Mehr Energieeffizienz in der Raumlufttechnik. Modernisierung und Wirtschaftlichkeitsberechnung
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- Emma Winkler
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1 Mehr Energieeffizienz in der Raumlufttechnik Modernisierung und Wirtschaftlichkeitsberechnung Referent: Erwin Hanzel Stand: 03/
2 Potenzialabschätzung Uralte RLT-Anlagen im Bestand: bis RLT-Geräte älter 20 Jahre stehen zur Sanierung an davon mit Kälte >12kW (nur hier Pflicht zur energetischen Inspektion) Die jährlich neu installierten Geräte (ca Stück/a) haben ein WRG-Potenzial von 39 Mrd kwh/a 1, umgerechnet auf die Altgeräte heißt das: es schlummert ein Potenzial von mind. 195 Mrd kwh/a!! bei 10% Erneuerungsrate könnten 19,5 Mrd kwh/a gehoben werden 1 Potenzial der Wärmerückgewinnung Bericht des RLT-Herstellerverbands 2009 Stand: 03/
3 Stand: 03/
4 Der Ventilator in der RLT-Anlage Ventilator 1-3 % Ventilator % Investitionskosten Betriebskosten Übrige Komponenten 97 99% Übrige Komponenten 30-60% Stand: 03/
5 Wirkungsgrad Der Wirkungsgrad des Ventilators - das Maß für die Wirtschaftlichkeit Ventilatorsystem: - Ventilator - Antrieb - Regelung - Einbausituation - Betriebsweise Aufwand Verlust Nutzen Stand: 03/
6 Verlustanteile Ventilator mit Riemenantrieb und Regelung: Quelle: EBM Papst Stand: 03/
7 SFP-Faktor Stand: 03/
8 Frühere Technik: Radialventilator Vorwärtsgekrümmte Laufradschaufeln: Rückwärtsgekrümmte Laufradschaufeln: Gehäuse: verzinktes Feinblech Laufrad: verzinktes Feinblech Wirkungsgrad: bis max. 70% Schaufelzahl: 42 p ges.: bis 1500 Pa Pressung Einsatz: Klimageräte Warmlufterzeuger Vorteile: preisgünstig Nachteile: schlechterer Wirkungsgrad als rückwärtsgekrümmter Venti Gehäuse: verzinktes Feinblech Laufrad: bis KG Top 170 glasfaserverstärktes Polyamid ab KG Top 210 Stahlblech. Wirkungsgrad: bis 84% Schaufelzahl: 8 p ges.: bis 2500 Pa Pressung Einsatz: Klimageräte Vorteile: Nachteile: höchste Pressung hoher Wirkungsgrad aufgrund höherer Drehzahlen lauter als vorwärtsgekrümmter Ventilator Stand: 03/
9 Frühere Technik: Antriebe Radialventilatoren werden in der Regel mit Keilriemen angetrieben. durch unterschiedliche Scheibengrößen wird die Drehzahl des Ventilators festgelegt. Keilriemenantrieb Flachriemenantriebe oder direkt angetriebene Ventilatoren werden eingesetzt um : den Abrieb zu minimieren (Hygiene), den Wirkungsgrad zu verbessern Flachriemenantrieb Stand: 03/
10 ErP - Übersicht ENER 11 Elektromotore Umstellung von IE1 auf IE2 (0, kw) ENER 11 Ventilatoren (System Laufrad, Motor, ) Umstellung von IE2 auf IE3 oder Kombination IE2 mit FU (7,5-375 kw) Umstellung aller Ventilatorsysteme auf Mindestwirkungsgrade (125 W kw) Umstellung von IE2 auf IE3 oder Kombination IE2 mit FU (0, kw) ENTR 6 Lüftungstechnik Stand: 03/ Umstellung aller Ventilatorsysteme auf verschärfte Mindestwirkungsgrade (125 W kw) Umstellung aller Systeme auf Ziel SFP int -Werte System Ventilator im Klimagerät und WRG eingebaut Umstellung auf verschärfte Ziel SFP int -Werte und WRG
