für RLT-Anlagen Raumlufttechnische Anlagen (RLT-Anlagen)

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1 Ronny Mai Berechnung des Energiebedarfes der Kältetechnik für RLT-Anlagen Bei der Ermittlung des Energiebedarfes der Kühl- und Entfeuchtungsfunktion von RLT-Anlagen ist neben der RLT- Geräte-Konfiguration insbesondere das Teillastverhalten der Kältemaschinen und die Art der Rückkühlung zu beachten. Das erfordert üblicherweise eine kombinierte Gebäude- und Anlagensimulation. Ein neu entwickeltes Kennwertverfahren ermöglicht die Ermittlung des Energiebedarfes anhand spezifischer Gerätekennwerte für die RLT- und Kältetechnik. Calculation of the energy demand for cooling in air conditioning systems The calculation of the energy demand for cooling and dehumidification in air conditioning systems requires beside the components of the air handling unit an information about the part load conditions of the chillers and the kind of the recooling system. It usually needs a combined building and plant simulation. A new developed index-value method allows the calculation of the energy demand on the basis of characteristic plant-values for the air conditioning and refrigeration technology. Keywords: part load control, energy efficiency, index-value method, cooling energy demand, DIN V Dipl.-Ing. R. Mai, ILK Institut für Luft- und Kältetechnik GgmbH, Dresden 1. Einleitung Raumlufttechnische Anlagen (RLT-Anlagen) benötigen Kältemaschinen zur Sicherstellung behaglicher Innenraumbedingungen bei sommerlichen Außenklimabedingungen und/oder nutzungsbedingten inneren Wärmequellen. Aufgrund der stark veränderlichen Lastbedingungen am Kühlregister des RLT-Gerätes arbeitet die Kältemaschine anders als bei der Industriekühlung fast ganzjährig im Teillastbetrieb. Daneben führt bei Anlagen mit variabler Volumenstromregelung der veränderliche Luftvolumenstrom am Kühlregister zu weiteren Teillastbedingungen für die Kältetechnik. Der Energiebedarf der Kältetechnik wird stark von diesem Teillastverhalten beeinflusst. Aufgrund der Komplexität der energetischen Bilanzierung ist für eine exakte Energiebedarfsberechnung und/oder energetische Vergleichsbetrachtungen üblicherweise eine kombinierte Gebäude- und Anlagensimulation erforderlich. Im Rahmen der nationalen Umsetzung der Europäschen Richtlinie Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden [1] wurde ein Kennwertverfahren entwickelt, welches eine zeitsparende Ermittlung des Energiebedarfes anhand spezifischer Gerätekennwerte für die RLT- und Kältetechnik ermöglicht. Dabei sind eine Vielzahl von RLT-Anlagen mit verschiedenen Befeuchtungs- und WRG-Systemen und unterschiedlichen Temperatur und Feuchteanforderungen berücksichtigt. Mit Blick auf die Kältetechnik beinhaltet das Verfahren neben den konventionellen wasser- und luftgekühlten Kaltwasserkühlern auf Basis von Kompressionskältemaschinen auch die Bedarfsberechnung von Absorptionskältetechnik und Raumklimasystemen, wie Split- oder VRF-Systemen. Unter Berücksichtigung verschiedener Technologien für die Rückkühlung kann der Energiebedarf der Kältetechnik ganzheitlich ermittelt werden. Das Verfahren ist Bestandteil der neuen DIN V Teil 3 [2] und Teil 7 [3] und dient vordergründig der Energiebedarfsberechnung im Rahmen des nach der kommenden Energieeinsparverordnung 2006 geforderten Energieausweises. Über die Forderungen der noch aktuellen Energieeinsparverordnung 2004 [4] hinaus, die bereits