on  the  time  axis  represents  midnight,  and  the  space  between  the  peaks,  24  hours.  The  daily patterns are quite consistent.   Figure 8 shows the same data, but all the daily load patterns have been plotted on top of each  other to establish an average load profile. This can therefore determine hour‐to‐hour trends as  shown below.                   Figure 8: February 2007 Electricity Use – Average Daily Patterns 

7   

The  solid  bold  black  line  represents  the  average  weekday  loads,  whilst  the  dashed  line  represents  the  average  weekend  load.  As  can  be  seen,  average  electricity  demand  in  the  evening and the early morning is at its minimum of about 38kW. The rise in electricity use starts  at about 8am and climbs to approximately 115kW during the midday period where it is at its  peak.  The  load  remains  consistent  after  that  however;  it  starts  to  decline  slowly  and  then  a  significant  drop  as  the  demand  for  electricity  reduces.  This  is  because  the  main  areas  of  the  building  which  include  the  library  and  the  museum  close  after  5.30pm  and  as  a  result,  less  electricity demand is needed. The graph for weekend use follows the same pattern however;  less demand is used due to the less occupancy in the building. Offices and other management  areas are closed therefore; less energy is consumed.   Figures 9 and 10 represent the half‐hourly patterns of electricity use for July 2007. These show  the day‐to‐day and hour‐to‐hour patterns of electricity use during a winter month.                  

  Figure 9: July 2007 Electricity Use   

8   

Figure  9  shows  the  electric  energy  use  in  the  middle  of  winter.  The  daily  patterns  are  quite  consistent  and  similar  to  the  February  patterns.  The  load  variability  remains  consistent  throughout  the  month  and  there  is  no  significant  peak  or  drop  noticed  compared  to  the  February month.    Figure 10 shows the same data, but all the daily load patterns have been plotted on top of each  other to establish an average load profile for the winter month. This can therefore determine  hour‐to‐hour trends as shown below.      

              Figure 10: July 2007 Electricity Use – Average Daily Patterns 

As  can  be  seen,  average  electricity  demand  in  the  evening  and  the  early  morning  is  at  its  minimum  of  about  50kW.  The  rise  in  electricity  use  starts  at  about  8am  and  climbs  to  approximately  125kW  during  the  midday  period  where  it  is  at  its  peak.  The  load  starts  to  decline slowly and then a significant drop as the demand for electricity reduces. The graph for  weekend  use  follows  the  same  pattern  however;  the  peak  demand  reaches  at  125kW  at  approximately 11am and slowly drops as the day progresses.   9   

From  the  established  load  profiles  for  February  and  July,  it  can  be  seen  that  energy  demand  increases during the winter month compared to the summer month. This is most possibly due  to  the  heating  pumps  and  humidifiers  utilizing  more  energy  during  the  winter  month.  The  humidifiers  would  be  operating  more  as  the  outside  temperature  and  humidity  affect  the  museum spaces. Also, there are three hot water cylinders which would increase the demand for  electricity during the winter month.   The  breakdown  of  annual  electricity  consumption  by  area  was  also  determined  as  shown  in  Figure  11  below.  This  data  was  established  through  the  various  sub  meters  which  record  electricity  consumption  by  each  area.  The  data  was  given  by  the  Library  manager  who  keeps  records of the energy use by area (shown in Appendix A.3).                   Figure 11: Breakdown of Annual Electricity Consumption by Area within the Building  

As can be seen, the museum consumes a substantial amount of electrical energy compared to  the other areas of the building. This is quite unusual as the museum is less occupied than the  library. However, services such as humidifiers are running all day throughout the whole year to  provide comfort and prevent damage. Also, the artifacts room has to be well controlled in order  to prevent damage.   10   

