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Vortrag von Dr.-Ing. Frank Uhlemann, Fa. Eckelmann, über den Beitrag der Automatisierungstechnik zur Steigerung der Energieeffizienz von Kälteanlagen
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eckelmann.de 1ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de 1
2. FachtagungKälte- und Klimatechnikim Kontext der nationalen undinternationalen Klimaschutzpolitik
ECKELMANN AG, Wiesbaden
Geschäftsbereich Kälte- und Gebäudeleittechnik
Frank Uhlemann
Beitrag der Automatisierungstechnik zur Steigerung der Energieeffizienz von Kälteanlagen
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Gliederung
> Energiebedarf Kälteanlagen
> Energiemanagement Werkzeuge
> Messtechnik Temperaturerfassung
> Integrierte Systeme
> Zusammenfassung
eckelmann.de 3ECKELMANN AG, Wiesbaden · Ferrocontrol GmbH & Co. KG, Herford · Eckelmann s.r.o., Tvrdonice eckelmann.de 3
Medizintechnik: Gehirntumor BehandlungPartner: Siemens Medicalcare, Universität Heidelberg, GSI
Eckelmann Highlights (weitere Geschäftsbereiche)
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Quelle: ASPO, Schweden Studie 2004
Verfügbarkeit von Primärenergie
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Elektroenergiebedarf Kälteerzeugung
Nahrungs-mittel
D, 1999
Sonstige
Industrie
Klimati-sierung
8,9 %
22,7 %
2,1 %
66,3 %
DK
V-S
tatu
sbe
rich
t 22
, 20
02
66Mrd. kWhel
14 % vom Elektroendenergie-Verbrauch
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Elektroenergiebedarf Kälteerzeugung
KDK-Maschine
(Hoch-temperatur-)
Wärme
“Kälte”(Niedertemperatur-
Wärme)
Antrieb: Elektroenergie
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Verflüssiger
Verdampfer
Expansions-ventil
Verdichter
Einsparpotentiale:
>Auslegung der Anlage
>Hoher Massenstrom bei kleinen Druckdifferenzen -> Elektr. Expansionsventile
>Kreisprozess möglichst flacher Verlauf
>T0 möglichst hoch (Kälteverluste reduzieren)
>TC möglichst tief(Randbedingung ta)
>Arbeitspunkt anpassen (Kennfeld, adaptiv)
>Arbeitspunkt stabil halten -> stetige Regelung (FU, EEV)
Thermodynamische und regelungstechnische Grundlagen
Beispiel:
ta=10 °C, Tc=25 °C, T0,TK=-32 °C
ΔT 1K ≈3% Pel
Verdampfen
Verdichten
EnthitzenVerflüssigen
Entspannen
Unterkühlen
1
23
4
Qo W
Qc
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Thermodynamische und regelungstechnische Grundlagen
Verdampfen
Verdichten
EnthitzenVerflüssigen
Entspannen
Unterkühlen
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Qo W
Qc
Weitere Einsparpotentiale:
>Wärmerückgewinnung
>Intelligente Abtaukonzepte
>Intelligente Scheiben-und Rahmenheizung
>Integrierte Konzepte
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Forderungen an das Regel- und Überwachungssystem
> Verteilung von der zentralen Kenngrößen im gesamten System> Leistungsfähiger und robuster Feldbus, z.B. CAN> Dynamische Anpassung der Sollwerte pc und p0
> Stetige Regelung> Tools für ein aktives Energiemanagement (Betreiber,
Anlagenbauer, Dienstleister)> Integrierte Lösungen, z.B. Gebäudeleittechnik> Ausführliche Dokumentation und Schulung um
Möglichkeiten optimal nutzen zu können
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Energiemanagement aus Sicht der Steuerungstechnik
> Erfassung el. Energie und Leistung, Verbrauchsmengen Gas, Heizöl, Warmwasser
> Überwachung Grenzwerte> Lastabwurf> Graphische und tabellarische Aufbereitung> Daten-Export zur beliebigen Weiterverarbeitung> Benchmarking> Verbesserungsmaßnahmen ableiten, umsetzen,
Erfolgskontrolle
Energiemanagement als Prozess und Daueraufgabe
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PC- und Web-Werkzeuge
Auf einen Blick
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PC- und Web-Werkzeuge
Anlagen übergreifendeProblem-Schwerpunkte
Benchmarkingund Ranking
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Werkzeuge Anlagenanalyse
PC- und Web-Werkzeuge
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PC- und Web-Werkzeuge
Anlagenübersicht
Reserven prüfen!
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Werkzeuge Energie-management
PC- und Web-Werkzeuge
Anlagen vergleichen
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PC- und Web-Werkzeuge
Energie-management
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PC- und Web-Werkzeuge
Messwertgrafik:Verbundsteuerung
Kontrolle der Anlagen-auslegung
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Temperaturen messen und regeln
Exakte Temperaturen sind ein Qualitätsmerkmal und sparen Energie!
Bisher:
> Temperaturmessung nicht im Warenbereich, meist nur Zu-/Rückluft
> Wirkliche Temperaturen im Möbel sind abhängig von Lage und Beleuchtungssituation
> Temperaturmessung bei Steckerfertigen Möbeln nicht im Innenraum möglich
> Eingeschränkte Genauigkeit, Einfluss von Kabellängen, Abweichung bestenfalls 1 Grad
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Funksensoren
Eigenschaften:> Warennahe Messung
> Erheblich höhere Genauigkeitdurch digitale Messtechnik
> Universell einsetzbar, Temperaturbereich-40 bis +80 °C
> Kompakt, robust
> Wartungsfrei, Batterie Lebensdauer Auslegung mind. 10 Jahre
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Integrierte Lösungen: Wärmepumpen und Geothermie
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Integrierte Lösungen: Gebäudeleittechnik
Über-greifend!
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Energievergleich Markt C 1900 m² nur Umrüstung GLT
Einsparung/Jahr:59.500 kWh (12%)8.400 Ltr. Heizöl (35%)
Elektr. Energie:-> 6.550 Euro
@ 11 cts/kWh-> 37.000 kg CO2
@ 0,622 kg/kWh
Heizöl:-> 4.200 Euro-> 26.200 kg CO2
Verbrauch Elektrische Energie
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Monat
kWh
2004/5 Fremd DDC
2006/7 E●LDS
Umrüstung einer Bestandsanlage aus 2003 auf integrierte Gebäudeleittechnik im Januar 2006
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Zusammenfassung und Ausblick
> Mehr Effizienz durch anspruchsvollere Anlagentechnik und Regelungstechnik ist bereits Stand der Technik
> Möglichst Wärmerückgewinnung nutzen> Integrierte Lösungen nutzen (WP, GT, PV, GLT)> Aktives Energiemanagement als Daueraufgabe
Einsparpotential 25% und mehr, dreifach wirksam:-> Umweltschutz (global warming)-> Ressourcenschutz-> Kosteneinsparung
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Zum Schluss …