mehr (leise) Luft für weniger Strom

Transkript

1 mehr (leise) Luft für weniger Strom Effizienzsteigernde Abström-Schalldämpfer für raumlufttechnische Anlagen Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutscshen Bundestages (Förderkennzeichen 03ET1223B). A. Azem, P. Mathis, D. Müller

2 Raumlufttechnische Anlage Quelle: Trox 2

3 Eingrenzung der Untersuchung Raumlufttechnische Anlage FOL ABL AUL ZUL Wetter Raum M M Verteilung Erzeugung 3

4 Eingrenzung der Untersuchung Raumlufttechnische Anlage FOL ABL AUL ZUL Wetter Raum M M Verteilung Erzeugung 4

5 Luftförderung in raumlufttechnischen Anlagen Radialventilator Diagonalventilator Axialventilator Quelle: Ziehl Abegg Quelle: Ziehl Abegg Ventilatoren Quelle: TLT WRG Schalldämpfer FOL ABL Befeuchter Ventilatoren Grobfilter Feinfilter AUL ZUL Grobfilter Erhitzer Kühler Schalldämpfer 5

6 Wichtige Ventilator-Kennlinien Δp RV Δp Anlagenkennlinie Vሶ Δp max optimaler Betriebsbereich Δp DV Vሶ Ventilator-Kennlinie Δp AV ሶ V max Vሶ Vሶ 6

7 Bewertungskennzahl P el,ventilator = V ሶ max Δp max η system SFP = P el,ventilator ሶ V max = Δp max η system mehr (leise) Luft für weniger Strom 7

8 Möglichkeiten der Optimierung FOL ABL AUL ZUL Betriebsoptimierte Bypass-Auslegung Δp max Ventilator mit Abströmelement η system 8

9 Wirkungsgradverluste η 1 = 100 % χ Rsr = 2,6 % χ Vol = 4,5 % χ A R = 1,1 % χ Sch = 4,7 % χ Rot = 1,0 % χ Aus = 16, 9 % η 2 = 69, 2 % Quelle: H. Ratter, Auslegung und Optimierung gehäuseloser Radialventilatoren, Dissertation, Karlsruhe,

10 Projekt EffShop: el. Energie-Verbrauchsanteile für Klimatisierung 4 Verbrauch Allgemeinstrom [GWh] 3,5 3 2,5 2 1,5 6,1% 6,9% 3,4% 12,8% 6,0% 13,2% * 5,1% 6,0% 3,4% 15,9% 4,5% 24,1% 4,5% 6,0% 3,7% 14,9% 2,7% 27,3% 5,0% 6,8% 4,0% 16,0% 1,2% 24,4% 1 51,7% * 41,9% 41,0% 42,7% Shopping Center in Aachen (Beispielbild), Quelle: google.maps 0,5 0 ( 2012) Lüftung Kühlung Heizung Beleuchtung Aufzüge/Fahrtrep. Sonstiges Ungemessen Quelle: Abschlussbericht Projekt EffShop (DOI: /GBV: X) 10

11 Optimierungsansatz: Integration eines Abström-Körpers RV??? 11

12 Optimierungsansatz: Integration eines Abström-Körpers RV??? 12

13 Parameter Variation Leerkanal Standard Länge L B Breite 13

14 System-Wirkungsgrad (η) Messergebnisse Radialventilator bei 1900 U/min Leerkanal 2 KUL 750 x 200 x KUL 750 x 200 x 1000 SD 550 x 550 x m³/h = 1 m/s m³/h = 2 m/s m³/h = 3 m/s m³/h = 4 m/s Luftvolumenstrom (m³/h) 14

15 Effekt-Analyse mittels CFD 15

16 Animation Abströmelement 16

17 Geschwindigkeitsverteilung im Leerkanal und mit Abströmelement Leerkanal mit Abströmelement 17

18 Wirbelstärke im Leerkanal und mit Abströmelement Leerkanal mit Abströmelement 18

19 Verteilung der turbulenten kinetischen Energie im Leerkanal und mit Abströmelemnt 19

20 Statische Druckverteilung im Leerkanal und mit Abströmelemnt 20

21 Strömungslinien im Leerkanal 21

22 Strömungslinien mit Abströmelement für internen Gebrauch nur für internen Gebrauch 22

23 Optimierung: Parameter-Variation Leerkanal Standard Länge L B Breite 23

24 Optimierung: Parameter-Variation 1500 mm 558 Pa L = 1186 mm B = 608 mm Δp stat = 557 Pa Δp stat Länge 540 Pa mm Breite 500 mm 660 mm

25 Schalldämpfer: Standardvariante Luft Quelle: TROX Quelle: Ziehl Abegg 25

26 0,75 m Prüfstand Systemwirkungsgrad: Schallleistung: System L W Hallraum (Schematische Darstellung) p s1 p s2 2 m 1 m 6 m Mikrophone Hilfsventilator 26

27 Schallpegel in db Schallleistung: L W Ventilatorgeräusch k 2k 4k 8k Frequenz in Hz 27

28 Schallpegel in db Schallleistung: L W Systemdämpfung Ventilatorgeräusch Primär-Schalldämpfer Sekundär-Schalldämpfer Zulässige Schallleistung k 2k 4k 8k Frequenz in Hz 28

29 System-Wirkungsgrad (η) Schallleistung (db(a)) Messergebnisse Radialventilator bei 1900 U/min System-Wirkungsgrad Schallleistung (A-bewertet) 0.70 Leerkanal 2 KUL 750 x 200 x KUL 750 x 200 x 1000 SD 550 x 550 x m³/h = 1 m/s m³/h = 2 m/s m³/h = 3 m/s m³/h = 4 m/s Luftvolumenstrom (m³/h) Luftvolumenstrom (m³/h) 29

30 Umsetzung in der Praxis 30

31 Vielen Dank! Kontakt E.ON Energy Research Center Mathieustraße Aachen Germany Paul Mathis T F pmathis@eonerc.rwth-aachen.de 31