GLT-Anwendertagung 2011: Betriebskosten senken durch energetische Optimierung. Dipl.-Ing. Christian Müller Honeywell Building Solutions GmbH

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1 GLT-Anwendertagung 2011: Betriebskosten senken durch energetische Optimierung Dipl.-Ing. Christian Müller Honeywell Building Solutions GmbH

2 Inhalt Gebäudebeschreibung Status Ergebnisse aus der Anlagenbegehung und den Messungen Vorgesehene Maßnahmen Einsparpotenzial Investitionen Ermittlung und Nachweis der Einsparpotentiale 2

3 Gebäudebeschreibung Baujahr 1974 Gebäudehöhe 96 m Stockwerke 22 Mietfläche m² Nutzung Büros mit EDV-Ausstattung Lüftung 8 Vollklimaanlagen mit ca m³/h Luftleistung» im EG und 1.OG durch kleiner Lüftungsanlagen belüftet,» vom 2. bis 9.OG durch Lüftung mittels Induktionsboxen pro Raum gekühlt oder beheizt,» vom10. bis 19.OG durch Lüftung und Kühldecken oder Radiatoren gekühlt oder beheizt werden Kälte 3 Turbokältemaschinen mit 734 kw pro Maschine Heizung 2 Gaskessel zur Niederdruckdampferzeugung 1 Gaskessel für Warmwasserheizung Gesamtleistung der Kessel 11,3 MW 3

4 Status Problematik: Verfügbarkeit und Ersatzteilversorgung der ZLT (35 Jahre) nicht mehr gegeben Mietobjekt attraktiver machen durch Reduzierung der Nebenkosten. Besuche der Liegenschaft Juni und Juli 2010 Begehung und Aufnahme der klimatisierten Büros sowie der Anlagen in den Gewerken Lüftung, Heizung, Kälte u. GLT-Unterstationen Information durch die betreuenden Haustechniker über die Betriebsweise einzelner Lüftungsanlagen Installation von temporären Datenloggern in den Lüftungsanlagen 1, 2, 4 sowie der Kälteanlage und den Abluftkanälen im 5. und 13. OG in der Zeit vom bis Übernahme der Zählerwerte von Gas und Strom (Jan bis Dez. 2009) 4

5 Ablauf der Optimierungsprojekte Optimieren und Verifizieren Schwachstellen identifizieren, Betriebsweise verstehen Realisieren der Maßnahmen Messen der Ausgangssituation Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen berechnen, Finanzierung klären Optimierungsmaßnahmen erarbeiten Analysieren und Auswerten der Meßwerte 5

6 Stromverbrauch [kwh] Auswertung: Stromverbrauch 2006 bis 2009 Durch eine Nutzungsänderung des Mieters ist ein starker Rückgang des Stromverbrauchs ab Nov zu erkennen. Auslagerung einer EDV-Abteilung in ein anders Gebäude Die Lasten zwischen HT- und NT sind gleich hoch da 24 Std. Betrieb HT Zeit von Mo. bis Fr. 06:00-18:00 Uhr Auslagerung einer EDV in ein anderes Gebäude Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Feb 07 Mrz 07 Apr 07 Jun 07 Jul 07 HT-Verbrauch [kwh] Aug 07 Okt 07 Nov 07 Dez 07 Feb 08 Mrz 08 Apr 08 Jun 08 Jul 08 Aug 08 NT-Verbrauch [kwh] Sep 08 Nov 08 Dez 08 Jan 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Nov 09 Dez 09

7 Gas [m³] GTZ [Kh] Auswertung Gasverbrauch 2006 bis 2009 Durch eine Optimierung der Kesselanlage ist ab Nov eine Effizienzsteigerung im Verhältnis Verbrauch zu Gradtagzahl zu erkennen Optimierung Kesselanlage durch neue Brennerköpfe Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Feb 07 Mrz 07 Apr 07 Jun 07 Jul 07 Aug 07 Okt 07 Nov 07 Dez 07 Feb 08 Mrz 08 Apr 08 Jun 08 Jul 08 Gas-Verbrauch [m³] GTZ 20/15 Aug 08 Sep 08 Nov 08 Dez 08 Jan 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Nov 09 Dez

8 Auswertungen Die Klimaanlagen im Hause befinden sich mechanisch in einem guten Zustand. 8

9 Strom [A] Auswertungen im Ist-Zustand Stromaufnahme Klimaanlagen 1, 2 und 4 Die Stromaufnahme der Anlagen zeigt einen 24 Stunden 7 Tage Betrieb ohne Lastschwankungen : : : : : : : : : : : : : : : : : :24 Zuluftstrom Anl. 1 [A] Zuluftstrom Anl. 2 [A] Gesamtstrom Anl. 4 [A] : : : : :24 9

10 Außenfeuchte u. Temperatur [ C %rf] Strom [A] Auswertungen im Ist-Zustand Stromaufnahme der Kältemaschine 1 Die Stromaufnahme wird von der Außentemperatur und -feuchte (Außenenthalpie) beeinflusst uns zeigt ein korrektes Regelverhalten Außenfeuchte [%rf] Außentemp. [ C] Gesamtstrom Anl. Kälte [A] 10

11 Temperatur [ C] CO2-Konzentration [ppm] Auswertungen Ist-Zustand Temperatur u. CO 2 -Konzentration in der Abluft 5. OG Die CO 2 -Werte zeigen eine Belegung von 4,5 Tagen mit einer maximalen Belastung von 780 ppm an Abluft 5-OG [ C] Abluft 5-OG [ppm CO2] 11

12 Temperatur [ C] CO2-Konzentration [ppm] Auswertungen Ist-Zustand Temperatur u. CO 2 Konzentration in der Abluft 13. OG Die CO 2 -Werte zeigen eine Belegung von 4 Tagen mit einer maximalen Belastung von 600 ppm an. Die Ablufttemperatur wird von der Sonneneinstrahlung von Süden und Westen stark beeinflusst Abluft 13-OG [ C] Abluft 13-OG [ppm CO2] 12

13 Temperatur [ C] CO2-Konzentration [ppm] Tagesauswertungen Ist-Zustand Temperatur und CO 2 -Konzentration in der Abluft (13. OG) Die CO 2 -Werte zeigen einen Anstieg von 8:00 bis 18:00 Uhr mit einer maximalen Belastung von 580 ppm an. Die Ablufttemperatur steigt mit der Sonneneinstrahlung an, die Belegung hat keinen Einfluss Abluft 13-OG [ C] Abluft 13-OG [ppm CO2] 13

14 Temperatur [ C] Auswertungen im Ist-Zustand Klimaanlage 1 Zuluft- u. Ablufttemperatur Die Zulufttemperatur wird regelgerecht mit steigender Außentemperatur angehoben : : : : : : : : : : : : : : : : :12 Außentemp. [ C] Zuluft Anlage 1 [ C] Abluft 13-OG [ C] : : : : : :24 14

15 Erkenntnisse Die Anlagen 1, 2 und 4 laufen im Dauerbetrieb in der 1. Stufe. Eine Optimierung der Energieverbräuche bei gleichzeitiger Steigerung der Komfortwerte der beheizten, gekühlten und belüfteten Bereiche ist nur durch den Einsatz von zusätzlicher und teilweise neuer Sensorik und dem Einsatz von DDC- Regelung möglich. Die vorhandene Lüftersteuerung lässt eine bedarfsgerechte Luftmengenregelung nicht zu. Die Anlagen sollten mit Frequenzumformer nachgerüstet werden. 15

16 Vorgeschlagene Maßnahmen Luftmengenoptimierung der Anlagen 1, 2 und 4 durch den Einbau von Frequenzumformer Optimierung der autarken Kühldeckenvorlaufregelungen durch Einbindung in die geplante Regelung für die Lüftungs- und Heizungssysteme (Überschneidung von Heizen und Kühlen vermeiden.) Optimierung der Lüftungsregelung der Anlage Besprechungsräume EG, da ohne CO 2 -Fühler und Zeitprogramme Umbau der Klimaanlagensteuerung zum unabhängigen Schalten bzw. für die Störumschaltung der Anlagen 1, 2, 3 und 4, zur Zeit mit autarker Fremdsteuerung, keine Zeitprogramme möglich Einbau von leistungsfähigen Honeywell DDC-Reglern der neuesten Generation mit optimierten Regelmakros und Energieeinsparstrategien 16

17 Vorgeschlagene Maßnahmen Optimierung der Volumenstromregelung sowie der Heiz- und Kühlregelkreise in den Stockwerken durch Raumtemperatur- und CO 2 -Fühler. Optimierung der Regelung in den Stockwerken 2 9. Auf Grund des Lüftungskonzepts mit Induktionsgeräten ist nur eine geringe Einsparung durch den Einsatz Frequenzumformer möglich Erneuerung der Schaltschränke Abluftanlagen 20. OG, da in sehr schlechtem Zustand Ablösung des 35 Jahre alten ZLT-System durch neues Leitsystem vom System EXCEL 5000 Open mit einer Honeywell GLT (Enterprise Buildings Integrator) 17

18 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Auswertungen Modellrechnung Summe Anlagen 1, 2 u. 4 Ist-Zustand WRG Fortluft m³/h 22 C Abluft m³/h 22 C Förderdruck 1150 Pa Abluftenthalpie = max. Außentemp. Wirkungsgrad 80% 40 kj/kg 32 C 22 C 19,7 KW max Außenenthalpie 52 kj/kg Phi Temp.= Umluft Betrieb von 0,00 Uhr Raumtemperatur 50% min 0 m³/h bis 24,00 Uhr 22 C min Außentemp. max 0 m³/h Tage pro Woche 7-12 C Phi Enth. = Stunden pro Jahr 8760 min Außenenthalpie 0% 4 kj/kg Zuluft m³/h Heizfall 19 C Außenluft Förderdruck 2500 Pa Kühlfall 18 C m³/h Außenluftanteil Wirkungsgrad 80% Heizen bei AT bis 19 C 100% 513 KW 232 KW 595 KW 42,8 KW Kühlen bei AT ab 19 C Entfeuchten zu 40 kj/kg Stromverbrauch Ventilatoren kwh/a Befeuchten zu 40 kj/kg Werte Maximal Leistung Verbrauch nach [kw od. kj/kg] [kwh] Vollast[h/a] Wärme Maximal 100 % AL -12 C 512,6 100% % Gewinn WRG 5 C 281,1 55% % Umluft 5 C 0,0 0% 0 0% 0 benötigt Erwärmung 19 C 231,5 45% % Befeuchtung + Wärme Maximal 100 % AL 4 k 595,3 100% % Gewinn WRG 4 k 0,0 0% % 0 Umluft 4 k 0,0 0% 0 0% 0 benötigt Befeuchtung 40 k 595,3 100% % Kühlung Maximal 100 % AL 32 C 231,5 100% % 226 Gewinn WRG 27 C 82,7 36% % 81 Umluft 27 C 0,0 0% 0 0% 0 benötigt Kühlung 18 C 148,8 64% % 146 Entfeuchtung + Kälte Maximal 100 % AL 52 k 198,4 100% % 275 Gewinn WRG 52 k 0,0 0% % 0 Umluft 52 k 0,0 0% 0 0% 0 benötigt Entfeuchtung 40 k 198,4 100% % 275 kwh WRG Entfeuchten Befeucht Monatlicher Energieverbrauch 18

19 Ist-Werte und Einsparpotential Energieverbrauch / Jahr Vor der Maßnahme Nach der Maßnahme Einsparung Elektro (kwh) (72%) Wärme / Befeuchtung (kwh) Kälte, Lüftung, Kühldecke (kwh) (73%) (25%) 19

