Hocheffizienz im Einsatz Einsparpotentiale durch Pumpentechnik

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1 Hocheffizienz im Einsatz Einsparpotentiale durch Pumpentechnik 1

2 WILO - Die Historie 2 nach 1920 Neuorientierung in Richtung Sanitär/Heizung 1872 Gründung des Unternehmens Louis Opländer Messing und Kupferwarenfabrik

3 Die Historie Patent für Umlaufbeschleuniger: Beginn der eigenen Fertigung nach 1920 Neuorientierung in Richtung Sanitär/Heizung 1872 Gründung des Unternehmens Louis Opländer Messing und Kupferwarenfabrik

4 Die Historie Markteinführung der Star-Wilo (1. vollelektronische Umwälzpumpe) 1928 Patent für Umlaufbeschleuniger: Beginn der eigenen Fertigung nach 1920 Neuorientierung in Richtung Sanitär/Heizung 1872 Gründung des Unternehmens Louis Opländer Messing und Kupferwarenfabrik

5 Die Historie Markteinführung der weltweit ersten Hocheffizienzpumpe Wilo-Stratos im Kalt- und Warmwasserbereich 2000 Gründung WILO-LG Pumps Ltd., Korea 1988 Markteinführung der Star-Wilo (1. vollelektronische Umwälzpumpe) 1984 Übernahme des französischen Pumpenherstellers Pompes Salmson seit 1965 WILO international: Aufbau eigener Tochterfirmen 1928 Patent für Umlaufbeschleuniger: nach 1920 Neuorientierung in 1872 Gründung des Unternehmens Louis Opländer Messing und Kupferwarenfabrik Beginn der eigenen Fertigung Richtung Sanitär/Heizung im Ausland

6 Die Historie Erstmalig: Einführung der 5 Jahresgarantie auf alle Nassläuferpumpen 2001 Markteinführung der weltweit ersten Hocheffizienzpumpe Wilo-Stratos im Kalt- und Warmwasserbereich 2000 Gründung WILO-LG Pumps Ltd., Korea 1988 Markteinführung der Star-Wilo (1. vollelektronische Umwälzpumpe) 1984 Übernahme des französischen Pumpenherstellers Pompes Salmson seit 1965 WILO international: Aufbau eigener Tochterfirmen 1928 Patent für Umlaufbeschleuniger: nach 1920 Neuorientierung in 1872 Gründung des Unternehmens Louis Opländer Messing und Kupferwarenfabrik Beginn der eigenen Fertigung Richtung Sanitär/Heizung im Ausland

7 Die Historie Einführung der neuen Hocheffizienzpumpe WILO Stratos Pico 2006 Erstmalig: Einführung der 5 Jahresgarantie auf alle Nassläuferpumpen 2001 Markteinführung der weltweit ersten Hocheffizienzpumpe Wilo-Stratos im Kalt- und Warmwasserbereich 2000 Gründung WILO-LG Pumps Ltd., Korea 1988 Markteinführung der Star-Wilo (1. vollelektronische Umwälzpumpe) 1984 Übernahme des französischen Pumpenherstellers Pompes Salmson seit 1965 WILO international: Aufbau eigener Tochterfirmen 1928 Patent für Umlaufbeschleuniger: nach 1920 Neuorientierung in 1872 Gründung des Unternehmens Louis Opländer Messing und Kupferwarenfabrik Beginn der eigenen Fertigung Richtung Sanitär/Heizung im Ausland

8 Referent 8 Siegbert Scheihing Dipl. Ing. (FH) WILO AG Vertriebsbüro Leonberg Hertichstrasse Leonberg Telefon: 07152/

9 Zukünftige Herausforderungen an die TGA 9 Energieverbrauch in Wohngebäuden der EU Elektrogeräte 11% Kochen 7% Warmwasserbereitung 25% Raumheizung 57% /KOM (2001) 226: Richtlinie des europ. Parlaments und des Rates über das Energieprofil von Gebäuden

10 Status Heizungsanlagen und Pumpen 10 26% 18% < 5 Jahre 5 bis 10 Jahre > 20 Jahre 15 bis 20 Jahre 10 bis 15 Jahre 12% 22% 22% 52% der Pumpen sind älter als 10 Jahre!

11 Betrachtung der Energieströme vor der EnEV 11 Verlustwärme Q V Erzeugte Wärme Q W Elektroenergie Q E

12 Betrachtung der Energieströme unter Berücksichtigung der Primärenergie 12 P. Pumpe t. HP z q H,d,HE = kwh/(m 2 a) ( ) f. p A N q H,d,HE flächenbezogener Hilfsenergiebedarf der Pumpe, in kwh/(m 2 a) Verlustwärme Q V Erzeugte Wärme Q W Elektroenergie Q E

13 Kompensationsmöglichkeit zwischen Gebäude und Anlage 13 kwh/ m a Q P 2 130,00 für das Gebäude nach EnEV geforderter Wert Gebäude und Anlage Anlage 66,00 = Gebäude 0,2 1,05 A/Ve [1/m] Gesamtenergiebedarf Gute Ausführung Schlechte Ausführung

14 Effizient - Betriebskostenrechnung Betriebskosten [ ] 40 % 80 % TOP S TOP-E Stratos 30/10 ungeregelt 30/1-10, Dp-v, Hs=5m 30/1-12, Dp-v, Hs=5m Betriebszeit [Jahre]

15 Betriebspunkt Grundlagen für die Anlagenberechnung

16 Die Förderhöhe ergibt sich aus den Widerständen 16 Formstücke Armaturen Heizkörper WILO-Heizungsumwälzpumpe Rohrleitungen Heizkessel

17 Die Fördermenge ergibt sich aus der benötigten Wärme 17 Heizkörper WILO-Heizungsumwälzpumpe Heizkessel

18 Förderhöhe H [mws] Der Betriebspunkt 18 Förderdruck Wassermenge Fördermenge V [m³/h]

19 Drehzahlregelung 19 Handschaltung

20 Förderhöhe H [mws] Die Pumpenkennlinie: 20 Fördermenge V [m³/h]

21 Neupumpe auswählen mit WILO - Pumpenspiegel 21

22 22 V O R S I C H T Studie der Universität Stuttgart,Prof. Bach, 1992: Pumpen sind 2-3 mal zu groß dimensioniert Studie des Bundesamt für Energiewirtschaft, Schweiz, 1996: Energieverbrauch kann um Faktor 3 reduziert werden

23 Überschlägige Anlagenermittlung im Bestand

24 spez. Wärmebedarf [W/m²] Überschlägige Berechnung einer Anlage 24 Abschätzung des Wärmebedarfs über Wohnfläche und spez. Wärmebedarf Nach DIN 4701, Ausgabe 1983 Gebäudeart Gebäudealtersklassen bis ab 1984 Einfamielienhaus freistehend Reihenhaus Eckhaus Mitelhaus Mehrfamilienhaus bis 8 WE > 8 WE

25 Berechnung des Wärmebedarfs 25 Q N = A N Q spez [ kw ] A N = beheizte Nutzfläche [ m² ] Q spez = spez. Wärmebedarf gemäß HeizAnlV [W/m²]

26 Berechnung des Volumenstroms 26 V PU = Q N 0,86 D [m³/h] V pu = Volumenstrom der Pumpe 0,86 = spez. Wärmekapazität [Wh/kgK] D = Auslegungs-Temperatur-Differenz [K] = K für Standard-Anlagen

27 Berechnung der Förderhöhe 27 HPu = R L ZF [mws] R = Rohrreibungskoeffizient (ca. 100 Pa/m) L = größte Länge der Leitungen (VL + RL) 2.0 Z = Zuschlagsfaktor für Summe der Einzelwiderstände } für Formstücke/ Armaturen = 1,3 gesamt für Thermostatventile = 1,7 für Formstücke/ Armaturen = 1,3 } gesamt für Thermostatventile = 1,7 für Mischer = 1,2 nur ca. 2,2 nur ca. 2,6

28 28 Wärmebedarf Q N = A N Q spez [kw] A N = von der Pumpe versorgte beheizbare Nutzfläche [m²] Q spez = max. spez. Wärmebedarf gem. HeizAnlV: 70 W/m² Wohngebäude mit mehr als 2 Wohnungen 100 W/m² freistehende Wohngebäude mit max. 2 Wohnungen Volumenstrom V PU = Q N 0,86 D [m³/h] 0,86 = 1 / 1,16 1,16 = spez. Wärmekapazität [Wh/kgK] D [K] = Auslegungs-Temperatur-Differenz =10-20K für Standard-Anlagen Förderhöhe H PU = R L ZF [m] R = Rohrreibungsverlust im geraden Rohr [Pa/m] Erfahrungswert R = 50 bis 100 Pa/m l = Länge des ungünstigsten Heizstranges [m] (Vor- u.rücklauf) ZF = Zuschlagsfaktoren für: Formstücke/ Armaturen 1,3 Thermostatventil 1,7 Mischer/Schwerkraftbremse 1,2 Formstücke + Armaturen + Thermostatventil 2,2 wie vor + Mischer/ Schwerkraftbremse 2,6

29 29 Einfamilienwohnhaus mit 120 m² beheizter Wohnfläche und spez. Wärmebearf von 100 W/m² Q n = V Pu = 120 m² W/m² 12 KW 0,86 20 K = 12 KW = 0,52 m³/h H Pu = 100 Pa/m 80 m 2, = 2,08 mws

30 ,5 1 1,5 2 2,5

31 Pumpenauswahl im Betriebsoptimum 31 wirkungsgradoptimierte Auslegung

32 Pumpenauswahl - Betriebspunkt im Kennlinienfeld der Pumpe 32 Variabler Volumenstrom bei Heizungsanlagen (Sekundärkreis) Bereich I (linkes Drittel) - Eine kleinere Pumpe wählen, wenn der Betriebspunkt in diesem Bereich liegt. H I II III Bereich II (mittleres Drittel) - Die Pumpe wird zu ca. 98% ihrer Betriebszeit im optimalen Betriebsbereich betrieben. Bereich III (rechtes Drittel) 1/3 1/3 1/3 V - Die geregelte Pumpe wird nur im Auslegungspunkt (d.h. wärmster/ kältester Tag des Jahres) im ungünstigen Bereich betrieben, d.h. ca. 2% ihrer Betriebszeit.