11 Systemvergleich Freiläufer Freiläufer mit Normmotor Die Einheit besteht aus Laufrad und einem Drehstrom-Normmotor, die auf einem Grundrahmen befestigt ist. Die Drehzahlveränderung erfolgt über einen externen Frequenzumformer. Der FU ist entweder außen am KG-Gehäuse angebaut oder kann bei kleineren Leistungen auch am Motor aufgesetzt sein. Die Bauweise der Einheit erfordert eine längere Ventilatoreinheit im Vergleich zum EC-Ventilator. - Energieeffizienter Betrieb - Bedarfsgerechte Anpassung der Luftmenge mittels Frequenzumformer - hohe Regelgenauigkeit - hohe Betriebssicherheit durch Direktantrieb Stand: 03/
12 Freilaufendes Ventilatorrad Laufrad: Stahl lackiert rückwärtsgekrümmt Wirkungsgrad: bis 75% Schaufelzahl: 6 p ges.: bis 1500 Pa Pressung, p dyn. gering Einsatz: Klimageräte KG Top 21 Vorteile: Nachteile: bis KG Top 1000 Ringleitung bzw. Stutzen zur Luftmengenmessung serienmäßig, punktgenaue Einstellung der Luftmenge über Frequenzumformer (FU) Notwendigkeit eines Frequenzumformers Stand: 03/
13 Freilaufendes Ventilatorrad mit FU Frequenzumformer auf dem Motor Stand: 03/
14 Verlustanteile Freilaufendes Ventilatorrad mit Frequenzumformer: Stand: 03/
15 Systemvergleich Freiläufer Freiläufer mit EC-Motor Bei EC-Motoren handelt es sich um permanentmagneterregte Synchronmaschinen, bei denen die Strangströme von einer Elektronik in Abhängigkeit von der Rotorlage umgeschaltet (Elektronisch Commutiert) werden. Der Netzanschluss und der Anschluss der Steuerleitungen erfolgt direkt am Motor. Die Elektronik erlaubt den Betrieb der Motoren bei unterschiedlichen Drehzahlen. Durch die kompakte Bauweise und den Umstand, dass keine separate Regeleinrichtung (z.b. FU) notwendig ist, erlaubt eine kürzere Bauweise der Ventilatoreinheit. - besonders geräuscharm - hocheffizient - kein Frequenzumformer und - keine aufwändige Installation notwendig - sehr lange Lebensdauer - sehr hoher Systemwirkungsgrad Stand: 03/
16 Freilaufendes Ventilatorrad mit EC-Motor Analoger Steuereingang 0-10 V geringer Verdrahtungsaufwand Leistungsbereich: 500W bis W Volumenströme bis m³/h Stand-by Verbrauch < 3Watt kein FU erforderlich, da die Elektronik zur Drehzahlregelung Motorbestandteil ist Großer Spannungsbereich (1~ V oder 3~ V) 50 und 60 Hz Betrieb Vorteile: kompakt, wartungsarm, 30% höherer Wirkungsgrad als Freiläufer mit FU Erfüllt bereits die Anforderungen der ErP2015. Stand: 03/
17 Motorenvergleich Quelle: EBM Papst Stand: 03/
18 Motorenvergleich } Leistungsaufnahme: EC-Motor im Vergleich zum AC-Motor mit Frequenzumrichter: -36% Stand: 03/
19 Systemvergleich Freiläufer - Fazit Vorteile EC-Ventilator Sehr guter Wirkungsgrad und dadurch auch geringere SFP-Werte speziell im Teillastbereich Kompakte Bauweise, d.h. kürzeres Ventilatorteil als beim Freiläufer mit Normmotor Einbaulage Horizontal und Vertikal möglich Kein zusätzlicher FU notwendig, dadurch geringerer Platzbedarf und Verdrahtungsaufwand Maximale Drehzahl ist nicht von der Netzfrequenz abhängig Geringere Wärmeentwicklung des Motors Die Anforderungen aus der IEC Norm (Energieeffizienzklasse IE4) werden mit dem EC-Ventilator bereits erfüllt. Vorteile Freiläufer mit Normmotor Höhere Pressungen möglich Höhere Luftmengen mit einem Ventilator möglich Stand: 03/
20 Energie Einsparmaßnahmen - Minimierung der Anlagenverluste - Wahl des besten Ventilatorsystems für vorgegebene Betriebsart und Einbausituation - Auslegung des Ventilators mit höchstem Wirkungsgrad - Wahl der Regelung: Drehzahlregelung (ab verpflichtend) - Einsatz von hocheffizienten Wärmerückgewinnungssystemen Stand: 03/
21 Wirtschaftlichkeitsvergleich - WRG Alt: KG 160, Baujahr 1987 Volumenstrom m³/h, Zu-/ Abluftgerät, ohne Wärmerückgewinnung Motorleistung Zuluft 6 kw, Abluft 6kW Stand: 03/
22 Wirtschaftlichkeitsvergleich - WRG Neu: KG Top 130 oder KG Top 190? Stand: 03/
23 KG Top 130 Auszug der Konfiguration: - Luftmenge Zuluft m³/h - Luftmenge Abluft m³/h - mit Wärmerückgewinnung mit Plattenwärmetauscher stehend - mit Hochleistungs-Radial-Ventilator mit EC-Motor Lichte Gerätemaße: Breite 1220 mm Höhe 950 mm WRG η =55% Preis: Stand: 03/
24 KG Top 130 Stand: 03/
25 KG Top 190 Auszug der Konfiguration: - Luftmenge Zuluft m³/h - Luftmenge Abluft m³/h - mit Hocheffizienz-Plattenwärmetauscher stehend - mit Hochleistungs-Radial-Ventilator mit EC-Motor Lichte Gerätemaße: Breite: 1830 mm Höhe: 950 mm WRG: η = 86,9% Preis: Stand: 03/
26 KG Top 190 Stand: 03/
27 Stand: 03/
28 Stand: 03/
29 Stand: 03/
30 Fazit: Moderne, hocheffiziente Geräte benötigen mehr Platz in den Technikräumen. Durch die Auswahl von ausgeklügelter Technik kann ein schneller Returnof-investment erzielt werden. Stand: 03/
31 BAFA 2014/2015 Querschnittstechnologien - Förderung Gefördert werden: kleine und mittelständische Unternehmen, die Investitionen in hocheffiziente Technologien vornehmen (bis zu 250 Beschäftigte / Jahresumsatz max. 50 Mio, bzw. bis zu 500 Beschäftigte / Jahresumsatz max. 100 Mio ) Fördergegenstand: Elektrische Motore und Antriebe (Effizienzklasse IE3) Pumpen (Ersatz alter Pumpen durch hocheff. Pumpen, Energieeffizienindex EEI < 0,23) Ventilatoren sowie Anlagen zur Wärmerückgewinnung in RLT-Anlagen Systemische Optimierung: Ersatz und Erneuerung von mind. 2 Querschnittstechnologien ab einer Investition von mit Verbesserung der Energieeffizienz. Förderhöhe: - 30 % der zuwendungsfähigen Kosten für kleine und mittlere Unternehmen, - 20 % der zuwendungsfähigen Kosten für sonstige Unternehmen, Stand: 03/
32 Umrüstung - Ventilator Alter Radialventilator: Neuer EC-Ventilator: Stand: 03/
33 Umrüstung - Ventilator Klemmkasten optional als Zubehör Stufenloser Drehzahlsteller optional als Zubehör Alle Fotos: Fa. Wolf Stand: 03/
34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Stand: 03/
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