20 Kosten und Amortisation Die Maßnahmen beinhalten die folgenden Leistungen: Erneuerung der vorhanden elektrischen und pneumatischen Regeltechnik durch DDC Regeltechnik Anpassung bzw. Erneuerung von Schaltschränken für die o.g. Maßnahmen unter Berücksichtigung der gültigen VDE-Vorschriften Installation von Frequenzumformern und der notwendigen Sensoren und Aktoren zur variablen Luftmengenregelung in den Stockwerken 2-19 Ermittelte Investitionssumme: ,00 Geschätzte Einsparungen: ,00 /a Errechnete Amortisationszeit: 1,83 Jahre 20

21 Kosten /a [ ] Ist-Werte und Einsparpotential bis , ,00 Betriebskosten + Investitionsfinanzierung 1,83 Jahre bei einfacher Amortisation ,00 Ab hier reduzierte Betriebskosten , , ,00 0, Strom Gas Energiekosteneinsparung 21

22 Realisierung der Maßnahmen Erstellung der Einsparanalyse Messen und Verifizieren der bisherigen Ergebnisse Umsetzungsreife Planung der neuen Anlagen Beschreibung der zu erbringenden Leistungen Abstimmung und Beschreibung der Nachweisführung Erstellung und Bestätigung eines Terminplanes Abschließende Vorstellung der Ergebnisse Vertragsabschluss Realisierung der Maßnahme Dokumentation der Einsparungen durch Kontrollmessungen 22

23 Dokumentation der Einsparungen Durch den Einbau der vorgeschlagenen Maßnahmen werden die prognostizierten Einsparungen erreicht und teilweise überschritten. Die vereinbarten Komfortbedingungen wie Raumtemperaturen Feuchte und CO 2 -Konzentration werden eingehalten und meistens übertroffen. 23

24 Einsparung pro Monat [ ] Dokumentation der Einsparungen Juni Juli August September Oktober November Dezember Januar Februar März April Mai Geplante Einsparung [ ] Erreichte Einsparung [ ] 24

25 Dokumentation der Einsparungen Berechnung der Schadstoffreduzierung auf Grund der kalkulierten Energieeinsparungen der unterschiedlichen Energieträger Eingabe Berechnet Schadstoffe Spezifische Emissionswerte [kg/mwh] Erdgas (10 kwh/m³) Strom [MWh] Biomasse [MWh] Schwefeldioxid (SO2) 0,02 kg/mwh 0,69 kg/mwh 0,24 kg/mwh Stickoxide (NOx) 0,09 kg/mwh 0,58 kg/mwh 0,38 kg/mwh Kohlendioxid (CO 2) 228 kg/mwh 639 kg/mwh 37 kg/mwh Eingabe der kalkulierten Energieeinsparungen Wärme / Erdgas [MWh] Strom [MWh] Biomasse [MWh] Kählte [MWh] Summe [MWh] Einsparpotential Schadstoffe Wärme / Erdgas [kg] Schadstoffreduzierung Strom [kg] Biomasse [kg] Kählte [kg] Summe [kg] Schwefeldioxid (SO2) Stickoxide (NO x) Kohlendioxid (CO2) Reduzierung des CO2 Emissionen bezogen auf VW Golf mit einem CO 2 Ausstoß von 0,16 kg/km und einer Jahresfahrleistung von km Kohlendioxid (CO2) [kg/km] Jahresfahrleistung [km] 0, gefahrene Kilometer oder Erdumrundungen oder 213 VW Golf mit km/a Die Einsparung entspricht einer Stilllegung von 213 VW Golf mit km /a Laufleistung 25

26 Fazit Verbesserung des Raumklimas, bei gleichzeitiger Reduzierung der Betriebskosten und Auflösung des Investitionsstaus im Bereich Erneuerung der Schaltanlagen und Regeltechnik für die Klimatechnik Die Umwelt wird mit 680 t CO 2 entlastet. Die Amortisationszeit kleiner 2 Jahre wird vom Kunden als besonders wirtschaftlich bewertet. 26

27 Honeywell Energiedienstleistungen 27