2.3: Energy Use Index  The energy use index (EUI) is the annual energy consumption of the building, divided by its floor  area.  The  net  area  of  the  building  is  approximately  6014m2.  The  total  annual  energy  consumption  is  approximately  1,056,664  kWh,  consisting  of  650,008  kWh  of  electricity  and  406,656 kWh of gas. Therefore, the energy use index is:  1,056,664kWh/yr / 6014m2 = 176 kWh/m2.yr  A typical EUI for commercial buildings is 200kWh/m2.yr of Net Lettable Area. 1  The EUI for the  Pataka building is 176 kWh/m2.yr, which is slightly lower than the benchmark.   As the library and the museum use the most energy, the annual energy use of the main areas  can be carried out to determine the EUI for those particular areas of the building. The net area  of the two main spaces is approximately 3796 m2 and therefore; the EUI can be calculated to be  approximately  278  kWh/m2.yr,  which  is  higher  than  the  benchmark  however;  further  investigation is needed to carry out an accurate EUI for the two main energy consuming areas  of the building.    2.4: Tariff Analysis  Electricity  The electricity for the Pataka Building is supplied by Meridian Energy. Porirua City Council (PCC),  the owners of the building have negotiated an electricity supply contract with Meridian Energy.  The contract prices are 100% fixed for three years, though the rates vary for different times of  the day, weekday to weekend day and month to month.   The prices negotiated are in four hour blocks during business and non‐business day with higher  prices during the time between 8am – 12 pm and 4pm – 8pm as shown in Appendix A.2. The  prices are higher when the peak demand is high as shown in the load profile graphs (figures 8  and 10).   

                                                             1

 AS/NZS 4220: 1982 Energy Conservation in Non‐Residential Building, p.9 

11   

Over the past year the average electricity paid by PCC has been averaged 12.52 c/kWh inclusive  of both energy and fixed charges. Each month has also, been calculated which can be viewed in  Appendix A.  Network services are provided by Vector Networks. The Pataka building has been on the G46  rate which is for sites with dedicated transformers greater than 300kVA. The G46 rate includes:   ‐ A fixed rate of 0.0337 $/day   ‐ anytime  maximum  demand  rate  of  8.0151  $/kVA/month  –  based  on  the  single  highest  demand in each month – any time of the day  ‐ coincident  maximum  demand  rate  of  3.3996  $/kVA/month  –  based  on  the  single  highest  demand  occurring  between  7.30am  and  9.30am,  and  5.30pm  and  7.30pm  on  weekdays  (including public holidays).    ‐ Capacity  rate  of  0.5223  $/KVA/month  –  based  on  the  installed  transformer  capacity,  in  this  case 300kVA.  This particular rate was the best option for the Pataka building to be on however; new charges  as at 1 April 2008 have been made which is shown below.  ‐ A fixed rate of 16.4835 $/day   ‐  Anytime  maximum  demand  rate  of  5.3476  $/kVA/month  –  based  on  the  single  highest  demand in each month – any time of the day  ‐ Capacity  rate  of  0.0137  $/KVA/month  –  based  on  the  installed  transformer  capacity,  in  this  case 300kVA.  ‐ A variable charge is introduced at 0.58 c/kWh.  These  changes  are  shown  below  in  Table  3.  The  new  network  charges  are  lower by  $200  per  month and there is less incentive to control the maximum demand.   

Charge 

2007/08‐ old ($) 

2008/09 – new ($)

Daily  AMD  CMD  Capacity  Variable  Total 

                                       0.337      8.0151  3.3996  0.5223  0    

Cost March 08 ($) 

16.4835  5.3476 0 0.0137 0.0058

10.5  1492  592  157  0  2252 

Cost April 08 ($) 511  990 0 123 431 2055

 

Table 3: Comparison of old and new network charges 

12   

Gas  Gas is supplied by Nova Gas. Over the past year the average electricity paid by PCC has been  averaged  3.61  c/kWh  inclusive  of  both  energy  and  fixed  charges.  Each  month  has  also,  been  calculated which can be viewed in Appendix A.4.  Gas charges include:  ‐ Consumption charge of 9.9614 $/GJ = 3.4 c/kWh  ‐ Gas Industry Company Levy of 0.0178 $/GJ  ‐ ICP Levy of 0.0173 $/day                            13   

3: Energy end‐uses  The layout of the Pataka building is shown in Figure 12 below. Office spaces within the library  and the museum are shaded. The void area is an outdoor open area mainly used by the café.  The  layout  shows  where  each  space  is  within  the  building  and  represents  the  spaces  which  consume the most energy apart from the void.            

