Energieeffizienzberechnung von Anlagen in Gebäuden und Industriebetrieben. Stephan-F. Reichinger Rockwool Technical Insulation

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Waldemar Hermann
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1 Energieeffizienzberechnung von Anlagen in Gebäuden und Industriebetrieben Stephan-F. Reichinger Rockwool Technical Insulation 1

2 Energie einsparen? Energieeinsparung ist die wertvollste Energieressource unserer Zukunft Energieeinsparung bedeutet häufig auch CO2-Einsparung Q VDI 4610 Energieeffizienz betriebstechnischer Anlagen: Aspekte der Wärme- und Kälteverluste 2

3 Anforderungen Wohngebäude EnEV Nichtwohngebäude EnEV Prozeßindustrie -?! 3

4 Energieflußbild der BRD 2009 in Mio. Tonnen Steinkohleeinheiten Anteil der erneuerbaren Energieträger am Primärenergiever brauch liegt bei 8,7% 1 Mio. t SKE entspr. 29,308 PJ * alle Zahlen vorläufig/geschätzt Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen 07/

Primärenergiever brauch liegt bei 8,7% 1 Mio. t SKE entspr.

5 Wofür wird Energie in der Industrie benötigt? Herstellung von Produkten Produktionsprozesse erfordern unterschiedliche Temperaturniveaus Wärmeenergie muss erzeugt und transportiert werden Wärmeverluste fallen beim Prozess und beim Transport an 5

unterschiedliche Temperaturniveaus Wärmeenergie muss erzeugt

6 Transport der Energie Wärmeverluste über die Rohrleitung Wärmeverluste über Flansche Wärmeverluste über Armaturen Wärmeverluste über Rohrhalterungen/Stützen Wärmeverluste über... 6

7 ... das haben wir schon immer so gemacht... übliche Spezifikationen fordern Einhaltung definierter Wärmestromdichten 150 7

8 Gesamtwärmeverlust einer Anlage setzen sich aus drei wesentlichen Elementen zusammen Wärmeverluste über das gedämmte Element Wärmeverluste über dämmtechnische Wärmebrücken Wärmeverluste über anlagenbedingte Wärmebrücken Q= Qi Q i ( Q + Q ) + Q WäDä dämmt WB Anlagen WB =. 8

Wärmeverluste über dämmtechnische Wärmebrücken Wärmeverluste über

9 Wärmeverluste einer Wärmebrücke Q& WB = k WB A WB ( ϑ ϑ ) M L Die Wärmedurchgangskoeffizienten sind i.d.r. unbekannt! 9

10 ... das haben wir noch nie so gemacht... der Anlagenbetreiber ist i.d.r. an einem möglichst niedrigen Gesamtwärmeverlust (W), bzw. spezifischen Wärmeverlust (W/m) oder (W/m²) der gesamten Anlage interessiert 10

11 ... das haben wir noch nie so gemacht... spezifischer Wärmeverlust Q/A: Q i A = ( Q + Q ) WäDä dämmt. WB A + Q Anlagen WB W m² Wärmestromdichte q: q = ( Q + Q ) WäDä A dämmt. WB W m ² 11

12 Merke! anlagenbedingte Wärmebrücken werden bei der spezifischen Wärmestromdichte q NICHT berücksichtigt! x 12

13 Prozessindustrie und Haustechnik Wärmeverluste gilt es nicht nur in der Prozessindustrie zu reduzieren tatsächlich ist die Haustechnik der Prozessindustrie um 30 Jahre voraus! 13

14 Energieverluste und einträge Energieverluste (z.b. über ungedämmte Rohrleitungen in Gebäuden) sind keine Energieverluste, weil sie dem Gebäude zugute kommen Energieverluste, und damit einträge, fallen nur an, wenn ohnehin geheizt werden muss (Heizphase bei Wohn- /Nichtwohngebäuden) 14

weil sie dem Gebäude zugute kommen Energieverluste, und damit einträge,

15 Irrtümer und die Folgen Zu hohe Raumtemperaturen durch falsch dimensionierte Belüftung Zu geringer Wirkungsgrad der Anlage durch zu hohe Wärmeverluste Zu hoher Temperaturabfall längs der Leitung Zu schnelle Auskühlung eines Behälters Quelle: Vortrag Dr. Martin Zeitler, FIW 15

zu hohe Wärmeverluste Zu hoher Temperaturabfall längs der Leitung Zu

16 Irrtümer und die Folgen Reduktion von Wärmeverlusten führt zu wirtschaftlicherer Betriebsweise von Anlagen in der Prozessindustrie und in der Haustechnik! In der Haustechnik wird die Energie dort abgegeben, wo sie auch definiert geregelt werden kann! 16

Prozessindustrie und in der Haustechnik!

17 Fallbeispiel Ein Stift in Nordrhein- Westfalen, karitative Einrichtung und Wohneinrichtung zugleich. Werkstätten ermöglichen behinderten Menschen eine abwechslungsreiche Beschäftigung. Behindertenwerkstätte für ca. 400 Personen Wohnstätte für ca. 380 Personen 17

Werkstätten ermöglichen behinderten Menschen eine

18 Lagebeschreibung Das Stift verfügt über 40 Gebäude, die von einer Energiezentrale (Gebäude 10) mit Warmwasser und Dampf versorgt werden. Zur Energieversorgung stehen 2 gasbefeuerte Heizkessel à 2,5 MW und ein Dampfkessel mit 1 MW Leistung zur Verfügung. 18

19 Lagebeschreibung Im Rahmen der VDI Erstellung soll die Nahversorgungsrohrleitung auf ein mögliches Verbesserungspotential untersucht werden. Die Nahversorgungsleitung (rote Linie) ist ca. 200 m und führt von der Energiezentrale (10) zu den Wohnheimen (11) Die Leitung verläuft im Freien unter einem Laubengang (außenluftberührt). 19

Die Nahversorgungsleitung (rote Linie) ist ca.

20 Nahwärmeversorgung des Wohnheims Technische Details Gesamtlänge 200 m; Die Rohrleitung wird im Freien unter einem Laubengang geführt. Rohrdimension: 150 m, DN m, DN 100 Vorlauf 92 C, Rücklauf 82 C Rohrleitungsdämmung: Dämmstoff: Lamellenmatte Dämmdicke 130 mm Es wurden keine Stützkonstruktionen verwendet Blechmantel aus Aluminiumblech (angelaufen) 20

Rohrdimension: 150 m, DN 150 50 m, DN 100 Vorlauf 92 C, Rücklauf 82 C

21 Nahwärmeversorgung des Wohnheims Technische Details Anlagebedingte Wärmebrücken 10 Absperrarmaturen Alle Absperrarmaturen sind gedämmt 26 Rohrbögen 10 Entleerungsöffnungen (gedämmt) 163 Rohraufhängungen 15 Rohrauflager aus Doppel-T-Trägern 21

22 Nahwärmeversorgung der Wohnheime Leitungsausgang aus Energiezentrale Typische Armaturendämmung 22

23 Nahwärmeversorgung der Wohnheime Anlagebedingte Wärmebrücke durch Rohrauflager Rohrleitungsführung im Laubengang 23

24 an Außenluft grenzende Nahwärmeversorgung 24

25 an Außenluft grenzende Nahwärmeversorgung 25

26 Wärmebrücke der Rohrauflager 26

27 Fehlerhafte Armaturenkappe 27

28 Wärmebrücke der Rohrauflager 28

29 Fehlende Pumpendämmung 29

30 Wärmebrücken Ungedämmtes Sicherheitsventil und Abblaseleitung 30

31 Nächste Schritte Energetische Gesamtoptimierung (gemäß der neuen VDI 4610-Richtlinie) unter Berücksichtigung folgender Aspekte: Erhöhung der Dämmstärke (min. EnEV %) Optimierung der Dämmung im Bereich der Wärmebrücke Rohrauflager Optimierung der Armaturendämmungen unter Berücksichtigung der Amortisationszeiten 31

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 32

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