Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen

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1 Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen Andreas Klein Folie 1

2 Andreas Klein Folie 2

3 Andreas Klein Folie 3

4 Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen Energieeffizienz im Gebäudebestand Anlagen-EKG - messwertgestützte Inspektion nach DIN EN zur Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen Praxisbeispiele Fazit Andreas Klein Folie 4

5 Energieverluste im Heizungssystem 80% der Anlagen arbeiten nicht im Optimum 10 % Abgasverlust Thermische Hülle Abgas- Strahlungs- und Bereitschaftsverluste Brennstoffverbrauch Verteilungsverluste 100 % 90 % Nutzwärme ab Wärmeerzeuger Nutzereinfllüsse 64 % Nutzwärme für Raumheizung 36 % Gesamtenergieverluste Andreas Klein Folie 5

6 Ursachen der Energieverluste Anlagentechnik vom Betreiber oft unzureichend beherrscht Abstimmung der Anlagenkomponenten nach Errichtung nicht erfolgt Kessel überdimensioniert installiert bzw. Dimensionierung nach Dämmung beibehalten Erhebliche Mängel im Betriebsverhalten bei mehr als 80 % der Heizanlagen Mängelkompensierung durch überhöhte Systemtemperaturen und Pumpenleistungen Energieverluste zwischen 10 % und 30 % Andreas Klein Folie 6

7 Fehlerkette vom Bau-Soll zum Bau-Ist Energieeffizienz Soll Energiekonzept Planung Ausschreibung Installation Einregulierung bei Inbetriebnahme Wartung Bedienung Abweichung vom Optimum Ist Zeit Andreas Klein Folie 7

8 Ist-Zustand der Anlage? Innentemperatur? Dimensionierung der Heizkörper? Heizkörper Wasser Therme Hydraulischer Abgleich durchgeführt? Regelung? Zirkulationsverluste? Energetische Qualität der Gebäudehülle? Regler Trinkwasserhygiene? Anschlusswert Gas / Fernwärme? Maximale Heizlast? Kessel Wartungszustand? Speicher Brennwertnutzung? Jahresnutzungsgrad? Andreas Klein Folie 8

9 Inspektion von Kesseln und Heizsystemen Andreas Klein Folie 9

10 Inspektionsverfahren nach DIN EN die DIN EN unterscheidet: Wiederkehrende Inspektion -> bezieht sich auf den Wärmeerzeuger (ohne Trinkwassererwärmung) und hat das Ziel die energetische Effizienz des Wärmeerzeugers sicher zu stellen (vgl. 1. BImSchV sowie KÜO). Einmalige Inspektion -> umfasst die gesamte Heizungs- und Trinkwassererwärmungsanlage und hat das Ziel das Energieeinsparpotential der Anlagentechnik überschlägig zu ermitteln um sinnvolle Alternativen zur Verbesserung der Energieeffizienz der Anlage abzuleiten (Hinweis: Pflicht für Anlagen älter als 15 Jahre). Andreas Klein Folie 10

11 Einmalige Inspektion nach DIN EN Vereinfachtes Verfahren mittels Checkliste ( Heizungs-Check ) -> Eignungsklasse: Geeignet 2. Inspektion mit Hilfe des Analyseverfahren ( Anlagen-EKG ) -> Eignungsklasse: Exzellent Medizin Herz EKG als messwertbasierte Analyse des Objektes Herz in Interaktion mit dem Blutkreis ohne Eingriff in den Organismus Gebäudetechnik Anlagen-EKG als messwertbasierte Analyse des Objektes Kessel in der Interaktion mit dem hydraulischen System und dem Nutzer ohne Eingriff in die Heizanlage 3. Gebäudeaufnahme und Energiebedarfsberechnung -> Eignungsklasse: Exzellent Andreas Klein Folie 11

12 Messorte Messung der Innentemperatur und Feuchte in Referenzraum Messung der Außentemperatur Messung der Verbrennungsluftund Abgasparameter Messung der Vor- und Rücklauf- Temperaturen von Raumheizung, Kessel, Brauchwasser Andreas Klein Folie 12

13 Messgeräte Energiemonitor (Abgastemperatur, Verbrennungslufttemperatur,O², CO², ) Temperaturlogger (Vorlauftemperatur T 1 -T n, Rücklauftemperatur T 1 -T m, Warmwasser, Zirkulation, Außentemperatur, Raumtemperatur, ) Ultraschall-Durchflussmengenmesser (Volumenstrom, Fliessgeschwindigkeit, Wärmemenge, Wärmeleistung, ) Messzyklus: 24 Stunden / 12sec-Takt (7200 Datenpunkte für eine Messstelle) Andreas Klein Folie 13

