Energieeffizienz als Erfolgsstrategie im wirtschaftlich schwierigen Umfeld?

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1 Energieeffizienz als Erfolgsstrategie im wirtschaftlich schwierigen Umfeld? Heiz- und Kühldecken Heizungssanierung im Bestand Hans-Jochen Beilke ebm-papst Gruppe 3. Energieeffizienztag, IHK Heilbronn Dipl.-Ing. (FH) Markus Mettler Technischer Betriebsleiter Umweltbeauftragter Vorstandsmitglied Modell Hohenlohe 1

2 Inhalt Heiz und Kühldecke Büroaufstockung Heiz und Kühldecke Produktion Werk 3 Heizungssanierung im Bestand 2

3 GreenTech Auf dem Weg zum ganzheitlich grünen Unternehmen 3

4 Strahlungswärme / kälte Deckenstrahlplatten geben ihre Heizenergie zu % als Wärmestrahlung ab, der Rest wird durch Konvektion an die umgebene Luft übertragen. Diese Wärmestrahlung wandelt sich beim Auftreffen auf Umschließungsflächen, Personen und Gegenstände in Wärmeenergie um und wird an die Luft abgegeben. Durch die um 2 4 K höher empfundene Temperatur im Aufenthaltsbereich der Deckenstrahlplatten ist eine Verringerung des Wärmebedarfs möglich. Die zur Beheizung aufzuwendende Energie vermindert sich um 10-25%. Quelle: isoplus 4

5 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG Einsparung von kwh pr/a 117,05 t CO 2 /a Brunnenkühlung: Nutzungsart Grundwasser Zuluft Abluft Großraumbüro Produktion Wärmetauscher Wärmetauscher Erdreich Grundwasser 2 Förderbrunnen ca C Bei reichlich vorhandenem Grundwasser kann über einen Förder- und Schluckbrunnen, Grundwasser zur Kühlung benutzt werden. Über den Wärme- bzw. Kältetauscher wird die Kühlleistung direkt auf die Kühldecke übertragen. Die Zuluft wird auch über dieses System gekühlt. 2 Schluckbrunnen ca. 25 C 5

6 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG Die aktiven Elemente der Heiz-Kühldecke bestehen aus um 45 schräg gestellten Aluminiumstegen die mittels Kupferrohr erwärmt oder gekühlt werden. Die Schrägstellung erbringt eine deutliche Leistungserhöhung im Kühlfall, durch Zunahme der Konvektion. Der Strahlungsanteil im Heizfall bleibt trotzdem sehr hoch. Im Heizfall werden die Platten mit Heizungswasser beaufschlagt. Hierbei beträgt die maximale Heizwassertemperatur 42 C. Im Kühlfall werden die Platten mit Wasser beaufschlagt, welches mittels Grundwasser über Wärme/Kälteübertrag gekühlt wird. Hierbei wird die Kühlwassertemperatur oberhalb der Taupunkttemperatur gehalten, um Kondensation zu vermeiden. 6

7 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG Aktive Deckenelemente 7

8 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG Deckenelemente mit Streckmetallkassetten 8

9 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG Die Gesamtleistung der Decke beträgt im Kühlfall knapp 90 kw und im Heizfall ca. 65 kw. Die Gesamtdecke ist in mehrere Regelzonen aufgeteilt, wobei jede Regelzone im Heiz- oder Kühlbetrieb arbeiten kann. Aus optischen Gründen wird die Unterseite der Decke mit Streckmetallplatten beplankt. Hierdurch wird die Kühl- und Heizleistung kaum beeinflusst und die Frischluftzufuhr kann oberhalb der Streckmetalldecke mittels Quelllufteinlässe aufgegeben werden. 9

10 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG 10

11 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG Genutzte Einsparpotenziale ebm-papst: 1. Gewinn für Heizung in DG, aus WZB EG: ca kwh/a th 2. Einsparung an Heizenergie in Produktion EG, durch WRG in Lüftungsgerät: ca kwh/a th 3. Einsparung an elektrischer Energie in DG, wg. alternativer Kühlung: ca kwh/a elektr., im Vgl. zu herk. Kälteerzeugung. ( έ = 3 ) 4. Einsparung an elektrischer Energie in EG WZB, wg. alternativer Kühlung: ca kwh/a elektr., im Vgl. zu herk. Kälteerzeugung. ( έ = 3 ) 5. Einsparung an elektrischer Energie in EG Produktion, wg. altern. Kühlung: ca kwh/a elektr., im Vgl. zu herk. Kälteerzeugung. ( έ = 3 ) berechnet ( Annahme: im Mittel Betrieb mit halbem Volumenstrom ): 6. Einsparung an elektr. Energie in DG KONF., wg. dp-regelung Lüftung: ca kwh/a elektr., im Vgl. zu herk. dp-regelung (EC-Energiesparventilatoren) 7. Einsparung an elekt. Energie in DG BÜRO, wg. dp-regelung Lüftung: ca kwh/a elektr., im Vgl. zu herk. dp-regelung (EC-Energiesparventilatoren) 8. Einsparung an elektr. Energie in EG PROD., wg. dp-regelung Lüftung: ca kwh/a elektr., im Vgl. zu herk. dp-regelung (EC-Energiesparventilatoren) Zusammenfassung: Endenergie: Primärenergie: Summe elektrisch: kwh el./a *3= kwh pr./a Summe thermisch: kwh th./a Summe: kwh pr/a CO 2 - Emissionsminderung um: 131,89 t/co 2 /a 11

12 HEIZ-KÜHLDECKE BÜROAUFSTOCKUNG Heiz- u. Kühldecke mit Rigipsbeplankung 12

13 HEIZ-KÜHLDECKE Produktion Werk 3 Deckenstrahlplatten zum Heizen und Kühlen 13

14 Heizungsmodernisierungen Hydraulischer Abgleich dena-referenzprojekt 14

15 Heizungsmodernisierungen Hydraulischer Abgleich Beheizte Fläche hat sich seit 1989 fast verdreifacht, bei gleichbleibender Brennerleistung! Projekt Projekt Heizungsmodernisierung Werk 1, hydraulischer Abgleich: Umstellung der Heizung von Heizöl EL auf Erdgas im Werk 2: Projekt Heizungsmodernisierung Werk 3, hydraulischer Abgleich: Umbau-Maßnahmen Heizungsverteilung PG1 (Halle 1-4): Austausch Heizkessel für Lackieranlage PG3 (von 198 kw auf 105 kw): Projekt Heizverteilermodernisierung Hauptverwaltung: Erneuerung der Heizungsverteilung Halle 5, hydraulischer Abgleich Summe CO 2 /a 240,31 t/a 25,67 t/a 135,17 t/a 102,26 t/a 7,80 t/a ca. 20 t/a 53,92 t/a 585,13 t/a Amortisation 3,91 a 4,61 a 2,8 a 2,1 a 3,4 a 2,1-4,61 a Einsparung kwh/a * Einsparung Heizöl El in l/a * Verbrauch von Heizöl vor Umstellung l/a nach Umstellung auf Erdgas und Flächenverdopplung durch Anbau m 3 /a Erdgasverbrauch CO 2 - Reduzierung * ,13 t/a Kosten ca Heizkessel BJ. 77,84,89 und Heizungssteuerung BJ Alt Heizöl: 0,285 /l - Strom: 0,0648 /kwh Neu 15

16 Heizungsmodernisierungen Hydraulischer Abgleich -Referenzprojekt Der stetige Ausbau des Werkes hatte zu einer ständigen Erweiterung der vorhandenen Heizungsanlage (Verteilungen und Pumpen) geführt: > dadurch entstanden hydraulische Probleme in der Heizwasserverteilung, die durch höhere Kesseltemperaturen und hohe Pumpenleistung ausgeglichen wurden > Rohrleitungen waren nicht mehr richtig dimensioniert > Erhöhte Widerstände in Rohren und Formteilen Beheizte Fläche hat sich seit 1989 fast verdreifacht, bei gleichbleibender Brennerleistung! ALT NEU Quelle: dena, 16

17 Heizungsmodernisierungen Hydraulischer Abgleich Wichtig: Es wurden keine Heizkessel oder Brenner ausgetauscht, sondern nur neue Verteilungen, Pumpen und Regelungen eingebaut Maßnahmen: Einbau von hydraulischen Weichen: d.h. Aufteilung der Massenströme vom Heizraum bis zu den Wärmeverbrauchern in kleinere, parallel arbeitende Heizgruppen. Hierdurch wurden erheblich geringere Pumpenleistungen erforderlich. Abgleich der Wasser-Volumenströme (hydraulischer Abgleich) und damit exakte Zuteilung der erzeugten Wärmeströme an die einzelnen Verbraucher. Einsparung von Heizöl durch gezielte Kesselfolgeschaltung mit Kesselverblockung. Reduzierung u. Zuteilung der Wassermenge sowie der Vorlauftemperaturen für die einzelnen Heizgruppen. Neue Regelungen einbauen incl. Gebäudeleittechnik. Bessere Regelung im Schwachlastbereich und in der Übergangszeit. Einsparung von Strom durch bedarfsgerechte, elektronisch geregelte hocheffiziente Umwälzpumpen. Einbau von dynamischen Volumenstromreglern vor jedem Luftheizer und in jede Regelgruppe für statische Heizflächen. Erneuerung der Rohrleitungsnetze Rohrdimensionierung wurde dem tatsächlichen Bedarf angepasst. 17

18 Heizungsmodernisierung Werk 1 Hydraulischer Abgleich der Volumenströme und elektronisch geregelte Umwälzpumpen Istsituation: > 3 Heizkessel BJ. 77,84,89 und eine Heizungssteuerung BJ > Durch die ständigen Erweiterungen im Werk 1 wurden immer weitere Verteilungen und Pumpen auf die vorhandene Heizungsanlage geschaltet, dadurch entstanden hydraulische Probleme in der Heizwasserverteilung, die durch höhere Kesseltemperaturen und hohe Pumpenleistung ausgeglichen wurden. Maßnahmen: > Abgleich der Wasser-Volumenströme und damit exakte Zuteilung des erzeugten Wärmestromes an die einzelnen Verbraucher. Einbau einer hydraulischen Weiche. > Einsparung von Heizöl durch gezielte Kesselfolgeschaltung. Reduzierung u. Zuteilung der Wassermenge sowie der Vorlauftemperaturen für die einzelnen Heizgruppen. Bessere Regelung im Schwachlastbereich und in der Übergangszeit. > Einsparung von Strom durch bedarfsgerechte, elektronisch geregelte Umwälzpumpen. Kosten, Amortisation: > Kosten: Amortisation: 3,91 a Für eine Heizungsanlage eine sehr gute Zeit! Energieeffizienz: > Einsparung an Heizöl ca l/a, an Strom ca kwh/a, > an CO 2 ca. 240,31 t/a Heizöl: 0,285 /l - Strom: 0,0648 /kwh 18

19 Danke für Ihre Aufmerksamkeit