+ All Categories
Home > Documents > Unit 01 Commercial Technologies...

Unit 01 Commercial Technologies...

Date post: 17-Jul-2020
Category:
Upload: others
View: 1 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
34
Commercial 1 Track Unit 1 – Commercial Technology Overview © Energy Solutions Center Inc. No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc. 1 © 2020 Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved An overview of  Technology for Commercial Facilities Mr.  Eric Burgis,  Energy Solutions Center Track: Commercial Natural Gas I Unit #1: Commercial Technologies 3 © Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved Market Overview Heating Technologies Water Heating Gas Cooling Humidity Control Combined Heat & Power Back Up Power Generation Natural Gas Vehicles Food Service Technologies Presentation Outline 4 © Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved Commercial Building Market Data Number of buildings (thousand) Total floor space (million square feet) Sum of major fuel consumption (trillion Btu) All buildings 5,557 87,093 6,963 Building floorspace (square feet) 1,001 to 5,000 2,777 8,041 723 5,001 to 10,000 1,229 8,900 646 10,001 to 25,000 884 14,105 876 25,001 to 50,000 332 11,917 823 50,001 to 100,000 199 13,918 1,067 100,001 to 200,000 90 12,415 1,035 200,001 to 500,000 38 10,724 1,026 Over 500,000 8 7,074 767 Source:  EIA CBECS Table 1
Transcript
Page 1: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

1

© 2020 Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

An overview of  Technology for Commercial Facilities

Mr.  Eric Burgis,  Energy Solutions Center

Track: Commercial Natural Gas I

Unit #1: Commercial Technologies

3© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Market Overview

Heating Technologies Water Heating

Gas Cooling Humidity Control

Combined Heat & Power

Back Up Power Generation Natural Gas Vehicles Food Service Technologies

Presentation Outline

4© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Commercial Building Market Data

Number of buildings (thousand)

Totalfloor space (million 

square feet)

Sum of major fuel 

consumption(trillion Btu)

All buildings 5,557 87,093 6,963Building floorspace (square feet)

1,001 to 5,000  2,777 8,041 7235,001 to 10,000  1,229 8,900 64610,001 to 25,000 884 14,105 876

25,001 to 50,000 332 11,917 82350,001 to 100,000  199 13,918 1,067

100,001 to 200,000  90 12,415 1,035200,001 to 500,000  38 10,724 1,026Over 500,000  8 7,074 767

Source:  EIA CBECS Table 1

Page 2: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

2

5© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Energy Use in U.S. Commercial Buildings

Source:  EIA CBECS Table 5

Space Heating25%

Cooling9%

Ventilation10%

Water Heating7%

Lighting10%

Cooking7%

Refrigeration10%

Office Equipment3%

Computing6%

Other13%

Commercial BuildingsTotal Major Fuel Consumption (trillion Btu)

48% of energy use in commercial buildings is for heating, water heating, cooling, and cooking.

6© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Commercial Energy Use

Electricity61%

Natural Gas32%

Fuel Oil2%

District Heat5%

Commercial Building Consumption by Energy Source

Source:  EIA CBECS Table 1

7© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural Gas Usage in the U.S. Commercial Market

Source:  EIA CBECS Table 7

Space Heating67%

Water Heating18%

Cooking12%

Other3%

Natural Gas Consumption for Total Commercial Market

Page 3: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

3

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 8

Natural GasHeating

9© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Forced Air Systems The most common heating system  is a forced‐air system or furnace that uses a natural gas burner to heat air

Cool air is drawn into the system and moved into a heat exchanger where it is warmed by the gas burner and then circulated by a blower or fan through ductwork to the space being heated

Forced air system can also include items such as electronic air filters, electric cooling equipment and a humidifier or dehumidifier

Natural Gas Heating

10© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Radiant Water‐Based or Hydronic Systems

Hydronic or hot water systems use a gas boiler that creates steam or hot water which is then circulated through pipes or tubes

These heating systems can incorporate radiators, radiant floor systems or baseboard units

Boilers or hydronic systems use the same type of venting as with forced air systems

Natural Gas Heating

Page 4: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

4

11© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Heat Pump Systems

Instead of warming the air by direct application of heat, a heat pump moves heat from the air, water or ground and transfers it to areas of cooler air

Uses a refrigerant gas or fluid that runs through pipes between two sets of coils

A heat pump works like an air conditioner in reverse 

Natural Gas Heating

12© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Infrared Heaters  Has either a glowing panel or tube distribution system that warms people and surfaces in its direct path

Warms objects (not air) which then radiate heat upwards

Very energy efficient

Natural Gas Heating

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 13

Forced Warm Air Systems Make‐Up Air Systems Unit Heaters PTACs Thru‐The‐Wall Furnace Heat Pumps Boilers Infrared  Heaters Combo Heaters

Available Heating Technologies

Page 5: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

5

14© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural gas rooftop units are commonplace

Usually purchased with gas heat and electric air conditioning in one unit

New high efficiency designs employ modulating and condensing technology for higher efficiency

Rooftop Units

15© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Conventional gas‐fired rooftop heaters often have efficiency ratings between 80 and 82 percent

Heating capacities range from under 100,000 to over 500,000 BTU/hr.  

Conventional Rooftop Units

16© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

High Efficiency Rooftop Units

Condensing natural gas rooftop units provide comfort and efficiency  (89‐97%) offering: 

Fast morning warm‐up and response times

Lower operating and maintenance costs 

Longer equipment life than heat pump units

Easily maintainable and replaceable systems 

Page 6: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

6

17© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Condenser Coil

Modulating Tandem DigitalScroll Compressors

Standard Stainless-Steel Gas Heat Exchanger

Controls Designed Around the UnitOperates w/All Popular Network Protocols

Air Foil Plenum Fan

Modulating Hot GasReheat Coil

2”/4” Combination FilterLow-Leak Dampers

up to 100% Outside Air

Optional Energy Recovery Ventilator

System Design

18© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Cost effective way to provide fresh tempered air to “make up” air leaving the building

Sizes available  900 – 1,200,000 CFM

Up to 100% outdoor air 

Make Up Air Systems

1818

19© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Heat air in warm air closed combustion heat exchanger

Blower moves air through heat exchanger providing warm air to the space

Thermostatically controlled or can be tied into an energy management system

Typically vented through the roof 

structure

Unit Heaters

Page 7: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

7

20© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Unit Heaters – 150,000 to 400,000 BTU/Hr

Forced Hot Air Systems

Standard Efficiency 78‐82% 

High Efficiency Unit Heaters

Up to 93% AFUE

Power Vented Exhausts

Integrated Direct Spark Control

Unit Heaters

21© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner, furnace and air‐handling system

Require an outside wall and offers individual occupant control

Units available with various heating options Natural gas as well as hydronic options using gas fired boilers

Typical Efficiency – 80%

PTACs

22© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Heating capacity is 12 ‐ 25,000 BTUs and cooling capacity is 0.5 to 1.5 tons

Typical applications include:

Motels, school classrooms, small office complexes, multifamily units & elder care facilities

PTACs

Page 8: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

8

23© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Combine heating and cooling in one compact easy‐to‐install unit

Each space has individual comfort controls 

Used in multifamily, eldercare facilities

Sizes from 26,000 – 64,000 BTUh

Efficiency – 80%

Thru‐The‐Wall Units

24© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Device that transfers thermal energy from a heat source to a heat sink

Move thermal energy in a direction which is opposite to the direction of spontaneous heat flow

A heat pump uses energy to accomplish the desired transfer of thermal energy from heat source to heat sink

What is a “Heat Pump”

25© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Various Types Available

Air to Air

Water Source

Ground Source (Geo‐Thermal)

Natural Gas 

Absorption Technology

Engine Driven Technology

Heat Pumps

Page 9: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

9

26© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Condensing Options

27© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Cooling Mode (Regular Air Conditioning)

Indoor CoilInside HouseEvaporator

Reversing ValveIn position A – Cooling Mode

Outdoor CoilOutside HouseCondenser

Metering DeviceExpansion Valve

Compressor

Cool  A

ir

Hot  A

ir

27

28© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Heating Mode 

28

Metering DeviceExpansion Valve

Indoor CoilInside HouseEvaporator

Reversing ValveIn position B – Heating Mode

Outdoor CoilOutside HouseCondenser

Compressor

Hot  A

ir

Cool  A

ir

Page 10: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

10

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 29

Natural Gas Boilers

30© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Sectional Boilers – Plates (heating sections) are bolted together to make a system

Fin Tube Boilers – Incorporate additional heat transfer surface using fins on the coils

