Kings County Courthouse

Hanford, California

Desafio

O Tribunal do Condado de Kings era um complexo de edifícios antigos sem janelas com sistemas de encanamento, elétrico e HVAC desatualizados. Por fora, os edifícios careciam de uma aparência cívica, um design atraente para a paisagem urbana circundante e estacionamento adequado. No interior, áreas de espera separadas criavam caos e pequenas entradas forçavam as pessoas a fazer fila do lado de fora. Além disso, juízes, funcionários judiciais, réus e presidiários foram todos conduzidos pela mesma entrada, criando situações potencialmente perigosas. O Tribunal do Condado de Kings buscou implementar um ambiente mais seguro e permitir que a instalação cumprisse os mandatos estaduais para novos edifícios governamentais para obter a certificação LEED® (Liderança em Energia e Design Ambiental).

Solução

Trabalhando com a empresa de design integrado, DLR Group, Kings County adotou uma abordagem de design integrado centralizado para o projeto com design de planta de resfriamento, colheita de luz natural, bioswales, orientação de construção, centralização e transporte, todos desempenhando um papel importante.

Criação de um projeto de planta de resfriamento ideal

Para criar um projeto de planta de resfriamento ideal, os consultores de engenharia contrataram a Trane para ajudar a avaliar as opções do sistema mecânico com base no uso de energia e uma análise comparativa completa do custo do ciclo de vida. Uma carga de resfriamento menor, devido à orientação do edifício voltada para o sul, permitiu uma planta de resfriamento de tamanho reduzido. O armazenamento de energia térmica (TES) foi considerado para deslocar a carga das horas diurnas, quando os custos de energia são maiores, para as horas noturnas mais baratas. Para aproveitar esse diferencial de preço de energia, a equipe de projeto avaliou a opção de empregar uma planta de resfriamento com armazenamento de energia térmica à base de gelo para criar resfriamento e armazená-lo para consumo diurno. A decisão foi feita para avançar com um projeto de planta de chiller que incorpora uma combinação de chillers giratórios helicoidais Trane refrigerados a água da Série R e um sistema de armazenamento térmico CALMAC® para permitir a mudança de carga e fornecer economia de custos de energia.

Determinar a combinação certa para maximizar a economia

Para maximizar a economia de energia, várias configurações de sistema foram avaliadas. Essas opções incluíam desligar os chillers nos períodos de pico no verão (usando apenas os tanques de armazenamento de gelo para atender às cargas de resfriamento) e usar uma combinação de chillers e armazenamento de energia térmica para atender às cargas de resfriamento do verão. A equipe de projeto avaliou um sistema de armazenamento de energia térmica para as duas condições com base no perfil de pico de carga do edifício e analisou a relação custo-benefício e a redundância de várias combinações de resfriadores e armazenamento.

Foi determinado que um sistema de resfriamento, usando chillers e tanques de armazenamento de gelo para atender às cargas de pico, proporcionou o melhor retorno sobre o investimento. Isso evitou o “superdimensionamento” do sistema de resfriamento com capacidade do chiller. Adicionar armazenamento de energia térmica também oferece flexibilidade operacional, permitindo que o chiller e o armazenamento atendam às cargas de resfriamento no verão, enquanto usam o armazenamento de energia para atender à maioria ou todas as cargas de resfriamento nos meses mais frios.

Equilibrando os custos de serviços públicos e equipamentos

O dimensionamento convencional do sistema de resfriamento para pico de carga diária de projeto normalmente inclui um fator de segurança para cargas inesperadas. Por exemplo, um pico de carga de 500 toneladas pode exigir a instalação de 600 toneladas de equipamentos de resfriamento. Nesse caso, o armazenamento de gelo é o fator de segurança, com o sistema exigindo apenas 500 toneladas de equipamentos de resfriamento. Para isso, foram avaliadas duas opções. O primeiro emparelhou dois chillers de 250 toneladas com armazenamento de energia para 2500 toneladas-hora utilizáveis, com os chillers atendendo a 200 toneladas da carga de resfriamento e o armazenamento de energia atendendo a até 300 toneladas da carga. A segunda opção emparelhava dois chillers de 305 toneladas com armazenamento de energia para 3.000 toneladas-hora utilizáveis, com os chillers atendendo a 100 toneladas da carga de resfriamento e o armazenamento de energia atendendo a até 400 toneladas da carga de resfriamento.

A opção preferida era o sistema de armazenamento de energia térmica com menos tanques de gelo (2500 toneladas / hora utilizáveis) e os chillers menores, pois isso forneceria redundância suficiente se um dos chillers não estivesse funcionando e fosse menos caro. O dimensionamento do armazenamento de gelo e dos resfriadores atingiu um equilíbrio entre os custos de utilidades e os custos do equipamento. Na maioria dos dias, o tamanho do sistema TES garante que os chillers não precisem funcionar durante o dia. Nos dias mais quentes, os chillers funcionam pela manhã, de modo que o gelo seja conservado para as horas de resfriamento da tarde de maior custo.

Resultados

O projeto centralizado integrado do Kings County Courthouse atualizado foi bem-sucedido em fornecer uma presença cívica e medidas de segurança críticas ao abordar as relações vitais entre o edifício e o ecossistema. A equipe de design foi capaz de reduzir os custos com sucesso para cumprir o orçamento sem afetar o cronograma de design. O sistema de armazenamento de energia térmica permitiu que o tribunal se inscrevesse em incentivos de serviços públicos para desempenho de energia e deslocamento permanente de carga, economizando 26% em custos de energia ou mais de US $ 100.000 anuais. O redesenhado Kings County Courthouse também atendeu ao objetivo do condado de obter a certificação LEED Silver.