Figure 12: Layout of the Building 

The Pataka building uses both natural gas and electricity. The gas is used for space heating and  all the other end‐uses consume electricity. The estimated distribution of energy end‐uses on an  annual basis is shown in Figure 13 below.                 Figure 13: Estimated Annual Distribution of Energy End‐uses 

14   

The energy distribution graph is determined from the energy balance carried out for the  building, as described in Appendix B. As can be seen, space heating is the largest energy end‐ use, accounting for 39% of the total annual energy consumption. The second largest end‐use is  the HVAC, which consumes 27% of the total energy. The lighting uses about 23% of the total  energy and office equipment, other equipment, kitchen equipment and the Library HVAC make  up the rest of the energy use. Each major end‐use is discussed separately, in the following  section.   3.1: Summary of HVAC operation  Library   The library area is heated by air conditioning units, under floor heating (only in the children’s  section) and hot water radiators. It is cooled by the air conditioning units. The radiators and the  under floor heating are turned off during summer.  The  library  has  its  own  HVAC  system  mainly  for  cooling  and  ventilation  therefore;  a  separate  energy balance for this particular end‐use is carried out as shown in Figure 3 and Appendix B.1.    Pumps  There are 4 main pumps which provide heating and ventilation throughout the various spaces  of the building. They include: P1‐ Primary Pump, P2‐ Heating System, P3‐ Ventilation Plant and  P4‐ Heating System.  During the site visit, Amp readings were measured to examine whether they were operating or  not.  The  Amp  readings  are  as  follows:  P1‐  5.1  amps,  P2‐  2.7  amps,  P3‐  2.9  amps  and  P4‐  2.4  amps.         15   

Air Handling Units  AHU1  –  Air Handling  Unit  1:  This  supplies  one of  the  exhibit  areas  within  the  museum.  Fresh  and recycled air comes into the air handling unit which is heated by a hot water or cooled by a  chilled  water  system.  There  is  a  humidifier  attached  to  add  humidity  if  required  and  also,  an  electric reheat. The target temperature is 20°C and 50‐60% relative humidity. If humidity levels  are high then cooling will lower the humidity and the electric reheat brings the temperature up.  The unit runs 24 hrs per day, 365 days per year.  If  outside  temperature  exceeds  15°C  then  the  hot  water  heating  does  not  work.  During  the  occupied hours, the mixture of fresh and recycle air is varied based on the internal and external  conditions.  A  minimum  of  33%  fresh  air  is  introduced.  When  unoccupied,  the  system  goes  to  100% recycle.   During the site visit, the amp reading for this unit was measured to be 4.1 amps.  AHU2‐  Air  Handling  Unit  2:  This  supplies  exhibition  galleries  and  the  foyer  space.  Fresh  and  recycled  air  comes  into  the  air  handling  unit  which  is  heated  by  a  hot  water  radiator.  A  new  humidifier is attached to add humidity control if required. The target temperature is 20°C and  50‐60% relative humidity. If outside temperature exceeds 15°C then the hot water heating does  not work.   Fresh air ranges from 33% to 100%. It is at 50% if the outside temperature is below 15°C and  100% when outside temperature is between 18°C ‐ 20°C and at 33% when outside temperature  is at 23°C.   During the site visit, the amp reading for this unit was measured to be 5.4 amps.  AHU3‐ Air Handling Unit 3: This supplies the artifacts room within the museum which requires  very stable conditions. Recycled air comes into the unit and is heated, cooled, dehumidified or  humidified. Target temperatures are between 16°C ‐ 20°C and 50‐60% rh.  During the site visit, the amp reading for this unit was measured to be 4.4 amps.  16   

AHU4‐ Air Handling Unit 4: This supplies the performance area and has 100% fresh air which is  heated  to  20°C.  The  performance  space  has  an  extract  fan  removing  air  to  the  outside.  This  particular system operates based on time set in the BMS.   If  the  outside  temperature  is  above  15°C,  then  the  hot  water  heating  will  not  work.  If  the  internal  temperature  exceeds  22°C  when  outside  temperature  is  above  18°C,  then  the  AHU  supply fan and the room extract fan will both switch to high speed. This system does not have  any cooling thus; cooling is not available in the performance space.   During the site visit, the amp reading for this unit was measured to be 3.5 amps.  A schematic diagram of how the system works is in Appendix C.  3.2: Space Heating  A  single  500kW  gas‐burning  boiler producers  hot  water  for  radiator  heating  and  provides  pre  heat for the air handling units. Heating is available twelve months of the year and is controlled  by the Building Management System (BMS).   There are also, three hot water cylinders installed to provide hot water for the offices and the  public toilets.   The  only  end‐use  of  gas  is  for  space  heating  from  the  boiler.  Gas  consumption  has  been  calculated at about 406,656 kWh/yr costing almost $14,689/yr.   During the visit in the boiler room, the surface temperature of the boiler was measured to be  31°C  and  room  temperature  was  measured  to  be  27°C.  It  seemed  very  unpleasant  and  hot.  When  moving  around  to  the  various  spaces  of  the  building,  variations  in  temperatures  were  felt. In the library, it was quite pleasant, warm and comfortable with the average temperature  being about 23°C. However, in the museum spaces, variations were found. Some of the spaces  felt  warm  and  some  felt  quite  cold.  Temperatures  ranged  between  15°C  ‐23°C.  This  was  probably due to the HVAC system not working properly.      17   

