|
.
EIN BERATUNGS-SCHWERPUNKT: Die Industrie- und/oder Gewerbegebäude-Energieberatung
|
-
und die spezielle ©Anwendung der Nutzung der Abwärme: Wärmerückgewinnung / Luftvorwärmung und Rückführung in den Carnot-Prozess beim Wärmewandler Pro
|
| . |
. |
. |
Gewerbeobjekt Erkrath (Düsseldorf):
3-geschossige Werkhalle, Produktion, Verwaltung
Vergleichsrechnung
©Anwendung der Wärmerückgewinnung - Luftvorwärmung (WRG-LVW) und Rückführung in den Carnot-Prozess beim Wärmewandler Pro
|
. |
|
| . |
. |
Der Gewerbepark in Erkrath |
| . |
. |
. |
Ein Teilziel vor der Durchführung war erreicht: Der Zuwendungsbescheid der BAFA
|
| . |
. |
. |
|
PDF-Datei 2.4.10 10.07.15 BAFA-Zuwendungsbescheid (518.79 kB)
|
. |
PDF-Datei VII.2.1 10.04.14 VORLÄUFIGES Datenblatt - COP-Kurven WW und WRG-LVW VT35 und VT45/55
|
| . |
. |
. |
1. Die Aufgabe
|
| . |
. |
. |
|
Das 1960 gebaute Gewerbegebäude soll zur Hälfte (Längsschnitt) von einem Kunstoff verarbeitenden Unternehmen genutzt werde. Die Räume, im Erdgeschoss Produktion und Lager, im ersten OG Produktion und Verwaltung, im zweiten OG Verwaltung und Ausstellung, wurden innen mit Isolierung schalldämfpend in Ständer-Bauweise saniert.
Der theoretische Lösungsansatz
|
. |
Die drei Geschosse sollten im Produktionsbereich mit einer Heizkörper-Heizung und im Verwaltungs- und Ausstellungsbereich mit einer Fußboden-Heizung ausge-stattet werden.
Der Eigentümer des Gewerbegebäudes investierte noch in Isolier-Fenster mit Rahmen. Die Optimierung des Heiz-Systems und der Wärmeverteilung lag in unserer Hand und in der Hand des Heizungsbau-Meisters, der auch die Ausführung übernahm.
|
| . |
. |
. |
|
Entscheidend für die gemeinsam erarbeitete Lösung waren die Einstellungen des Inhabers und des Installations-Meisters, zuerst einmal nach der effizientesten Lösung bezüglich des Energie-Einsatzes und der wirtschaftlichsten Lösung zu suchen, ohne dass wir unter Termindruck standen. Bei den Gesprächen haben wir die Investoren überzeugen können, dass man die Entscheidung nicht an den Investitions-Kosten ausmachte, sondern an der kürzest möglichen Amortisationszeit ausrichtete, zumal alle Beteiligten von einer Fremdfinanzierung ausgehen wollten.
Zweiter wichtiger Aspekt war, dass der Unternehmer darauf hinwies, dass durch Laser-Schneid-Prozesse sehr viel Abwärme aus der Produktion anfallen würden. Da es auch sinnvoll war, sich Gedanken über eine Klimatisierung zu machen, gingen die Lösungsansätze Richtung Wärmerückgewinnung aus der Prozess-Abluft und der normalen Abluft
|
. |
|
| . |
. |
Der Kompressor-Raum, in dem die zwei Wärmewandler à 40,0 kW und der eine mit 28,0 kW stehen |
| . |
. |
. |
Das Projekt auf dem Bildschirm mit den COP- Kurven des Wandlers Pro
|
| . |
. |
. |
|
|
| . |
. |
. |
2. Der Zwischenstand der Dokumentation Mitte 2009
|
| . |
. |
. |
|
PDF-Datei 4.2.1 09.06.21 GEWERBE-Objekt verkl. für 3-Seiten-PDF (162.11 kB)
|
. |
. |
.