eine Berechnung des Energiebedarfes der Beheizung und der Wohnungslüftung ermöglicht, ist dann auch der Energiebedarf der Klimatisierung und Beleuchtung in die Gesamtenergiebilanz eines Nichtwohngebäudes aufzunehmen. Die Berechnung ist für Neubauten im Rahmen des Genehmigungsprozesses durchzuführen und im Ergebnis ein Energieausweis zu erstellen. Das Kennwertverfahren erlaubt darüber hinaus aber auch eine vergleichende Aussage über den Energiebedarf verschiedener Kälteerzeugungssysteme für die Klimatisierung. Im Rahmen der berücksichtigten Einflussparameter ist eine Parametervariation und damit eine Abschätzung der energetischen Qualität verschiedener Systeme möglich. Im speziellen Einzelfall und unter abweichenden Randbedingungen kann das Kennwertverfahren eine detaillierte Gebäude- und Anlagensimulation jedoch nicht ersetzen. 2. Kennwertverfahren Im Rahmen des Kennwertverfahrens erfolgt zuerst eine Ermittlung des Nutzenergiebedarfes des Kühlregisters im RLT-Gerät und anschließend die energetische Bewertung der Kälteerzeugung. Prinzipiell wird in das Kennwertverfahren RLT und das Kennwertverfahren Kälteerzeugung unterschieden. 2.1 Kennwertverfahren RLT Das Kennwertverfahren RLT ist Bestandteil von DIN V [2]. Es ermöglicht die Berechnung des Nutzenergiebedarfes für die thermische Außenluftaufbereitung für die Medien Wärme, Kälte und Dampf und die Ermittlung des Endenergiebedarfes für die Luftförderung in RLT-Anlagen. F KI Luft- und Kältetechnik 7-8/

2 Umrechnung auf frei wählbare tägliche Betriebsstundenzahl (8 h 24 h) Umrechnung auf frei wählbare monatliche Betriebstageanzahl (1 31 d) Umrechnung auf frei wählbare Rückwärmzahlen (0 % 75 %) Umrechnung auf frei wählbare Zulufttemperaturen (14 C 22 C) Denormierung des Volumenstromes (beliebige Werte) Das Kennwertverfahren RLT unterscheidet in RLT-Anlagen mit Grundlüftungsfunktion und Zusatzfunktion und erlaubt damit eine Bewertung von RLT-Anlagen mit konstantem und variablem Volumenstrom. Für die häufigsten RLT-Anlagen enthält das Kennwertverfahren eine umfangreiche Variantenmatrix, die sich durch die Komponentenanordnung und die geplante Prozessführung unterscheidet. Folgende Anlagenparameter sind dabei kombinierbar, um das geplante Anlagenkonzept abzubilden. 1. Feuchteanforderung in der Gebäudezone keine Anforderung Anforderung mit Toleranz Anforderung ohne Toleranz 2. Typ des Luftbefeuchtungssystems Verdunstungsbefeuchter, nicht regelbar Verdunstungsbefeuchter, stufenlos regelbar Dampfluftbefeuchter 3. Typ des WRG-Systems ohne WRG WRG ohne Stoff- und Feuchteübertragung WRG mit Stoff- und Feuchteübertragung 4. Dimensionierung des WRG- Systems Rückwärmzahl 45 % Rückwärmzahl 60 % Rückwärmzahl 75 % Aus der Kombination der aufgeführten Parameter ergibt sich eine Gesamtanzahl von 46 RLT- Anlagen, die im Kennwertverfahren berücksichtigt sind. Für jede dieser Varianten wurde der Nutzenergiebedarf im Stundenschritt Bild 1: Bilanzgrenzen für das Kennwertverfahren RLT [2] für einen definierten Basisfall (Zulufttemperatur 18 C, tägliche Betriebszeit 12 h, monatliche Betriebszeit 31d) berechnet und als Kennwert tabellarisch abgespeichert. Durch eine begrenzte Anzahl frei wählbarer Parameter kann das geplante System exakter an die tatsächlichen Bedingungen angepasst werden. Dazu sind die abgespeicherten Nutzenergiebedarfswerte des Basisfalles entsprechend umzurechnen und zu denormieren. Folgende Anpassungen sind möglich: Bild 2: RLT-Variantenmatrix [2] 2.2 Kennwertverfahren Kälteerzeugung Das Kennwertverfahren Kälteerzeugung ist Bestandteil von DIN V [3] und dort ausführlich beschrieben. Es ermöglicht die Berechnung des Endenergiebedarfes der Kälteerzeugung für RLT-Anlagen und Raumklimasysteme anhand spezifischer technologie- und nutzungsabhängiger Kennwerte. Das Kennwertverfahren ist geeignet, eine Vielzahl von konventionellen Kälteerzeugern einschließlich der Rückkühltechnik energetisch zu bewerten. Für im Rahmen des Kennwertverfahrens nicht abgebildete Anlagensysteme bzw. energetische Detailuntersuchungen ist im Anhang der Norm ein detailliertes Verfahren beschrieben. Für die Berechnung der Endenergie des Kälteerzeugersystems ist die Kenntnis folgender Parameter erforderlich: Art des Kälteerzeugers Art des verwendeten Kältemittels Art und Teillastregelung des Verdichters Nutztemperaturniveau Art und Teillastregelung der Rückkühlung Art der Gebäudenutzung Das Kennwertverfahren berücksichtigt neben konventionellen wasser- und luftgekühlten Kaltwasserkühlern auf Basis von Kompressionskältemaschinen auch die Bedarfsberechnung von Absorptionskältetechnik und Raumklimasystemen. Tabelle 1 bis 4 gibt eine Übersicht über die enthaltenen Systeme. Die energetische Bewertung der Kälteerzeuger erfolgt anhand des gerätespezifischen Kennwertes Nennkälteleistungszahl EER (Energy Efficiency Ratio). Die Nennkälteleistungszahl EER stellt das Verhältnis aus Nennkälteleistung (Nutzen) und Antriebsleistung (Aufwand) unter Auslegungsbedingungen dar. Die Leistungszahl einer Kältemaschi- 306 F KI Luft- und Kältetechnik 7-8/2006

3 Das Produkt beider Kennwerte bildet die mittlere Jahresarbeitszahl SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio). Diese stellt zugleich das Verhältnis aus Nutzenergiebedarf des Kühlregisters in der RLT-Anlage bzw. im Raum Q C,Nutz und dem Endenergiebedarf des Kälteerzeugers Q C,End dar. ne variiert unter Teillastbedingungen. Diese variablen Bedingungen werden abgebildet durch den technologieabhängigen Kennwert mittlerer Teillastfaktor PLV (Part Load Value). Bild 3: Bilanzgrenzen für das Kennwertverfahren Kälteerzeugung [3] Dieser berücksichtigt das reale Teillastverhalten der Kältemaschine, den Einfluss der Kühlwasser- bzw. Außenlufttemperatur und den Einfluss der im Teillastfall überdimensionierten Wärmeübertrager. Tabelle 1: Übersicht Kompressionskältemaschinen wassergekühlt [3] Kompressionskältemaschine wassergekühlt, Art der Teillastregelung (1) Kolben-/Scrollverdichter mit Zweipunktregelung taktend (EIN/AUS Betrieb) (2) Kolben-/Scrollverdichter mehrstufig schaltbar (mind. 4 Schaltstufen als Verdichterverbund) (3) Kolbenverdichter mit Zylinderabschaltung (4) Kolben-/Scrollverdichter mit Heißgasbypassregelung (5) Schraubenverdichter mit Schiebersteuerregelung (6) Turboverdichter mit Einlassdrosselregelung Tabelle 2: Übersicht Absorptionskältemaschinen wassergekühlt [3] Absorptionskälteanlage wassergekühlt, Art der Teillastregelung (7) Absorptionskälteanlage einstufig mit Heizmedienregelung Tabelle 3: Übersicht Kompressionskältemaschinen luftgekühlt [3] Kompressionskältemaschine luftgekühlt, Art der Teillastregelung (A) (B) (C) Kolben/Scrollverdichter mit Zweipunktregelung taktend mit Pufferspeicher (EIN/AUS-Betrieb) Kolben/Scrollverdichter mehrstufig schaltbar (mind. 4 Schaltstufen als Verdichterverbund) Schraubenverdichter mit Schiebersteuerregelung Tabelle 4: Übersicht Raumklimasysteme luftgekühlt [3] Raumklimasysteme luftgekühlt, Art der Teillastregelung (D) Zweipunktregelung für Einzonensystem taktend (EIN/AUS-Betrieb) (E) Zweipunktregelung für Mehrzonensystem taktend (ggf. mit Schadraumzuschaltung oder Zylinderabschaltung) (F) stetige Regelung für Einzonensysteme frequenzgeregelt/taktend, mit elektronischem Expansionsventil (G) stetige Regelung für Mehrzonensysteme frequenzgeregelt/taktend mit elektronischem Expansionsventil SEER ¼ EER PLV ¼ Q C; Nutz Q C; End ð1þ Anhand der mittleren Jahresarbeitszahl SEER kann im Anschluss an die Berechnung des Nutzenergiebedarfes des Kühlregisters Q C,Nutz und unter Berücksichtigung der Verteilungs- und Übergabeverluste die Endenergie des Kälteerzeugers Q C,End ermittelt werden. Die Nennkälteleistungszahl EER und der mittlere Teillastfaktor PLV liegen für die im Kennwertverfahren berücksichtigten Kälteerzeuger in tabellarischer Form im Anhang der DIN V [3] vor. Die Nennkälteleistungszahl EER ist dabei in Abhängigkeit der Parameter Nennkälteleistung (Verdichterart) Kältemittel Nutztemperaturniveau Temperaturniveau der Rückkühlung für verschiedene Arten von Kälteerzeugern als Standardwert festgelegt (Tabelle 5). Der mittlere Teillastfaktor PLV wurde durch eine Vielzahl von Simulationsberechnungen im Stundenschritt für verschiedene Randbedingungen einer definierten Nutzung berechnet und als Mittelwert für die jeweilige Nutzungsart katalogisiert. Er ist in Abhängigkeit der Parameter Teillastregelung Verdichter Betriebsart Kühlung Art und Teillastregelung der Rückkühlung für die im Kennwertverfahren berücksichtigten Kälteerzeuger auszuwählen (Tabelle 6). Das Kennwertverfahren berücksichtigt 33 verschiedene Nutzungsarten, für die jeweils Teillastkennwerttabellen vorliegen. Der Teillastfaktor PLV übt dabei den entscheidenden Einfluss auf die energetische Effizienz der Kälteerzeugung zur RLT-Kühlung aus. Der Einfluss der Nennkälteleistungszahl EER ist zwar ebenfalls zu beachten, jedoch überwiegt bei gleichen Systemrandbedingungen (Temperaturniveau Kalt- und Kühlwasser) der F KI Luft- und Kältetechnik 7-8/

4 Tabelle 5: Beispiel-Tabelle Nennkälteleistungszahl EER, wassergekühlte KKM Kompressionskältemaschine wassergekühlt, Standardwert Nennkälteleistungszahl EER Kältemittel R134a R407C 27/33 C 40/45 C 27/33 C 40/45 C Kühlwasserein-/ austrittstemperatur Kaltwasseraustrittstemperatur üblicher Leistungsbereich kw kw kw Kolben- und Scroll-Verdichter mittlere Verdampfungstemperatur Schrauben- Verdichter 6 C 0 C 4,0 4,5 5,2 14 C 8 C 4,6 5,3 5,9 6 C 0 C 3,1 2,9 4,1 14 C 8 C 3,7 3,7 4,8 6 C 0 C 3,8 4,2 14 C 8 C 4,4 4,9 6 C 0 C 3,0 2,7 14 C 8 C 3,6 3,3 Turbo-Verdichter Tabelle 6: Beispiel-Tabelle Teillastfaktor PLV, Einzel- und Gruppenbüro Verdichterart wassergekühlt (2) Kolben-/Scroll- Verdichter mehrstufig schaltbar (4) Kolben-/Scroll- Verdichter mit Heißgasbypassregelung Betriebsart: Raumkühlung/RLT-Kühlung Kühlwassereintritt Kältemaschine konstant Verdunstungsrückkühler Trockenrückkühler PLV AV [-] f R,VK [-] PLV AV [-] f R,TK [-] Raumkühlung 1,31 0,12 1,26 0,08 Feuchteanforderung: WRG: keine 1,33 0,09 1,27 0,08 keine/mit Toleranz WRG: mit 1,33 0,10 1,27 0,08 Feuchteanforderung: WRG: keine/nur Wärme 1,33 0,10 1,27 0,08 ohne Toleranz WRG: Wärme und Feuchte 1,32 0,11 1,26 0,08 RLT-Kühlung RLT-Kühlung Raumkühlung 0,56 0,13 0,56 0,09 Feuchteanforderung: WRG: keine 0,45 0,10 0,45 0,08 keine/mit Toleranz WRG: mit 0,48 0,11 0,48 0,09 Feuchteanforderung: WRG: keine/nur Wärme 0,47 0,11 0,47 0,08 ohne Toleranz WRG: Wärme und Feuchte 0,51 0,12 0,51 0,09 Einfluss des Teillastverhaltens. Verantwortlich dafür ist die große Häufigkeit der Teillastbetriebsstunden bei der RLT- Kühlung und dabei insbesondere die hohe Betriebsstundenzahl mit extrem starkem Teillastverhalten. Bild 4 zeigt Bild 4: Häufigkeitsverteilung Teillastverhältnis bei RLT-Kühlung die Häufigkeitsverteilung des Teillastverhältnisses bei RLT-Kühlung unter deutschen Klimaverhältnissen für verschiedene Gebäudenutzungen. Das Maximum der Häufigkeit liegt bei der Vielzahl der Nutzungen im Teillastbereich zwischen 20 und 30 %. Lediglich der Serverraum weist ein deutlich höheres Maximum der Teillasthäufigkeit auf. Betrachtet man parallel dazu die energetische Effizienz der Kältemaschinen im Teillastbetrieb (bei konstanter Kühlwassereintrittstemperatur) wird jedoch deutlich, dass gerade im unteren Teillastbereich ein deutlicher Unterschied den verschiedenen Teillast-Regelungsarten vorhanden ist, der deutlich die Gesamtenergiebilanz beeinflusst (Bild 5). Die Bilanzierung der Kälteerzeugung beinhaltet auch die energetische Bewer- 308 F KI Luft- und Kältetechnik 7-8/2006

5 Im Rahmen des Kennwertverfahrens werden Verdunstungsrückkühler (mit offenem und geschlossenem Kühlwasserkreislauf) und Trockenrückkühler unterschieden. Der spezifische Elektroenergiebedarf der Rückkühler ist tabellarisch für eine Anordnung mit und ohne Zusatzschalldämpfer klassifiziert und beinhaltet die erforderlichen Hilfsenergien für Nebenantriebe (Tabelle 7). Der mittlere Nutzungsfaktor f R und die mittlere Betriebszeit t R sind in Abhängigkeit der Gebäudenutzung den Teillastkennwerttabellen (Tabelle 6) zu entnehmen. Die Bilanzierung der Hilfsenergie für die Kalt- und Kühlwasserverteilung bzw. die Kälteübergabe im Raum ist ebenfalls Bestandteil von DIN V [3] und wird hier nicht näher erläutert. Bild 5: Teillasteffizienz wassergekühlter Kältemaschinen Bild 6: Jahreskühlenergiebedarf RLT-Kühlung 3. Berechnungsbeispiele Als Beispiel dient ein Konferenzraum mit einer Belegungsdichte von 400 Personen, der mit einer RLT-Anlage gekühlt wird. Bei einem spezifischen hygienischen Luftwechsel von 30 m 3 /h je Person ist eine Gesamtluftmenge von m 3 /h erforderlich. RLT-Technik Als Parameter für den Variantenvergleich dienen die Feuchteanforderung in der Zone und die Art Wärmerückgewinnung (Tabelle 8). Variante 1 dient als Standardvariante für die im Anschluss erfolgende Bewertung der kältetechnischen Anlagen. Die RLT-Anlage ist täglich 8 h und monatlich 31 Tage in Betrieb. Der Jahresnutzkühlenergiebedarf des RLT-Kühlregisters und der von der Kältemaschine jährlich bereitzustellende Kühlenergiebedarf unter Berücksichtigung der Verteilungs- und Übergabeverluste auf Luft- und Kaltwasserseite ist in Bild 6 für die 4 RLT-Varianten dargestellt. tung der Rückkühltechnik. Diese erfolgt anhand des spezifischen konstruktionsbedingten Elektroenergiebedarfes des Rückkühlers q R und eines mittleren Nutzungsfaktors der Rückkühlung f R. Der Endenergiebedarf des Rückkühlers Q R,End ergibt sich unter Berücksichtigung der mittleren Betriebszeit t R und der Nennrückkühlleistung _ Q R nach der Gleichung: Q R ; End ¼ _ Q R q R f R t R ð2þ Tabelle 7: spezifischer Elektroenergiebedarf Rückkühler q R q R [kw/kw] ohne Zusatzschalldämpfer (Axialventilator) mit Zusatzschalldämpfer (Radialventilator) Verdunstungsrückkühler (einschl. Sprühwasserpumpen) Geschlossener Kreislauf Tabelle 8: Variantenübersicht RLT-Anlagen Variante RLT-Anlage Feuchteanforderung Offener Kreislauf Trockenrückkühler 0,033 0,018 0,045 0,040 0,021 Befeuchter-Typ WRG-Typ Rückwärmzahl RLT-Anlage 1 mit Toleranz Dampfbefeuchter keine entfällt RLT-Anlage 2 mit Toleranz Dampfbefeuchter Wärme þ Feuchte 60 RLT-Anlage 3 ohne Toleranz Dampfbefeuchter keine entfällt RLT-Anlage 4 ohne Toleranz Dampfbefeuchter Wärme þ Feuchte 60 F KI Luft- und Kältetechnik 7-8/

