FACHSEMINAR «Intelligent planen und Energiekosten sparen»

Transkript

1 FACHSEMINAR «Intelligent planen und Energiekosten sparen» «Innovative Systeme zur Beheizung und Kühlung von Gebäuden»

2 Referenten Rolf Blatter Geschäftsführer, EMB Pumpen AG David Hiltensperger Leiter Technik, EMB Pumpen AG Kontakt: Telefon:

3 Agenda Effiziente Bereitstellung des benötigten Volumenstromes in Deckenstrahlungsheizungen h und -kühlung. > EMB Pumpen AG > Einsparpotentiali > Drehzahlregelung > Förderung zäher Medien > Anlagengerechte Pumpenauslegung/ -auswahl > Warum eine geregelte Pumpe? > Lebenszykluskosten (LCC) > Norm 2013: Neue gesetzliche Normen

4 EMB Pumpen AG - Rheinfelden

5 Historie der EMB und der Wilo Gruppe

6 Strategische Erfolgsfaktoren > Geschäftsfelder und Marktsegmente Gebäudetechnik, Wasserwirtschaft, Industrie > Klare Segmentierung mit 2 Marken EMB, WILO > Alles aus einer Hand > Motivierte Mitarbeiter > Zufriedene und loyale Kunden

7 Geschäftsfelder Heizung, Klima, Kälte Wasserversorgung Abwasserentsorgung & Behandlung

8 Marktsegmente Industrie Gebäudetechnik Wasserwirtschaft

9 Umwälzpumpen Heizung, Klima, Lüftung EMB TOP-Z EMB IS EMB Stratos-Micra EMB Stratos

10 Pumpen und Anlagen der Marke Gebäudetechnik / Industrie: Heizung-, Klima-, Kältetechnik

11 Pumpen und Anlagen der Marke Gebäudetechnik: Wasserversorgung und Abwassertechnik

12 Wasserwirtschaft für Industrie und Kommunen Städtische Wasserversorgung Gewerblich, industrielle Bewässerung Sprinkler- Anlagen Baugruben- entwässerung Klärtechnik

13 Umsatz EMB Pumpen AG CAGR = 8,5%

14 Motivierte Mitarbeiter Flache Hierarchien fördern die Eigenverantwortung Identifikation durch Verantwortung Niedrige Fluktuation Zufriedene Mitarbeiter, zufriedene Kunden Wir sind gemeinsam erfolgreich

15 Zufriedene Kunden und Betreiber Zentrum Paul Klee, Bern Spital Triemli, Zürich Fabrikation Ricola, Laufen Palais Wilson, Genève Endress+Hauser Flowtec AG, Reinach BL Messeturm, Basel

16 Systemhaus

17 Systemhaus Technikraum

18 Statistikaussage 95 % aller Heizungsanlagen in der Schweiz haben erhebliches Einsparpotential... - richtige Dimensionierung - Einstellungen und Abstimmung - Pumpentechnologie

19 Ursachen? > fehlender hydraulischer Abgleich der Verteilerstränge und der Verbraucher untereinander > keine leistungsadaptierende Pumpenregelung > Vernachlässigung des Wirkungsgrades der Pumpe im Betriebspunkt der Anlage > grosse Sicherheitsreserven in der Dimensionierung > bigger is better > jährliche Betriebszeit > Pumpenlaufzeit liegt deutlich über Kälteerzeugerlaufzeit [Fallstudie eines Krankenhauses. TU Dresden. 2001]

20 Schweizer Studie über das Sanierungspotential von Heizungspumpen (Ravel 1992) Gebäude Anzahl Wohnungen pro Anlage Anzahl Anlagen Anzahl Pumpen inkl. Kessel-, WW-, Lüftung. etc Mittlere Leistung Bereich der Leistungsaufnahme Effektiv Energieverbrauch Leistung nötige vor redimensio- hydraul. Sanierung niert Nutzleistung (5000h/a) Energieverbrauch nach Sanierung [W] [W] [W] [GWh/a] [W] [GWh/a] EFH, MFH bis ca. 3 WE '000 1'500' MFH, kleine DL-Gebäude ' ' MFH, kleine und mittlere DL-Gebäude ' ' MFH Siedlung, DL (5000) und Industrie Gebäude und ' ' TOTAL 1'470'000 2'650' Einsparung durch richtige Dimensionierung 70% Gwh/pa dies entspricht ca. 13% Jahresproduktion KKW Leibstadt.

21 Energiebedarf > Pumpensysteme sind verantwortlich für etwa 20% des elektrischen Energiebedarfs weltweit [worldpumps 01/2004] > In der Schweiz hat es 2,7 Mio. Heizungspumpen > jährlicher Verbrauch der Pumpen ca GWh [Ravel 1992] > Einsparpotential von 70% nur durch richtige Dimensionierung möglich (Ohne ECM-Technologie von Stratos). Das entspricht ca. 2.5% vom Schweizerischen Gesamtenenergieverbrauch. > Weitere 30% bis 40% Einsparpotential durch ECM- Technologie (Stratos) möglich.

