Effizienzpotentiale der Kälteerzeugung und Verteilung, Nutzen vs. Aufwand. Bad Kissingen, den Dipl.-Ing. (FH) Thomas Müller

Transkript

1 , Nutzen vs. Aufwand Bad Kissingen, den Dipl.-Ing. (FH) Thomas Müller

2 Agenda Kurzvorstellung WISAG Kälteerzeugung Hydraulik und Pufferspeicher im Netz Freie Kühlung

3 Kurzvorstellung WISAG

4 Unternehmensvorstellung WISAG - Dienstleister mit Errichterkompetenz Niederlassungen: Erfahrung: 21% 44% mehr als 120 über 45 Jahre 35% Eigenleistung: Infrastukturelle Dienstleistungen Technische Dienstleistungen Produktionsservice größer 90% Mitarbeiter Technik: über 4.200

5 WISAG Struktur Drei Unternehmensbereiche Industrie Service Umsatz 2012: >687 Mio. Instandhaltung Technische Reinigung Facility Management Industrie Anlagenbau Elektrotechnik Anlagenbau Gebäudetechnik Produktionslogistik Produktionsunterstützung Industriemontage Facility Service Umsatz 2012: >752 Mio. Facility Management Gebäudetechnik Gebäudereinigung Sicherheit & Service Catering Garten- & Landschaftspflege Consulting & Management Aviation Service Umsatz 2012: >172 Mio. Airport Service Ground Service Passage Service Cargo Service Airport Personal Service

6 WISAG Organigramm der Unternehmensbereiche WISAG Industrie Service Holding GmbH & Co. KG WISAG Facility Service Holding GmbH & Co. KG WISAG Aviation Service Holding GmbH & Co. KG WISAG Gebäude- und Industrieservice Holding GmbH & Co. KG WISAG Elektrotechnik GmbH & Co. KG WISAG Produktionsservice* WISAG Gebäude- und Industrieservice Bayern GmbH & Co. KG WISAG Gebäude- und Industrieservice Berlin/Brandenburg GmbH & Co. KG WISAG Gebäude- und Industrieservice Hessen GmbH & Co. KG Kessler + Luch WISAG Energiemanagement WISAG Automatisierungstechnik WISAG Gebäude- und Industrieservice Nord GmbH & Co. KG WISAG Gebäude- und Industrieservice Nord-West GmbH & Co. KG WISAG Gebäude- und Industrieservice Mitteldeutschland GmbH & Co. KG WISAG Gebäude- und Industrieservice Süd-West GmbH & Co. KG

7 WISAG Gebäude- und Industrieservice Regionalgesellschaft Bayern Zentralbereiche Holding: Controlling Einkauf Kalkulation & Projektsteuerung Personal QSU Geschäftsführer der WGI Bayern Stephan Weinen Zentralbereiche Region: Buchhaltung Einkauf Personal QSU Vertrieb FMI* Instandhaltung Anlagenbau Automatisierungstechnik Energiemanagement Kessler + Luch 27% 35% FMI Instandhaltung WGI Niederlassungen Bayern: 38% Anlagenbau TGA Nürnberg, München, Manching, Unterschleißheim und Marktoberdorf * Facility Management Industrie

8 Kälteerzeugung

9 Kälteerzeugung Verschiedene Arten der Erzeugung Kompressionskälteanlagen Kolben / Scroll Schraube Turbo Thermische Kälteanlagen Absorptionskälteanlagen Adsorptionskälteanlagen Kaltgaskälteanlagen (Stirling-Prinzip) Thermoelektrische Kälteerzeugung (Peltierelement) Vortex-Kälteerzeuger

10 Kälteerzeugung Vergleichbarkeit der Effizienz Früher über Angabe der Leistungszahl EER COP (Energy Efficiency Ratio) (Coefficient of Performance)

11 Kälteerzeugung Vergleichbarkeit der Effizienz EER und COP geben nur einen Momentwert wieder Schwankungen und Teillast bleiben unberücksichtigt Mit dem ESEER und dem ESCOP werden Teillastbereiche berücksichtigt (Eurovent Certification) Kaltwasseraustritt 7 C, Klimakühlung bis Umgebungstemperatur 20 C

12 Kälteerzeugung Kompressionskälte Erreichbare ESEER Werte (wassergekühlt) Kolben-/Scrollverdichter bis ca. 4,5 Schraubenverdichter bis ca. 5,7 Turboverdichter (Ölfrei und magnetisch gelagert) bis ca. 9,6

13 Kälteerzeugung Turboverdichter In Teillast EER-Werte größer 11 erreichbar Inverter Drehzahlregelung 2 stufiger Zentrifugalkompressor Synchroner bürstenloser DC-Motor Druck und Temperatursensoren Motor und Lagerregelung Einlass-Leitschaufeln

14 Kälteerzeugung Turboverdichter Einige Eckdaten Stufenlos im Bereich % Drehzahl und U/min Der Anlaufstrom des Kompressors liegt bei 2 A Je langsamer der Kompressor arbeitet desto effizienter ist er. Wird die Drehzahl reduziert, vermindert sich die aufgenommene Leistung im Quadrat. Magnetlager verhindern hohe mech. Friktion und ölbedingte Wärmeübertragungen Erhöhte Lebensdauer der Komponenten

15 Kälteerzeugung Turboverdichter Das Magnetlagersystem 10 Sensoren kontrollieren ununterbrochen den Rotor x pro Sekunde erfolgt eine Messung, um einen absolut zentrierten und ruhigen Lauf zu garantieren. Zusätzlich übernimmt ein Akku im Falle eines Stromausfalles während des Betriebes die Versorgung.

16 Kälteerzeugung Turboverdichter Das Magnetlagersystem im Detail

17 Kälteerzeugung Vergleich EER-Werte Turbo und Schraube

18 Kälteerzeugung Vergleich Turbo und Schraube mit je ca. 300kW Kälteleistung Annahme Jahreskältemenge kWh/a ESEER 5,7 Investitionskosten Ca ,- Wartungskosten Ca ,- /a ESEER 9,6 Investitionskosten Ca ,- Wartungskosten Ca ,- /a Delta ,-

19 Kälteerzeugung Vergleich Turbo und Schraube mit je ca. 300kW Kälteleistung Annahme Jahreskältemenge kWh/a Jahresverbrauch Elektro kwh/a Jahresverbrauch Elektro kwh/a Kosten Elektro ,- /a (0,16 /kwh) Kosten Elektro 7.500,- /a (0,16 /kwh) Delta 5.131,- /a

20 Kälteerzeugung Absorbtionskältemaschinen

21 Kälteerzeugung Absorbtionskältemaschinen Im Vergleich zu Kompressionskälteanlagen erreichen Absorber nur EER-Werte von 0,7 bis 1,0 Absorber haben nur geringe elektrische Leistungen zum Antrieb von Pumpen Der Betrieb mit Abwärme, Heißwasser aus Solarkollektoren, Fernwärme oder BHKW-Wärme kann interessant sein Hohe Investitionskosten Geringe Regelbarkeit Am besten zur Grundlastdeckung geeignet

22 Hydraulik und Pufferspeicher im Netz

23 Hydraulik und Pufferspeicher im Netz Betrachtung einzelner Komponenten vermeiden Betrachtung des Gesamtsystems sinnvoll Welche Anforderungen bestehen? Welches Temperaturniveaus werden benötigt? Wie ist die Anlage dimensioniert? Welche Wassermengen werden umgewälzt bzw. werden tatsächlich benötigt? Sind die Verbraucher abgeglichen? Wie erfolgt die Regelung der Einzelbereiche?

24 Hydraulik und Pufferspeicher im Netz Pufferspeicher Dimensionierung nach tatsächlichem Bedarf Wie lang soll der Pufferspeicher nutzbar sein? Durch geringe Spreizung sind große Puffervolumen notwendig Bei 30min Pufferbetrieb, 6K Spreizung und 100kW Kälteleistung ergibt sich ein theoretisches Puffervolumen von 7m³! Einbindung als Pendelspeicher ausführen

25 Hydraulik und Pufferspeicher im Netz Anlagenbeispiel (Altanlage) Umluftkühler Rechenzentrum Kühlracks Rechenzentrum Informatik Fernleitung

26 Hydraulik und Pufferspeicher im Netz Anlagenbeispiel (optimierte Anlage)

27 Freie Kühlung

28 Freie Kühlung Temperaturverteilung h h h Häufigkeit h h h >45% des Jahres 500 h 0 h -20 C -15 C -10 C -5 C 0 C 5 C 10 C 15 C 20 C 25 C 30 C Außentemperatur C

29 Freie Kühlung

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit WISAG Gebäude- und Industrieservice Bayern GmbH & Co. KG Zollhausstraße 95 D Nürnberg Tel Fax