3.3: Lighting  Various  types  of  lamps  are  present  in  the  Pataka  building.  The  library  and  the  offices  mainly  consist of T8 fluorescent lamps in a triple light fitting. The library also, consists of several focal  floodlights  with  tungsten  halogen  lamps  in  order  to  enhance  some  of  the  spaces  within  the  area.  The museum consists of several different lamps in order to provide a range of variety for their  exhibits. The lamps include: spotlights, wall washers, focal floodlights and down lights all with  low voltage halogen lamps. A light track in each of the gallery spaces provides easy installation  for  the  light  fittings.  The  types  of  lamps  and  luminaires  in  use  are  provided  in  the  energy  balance calculation (Appendix B) for each major area, as well as when each area is used.   The building generally is very well lit, with illumination (lux) levels well above the recommended  level.  For  reference,  the  standard  illumination  levels  from  NZS  6703:1984  are  listed  in  the  table  below: 

Area  Library ‐ By bookshelves  Library ‐ By work desks  Museum  Foyer Space  Performance Space  Café 

Measured  Average Lux  Fraction of Recommended  Recommended Lux Level  750 150% 500 1700 340% 500 180 1800% 10 1520 1520% 100 780 156% 500 850 850% 100  

Table 4: Standard illumination levels 

As can be seen, the spaces are highly lit in all of the spaces. This is generally due to the effects  of natural light. The working area within the library, the foyer space and the café are all daylit  spaces  however;  artificial  lighting  is  still  used  to  illuminate  these  spaces.  This  is  one  of  the  issues which could be improved in order to save energy. Further discussion can be read in the  Recommendations  section  pg.  23.  The  museum  does  not  have  a  recommended lux  level  as it  18   

depends  on  the  various  exhibits  however;  a  minimum  of  10  lux  is  needed  for  people  to  walk  around.   The lighting densities for each major area are listed in Table 5 below.  Area  Library ‐ By bookshelves  Library ‐ By work desks  Museum  Foyer Space  Performance Space  Café 

Lighting Load (kW)  Net Floor Area (m2)  Lighting Density (W/m2)  21 1500 14.0 3.6 220 16.4 15 1600 9.4 1.2 600 2.0 13.2 1300 10.2 1 300 3.3  

Table 5: Lighting Densities 

As can be seen, the Library is the most energy intensive area however; most of the other spaces  do not need lighting as they are well daylit spaces. In this case, the use of natural light is well  used but while observing the spaces particularly the foyer space, although it was a bright sunny  day, the lights were still turned on and when I asked one of the staff members, he simply said  that they forgot to turn them off.  The  lighting  power  density  limit  is  generally  between  11‐12  W/m2  therefore;  many  of  these  areas are less lit however; the library is lit well. The foyer space and the café do not need much  artificial lighting as it is daylit and as a result, the lighting densities for these spaces are low. The  performance space needs a bit improvement however; this space also depends on the type of  performance being carried out.  Generally,  none  of  the  lights  in  and  out  of  the  building  are  turned  on  after  working  hours  however; security lights in the foyer space which include T8 fluorescent lamps are left on.           19   

3.4: Other Electrical End‐Uses  Other  electrical  end‐uses  make  up  the  whole  distribution  of  energy  end  uses  of  the  building.  This  includes:  Office  Equipment  (1%),  Other  Equipment  (5%)  and  Kitchen  Equipment  (1%).  These end‐uses are very small and do not have a great potential for energy savings.  Office  Equipment  includes:  computers,  printers  and  photocopiers.  They  are  all  switched  off  after  working  hours  to  reduce  energy  consumption.  The  computers  are  all  new  with  LCD  screens which provide the benefits of energy efficiency.   Other Equipment includes: warm air curtains, sewing machines, security cameras, hand dryers  and  a  fish  tank.  The  warm  air  curtains  consume  most  of  the  energy  as  they  operate  24  hrs  a  day, 365 days a year. Also, the security cameras operate everyday however; this is a necessity  for the building owners.  Kitchen  Equipment  includes:  toasters,  chill  water  unit,  fridges,  microwaves,  stove  and  dishwasher. These do not consume much of the overall energy however; the fridges should be  carefully  monitored.  Older  fridges  are  not  very  efficient  thus;  increasing  the  energy  consumption. Also, the dishwasher should only operate when it is completely full to minimize  hot water usage.                20   