22 Einflussparameter der Pumpenleistung > Pumpenbauart und Wirkungsgrad > Güte der Auslegung > ungeregelte / geregelte Pumpen

23 Geregelt oder ungeregelt? Ungeregelte Pumpe Förde erhöhe H m H 2 H 1 Teillast, neuer Betriebspunkt Max. Kühl-/Heizlast: Betriebspunkt = Maximalpunkt Q 2 Q 1 Förderstrom Q m³/h

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

25 Energieeinsparpotentiale durch Drehzahlregelung Physikalische Zusammenhänge - Der Förderstrom ist proportional der Drehzahl Q 1 n 1 = Q 2 n 2 - Der Druck ist proportional dem Quadrat der Drehzahl H 1 n 1 = H 2 n Der Leistungsbedarf ist proportional P 1 n 3 1 P 2 n der 3. Potenz der Drehzahl 2

26 Energieeinsparpotentiale durch Drehzahlregelung Leistungsbedarf > Verhältnis Leistungsaufnahme / Drehzahl P alt n 1 P neu n 2 3 d. h. ½ Drehzahl ⅛ Leistungsaufnahme Beispiel: P alt = 7,5 kw n 1 n 2 / = /min = /min P neu P alt n 2 n 1 3 P neu 7, ,88 kw

27 Der Sicherheitszuschlag bei der Rohrnetzberechnung geplante Rohrnetzkennlinie geplanter Betriebspunkt Pumpe A Pumpe B H C A B wirkliche Rohrnetzkennlinie wirklicher Betriebspunkt korrigierter Betriebspunkt A B Förderstrom Q Leistungsersparnis P H = Sicherheitszuschlag bei der Rohrnetz - berechnung bedeutet 30 % größerer Stromaufwand C Förderstrom Q

28 Auslegung einer ungeregelten Pumpe Betriebspunkt im Kennlinienfeld: Volumenstrom V PU Bereich I (linkes Drittel) Förderhö öhe H m m I II III Eine kleinere Pumpe wählen, wenn der Betriebspunkt in diesem Bereich liegt. Bereich II (mittleres Drittel) Die Pumpe ist optimal gewählt, wenn der Betriebspunkt hier liegt. 1/3 1/3 1/3 Bereich III (rechtes Drittel) Eine größere Pumpe Förderstrom Q m³/h wählen, wenn der Betriebspunkt in diesem Bereich liegt.

29 Auslegung einer geregelten Pumpe Variabler Volumenstrom 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.

30 Förderung von zähem Medium mit Kreiselpumpen Änderung der Pumpendaten bei Fördermedien mit anderer Viskosität ität und Dichte > Heisswasserförderung in der Gebäudetechnik > Datenkorrektur kann vernachlässigt werden > Gravierende Veränderung des Fördermediums Wasser ab 10 % Volumenanteil (z.b. Verwendung von Glykol) > Neuermittlung der Pumpendaten Q,H und P für die Förderung von Flüssigkeiten höherer Viskosität

31 Einfluss der Zähigkeit auf die Pumpenkennlinie

32 Anlagengerechte Pumpenauslegung

33 Anlagengerechte Pumpenauslegung Q = 14,2 m³/h H = 3.97 m T v = 16 C T r = 19 C

34 EMB Select Pumpen-Planungssoftware für Pumpen, Systeme und Komponenten EMB-Select Select > Berechnung > Auslegung > Katalog & Artikelrecherche > Pumpen-Austausch > Dokumentation > Stromkosten- und Amortisationsberechnungen > Lebenszykluskosten (Life Cycle Costs) > Datenexport nach Acrobat PDF, GAEB, Datanorm, VDMA, VDI, CEF > Automatisches Internet-Update

35 Anlagengerechte Auslegung mit EMB Pumpen Select

36 Pumpenauslegung Stratos 40/1-8 p-c c Energieeinsparpotential bei Drehzahlregelung p-cc Q = 14,18 m³/h P = 309 W H = 3,97 m 1 Q=40m³/h 4,0 H = 3,97 m P 1 = 104 W W

37 Pumpenauslegung Stratos 40/1-8 p-v v Energieeinsparpotential bei Drehzahlregelung p-vv (Sollwert auf 5,3 m) Q = 14,1818 m³/h H = 3,97 m Q=40m³/h 4,0 H = 2,6 m P 1 = 309 W P 1 = 55,6 W - 253,4 W

38 Life Cycle Costs (Lebenszykluskosten) Der Kaufpreis ist nicht alles! Betrachten Sie immer das Ganze!

39 Eisberg der Kosten Planung Installationskosten Pumpenkosten Energie Personal Reparatur Ver- Betriebs- Ent- Wartung und waltung mittel sorgung Betriebskosten

