כיצד סקר אנרגיה מסייע להתייעלות אנרגטית במבנה

סקר אנרגיה מפרק את צריכת האנרגיה של מבנה מסחרי או מוסדי למרכיביה הנפרדים.

צריכת האנרגיה בבניין משרדים פעיל נקבעת בשלושה מישורים נפרדים שכמעט אינם מדברים זה עם זה, תכנון המעטפת והמערכות, הגדרות התפעול שנקבעו בלוח הבקרה ודפוסי השימוש בפועל של המשתמשים במבנה. חשבון החשמל החודשי מציג מספר יחיד שאינו מאפשר להפריד בין שלושת המישורים, ולכן כל החלטת השקעה שמתקבלת על בסיסו נשענת על הערכה ולא על נתון הנדסי. הפער הזה הוא שמייצר מצב שבו ארגון מחליף ציוד יקר ומגלה בהמשך שהחריגה נבעה מהגדרת תזמון שגויה ולא מנצילות הציוד עצמו.

המסמך שמפרק את המספר היחיד למרכיביו הוא תוצר הנדסי מוגדר, עם גבולות עבודה, שיטת מדידה וסדר עדיפויות ליישום. הסעיפים הבאים מתארים מה נכנס לתוך התוצר הזה, מי מחליט על היקפו ובאיזה שלב תפעולי או תכנוני נכון לבצע אותו.

זמן קריאה: 9 דקות

מה כולל סקר אנרגיה ומה הוא מייצר עבור מנהל הנכס

סקר אנרגיה הוא תהליך הנדסי וניהולי שבו נאספים נתוני צריכה היסטוריים, ממופות המערכות הצורכות בשטח ומבוצעות מדידות נקודתיות, עד לקבלת תמונה מפורקת של אופן השימוש באנרגיה במבנה או באתר. התוצר הוא דוח ממצאים שמצביע היכן מרוכז פוטנציאל החיסכון, מאילו מערכות הוא נובע ואילו פעולות נדרשות כדי לממש אותו בפועל.

סקר אנרגטי למבנה בוחן את מערכות המיזוג, התאורה, הבקרה, מעטפת המבנה ואת שגרות התפעול השוטפות, כאשר משקלו של כל מרכיב משתנה בהתאם לייעוד המבנה, לשעות הפעילות ולפרופיל האכלוס שלו. במבנה משרדים המרכיב הדומיננטי שונה מזה שבמרכז מסחרי פתוח לקהל בשעות ארוכות, וההבדל הזה מכתיב את עומק הבדיקה בכל מערכת.

הגורמים שמזמינים את התהליך הם בדרך כלל מנהלי אחזקה ומנהלי נכסים, מנהלי אנרגיה וקיימות בארגונים גדולים וסמנכ"לי תפעול שנדרשים להצדיק תקציב השקעה מול הנהלה או מול דירקטוריון. עבורם ערכו של הדוח נמדד ביכולת להציג רשימת פעולות מדורגת שניתן לתרגם להחלטה תקציבית, ולא באוסף המלצות כלליות.

הגבול בין אבחון אנרגטי לבין תהליך התייעלות אנרגטית מלא

בשוק הישראלי שני המונחים משמשים לעיתים בערבוביה, אף שהם מתארים שלבים שונים בתכלית. הסקר הוא שלב האבחון והמיפוי, שבו נקבע מה קורה במבנה ומדוע, בעוד התייעלות אנרגטית היא התהליך הרחב שכולל גם תכנון מפורט של הפעולות, ביצוען, כיול ההגדרות לאחר היישום ומעקב אחר התוצאה לאורך זמן.

ההבחנה הזו אינה סמנטית בלבד. ארגון שמזמין אבחון ומצפה לקבל תוצאה מדידה בחשבון החשמל יגלה שהמסמך עצמו אינו משנה דבר, שכן המסמך מגדיר את סדר הפעולות ואת האחריות לביצוען. מנגד, ארגון שמדלג על שלב האבחון ופותח ישירות בשדרוג ציוד מקבל החלטות בלי לדעת מהי תרומת כל מערכת לצריכה הכוללת.

מתי מספיק סקר ממוקד ומתי נדרשת אנליזה מעמיקה

עומק העבודה נגזר ממורכבות המערכות ולא מגודל המבנה בלבד. מבנה עם מערכת מיזוג מרכזית, צ'ילרים, יחידות טיפול באוויר ובקרה מלאה מחייב אנליזה מפורטת יותר ממבנה שמשרת מספר מוגבל של מערכות מפוצלות. ריבוי אתרים תחת ניהול אחד, קיומה של תכנית השקעה עתידית או כוונה לשלב אנרגיה מתחדשת מרחיבים אף הם את היקף הבדיקה הנדרשת.

טיפוסי המבנים שבהם ממצאי הסקר משנים החלטות תפעוליות

בנייני משרדים, מרכזים מסחריים, בתי חולים, קמפוסים אקדמיים, מתקנים תפעוליים ומבני ציבור מייצרים פרופילי צריכה שונים לחלוטין זה מזה, ולכן גם הממצאים בכל אחד מהם מובילים להחלטות מסוג אחר. במבנה משרדים מרבית התנודתיות קשורה לשעות הפעילות ולהגדרות המיזוג, בעוד במתקן בריאותי הפועל ברציפות עיקר תשומת הלב מופנית לנצילות הציוד המרכזי ולשגרות התחזוקה שלו.

בקמפוס מרובה מבנים מתווסף קושי נוסף, כאשר המדידה מתבצעת ברמת החיבור הראשי ולא ברמת המבנה הבודד, ואז לא ניתן לייחס חריגה למקור מסוים. במקרים כאלה אחת ההמלצות הראשונות נוגעת להוספת מדידה משנית (Sub Metering), שכן בלעדיה כל השוואה בין מבנים באותו מתחם נשארת תיאורטית.

מתקנים תפעוליים ומבני תעשייה מוסיפים למשוואה תהליכים שאינם קשורים לאיקלום כלל, ואלה נבחנים בנפרד מהמערכות המשרתות את המבנה. את המורכבות הזו ניתן לראות בפרויקטים מגוונים שביצענו במבני מגורים, מסחר ומוסדות ציבור, שם דרישות התכנון והתפעול השתנו מקצה לקצה בין טיפוס מבנה אחד לאחר.

מבנה קיים מול מבנה בתכנון וגבול ההחלטות בכל אחד

ההחלטות שקובעות את פרופיל הצריכה של מבנה מתקבלות ברובן בשלב התכנון המוקדם, הרבה לפני שהמבנה מאוכלס ולפני שקיים נתון צריכה אחד. המשמעות ההנדסית היא שסקר במבנה קיים פועל בתוך מרחב החלטות מצומצם, ואילו אנליזה אנרגטית בשלב התכנון עדיין יכולה לשנות אוריינטציה, שטחי זיגוג ובחירת מערכות.

הטבלה הבאה מציגה את חלוקת ההחלטות בין שני המצבים, לפי מידת הגמישות שנותרה בכל אחד מהם.

מבנה שנמצא לפני שיפוץ מערכות מתוכנן מהווה מקרה ביניים, ובו דווקא נכון לבצע את הסקר כשלב תכנוני מקדים ולא לאחר שכתב הכמויות כבר נסגר.

מתי הסקר הופך לדרישה חיצונית ולא ליוזמה פנימית

גם בהיעדר חובה פורמלית החלה על הארגון, דרישות מכרזיות של גופים ציבוריים, יעדי קיימות פנימיים של תאגידים בינלאומיים ודרישות של בעלי נכסים מול שוכרים מייצרים צורך בתוצר אנרגטי מסודר. במקרים כאלה הדוח משמש כאסמכתא חיצונית ולא ככלי ניהולי פנימי, וההבדל הזה משפיע על אופן ניסוח הממצאים ועל רמת הפירוט הנדרשת בהם.

גם ברמת התכנון העירוני קיימת התייחסות מסודרת להיבטים תרמיים ואנרגטיים בהליכי רישוי, כפי שמשתקף בהנחיות המפורסמות בפורטל המידע לתכנון הנדסי של הוועדה המקומית תל אביב יפו. עיון בהנחיות התרמיות של הוועדה המקומית תל אביב ממחיש שהרשות בוחנת ביצועים אנרגטיים כחלק מהליך התכנון והרישוי ולא כנושא נפרד ממנו.

סימנים שמעידים על בשלות ארגונית לביצוע הסקר

עלייה בעלויות האנרגיה שאינה מוסברת בשינוי בהיקף הפעילות היא הסימן המובהק ביותר, ולצידה תלונות נוחות חוזרות מאותם אזורים במבנה לאורך עונות שונות. תכנון שיפוץ למערכות המיזוג או לתאורה, מעבר לספק חשמל חדש וחוסר יכולת להשוות בין אתרים באותה קבוצה מצביעים כולם על נקודת זמן שבה האבחון מייצר ערך מיידי.