14 Anlagen-EKG Andreas Klein Folie 14

15 Verfahrensablauf Andreas Klein Folie 15

16 Expertenanalyse-Gutachten Andreas Klein Folie 16

17 Bewertung der Energieverluste Andreas Klein Folie 17

18 Erforderliche Kesselgröße Andreas Klein Folie 18

19 Einsparpotentiale Andreas Klein Folie 19

20 Beispiele für nichtinvestive Maßnahmen Reduzierung der Abgastemperatur Senkung der Kesselvorlauftemperatur Senkung des Pumpen-Volumenstroms Reduzierung der Brenner-Taktung Herstellung / Erhöhung Brennwerteffekt Optimierung der Kesselfolgeschaltung Einregeln der Stelleinrichtungen wie z.b. Mischer Einstellung der Pumpen, Ventile, Thermostate Einstellung der Heizkurve Einstellung Nachtabsenkung Einstellung Heizgrenze Regelung Speicherladung Regelung Zirkulation Andreas Klein Folie 20

21 Technische Detailanalysen mit Optimierungsempfehlungen Andreas Klein Folie 21

22 Praxisbeispiele Andreas Klein Folie 22

23 Zu hohe Abgastemperatur Abgastemperatur ca. 120 K zu hoch -> Brennraum reinigen und Brenner einstellen Andreas Klein Folie 23

24 Kein Brennwerteffekt Zu geringe Spreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf Rücklauftemperatur weite über Kondensationstemperatur -> Temperaturniveau absenken, Hydraulik verbessern Andreas Klein Folie 24

25 Zu hohe Vorlauftemperaturen Vorlauftemperatur des Wärmeerzeugers zu hoch Richard-Wagner-Strasse 5-7, 160 Starts Richard-Wagner-Strasse 8-10, 74 Starts -> Heizkurve absenken Andreas Klein Folie 25

26 Keine Nachtabsenkung Vorlauftemperatur des Heizkreises auch über Nacht auf Tagesniveau -> Nachtabsenkung / Nachtabschaltung einstellen Andreas Klein Folie 26

27 Zu große Kesselleistung für Gebäude Heizkessel taktet zu häufig, da zu groß gewählt -> Brennerleistung reduzieren (soweit technisch möglich) Andreas Klein Folie 27

28 Pumpenleistung zu niedrig / hoch Pumpenleistung zu niedrig Pumpenleistung zu hoch -> Pumpenleistung erhöhen -> Pumpenleistung reduzieren Andreas Klein Folie 28

29 Hydraulik nicht abgeglichen Unterschiedliche Rücklauftemperaturen bei ähnlichen Heizkreisen -> hydraulischen Abgleich durchführen Andreas Klein Folie 29

30 Heizkreismischer falsch dimensioniert Vorlauftemperaturen der Heizkreise folgen der Kesselvorlauftemperatur -> Stellzeit des Mischermotors verkürzen, Mischer verkleinern Andreas Klein Folie 30

31 Trinkwasserverordnung nicht erfüllt Warmwassertemperatur im Trinkwasserspeicher immer unter 60 C Zirkulationstemperatur immer unter 55 C -> Speichertemperatur auf 60 C erhöhen, Warmwassernetz hydraulisch abgleichen Andreas Klein Folie 31

32 bei hohem Energieaufwand hohe Vorlauftemperatur, häufiges Nachladen in der Nacht -> Wärmetauscher im Warmwasserboiler entkalken, Fühlerposition kontrollieren, Zirkulationsverluste reduzieren Andreas Klein Folie 32

33 Falsche Kesselfolgeschaltung häufige Taktung der Folgekessel Kessel 1 39 Starts / 24h Kessel Starts / 24h (= 6,6 Minuten Laufzeit) Kessel Starts / 24h Andreas Klein Folie 33

34 Optimierung der Kesselfolge Kessel 1 ohne Befund Kessel 2 hohe Abgastemperatur in 2. Stufe Kessel 3 hält nur sich selbst warm Andreas Klein Folie 34

35 Fazit Energiekostensteigerungen zwingen Anlagenbetreiber zu permanenter Verbesserung der Anlageneffizienz 80 % der 19 Mio. Heizungsanlagen in Deutschland sind optimierungsfähig. Messwertbasierte Verfahren nach DIN EN wie das Anlagen- EKG analysieren den Heizkessel ebenso wie das hydraulischen System und den Nutzer ohne Eingriff in die Anlage und zeigen Mängel auf. Auf Basis eines Anlagen-EKG mit anschließender Expertenanalyse können Anlagenmängel erkannt und Heizungsanlagen durch geringinvestive Maßnahmen optimiert werden. Das Anlagen-EKG kann zur Steigerung der Energieeffizienz und damit zur Energiekostensenkung im Bestand, aber auch zur Überprüfung der Abnahme bei Neuerrichtung einer Anlage oder zur Vorbereitung einer Anlagensanierung / Anlagencontracting eingesetzt werden. Andreas Klein Folie 35

36 Anwendungsmöglichkeiten Ein- bzw. Mehrfamilienhäuser Wohnanlagen Hotels Krankenhäusern Seniorenstiften Schulen Schwimmbädern Verwaltungsgebäuden Industriebetrieben Andreas Klein Folie 36

37 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Andreas Klein Folie 37