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Laura Amsel
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volkswirtschaftlichen und betriebswirtschaftlichen

1 Willkommen Bienvenue Welcome Bedeutung der Wärmerückgewinnung aus NWG im Kontext der volkswirtschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Potenziale im Einzelfall Prof. Dr.-Ing. Christoph Kaup

2 Wärmerückgewinnung Nutzen der WRG Temperatur t ZUL -t AUL η t = Übertragungsgrad t ABL -t AUL =. Q WRG. Q Pot. Massenstromverhältnis 1:1 - Umrechnung ungleicher Massenströme Ф= Ф 1:1 (m 1 / m 2 ) 0,4 mit 0,8 < (m 1 / m 2 ) < 1,25 trocken.... DIN EN

3 WRG in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Entwicklung des Temperaturübertragungsgrades von WRG-Systemen 3

4 WRG in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Entwicklung der Verwendung von WRG-Systemen (mögliche Geräte) 4

5 WRG in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Jahr Geräte WRG- Nutzung Φ WRG ΔP WRG V ZUL Anteil RLT V D ZUL Anzahl % % Pa m³/h % Markt Mio. m³/h/a Basis 13,4 Jahre ,5 57, ,5 467, bis 2005 (Mittelwerte abgeschätzt) ,5 60, ,5 571, ,0 61, ,5 613, ,8 63, ,5 657, ,4 64, ,5 511, ,4 67, ,5 478, ,4 68, ,0 520, ,2 69, ,0 490, ,6 69, ,0 412, ,5 Marktdaten für im Inland (D) verkaufte RLT-Geräte 5

6 WRG in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Unter Berücksichtigung von 80,8 % kombinierter Zu- und Abluftgeräte und von 13,3, % reiner Zuluftgeräte Der Wärmebedarf im 24-h-Dauerbetrieb (8.760 h/a) der Anlagen liegt bei 31,33 kwh/(m³/h)/a. Damit bei durchschnittliche Laufzeit der Anlagen mit h/a folgt ein Wärmebedarf von 8,4 kwh/(m³/h)/a Multiplikationsfaktor von 13,4 (20 Jahre Lebensdauer mit 2 % abgezinst und 2 % Änderungssrate) Sanierungsquote von 6,4 % (Standardabweichung 2,5 %) ermittelt durch Expertenbefragung (n = 10) in 2014 (Nennungen 3 bis 10 %) Primärenergiefaktoren 2,6 für Strom, sowie 1,1 für Öl oder Gas Basis CO 2 Einsparung von 303 t CO 2 /GWh (Mittelwert aus 340 t/gwh Heizöl und 265 t/gwh Erdgas) 6

7 WRG in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Bedarf Nutzen Aufwand Nutzen Aufwand Netto Jahr Wärme WRG WRG el WRG sum. WRG el sum. WRG GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a GWh/a 1993 bis , , , , , , , , , , Wärmebedarf und WRG (NWG) in Deutschland 7

8 WRG in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Nutzen und Aufwand der WRG als Energiemengen für Deutschland 8

9 Regenerative Wärme in Deutschland Regenerative Wärmebereitstellung 2013 Wärmepumpen 8,5 TWh/a Quelle BWP 2013 Solarthermie 6,8 TWh/a Quelle ZSW AGEE-Stat Geothermie 9,5 TWh/a Quelle ZSW AGEE-Stat Summe 24,8 TWh/a Wärmerückgewinnung NWG 20,1 TWh/a Prognose ,8 TWh/a 9

Elektroenergieeffizienz DIN EN 13779 Lüftung von Nichtwohngebäuden Allgemeine Grundlagen und Aufgaben für Lüftungs- und Klimaanlagen Spezifische Ventilatorleistung = Specific Fan Power (SFP) P Input

10 Elektroenergieeffizienz DIN EN Lüftung von Nichtwohngebäuden Allgemeine Grundlagen und Aufgaben für Lüftungs- und Klimaanlagen Spezifische Ventilatorleistung = Specific Fan Power (SFP) P Input P SFP = = q V p fan η total P SFP P Input Spezifische Ventilatorleistung [W/(m³/s)] elektrische Leistungsaufnahme [W] q V Nennluftvolumenstrom [m³/s] p fan Gesamtdruckerhöhung [Pa] η total Systemwirkungsgrad Antrieb [-] 10

11 RLT P el in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Entwicklung der spezifischen Zuluft-Ventilatorleistung SFP 11

12 RLT P el in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Entwicklung der spezifischen Abluft-Ventilatorleistung SFP 12

13 RLT P el in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für SFP ZUL SFP ABL V ABL V ZUL Geräte RLT V D ABL P el ABL V D ZUL P el ZUL Gesamt Mio. W/(m³/s) W/(m³/s) m³/h m³/h Anzahl % Mio. m³/h MW/a m³/h MW/a MW/a ,5 552,6 240,6 571,5 301,6 542, ,5 502,9 215,9 613,5 324,7 540, ,5 510,0 222,2 657,8 344,9 567, ,5 337,4 152,7 511,3 265,2 417, ,5 419,4 180,2 478,2 242,5 422, ,0 472,4 197,7 520, , ,0 484,8 203,8 490,6 231,2 435, ,0 388,2 149,0 412, , Installierte elektrische Leistung von RLT-Geräten in NWG 13

14 RLT P el in NWG in Deutschland UCB-Studie 2014 für Entwicklung der neu installierten elektrischen RLT-Leistung P el in NWG 14

15 EU 1253/ Definition Ökodesign Verordnung EU 1253/2014 Referenzkonfiguration BVU (Zu- und Abluftgerät) ein Gehäuse mindestens zwei Ventilatoren (Zu- und Abluft) variable Drehzahlregelung (min. mehrstufig) eine Wärmerückgewinnung eine thermische Umgehung (Bypass) der WRG ein sauberes Feinfilter (min. F7) auf der Zuluftseite ein sauberes Mediumfilter (min. M5) auf der Abluftseite7 15

16 EU 1253/ SFP ΔP Fan.EHA ΔP int,eha ΔP add,eha ΔP ext,eha ODA ETA EHA SUP ΔP int,sup ΔP add,sup ΔP ext,sup ΔP Fan.SUP 16

17 EU 1253/ Effizienz Mindesteffizienzen von RLT-Geräten: Thermische Effizienz (WRG) Temperaturübertragungsgrad η t η tnrvu = (t 2 t 2 ) / (t 1 t 2 ) η t Temperaturübertragungsgrad der WRG [-] t 2 t 2 t 1 Temperatur der Zuluft nach der WRG [ C] Außenlufttemperatur [ C] Ablufttemperatur vor der WRG [ C] 17

18 EU 1253/ Effizienz WRG Mindesteffizienzen von RLT-Geräten: Thermische Effizienz (WRG) Temperaturänderungsgrad η t Stufe 1 ab 2016 η tnrvu von allen WRG-Systeme min. 67% η tnrvu von Kreislaufverbundsystemen min. 63% Stufe 2 ab 2018 η tnrvu von allen WRG-Systeme min. 73% η tnrvu von Kreislaufverbundsystemen min. 68% 18

19 EU 1253/ Effizienz WRG Mindesteffizienzen von RLT-Geräten: Elektroenergieeffizienz SFP internal (RLT) Effizienzbonus (E) Stufe 1 ab 2016 η tnrvu > 67 % (alle WRG-Systeme) E = (ɳ tnrvu - 0,67) 3000 sonst E = 0 Stufe 2 ab 2018 η tnrvu > 73 % (alle WRG-Systeme) E = (ɳ tnrvu - 0,73) 3000 sonst E = 0 19

20 EU 1253/ Effizienz WRG Mindesteffizienzen von RLT-Geräten: Elektroenergieeffizienz SFP internal (RLT) Effizienzbonus (E) Stufe 1 ab 2016 η tnrvu > 63 % (Kreislaufverbundsystem) E = (ɳ tnrvu - 0,63) 3000 sonst E = 0 Stufe 2 ab 2018 η tnrvu > 68 % (Kreislaufverbundsystem) E = (ɳ tnrvu - 0,68) 3000 sonst E = 0 20

21 EU 1253/ SFP Mindesteffizienzen von RLT-Geräten: Elektrische spezifische Leistung pro Ventilator SFP internal (RLT - BVU) Stufe 1 ab E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s Stufe 2 ab E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s 21

22 EU 1253/ SFP Mindesteffizienzen von RLT-Geräten: Elektrische spezifische Leistung pro Ventilator SFP internal (RLT - BVU - Kreislaufverbundsystem) Stufe 1 ab E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s Stufe 2 ab E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s 22

23 EU 1253/ SFP Mindesteffizienzen von RLT-Geräten: Elektrische spezifische Leistung pro Ventilator SFP internal (RLT) Stufe 1 ab 2016 F = 0 wenn Referenzkonfiguration erfüllt ist F = 160 wenn der M5 Filter fehlt F = 200 wenn der F7 Filter fehlt F = 360 wenn beide Filter M5 und F7 fehlen Stufe 2 ab 2018 F = 150 wenn der M5 Filter fehlt F = 190 wenn der F7 Filter fehlt F = 340 wenn beide Filter M5 und F7 fehlen 23

24 Optimierung im Einzelfall Auslegungsbeispiel: Jahressimulation Φ = 0,745 24

25 Optimierung im Einzelfall Auslegungsbeispiel: Basis VDI 4710 Frankfurt 25

26 Optimierung im Einzelfall 1. Fall: 6 d/w 14 h/d 26

27 Optimierung im Einzelfall 1. Fall: Optimum 0,68 27

28 Optimierung im Einzelfall 2. Fall: 5 d/w 8 h/d 28

29 Optimierung im Einzelfall 2. Fall: Optimum 0,59 29

30 Optimierung im Einzelfall 3. Fall: 7 d/w 24 h/d 30

31 Optimierung im Einzelfall 3. Fall: Optimum 0,74 31

32 Optimierung im Einzelfall 4. Fall: 7 d/w 24 h/d Minderung Wärmeund Kälteerzeugung 32

33 Optimierung im Einzelfall 4. Fall: Optimum 0,78 33

34 Conclusio Ergebnis o o o o o WRG ist volkswirtschaftlich bedeutend und sinnvoll. WRG macht betriebswirtschaftlich Sinn. WRG soll im Anwendungsfall optimiert werden! Betriebswirtschaftliches Optimum abhängig von: Kosten für Investition und Betrieb, Wartungs- und Unterhaltungskosten, Elektrobedarf durch WRG, Kapital- und sonstige Betriebskosten, Nutzen (Wärme- und Kälteertrag, sowie mehrfachfunktionale Nutzung). WRG soll beide Optima erfüllen! 34

35 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Bedeutung der Wärmerückgewinnung aus NWG im Kontext der volkswirtschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Potenziale im Einzelfall Prof. Dr.-Ing. Christoph Kaup

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