4: Energy Management  4.1: Monitoring and Targeting  The Pataka building is controlled by a Building Management System (BMS) which is monitored  by Aquaheat. They provide the services which allows them to check on the settings remotely  and respond to alarm conditions.  The system is setup to provide a strong focus on energy efficiency if it works correctly. During  the past few months, there have been a few issues with new equipment installed and lack of  response to room control in the artifacts room.   Monthly  gas  and  electricity  invoices  are  kept  and  managed  by  Energy  and  Technical  Services  (ETS).  They  also,  record  gas  and  electricity  use  in  order  to  provide  details  on  energy  management including its operation, efficiency and cost. All the data collected is recorded into  a  website:  http://www.e‐bench.com/eBench/index.jsp  which  can  be  viewed  by  the  facilities  manager  of  the  Pataka  building.  ETS  monitor  the  energy  and  compare  it  to  other  industry  benchmarks or the energy use of previous years.  4.2: Investment  The Pataka building is relatively new and thus there has not been a need for major investment  in the mechanical services of the building. However to improve efficiency, a new humidifier and  an air conditioner has been installed.   4.3: Policy  There is no formal energy policy however; the management of the system has been designed in  order to provide improvements through other delegated companies such as ETS and Aquaheat.  Level 2 Energy Audits are also done for the building by Smart Power in order to provide further  assessments and analysis.       21   

4.4: Technical  The equipment is in good condition however some of the equipments have not been working  correctly.  The  maintenance  program  is  planned  and  in  place  which  provides  details  on  issues  regarding the plant. During the recent maintenance check it was found that:  ‐ The new AHU2 humidifier set points were very tight, between 47‐49%.   ‐ AHU1 humidifier was drawing current but was not producing any steam.   ‐ AHU3 humidifier seemed faulty and needs to be replaced.   

In general, the building is well managed and has an incentive to be energy efficient.                             22   

5: Recommendations  The  Pataka  building  is  well  managed  and  has  a  sufficient  BMS  in  order  to  provide  energy  efficiency measures. It has various companies monitoring its services to control efficiency and  improve standards.  The  recommendations  provided  below  are  from  the  various  observations  being  made.  These  recommendations need to be further investigated and assessed in order to provide potential  energy savings in dollar terms.  ‐ In the library where work desks are placed, the space is very well lit by natural light. During  sunny  days,  direct  sunlight  penetrates  through  the  north  facing  glazed  façade.  The  light  levels in this space are extremely high (1200‐2000 lux) and therefore; artificial lighting is not  needed  during  a  sunny  day.  From  the  several  site  visits  observed  during  a  sunny  day,  the  lighting was turned on which did not have any effect as direct light was streaming into the  space.   The  lighting  in  this  area  consists  of  approximately  55  T8  fluorescent  lamps  with  a  wattage  output  of  58W.  These  could  all  be  turned  off  by  a  single  switch  during  a  sunny  day  when  direct sunlight penetrates through the glazed façade all day long. Potential savings could be  made  thus;  reducing  the  energy  use.  Also,  daylight  can  be  controlled  all  day  through  the  venetian blinds to increase the intensity of light entering the space and reducing glare effects  in some of the areas.  ‐ In the pacific and the magazine section, there are indoor flood lights with tungsten halogen  lamps mounted on the ceiling. These floodlights are positioned to direct light onto the wall  surface. It does not provide any light to the work desks and the shelves. They are kept on for  no  particular  reason  and  as  a  result,  they  should  be  turned  off  or  positioned  in  a  way  to  enhance the architectural experience of the space, if that is the motive. The floodlights seem  pointless and do not provide any benefits. Simply turning them off could have a huge impact  on the annual energy costs.    23   

