지속 가능성을 위한 설계:끝을 염두에 두고 시작하십시오

오늘날 기업은 보다 효율적인 운영 방법을 찾아야 하는 과제를 안고 있습니다. 에너지 비용은 상승하고 있으며 많은 기업의 생존 가능성에 중대한 장기적 영향을 미치고 있습니다. 총 소유 비용과 관련하여 의사 결정은 그 어느 때보다 집중해야 합니다. 지속 가능성을 위해 설계하려면 Stephen Covey의 생각에 주의를 기울이고 "끝을 염두에 두고 시작"해야 합니다. 에너지 소비 및 폐기물 생성과 관련된 비용을 줄이기 위해 기업은 수명 주기 자산 관리 방법론을 사용하여 투자를 극대화해야 합니다.

LCAM(Life Cycle Asset Management)은 개념 설계에서 모든 자산 유형의 처분에 이르기까지 건전한 결정을 내리기 위한 기초이며 비즈니스에 대한 장기적인 영향을 기준으로 측정됩니다. 수익을 최대화하기 위해 가장 낮은 총 소유 비용을 제공하는 동시에 자본 개선 프로젝트의 시장 출시 시간을 최단 시간으로 조사합니다. LCAM은 회사의 FEL(프론트 엔드 로딩) 엔지니어링 프로세스 내에 배포해야 하는 전체적인 접근 방식입니다.

LCAM 데이터(에너지 소비 포함)는 자본 투자 프로세스 초기에 식별되어야 합니다. 프런트 엔드에서 캡처한 데이터와 리소스는 총 소유 비용을 최소화하기 위해 요람에서 무덤까지 수명 주기 비용(LCC)을 평가하는 데 사용해야 합니다. 자본 프로젝트에 이 접근 방식을 채택하면 지속 가능성을 높이는 데 도움이 됩니다.

실제 사례
대형 제약 회사에서 일할 때 안정성을 위한 설계의 이점에 대한 워크숍을 진행하고 있었는데 한 참가자가 "하지 말아야 할 일에 대한 좋은 예입니다."라고 말했습니다.

이 회사는 공장 입구에 있는 오래되고 덜 기능적이며 덜 화려한 건물을 교체할 새로운 방문자 센터가 필요했습니다. 새 건물은 회사에 대한 성명을 발표할 예정이었고 회사가 자랑스럽게 전시할 수 있는 역사적 물품과 상을 보관할 예정이었습니다. 건축 회사는 본질적으로 진보적이고 회사의 가치를 보여주는 디자인 대안을 만들기 위해 고용되었습니다. 통합해야 할 한 가지 특정 가치는 지속 가능성이었습니다.

건물은 외부를 유리로 마감했으며 내부는 업계 선두주자임을 반영한 모던하고 고급스러운 자재를 사용했다. 지속 가능성을 염두에 두고 설계한 이 건축 회사는 건물의 내부 치수(A), 창 재료의 열 손실 계수(U), 내부를 고려하여 공간에 맞게 특별히 설계된 에너지 절약형 HVAC 기술을 통합했습니다. 및 외부 온도 편차(To – Ti) 및 연간 도일 수. Btu/시간으로 표시되는 규정된 기술에 대한 연간 에너지 요구 사항을 결정하는 데 사용되는 계산의 예는 다음과 같습니다.

Ht =AU(Ti – To)

설계가 완료되었고 건설 단계에 대한 계획이 계약되었습니다. 이 단계에서 조달 프로세스가 시작되었습니다. 건설 회사는 공급업체를 방문하여 "최저 비용으로 구매"라는 주요 동인을 부서 목표로 삼아 이 구매에 접근했습니다. 조달 그룹은 이러한 유형의 성능에 대해 정기적으로 보상을 받았고 원래 사양에서 약간 벗어나면서도 최저 비용으로 유리를 가져오기 위해 노력했습니다. 여기서 중요한 문제가 건물의 미래 지속 가능성, LCC 및 에너지 효율성을 손상시켰습니다.

건설 프로젝트는 진행되었고 건물은 시간과 예산에 맞게 완료되었습니다. 요점을 증명하기 위해 예산에 밑줄을 긋습니다. 조직이 성과를 측정하는 방법은 좋지 않은 결과와 장기적인 영향을 초래할 수 있습니다. 이러한 상황에서 제약 현장은 매우 빠르게 응결, 습기 손상 및 HVAC 성능 문제를 경험하기 시작했습니다. 왜 이런 일이 일어났습니까? 현장 조사에서 원래 설계 사양을 벗어나 유리를 구매한 조달 관행이 문제의 근본 원인임을 확인했습니다. 교체용 유리는 열 손실에 대한 에너지 계수 등급인 U 계수가 더 높았고 응결 저항 계수가 더 낮았습니다. 유리 사양의 차이로 인한 추가 열 부하는 원래 지정되고 설치된 HVAC 시스템이 이제 크기가 작음을 의미했습니다. 이 시점에서 미래의 많은 부분이 캐스팅되었습니다. 건물 내에서 충분한 쾌적함을 유지하고 부적절한 제습으로 인한 습기 손상을 방지하기 위해 부지는 추가 수명 주기 비용으로 고착될 것입니다.

에너지 기반 수명 주기 비용 계산
끝을 염두에 두고 시작하여 새로운 자산의 설치 또는 기존 자산의 교체가 필요한 모든 자본 프로젝트에서 에너지 소비 기대치를 정의해야 합니다. 이 기사에서 설명한 예와 관련하여 HVAC 시스템의 에너지 소비는 가열, 냉각 및 제습되는 공간의 크기, 공간을 구성하는 데 사용되는 재료의 열 손실 계수 및 열 발생 특성과 비교해야 합니다. 공간(예:처리 장비, 사람 및 컴퓨터).

앞서 언급한 제약 회사가 5,000제곱피트 방문자 센터를 건설 중이고 원래 지정된 창 자재의 U-팩터(열 손실)가 0.35이며, 이는 미국 난방, 냉동 및 공조 엔지니어 협회(ASHRAE). 연간 예상 에너지 소비율을 계산하려면 평균 외부 및 내부 온도 차이도 결정해야 합니다. 이 예에서는 해당 지역의 외부 설계 온도가 화씨 27도이고 예상 내부 온도가 화씨 70도라고 가정합니다. Ht =AU(Ti – To) 방정식을 사용하여 HVAC 시스템은 75,250Btu/를 유지해야 합니다. 공간을 데우고 제습하기 위한 시간입니다.

Ht =(5000 x 0.35) X (70 – 27)

이제 공간에서 HVAC 시스템의 에너지 기반 수명 주기 비용을 결정해야 합니다. HVAC 크기 조정 규칙을 사용하여 분석을 시작하면 800평방피트당 1톤(12,000Btu)이 원래 지정된 창 자재를 사용하는 5000 SF 방문자 센터에 6-7톤 단위가 필요하다고 결정할 수 있습니다. 이 예에서는 전기 비용이 백만 Btu(영국 열 단위)당 19달러라고 가정합니다. 난방, 천연 가스, 화석 연료 및 전기 비용은 지역별 시장 가격 변동에 따라 상황에 따라 달라지지만 미국의 경우 19달러가 공정한 시장 가치입니다. 데이터 포인트가 하나 더 필요하고 난방이 필요한 연간 일수인 도일인 에너지 비용을 계산할 준비가 되었습니다. 도일을 계산하려면 원하는 내부 온도에서 외부 온도를 뺍니다. 값이 0보다 작거나 같으면 해당 날짜는 0도 일입니다. 그러나 값이 양수이면 결과 숫자는 학위 일 수를 나타냅니다. 세계의 많은 지역에서 난방(또는 냉방) 도일은 엔지니어링 설계 목적으로 미리 결정되므로 이 예에서는 연간 8,000도일을 사용합니다.

75,250Btu/시간에 24(1일)를 곱한 다음 그 결과에 연간 도수 일수(8,000)를 곱하면 연간 에너지 소비율을 144억 Btu로 추정할 수 있습니다. mBtu당 $19로 지정된 건축 자재용으로 지정된 지정된 HVAC 시스템의 비용은 제약 회사에서 연간 약 $275,000입니다.

이 수명 주기 비용 모델을 사용하여 건물 건설 전반에 걸친 결정을 평가하면 교체용 유리가 지속 가능성에 미치는 재정적 영향을 확인할 수 있습니다. 원래 지정된 유리와 대안으로 구입한 유리의 가장 큰 차이점은 열 손실 계수(U-factor)입니다. 교체 유리의 U 계수는 0.54로 원래 유리보다 55% 높습니다. 열 손실과 관련하여 항상 낮은 숫자가 더 좋습니다. 새로운 U-factor 수치를 사용하여 위의 계산을 보완하면 이 결정으로 인해 궁극적으로 제약 회사가 추가 에너지 비용으로 연간 150,000달러 이상 추가 비용이 든다는 것을 알게 됩니다. HVAC 시스템의 10년 수명 주기 동안 이 영향을 평가하면 150만 달러 이상의 낭비 비용이 발생합니다.

이것은 어떻게 피할 수 있었습니까? 간단히 대답하자면, 건물 건설 전반에 걸쳐 내려진 결정의 결과로 수명 주기 비용을 평가하기 위해 "톨게이트"를 설정하는 명확하게 정의된 LCAM 프로세스를 따르면 됩니다. 다음은 FEL 또는 자본 엔지니어링 프로세스를 시작할 때 따라야 할 지속 가능성을 위한 몇 가지 단계입니다.

<올> <리>

전체 에너지 소비율 및 최대 허용 폐기물 생성을 포함하여 프로젝트의 지속 가능성 특성을 정의합니다.

<리>

수명 주기 비용 분석 내에서 고려해야 하는 지속 가능성 비용 범주 결정(예:백만 Btus당 비용)

<리>

지속 가능성 특성을 지원하는 설계 대안만 검토를 위해 선택합니다.

<리>

프로젝트 실행을 위한 가장 낮은 총 소유 비용 설계를 선택하십시오.

<리>

프로세스 내 각 기능 전환 전에 톨게이트를 설정합니다. 예를 들어 조달업체에서 프로젝트를 건설 계획에 넘기기 전에 사전 정의된 수명 주기 기간 동안 자재 선택으로 인해 소유 비용이 증가하지 않았는지 확인하기 위해 수명 주기 비용 분석을 다시 수행해야 합니다.

저자 소개:
Bruce Wesner는 LCE(Life Cycle Engineering)의 관리 책임자 역할에 24년 이상의 유지 관리, 엔지니어링 및 관리 경험을 제공합니다. 세계적 수준의 회사에서 그의 고위 관리 경험에는 HVAC(OEM 제품), 중철강 가공(1급 공급업체), 관형 강철 가공(대량 OEM 생산), 고공차 가공, 제약 및 건물과 같은 다양한 산업 분야에서의 작업이 포함됩니다. 제품. Bruce의 강점은 린(Lean) 및 안정성 기반 이니셔티브를 통해 개선을 주도하고 있습니다. 브루스는 [email protected]으로 연락할 수 있습니다. 라이프 사이클 엔지니어링에 대한 자세한 내용은 www.LCE.com을 방문하거나 843-744-7110으로 전화하십시오.