Analyse der Energieeffizienz Ihrer HLK-Anlage

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1 Inspection of HVAC systems through continuous monitoring and benchmarking Analyse der Energieeffizienz Ihrer HLK-Anlage Performance und Potenziale Das iserv-projekt der Europäischen Union Austrian Energy Agency Österreichische Energieagentur Wien, im Juli 2013 The sole responsibility for the content of this presentation lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission are responsible for any use that may be made of the information contained here.

2 Spezifischer Stromverbrauch (gleitender Durchschnitt, Wh/m²) Die Quintessenz Anlagenperformance Kälte Stromverbrauch im guten Durchschnitt ~ 20 kwh/m² und Jahr (konditionierte Fläche) Lüftung Stromverbrauch durchschnittlich ~ 27 kwh/m² und Jahr (belüftete Fläche) Spezifischer Stromverbrauch zur Kälteerzeugung (gleitender Durchschnitt, Wh/m²) Smile Inc. Optimierungspotenziale Filtertausch in Kältemaschine 1 Genauere Analyse der Lüftungsanlage KX 243 zur Belüftung von Lager 10 Umrüstung der Messung auf Stundenwerte Performance der Anlage Benchmark Optimierungspotenziale (spez. Stromverbrauch der HLK-Anlagen) Heizung Lüftung Heizung Kälte Lüftung Kälte Worst Mittelfeld Best 21/08/2013 2

3 iservcmb 12 Partner haben im Rahmen des Projekts iservcmb in 20 EU-Ländern Stromverbrauchs- Daten von mehr als HLK-Anlagen gesammelt, die Anlagenperformance analysiert und davon Benchmarks und Energiesparpotentiale abgeleitet. Heizung Lüftung Kälte Analysierte EU-Mitgliedsstaaten Projektvolumen: EUR 3,3 Mio. Laufzeit: Mai 2011 bis Mai 2014 Projektkonsortium: 12 internationale Projektpartner Die Österreichische Energieagentur ist einer dieser 12 Projektpartner zuständig für Anlagen in Österreich, Deutschland und Dänemark. 21/08/2013 3

4 Das Gebäude Bürogebäude Berlin (XX. Bezirk) 2011: m² (Gesamtfläche) Analysiert wurde Bauteil 2 mit einer Fläche von m², was ca. 88 % der Gesamtfläche des Bürogebäudes entspricht Auf die Bauphysik wurde im Rahmen der Analyse nicht spezifisch eingegangen. Foto Das Gebäude (wenn nicht vorhanden: entweder eines machen oder google-satellitenfoto nehmen) 21/08/2013 4

5 Die HLK-Anlage Analysierte Funktion Heizung Lüftung Kälte Heizung Lüftung Kälte Zentrale Kälteversorgung Free Cooling 3 Kompressionskältemaschinen (versorgt auch Bauteil 1) Wasserbasierte Kälteverteilung Regelung über Innentemperatur Lüftung erfolgt über zahlreiche Kleinanlagen (analysiert wurden R01 bis R11 und R26) Kältemaschine I: 200 kw Kältemaschine II: 190 kw Kältemaschine III: 240 kw 21/08/2013 5

6 Schema der HLK-Anlage Schema der HLK-Anlage 21/08/2013 6

7 Quelle: Bloomberg Analysierte Daten Monitoringdaten 16 Stromzähler + 12 Kältezähler Stromzähler: Zeitraum von bis Tageswerte Zählerstände -> Umrechnung in Verbrauch (kwh) Kältezähler: Jahreswerte Zählerstände vom und Daten für Auswertung nicht verwendbar Optimum für aussagekräftige Analysen: Historische und aktuelle Daten über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr Strom- und Kältezähler im ¼-Stunden-Takt Granulierung bis auf Komponenten- und Zonenebene 21/08/2013 7

8 Stromverbrauch der drei Kältemaschinen (gleitender Durchschnitt, kwh) Tagesmaxima der Temperaturen in Berlin (gleitender Durchschnitt, C) Stromverbrauch der Kältemaschinen vs. Temperatur 8, , , , ,000 3,000 Gesamter Stromverbrauch für Kühlung , , Der Stromverbrauch der drei Kältemaschinen hat einen typischen Verlauf. Auch im Vergleich mit dem gleitenden Durchschnitt der Außentemperaturmaxima in Berlin sind keine Anomalien feststellbar. Der Mittelwert des Stromverbrauchs der KM liegt bei ca kwh pro Tag. 21/08/2013 8

9 Spezifischer Stromverbrauch (gleitender Durchschnitt, Wh/m²) Spezifischer Stromverbrauch der KM im Benchmarking Spezifischer Stromverbrauch zur Kälteerzeugung (gleitender Durchschnitt, Wh/m²) Gesamter Stromverbrauch für Kühlung mit Benchmark Vergleicht man den spezifischen Stromverbrauch der drei Kältemaschinen (bezogen auf die konditionierte Fläche), ergibt sich ein gutes bis durchschnittliches Bild. In den Randzeiten (April bis Juni und Oktober bis Dezember) schneidet die Anlage überdurchschnittlich gut ab. In Zeiten großer Kühllasten befindet sich der spezifische Stromverbrauch im Mittelfeld. 21/08/2013 9

10 Stromverbrauch für Lüftung [kwh] Stromverbrauch der drei Kältemaschinen im Jahresverlauf 8,000 7,000 6, : kwh Kältemaschine I: 223 kw KM1 KM2 Kältemaschine II: 223 kw KM3 5,000 4,000 3,000 Gesamter Stromverbrauch für Kühlung Kältemaschine III: 263 kw 2,000 1, Kältemaschine 1 wird im Jahresverlauf (01.04 bis 31.12) am stärksten beansprucht. Sie braucht über kwh Strom (KM2: KM3: ). Der verbrauchsintensivste Tag war der 09. Juli KM1 und KM2 hatten zusammen einen Strombedarf von kwh, was in etwa dem jährlichen, durchschnittlichen Stromverbrauch von zwei deutschen Haushalten entspricht. 21/08/

11 Stromverbrauch der Kältemaschinen [kwh] Durchschnittliche Temperaturmaximum [ C] Stromverbrauch der KM auf Wochenbasis (Juni bis Sept.) 25, , , , ,000 0 * * 7 0 * Feiertage am und KM1 KM2 KM3 TempMax Der Wochenverlauf der kühlintensiven Zeit (01. Juni 2012 bis 31. September 2012) zeigt eine Verbrauchsspitze in den beiden Wochen von bis und von bis Dies korreliert allerdings mit dem Verlauf der Außentemperaturmaxima in diesem Zeitraum. Die Kältemaschine 3 wurde insbesondere von Mitte Juli bis Ende August intensiver eingesetzt. 21/08/

12 Stromverbrauch der Kältemaschinen [kwh] 4,344 kwh 4,378 kwh 4,318 kwh 4,229 kwh 3,853 kwh 3,479 kwh 0 kwh Stromverbrauch der KM pro Wochentag (Juni bis September) 5,000 4,000 3,000 2,000 Gesamter Stromverbrauch für Kühlung 1,000 0 Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Die Kältemaschinen sind am arbeitsfreien Sonntag nicht im Einsatz. An Tagen mit normalen Bürozeiten halten sich die durchschnittlichen Stromverbrauchswerte für die drei Kältemaschinen relativ die Waage. An Samstagen (weniger Personal) ist der Stromverbrauch geringer, ebenso an Freitagen. 21/08/

13 Stromverbrauch für Lüftung [kwh] Stromverbrauch für Belüftung der Zonen R01 bis R11 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 Gesamter Stromverbrauch für Kühlung R11 - Nassräume R10 - Offices III R09 - Einkaufspassage R08 - Gastroebene II R06 - Offices I R07 - Offices II Gesamt (L01 - L11) L26 - HT-Raum Kälte R05 - Offices 0 R04 - Gastroebene I R03 - Empfangshalle R02 - Vorstand R01 - Lager 10 Im Gegensatz zur Kühlung des BT2 zeigt der Stromverbrauch der Lüftung im Betrachtungszeitraum einen regelmäßigeren Verlauf. An Sonn- und Feiertagen wird die Belüftung auf ein Minimum reduziert (ca. 20 kwh; außer am : kwh). Der Durchschnitt an Tagen mit normalen Öffnungszeiten beträgt kwh. Die größten Verbraucher sind R02 (282 kwh), R06 (257 kwh), R07 (248 kwh), R09 (258 kwh) 21/08/

