Messwertgestützte Inspektionsverfahren nach DIN EN zur Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen

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1 Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen Dr. Stephan Ruhl Folie 1 Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen Anlageneffizienz im Gebäudebestand Messwertgestützte Inspektionsverfahren nach DIN EN zur Analyse und Optimierung von Heizungsanlagen Praxisbeispiele Fazit Dr. Stephan Ruhl Folie 2 1

2 Grobanalyse: Dämmung u. Energieverbrauch Dr. Stephan Ruhl Folie 3 Anlageneffizienz Dr. Stephan Ruhl Folie 4 2

3 Energieverluste im Heizungssystem 10 % Abgasverlust Thermische Hülle Abgas- Strahlungs- und Bereitschaftsverluste Brennstoffverbrauch Verteilungsverluste 100 % 90 % Nutzwärme ab Wärmeerzeuger Nutzereinfllüsse 64 % Nutzwärme für Raumheizung 36 % Energieverluste Dr. Stephan Ruhl Folie 5 Ursachen der Energieverluste Anlagentechnik vom Betreiber oft unzureichend beherrscht Abstimmung der Anlagenkomponenten nach Errichtung meist nicht erfolgt bzw. nicht korrekt umgesetzt Kessel überdimensioniert installiert bzw. Dimensionierung nach Dämmung beibehalten Erhebliche Mängel im Betriebsverhalten bei mehr als 80 % der Heizanlagen Mängelkompensierung durch überhöhte Systemtemperaturen und Pumpenleistungen Konsequenz: Energieverluste zwischen 10 und 30 % Dr. Stephan Ruhl Folie 6 3

4 Fehlerkette vom Bau-Soll zum Bau-Ist Energieeffizienz Solll Energiekonzept Planung Ausschreibung Installation Einregulierung Wartung Bedienung Abweichung vom Optimum Ist Zeit Dr. Stephan Ruhl Folie 7 Ist-Zustand der Anlage? Dimensionierung der Heizkörper? Hydraulischer Abgleich? Energetische Qualität der Gebäudehülle? Maximale Heizlast? Anschlusswert Gas / Fernwärme? Innentemperatur? Raumfeuchte? Heizkörper Wasser Therme Zirkulationsverluste? Regelung? Regler Kessel Wartungszustand? Speicher Nutzungsgrad? Trinkwasserhygiene? Brennwertnutzung? Dr. Stephan Ruhl Folie 8 4

5 Inspektionsverfahren nach DIN EN die DIN EN unterscheidet: Wiederkehrende Inspektion -> bezieht sich auf den Wärmeerzeuger (ohne Trinkwassererwärmung) und hat das Ziel die energetische Effizienz des Wärmeerzeugers sicher zu stellen (vgl. 1. BImSchV sowie KÜO). Einmalige Inspektion -> umfasst die gesamte Heizungs- und Trinkwassererwärmungsanlage und hat das Ziel das Energieeinsparpotential der Anlagentechnik überschlägig zu ermitteln um sinnvolle Alternativen zur Verbesserung der Energieeffizienz der Anlage abzuleiten (Hinweis: Pflicht für Anlagen älter als 15 Jahre). Dr. Stephan Ruhl Folie 9 Einmalige Inspektion nach DIN EN Vereinfachtes Verfahren mittels Checkliste ( Heizungs-Check ) -> Eignungsklasse: Geeignet 2. Inspektion mit Hilfe des Analyseverfahren ( Anlagen-EKG ) -> Eignungsklasse: Exzellent 3. Gebäudeaufnahme und Energiebedarfsberechnung -> Eignungsklasse: Exzellent 4. Sonstige geeignete Verfahren? Dr. Stephan Ruhl Folie 10 5

6 Anforderungen an das Analyseverfahren Erfassung der wesentlichen energetisch relevanten Komponenten der Heizungsanlage Messtechnisch gestützte hochauflösende Erfassung des Betriebsverhaltens über einen typischen Temperaturzyklus eines Gebäudes von mind. 24 Stunden Weitestgehender Ausschluss subjektiv bedingter Faktoren Gewährleistung der Reproduzierbarkeit / Vergleichbarkeit / Korrektheit der Datenerfassung / Berechnung Hohe Ergebnisgenauigkeit und Verlässlichkeit Neutralität Kosten-Nutzen-Relation Dr. Stephan Ruhl Folie 11 Verfahrenskonzept Anlagen-EKG Medizin Herz EKG als messwertbasierte Analyse des Objektes Herz in Interaktion mit dem Blutkreis ohne Eingriff in den Organismus Gebäudetechnik Anlagen-EKG als messwertbasierte Analyse des Objektes Kessel in der Interaktion mit dem hydraulischen System und dem Nutzer ohne Eingriff in die Heizanlage Dr. Stephan Ruhl Folie 12 6

7 Wo wird gemessen? Messung der Innentemperatur und Feuchte in Referenzraum Messung der Außentemperatur Messung der Verbrennungsluftund Abgasparameter Messung der Vor-und Rücklauf- Temperaturen von Raumheizung, Kessel, Brauchwasser Dr. Stephan Ruhl Folie 13 Wie wird gemessen? Energiemonitor (Abgastemperatur, Verbrennungslufttemperatur,O², CO², ) Temperaturlogger (Vorlauftemperatur T 1 -T n, Rücklauftemperatur T 1 -T m, Warmwasser, Zirkulation, Außentemperatur, Raumtemperatur, ) Ultraschall-Durchflussmengenmesser (Volumenstrom, Fliessgeschwindigkeit, Wärmemenge, Wärmeleistung, ) Messzyklus: 24 Stunden / 12sec-Takt (7200 Datenpunkte für eine Messstelle) Dr. Stephan Ruhl Folie 14 7

8 Fühlerschema einer Heizungsanlage Dr. Stephan Ruhl Folie 15 Was zeigt das Anlagen-EKG? Dr. Stephan Ruhl Folie 16 8

9 Ablauf messen und analysieren Dr. Stephan Ruhl Folie 17 Expertenanalyse-Gutachten Dr. Stephan Ruhl Folie 18 9

10 1. Fazit der Expertenanalyse Dr. Stephan Ruhl Folie Bewertung der Energieverluste Dr. Stephan Ruhl Folie 20 10

11 3. Anschlussleistung und Trinkwasserhygiene Dr. Stephan Ruhl Folie Kalkulation der Einsparpotentiale Dr. Stephan Ruhl Folie 22 11

12 5. Einsparempfehlungen (Bsp. nicht-investiv) Dr. Stephan Ruhl Folie 23 Beispiele für nichtinvestive Maßnahmen Einstellung des Brenners Reduzierung der Abgastemperatur Senkung der Kesselvorlauftemperatur Senkung des Pumpen-Volumenstroms Reduzierung der Brenner-Taktung / Brenner-Ventilation Herstellung / Erhöhung Brennwerteffekt Optimierung der Kesselfolgeschaltung Reduzierung der Bereitschaftsverluste Einregeln der Stelleinrichtungen wie Mischer, Überströmventile Einstellung der Pumpen, Ventile, Thermostate Einstellung der Heizkurve Einstellung Nachtabsenkung Einstellung Heizgrenze Regelung Speicherladung Regelung Zirkulation Dr. Stephan Ruhl Folie 24 12

13 6. Kennlinien / Einstellparameter Dr. Stephan Ruhl Folie Technische Detailanalysen mit Optimierungsempfehlungen Dr. Stephan Ruhl Folie 26 13

14 8. Pumpenanalyse Dr. Stephan Ruhl Folie 27 Praxisbeispiele Dr. Stephan Ruhl Folie 28 14

15 Beispiel: hohe Abgastemperatur Abgastemperatur ca. 120 K zu hoch -> Brennraum reinigen und Brenner einstellen Dr. Stephan Ruhl Folie 29 Kein Brennwerteffekt Zu geringe Spreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf Rücklauftemperatur weite über Kondensationstemperatur -> Temperaturniveau absenken, Hydraulik verbessern Dr. Stephan Ruhl Folie 30 15

16 Zu hohe Vorlauftemperaturen Richard-Wagner-Strasse 5-7, 160 Starts Richard-Wagner-Strasse 8-10, 74 Starts -> Heizkurve anpassen Vorlauftemperatur des Wärmeerzeugers zu hoch Dr. Stephan Ruhl Folie 31 Keine Nachtabsenkung Vorlauftemperatur des Heizkreises auch über Nacht auf Tagesniveau -> Nachtabsenkung / Nachtabschaltung einstellen Dr. Stephan Ruhl Folie 32 16

17 Zeit-/bedarfsabhängig regeln Abgesenktes Temperaturniveau zwischen 5 Uhr und 23 Uhr Dr. Stephan Ruhl Folie 33 Kesselleistung zu groß für Gebäude Heizkessel taktet zu häufig, da zu groß gewählt -> Brennerleistung reduzieren (soweit technisch möglich) Dr. Stephan Ruhl Folie 34 17

18 Pumpenleistung zu niedrig / hoch Pumpenleistung zu niedrig Pumpenleistung zu hoch -> Pumpenleistung erhöhen -> Pumpenleistung reduzieren Dr. Stephan Ruhl Folie 35 Hydraulik nicht abgeglichen Unterschiedliche Rücklauftemperaturen bei ähnlichen Heizkreisen -> hydraulischen Abgleich durchführen Dr. Stephan Ruhl Folie 36 18

19 Heizkreismischer falsch dimensioniert Vorlauftemperaturen der Heizkreise folgen der Kesselvorlauftemperatur -> Stellzeit des Mischermotors verkürzen, Mischer verkleinern Dr. Stephan Ruhl Folie 37 Trinkwasserverordnung nicht erfüllt Warmwassertemperatur im Trinkwasserspeicher immer unter 60 C Zirkulationstemperatur immer unter 55 C -> Speichertemperatur auf 60 C erhöhen, Warmwassernetz hydraulisch abgleichen Dr. Stephan Ruhl Folie 38 19

20 bei hohem Energieaufwand hohe Vorlauftemperatur, häufiges Nachladen in der Nacht -> Wärmetauscher im Warmwasserboiler entkalken, Fühlerposition kontrollieren Dr. Stephan Ruhl Folie 39 Falsche Kesselfolgeschaltung Kessel 1 39 Starts / 24h häufige Taktung der Folgekessel Kessel Starts / 24h (= 6,6 Minuten Laufzeit) Kessel Starts / 24h Dr. Stephan Ruhl Folie 40 20

21 Optimierung der Kesselfolge Kessel 1 o.b. Kessel 2 hohe Abgastemperatur in 2. Stufe Kessel 3 hält nur sich selbst warm Dr. Stephan Ruhl Folie 41 Ablauf Optimierung und Überwachung Dr. Stephan Ruhl Folie 42 21

22 Fazit Energiekostensteigerungen zwingen auch Senioren- und Pflegeeinrichtungen zu permanenter Verbesserung der Anlageneffizienz 80 % der 19 Mio. Heizungsanlagen in Deutschland sind optimierungsfähig. Messwertbasierte Verfahren nach DIN EN wie das Anlagen- EKG analysieren den Heizkessel in Interaktion mit dem hydraulischen System und dem Nutzer ohne Eingriff in die Anlage und zeigen Mängel auf. Auf Basis eines Anlagen-EKG mit anschließender Expertenanalyse können Anlagenmängel erkannt und Heizungsanlagen durch geringinvestive Maßnahmen optimiert werden. Das Anlagen-EKG kann zur Steigerung der Energieeffizienz und damit zur Energiekostensenkung im Bestand, aber auch zur Überprüfung der Abnahme bei Neuerrichtung einer Anlage oder zur Vorbereitung einer Anlagensanierung / Anlagencontracting eingesetzt werden. Dr. Stephan Ruhl Folie 43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: ratioservice AG Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dr. Stephan Ruhl Bruchwiese 1, D Altenbamberg Telefon: , Fax: stephan.ruhl@ratioservice.com Dr. Stephan Ruhl Folie 44 22