33 Pumpenauswahl - Wirkungsgrad Wilo Star-RS 25/6 33 H [m] 5 P 1 [W] 100 max eco Q [m 3/h] Q [m 3/h]

34 Pumpenauswahl - Optimierte Pumpenauswahl 34 Star-RS 25/6 2. Stufe: Leistungsaufnahme P 1 bei Q = 1,9 m 3 /h = 74 W H [m] 5 Wilo-Star-RS 25/6 1~ 230 V - R 1 P 1 [W] 100 max eco Q [m 3 /h] 1, Q [m 3 /h]

35 Optimierte Pumpenauswahl 35 Star-RS 25/6 2. Stufe: Leistungsaufnahme P 1 bei Q = 1,9 m 3 /h = Star-RS 25/4 max. Stufe: Leistungsaufnahme P 1 bei Q = 1,9 m 3 /h = 74 W 64 W H [m] 5 Wilo-Star-RS 25/4 1~ 230 V - R 1 Energie-Einsparung = 10 W ~14 % P 1 [W] max eco Q [m 3 /h] 1, Q [m 3 /h]

36 Pumpenregelung - Pumpen ein autarkes System 36 Regelkreis der Pumpe Drehzahl, Strom Pumpe Regler Sollwert Förderhöhe Spannungs-/ Frequenzverstellung Geregelte Pumpen eine Forderung der EnEV

37 Temperaturverlauf der Tage 37 Häufigkeit (Tage/a) um 7.00 Uhr Häufigkeit (Tage/a) um Uhr

38 Förderhöhe H m Pumpenregelung - Ungeregelte Pumpe 38 H 2 Teillast, neuer Betriebspunkt H 1 Max. Kühl-/Heizlast: Betriebspunkt = Maximalpunkt Q 2 Q 1 Förderstrom Q m³/h

39 Drehzahlregelung 39 Elektronisch stufenlos geregelt - Selbsttätige Regelung mit unterschiedlichen Reglungsarten Elektronikpumpen haben sehr viele Drehzahlstufen - Kennlinienfeld

40 Förderhöhe H m Drehzahlregelung 40 Elektronisch stufenlos geregelt - Selbsttätige Differenzdruckregelung n max n regel 1. Eine Sensorik ermittelt die aktuelle Förderhöhe (Istwert). H 2 n regel n regel n regel n regel n regel 2 Ungeregelte Pumpe 2. Die Elektronik erkennt die Abweichung zwischen dem Sollwert (Punkt 1) und dem Istwert (Punkt 2). H Der Regler reduziert die Drehzahl und bringt die Förderhöhe wieder auf den Sollwert (Punkt 3). Q 1 Q 2 Förderstrom Q m³/h

41 Energieklassifizierung 41 Leichtere energetische Einschätzung durch Energieklassifizierung bei Naßläuferpumpen

42 eta [%] 42 Wirkungsgradverlauf geregelte Naßläufer 60 Rp 1 1/4 Dp-c H = 6m 30 ACM - PWM ACM - FU ECM - FU 0 1,5 3 4,5 6 Q [m3/h] ACM (PWM / FU) zu ECM

43 43

44 Stiftung Warentest Studie belegt das Einsparpotential von Hocheffizienzpumpen 44 Bezogen auf Nenn-/Betriebspunkt, Q= 1,5 m³/h, H= 1,5 m bei Betriebsstunden Tarif: 19 Cent/kWh

45 45 Wilo Stratos-Eco Wilo Star-E 25 Wilo Star-RS

46 Die neue Dimension der Hocheffizienz 46 > Komplett neue Hydraulik und neue Motortechnologie mit Pole-Core Wicklung für beste Effizienz: > min. Leistungsaufnahme nur 3 Watt > Energieklasse A mit 90% Stromeinsparung 70 / Jahr Bei nur 45 kwh Jahresstromverbauch fallen lediglich 9 Stromkosten an! 0 RS 25/60r RS 25/4 Star-E 25/4 Stratos ECO 25/1-3 Stratos PICO 25/1-4

47 Effizient - Betriebskostenrechnung 47 Betriebskosten [ ] WILO Star RS 40 % WILO Star E 90 % WILO Stratos Eco WILO Stratos PICO Betriebszeit [Jahre]

48 Wilo-Stratos PICO. 48 Differenzdruckregelung Δp-c oder Δp-v Nachtabsenkung Förderhöhe Leistungsaufnahme Automatische Entlüftungsfunktion Verbrauch Hilfefunktion

49 Kostendarstellung 49

50 Es hat schon seinen Grund, warum Wilo-Pumpen grün sind. 50