‐ The  library  consists  of  a  substantial  amount  of  58W  T8  fluorescent  lamps.  These  could  be  replaced  by  energy  saving  fluorescents.  There  is  a  new  product  in  the  market  by  Philips  called the Mater TL‐D Eco lamps which would provide a number of benefits. This includes:  savings of more than 10% and reduction in CO2 emissions. A 51W Master TL‐D Eco lamp can  provide the same number of lumens in a 58W fluorescent lamp thus; reducing energy costs.  Further information on this product can be found in Appendix D. All the fluorescent lamps in  the building should be replaced by this particular lamp in order to reduce energy costs.    ‐ The foyer space is also, very well daylit and does not need any artificial lighting during the  day. When observed during a sunny day, the lighting was turned on which did not make any  sense therefore; a staff member was interviewed in order to provide details on this situation.  The staff member simply had no explanation and said that they forgot to turn them off. As a  result,  simple  measures  should  be  taken  in  order  to  minimize  mistakes  which  could  potentially  increase  energy  use.  The  lights  could  be  on  a  timer  which  could  automatically  switch them off.  ‐ Museum lighting varies quite a lot depending on the exhibits. The types of lamps used in the  different  luminaires  appeared  to  be  the  same.  The  lamps  used  are  mostly  standard  low‐ wattage dichroic halogen lamps. These should be replaced by the new Philips MATERLine ES  halogen lamps. The benefits include: savings of more than 30% on energy costs, less carbon  emissions and more lamp life. Also, a 45W MATERLine ES can provide up to 80% more light  than  a  standard  50W  dichroic  lamp.  Further  information  on  this  product  can  be  found  in  Appendix D.  ‐ The museum uses the most of the electrical energy compared to the rest of the areas in the  building.  It  uses  55%  of  the  total  electricity  consumption  which  is  substantial  compared  to  the  other  areas  of  the  building,  as  shown  in  Figure  11  pg.  10.  The  museum  is  not  used  as  much  as  the  library  however;  it  consumes  the  most  of  the  electricity.  This  is  due  to  the  various  precautions  being  made  in  order  to  keep  all  the  paintings  and  sculptures  safe  and  secure. Humidifiers and the HVAC system work 24 hours a day 365 days a year in order to  24   

prevent damage and provide comfort. However, it is recommended that further assessments  should be taken as to why the museum is consuming so much energy.  ‐ During the recent maintenance check it was found that the new AHU2 humidifier set points  were  very  tight,  between  47‐49%.  If  the  gallery  humidity  control  can  be  relaxed,  then  significant savings could be made as the humidifier is currently running at 100% all the time.   ‐ One of the humidifiers was drawing current but was not producing any steam. This should be  turned off until repaired.   ‐ Services should be regularly maintained and repaired as soon as possible.   ‐ The BMS needs to be properly configured, monitored and maintained for different seasons  in order to provide comfort and reduce energy use however, this needs further investigation.  ‐ The Pataka building has a negotiated contract for electricity purchase with Meridian Energy.  On  contract  renewal,  spot  market  prices  should  be  considered  which  could  save  annual  costs.                         25   

Appendix A: Energy Purchase Records and Pricing Details  A.1: Electricity Purchases  Electricity invoices for the Pataka building were collected from the website provided by ETS and  recorded into a spreadsheet showing consumption and cost as shown in Table 6 below:  Electricity Consumption and  Prices   Consumption 2007     (kWh)   2007 ($) exc GST   Average Price (c/kWh)   January                        46,854.66                                  5,268.09   11.24   February                        47,302.64                                  6,034.07   12.76   March                        58,422.80                                  7,628.32   13.06   April                        52,454.40                                  6,412.25   12.22   May                        55,373.92                                  7,350.65   13.27   June                        54,504.38                                  7,937.66   14.56   July                        56,967.90                                  8,074.33   14.17   August                        58,230.18                                  8,132.59   13.97   September                        53,832.44                                  6,778.59   12.59   October                        53,592.10                                  6,483.32   12.10   November                        53,124.66                                  5,560.71   10.47   December                        59,348.36                                  5,858.85   9.87  TOTAL                     650,008.44                                81,519.43   12.54   Average   54167.37  6793.29  12.52   

Table 6: Electricity Consumption and Prices 

From the given data, Average Price (c/kWh) including energy and fixed charge was calculated  for the year and for each month.   The invoice is for the year ending 2007.  Table 7 and 8 below shows electricity cost and consumption for years 2005‐2007. This was used  for the daily graphs and percentage increase in electricity.         26   

Electricity Costs for years 2005‐2007    

2007 

2006 

2005 

January 

              5,268  

              5,303  

              4,838  

February 

              6,034  

              6,903  

              5,709  

March 

              7,628  

              7,354  

              6,249  

April 

              6,412  

              6,612  

              5,639  

May 

              7,351  

              7,674  

              6,108  

June 

              7,938  

              8,235  

              6,401  

July 

              8,074  

              7,998  

              6,233  

August 

              8,133  

              8,097  

              6,355  

September 

              6,779  

              6,901  

              5,728  

October 

              6,483  

              6,806  

              5,599  

November 

              5,561  

              5,957  

              5,133  

December 

              5,859  

              5,128  

              5,192  

            81,519  

            82,968  

            69,183  

Running Total 

Table 7: Electricity Costs for years 2005‐2007 

 

Electricity Consumption Comparison (kWh)    

           

 

2007 

2006 

2005 

January 

           46,855  

            56,048  

            52,943  

February 

           47,303  

            57,512  

            53,972  

March 

           58,423  

            55,446  

            57,240  

April 

           52,454  

            48,793  

            49,794  

May 

           55,374  

            53,539  

            50,945  

June 

           54,504  

            52,191  

            48,830  

July 

           56,968  

            52,632  

            49,465  

August 

           58,230  

            52,417  

            50,047  

September 

           53,832  

            50,670  

            48,845  

October 

           53,592  

            51,907  

            50,455  

November 

           53,125  

            52,886  

            53,728  

December 

           59,348  

            47,337  

            57,850  

Running Total 

         650,008  

          631,378  

          624,114  

Table 8: Electricity Consumption Comparison 

A.2: Electricity Tariffs  The  Pataka  Building  is  currently  supplied  electricity  from  Meridian  Energy.  They  have  a  three  year contract which 100% is fixed, though the rates vary for different times of the day, weekday  to weekend day and month to month as explained in Section 2.4  27   

The pricing details are based on the July 2007 electricity invoice.   The time of use pricing structure is as follows (all prices exclude GST):               

Time of Use 

From 

To 

Rate ($/kWh) 

Losses 

  

  

  

  

  

Non Business Day 

0:00 

4:00 

0.0867 

1.028 

Non Business Day 

4:00 

8:00 

0.0621 

1.028 

Non Business Day 

8:00 

12:00 

0.0888 

1.028 

Non Business Day 

12:00 

16:00 

0.0789 

1.028 

Non Business Day 

16:00 

20:00 

0.1115 

1.028 

Non Business Day 

20:00 

24:00 

0.0867 

1.028 

Business Day 

0:00 

4:00 

0.0824 

1.028 

Business Day 

4:00 

8:00 

0.0958 

1.028 

Business Day 

8:00 

12:00 

0.1266 

1.028 

Business Day 

12:00 

16:00 

0.109 

1.028 

Business Day 

16:00 

20:00 

0.1354 

1.028 

Business Day 

20:00 

24:00 

0.1107 

1.028 

Table 9: Time of Use Electricity Pricing Structure 

A.3: Breakdown of Annual Electricity Consumption by Area  The  graph  for  the  breakdown  of  annual  electricity  use  by  area  was  provided  by  the  library  manager,  who  records  the  data  into  a  spreadsheet.  The  data  is  from  the  various  sub  meters  installed. Table 10 below shows the data given:             

   Jan‐07  Feb‐07  Mar‐07  Apr‐07  May‐07  Jun‐07  Jul‐07  Aug‐07  Sep‐07  Oct‐07  Nov‐07  Dec‐07  Total 

Café         5,134          2,746          4,133          5,486          3,714          3,687          5,685          4,760          2,612          4,373          4,174          3,253         49,757  

Dance         3,073          1,965          2,969          3,855          2,616          3,390          3,772          4,346          1,272          3,221          3,619          2,141         36,239  

Library         20,584          11,328          16,760          21,824          14,064          14,728          22,232          23,064            7,440          17,152          17,976          18,032         205,184  

Museum         18,064          31,262          34,607          21,289          35,006          32,718          25,303          26,083          42,439          28,880          27,350          35,915         358,916  

Table 10: Data from sub meters 

28   

A.4: Gas Purchase  Gas  invoices  for  the  Pataka  building  were  collected  from  the  website  provided  by  ETS  and  recorded into a spreadsheet showing consumption and cost as shown in Table 11 below:  Gas Consumption and Prices    

Consumption (kWh) 

 2007 ($) exc GST  

Average Price (c/kWh) 