Fire Tube Boiler – gas flame contained inside tubes that heat water

Water Tube Boiler – Water is heated inside of tubes in boiler furnace area

Types of Boilers

31© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Horsepower – How a boiler is sized  One boiler horsepower equals 33,475 Btu/hour 

The energy rate required to evaporate 34.5 lb(15.65 kg) of water at 212°F (100°C) in an hour 

Low vs. High Pressure – operating pressure Low pressure ‐ below 15 psig or water at 250°F (121°C)

High pressure ‐ above these conditions

Boiler Terminology

Page 11: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

11

32© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Typical Boiler Arrangement

Feed Water

160F (71C) or Steam + 212F (100C)

Hot Water or Steam

Energy

Stack Economizer

Exhaust

Water IN

Water OUT

33© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Boiler Efficiency Standards

34© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Assembled using a number of cast sections 

Typically box shaped Packaged with circulator pump, electric box, and flue stub connected to the box

Ideal for multiple installations

Unit sizing up to 150 hp Efficiency ranges from 80%‐96% 

Sectional Boilers

Page 12: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

12

35© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Water tube design – flows through pipe fitted with fins 

Increased heat transfer surface

Compact design

Sized from 45,000 ‐2,065,000 Btu/Hr

Efficiency ranged from 

82%‐97%

Copper Tube Boilers

36© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Combustion gases pass inside boiler tubes, and heat is transferred to water on the shell side

Low initial cost

Systems from 10 to

2,200 HP

Incorporate 80‐82%

combustion efficiency

burners and combustion controls 

Fire Tube Boilers

37© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Water passes through tubes 

1.5 to 25.0 MMBTU/hr input

Exhaust gases remain in the shell passing over the tube surfaces

Can produce steam up to 3,000 psi

Can generate saturated or superheated steam

Capable of high efficiencies 

Incorporate high efficiency burners and combustion controls 

Water Tube Boilers

Page 13: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

13

38© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Boiler Replacement

New Burners

Add Controls

Improving Boiler Efficiency

39© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Types of systems 

High intensity units Low intensity tubular (black tube radiant heaters)

Systems available  from 25,000 to 200,000 BTUH

Generate radiant energy that is converted into heat when absorbed by objects in its path

20‐50% fuel savings over conventional forced air units

Infra‐Red Radiant Heating

40© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Forced Warm Air Infrared Heating

Infra‐Red Heats the People & Objects –Not the Air

Page 14: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

14

41© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Water heater that also provides space heat

Boiler for space heating that also makes    hot water

Types of Combo Systems

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 42

Natural Gas Heating Benefits

Save Money over Electric, Oil, or Propane 

Faster Warm Up compared to Electric Heat

Cleaner – Reduced Emissions

Warmer than a Heat Pump – Less Drafty

43© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural Gas Space Heat SummaryForced Warm Air Systems

Make Up Air Systems

Unit Heaters

Thru the Wall Furnaces

Heat Pumps

Boilers forBuilding Heat

Combine w/ Hydronic Floor Heating

Infrared

Combo SystemSpace and Water Heat

Page 15: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

15

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 44

Natural Gas Water Heaters

45© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural Gas Consumption for Water Heating by Business Activity

Source:  EIA CBECS Table 7

Education13%

Mercantile 14%

Office 7%

Health care 15%

Food service 10%

Lodging 27%

Warehouse and storage 

2%

Public assembly 1%

Service 5%

Other 1%

Food sales 1%

Public order and safety 

4%

46© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural Gas Water Heating Options

Booster Water Heater

Atmospheric Storage

Solar/Gas Hybrid

High EfficiencyStorage

DirectContact

TanklessBoiler

Fire‐Tube Condensing

Heat Pump Water Heater

Page 16: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

16

47© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Water heating is used in all commercial building applications

Commercial water heaters are major energy consumers, accounting for 

about 7.2% or more of a 

building’s total energy load 

on average  

Commercial Water Heaters

Source:  EIA CBECS Table 5

48© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Tank Water Heaters

Commercialized versions of traditional residential unit

Input ratings    199,999 BTUs/hour as many codes change at 200,000 BTUs/hour and above

Storage capacity of about 100 gallons (378.5 liters)

Heat water to about 180°F (82.2°C)

Direct or power venting options

49© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Tankless Water Heaters

Have no storage tank Heat water on demand with no standby‐losses from a tank

Standard efficiency units – 82% High efficiency units – 97%+ Sizing done by GPM required but under 200,000 BTU input per unit

Higher first cost – savings comes from elimination of standby losses

Page 17: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

17

50© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Hybrid Systems – Solar/Gas

Solar water heater with natural gas‐fired back‐up heat exchanger 

Internal solar heat exchanger for a solar panel 

Combines with a highly efficient all in one storage tank

Provides approximately ½ of the water heating from solar

51© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Direct Contact Water Heaters

Have no tubes, tubing or coils

Use heat transfer media such as spheres or cylinders and allow flue gases to come in direct contact with the water

Up to 99% efficient

250,000 Btu/hr to 75,000,000 Btu/hr

4 GPM to 2000 GPM

c

52© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Designed to heat rinse water for better cleaning with fewer spots –especially on glassware 

Heats hot water from 120°‐140° up to 180°F (48.8°‐60° up to 82.2°C) water

Improves cleaning and sanitizing of dishes

Shortens drying time

Eliminates need for chemical rinse aids

Booster Water Heaters

Page 18: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

18

53© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Commercial Heat Pump Water HeaterAmbient Outdoor Temperature: 75°F (23.8°C)Hot Water Delivery Temperature: 120°F (48.8°C)COP = 586,000 / 292,000 = 2.0

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 54

Natural GasCooling

55© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Space conditioning is acritical component in all commercial building applications Chillers/HVAC systems aremajor energy consumers, accounting for a large portion of a building’s energy load  

Commercial Gas Cooling

Page 19: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

19

56© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Commercial Gas Cooling

57© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural Gas Cooling Options

Absorption Chillers

Heat Pumps

Engine Driven Chillers

Steam Turbine Driven Chiller

58© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Gas cooling systems are measured by the Coefficient of Performance (COP)

The ratio of heating or cooling provided to the energy consumed

The higher the COP – the more efficient the system

COP can be treated as an efficiency where a COP of 2.00 = 200% efficiency

Measuring Efficiency

Page 20: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

20

59© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Available as stand‐alone chillers or chiller/heaters

Single Effect (COP = ~.6), or Double Effect (COP = 1.2)

Direct or Indirect fired (Hot water, steam, or waste heat)

Sizes range from 5 to 1700 tons 

Suitable for inclusion in a CHP system

Smaller footprint than an electric chiller with boiler

Absorption Chillers

60© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Sizes range from 25 to 1,250 tons

Variable speed for efficient partial load operation

Typical COP = 1.7 for water cooled unit, as high as COP = 2.4 with waste heat recovery

Engine heat recovery for domestic hot water and other thermal energy needs

Longer operating life Environmentally friendly

Engine Driven Chillers

61© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Uses medium pressure steam (usually 100 to 200 psig) to turn a compressor

Applicable to large tonnage chiller loads (700 ‐2000 tons)

COPs ~ 1.8

Maximizes year round use of boiler system

Compact footprint

Requires minimal maintenance

Steam Turbine Chillers

Page 21: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

21

62© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Absorption and Engine Drive units available

Wide range of cooling and heating capacities and temperatures with capacities from 5 to 300 tons

Engine Drive systems are variable speed for efficient partial load operation

Absorption units available as air or water cooled systems

Heat Pumps

63© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

20 Year Life Cycle Cost Analysis

Example Only –500 Tons Cooling, 2000 operating hours/yr.

Energy Prices –Electricity @ $0.12 / KWH   &    Natural Gas @ $7.00 / MCF

Compared to Electric Centrifugal Chiller

Simple Payback

Absorption ‐ Double Effect

6.09

Engine Driven Chiller 4.74

Engine Driven w/ Heat Recovery

3.73

 $‐

 $500,000

 $1,000,000

 $1,500,000

 $2,000,000

 $2,500,000

ElectricCentrifugal

Double EffectAbsorption

Chiller

Engine DrivenChiller

Engine Drivenwith HeatRecovery

Gas Cooling Life Cycle Cost Analysis

Energy Cost

Maintenance Cost

Capital Cost

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 64

Humidity Control Dehumidification and Humidification

Page 22: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

22

65© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

H1N1Influenza

Health Impact of Uncontrolled Humidity

OptimumLevel

% Relative Humidity

66© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Desiccant Dehumidification

~ 300 CFM – 120,000 CFM

Commercial & Industrial sizes available Dry desiccant wheel or liquid desiccant systems 

67© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Not energy efficient 

Cool air to lower temperature, then Re‐Heat back to desired temperature

Cooling coils and condensate drain system are constantly wet 

Ideal for growth of bacteria, mold, etc.

