Energieeffizienz im Industriebau Gesamthafte Energiebetrachtung in der Industrie

Transkript

1 Energieeffizienz im Industriebau Gesamthafte Energiebetrachtung in der Industrie Assistant Prof. DI Dr. Iva Kovacic, TU Wien DI (FH) Michael Haugeneder, ATP sustain GmbH, Wien

2 Das Projekt ist gefördert von FFG und Klimafond: Neue Energien 2020 INFO Interdisziplinäre Forschung zur Energieoptimierung in Fertigungsbetrieben

3 Hauptziel: Ganzheitliche Simulation und Optimierung der energieeffizienten Fertigung von Mikro- (Maschine) bis Makro- (Prozess und Gebäude) Ebene entlang der Wertschöpfungskette. Maschine Produktions- Prozess Gebäude ATP Architekten und Ingenieure, Funder Werk 3

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5 Process Machine Production System Building Analysis Modelling 5

6 Fallstudie: spez. Fertigungsbetrieb 6

7 Maschine/Fertigungsprozess: Energieflussanalyse, IFT TU Wien Machining energy 91% Lighting, Cooling, HVAC 9% Milling, turning Laser cutting Curing other Power consumption characteristic [kw] 1.Shift 2.Shift 3.Shift

8 Maschine/Abwärme: Energieflussanalyse, IFT TU Wien Machine tools act as heat sources in a production facility : Emitted heat is the main interaction with the building, a very dynamic factor. Energy input Machining energy Heat in the chip 2-20% Internal energy gain 3% Losses, Heat Heat in Workpiece, Tool Percentage of the total input energy that is not transformed into heat is minimal, especially under consideration of the machining time.

9 Gebäude/Flächenlayout -Industriebau, TU Wien 9

10 Building performance - Bauphysik und Bauökologie, TU Wien Area 1 Area 2 Area 3 Office area area [m²] Number of Zones Hours of operation per day Heat emission rates [m²] 24h 24h 24h 12h weekdays weekends Area per person[m²] Description Workshop Machin Laser ing Office 10

11 Building performance - Bauphysik und Bauökologie, TU Wien The Building performance model allows us to change parameters such as: Air change rates Automated Lighting control Automated Shading air change rates [h -1 ] lighting shading summer winter control day night d/n S no S no S ,5 0.2 no S no S no S no no S yes no S no yes S yes yes

12 Building performance - Bauphysik und Bauökologie, TU Wien Variation of the parameters resulted in the reduction of heating and cooling loads Reduction of loads [%] S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 Scenarios heating cooling S9 best performance in terms of reduction of heating and cooling loads (relative to S1- standard type)

13 TGA, ATP sustain Die Auslegung der vor Ort installierten Energieerzeuger ist auf Dauerlast ausgelegt Wärmeerzeug Grundlast Variante 1 a + b Abwärme BHKW Geothermie Tiefensonden Variante 2 a + b Fernwärme Geothermie Tiefensonden Wärmeerzeugung Spitzenlast (1/3) Fernwärme Wärmerückgewinnung Warmwassererzeugung Zusatz Kälteerzeugung KleinWP Luft - Wasser a) WRG Zentrallüftung b) WRG WP dez. Luft/Wasser BHKW (Abwärme) Abwärme Produktion Absorptionskälte Abwärme von BHKW (Gas) KleinWP Luft - Wasser a) WRG Zentrallüftung b) WRG WP dez. Luft/Wasser Solarthermie Dach Abwärme Produktion Kompressionskälte (E-Energiebedarf) Stromerzeugung BHKW 30% / PV Dach Netzversorgung / PV Dach

14 TGA, ATP sustain Unveränderliche Vorgaben für alle Varianten: Quell-Lüftung/Produktion Quelllüftung Büro PV Abwärme Produktion Deckenstrahlplatten Tiefensonden

15 TGA, ATP sustain Unveränderliche Vorgaben für alle Varianten: b) Getrenntes Zu- und Abluftgerät b) Kleinwärmepumpe a) Zentrale Lüftung 15

16 TGA, ATP sustain Variante 1 a+b BHKW Wärme Kälte Strom

17 TGA, ATP sustain Variante 2a +b Fernwärme Kompressionskälte Netzversorgung

18 TGA, ATP sustain VAR 1: Gas BHKW - Strom, Abwärme Absorbtionskältemaschine FW Spitzenabdeckung WP Tiefensonden + FBH Lüftung: Erdkollektor f. Frischlufttemperierung Quelllüftung VAR 1a Kompaktes Zu- und Abluftgerät VAR 1b getrenntes Zu- u. Abluftgerät Niedertemperaturnetz: 45ºC Deckenstrahler, Lüftungsgeräte, Warmwasser Energieschiene 22ºC Tiefensonden, KWP, FBH, FBK

19 Simulation und Optimierung Anschaffungskosten Maschinen Kostenschätzung Gebäude KG 2,4 LCBA G1, G2, G3 VAR 1, 2 Kostenschätzung TGA KG 3 Übergabe der Bauwerkskosten (KG 2,3,4) an LCBA

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