שלבי סקרי אנרגיה מהגדרת הגבולות ועד תכנית הפעולה

סקרי אנרגיה מתנהלים ברצף קבוע שמתחיל בהגדרת מטרות ובקביעת גבולות העבודה, כלומר אילו מבנים, אילו מערכות ואילו תהליכים נכללים ואילו נשארים מחוצה להם. הגדרת הגבולות היא ההחלטה המשמעותית ביותר בשלב הפתיחה, שכן היא קובעת את היקף המדידות, את משך העבודה ואת רמת הפירוט שניתן יהיה להציג בדוח.

לאחר מכן מתבצע איסוף הנתונים ההיסטוריים, ובעקבותיו סיור מקצועי בשטח שבו ממופות המערכות בפועל מול התיעוד הקיים. הפער בין שתי התמונות הללו הוא ממצא בפני עצמו, שכן ברוב המבנים הוותיקים התיעוד אינו משקף את השינויים שנעשו במערכות לאורך שנות ההפעלה.

בשלב השלישי מבוצעות מדידות ובדיקות במקומות שבהם הנתונים הקיימים אינם מספיקים, בין אם ברמת הלוח הראשי ובין אם ברמת ציוד בודד. השלב האחרון הוא הניתוח עצמו, שבו הממצאים מתורגמים לרשימת פעולות מדורגת לפי מורכבות היישום, השפעה על התפעול ומידת הוודאות בתוצאה, יחד עם חישוב טכנו כלכלי המלווה כל פעולה מוצעת.

הנתונים והמסמכים שנאספים לפני היציאה לשטח

פער חוזר בהתקשרויות נובע מהנחה שכל הנתונים הדרושים נמצאים אצל מנהל האחזקה, בעוד בפועל הם מפוזרים בין מחלקת הכספים, מחלקת התפעול והקבלן המתחזק. איסוף מסודר לפני היציאה לשטח מקצר את משך העבודה ומעלה את דיוק הממצאים, מפני שהמדידות מכוונות מלכתחילה לנקודות שבהן הנתון ההיסטורי אינו מספק תשובה.

חשבונות האנרגיה, תכניות החשמל ורשימת הציוד המרכזי מהווים את הבסיס שבלעדיו לא ניתן לפתוח בעבודה. יתר המסמכים משלימים את התמונה ומקצרים את משך הבדיקה בשטח, וכאשר הם חסרים מושלם המידע באמצעות מדידות ממושכות יותר.

מה נבדק בפועל במערכות המיזוג והצ'ילרים

סקר אנרגטי למבנה מקדיש למערכת המיזוג את החלק הנרחב ביותר, מכיוון שהיא נושאת ברוב המכריע של עומס האיקלום במבנים מסחריים בישראל. הבדיקה מתחילה במקדם הנצילות (COP) של הציוד המרכזי בתנאי ההפעלה בפועל ולא בתנאי התקן, וממשיכה בבחינת התאמת ההספק המותקן לעומס האמיתי של המבנה לאחר שנות שימוש ושינויי חלוקה פנימיים.

אסטרטגיית ההפעלה נבחנת בנפרד מהציוד עצמו. סדר הפעלת הצ'ילרים, טמפרטורות אספקת המים, אופן עבודת המשאבות ושילוב אוויר צח ביחידות הטיפול באוויר מייצרים הבדלים משמעותיים בצריכה גם כאשר הציוד עצמו תקין ומתוחזק כראוי.

שגרת התחזוקה נכללת אף היא בבדיקה, שכן מצב המחליפים, ניקיון המסננים והכיול של חיישני הטמפרטורה משפיעים ישירות על הביצועים. במקביל נבדקת ההשפעה על נוחות תרמית (Thermal Comfort) באזורים השונים, מפני שהמלצה שמשפרת את הצריכה ופוגעת בתנאי הנוחות של המשתמשים לא תשרוד את החודש הראשון ליישומה, וזו נקודה שבה ממצא אנרגטי וממצא תפעולי חייבים להיבחן יחד.

תאורה ובקרה כמקור לחריגות שאינן נראות בחשבון

מערכות התאורה במבנים מוסדיים הוחלפו בחלקן לטכנולוגיות יעילות, אך הבקרה עליהן נותרה פעמים רבות במתכונת המקורית. התוצאה ההנדסית היא מבנה שבו גופי התאורה חסכוניים והמערכת כולה פועלת שעות ארוכות מהנדרש, מכיוון שאין חלוקה לאזורים, אין בקרת נוכחות ואין ניצול של אור טבעי (Daylight) באזורים הסמוכים לחזיתות.

מיפוי גופי התאורה מתבצע יחד עם מדידת רמות הארה באזורי העבודה, כדי לוודא שההמלצה עומדת בדרישות התפקודיות ולא רק בהיגיון האנרגטי. דוגמאות ליישום של החלפת תאורה והתקנת גלאי נוכחות במוסדות מחקר ותשתית מתועדות בפירוט בסקירת פרויקטים לייעול הצריכה האנרגטית במוסדות מחקר, וממחישות את הקשר בין מעקב שוטף אחר הצריכה לבין היכולת לזהות הזדמנויות יישום.

תפקיד מערכת הבקרה בזיהוי בזבוז תפעולי

מערכת ניהול מבנה (BMS) מהווה את מקור הנתונים המרכזי ביותר בסקר, בתנאי שהנתונים בה נשמרים לאורך זמן וניתנים לייצוא. החריגות שעולות ממנה חוזרות על עצמן בין מבנים, ובראשן הפעלת מערכות מחוץ לשעות הפעילות, חוסר עקביות בין הגדרות של אזורים זהים ופעולה מקבילה של מערכות חימום וקירור באותו מרחב.

מעטפת המבנה כגבול העליון של תוצאות הסקר

עומס הקירור שמערכת המיזוג נדרשת לספק נקבע במידה רבה על ידי המעטפת, כלומר על ידי הבידוד, המסה התרמית, סוג הזיגוג ומידת ההצללה על החזיתות. פעולות התייעלות שמתמקדות בציוד בלבד פועלות בתוך תקרה שנקבעה בשלב התכנון, ולכן הסקר בוחן את המעטפת גם כאשר לא צפוי שיפוץ בקרוב.

בבדיקה נבחנים גשרי קור, מצב האטימות של פתחים ומידת החשיפה של חזיתות מערביות ודרומיות לקרינה ישירה בשעות אחר הצהריים. ממצאים אלה אינם מתורגמים תמיד לפעולה מיידית, אך הם מגדירים את הפוטנציאל המקסימלי שניתן להשיג בכל אחת מהמערכות האחרות.

כאשר עומסי החום או הקירור מורכבים במיוחד, למשל במבנים עם קירות מסך נרחבים או באזורים בעלי מאפייני אקלים קיצוניים, נדרש תכנון תרמי מתקדם למבנים שמשלים את ממצאי הסקר במודל אנרגטי מלא. בעבודתנו אנחנו נעים בין שני התוצרים לפי צורכי הפרויקט, מהאבחון התפעולי במבנה מאוכלס ועד מודל תרמי מלא לפי ת"י 1045 ות"י 5282 בפרויקט שנמצא בשלבי תכנון.

מיון פעולות ההתייעלות לפי סוג ההתערבות הנדרשת

הפעולות שעולות מהדוח נחלקות לשלוש משפחות, וכל אחת מהן מערבת בעלי תפקידים אחרים בארגון. המשפחה הראשונה כוללת שינויי תפעול ובקרה, בהם תיקון תזמונים, כיול נקודות עבודה, ביטול פעולה מקבילה של מערכות והתאמת ההפעלה לשעות האכלוס בפועל, והיא מטופלת בדרך כלל בתוך הארגון עצמו.

המשפחה השנייה כוללת שדרוגי ציוד וטכנולוגיה, החל מהחלפת גופי תאורה ובקרים ועד החלפת יחידות מיזוג מרכזיות בציוד בעל נצילות גבוהה יותר. פעולות אלה מחייבות תכנון מקדים, תיאום עם לוח הזמנים התפעולי ולעיתים גם היתרים, ולכן מיקומן בסדר העדיפויות שונה מזה של פעולות ההגדרה.

המשפחה השלישית היא שילוב אנרגיה מתחדשת, בעיקר מערכות סולאריות על גגות ועל מבני חניה, כהמשך טבעי לאחר שהצריכה עצמה כווצה. את הניסיון הזה צברנו בפרויקטים סולאריים עבור אינטל חיפה, בית החולים בילינסון ובית החולים השרון. חלק מההמלצות משתלבות במגמה רחבה יותר של מעבר מדרישת רשות וולונטרית לסטנדרט מחייב בתחום הבנייה הירוקה, כפי שמתבטא בתקן 5281.

בחינת כדאיות מעבר לחישוב הטכנו כלכלי

יחס ההשקעה מול החיסכון הצפוי הוא נקודת הפתיחה של הדיון התקציבי, אך הוא לעולם אינו המדד היחיד שעל פיו מדורגות הפעולות. פעולה בעלת יחס מצוין על הנייר עלולה לחייב השבתה של אזור פעיל, לדרוש הכשרה של צוות האחזקה או להגדיל את עומס התחזוקה השוטף בצורה שלא נלקחה בחשבון בשלב ההמלצה.

לכן כל פעולה נבחנת בארבעה מישורים נוספים, סיכוני ביצוע ולוח זמנים, השפעה על נוחות המשתמשים במבנה, עומס תחזוקה עתידי ואמינות המערכת לאורך שנות ההפעלה. מסגרת הבחינה המתאימה לכך היא עלות מחזור חיים (Life Cycle Cost), שמביאה בחשבון את מלוא תקופת ההפעלה ולא את שנת היישום בלבד.

שלב התכנון שבו מתקבלת ההחלטה משפיע גם הוא על היקף ההתערבות הנדרשת. החלטה שמתקבלת בשלב התב"ע או ההיתר משנה את מאפייני המבנה עצמו, בעוד החלטה במבנה מאוכלס פועלת בתוך מגבלות קיימות של מערכות, שטחים וזמינות תפעולית, וההפרש הזה בין שני המצבים הוא שקובע את אופן היישום.

עבודה מול ארגון עם אתרים מרובים ובחירת יועץ אנרגיה

בארגון שמפעיל עשרות אתרים, כל אתר מנוהל על ידי צוות אחזקה אחר, עם ספקים שונים ועם רמת תיעוד שונה. יועץ אנרגיה שנכנס לעבודה כזו נדרש קודם כול לקבוע הגדרת גבולות אחידה לכל האתרים, שכן בלעדיה לא ניתן להשוות ביניהם ולא ניתן לבנות סדר עדיפויות ארגוני אחד.

הקריטריונים לבחירה נוגעים לניסיון הנדסי החוצה תחומים, ליכולת לנהל מספר אתרים במקביל ולשילוב בין מיזוג, חשמל, בקרה ובנייה ירוקה בתוך צוות אחד. במשרדנו אנחנו מחזיקים את כל המעטפת תחת גג אחד, מבנייה ירוקה לפי תקן 5281 ומידול תרמי ועד סקרי אנרגיה ופרויקטים סולאריים, כך שממצא אנרגטי אינו נעצר בגבול הדיסציפלינה של יועץ בודד.

שיטת העבודה מול ארגון גדול מבוססת על תיאום מרוכז מול מנהל האנרגיה או התפעול, איסוף נתונים מבוזר ממוקדי האחזקה ובניית תכנית עדיפויות משותפת שמדרגת פעולות בין האתרים ולא בתוך כל אתר בנפרד. ניסיון ביישום כזה נצבר אצלנו במתקנים בסדרי גודל שונים, משדה תעופה תמנע ועד בית החולים לילדים רפפורט.

שאלות נפוצות

סקר אנרגיה מפרק חשבון חשמל אחד לשלושת המרכיבים שקובעים אותו, מעטפת, תפעול ודפוסי שימוש, ומתרגם את הפירוק הזה לרשימת פעולות מדורגת שניתן לתקצב ולנהל. לפני שמזמינים החלפת ציוד או פותחים תקציב שיפוץ, נכון לבחון את המבנה או את קבוצת האתרים במסמך הנדסי אחד שמגדיר את גבולות העבודה מראש.

על הכותב

אביעד בראון, מנכ״ל GreEngineering

מוביל משרד להנדסת סביבה ואנרגיה מכפר סבא המתמחה בתכנון, ייעוץ וליווי פרויקטים לבנייה ירוקה לפי תקן 5281, תכנון ומידול תרמי לפי תקני 1045 ו-5282, מידול רוחות והצללות, סקרי אנרגיה ואנרגיה מתחדשת, תכנון סביבתי לתב"עות ולהיתרי בנייה ותכנון פתרונות אשפה. במשרד מועסקים מהנדסים, אדריכלים ומתכננים בתחומי הנדסת אנרגיה, תעשייה וניהול ואיכות הסביבה, והוא ליווה למעלה מ-2,000 פרויקטים ברחבי הארץ, מבתים פרטיים ועד שדות תעופה, בתי חולים ומתחמי מגורים בקנה מידה לאומי.