Innovatives Kühlkonzept im UBA- Dienstgebäude Dessau. Innovative Kühlkonzepte :53

Transkript

1 Innovatives Kühlkonzept im UBA- Dienstgebäude Dessau

2 Der Mensch muss das Gute und Große wollen, das Übrige hängt vom Schicksal ab. Alexander von Humboldt

3

4 Quelle: Bestandteile des Kühlkonzeptes Verbraucher 1. Serverraum mit ca. 95% 2. Hörsaal + Beamer, Druckerei, Pforte, Schulungsräume mit 5% 3. Über diese Kühlung keine Konditionierung der Büroräume (Erdwärmetauscher) Serverraum Last: kw, 24h/Tag, 365 Tage/Jahr 11 C Austritt ( kalte Seite ) Kältenetz Hybrides Rückkühlsystem (Trocken bei freier Kühlung und Verdunstungskühlung bei hohen Außentemperaturen bei Rückkühlung)

5 Bestandteile des Kühlkonzeptes Erzeuger 1. Kühlturm (Michelbach) für Freie Kühlung und Rückkühlung AbKA 2. Absorptionskältemaschine (Prototyp aus Entw.-Projekt TU Berlin, Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE Bay.) Vattenfall, Econ) mit solar-thermischen Antrieb, Fernwärme-Backup mit max. 70 C und trockener Rückkühlung 3. Back up: Kompressionskältemaschine (GEA) 4. Back up: elektrische Splitgeräte Serverraum und Beamer im Hörsaal (Toshiba)

6

7

8

9 Kontrollierte Innovation durch Monitoring Förderprogramm des Bundes: Enbau TK3 IEMB e.v. ist jetzt Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung im BBR 2-jähriges Forschungsprojekt Viele Forschungseinrichtungen beteiligt Quelle: Dr. Böttcher, BBSR

10

11 Monitoring zur Verbrauchsermittlung Erfolgskontrolle Qualitätssicherung Mit Hilfe Fundierter resp. belastbarer Echtzeitdaten Fundierter resp. belastbarer historischer Daten Durch Messkonzept Qualitativ gute und quantitativ ausreichende Messtechnik Gebäudeautomation (Managementebene frei programmierbar InTouch )

12 Kälteenergie / MWh/mon Solares Kälteversorgungskonzept Solare Kälteerzeugung Kühllast Kälte aus AdKM Kälte aus AdKM AbKM Kühllast Jahres-Kältebedarf ca. Solare 270 Kälteerzeugung MWh/a Januar Februar Januar Februar April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Quelle: Jan Albers, TU-Berlin April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Solare Deckungsrate Kältebedarf ist ca. 50% ohne saisonale Ausprägung CO2-Einsparung ca kg/a Reduzierung der äußeren Lasten CO2-Reduktion um 36%

13 Kühllast Kühllast Freie Kühlung Kälte aus AdKM Kälte aus AdKM Solare Kälteerzeugung Solare Kälteerzeugung Solare Deckungsrate ca. 50% CO2-Einsparung ca kg/a Januar Februar Januar Februar April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember CO2-Reduktion um 36%

14 Kälteversorgung unter 7 C Außentemperatur (<12 C Feuchtkugeltemperatur) Rückkühlwerk im Freikühlbetrieb Solar Kollektoren Verbraucher Stat. Heizkreis Quelle: Jan Albers, TU-Berlin Verbraucher Serverraum etc.

15 Kälteversorgung unter 7 C Außentemperatur (<12 C Feuchtkugeltemperatur) Kühlturm im Freikühlbetrieb Fernwärme Solar Kollektoren Verbraucher Stat. Heizkreis Quelle: Jan Albers, TU-Berlin Verbraucher Serverraum etc.

16 Kälteversorgung über 7 C Außentemperatur (>12 C Feuchtkugeltemperatur) Kühlturm im Rückkühlbetrieb Fernwärme AbKA Solar Kollektoren Wärme- Speicher Adsorptions- Kälteanlage Kälte- Speicher Verbraucher Quelle: Jan Albers, TU-Berlin

17 Kälteversorgung über 7 C Außentemperatur (>12 C Feuchtkugeltemperatur) Kühlturm im Rückkühlbetrieb Fernwärme AbKA Solar Kollektoren Wärme- Speicher Adsorptions- Kälteanlage Kälte- Speicher Verbraucher Quelle: Jan Albers, TU-Berlin

18 Backup-System 1 Kühlturm defekt KKM Kompressions- Kältemaschine Fernwärme AbKA Solar- Kollektoren Wärme- Speicher Adsorptions- Kälteanlage Kälte- Speicher Verbraucher Quelle: Jan Albers, TU-Berlin

19 Backup-System 2 (ausschließlich Serverraum und Beamer im Hörsaal) Kühlturm KKM El. Splitgeräte Fernwärme Kaltwasser- Kreislauf unterbrochen AbKA Solar- Kollektoren Wärme- Speicher Adsorptions- Kälteanlage Kälte- Speicher Quelle: Jan Albers, TU-Berlin NUR Serverraum/ Beamer

20 Quelle: GLT, UBA

21 Quelle: GLT, UBA

22 Quelle: GLT, UBA

23 Quelle: GLT, UBA

24 Also alles perfekt? Problem: Überwachung Abhängigkeit von äußeren Bedingungen Extreme Hitze im Sommer Gefahr Überhitzung Kollektorfeld Extreme Kälte im Winter Frostgefahr RKW/Freie Kühlung Abhängigkeit von Technik Korrekter Einbau Regeltechnik, Messsensorik fundierte Daten Einregulierung aller Komponenten

25 Fakten nach 7 Jahren Betrieb Hoher Anteil der Messsensorik falsch eingebaut Problem für Monitoring (2005) Einfahrphase zu lang Problem für Monitoring ( ) Defekte Solaranlage (Austausch 2007) Leistungsminderung Adsorptionskältemaschine (Austausch 2011) Trotz technischer Probleme: hohe Versorgungssicherheit funktionierendes Kälteversorgungskonzept Fazit nach 7 Jahren Betrieb Messtechnik zwingend Überwachung Einbau und Kalibrierung Gebäudeleittechnik zwingend Echtzeit- und hist. Daten Manpower und Kompetenz zwingend intern (Personalaufwand resp. Kosten) extern (Kosten)

26 p cold, p cold,el +200, p cold,th / ( /MWh) t ACi / C Nächste Schritte Systematische Einbindung von Wirtschaftlichkeitsparametern in die Gebäudeautomation (Preis Fernwärme, Strom, Osmose-Wasser) 400 Q E = 30kW t Eo = 10 C p th = 104 /MWh t amb = 22 C p el = 150 /MWh p cold Minimum price t ACi p cold,el p cold,th t Di / C Quelle: Jan Albers, TU-Berlin

27 Erhöhung des COP (Coefficient of performance) von ca. 45% auf über 75% durch Austausch der Adsorptionskälteanlage gegen Absorptionskälteanlage Engere Vernetzung mit Kälteverbrauchern IT-Abteilung Vorbereitung Blauer Engel für RZ Bessere Abstimmung Kälteverbrauch Kälteerzeugung Überführung des fachlichen Monitoring in ein Monitoring-Betriebskonzept

28 Schlussfolgerungen aus Betreibersicht Kein innovatives Kälteversorgungskonzept ohne erhöhten Aufwand möglich Ohne Monitoring und alle Randbedingungen (Kompetenz, Messtechnik, Gebäudeautomation etc.) praktisch zum Scheitern verurteilt Baubehörde und Nutzer können das i.d.r. nicht bereitstellen TEAM aus Bima, Baubehörde, Nutzer (+ externes Monitoring)

29

30 Quelle: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!