Problems Using Conventional Air Conditioning to Dehumidify

Page 23: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

23

68© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Desiccant Dehumidification removes the moisture from the air so there is nomoisture to condense on the cooling coils thereby leading to clean dry coils

69© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Steam humidifier

Uses a boiler

Direct‐Fired humidifier

Cost‐effective when boiler not available

Boil water to steam and distribute via air handling system or remote blower

Humidifiers

70© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Reduces static electricity Improves health and comfort Reduces employee absenteeism Proper humidity helps speed up the mortality rate of virus outside of the body

Humidification Benefits

Page 24: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

24

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 71

Combined Heat & Power(CHP)

72© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

CHP Efficiency vs. Electric Power Plants

Combined Heat & Power

Source:  www.aga.org/our‐issues/playbook/Documents/AGA_Playbook2012_HI_RES.pdf

73© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

143 total incidents in 2015 46% Weather related (66)

Electric Emergency & Disturbances

https://www.oe.netl.doe.gov/OE417_annual_summary.aspx

OE‐417 Electric Emergency and Disturbance Report ‐ Calendar Year 2015

0

5

10

15

20

# of Electric Emergency & Disturbances 

Other4% System 

Operations20%

Severe Weather ‐ General

36%

Severe Weather ‐ Thunderstorms

1%

Severe Weather ‐Wind2%

Severe Weather ‐Winter

8%

Suspicious Activity 

1%

Sabotage8%

Vandalism20%

Electric Emergency & Disturbances ‐ 2015 Event Types

39% Loss of power to > 50K customer for  1+ hours (56)

30% Suspected physical attack (44)

Page 25: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

25

74© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Power Generation Equipment Options

Combined Heat & Power

Reciprocating Engines( 5 KW  ‐ 8 MW) Microturbines

( 30 to > 250 KW )

Fuel Cells( 100 – 300 KW )

Turbines( 1,000 KW – 40 MW )

75© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

High fuel efficiency Sizes ranging from a few kilowatts to over 5 MW Lower Initial costs vs. larger turbines Best for variable load applications More tolerant to high ambient conditions and high elevations Lower fuel pressure requirement Accept low BTU fuels On line in less than 30 seconds May offer “black start” opportunity

Reciprocating Engine Driven CHP

76© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Large heat to ekW ratio

Sizes from 100s of kW to 100s of MW

High exhaust temperatures: 480°C / 900°F

Low weight & minimal space requirement

Very simple design

Lower emissions capabilities

Ideal for 24/7 operation

Accept high or low BTU fuels

Combustion Turbine CHP

Page 26: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

26

77© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

30 – 250 kW sizes available

Lightweight & small footprint

Multi‐fuel capability

Air cooled

Ultra low emissions

High reliability

Minimal scheduled maintenance

Accepts various fuel sources

Microturbine CHP

78© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Grid‐independent operation

Sizes from 100kW to 400 kW

Electric load following

Multi‐megawatt capacity

Will operate on low pressure natural gas fuel

Low noise and vibration

Ultra‐low emissions

10 year cell stack life

Fuel Cell CHP

79© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Heat Recovery Steam Generator (HRSG)

Plate and frame Heat Exchanger

Shell and Tube Heat Exchanger    

Heat Recovery  Technologies to Recover Heat

Source:  www.epa.gov/chp/documents/presentations/forum_wd/NCHPTTRFLyonsFinal.pdf

Shell & Tube Heat Exchanger

Plate & FrameHeat Exchanger

Page 27: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

27

80© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Life Cycle Cost Analysis

0

5

10

15

20

25

20 Yr Life Cycle Cost  ($mil)

CHP Options Compared to Purchased Electricity1000 Kw 

Annual Energy Cost

Avg Maintenance

Installed Cost

RecipMicro turbine

Turbine

Simple Payback

1.9 yr 3.2 yr 4.4 yr

Internal Rate of Return

51% 29% 19%

Example Only – Values will vary by region and project

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 81

Combined Heat & Power Benefits 

More efficient use of energy

Reduced emissions

Reduced energy costs

Not reliant on electric power grid

For more information visit: www.understandingchp.com 

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 82

Backup Power Systems

Page 28: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

28

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 83

Back Up Power Systems

From a few KW to a MW systems available

84© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Operate with a dependable, efficient natural gas engine

Designed to turn on automatically whenever electric service is interrupted

Transfers the electric load back to the utility once power is restored

Equipped with controls to handle even brief electric interruptions

Back Up Power Systems

85© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Numerous installation options available

Integrated switch gear

Pre‐engineered

packaged systems

Utility approved

Easy Installation Options

Page 29: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

29

86© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Strengths Numerous equipment types and providers available

Provides security/safety for customers

Weakness

Not a large throughput per customer for LDCs

Cost to install a system, versus do nothing

Back Up Power Systems

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 87

Natural Gas Vehicles(NGVs)

88© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Approximately 153,000 NGVs are on U.S. roads today – more than 15.2 million worldwide

There are about 1,640 CNG fueling stations in the U.S.

More than half are open to the public

Home Refueling Appliances are available

Vehicle Manufacturers in the U.S.

50+ different manufacturers produce 100+ models of light, medium, and heavy‐duty vehicles and engine

Source: http://www.ngvamerica.org/vehicles/

NGV Facts

Page 30: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

30

89© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural gas ranges in cost from $1.50–$2.00 per gasoline gallon equivalent (GGE) 

In the U.S. alone, NGVs offset the use of nearly 500 million gallons (1,362 million liters) of gasoline in 2014

NGVs meet the strictest emission standards, including California’s AT‐PZEV standard

NGVs are as safe as or safer than traditional gasoline or diesel vehicles

Source: http://www.ngvamerica.org/vehicles/

NGV Facts

90© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Environmentally friendly

No loss in performance

Cost savings – CNG vs. other fuel(s) 

Extended maintenance intervals

Operational flexibility Extended driving range with dual fuel system

NGV Benefits

91© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Available Natural Gas Vehicles

Page 31: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

31

92© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Creating Refueling Infrastructure

Customer Awareness

Utility Support

Continuance of Government Initiatives

http://www.ngvamerica.org/government‐policy/federal‐incentives/

Conversion or Incremental Cost for NGV

Current  Issues

Source: GoNatGas.com

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved 93

Cooking

94© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

New Energy Star rated appliances provide innovative solutions for food service facilities

Designed to meet needs of food service facilities

Integrated systems

Lower annual operating costs

Natural Gas High Efficiency Cooking Equipment

Page 32: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

32

95© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

NEW Natural Gas Energy Star Equipment Options for Cooking

Low Oil Volume Fryers

Steam Cookers

Griddles

Convection Ovens

Combi Ovens

96© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Natural Gas fired Low Oil Volume (LOV) Fryers features:

Use less oilOil monitoring of particulates Automated oil replacement  Improved cook times Integrated clean‐up/filtration systems ReliableMore Energy Efficient

Low Oil Volume Fryers

97© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Boilerless Steam Cookers Less water consumption No taste transfer Retains color Faster prep time Steams frozen or fresh products Rethermalize foods Time controlled batch cooking Less maintenance

Commercial Steam Cookers

Page 33: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

33

98© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Combination Oven Steamers

Boilerless

Faster precise cooking

Automatic cook features

Greater food yield

Combination Ovens

99© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Booster Water Heaters

Desiccant Systems

Low Flow Spray Nozzles

High Efficiency Pots

Other Foodservice Technologies

100© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Demand Control VentilationElectronic Motor   

Starter (VFD)

Processor

Air Purge Units

Operator InterfaceOptic Sensors

Temperature  Sensor   

Saves money by operating only when needed!

Page 34: Unit 01 Commercial Technologies v6-121219training.myescenter.com/commercial_1/Unit_01_Commercial...Single package containing all the components of an air‐cooled air conditioner,

Commercial 1 TrackUnit 1 – Commercial Technology Overview

© Energy Solutions Center Inc.No portion of this material may be reproduced without the expressed written consent of  the Energy Solutions Center Inc.

34

101© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

The Environmental Benefits of Natural Gas

The cleanest burning fossil fuel It produces virtually no emissions of sulfur dioxide or particulate matter and far lower levels of "greenhouse" gases and nitrogen oxides than oil or coal 

Produces virtually no solid waste Natural gas is delivered to the customer with around 90% efficiency

© Energy Solutions Center Inc. – All Rights Reserved

Thank you …


Recommended