6 Der Kühlenergiebedarf korreliert sehr stark mit der Anforderung an die Feuchtegrenzwerte im Raum. Wird keine Feuchtetoleranz im Raum (Sollwert 8 g/kg) zugelassen, ist der Kühlenergiebedarf in etwa doppelt so hoch wie bei einer gleitenden Feuchteregelung mit Toleranz (Sollwert 6 11 g/kg). Tabelle 9: Variantenübersicht Kälteerzeuger Variante Kälteerzeugung Kälteanlage 1 Kälteanlage 2 Kälteanlage 3 Verdichterart Teillastregelung Rückkühlung Rückkühler- Typ Kolbenverdichter Kolbenverdichter Kolbenverdichter (mind. 4-stufig) Heißgasbypass Tabelle 10: Kennwerte Kälteerzeuger Variante Kälteerzeugung Kältetechnik Die betrachteten 3 verschiedenen Kälteerzeugerarten (Tabelle 9) unterscheiden sich durch die Art der Rückkühlung (luft- bzw. wassergekühlt) und die Art der Teillastregelung. Die Gesamtkälteleistung für die RLT-Anlagenvariante 1 liegt bei 68 kw, das Kaltwassertemperaturniveau beträgt 6/12 C, das Kältemittel ist R134a. Ausgehend von der beschriebenen RLT- Anlagenvariante 1 können anhand des Kennwertverfahrens folgende energetische Kennwerte für die Kältetechnik ermittelt werden (Tabelle 10). Vergleicht man darauf aufbauend den Jahresstrombedarf der 3 verschiedenen Kälteerzeuger, zeigt sich deutlich ein Einfluss der Art und Güte der Teillastregelung (Tabelle 11). Der der Rückkühlung ist bei der luftgekühlten Kältemaschine bereits im der Kältemaschine enthalten. Die Kälteanlage mit Heißgasbypassregelung (Kälteanlage 2) weist etwa den 3fachen Energiebedarf gegenüber den mehrstufig geregelten Kältemaschinen auf. Bei den gewählten Systemrandbedingungen weist die wassergekühlte Kolbenverdichteranlage (Kälteanlage 1) den geringsten Energiebedarf auf, der nur ca. 10 % unter dem der luftgekühlten Kältemaschine (Kälteanlage 3) liegt. Diese Tendenz gilt jedoch nicht generell. Zum Beispiel durch ein anderes Nutztemperaturniveau auf der Kaltwasserseite oder den Einsatz eines weniger effizienten Rückkühlers kann eine Verbesserung der energetischen Effizienz von Kälteanlage 3 erreicht werden. Tabelle 12 enthält die Ergebnisse des Jahresstrombedarfes bei gleichen Randbedingungen für Kälteanlage 1 und 3, wobei bei Kälteanlage 3 das Nutztemperaturniveau jetzt 10/16 C beträgt. Dadurch steigt die Jahresarbeitszahl SEER dieses Anlagensystems von 4,26 auf 4,86. Wird Kälteanlage 3 mit anderem Nutztemperaturniveau betrieben, ist der energetische Vorteil der wassergekühlten Anlage kompensiert. Durch das höhere Kaltwassertemperaturniveau weist jetzt Kälteanlage 2 den geringeren Energiebedarf auf. Tabelle 13 enthält die Ergebnisse des Jahresstrombedarfes bei gleichen Randbedingungen für Kälteanlage 1 und 3, wassergekühlt, KW-Temp. variabel wassergekühlt, KW-Temp. konstant (mind. 4-stufig) luftgekühlt Verdunstung, geschlossen Verdunstung, geschlossen EER PLV SEER Nutzungsfaktor Rückkühlung f R [kw/kw] [-] [kwh/kwh] [-] Kälteanlage 1 4,0 1,58 6,32 0,24 Kälteanlage 2 4,0 0,44 1,76 0,09 Kälteanlage 3 2,8 1,52 4,26 Tabelle 11: Jahresstrombedarf der