3. Das energetische und wirtschaftliche Ergebnis auf einen Blick
|
| . |
Energie-/HEIZLAST-Berechnung der Gas-Brennwert-Technik im Vergleich zur Wärmewandler-Technik
|
|
.
|
.
|
.
|
.
|
.
|
.
|
|
Randbedingungen EnEV 2007/2009
|
.
|
.
|
.
|
Brennwert-Technik
|
Wärmewandler Pro
|
|
U-Werte Standard 1970, Fenster 0,80
|
%
|
kWh/Jahr
|
Maßeinheit
|
Gas / Öl
|
Strom-Mix
|
Nennleistung, HEIZLAST (kW)
|
. |
. |
. |
105,0
|
108,0
|
|
.
|
.
|
.
|
.
|
.
|
.
|
Wärmemenge
|
100,00
|
219.263
|
kWh/Jahr
|
219.263
|
46.991
|
|
davon Heizung
|
.
|
181.760
|
kWh/Jahr
|
.
|
.
|
|
davon Warm-/Heißwasser
|
.
|
37.503
|
kWh/Jahr
|
.
|
.
|
|
Einsparung Energiemenge
|
.
|
.
|
.
|
.
|
172.272
|
| Einsparung Energiemenge in % |
. |
. |
. |
. |
78,57 |
| . |
. |
. |
. |
. |
. |
Jahresarbeitszahl JAZ im Gebäudebestand
|
. |
. |
. |
4,67
|
| Bewertung nach EnEV 2009 - Bewertungskriterium der BAFA |
Primär-Energiebedarf Qp
|
|
kWh/m2 und Jahr
|
130,97
|
75,49
|
| Gesamtbewertung (Energie-Effizienz-Klasse) Energieausweis 2009 (BAFA) |
C |
A |
| . |
|
| Absoluter Energiebedarf Qn |
. |
kWh/m2 und Jahr |
117,40 |
25,20 |
Die Rentabilität der Investition
|
. |
| Energie-Kosten |
. |
. |
. |
16.762,06 |
7.988,47 |
| Energiekosten-Einspargewinn (Effizienz) |
. |
. |
. |
. |
8.773,59 |
| Energiekosten-Einspargewinn in % |
. |
. |
. |
. |
52,34 |
| . |
. |
. |
. |
. |
. |
| Investitions-/Wirtschaftlichkeits-Berechnung |
. |
. |
. |
. |
. |
| Netto-Differenz-Investition |
. |
. |
. |
10.084,03 |
65.714,29 |
Amortisationsdauer in Jahren
|
. |
. |
. |
. |
5,22
|
|
Energiekosten-Einspargewinn nach Amortisationszeit, Lebensdauer 20,0 Jahre
|
€
|
129.673,66
|
| . |
. |
. |
Energie-Bilanz
|
| . |
. |
. |
 |
.
4. Die Realisierung
|
| . |
. |
. |
Die Projektarbeit im Detail, speziell das Detail
|
. |
©Wärmerückgewinung - Luftvorwärmung (WRG / LVW), der Wärmewandler Pro
|
| . |
. |
. |
|
Wir gingen schon sehr früh im Planungszustand davon aus, dass wir die gesamte Abluft absaugen würden - somit eine Sauglüftung - und in den Raum leiten würden, in dem wir die Verdampfer der Wärmewandler unterbringen würden.
Von einer thermodynamischen Berechnung des Nutzens haben wir abgesehen, weil die Abwärme nicht gleichmäßig anfallen würde und somit der Energie-Zusatzgewinn nicht als konstante Größe in die Berechnung einfließen konnte. Die Wärmeverteilung (Fußboden-Heizung in der Verwaltung und Heizkörper-Heizung in der Produktion) wurde großzügig ausgelegt, um das ΔK zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur so gering wie möglich zu halten. Es ist allseits bekannt, dass der Temperatur-Hub von der Rücklauf-temperatur zur Vorlauftempeatur einen exponentiellen Energie-aufwand verursacht, je größer das ΔK ausfallen würde.
|
. |
 |
| . |
. |
Wärmewandler- und Kühlkompressoren-Raum |
| . |
. |
. |
|
|
. |
 |
| Verdampfer-Kammer mit den drei Verdampfern |
. |
Verdampfer-Kammer mit den drei Verdampfern |
| im Hintergrund die Abluftrohre Büro und Prod. EG |
. |
rechts die Jalousien und die Zwangsentlüftung |
.
5. Die COP-Kurven von VT 45 und VT 35 bei Wärmerückgewinnung und Luftvorwärmung
|
| . |
| Klimaort: Düsseldorf |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Außentemperatur
|
-15,0
|
-10,0
|
-7,0
|
-5,0
|
-2,0
|
0,0
|
2,0
|
5,0
|
7,0
|
10,0
|
15,0
|
20,0
|
theor. JAZ
|
|
Stunden/Jahr
|
4
|
60
|
|
208
|
|
1.003
|
|
1.960
|
|
1.906
|
1.802
|
1.817
|
8.760
|
COP-Kurve VT 35
|
4,00
|
4,40
|
4,70
|
4,90
|
5,10
|
5,20
|
5,30
|
5,60
|
5,65
|
5,80
|
5,95
|
5,98
|
5,60
|
|
COP-Kurve VT 45
|
2,00
|
3,20
|
3,90
|
4,35
|
4,80
|
5,20
|
5,30
|
5,60
|
5,65
|
5,80
|
5,95
|
5,98
|
5,54
|
.
Kennung des Wärmewandlers Pro:
-
W35 A-7/3,90, A2/5,30, A10/5,80
-
theor. JAZ 5,80, prakt. JAZ 5,50
|
. |
Um den Unterschied zwischen dem normalen Wärmewandler und dem Wärmewandler, der die Gebäudesituation ausnutzt - Prozess-Abluft und normale Abluft nutzend (Pro) - auch optisch zu sehen, ist es sehr sinnvoll, die PDF-Datei 2.4.1: Vorläufiges Datenblatt zu öffnen. Bestechend ist der Verlauf beider Kurven (pink), sowohl die COP-Kurve für die Fußboden-Heizung für die Verwaltung als auch die Kurve (pink gestrichelt) für die Heizkörper-Heizung für den Produktionsbereich bei einer Außentemperatur tiefer Null Grad C. |
|
|
. |
. |
| . |
. |
. |
6. Abluft aus der Verwaltung und der Produktion - Wärmerückgewinnung - Luftvorwärmung
|
| . |
. |
. |
|
Die Funktions-Skizze (unten) zeigt einen extra gebauten, abge- schlossenen Raum an der Westseite der Produktionshalle im 1. OG. Der Raum ist unterteilt in:
.
|
. |
- den Wärmewandler-Raum mit den drei Wärmewandlern und den vier Kühlaggregaten und
- den Verdampfer-Raum mit der Austausch-Außenwand, den Außenluft-Jalousien und der Zwangsentlüftung
|
| . |
. |
. |
|
PDF-Datei 2.4.2 10.01.25 Funktionsskizze Wärmerückgewinnung - Luftvorwärmung - Verdampferkammer
|
. |
PDF-Datei 2.4.3 10.02.06 GEWERBE Bestand - U-Werte 1970 - Energiebedarfs-Berechnung
|
| . |
. |
. |
Bildschirmoberfläche:
.
|
. |
Links: Prinzip-Skizze WRG/LVW, rechts oben Verdampfer-Kammer mit den drei Verdampfern und rechts unten Pufferkammer mit den drei Wärmewandlern
|
| . |
. |
. |
|
|
| . |
. |
. |
Aus dem Leben der Projektarbeit
|
. |
|
| . |
. |
. |
|
Für den Eigentümer des Gewerbeparks in Erkrath war das letzte Jahr 2009/2010 nicht gerade einfach: Er musste den Teil des Gewerbeparks, der für das erste einziehende Unternehmen vorgesehen war, entrümpeln, dann neue Fenster und eine Innenisolierung in Ständerbauweise installieren lassen. Die Heizungsanlage mit Wärmerückgewinnungskammer, teilweise im Kommunikationsbereich Fußboden-Heizung, teilweise in der Produktion Heizkörper-Heizung und eine Sauglüftung war trotz ausführendem Heizungs-Installationsmeister eine belastende nicht nur Regiearbeit. Zeiten der Gereiztheit blieben nicht aus.
Nachdem etwas Ruhe eingekehrt war, nannte uns der Eigentümer am 3./5. Aug. 2010 eigentlich nur noch als Bestätigung seine eigenen Aufzeichnungen: Die erzeugte Wärmemenge betrug 238.505 kWh, der Stromverbrauch war 47.600 kWh. Das entspricht einer JAZ von 5,01. Einige Optimierungsreserven bleiben noch für die nächste Heizperiode. Es sei noch daran erinnert, dass der Winter 2009/2010 mit drei Monaten mit Temperaturen zwischen 0,0 und -5,0 Grad C und nachts noch einmal um Einiges tiefer, sehr ausgeprägt war.
|
. |
|
| . |
. |
Fußboden-Heizung in der Verwaltung |
.
7. Nachbetrachtung
|
| . |
. |
. |
. |
. |
. |
Verbrauchte Wärmemenge 2009/2010
|
. |
. |
. |
. |
| . |
. |
. |
. |
. |
. |
Welchen Vorteil hat die Investition in die Wärmerück-gewinnung - Luftvorwärmung gebracht - Wärmewandler Pro?
|
. |
PDF-Datei VII.2.1 10.04.14 VORLÄUFIGES Datenblatt - COP-Kurven WW und WRG-LVW VT35 und VT45/55
|
| . |
. |
. |
. |
. |
. |
| Zur Nachbetrachtung sollten Sie die obige PDF-Datei VII.2.1 öffnen (Geteilter Bildschirm). Wir konzentrieren uns auf die theoretischen Jahresarbeitszahlen (JAZ) bei 55,0 Grad C Vorlauftemperatur (VT55): JAZ Wärmewandler 4,12, JAZ Wärmewandler Pro 5,58. Die Differenz von ΔJAZ gleich 1,46 ist realistisch. D.h. 1,46 Anteile der im Betrieb ermittelten 5,0 sind auf die Wärmerückgewinnung-Luftvorwärmung zurück zu führen. Von den 238.505 kWh sind 69.643 kWh (29,2 %) zusätzlich erzeugt worden bei einem Energieeinsatz von 13.930 kWh Strom. |
. |
Multipliziert mit dem angenommenen Strom-Preis von 0,17 €/kWh beträgt der Enegiekosten-Mehrgewinn 9.471,21 €/Jahr ((69.643 minus 13.930) mal 0,17 gleich 9.471,21). Für die Doppelkammer (Ständerbau) mit den Lüftungsgittern und der Zwangsentlüftung wurden ca. 12.500,00 € investiert. Die Amortisation dieser Zusatzinvestition beträgt nur für sich betrachtet 1,32 Jahre. Die Sauglüftung wurde nicht in Ansatz gebracht, weil eine Entlüftung in irgend einer Art notwendig war. |
| . |
. |
. |
. |
. |
| . |
. |
Gas/Öl-Brennwert-T.
|
Wärmewandler
|
Wärmewandler Pro
|
| . |
. |
. |
. |
. |
Effektiv verbrauchte Wärmemenge 2009/2010
kWh/Jahr
|
. |
238.505
|
238.505
|
238.505
|
Eingesetzte Energiemenge kWh/Jahr
|
. |
229.331
|
62.764
|
47.600
|
JAZ / Wirkungsgrad
|
. |
1.04
|
3,80
|
5,01
|
Energie-Kosten
Gas: 7,59 Cent/kWh / Strom: 17,0 Cent/kWh
|
. |
17.406,22 €
|
10.670,00 €
|
8.092,00 €
|
Energiekosten-Einspargewinn
|
. |
0,00 €
|
6.736,22 €
|
9.314,22
|
Einspargewinn in %
|
. |
0,00 %
|
38,70 %
|
53,51 %
|
| . |
. |
trotz einer Preisrelation Strom zu Gas von 2,24
|
Datei überarbeitet und neu gestaltet
10. Okt. 2010
15. Nov. 2010 Axel B. Meier
.
.
.
.
.
.
.
.
|
Gewerbepark WRG - Überblick