40 Lebenszykluskostenvergleich mit EMB-Select > Förderstrom Q = 14,17 m³/h > Förderhöhe H = 3.97 m > Energiekosten 0,23 CHF/kWh

41 Lebenszykluskostenvergleich mit EMB Pumpen Select

42 Lebenszykluskostenvergleich Standard TOP-S 40/10

43 Lebenszykluskostenvergleich EMB Stratos 40/1-8 CHF

44 Was heisst Innovation für den Kunden? z.b. EMB Stratos CHF 7'000 CHF 6'000 CHF 5'000 Gesamtkoste en An nschffung & En nergie CHF 4'000 CHF 3'000 CHF 2'000 CHF 1'000 CHF Betriebsjahre TOP-S 40/10 Stratos 40/1-8, dp-v, Hs=14,2m

45 Energieklassifizierung für Nassläufer Heizungspumpen > In Europa ~ 120 Millionen Heizungspumpen > Verbrauch pro Jahr ~ Gigawattstunden > Einsparpotential laut IEA* von 70%. > Mögliche Einsparung Gigawattstunden pro Jahr. > Bisherige, freiwillige Kennzeichnung der Pumpenhersteller: Energieklasse A-G Die Energieklasse A gilt für alle Pumpen mit einem Energie- Effizienz-Index (EEI) <0,40. > Neue gesetzliche Regelungen werden alle Pumpenarten betreffen. Diese sind sind in der EU schon verbindlich und eine Übernahme in der Schweiz wird mittels Energieverordnung im Sommer erwartet. Ab 2013 sind dann nur noch Nassläuferpumpen mit einem EEI <0.27 erlaubt. *IEA (International Energy Agency)

46 Norm 2013/2015 Nassläuferpumpen: = Aufgrund der Energieverordnung CH resp. Ökodesign-Richtlinie EU bereits umgesetzt = Umsetzung in der Schweiz nach Übernahme in die Energieverordnung g( (erwartet Sommer 2011)

47 Auswirkungen konkret Schon heute «auf Norm» ab 2015!

48 Norm 2013/2015 Trockenläuferpumpen: Energieklasse nach ErP IEC Code aktuell ErP EFF Code alt Super Premium Efficency IE4 Premium Efficiency IE3 High Efficiency IE2 EFF 1 Standard Efficiency IE1 EFF2 Below Standard Efficiency EFF3 IE = Neue Norm der IEC (ErP Kommission) EFF = Alte Bezeichnung vom CEMEP (Herstellerverband elektrischer Geräte)

49 Norm 2013/2015

50 St. Antonius Krankenhaus in Nieuwegein (Holland) Vergleich Lebenszykluskosten der Stratos 50/1-8 mit einer Standardpumpe > Vollkostenrechnung auf Lebenszyklus 12 Jahre ausgelegt (internationaler Standard /Lastprofil Blauer Engel) Berücksichtigt werden: > Anschaffungspreis > Energieverbrauch im Lebenszyklus > Inflationsrate > Preis für 1 kwh > Reparaturhäufigkeit > Leistungsaufnahme der Pumpe im jeweiligen Lastfall

51 St. Antonius Krankenhaus in Nieuwegein (Holland) Lebenszykluskosten im Einzelnen EUR Standardpumpe (St.Antonius) LCC: 3329 EUR Stratos 50/1-8 LCC: 1802 EUR Entsorgung Installation Reparaturkosten Energiekosten Investition

52 St. Antonius Krankenhaus in Nieuwegein (Holland) Lebenszykluskostenvergleich Stratos - Standardpumpe EUR Standardpumpe Stratos Jahr

53 Drehzahlregelung Nassläufer Synchron-ECM-Technologie Stratos-Micra Stratos H max 6 / Q max 2,8 PN10 T:+2 C C R 1-1¼ /bis 3-40 W H max 12 / Q max 100 PN10(16) T:-10 C C R 1¼ - DN 100 / bis 0,6 kw

54 Drehzahlregelung Elektronisch geregelte Trockenläufer IP-E/DP-E IE/IE-D IE-PC H max 28 / Q max 155 PN 16 T:-10 C C DN 32 - DN 80 / bis 4kW H max 39 / Q max 210 PN 16 T:-20 C C DN 32- DN 80 / 5,5-7,5 kw H max 50 / Q max 250 PN 16 T:-20 C C DN 65- DN 100/11-22 kw

55 Fazit: Pumpen für Wärme, Kälte und Klima EMB Pumpen > Standard und Elektronikpumpen > ECM Pumpentechnik bei Stratos und Stratos-Micra > Integrierte elektronische Regelung > Ideale Leistungsanpassung - bei Überdimensionierung - bei ausgeprägten Gebäudelastprofilen > Problemlose Anbindung an die Gebäudeautomation = Energieeffizienz! Fachseminar «Intelligent planen und Energiekosten sparen» 8. November 2007, Bern

56 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit