Einfache Kostenüberwachung mittels in Umwälzpumpen integrierter Wärmemengenerfassung.

Transkript

1 Einfache Kostenüberwachung mittels in Umwälzpumpen integrierter Wärmemengenerfassung.

2 Wärmeenergie Warum sollte Wärmeenergie gemessen werden? Geeichte Energiemessung Erfassung der Wärmeenergieverteilung Erfassung der Wärmeenergieverteilung mit der Pumpe Genauigkeitsdifferenz und ihre Bedeutung Schlussfolgerungen Datenbuskommunikation

3 Wärmeenergie Warum sollte Wärmeenergie gemessen / erfasst werden? Es gibt mehrere Gründe, warum die Wärmeenergie in einer Anlage gemessen werden sollte. Heizkostenabrechnung Wärmeenergieverteilung Überwachung und Energiemanagement Heizkostenabrechnung Wärmeenergieverteilung Überwachung und Energiemanagement

4 Heizkostenabrechnung Geeichte Energiemessung Europäische Norm (pren bis pren :2006) Diese europäische Norm legt die allgemeinen Anforderungen für Wärmemengenzähler fest. (pren ) Diese europäische Norm legt die Anforderungen an die Konstruktion von Wärmemengenzählern fest. (pren ) Diese europäische Norm legt die Anforderungen an den Wärmemengenzähler hinsichtlich Datenaustausch und Schnittstellen fest. (pren ) Diese europäische Norm legt Prüfungen für die Bauartzulassung für Wärmemengenzähler fest. (pren ) Diese europäische Norm legt die Erstüberprüfung fest und gilt für Wärmemengenzähler. (pren ) Diese europäische Norm legt den Einbau, die Inbetriebnahme, die Überwachung und die Wartung von Wärmemengenzählern fest (pren )

5 Heizkostenabrechnung Typischer Heizkreis - direkte Messung (pren ) Legende: A Abstand 10 DN B Abstand 8 DN 1 Bereitgestellt vom Fernwärmeunternehmen 2 Vom Eigentümer 3 Ablass 4 Warmwasserspeicher 6 Heizkreis 7 Wärmehauptleitung 8 Vorlaufleitung 9 Rücklaufleitung Wärmemengenzähler für die Heizkostenabrechnung Legende: 20 Absperrventil 21 3-Wege-Ventil 22 Rückschlagventil 23 Sicherheitsventil 24 Steuerventil 25 Manometer 26 Pumpe 27 Sieb 28 Wärmemengenzähler 29 Differenzdruckventil 30 Programmiergerät 31 Raumthermostat 32 Thermostat 33 Thermometer 34 Temperaturfühlerpaar 35 Trinkwasser - kalt 36 Trinkwasser - warm 37 Trinkwasser - Zirkulation

6 IM ALLGEMEINEN Heizkostenabrechnung Typischer Heizkreis direkte Messung (pren ) Formel für Wärmeübertragung Die Wärme, die an einen bzw. von einem Körper übertragen wird, kann anhand seiner Masse, der spezifischen Wärmekapazität und der Temperaturänderung berechnet werden. In einem Wärmemengenzähler wird Änderungsrate der Enthalpie zwischen den Vor- und Rücklauf über einen Wärmetauscher durch Integration über die Zeit ermittelt. Die entsprechende Gleichung lautet: = Dabei gilt: Q ist die abgegebene oder aufgenommene Wärmemenge q m ist der Massestrom des energietragenden Flüssigmediums, das durch den Wärmemengenzähler fließt; h ist die Differenz der spezifischen Enthalpien des energietragenden Flüssigmediums zwischen den Vor- und Rücklauftemperaturen in einem Wärmetauscherkreis. t ist die Zeit.

7 Heizkostenabrechnung Abrechnungsbeispiel für eine Wärmeenergieberechnung Formel für Wärmeübertragung: = Q = Wärmemenge in kwh => = T F = Medientemperatur im Vorlauf = 50 C (Genauigkeitsangabe) T R = Medientemperatur im Rücklauf = 30 C (Genauigkeitsangabe) q m = Durchfluss = 26 m 3 /h (basierend auf einer tatsächlichen Durchflussmessung) K = t = Tabellenwert des Wärmekoeffizienten des Mediums (T F = 50 und T R = 30) = 1,155 (Tabellenwert) 10 h = => = , =6006

8 Erfassung der Wärmeenergieverteilung Eine Erfassung der Wärmeenergieverteilung kann aus verschiedenen Gründen erfolgen. Individuelle Heizkostenabrechnung in Wohnungen oder Gebäudezonen. Überwachung und Energiemanagement in Gebäudeblöcken oder -zonen. Genauigkeit im Meterbereich Wärmemengenzähler im Meterbereich für die Heizkostenabrechnung bzw. eine Erfassung der Wärmeenergieverteilung

9 Erfassung der Wärmeenergieverteilung Wärmeenergieverteilung in vier Zonen im Meterbereich Durchfluss im Ostflügel = 15 T F = 53 C T R = 30 C. K=1.155 t = 15 Stunden Durchfluss im Westflügel = 17 T F = 53 C T R = 29 C K=1.155 t = 15 Stunden Durchfluss im Südflügel = 19 T F = 53 C T R = 27 C K=1.155 t = 15 Stunden Durchfluss im Nordflügel = 12 T F = 53 C T R = 29 C K=1.155 t = 15 Stunden OST 1900 m2 WEST 2200 m2 SÜD 2500 m2 NORD 1500 m2 = Q Anlage = kwh Q im Ostflügel = 5977 kwh % Q der Anlage = 22 Q im Westflügel = 7069 kwh % Q der Anlage = 27 Q im Südflügel = 8559 kwh % Q der Anlage = 32 Q im Nordflügel = 4990 kwh % Q der Anlage = 19

10 Erfassung der Wärmeenergieverteilung mit der Pumpe Eine Erfassung der Wärmeenergieverteilung mit der Pumpe hat folgende Aufgaben: Angabe des individuellen Energieverbrauchs in Wohnungen oder Zonen. Überwachung und Energiemanagement in Gebäudeblöcken oder -zonen. Pumpe - Anzeige durch Wärmemengenzähler oder Erfassung der Wärmeenergieverteilung

11 Erfassung der Wärmeenergieverteilung mit der Pumpe Beispiel einer Wärmeenergieberechnung mit der MAGNA Formel für Wärmeübertragung: = => = Q = Wärmemenge in kwh T F = Medientemperatur im Vorlauf = 50 C (Sensorgenauigkeit = 3%) T R = Medientemperatur im Rücklauf = 30 C (Sensorgenauigkeit = 2 %) Q m = Durchfluss = 26 m 3 /h (typische Durchflussmenge q Genau = 1,50 m 3 /h) K = t = Tabellenwert des Wärmekoeffizienten des Mediums (T F = 50 und T R = 30) = 1,155 (Tabellenwert) 10 h =( + ) => =(26+1,50) 50 1, ,02 1, =6538

12 Erfassung der Wärmeenergieverteilung mit der Pumpe Aufteilung in vier Zonen mit der MAGNA3 Wärmemengenerfassung Durchfluss im Ostflügel = 15 T F = 53 C T R = 30 C. t = 15 Stunden = Q Anlage = kwh K=1.155 Durchfluss im Westflügel = 17 T F = 53 C T R = 29 C t = 15 Stunden K=1.155 Durchfluss im Südflügel = 19 T F = 53 C T R = 27 C t = 15 Stunden K=1.155 Durchfluss im Nordflügel = 12 T F = 53 C T R = 29 C t = 15 Stunden K=1.155 q a =0,88m 3 /h q a =0,93m 3 /h q a =1,05m 3 /h q a =0,78m 3 /h OST 1900 m2 WEST 2200 m2 SÜD 2500 m2 NORD 1500 m =(15+0,88) 53 1, ,02 1, Q im Ostflügel = 6600 kwh % Q der Anlage = 25 Q im Westflügel = 7769 kwh % Q der Anlage = 29 Q im Südflügel = 9396 kwh % Q der Anlage = 35 Q im Nordflügel = 5538 kwh % Q der Anlage = 21

13 Genauigkeitsdifferenz und ihre Bedeutung = Durchfluss im Ostflügel = 15 K=1.155 T F = 53 C T R = 30 C. q a =0,88m 3 /h t = 15 Stunden OST 1900 m2 Durchfluss im Westflügel = 17 T F = 53 C T R = 29 C t = 15 Stunden K=1.155 q a =0,93m 3 /h WEST 2200 m2 Durchfluss im Südflügel = 19 T F = 53 C T R = 27 C t = 15 Stunden K=1.155 q a =1,05m 3 /h SÜD 2500 m2 Durchfluss im Nordflügel = 12 T F = 53 C T R = 29 C t = 15 Stunden K=1.155 q a =0,78m 3 /h NORD 1500 m2 Q Anlage = kwh Geeichte Energiemessung Q im Ostflügel = 5977 kwh % Q der Anlage = 22 Geeichte Energiemessung Q im Westflügel = 7069 kwh % Q der Anlage = 27 Geeichte Energiemessung Q im Südflügel = 8559 kwh % Q der Anlage = 32 Geeichte Energiemessung Q im Nordflügel = 4990 kwh % Q der Anlage = 19 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Ostflügel = 6600 kwh % Q der Anlage = 25 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Westflügel = 7769 kwh % Q der Anlage = 29 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Südflügel = 9396 kwh % Q der Anlage = 35 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Nordflügel = 5538 kwh % Q der Anlage = 21

14 Genauigkeitsdifferenz und ihre Bedeutung Q Anlage = kwh Geeichte Energiemessung Q im Ostflügel = 5977 kwh % Q der Anlage = 22 Geeichte Energiemessung Q im Westflügel = 7069 kwh % Q der Anlage = 27 Geeichte Energiemessung Q im Südflügel = 8559 kwh % Q der Anlage = 32 Geeichte Energiemessung Q im Nordflügel = 4990 kwh % Q der Anlage = 19 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Ostflügel = 6600 kwh % Q der Anlage = 25 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Westflügel = 7769 kwh % Q der Anlage = 29 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Südflügel = 9396 kwh % Q der Anlage = 35 MAGNA3 Wärmeenergieerfassung Q im Nordflügel = 5538 kwh % Q der Anlage = 21 Gesamtdifferenz in % zwischen einer geeichten Energiemessung und einer Wärmemengen-zählung mit der Magna3: %= ( ä ) %= ( ) = Differenzanteil zwischen den verschiedenen Zonen: Differenz zwischen der Wärmemengenzählung mit der Magna3 und einer geeichten Energiemessung: 3 % im Ostflügel Differenz zwischen der Wärmemengenzählung mit der Magna3 und einer geeichten Energiemessung: 2 % im Westflügel Differenz zwischen der Wärmemengenzählung mit der Magna3 und einer geeichten Energiemessung: 3 % im Südflügel Differenz zwischen der Wärmemengenzählung mit der Magna3 und einer geeichten Energiemessung: 2 % im Nordflügel

15 Wärmeenergieerfassung mit der Pumpe Schlussfolgerungen Die Pumpen können zur Wärmemengenerfassung eingesetzt werden und erfüllt folgende Aufgaben: Angabe des individuellen Energieverbrauchs in verschiedenen Zonen. Überwachung und Energiemanagement in Gebäudeblöcken oder -zonen. Die Pumpe ist kein geeichter Wärmemengenzähler und kann nicht für eine übliche Heizkostenabrechnung verwendet werden. Eine präzise Wärmemengenerfassung mit der Pumpe ist von folgenden Faktoren abhängig: Durchflussgenauigkeit in der spezifischen MAGNA3 (Interner und externer) Temperatursensor / Genauigkeitsklasse Die Auswahl der richtigen Pumpengröße für die auszuführende Aufgabe Die Pumpe besitzt die gleiche Verteilungstendenz in einer Mehrzonenanlage wie ein geeichtes Wärmeenergie-Messgerät. Die Erfassung der Wärmemenge der Pumpe ist bei der richtigen Auslegung sowie Verwendung eine leistungsstarke Funktion.

16 Datenbuskommunikation

17 Datenbuskommunikation Gebäudetechnik Durchfluss Energieverbrauch Druck Temperatur Pumpenstatus Ect.

18 Datenbuskommunikation Kommunikation der Pumpen

19 Datenbuskommunikation Beispiel mit Ein- Ausgänge Alarm! Pumpe Stop

20 Datenbuskommunikation Beispiel mit Buskommunikation 145 Starts Energieverbrauch Frequenz Zeit 14:27:43 Speed is 72 % Wassertemp. 55 C Leistung 40 W Controlmode Prop. Druck Sollwert 8 m Lastprofiel Alarm! Betriebsstunden hours 231 V Sensor Betriebsmeldung Warnung Durchfluss1 5 m3/h Geregelt von BUS Istert 3 Bar Ext. Sollwertführung Max Durchfluss 18 m3/h

21 Datenbuskommunikation Das CIM/CIU Konzept CIM wird in die Pumpe integriert Grundfos CUE, MP weitere Produkte CIM ist in einem externen Gehäuse montiert (CIU Communication Interface Unit) Communication Interface Modules (CIM)

22 Datenbuskommunikation Wozu eine Kommunikationskarte? Grundfos GENIbus Standard Feldbus

23 Datenbuskommunikation Verfügbare Schnittstellen CIM 200 Modbus RTU CIM 500 Modbus TCP CIM 270 GRM CIM 500 GRM CIM 250 GSM / GPRS / SMS CIM 200 COMLI CIM 050 GENIbus CIM 300 BACnet MS/TP CIM 500 BACnet IP CIM 150 PROFIBUS DP CIM 500 PROFINET CIM 100 and 110 LON

24 External GENIbus MAGNA UPE MAGNA: add on UPE: built in MAGNA3 0,25-2,2 kw E-pump 2,2-11 kw E-pump kw E-pump CUE CU352 MPC Multi-E MP 204 Dedicated Controls Sewage autoadapt Multi-B Digital dosing Built in Built in Built in Built in Built in Built in CIM 050 CIM 050 CIM 050 CIM 050 CIU 902 CIM 050 LON CIU 100 CIM 100 CIM 100 CIU 100 CIM 100 CIU 100 CIM 110 CIU 100 Not available Not available Not available CIM 110 Not available Profibus DP CIU 150 CIM 150 CIM 150 CIU 150 CIM 150 CIU 150 CIM 150 CIU 150 CIU 150 CIM 150 CIU 152 Not available DDA E-box 150 Modbus RTU CIU 200 CIM 200 CIM 200 CIU 200 CIM 200 CIU 200 CIM 200 CIU 200 CIU 200 CIM 200 CIU 202 CIM 200 DDA E-box 200 GSM/GPRS CIU 250 CIM 250 CIM 250 CIU 250 CIM 250 CIU 250 CIM 250 CIU 250 CIU 250 CIM 250 CIU 252 CIM 250 Not available BACnet MS/TP Grundfos Remote Management PROFINET IO MODBUS TCP BACnet/IP GRM IP CIU 300 CIU 271 CIM 300 CIM 270 CIM 300 CIM 270 CIU 300 CIU 271 CIM 300 CIM 270 CIU 300 CIM 300 CIU 300 CIU 271 CIM 270 CIU 271 Not available CIU 270 Not available CIM 270 Not available CIM 300 CIU 272 CIM 270 Not available CIU 500 CIM 500 CIM 500 CIU 500 CIM 500 CIU 500 CIM 500 CIU 500 CIU 500 CIM 500 CIM CIM 500 CIU 500 CIU 902 CIU 270

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit