Was bringt mein Alter, lohnt sich ein Neuer? - Effizienzbewertung bestehender Heizkesselanlagen -
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- Bärbel Beltz
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1 Was bringt mein Alter, lohnt sich ein Neuer? - Effizienzbewertung bestehender Heizkesselanlagen -
2 Festbrennstoffkessel um 1970 Festbrennstoffkessel Stand heute Pelletkessel NT-Kessel Brennwertkessel Gaswärmepumpe Wirkungsgrad Heizkessel-Theorie mittlere Nutzungsgrade verschiedener Heizsysteme 140,00% 120,00% 100,00% 80,00% 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% P P Festbrennstoffkessel (um 1970) AB ZU Festbrennstoffkessel (Stand heute) Pelletkessel Nutzenergi e P ZU Öl/ Gas Niedertemperaturkessel (Stand heute) P Gasbrennwertkessel (Stand heute) ZU P AB Gaswärmepumpen Verluste Beratertelefon: info@saena.de - Seite 2
3 Nutzungsgrad von Heizungsanlagen - Praxis Jahresnutzungsgrade von Heizkesselanlagen 120,00% bis zu 110 % 100,00% bis zu 93 % Potential bis 40 % Jahresnutzungsgrad 80,00% 60,00% 40,00% 70,00% Potential bis 23 % 20,00% 0,00% Jahresnutzunggrad von 140 T Bestandskesselanlagen 2003/2004; Quelle Techem AG Energiekennwerte erreichbare Nutzungsgrade von Niedertemperaturkesseln erreichbare Nutzungsgrade von Brennwertkesseln Unterschied zwischen Theorie und Praxis Beratertelefon: info@saena.de - Seite 3
4 Energie verlust 4,3 kwh Q V 14,3 10 kwh Q zu Q zu 10 kwh Q N Energieverbrauch Nutzenergie Energiebedarf ges Q Q N ZU Beratertelefon: info@saena.de - Seite 4
5 Energie verlust 4,3 kwh Q V 14,3 kwh Q zu 10 kwh Q N Energieverbrauch Nutzenergie Energiebedarf ges Q Q N ZU Beratertelefon: info@saena.de - Seite 5
6 Feuerungstechnischer Wirkungsgrad Q zu f Q N Umwandlungsverluste chemische Energie in Wärmeenergie in % Proportional zu Abgastemperatur und Sauerstoffgehalt, bzw. umgekehrt proportional zum CO 2 -Gehalt Beratertelefon: info@saena.de - Seite 6
7 Nutzungsgrad der Wärmeerzeugung 1200 bis 2000 Stunden/a 5500 bis 8760 Stunden/a Q zu k Q N Abgasverluste 9 % bei Kesselbetrieb + Bereitschaftswärmeverluste 2-4 % im Anlagenbetrieb Abstrahlverluste Anfahrverluste durch häufige Taktung Beratertelefon: info@saena.de - Seite 7
8 Nutzungsgrad der Gesamtanlage 1200 bis 2000 h/a 5500 bis 8760 h/a Q zu Verluste Wärmeerzeugung + Wärmeverluste Speicher, Verteilung, ges Q N Zirkulationsverluste WWB 10 -?? % Beratertelefon: info@saena.de - Seite 8
9 Verluste = Mehrkosten! Q zu? Q V? QAB Zugeführte Energie Kosten Q Anlagenverluste ZU Q V QAB Nutzenergie bzw. Bedarf Beratertelefon: info@saena.de - Seite 9
10 Wie ermittelt man die Energieeffizienz der Wärmeerzeugung? Beispiel Gaskessel: Realer Nutzungsgrad Wärmeerzeugungsanlage 30 kw zu Gas- Kessel? T V T R ab Qzu zugeführte Energiemenge Qab abgeführte Energiemenge Wirkungsgrad Beratertelefon: info@saena.de - Seite 10
11 Wie ermittelt man die Energieeffizienz der Wärmeerzeugung? Beispiel Gaskessel: Gaszähler zu 30 kw Gas- Kessel? T V T R ab Bestimmung Qzu: Gaszähler: Verbrauch: [m³] Rechnung: Brennwert: 10,5 [kwh/ m³] Q zu = kwh Beratertelefon: info@saena.de - Seite 11
12 Wie ermittelt man die Energieeffizienz der Wärmeerzeugung? Beispiel Gaskessel: 30 kw Wärmemengenzähler Gaszähler zu Gas- Kessel? T V T R ab Bestimmung Q ab : Messung: Wärmemengenzähler Q ab = kwh Beratertelefon: info@saena.de - Seite 12
13 Wie ermittelt man die Energieeffizienz der Wärmeerzeugung? Beispiel Gaskessel: 30 kw Wärmemengenzähler Gaszähler zu Gas- Kessel? T V T R ab Q Q AB kwh = = 0,7 = 70 % Verlust: ca. 30% kwh ZU Ist-Zustand bekannt => nun ist der Vergleich mit einer alternativen Variante möglich! ca /a (bei Gas) Beratertelefon: info@saena.de - Seite 13
14 Energieeffizienz Warmwasserbereitstellung Warmwasserbereitung WW ZW; bis zu 50 % Verlust! 100 % Wärmeeinsatz messtechnisch ermitteln Heizkessel Kaltwasserzähler KW Verbrauch messen! Bewertung Nutzungsgrad außerhalb der Heizperiode Wärmeeinsatz über vorhandenen WMZ in kwh Nutzenergie überschlägig ermitteln = Massenstrom TW* Temperaturdifferenz * spez. Wärmek. = 1000 kg (l) * 50 K * 1,161 kwh/kgk = 58 kwh Beratertelefon: info@saena.de - Seite 14
15 Energieeffizienz Anlagentechnik- Indikatoren und Stellschrauben Bei Warmwasserheizungen erfolgt Transport und Verteilung der Wärmeenergie vom Wärmerzeuger zum Verbraucher mit Wasser Wärmestrom=Massenstrom*spezifische Wärmekapazität*Temperaturdifferenz Vorlauf-Rücklauf Q =m * c p * (T v -T r ) Energieverbrauch für Heizwassererwärmung Energieverbrauch für Transport und Verteilung Jeder Liter Heizungswasser, der mehr als erforderlich erhitzt und/oder transportiert wird, vermindert durch unnötigen Energieverbrauch die Effizienz der Anlage. Jedes Grad zu hohe Heizwassertemperatur (Vor- und Rücklauf) verschlechtert den Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung und erhöht die Wärmeverluste bei Wärmerzeugung und Verteilung. Beratertelefon: info@saena.de - Seite 15
16 Energieeffizienz und Heizkurven, Theorie.und Praxis Beratertelefon: info@saena.de - Seite 16
17 Zu hohe Heizwassertemperaturen 1 Allgemein höhere Abgas-, Abstrahl und Bereitschaftswärmeverluste (ΔΤ +10 K +20% ) Verschlechterung JAZ Wärmepumpen (+1 K Temperaturhub= +3 % Strom) Verringerung Potentiale Solarthermie Quelle: Klima-Innovativ e.v. Verringerung Brennwerteffekt Beratertelefon: info@saena.de - Seite 17
18 Brennwertnutzung Beispiel Erdgas >10% <5% ca. 2 % Beratertelefon: info@saena.de - Seite 18
19 Bsp. Verwaltungsgebäude Erdgas- Brennwertanlage Nutzungsgrad der Wärmeerzeugung über Messdauer < 80 % Vorlauf Rücklauf Leistung 80,0 C 75,0 C 70,0 C 65,0 C 60,0 C 55,0 C 50,0 C 45,0 C 40,0 C 35,0 C 30,0 C 25,0 C 20,0 C 15,0 C 10,0 C 5,0 C 0,0 C 140,00kW 120,00kW 100,00kW 80,00kW 60,00kW 40,00kW 20,00kW 0,00kW Außentemperatur 0 C Beratertelefon: info@saena.de - Seite 19
20 Falsche Pumpeneinstellung - Erhöhter Heizwassermassenstrom 1 Auswirkung Anlagenbetrieb Schlechteres Regelverhalten - Regelventile können Energiezufuhr nicht ausregeln - Einstellung Heizkurven auf Basis Auslegungstemperaturen und Temperaturspreizung Vor- und Rücklauf Keine Nachtabsenkung in heizwasserüberversorgten Nutzungseinheiten (6 % Ersparnis pro Grad Raumtemperatur) mit 100 % mehr Massenstrom ist abgesenkte Heizwassertemperatur für Raumtemperaturabsenkung zu hoch Beratertelefon: info@saena.de - Seite 20
21 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :00 Bspl. Grundschule Leipziger Land Heizkreis Schule Vorlauf [ C] Rücklauf [ C] Außentemperatur [ C] Raumtemperatur [ C] VOLUMEFLOW 90 C 4,00m3/h 70 C 3,50m3/h 50 C 3,00m3/h 30 C 2,50m3/h 10 C 2,00m3/h -10 C 1,50m3/h -30 C 1,00m3/h Höherer Volumenstrom während der Absenkphase gleicht Temperaturabsenkung aus Beratertelefon: info@saena.de - Seite 21
22 Falsche Pumpeneinstellung - Erhöhter Heizwassermassenstrom 2 Auswirkung auf Strombedarf Höhere Pumpenleistung = höherer Stromverbrauch Berechnung mit Rohrnetzkennlinie Beispielanlage: 15 kw 70/50 Auslegungsvolumenstrom: Volumenstrom 660 l/h Förderhöhe 2,06 m Pumpenleistung 10,6 W Stromverbrauch 58 kwh/a Doppelter Volumenstrom Volumenstrom 1320 l/h Förderhöhe 7,7 m Pumpenleistung 60 W Stromverbrauch 330 kwh/a 100% mehr Volumenstrom ca. 6-fache Pumpenleistung Beratertelefon: info@saena.de - Seite 22
23 Indikatoren für vorhandenes Effizienzpotential Vorlauftemperatur im Teillastbereich nahe an Auslegungstemperatur Vergleich AT Vorlautemperatur Heizung Temperaturdifferenz Vorlauf Rücklauf zu gering Geringer Kondensatanfall bei Brennwertkesseln Ungleiche Erwärmung von Räumen HA Strömungsgeräusche in der Anlage HA Umwälzpumpen auf Maximalleistung gestellt Überheizung von Räumen Beratertelefon: info@saena.de - Seite 23
24 Eine bestimmungsgemäßer Betrieb einer Heizungsanlage unter Auslegungsbedingungen ist nur möglich, wenn die Masseströme im gesamten hydraulischen Netz bedarfsgerecht abgeglichen sind. Hydraulischer Abgleich! Die hierfür infrage kommenden Bauteile bauen i.d.r. Drucküberschüsse ab! Beratertelefon: info@saena.de - Seite 25
25 ??? C 70 C??? C??? C??? C Hydraulischer Abgleich- wo ist das Problem? 70 C TV HK C 70 C TV HK 02 TV HK 03???? W??? W??? W m 1 +m 2 +m 3 m 2 +m 3 m 3 Beispiel : Heizkessel M??? l/h HK 1 kürzester Weg größter Massestrom HK 2 weiterer Weg als bei HK 1 geringerer Massestrom als bei HK 1 geringere Leistung HK 3 weitester Weg höchster Druckverlust geringster Massestrom geringste Leistung Beratertelefon: info@saena.de - Seite 26
26 70 C 55,8 C 59,3 C 55,0 C 48,09 C Beispiel - Anlage nicht abgeglichen überheizt 70 C TV HK C 70 C TV HK 02 TV HK 03 unterheizt 1064 W 991 W 869 W m 1 +m 2 +m 3 m 2 +m 3 m 3 Beispiel Anlage nicht abgeglichen: Heizkessel M 176 l/h Raum 1 überheizt Raum 3 unterheizt Massestrom zu hoch Rücklauftemperatur zu hoch Geringere Effizienz der Kesselanlage Höhere Leistungsaufnahme der Pumpe Beratertelefon: info@saena.de - Seite 27
27 55 C 70 C 55 C 55 C 55 C Beispiel Anlage abgeglichen 70 C TV HK C 70 C TV HK 02 TV HK W 991 W 991 W m 1 +m 2 +m 3 m 2 +m 3 m 3 Bauteile zu hydraulischen Abgleich: Heizkessel M 170 l/h Voreinstellbare Ventileinsätze stellen jedem HK den bestimmungsgemäßen Massenstrom zur Verfügung Drehzahlgeregelte differenzdruckgesteuerte Pumpen reagieren auf den veränderlichen Bedarf bei größeren Netzen sind weitere Bauteile zur Regulierung auf die Berechnungsmasseströme erforderlich Beratertelefon: info@saena.de - Seite 28
28 Fazit Potential - Anlagenoptimierung Systemtemperaturen so weit wie möglich absenken Heizungspumpen auf erforderlichen Leistung (Förderstrom und Förderhöhe reduzieren) Nachrüstung Messeinrichtungen für tatsächlichen Energiebedarf Regelmäßige Bewertung und Auswertung der Verbrauchsdaten Kontrolle Nutzungsbedingungen (Temperaturen und Nutzungszeiten) Heizungscheck durch den Fachbetrieb Beratertelefon: info@saena.de - Seite 29
29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Die Sächsische Energieagentur - SAENA GmbH: Energieeffizienz - Unternehmen Energieeffizienz - Gebäude Energieeffizienz - Verkehr Energieeffizienz - Kommunen/Landkreise Zukunftsfähige Energieversorgung Projekte im schulischen Bereich Beratung Weiterbildung Öffentlichkeitsarbeit Sprechen Sie uns an! Beratertelefon:
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