14 Stromverbrauch für Lüftung [kwh] Sonderfall: Belüftung der Zone R26: Technikzentrale 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 Gesamter Stromverbrauch für Kühlung Gesamt (R01 - R11) R26 - Technikzentrale Einen Sonderfall stellt die Anlage KX621 (R26) dar. Der Stromverbrauch ist stark außentemperaturabhängig und beträgt im Durchschnitt 850 kwh. Im Vergleich zum Stromverbrauch für die Belüftung der Zonen R01 bis R11 (2.300 kwh) ist dieser außerdem sehr hoch, obwohl durch die Anlage KX621 lediglich ein Abluft- Volumenstrom von m³/h bewegt wird. 21/08/

15 Spez. Stromverbrauch für Lüftung pro m² und Tag [Wh /m²*tag] 140 Wh/m²*Tag 86 Wh/m²*Tag 82 Wh/m²*Tag 81 Wh/m²*Tag 78 Wh/m²*Tag 74 Wh/m²*Tag 64 Wh/m²*Tag 59 Wh/m²*Tag 59 Wh/m²*Tag 48 Wh/m²*Tag 43 Wh/m²*Tag Spezifischer Stromverbrauch für Lüftung pro Zone [Wh/m²] ,170 m² 3,657 m² 3,752 m² 90 4,004 m² 2,597 m² 60 Balkendiagramm zu relativem Stromverbrauch für Kühlung pro Zone 30 1,229 m² 3,195 m² 3,000 m² Tortendiagramm zu Flächen der einzelnen 3,470 m² 1,983 Zonen m² 435 m² 00 R01 - Lager 10 R04 - Gastroebene I R07 - Offices II R06 - Offices I R05 - Offices 0 R03 - Empfangshalle R09 - Einkaufspassage R02 - Vorstand R11 - Nassräume R08 - Gastroebene II R10 - Offices III Die Datenanalyse hat ergeben, dass der spezifische Stromverbrauch für die Anlagen zur Belüftung der Zone R01 (Lager 10) mit 140 Wh/m² und Tag um vieles höher ist (absolut: ca kwh im Betrachtungszeitraum) als jener in anderen analysierten Zonen. Absolut gesehen ist die flächenmäßig große Vorstandsebene der Spitzenreiter beim Stromverbrauch für Belüftung (ca kwh). 21/08/

16 Spezifischer Stromverbrauch (gleitender Durchschnitt, Wh/m²) Spezifischer Stromverbrauch für Lüftung im Benchmarking Spezifischer Stromverbrauch für Lüftung (gleitender Durchschnitt, Wh/m²) unterdurchschnittlich durchschnittlich 30 gut Der spezifische Stromverbrauch der analysierten Lüftungsanlagen liegt während des gesamten Betrachtungszeitraums im Durchschnitt. 21/08/

17 Stromkosten zum Betrieb von Lüftungs- und Kälteanlagen 200,000 EUR ,- 150, ,000 Balkendiagramm zu relativen Lüftung Stromkosten (R01 bis R11 + R26) für Kühlung pro Zone 50,000 0 Kälte (KM1 + KM2 + KM3) Annahme: Strompreis = 13,00 EUR / MWh Unter der Annahme eines Strompreises von 0,13 EUR/kWh kostete die der Betrieb der analysierten zwölf Anlagen zur Lüftung im Betrachtungszeitraum ( ) EUR ,-. Der Betrieb der drei Kältemaschinen zur Erzeugung der Kälte ging rechnerisch mit Stromkosten in der Höhe von EUR ,- einher. Gesamt beläuft sich dies auf Stromkosten in der Höhe von EUR ,-. 21/08/

18 (Ergebnisse von IAQ-Tests) CO 2 -Konzentration, Temperatur und Stromverbrauch im Verlauf Interpretation der 21/08/

19 (Ergebnisse von Inspektionen) Ergebnisse der Inspektionen 21/08/

20 Optimierungspotenziale Optimierungspotenziale 21/08/

21 Ihr Ansprechpartner: Oskar Mair am Tinkhof, MSc Inspection of HVAC systems through continuous monitoring and benchmarking Österreichische Energieagentur Mariahilfer Straße 136 A-1150 Wien oskar.mair@energyagency.at Folgen Sie uns auch auf: The sole responsibility for the content of this presentation lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission are responsible for any use that may be made of the information contained here.