Kälteanlage 1 bis 3, Konferenzraum RLT-Anlage 1, Konferenzraum Kältemaschine Rückkühlung anteiliger Verteilung* Summe RLT-Kühlung [kwh/a] [kwh/a] [kwh/a] [kwh/a] Kälteanlage Kälteanlage Kälteanlage *) Bei den hier betrachteten Berechnungsbeispielen wird nur der Pumpen zur Kühlwasserverteilung berücksichtigt. Es handelt sich um fachgemäß ausgelegte Pumpen, die intermittierend (mit Nachtabschaltung) betrieben werden. Der ist anteilig aus dem der Kältemaschine ermittelt und nicht nach dem ausführlichen Verfahren nach DIN V [3] berechnet. Tabelle 12: Jahresstrombedarf der Kälteanlage 1 und 3 (Kaltwasser 10/16 C) RLT-Anlage 1, Konferenzraum Kälteanlage 1 (Kaltwasser 6/12 C) Kälteanlage 3 (Kaltwasser 10/16 C) Kältemaschine Rückkühlung anteiliger Kälteverteilung* Summe RLT-Kühlung [kwh/a] [kwh/a] [kwh/a] [kwh/a] Tabelle 13: Jahresstrombedarf der Kälteanlage 1 (mit Trockenkühler) und 3 RLT-Anlage 1, Konferenzraum Kältemaschine Rückkühlung anteiliger Kälteverteilung* Summe RLT-Kühlung [kwh/a] [kwh/a] [kwh/a] [kwh/a] Kälteanlage (Trockenkühler) Kälteanlage wobei Kälteanlage 1 jetzt mit Trockenrückkühler ausgeführt ist. Dadurch sinkt die Jahresarbeitszahl SEER dieses Anlagensystems von 6,32 auf 4,90 und der spezifische Elektroenergiebedarf des Rückkühlers q R steigt von 0,033 auf 0, F KI Luft- und Kältetechnik 7-8/2006

7 Die luftgekühlte Kälteanlage 3 weist jetzt gegenüber der wassergekühlten Kälteanlage 1 mit Trockenrückkühler einen um ca. 20 % geringeren Jahresstrombedarf auf. Dieses Beispiel verdeutlicht damit die Notwendigkeit der Bilanzierung des gesamten Kälteerzeugungssystems mit Berücksichtigung der Aufwendungen für Rückkühlung und Verteilung. 4. Zusammenfassung Das zur Umsetzung der Europäschen Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden entwickelte Kennwertverfahren zur energetischen Bewertung von RLT- und Kälteanlagen erlaubt mit ingenieurmäßiger Herangehensweise eine zeitsparende Einschätzung der energetischen Effizienz eines RLT- und Kälteerzeugungssystems unter Berücksichtigung der wesentlichen Einflussparameter. Als wichtigste Einflussgrößen auf die Energiebilanz der Kältetechnik wurden die Teillastregelung der Kältemaschine die Art der Rückkühlung und das Nutztemperaturniveau herausgearbeitet und mit Anlagenbeispielen dokumentiert. Das Kennwert-verfahren berücksichtigt die am Markt verfügbare Standardtechnologie und enthält ein ausführliches Verfahren für die Bilanzierung nicht berücksichtigter oder neuer Kälteerzeuger. Es kann jedoch eine detaillierte Simulationsrechnung im Einzelfall nicht ersetzen, um z.b. spezielle technische Konzepte (Eisspeicher, DEC-Technik etc.) zu bewerten. Literatur [1] Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates: Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden, [2] DIN V 18599: Energetische Bewertung von Gebäuden Berechnung des Nutz-, Endund Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung Teil 3: Nutzenergiebedarf für die energetische Luftaufbereitung, 07/2005 [3] DIN V 18599: Energetische Bewertung von Gebäuden Berechnung des Nutz-, Endund Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung Teil 7: Endenergiebedarf von Raumlufttechnik- und Klimakältesystemen für den Nichtwohnungsbau, 07/2005 [4] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung EnEV), 12/2004, BGBl I (2004) Schlüsselwörter Teillastregelung Energieeffizienz Kennwertverfahren Kühlenergiebedarf DIN V F KI Luft- und Kältetechnik 7-8/