 January  

                       5,368.34  

                                   193.07  

                                                   3.60  

 February  

                       5,310.66  

                                   190.96  

                                                   3.60  

 March  

                       7,453.90  

                                   267.87  

                                                   3.59  

 April  

                     23,134.58  

                                   830.23  

                                                   3.59  

 May  

                     32,064.46  

                               1,150.50  

                                                   3.59  

 June  

                     59,636.98  

                               2,139.81  

                                                   3.59  

 July  

                     71,696.86  

                               2,572.42  

                                                   3.59  

 August  

                     54,578.33  

                               1,958.38  

                                                   3.59  

 September  

                     41,491.12  

                               1,488.93  

                                                   3.59  

 October  

                     52,362.19  

                               1,926.02  

                                                   3.68  

 November  

                     29,289.61  

                               1,077.64  

                                                   3.68  

 December  

                     24,268.89  

                                   893.05  

                                                   3.68  

 Running Total  

                   406,655.91  

                             14,688.88  

                                                   3.61  

 Average  

                     33,887.99  

                               1,224.07  

                                                   3.61  

 

Table 10: Gas Consumption and Prices  From the given data, Average Price (c/kWh) including energy and fixed charge was calculated  for the year and for each month.   The invoice is for the year ending 2007.  Table 11 and 12 below shows gas consumption and costs for years 2005‐2007. This was used  for the daily graphs and percentage increase and decrease in gas consumption.          29   

Gas Consumption Comparison    

                2007  

             2006  

             2005  

January 

                5,368  

                    ‐    

           26,959  

February 

                5,311  

             1,185  

             3,714  

March 

                7,454  

           36,260  

             6,707  

April 

             23,135  

           25,979  

           44,323  

May 

             32,064  

           45,602  

           48,155  

June 

             59,637  

           76,764  

           78,270  

July 

             71,697  

           80,235  

           65,204  

August 

             54,578  

           62,659  

           62,345  

September 

             41,491  

           46,200  

           56,486  

October 

             52,362  

           49,257  

           38,822  

November 

             29,290  

           25,637  

           22,970  

December 

             24,269  

           27,556  

             1,644  

Running Total 

           406,656  

         477,333  

         455,598  

 

Table 11: Gas Consumption Comparison   

Gas Cost Comparison    

2007 

2006 

2005 

January 

               193  

                   0  

               844  

February 

               191  

                 38  

               116  

March 

               268  

           1,199  

               210  

April 

               830  

               859  

           1,587  

May 

           1,150  

           1,508  

           1,724  

June 

           2,140  

           2,539  

           2,458  

July 

           2,572  

           2,637  

           2,047  

August 

           1,958  

           2,060  

           1,958  

September 

           1,489  

           1,519  

           1,824  

October 

           1,926  

           1,767  

           1,284  

November 

           1,078  

               920  

               760  

December 

               893  

               989  

                 54  

Running Total 

         14,689  

         16,036  

         14,866  

 

Table 12: Gas Cost Comparison 

   

30   

Appendix B: Energy Balance  The spreadsheet for the energy end use graph is recorded below:                                    Table 13: Calculated Energy Balance 

31   

All the information for the energy balance was gathered from observations and documents  received by the building owners and companies monitoring the energy management of the  building.  B.1: Calculation for Library HVAC  To calculate the library HVAC the information from its sub meter was used. The Library has its  own cooling and ventilation but does not include heating as it comes from the main plant.  Electricity in the library is used for: Lighting, kitchen equipment, office equipment and fans. As a  result, an energy balance for just the library was carried out to determine the HVAC use. Table  14 and 15 below summarizes the calculation being made.   

kW 

Utilisation 

Hours/day 

Weeks per  year 

kW 

fluorescents 

0.06 

520 

31.2 

95% 

12 



52 

0.1 

20 



95% 

12 



52 

floodlights 

Quantity 

Days per  week 

Lighting for Library 

Lighting Total  Kitchen equipment (From Total  Energy Balance)  office equipment 

  

  

  

  

  

  

  

     

     

     

     

     

     

     

pc  Printers and photocopiers 

0.1  0.02 

Office Equipment Total 

  

fans 

40  10    



Sub TOTAL 

  

4  0.2    

4    

60%  20%    

  

4    

10  10 

15%    

5  5    

24    

50  50    

7    

52    

kWh pa      129,467.52           8,299.20             137,767               10,000                    6,000   100                6,100                 5,242             159,108  

 

Table 14: Library Energy Balance       

Total Energy Consumption from library sub meter (Appendix A.3) 

   205,184.00  

Estimated Energy from other sources 

   159,108.00  

Therefore: Library HVAC 

     46,076.00  

Table 15: Library HVAC calculation 

32   

Appendix C: Schematic of the plant                                           

33   

Appendix D: Product Information                                   

Product  brochures  which  show  information  on  potential  energy  savings.  Further  information  can be found on: www.philips.com/eco  

34   

Related Documents


More Documents from ""