Energieeinsparung in der Hydraulik

Transkript

1 Dipl.- Ing. Christoph Brandt

2 Grundlagen P Welle = ρ g Q η H P Welle = Leistung an der Welle [W] ρ = Dichte des Mediums [ kg/m³ ] g = Erdbeschleunigung 9,81 [ m/s² ] Q = Förderstrom in [ m³/s ] H = Förderhöhe η = Pumpenwirkungsgrad

3 Förderstrom. ( V. Q ) = Leistung [ kw ] 3600 ρ c t s / h [ l h ] ρ = Dichte, z.b. Wasser = 1 kg/m³ C = spez. Wärmekapazität, z.b. Wasser 4,19 t = Temperaturdifferenz in [K] KJ kg * K

4 Förderhöhe H = Hgeo + H V Hgeo = geod. Höhenunterschied zwischen Austritt und Eintritt H V = Druckverluste durch Rohrreibung, Armaturen, Apparate,

5 Förderhöhe Druckverlust durch Rohrreibung p, R l λ l ρ = d 2 i v 2 λ = Rohrreibungszahl [ - ] l = Rohrlänge [m] v = Strömungsgeschwindigkeit [m/s] d i = Rohrinnendurchmesser

6 Förderhöhe Druckverlust von Armaturen, Formstücken, ρ, ζ = ζ ρ 2 v 2 ζ = Zetawert Armatur,

7 Wirkungsgrad Wirkungsgrad η = P P ab zu

8 Wirkungsgrad - Kennfeld Betrieb der Pumpe möglichst in der Nähe des Wirkungsgrad-Bestpunktes! Pumpen-Wirkungsgrad am Wirkungsgrad- Bestpunkt: 71,8 % Pumpenwirkungsgrad am Betriebspunkt 41,5 %

9 Wirkungsgrad Pumpenbauart Bewertung anhand von Effizienz- Klassifizierungen: Energieeffizienz-Index ( A-Label ) und Energieeffizienz-Klasse ( EFF1 )

10 Betriebspunkt Umlenkschaltung

11 Betriebspunkt Drosselschaltung H Nulllast Teillast H N Volllast Q Q N

12 Hydraulischer Abgleich Drosselschaltung Q Q N = H H N 2 Druckverlust p [mbar] 2 0, Volumenstrom Q [l/h]

13 Hydraulischer Abgleich Strangregulierventile können nur den max. Volumenstrom im Auslegungsfall begrenzen. Für variable Wassermengen sind Differenzdruckregler notwendig.

14 Druckhöhenverlust-Diagramm Rohrleitung 50 DN 50 DN 65 = ¼ H V 20 Förderhöhe H m Förderstrom Q m 3 /h

15 Einsatz regelbarer Pumpen Das Einsparpotenzial P = Q * H * ρ * g H Druck bei Drosselung 7 bar Ansteigender Differenzdruck Gewünschter Druck = 4 bar Feste Drehzahl Q ist Q nenn Q

16 Einsatz regelbarer Pumpen Konstantdruckregelung Leistungsanpassung P 1 : 5.0 kw bis 15 kw

17 Einsatz regelbarer Pumpen Konstantkennlinie Konstantdruckregelung Proportionaldruckregelung

18 Praxisbeispiel Bestandsanlage Rückkühlung KM 3 KM 2 KM 1

19 Praxisbeispiel Bestandsanlage Rückkühlung Q. Kond = 430 KW (x 3) t. V Kühlwasser = 40 / 45 C = 80 m³/h (x 3) Rohrlänge H Pumpe = 100 m = 27 m

20 Praxisbeispiel Bestandsanlage

21 Praxisbeispiel Bestandsanlage mit Neuauslegung Druckverluste Kondensator 35 KPa Umlenkventil 15 KPa Schmutzfänger, Ventile, Formteile 8 KPa R x l 8 KPa Rückkühler 30 KPa 96 KPa ~ 10 m

22 Praxisbeispiel Bestandsanlage mit Neuauslegung

23 Praxisbeispiel vorher / nachher Energieverbrauch Rückkühlpumpe alt neu Motorleistung 10,1 4,25 kw Betriebsstunden h Stromverbrauch kwh Einsparung kwh LCC /15a

24 Praxisbeispiel Bestandsanlage Kaltwasser Gesamtleistung: kw Pumpe: Hydraulik: Förderhöhe: Trockenläuferpume als Konstantläufer Umlenkschaltung, Bypässe einreguliert 14 m

25 Praxisbeispiel Bestandsanlage Neuplanung Gesamtkälteleistung: Pumpe: Hydraulik: Förderhöhe: kw Trockenläuferpume mit Differenzdruckregelung Proportionaldruckregelung Austausch 3-Wege gegen Drosselventile mit integrierter Differenzdruckregelung Puffer als hydr. Weiche 14 m (Auslegung)

26 Praxisbeispiel Bestandsanlage vorher / nachher Energieverbrauch Kaltwasserpumpe alt neu Wellenleistung 8,79 7,39 kw Lastprofil 100 % 100 % 40 h 75 % h 50 % h 25 % 934 h Stromverbrauch Welle kwh Einsparung kwh LCC /15a

27 Fazit Rohrdimensionen für ca. 80 Pa/m bemessen Einzelwiderstände minimieren, üblicherweise reichen Ventilautoritäten << 1 (außer Präzisionsanlagen) Druckverluste Motorventile ~ KPa Spreizung möglichst groß wählen Pumpen nicht überdimensionieren Bei variablen Leistungen geregelte Pumpen einsetzen Drossel- statt Umlenkschaltungen Hydraulischen Abgleich beachten

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit