Fachreihe Erdgas-Blockheizkraftwerke Planungsanleitung ... Datenblatt Viessmann Vitobloc 200.pdf · Blockheizkraftwerk 6 bis 530 kW el Fachreihe Erdgas-Blockheizkraftwerke Planungsanleitung

Blockheizkraftwerk 6 bis 530 kWel

Fachreihe Erdgas-Blockheizkraftwerke Planungsanleitung für Vitobloc 200

Planungsanleitung für Vitobloc 200

VITOBLOC 200 Blockheizkraftwerk für Erdgasbetrieb 50 bis 530 kWel

VITOBLOC 200 Blockheizkraftwerk für Erdgas- und Flüssiggasbetrieb 6 bis 20 kWel

5368 460-7 04/2015

Impressum

2 Planungsanleitung Erdgas-BHKW VITOBLOC 200

5368 4

60-7

HINWEIS!

Das BHKW-Modul Vitobloc 200 ist nicht für den 60 Hz-Betrieb geeignet. Damit ist es insbesondere nicht für den amerikanischen und kanadischen Markt verfügbar.

Hinweis:

Diese Planungsunterlage unterrichtet den Fachplaner über die Auslegung, Anwendung und Einsatzbedingungen eines Blockheizkraftwerkes.

Technische Detailangaben entnehmen Sie bitte dem separa-ten Lieferprogramm bzw. bei Ausführungsplanung der jeweiligen Technischen Modulbeschreibung.

Für Detailzuarbeitungen in der Projektierungsphase stehen Ihnen unsere Berater gern zur Verfügung.

Technische Änderungen vorbehalten!

Durch stetige Weiterentwicklung können Abbildungen, Funkti-onsschritte und technische Daten geringfügig abweichen.

Aktualisierung der Dokumentation

Haben Sie Vorschläge zur Verbesserung oder haben Sie Un-regelmäßigkeiten festgestellt, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.

Herstelleranschrift

Viessmann Werke GmbH & Co.KG D-35107 Allendorf

Ausgabedatum: 04/2015

Inhaltsverzeichnis

Planungsanleitung Erdgas-BHKW VITOBLOC 200 3

5368 4

60-7

Inhaltsverzeichnis

1. Kraft-Wärme-Kopplung mit ei-nem BHKW-Modul

1.1 Was ist ein BHKW? ................................................................................... 4 1.2 Anwendungsmöglichkeiten ........................................................................ 6 1.3 Wann ist ein BHKW sinnvoll? .................................................................... 8 1.4 BHKW ist kein Heizkessel ......................................................................... 9

2. Technische Beschreibung BHKW-Module

2.1 Leistungsgrößen Lieferprogramm Vitobloc 200 Erdgas ............................. 11 2.2 Serienausstattung ...................................................................................... 12 2.3 Bauteile und Anschlüsse ........................................................................... 16 2.4 Aufbau ....................................................................................................... 18

3. BHKW-Überwachung – Be-triebsarten – Regelkonzepte

3.1 BHKW-Überwachung ................................................................................. 20 3.2 Betriebsarten ............................................................................................. 21 3.3 Regelung eines BHKW-Moduls und der Kesselanlage .............................. 23

4. Ortsmontagen 4.1 Schallschutz .............................................................................................. 24 4.2 Aufstellraum ............................................................................................... 29 4.3 Verbrennungsluft und Lüftung ................................................................... 30 4.4 Erdgasversorgung ..................................................................................... 31 4.5 Abgassystem ............................................................................................. 32 4.6 Elektrische Einbindung .............................................................................. 36 4.7 Heizungseinbindung .................................................................................. 40

5. Vorschriften und Betriebsbe-dingungen

5.1 Vorschriften, Richtlinien, Normen und Verordnungen ................................ 50 5.2 Betriebsbedingungen ................................................................................. 52 5.3 Betriebsstoffe ............................................................................................. 54

Kraft-Wärme-Kopplung mit einem BHKW-Modul


5368 4

60-7

1 Kraft-Wärme-Kopplung mit einem BHKW-Modul

1.1 Was ist ein BHKW?

Systembeschreibung

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) besteht im Wesentlichen aus Motor, Synchrongenerator und Wärmetauscher. Der vom Verbrennungsmotor (Kraftmaschine) angetriebene Syn-

chrongenerator (Arbeitsmaschine) erzeugt 3-Phasen-Wechselstrom (Drehstrom) mit einer

Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von 400 V, der in der Regel selbst genutzt wird.

Die elektrische Anbindung erfolgt an das Niederspannungsnetz (0,4-kV-Ebene) und wird ab Seite 36 detailliert beschrieben. In der Regel werden BHKW parallel zum öffentlichen Netz betrieben (→ S. 21). Durch den Einsatz von Synchrongeneratoren ist prinzipiell aber auch Netzersatzbetrieb möglich (→ S. 21).

Überschüssiger Strom kann in das Netz des Energieversorgungsunternehmen (EVU) ein-gespeist werden. Der Motor gibt Wärme ab, die im so genannten „inneren Kühlkreislauf“ nacheinander aus dem Schmieröl, dem Motorkühlwasser und dem Abgas aufgenommen und über einen Plattenwärmetauscher an das Heizungssystem übertragen wird.

Dieses System der Energieerzeugung und -nutzung heißt Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), weil gleichzeitig die vom Motor erzeugte mechanische Energie (Kraft) und die beim An-trieb des Generators durch den Motor frei werdende thermische Energie (Wärme) genutzt

wird.

Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung

Energieausnutzung bis zu 95 % (wovon ein Drittel als „Edelenergie“ Strom bereitgestellt wird)

Primärenergieeinsparung bis zu 40 % gegenüber getrennter Energieumwandlung (→ S. 5 Abb. 2)

Funktionsschema

Abb. 1 Einbindung eines BHKWs in die Gebäudetechnik



5368 4

60-7

Kraft-Wärme-Kopplung im Vergleich mit getrennter Energieumwandlung

Stromerzeugung getrennte Erzeugung BHKW

Effizienz 55 % 87 %

Energieeinsatz 157 % 100 %

Verluste 70 % 13 %

Entlastung um

Staub 100 % 99,0 %

SO2 100 % 98,5 %

NO2 100 % 29,0 %

CO2 100 % 58,0 %

Einsparung um

Primärenergie 100 % 36,0 %

Abb. 2 Primärenergieeinsparung der Kraft-Wärme-Kopplung (BHKW) im Vergleich mit getrennter Energieumwandlung (konventionell)

Dezentrales BHKW

Erdgas

Quelle: www.asue.de

Kraftwerk Kohle η = 38% 64%

Heizöl EL η = 90%

6%

51%

Kondensations-

kraftwerk

36% Dezentrales

BHKW

Erdgas



5368 4

60-7

1.2 Anwendungsmöglichkeiten

Einsatz in Objekten mit Wärme- und Strombedarf

Das Blockheizkraftwerk-Modul ist geeignet für den Einsatz in Objekten mit gleichzeiti-gem Heizwärme- und Elektro-Energiebedarf. In Verbindung mit der Absorptionstechnik ist auch Kälteerzeugung möglich.

Der kompakte Aufbau und die anschlussfertige Ausführung des BHKW-Moduls erwei-tern die Anwendungsmöglichkeiten und vereinfachen den Planungsaufwand.

Durch das Zusammenschalten mehrerer BHKW-Module ist eine Einbindung in Anlagen-systeme mit unterschiedlichen Leistungsgrößen möglich.

Wärmegeführte Variante Das BHKW wird in Abhängigkeit von einem Temperatursollwert (z.B. Heizwasserrück-lauftemperatur) ein- bzw. ausgeschaltet. Die Wärme wird im Heizungssystem zu diesem Zeitpunkt immer benötigt.

Stromgeführte Variante Das BHKW wird auf Anforderung eines Strombedarfs zugeschaltet. Die Anforderung kann sein:

Lastkennlinie für Strombedarf

Rundsteueranlage des EVU

Maximumüberwachung im Objekt

Virtuelles Kraftwerk

Die erzeugte Wärme wird zeitgleich

- von den Verbrauchern (Heizkreisen) benötigt,

- im Gebäude gepuffert (Masse Heizsystem, Schwimmbad etc.),

- in einen Wärme-Pufferspeicher transportiert oder

- in Ausnahmefällen über BHKW-Kühler ins Freie geführt.

Anwendungsbeispiele Ideale Anwendungsmöglichkeiten für die BHKW-Module bieten zum Beispiel:

Nah+ Fernwärme Kommunalbereich Industrie, Handel und Gewerbe

Wohnsiedlungen

Wohnparks

Gewerbeparks

Contracting

Klöster

Krankenhäuser

Schulzentren

Schwimmbäder

Altenpflegeheime

Ämter/Behörden

Feuerwehr

Flughäfen

Kurbetriebe

JVA

Hochschulen

Verwaltungen

Produktion

Galvanik

Brauerein

Mälzereien

Milchwerke

Gärtnereien

Einkaufszentren

Erlebnisparks

Hotels

Ferienanlagen



5368 4

60-7

Abb. 3 BHKW-Anlage Wohnoase Regensburg



5368 4

60-7

1.3 Wann ist ein BHKW sinnvoll?

Erste Einschätzung zur Wirtschaftlichkeit

Anhand von drei Faustwerten lässt sich eine erste Abschätzung vornehmen:

1. Verhältnis Wärmeleistung BHKW : Kessel bzw. Fernwärmeanschluss

2. Gleichzeitiger kontinuierlicher Bedarf an Strom und Wärme

3. Verhältnis spezifischer Strompreis zu spezifischem Gaspreis

1. Faustwert Die Wärmeleistung des BHKW sollte 25 - 35 % der installierten Wärmeleistung (Kessel oder Fernwärmeanschluss) betragen.

Wohnbereich max. 15 %

Wohnviertel ca. 20 %

Hotels ca. 20 %

Verwaltungen ca. 15 %

Schule, Universität, JVA ca. 15 - 20 %

Gewerbe + Industrie mit konstantem Prozesswärmebedarf ca. 15 - 25 %

Alten- und Pflegeheime ca. 25 %

Krankenhäuser ca. 30 %

Schwimmbäder ca. 35 %

2. Faustwert Wärme und Strom werden beim BHKW konstant im nahezu gleichen Verhältnis erzeugt, d.h. ohne Wärmeabnahme keine Stromerzeugung, ohne Stromerzeugung keinen Gewinn, ohne Gewinn kein BHKW. Je höher die jährlichen Betriebsstunden des BHKW, um so höher die Wahrscheinlichkeit der Wirtschaftlichkeit:

Wirtschaftlichkeit

Notwendiger Mindeststrom- und Mindestwärmebedarf

unter Berücksichtigung des Gleichzeitigkeitsfaktors (0,75)

6 15

20 39

140 207

238 363

kW el kW th

unwahr-scheinlich

3.000 Bh/a

20.000 80.000 560.000 952.000 kWh el

52.000 156.000 828.000 1.452.000 kWh th

gegebenen-falls

4.000 Bh/a

26.667 106.667 746.667 1.269.333 kWh el

69.333 208.000 1.104.000 1.936.000 kWh th

wahrschein-lich

5.000 Bh/a

33.333 133.333 933.333 1.586.667 kWh el

86.667 260.000 1.380.000 2.420.000 kWh th

sehr wahr-scheinlich

6.000 Bh/a

40.000 160.000 1.120.000 1.904.000 kWh el

104.000 312.000 1.656.000 2.904.000 kWh th

Tab. 1 Notwendiger Mindeststrom- und Mindestwärmebedarf

3. Faustwert Verhältnis spezifischer Strompreis (jährliche Gesamtkosten Strom dividiert durch bezogenen Strom) zu spezifischem Gaspreis (jährliche Gesamtkosten Gas dividiert durch bezogenene Gasmenge in kWh Hi)

Verhältnis Strom : Gas

Wirtschaftlichkeit

1 : 1 sehr unwahrscheinlich

2 : 1 mit Förderung möglich

3 : 1 Wahrscheinlich

4 : 1 sehr wahrscheinlich

Tab. 2 Verhältnis spezifischer Strompreis zu spezifischem Gaspreis

Achtung: Hier überschlägige Faustformel, d.h. empirisch, nicht wissenschaftlich-mathema-

tisch exakte Methode. Unterscheidung zwischen Leistungs- und Arbeitsanteil vernachlässigbar, wenn diese Anteile bei Strom und Gas in ähnlicher Höhe vorliegen.



5368 4

60-7

1.4 BHKW ist kein Heizkessel

Wärmewirkungsgrad Das „Herzstück“ eines BHKW-Moduls ist ein Gas-Otto-Verbrennungsmotor, ein Motor wie in jedem PKW oder LKW, nur dass dieser Motor mit Erdgas betrieben wird.

Lassen Sie uns einmal die Wirkungsgrade zwischen BHKW und Kessel vergleichen:

BHKW Kessel

Investitionskosten hoch niedrig

Produkt Wärme + Strom nur Wärme, kein Strom

Thermischer Wirkungsgrad (Hi) zwischen 45 % und 60 % zwischen 90 % und

105 %

Elektrischer Wirkungsgrad zwischen 25 % und 40 % -

Tab. 3 Wärmewirkungsgrad Vergleich BHKW - Kessel

Die Wärme aus dem BHKW ist ein Nebenprodukt. In der Investitionsrechnung wird diese Wärme mit Wärme aus dem Kessel verglichen. Da der thermische Wirkungsgrad des Mo-tors deutlich unter dem Wirkungsgrad des Kessels liegt, kann der Wert der BHKW-Wärme den Wert der Kessel-Wärme nicht überschreiten. Dadurch trägt selbst ein hoher thermi-scher Wirkungsgrad beim BHKW nur wenig zur Wirtschaftlichkeit bei. Primäres Ziel des BHKW ist die Stromerzeugung bei möglichst hohem elektrischem Wirkungsgrad, da die Stromerzeugung die BHKW-Investition amortisieren muss.

Der Gewinn des BHKW muss aus der Stromerzeugung kommen.

Wärmenutzungsgrad Aufgrund der unterschiedlichen Funktionsweise von Motor und Kessel-Brenner-Kombina-tion ergeben sich auch andere Randbedingungen:

BHKW Kessel

Bauart Indirekter Wärmeerzeuger Direkter Wärmeerzeuger

Startverhalten – Wärmeabgabe

Zunächst wird der interne Kühl-kreislauf aufgewärmt, bevor Nutzwärme an die Heizung ab-gegeben wird. (siehe auch Wärmemengenmessung). Ähn-lich verhält es sich mit der Heizung im PKW.

Der Brenner erzeugt sofort nach Start Nutzwärme und gibt sie an das Heizwasser ab.

Eigenbedarf

Ist gegeben, wenn die Betriebs-parameter des Motors nicht eingehalten werden. Es wird zwar Wärme erzeugt, aber ggf. nicht im vollen Umfang abgege-ben.

Der Kessel ist je nach Bauart re-lativ unempfindlich gegen niedrige Heizwasser-Rücklauf-temperaturen. Erst bei extrem niedrigen Temperaturen ist eine Rücklaufanhebung vorzusehen

Wärmemengen-messung

Der Messort muss innerhalb der Rücklaufanhebung liegen, um die erzeugte Wärmemenge messen zu können. Liegt der Messort außerhalb, wird ledig-lich die abgegebene Wärme gemessen.

Der Messort muss innerhalb der Rücklaufanhebung liegen, um die erzeugte Wärmemenge messen zu können. Liegt der Messort außerhalb, wird die ab-gegebene Wärme gemessen.

Start-Stopp-Ver-hältnis (wärmegeführt)

Durch die indirekte Wärmeer-zeugung wird eine Mindestlaufzeit zur Durchwär-mung des Systems benötigt, um die in der kalten Startzeit entste-henden sauren Kondensate zu verdampfen. Ferner wird die Mechanik des Motors, i. w. der Anlasser, durch die 15 Sekun-den Spülzeit je Start abgenutzt. Pro Start sollte das BHKW zwei Stunden betrieben werden, um erhöhten Verschleiß oder Schä-den vorzubeugen.

Da keine nennenswerten me-chanischen Verschleißteile vorhanden sind, ist das Verhält-nis Anzahl der Starts zu den Betriebsstunden fast egal.

Tab. 4 Wärmenutzungsgrad Vergleich BHKW – Kessel



5368 4

60-7

Abgas, Kondensat und Abluft Speziell in diesem Montagebereich werden häufig die Kesselbedingungen einfach auf das BHKW übertragen. Mit zum Teil dramatischen Folgen:

BHKW Kessel

Abgasdruck Betriebsdruck bis 4.000 Pa Je nach Bauart Unterdruck bzw. geringfügigen Überdruck bis 50 Pa

Abgaspulsation

Aufgrund der taktenden Verbren-nungen im Motor gegeben. Dadurch zeigen einfache Dich-tungssysteme im Dauerbetrieb Undichtigkeiten auf.

Kontinuierliche Verbrennung ohne Pulsation.

Besonderheit

Tiefe Zündfrequenz zwischen 50 Hz und 85 Hz. Die Lärmreduzie-rung erfordert höheren Aufwand bei den Schalldämpfern.

Verbrennungsgeräusch im Fre-quenzbereich 250Hz bis 500Hz. Durch kostengünstige einfache Schalldämpferkonstruktionen ist der Lärm zu eliminieren.

Material-anforde-rungen

Edelstahl, Güteklasse H1 Wegen Druckstufe wird im We-sentlichen auf Bauartzulassung geachtet

Gefahr bei Undichtigkeiten

CO2-Vergiftung (aktuell im März 2005 in Schleswig-Holstein)

Bei Unterdruckanlagen werden die Abgase auf natürlichem Wege abgesaugt.

Kondensat

Während der Kaltstartphase sau-res Kondensat, das bei korrekter Ableitung ohne Rückstauungen in BHKW oder Schalldämpfern kein Problem verursacht.

Technisch kein Problem, wenn keine Rückstauungen in den Brennraum gegeben sind.

Abluft

Oberflächenwärme fällt an durch Motorblock, Generator und Wär-meübertrager. Diese warme Abluft (etwa 5 % vom Energieeinsatz) kann zu Heizzwecken (z.B. Trock-nung, Tiefgarage) genutzt werden.

Bedingt durch die Konstruktion fällt kaum Oberflächenwärme an (Wirkungsgrade um 100 %). Wärmetauscher sind bei direk-ten Wärmeerzeugern nicht vorhanden, ebenso wenig ein Generator zur Stromerzeugung.

Tab. 5 Abgas, Kondensat und Abluft Vergleich BHKW – Kessel

Wartungsintensität

Auch im Bereich der Folgekosten durch den Betrieb gelten grundsätzlich andere Regeln. Warum?

BHKW Kessel

Laufzeitabhängig

Beim BHKW-Modul ist ähnlich dem PKW-LKW, die Wartung in Abhängigkeit der Laufzeit durch-zuführen, da der Motor auch aus Verschleißteilen, wie z.B. den Zündkerzen oder Filtern besteht

Es sind keine nennenswerten mechanischen Verschleißteile vorhanden, die Pflege oder Aus-tausch benötigen.

Wartungs-inter-vall

Abhängig von Type zwischen 1.000 und 6.000 Bh (entspre-chend 50.000 km bis 300.000 km) bzw. etwa 6 bis 12 Wochen, wenn das BHKW ständig in Betrieb ist. (ggf. Jahreswartung)

Einmal jährlich nach den gesetz-lichen Bestimmungen.

Arbeitsumfang

Neben den verschiedenen Arbei-ten an einem Motor, laufzeitabhängig einfache War-tungsarbeiten bis hin zu Instandsetzungsmaßnahmen, sind Arbeiten an anderen Komponen-ten wie dem Generator für die Stromerzeugung und an dem in-ternen Kühlkreislauf notwendig.

Bei der Wartung ist der Brenn-raum zu reinigen und der Brenner zu justieren.

Tab. 6 Wartungsintensität Vergleich BHKW – Kessel

Viele Stillstandszeiten, Reklamationen und Montagefehler lassen sich bei entsprechender Be-rücksichtigung dieser Grundsätze vermeiden und könnten zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit beitragen.

Technische Beschreibung BHKW-Module


5368 4

60-7

2 Technische Beschreibung BHKW-Module

2.1 Leistungsgrößen Lieferprogramm Vitobloc 200 Erdgas

Blockheizkraftwerk Modul

Antrieb

Elektro Wärme Kraftstoffeinsatz Hi 1)2)

Leistung in kW

Wirkungs-grad in %

Leistung in kW

Wirkungs-grad in %

Leistung in kW

Wirkungs-grad in %

Vitobloc 200 EM-6/15 3-Zylinder

Gas-Otto-Motor 6,03) 27,0 14,9 ± 7% 67,0 22,2 ± 5% 94,0


Gas-Otto-Motor 8,53) 28,2 20,1 ± 7% 66,8 30,1 ± 5% 95,0


Gas-Otto-Motor 203) 32,3 39 ± 7% 62,7 62 ± 5% 94,9


Gas-Otto-Motor 503) 34,5 81 ± 7% 55,9 145 ± 5% 90,3


Gas-Otto-Motor 703) 34,3 115 ± 7% 56,4 204 ± 5% 90,7


Gas-Otto-Motor 1403) 36,5 207 ± 7% 53,9 384 ± 5% 90,4

Vitobloc 200 EM-199/263 5) 6-Zylinder

Gas-Otto-Motor 1993) 37,0 263+20 ± 7%4) 48,9+3,7 538 ± 5% 89,6


Gas-Otto-Motor 1993) 36,0 293 ± 7% 53,0 553 ± 5% 89,0


Gas-Otto-Motor 2383) 35,7 363 ± 7% 54,4 667 ±5 % 90,1


Gas-Otto-Motor 3633) 37,8 498 ± 7% 51,9 960 ±5 % 89,7


Gas-Otto-Motor 4013) 38,1 549+28 ± 7%4) 52,1+2,6 1.053 ± 5% 92,8


Gas-Otto-Motor 5303) 39,5 660+38 ± 7%4) 49,2+2,8 1.342 ± 5% 91,5

Tab. 7 Leistungsgrößen der Blockheizkraftwerk-Komplettmodule

1) Methanzahl>80; Leistungsangaben für abweichende Gasbeschaffenheiten auf Anfrage 2) Leistungsangaben entsprechend ISO 3046-1; Werte für Dauerleistungen im Netzparallelbetrieb 3) Leistung bei cos = 1, nicht überlastbar 4) Wärmeleistung Hochtemperatur + Wärmeleistung Niedertemperatur 5) Diese Ausführung benötigt einen zusätzlichen Heizwasseranschluss.



5368 4

60-7

2.2 Serienausstattung

Zu jedem BHKW-Typ gibt es eine umfassende Technische Beschreibung, die im konkreten Bedarfsfall angefordert werden kann. Ein BHKW-Kom-plettmodul besteht im Regelfall aus folgenden Komponenten (wenn durch „X“ markiert): E

M-6

/..9

/..2

0/.

.

EM

-50

/..7

0/..1

40/.

.

EM

-19

9/.

. 23

8/.

.36

3/..4

01

/..5

30

/..

1 Gasmotor Einsatz von Energieeffizienzmotoren mit gesteigerten Wirkungsgra-den für maximierte Wirtschaftlichkeit. Keine umgebauten Dieselmotoren!

Der Gasmotor ist eine nach dem Otto-Prozess arbeitende Verbrennungs-kraftmaschine, die als Kraftstoff anstelle von flüssigen Kraftstoffen (Benzin, Diesel, Schwerölen usw) Erd-, Bio-, Deponie- oder Klärgase ver-wendet. Beim Gas-Otto-Verfahren wird analog dem 4-Takt-Arbeitsprinzip des Benzinmotors ein zündfähiges Gemisch aus Kraftstoff und Luft ver-dichtet und anschließend die Verbrennung durch eine elektrische Zündkerze eingeleitet. Im Lastbereich zwischen 100 – 50 % ist der me-chanische und thermische Wirkungsgrad und das Lastverhalten der Gasmotoren sehr befriedigend.

Für den dauerhaften Betrieb werden Industriemotoren verwendet, die konstruktiv und thermodynamisch auf die Verwendung von gasförmigem Kraftstoff abgestimmt und für einen Betrieb von 10 – 15 Jahren ausgelegt sind. In den letzten Jahren wurde der Wirkungsgrad von MAN-Gasmoto-ren durch ständige Weiterentwicklung auf fast 40 % erhöht.

Je nach Verbrennungsverhältnis wird in sogenannte Lambda = 1 Saug-motoren mit nachgeschaltetem Dreiwegekatalysatoren , nicht aufgeladenen Saugmotoren mit Lambda >1, sogenannte Magermischmo-toren und in aufgeladene Magermischmotoren unterschieden.

X X X

2 Synchrongenerator für optionalen Netzersatzbe-trieb

Zur Stromerzeugung dient ein selbstregelnder, bürstenloser Innenpol-Synchrongenerator mit angebauter Erregermaschine, angebauter Blind-stromregelung (CosPhi-Regelung), Dämpferkäfig, Kupferwicklung mit 3 Kaltleiter-Temperaturfühlern; Einhaltung der VDE 0530, Funkstörgrad N, Isolationsklasse H; Erwärmungsklasse H, oberwellenarme Ausführung.

Motor und Generator sind durch eine elastische Kupplung (über die Kupp-lungsglocke) miteinander verbunden.

X X X

3 Abgasreinigungsanlage Abgasreinigungssystem zur Erreichung von Emissionswerten NOX < 125 mg/Nm³ und CO < 150 mg/Nm³ bei BHKW-Modulen mit Saugmotor bzw. NOX < 500 mg/Nm³ und CO < 300 mg/Nm³ bei Ausführung mit Turboauf-ladung, bestehend aus Lambdasonde für den geregelten Katalysatorbetrieb, Gehäuse aus warmfesten Stahl, Katalysatorkörper aus Metall mit Beschichtung aus Sondermetall. Der Katalysator ist Platz sparend und servicefreundlich im Modul integriert. Ein Wechsel des Kata-lysators ist ohne umfangreiche Demontagearbeiten möglich. Er ist zusammen mit den übrigen Abgas führenden Leitungen am Modul aus wieder verwendbaren Materialien isoliert. Zur Optimierung der Katalysa-tor-Lebensdauer wird das Abgas vor dem Eintritt in den Katalysator abgekühlt. Die Katalysatorbett-Temperatur wird kontinuierlich überwacht.

X X X

4 Abgasvorschalldämpfer Abgasvorschalldämpfer in Edelstahl im Rahmen angeordnet, Abgasaus-trittsflansch an der Modulstirnseite.

X

5 Starteranlage Jedes Modul ist mit einer separaten Startanlage ausgerüstet. Sie besteht aus elektrischem Anlasser sowie wartungsfreien und rüttelfesten Batterien mit Ladegerät und Zubehör zur Versorgung des Moduls und der Schaltan-lage mit Anlass-, Zünd- und Steuerspannung.

X X X

http://de.wikipedia.org/wiki/Otto-Prozess

http://de.wikipedia.org/wiki/Kraftstoff

http://de.wikipedia.org/wiki/Benzin

http://de.wikipedia.org/wiki/Diesel

http://de.wikipedia.org/wiki/Schwer%C3%B6l

http://de.wikipedia.org/wiki/Erdgas

http://de.wikipedia.org/wiki/Biogas

http://de.wikipedia.org/wiki/Deponiegas



5368 4

60-7

EM

-6/.

.9/.

.20

/..

EM

-50

/..7

0/..1

40/.

.

EM

-19

9/.

. 23

8/.

.36

3/..4

01

/..5

30

/..

6 Gasregelstrecke Bis Type EM-140/207 im Modul integrierte, bei größeren Leistungen auf Moduldach montierte Sicherheitsgasstraße gemäß DIN 6280 Teil 14, DVGW-geprüft , aus den Komponenten Gasfeinfilter (lose Lieferung zum bauseitigen Einbau), 2 Magnetventile, Null-Druck-Regler, Gasregelventil für Lambda-Regelung, flexible Edelstahlschlauchleitung, Kugelhahn mit thermisch auslösender Absperreinrichtung

X X X

7 Schmierölsystem Jedes BHKW-Modul ist mit einer Einrichtung für die Schmierölstands-überwachung ausgerüstet. Mittels Anzeige ist der Ölstand erkennbar. Darüber hinaus ist eine elektrische Niveaukontrolle mit Alarmkontakten für Öl-min und Öl-max vorhanden. Der Ölverbrauch wird aus einem Schmier-ölvorratsbehälter (Behälter ausgelegt für 1 Wartungsintervall bei Einsatz von freigegebenem Synthetiköl) gedeckt. Der Frischölbehälter verfügt über eine außen liegende Verbrauchsanzeige. Aus diesem Behälter be-steht die Möglichkeit zur manuellen Motorbefüllung per Umschaltarmaturen beim Ölwechsel. Unter dem Motor ist eine Tropföl-wanne. Aus Sicherheitsgründen nimmt die Tropfölwanne den gesamten Inhalt aus der Motorölwanne und dem internen Frischölbehälter auf. Zur Minimierung des Ölverbrauchs und für eine möglichst lange Ölstandzeit soll Synthetiköl eingesetzt werden. Das angebotene Motorenfabrikat ist für den Betrieb mit vollsynthetischen Schmieröl geeignet.

X X X

8 Interner Kühlkreislauf Der Motor muss aus Korrosionsschutzgründen mit einem Wasser-Glykol-Gemisch befüllt werden. Um nicht das komplette Heizungssystem mit die-sem Gemisch füllen zu müssen, wird beim Modul der so genannte „interne Kühlkreislauf“ installiert. Im internen Kühlkreislauf wird das aufbe-reitete Kühlwasser in einem geschlossenen System mittels elektrisch angetriebener Kühlwasserpumpe umgewälzt. Dabei wird nacheinander die Wärme aus dem Schmieröl, dem Motorkühlwasser und dem Abgas aufgenommen. Im internen Kühlwasserkreislauf sind demnach alle nutz-baren Wärmeenergien enthalten. Sie werden je Modul über einen

Kühlwasserwärmetauscher (Plattenwärmetauscher) an das Heizungssys-tem (Heizwasser) übertragen.

Wärmetauscher für Motorkühlwasser und Abgas, gebaut und geprüft nach Druckgeräte-Richtlinie 97/23/EG. Wärmetauscher bis an die Heizungs- und Abgasanschlussflansche verrohrt und isoliert. Abgas- und Kühlwas-serwärmetauscher mit stirnseitigen Anschlüssen für Heizwasser und Kondensat, damit optimale Bedienung an den Zugangsseiten.

► Der Heizwasserdurchfluss durch den Kühlwasserwärmetauscher (Plat-tenwärmetauscher) eines Moduls ist konstant zu halten.

► Für den Niedertemperaturkreis bei Ausführungen EM-199/263 und EM-401/549 ist zu beachten, dass der werksseitig ausgeführte Gemisch-kühler am Motor für einen Betriebsdruck von max. 2 bar ausgelegt ist.

X X X

9 Schalldämmhaube (Option bei EM-199/263, EM-199/293, EM-238/363, EM-363/498, EM-401/549)

Schalldämmhaube für die Motor/Generatoreinheit besteht aus Stahlblech, ausgekleidet mit Kombinationselementen aus hoch verdichtetem Spezial-Isolierstoff und hoch absorbierendem Weichschaum (Brandverhalten ge-mäß FMVSS 302 bzw. DIN 75200), für Wartungsarbeiten abnehmbar.

Schalldämmung der Haube im Frequenzmittel ca. 20 dB (EM-6/15 bis EM-140/207).

Revisionsarbeiten kann die Trägerkonstruktion demontiert werden, um mit geeignetem Hebezeug ohne Behinderung arbeiten zu können. Frischluft-ansaugung durch Öffnung in der Bodenplatte.

X X Op



5368 4

60-7

EM

-6/.

.9/.

.20

/..

EM

-50

/..7

0/..1

40/.

.

EM

-19

9/.

. 23

8/.

.36

3/..4

01

/..5

30

/..

10 Temperaturabhängig gesteuerter Lüfter > 200 Pa (Option bei EM-199/263, EM-199/293, EM-238/363, EM-363/498, EM-401/549)

Ein temperaturabhängig gesteuerter Abluftventilator für ausreichende Ver-sorgung des BHKW-Moduls mit Verbrennungs- und Kühlluft bei einer Pressung von > 200 Pa für Abluftkanal. Elastischer Segeltuchstutzen zum Anschluss an den nachfolgenden Abluftkanal.

X Op

Bei Ausführung bis 20 kWel mit einfachem Ablüfter ohne Regelung, Pres-sung 50 Pa.

X

11 BHKW-Schaltschrank Platzsparend im Modul integriert, geprüft nach VDE-AR-N-4105, mit fol-genden Komponenten einschließlich Verkabelung innerhalb Modul:

Generatorleistungsteil:

- Leistungsschalter. 4-polig (bei den Modulen EM-6/15, EM-9/20 und EM-20/39 3-polig ) mit thermisch-magnet. Auslöser, Handbetrieb

- Generatorschütz

- Stromwandlersatz

Steuer-, Überwachungs- und Hilfsantriebeteil

- Synchronisierung und Netzüberwachung

- Steuerungen u. Relais für die KW-Pumpe, Anlasser, Ablüfter, Gas-straße

- Leistungsregelung für Warmlauf , Fest- und Gleitwert bei Start und Stopp

- Batterieladegerät

- Steckdose 230 V für Wartung

- Schlüsselschalter für Sicherheitsabstellung (Not-Stopp)

Mikroprozessorsteuerung

- Display zur Anzeige der Betriebs- und Störwerte

- 2 getrennte Mikroprozessoren, jeweils für den Start-Stopp-Ablauf, für Netzparallelbetrieb incl. Lambda-Regelung sowie Netzschutz/Netzüber-wachung

- getrennte passwortgeschützte Zugangsebenen für EVU, Parametrie-rung und Handbedienung

- Potenzialfreie Eingänge für Fernstart sowie Festwertregelung

- Option Datenfernübertragung

Der Schaltschrank ist mit Steuer- und Leistungsteil ausgerüstet und zu-sammen mit dem Aggregat werksgetestet. Bauseitig muss deshalb bei der Standardversion lediglich eine Leistungskabelverbindung zur Nieder-spannungs-Hauptverteilung hergestellt werden.

Bauseitig muss für entsprechende Raumbelüftung gesorgt werden. Eine Heizwasserpumpensteuerung ist vorzusehen. Die Anforderung für eine 400 V-Pumpe erfolgt über einen potenzialfreien Kontakt aus dem Modul-Schaltschrank. Eine Pumpenansteuerung für 230 V und die Ansteuerung für ein 3-Wege-Ventil 24 VAC/ 0-10 VDC sind vorhanden. Die Rücklauf-temperaturanhebung gehört zur Serienausstattung.

► Detaillierte Hinweise erhalten Sie aus der Technischen Beschreibung Schaltschrank.

X X X



5368 4

60-7

EM

-6/.

.9/.

.20

/..

EM

-50

/..7

0/..1

40/.

.

EM

-19

9/.

. 23

8/.

.36

3/..4

01

/..5

30

/..

Datenübertragung Schnittstelle DDC

Schnittstelle zur Übertragung der BHKW-Parameter an eine Gebäudeleit-technik als Hardwarebaustein RS 232 mit Datenprotokoll 3964 R (ohne Umsetzer für Rechnerkopplung).

X X X

Optional stehen Busanbindungen zur Verfügung (Profibus DP, CAN open, LON-Bus, Mod-Bus usw.)

Op Op Op

Fehler-Historienspeicher + Analogwertspeicher

Der Fehler-Historienspeicher ist ein Ringkernspeicher zur Aufzeichnung sämtlicher Fehlermeldungen. Der Analogwertspeicher ist ein „elektroni-scher Schleppzeiger“, der die Min.- und Max.-Werte der einzelnen überwachten Werte bis zum Reset abspeichert.

X X X

Fernwirksystem Übergabeklemmen der Betriebs- und Sammelstörmeldungen über poten-zialfreie Kontakte zur bauseitigen Gebäudeleittechnik:

Betriebsbereitschaft; Betrieb; Anlagensammelstörung; Wartung fällig; Hilfsantriebe einschalten

Eingangsklemmen für Start/Stop-Wärmebetrieb Start/Stop-Strombetrieb mit Sollwertvorgabe 0-20 mA im Strombetrieb

X X X

12 Elastische Lagerung Körperschallentkopplung des BHKW-Moduls in 2 Ebenen (Motor-Generator-Einheit auf Grundrahmen und Grundrahmen auf Funda-ment)

X X X

Werkprobelauf des Mo-duls nach DIN 6280 Teil 15

Vor dem Versand wird mit jedem kompletten Modul (Motor-Generator-Wärmeübertrager-Schaltschrank) ein Werkprobelauf mit dem Kraftstoff Erdgas unter Last durchgeführt und die beschriebenen Leistungs- und Verbrauchsdaten in einem Prüflaufprotokoll festgehalten. Die Prüfproto-kolle dienen als Nachweis für die erbrachten Leistungen.

X X X

Modulkonservierung ab Werk für 24 Wochen nach Auslieferung

Motor-Erstbefüllung Kühlwasser und Synthetikschmieröl

Motorkühlkreislauf ab Werk befüllt, Öl als Beistellung in Kanistern.

X X X

Sicherheit Zertifizierte Sicherheitstechnik durch Zulassung nach EU-Gasgeräte-richtlinie 90/396/EG mit Produktidentnummer CE 0433 BT002 in der Serienfertigung.

Sicherheit durch Konstruktion, Montage und Abnahme in einem nach ISO 9001 / EN 29001 zertifizierten Herstellerwerk.

Höchste Betriebssicherheit durch Einsatz von qualifizierten Kompo-nenten namhafter Markenherstellern und damit langjährig gesicherte Ersatzteilbeschaffung.

Rund 2.700 europaweit ausgelieferte BHKW-Module sind eine über-zeugende Referenz.

X X X

Technische Daten und Betriebsparameter der kompletten BHKW-Mo-dule

(→ „Lieferprogramm Erdgas-BHKW“)



5368 4

60-7

2.3 Bauteile und Anschlüsse

BHKW – Ansicht von rechts

Abb. 4 Bauteile und Baugruppen eines BHKW-Moduls (Abbildung: Vitobloc 200 EM-140/207 von rechts)

BHKW – Ansicht von links

Abb. 5 Bauteile und Baugruppen eines BHKW-Moduls (Abbildung: Vitobloc 200 EM-140/207 von links)

Legende: 1 Gasmotor 2 Synchrongenerator 3 Abgasreinigungsanlage 4 Abgasvorschalldämpfer 5 Starteranlage 6 Gasregelstrecke 7 Schmierölsystem mit Ölschauglas

8 Interner Kühlkreislauf

(Plattenwärmetauscher) 9 Schalldämmhaube 10 Abluftventilator mit Lüfterbox 11 BHKW-Schaltschrank 12 Elastische Lagerung



5368 4

60-7

BHKW – Schaltschrankseite und Anschlussseite

3

Abb. 6 Bauteile und Anschlüsse eines BHKW-Moduls (Abbildung: Vitobloc 200 EM-140/207 von vorn und hinten)

Legende: 1 Gasmotor 2 Synchrongenerator 3 Abgasreinigungsanlage 4 Abgasvorschalldämpfer 5 Starteranlage 6 Gasregelstrecke 7 Schmierölsystem mit Ölschauglas 8 Interner Kühlkreislauf

(Plattenwärmetauscher) 9 Schalldämmhaube 10 Abluftventilator mit Lüfterbox 11 BHKW-Schaltschrank 12 Elastische Lagerung

A Gasanschluss B Heizwassereintritt (Rücklauf Heizung) C Heizwasseraustritt (Vorlauf Heizung) D Abgasanschluss E Kondenswasserablauf

Abmessungen und An-schlüsse der BHKW-Module

(→ „Lieferprogramm Erdgas-BHKW“)



5368 4

60-7

2.4 Aufbau

Aufbau des BHKW-Moduls Baureihe EM-6/15, EM-9/20, EM-20/39

BHKW-Modul (Lieferumfang) Bauseitige Leistungen (Empfehlung)

Abb. 7 Beispiel eines BHKW-Moduls Baureihe EM-6/15, EM-9/20,EM-20/39 mit Brennwerttechnik

Aufbau des BHKW-Moduls Baureihe EM-50/81, EM-70/115, EM-140/207


Abb. 8 Beispiel eines BHKW-Moduls Baureihe EM-50/81, EM-70/115, EM-140/207mit peripheren Anschlussmöglichkeiten; EM-238/363 ohne internen Schalldämpfer



5368 4

60-7

Aufbau des BHKW-Moduls Baureihe EM-199/263, EM-401/549, EM-530/660 mit separatem Niedertemperaturkreis


Abb. 9 Überwachungseinrichtungen Variante Vitobloc 200 EM-199/263 mit separatem Niedertempe-raturkreis; (Pos. 80 und 83 optional) Wenn der Systemdruck in dem Gemisch-Kühlwasserkreis (17+18) über 2 bar liegt, ist kunden-seitig eine hydraulische Trennung vorzusehen!

Gesamtlegende: 1 BHKW-Modul (Lieferumfang) 2 Bauseitige Leistungen (Empfeh-lung) 10 Deflagrationssicherung (Biogas) 11 Sicherheitsventil (Heizungswasser) 12 Heizungswasserpumpe 13 Rücklauftemperatur-Regelung 14 Heizungswasser-Rücklauf 15 Heizungswasser-Vorlauf 16 Kraftstrom 400 V, 50 Hz

17 Gemisch-Kühlwasser Vorlauf 18 Gemisch-Kühlwasser Rücklauf 19 Gemisch-Kühlwasserpumpe 21 Sicherheitsventil (Motorkühl- wasser) 22 Ölkühler 23 Kühlwasserpumpe 24 Membranausdehnungsgefäß 25 Kühlwasserwärmetauscher 26 Schmutzfänger 27 Absperrventil 31 Abgaswärmetauscher 32 Schalldämpfer

33 Kondenswasseraustritt 34 Abgasaustritt 35 Katalysator 41 Lambda-Regelventil 42 Magnetventil 43 Magnetventil mit Nulldruckregler 44 Gasanschluss

45 Gasfilter, lose Beistellung 46 Gaskugelhahn mit thermischem Sicherheitsventil 47 Dichtheitskontrolle 51 Schmieröl-Zusatztank (Frischöl)

52 Nachfüllautomatik mit Niveauanzeige Schmieröl 61 Schmieröl-Rücklauf (vom Ölabscheider) 62 Kurbelraumentlüftung 63 Ölabscheider 64 Verbrennungsluft 65 Luftfilter 66 Gas-Luft-Mischer 67 Generator 68 Abgassammelleitung 69 Motor 70 Drehzahlregler und Drossel-

klappe 71 Turbolader 72 Gemischkühler (Intercooler) (1. Stufe) 73 Gemischkühler (Intercooler) (2. Stufe) 74 Abblaseventil Niedertemperaturkreis 80 Ablüfter 81 Abluft 82 Zuluft 83 Schallhaube

Messstellen: EIA Generator-Anzeige- Überwachung ES Generatorleistung- Steuerung LS Füllstands-Steuerung LZA Minimal-Füllstands- Kontrolle P Druck PN Gasfießdruck PC Druckregelung PI Druckanzeige

PO Optische Druckanzeige PZA- Minimaldruck-Abschaltung PZA+ Maximaldruck-Abschaltung SC Drehzahlregler STB Sicherheits- Temperaturbegrenzer SZA- Unterdrehzahl T Temperatur TA Ablufttemperatur vor Lüfter TC Temperaturregelung TI Temperaturanzeige TZA+ Generator-Wicklungs- temperatur-Überwachung

XC Lambda-Sonde * Lose Beistellung zur bauseitigen Montage ** Optionale Ausstattung

PZA-

XC

TA

SC

ES

TI

SZA-

PZA

EIA

TZA+

LZA-

STB

M

M

G3~

P/T

PI

PI

PIPZA-

PI

PI

P/TP/T

TI PI

1 282

35 31

21

83**

80**

81

32

34 (AGA)

33 (KO)

1226 27

14 (HR)

15 (HV)

16

27

2411

25

22

67

45*46

T

42

52

6162

63

70

43

41

65

6466

69

24

23

TC

M13

LS

51

47

PO71

68

72 73

74

26 2719

27PZA

2417

18

= 65°C!

= 2bar!

P

M13

TI PI

*

*

*

*

*

*

1

PC

PZA+

44 (GAS)

PN = 20..50 mbar

46

T

**

TITC

BHKW-Überwachung – Betriebsarten – Regelkonzepte


5368 4

60-7

3 BHKW-Überwachung – Betriebsarten – Regelkonzepte

3.1 BHKW-Überwachung

Steuerung, Regelung und Überwachung der Grund-funktionen des BHKW

Jedes Blockheizkraftwerk-Modul wird mit einer eigenen Einrichtung ausgerüstet, die alle Grundfunktionen des BHKW steuert, regelt und überwacht. Zu diesen Aufgaben zählen un-ter anderem der Start- und Stopp-Vorgang, die Synchronisierung des Moduls zum öffentlichen Netz, die Netzüberwachung, die Regelungen für Leistung, Drehzahl und Ab-gasemission und vor allem die Protokollführung mit Historienspeicher der letzten 8.000 Fehlermeldungen und internen Abschaltungen.

Die BHKW-Module werden prinzipiell über ein externes Signal (Temperaturfühler) gestartet und ggf. über ein zweites Signal im elektrischen Lastbereich von 50% bis 100% geregelt. Die Ansteuerung des BHKWs (und ggf. der Heizkessel) durch eine übergeordnete Rege-lung (DDC/GLT) ist möglich.

Weitere BHKW-interne Regelfunktionen und Überwachungen

Leistungsregelung

Aufgabe der Leistungsregelung ist es, die Nennleistung im Toleranzbereich um den vorge-wählten Sollwert zu regeln. Die Leistungsregelung ist nur im Automatik-Betrieb aktiv, wenn das Modul zum Netz zugeschaltet ist.

Netzüberwachung

Aufgabe ist die schnelle Trennung des Moduls vom Netz bei auftretenden Netzstörungen. Die technischen Anschlussbedingungen deutscher Energieversorgungsunternehmen wer-den eingehalten.

Eine Sicherheitsabschaltung auf Grund einer „Netzstörung“ stellt keine Störung oder Ausfall des BHKW dar!

Lambda-Regelung

Zur Gemischverstellung und damit zur Änderung des Lambda-Wertes dient ein Schrittmo-torventil, das über eine Drosselklappe die Gaszufuhr verändert.

Option Fernüberwachung

Zur Fernüberwachung der BHKW-Anlage ist das Fernüberwachungsmodem Telecontrol als Zubehör erhältlich. (Fernüberwachung der Heizungsanlage → S. 23).

Ein BHKW mit Fernüberwachungsmodem Telecontrol Classic meldet selbsttätig die auftre-tenden Störungen an eine Servicestelle, wahlweise auf einen PC, an ein Telefax oder ein Handy. Das System besteht aus dem Fernüberwachungsmodem (Fernmeldeleitung IPC bis zum BHKW bauseitig) und der Master-PC-Software.

Das System verfügt zusätzlich über eine Datenarchivierung der Betriebs- und Störmeldun-gen in einem Rollspeicher für rund 4000 Meldungen. Die Master-PC-Software enthält zusätzliche Auswertefunktionen, wie die Jahresdauerlinien für Strom und Wärme, soweit entsprechende Messeinrichtungen vorgesehen sind



5368 4

60-7

3.2 Betriebsarten

Wärmegeführter Betrieb Das Kriterium für An- und Abwahl der BHKW-Module ist der Wärmebedarf der Anlage. Das BHKW-Modul bzw. mehrere Module decken die Wärmegrundlast in Abhängigkeit vom mo-mentanen Wärmebedarf und erzeugen gleichzeitig Strom für die angeschlossenen Verbraucher oder zur Einspeisung in das öffentliche Netz.

► Der Modulanwahl liegen die Betriebsstunden der einzelnen Module zugrunde. Bei stei-gendem Wärmebedarf wird nach den BHKW-Modulen die Kesselanlage freigegeben.

Das einzelne BHKW-Modul wird nach Heizwasser-Rücklauftemperatur, Pufferspeicherfüll-stand oder alternativ nach bauseitigem Signal geregelt.

Sollte keine bauseitige Leittechnik vorhanden sein, arbeiten die BHKW-Module nach Heiz-wasser-Rücklauftemperatur mit einer internen Steuerung. Hierzu wird lose ein Temperaturfühler zum kundenseitigen Einbau in die BHKW-Zulaufleitung, möglichst weit entfernt vom Modul-Eintritt, mitgeliefert.

Stromgeführter Betrieb ► Es muss sichergestellt sein, dass beim stromgeführten Betrieb die vom BHKW erzeugte Wärme vollständig abgeführt wird. Es sind geeignete Maßnahmen (z.B. Speicher, Rück-kühleinrichtungen) vorzusehen.

Option: Netzbezugsregelung > 50 kWel

Die Netzverbrauchsleistung ist kundenseitig als Messsignal 4 – 20 mA, entsprechend 0 – ... kW, zur Verfügung zu stellen. Bei Überschreiten eines einstellbaren Netzverbrauchs und Ablauf der eingestellten Verzögerung erfolgt der Start des ersten Moduls. Das Modul wird auf die gewünschte einstellbare Netzverbrauchslast (Nulllast) ausgeregelt. Lastabhängig werden weitere Module gestartet und in die Teillastregelung einbezogen.

Die Leistungswerte und Verzögerungszeiten für Start und Stopp der einzelnen Module kön-nen in Abhängigkeit von der Modul-Summenleistung jeweils eingegeben, korrigiert und der Betriebsweise der Anlage optimal angepasst werden. Unterschreitet das letzte Modul einen einstellbaren Leistungswert, erfolgt die Abstellung.

Bei Einzelanlagen wird die Netzbezugsregelung durch eine separate Schaltanlage reali-siert.

Bei Mehrmodulanlagen wird diese Funktion durch das Multi-Modul-Management MMM 300 ausgeführt.

Spitzenstromdeckung

Die Bedarfsanforderung hierfür kommt von einer externen Befehlseinheit, beispielsweise einer Schaltuhr, einem Spitzenlastwächter in der EVU-Einspeisung oder einem Rundsteu-erbefehl. Hierbei wird die gesamte BHKW-Anlage gestartet, und alle Module laufen mit voller Leistung.

Ferner kann bei Überschreiten eines einstellbaren Temperaturwertes im Rücklauf zum BHKW ein Kühler oder bauseitig vorhandener Wärme-Pufferspeicher angesteuert werden

Netzersatzbetrieb (optionale Betriebsart)

► Es muss sichergestellt sein, dass beim Netzersatzbetrieb die vom BHKW erzeugte Wärme vollständig abgeführt wird. Es sind geeignete Rückkühleinrichtungen vorzusehen.

Eine Netzstörung (Netzausfall) wird über die BHKW-internen Netzschutzeinrichtungen er-fasst und der Regelungstechnik signalisiert. Gleichzeitig werden der kundenseitige Netzkuppelschalter angesteuert und die momentan laufenden Module vom Netz getrennt. Nach Öffnen des kundenseitigen Netzkuppelschalters muss zunächst durch kundenseitige Maßnahmen ein Lastabwurf aller Verbraucher erfolgen, anschließend werden alle verfüg-baren Module automatisch gestartet, synchronisiert und auf die Verbraucherschiene geschaltet. Danach können die Verbraucher, gestaffelt in den zulässigen Laststufen, zuge-schaltet werden. Der automatische Wirklastabgleich verteilt anschließend die Verbraucherlast gleichmäßig auf alle Module.

Nach Netzwiederkehr und einer kurzen Netzberuhigungsphase werden der Generator-schalter geöffnet und der kundenseitige Netzkuppelschalter geschlossen. Anschließend werden die Module entsprechend dem Normalbetrieb gefahren. (siehe auch S. 38)



5368 4

60-7

Checkliste Netzersatzbetrieb Bei der Projektierung von BHKW-Anlagen im Netzersatzbetrieb sind folgende Punkte zu klären und mit dem BHKW-Hersteller rechtzeitig in der Projektphase abzustimmen:

Fahrweise der Netzersatzanlage? Mindestens ein Einstrich-Schema ist zur Klärung vorzulegen. Die vom BHKW anzusteu-ernden Schalter sind anzugeben bzw. im Plan zu kennzeichnen.

Welche Lasten sind zu versorgen? Eine Liste der leistungsstärksten Verbraucher mit Angabe der Leistungen und Ströme ist vorzulegen. Danach legt der BHKW-Hersteller die zulässige Lastaufschaltung fest. Ggf. ist nach Klärung bauseitig eine Lastabwurfschaltung vorzusehen.

Schutzmaßnahme: Selektivität der Sicherungen muss bauseits überprüft werden.

Die zulässige Heizwasserrücklauftemperatur bei BHKW-Anlagen für Netzersatzbetrieb beträgt maximal 65°C im Netzparallel- als auch im Netzersatzbetrieb. Damit sind diese BHKW-Anlagen nicht für die Versorgung von Absorptionskältemaschinen geeignet.

Das Hauptgasmagnetventil, der Netzkuppelschalter und der dazugehörige Arbeits-stromauslöser müssen über eine batteriegepufferte Spannungsversorgung verfügen. Eine 230 V Versorgungsspannung für das Hauptgas-Magnetventil oder den Netzkup-pelschalter ist nicht zulässig! Das Haupt-Gasmagnetventil und der Antrieb des Netzkuppelschalters werden nicht vom BHKW versorgt!

Ansteuerung und Rückmeldungen der Schalter werden mit dem bauseitigen Elektriker und dem BHKW-Lieferanten aufgelegt.

Kann die bauseitig übergeordnete Regelung keine automatische störungsfreie Wieder-einschaltung nach Netzstörung sicherstellen, können bei Netzausfall die Fehlermeldungen aus den bauseitigen Anlagensystemen wie Heizung oder Lüftung das BHKW zur Abschaltung, z. B. durch mangelnde Wärmeabnahme, bringen. In diesem Fall ist die übergeordnete Regelung mit einer separaten unterbrechungsfreien Span-nungsversorgung (USV) auszurüsten.

Im unmittelbaren Anschluss an die BHKW-Inbetriebnahme sollte auch der Netzersatz-betrieb mit allen Beteiligten getestet werden. Sollte dies nicht möglich sein, wird ein separater Termin gegen Berechnung nach Aufwand notwendig.

Die Versorgung einer Sprinklerpumpe unterliegt den strengeren VdS-Vorschriften und kann mit einem BHKW in der Normalausführung nicht zugesichert werden.

Bei Einsatz von mehreren BHKW-Modulen im Netzersatzbetrieb ist eine entsprechende Leittechnik (z.B. Multi-Modul-Management MMM 300) mit Wirklastverteilung vorzuse-hen.

Die Aufschaltung des BHKW zu einem vorhandenen Notstrom-Dieselaggregat ist we-gen unterschiedlicher Regelcharakteristik von Gas- und Dieselmotoren nicht zu empfehlen! Grundvoraussetzung wäre, dass das Notstrom-Dieselaggregat für Parallel-betrieb mit anderen Stromaggregaten entsprechend technisch ausgestattet ist (z.B. regelbare Generatorspannung, digitale Eingänge für Wirklastverteilung an der Dieselag-gregate-Steuerung).



5368 4

60-7

3.3 Regelung eines BHKW-Moduls und der Kesselanlage

BHKW-interne Regelung Die BHKW-interne Regelung ist modular aufgebaut. Sie regelt und überwacht das Motor-management, die Netzsynchronisation, die Sicherheitsüberwachung etc. eines BHKW-Moduls (→ S. 20).

Kesselregelung Das BHKW-Modul übernimmt die thermische Grundlast einer Anlage. Der Heizkessel wird nur zugeschaltet, um die Wärmebedarfsspitzen abzudecken.

► Eine Kommunikation zwischen der Kesselregelung und der BHKW-internen Regelung ist nicht vorgesehen. (siehe Anlagenbeispiele S. 42 ff.)

Option Rücklauftemperatur-anhebung für das BHKW

Die Rücklauftemperaturanhebung, welche in unmittelbarer Nähe vom BHKW-Modul zu installieren ist, besteht aus einem Regler mit Netzversorgung (Trafo), dem Rücklauftem-peraturfühler und dem Drei-Wege-Stellglied. Die Ansteuerung der Umwälzpumpe erfolgt durch einen potenzialfreien Schließer oder über eine Spannungsklemme (1 Phase, 230 V, max. 10 A) in der BHKW-internen Regelung. Die Spannungsversorgung für Umwälz-pumpen mit einer Stromaufnahme >10 A und/oder 3-Phasen-Ansteuerung sind bauseitig über ein Relais sicherzustellen.

Option Fernüberwachung Die BHKW-interne Regelung hat eine RS232-Schnittstelle zur Übertragung von Meldun-gen und Messwerten. Optional besteht die Möglichkeit einer Fernüberwachung des BHKW-Moduls mit dem Fernüberwachungsmodem Telecontrol.

Mit dem Fernüberwachungsmodem Telecontrol meldet die Regelung des BHKWs selbst-ständig Störungen oder Wartungsintervalle wahlweise an einen PC, ein Telefon oder sendet ein Telefax an eine vorgegebene Nummer. Ferner kann über diese Fernüberwa-chung der Historienspeicher (ca. 4000 Meldungen) ausgelesen werden.

Option Pufferspeicher-Füll-standsregelung

Für den Fall der unstetigen Wärmeabnahme sollte ein Wärme-Pufferspeicher eingeplant werden. Zur An- und Abwahl eines BHKW-Moduls ist die Pufferspeicher-Füllstandsrege-lung zu empfehlen.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4 Ortsmontagen

4.1 Schallschutz

4.1.1 Luft- und Körperschallübertragungswege

Geräuschemissionen von BHKW-Modulen

Die Schalldruckpegel von den BHKW-Modulen im Aufstellraum und Verbrennungsgeräu-sche an der Abgasleitungsmündung müssen bekannt sein, um die richtigen, erforderlichen Lärmminderungsmaßnahmen auslegen zu können. Dies ist Voraussetzung, um die maximal zulässigen Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen und in der Wohn-Nachbarschaft einzuhalten und Belästigungen zu vermeiden.

Luft- und Körperschall-übertra-gungswerte

Die von den Modulen abgestrahlten Geräusche werden über Decken, Wände Rohrleitun-gen, Zuluftöffnungen und Abgasleitungen in schutzbedürftige Räume als Luft- und Körperschall übertragen.

Abb. 10 Mögliche Geräuschübertragungswege von einem BHKW-Modul

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.1.2 Geräuschemissionsrichtwerte

Maximal zulässige Schall-druckpegel in schutzbedürftigen Räumen

Um Belästigungen durch Lärm zu vermeiden, wurden vom Gesetzgeber Vorschriften zum Schutz gegen Lärm erlassen. In den Geltungsbereichen dieser Vorschriften fallen selbst-verständlich auch Geräusche ausgehend von den BHKW-Modulen.

Art der schutzbedürftigen Räume

Wohn- und Schlafräume Unterrichts- und Arbeitsräume

< 30 dB(A) < 35 dB(A)

Tab. 8 Maximal zulässige Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen laut DIN 4109 Tabelle 4 (Schallschutz im Hochbau)

Werden vom Bauherrn geringere Schalldruckpegel gefordert, dann müssen diese geson-dert vereinbart und zahlenmäßig festgelegt werden.

Maximal zulässige Schall-druckpegel in der Nachbarschaft

Einwirkungsorte

Imissionsrichtwert

tags 6.00 – 22.00 Uhr

nachts 22.00 – 6.00 Uhr

Industriegebiet 70 dB(A) 70 dB(A)

Gewerbegebiet 65 dB(A) 50 dB(A)

Mischgebiet 60 dB(A) 45 dB(A)

Allgemeines Wohngebiet 55 dB(A) 40 dB(A)

Reines Wohngebiet 50 dB(A) 35 dB(A)

Kurgebiet, Krankenhäuser 45 dB(A) 35 dB(A)

Tab. 9 Maximal zulässige Schalldruckpegel (Beurteilungspegel) in der Nachbarschaft laut TA-Lärm. Messpunkt: außerhalb von Gebäuden, 0,5 m vor einem geöffneten Fenster von schutzbedürftigen Räumen

Maximal zulässige Schall-druckpegel für betriebsfremde, schutzbedürftige Räume

Schutzbedürftige Räume sind nach DIN 4109 A1 Aufenthaltsräume, soweit sie gegen Ge-räusche zu schützen sind. Wohnräume und Schlafräume gelten als besonders schutzbedürftig.

Betriebsfremde schutzbedürftigen Räume

Wohn- und Schlafräume Unterrichts- und Arbeitsräume

tags 6.00 – 22.00 Uhr < 35 dB(A) < 35 dB(A)

nachts 22.00 – 6.00 Uhr

< 25 dB(A) < 35 dB(A)

Tab. 10 Maximal zulässige Schalldruckpegel für betriebsfremde, schutzbedürftige Räume in einem Gebiet laut Tab. 9

Tieffrequente Geräusche Außer den maximal zulässigen Schalldruckpegeln ist noch zu beachten, dass Verbren-nungsgeräusche die von dem BHKW-Modul und der Abgasleitung auf den Baukörper übertragen und in schutzbedürftigen Räumen als Luftschall abgestrahlt wird, tieffrequent einzustufen ist.

In der Wohn-Nachbarschaft und in den angrenzenden schutzbedürftigen Räumen von dem Aufstellungsraum oder der Abgasanlage können diese tieffrequenten Geräusche auch zu Belästigungen führen, wenn die zulässigen Schalldruckpegel nachweisbar eingehalten wer-den. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich tieffrequente Geräusche in wesentlichen Bereichen anders verhalten als höherfrequente, denn die tieffrequenten Geräusche wer-den auf dem Übertragungsweg relativ schwach gedämpft und gedämmt. Innerhalb von Räumen können sie durch Resonanzeinflüsse noch verstärkt werden.

Bei der Beurteilung werden sie mit dem üblichen Verfahren hinsichtlich der tatsächlichen Störwirkung niedriger eingestuft als höherfrequente Geräusche gleichen A-Pegels (siehe DIN 45680).

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Hintergrundgeräusche Des Weiteren ist in schutzbedürftigen Räumen auch das Hintergrundgeräusch (Fremdge-räusch) zu berücksichtigen. Wenn dieses wesentlich niedriger ist als das Betriebsgeräusch von dem BHKW-Modul, dann ist aus schalltechnischer Sicht eine Auffälligkeit des Betriebs-geräusches gegeben und könnte zivilrechtlich als störender Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen eingestuft werden, auch wenn der maximal zulässige Schall-druckpegel eingehalten wurde.

4.1.3 Lärmschutzmaßnahmen

Bauseitiger Lärmschutz Nach Möglichkeit sollte der Aufstellraum von dem BHKW-Modul und die Abgasleitung nicht unmittelbar an schutzbedürftige Räume angrenzen (siehe Abb. 11).

1 BHKW-Modul 2 Abgasleitung 3 Aufstellraum 4 Keine schutzbedürftigen

Räume 5 Schutzbedürftige Räume

Abb. 11 Optimale Anordnung vom Aufstellraum des BHKW-Moduls und den angrenzenden Räumen in einem Gebäude

Zu- und Abluftöffnungen sollten im Freien, nicht im Bereich von Fenstern und Terrassen von schutzbedürftigen Räumen angeordnet werden. Andernfalls sind abgestimmte Zu- und Abluftschalldämpfer erforderlich.

Die Abgasleitung vom BHKW-Modul darf wegen Überdruckbetrieb weder mit einer Kessel-Brenner-Einheit noch mit einem offenen Kamin gemeinsam über Dach geführt und mit einer Meidinger Scheibe versehen werden. Bei getrennter Abgasführung wird verhindert, das sich das Verbrennungsgeräusch vom BHKW-Modul im schutzbedürftigen Raum störend auswirken kann.

Der Aufstellraum des BHKW-Moduls ist so zu dimensionieren, dass noch genügend Platz vorhanden ist, um eventuell nachträglich Lärmschutzmaßnahmen ohne großen Aufwand durchführen zu können. Es ist empfehlenswert, die Abgasleitung direkt unter der Decke im Aufstellraum anzuordnen, um zusätzlichen Platz für den Einbau der erforderlichen Lärm-schutzmaßnahmen zu gewinnen.

Sekundärer Lärmschutz Sekundäre Lärmschutzmaßnahmen sind abhängig von den örtlichen Gegebenheiten und den maximal zulässigen Schalldruckpegeln in den schutzbedürftigen Räumen und in der Wohn-Nachbarschaft.

Nach Möglichkeit sollten solche Lärmschutzsysteme bevorzugt werden, die den Lärm un-mittelbar am Ort der Entstehung reduzieren

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Abb. 12 Darstellung von Lärmschutzsystemen an einem BHKW-Modul

Funktion der einzelnen Lärmschutzsysteme

Körperschalldämmelemente (Schwingungsdämpfer) verhindern, dass vom BHKW-

Modul Körperschall auf den Baukörper übertragen wird. Damit werden Belästigungen in angrenzenden, schutzbedürftigen Räumen vermieden. Die Körperschalldämmelemente gehören zur Serienausstattung der BHKW-Module.

Abgasschalldämpfer (nachgeschaltet) werden zur Minderung der Verbrennungsge-

räusche von BHKW-Modulen eingesetzt, um zu verhindern, dass in schutzbedürftigen Räumen oder im Freien Belästigungen auftreten. Abgasschalldämpfer können für alle Abgasleitungsdurchmesser in verschiedenen Ausführungen gefertigt und geliefert wer-den. Bei sorgfältiger Abstimmung auf die Verbrennungsgeräusche der BHKW-Module und die maximal zulässigen Schalldruckpegel sind praktisch alle Forderungen erfüllbar. Bei Bedarf können zwei Abgasschalldämpfer in Reihe verbaut werden.

Kompensatoren verhindern, dass Körperschall vom BHKW-Modul über die Rohrleitun-

gen auf den Baukörper übertragen wird und nehmen die Wärmedehnung der Rohrleitungen auf. Kompensatoren können für alle Rohrdurchmesser in verschiedenen Ausführungen und für die erforderlichen Einsatzbereiche gefertigt und geliefert werden. Es ist hierbei auf eine fachgerechte Montage zu achten (spannungsfrei)!

Schalldämmhauben werden zur Dämmung von Maschinengeräuschen verwendet. Bei

entsprechender Ausführung der Schalldämmhaube und sorgfältiger Abstimmung und Anpassung an das BHKW-Modul kann das BHKW-Geräusch um bis zu 30 dB(A) redu-ziert werden. Schalldämmhauben können in verschiedenen Ausführungen und für alle erforderlichen Einsatzbereiche gefertigt und geliefert werden.

Zu- und Abluftschalldämpfer verhindern, dass Geräusche aus dem Aufstellraum ins

Freie übertragen werden. Bei sorgfältiger Abstimmung der Schalldämpfer werden Beläs-tigungen im Freien vermieden. Die freien Querschnitte in den Schalldämpfern müssen den jeweils geltenden Vorschriften entsprechen.

Es ist zu berücksichtigen, dass der luftseitige Widerstand einer Schalldämmhaube und der abgasseitige Widerstand eines Abgasschalldämpfers (sekundär) vom BHKW-Modul mit überwunden werden muss. Bei nachträglichem Einbau von Lärmschutzsystemen sind die verbrennungstechnischen Werte vom BHKW-Modul zu überprüfen

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Körperschalldämmung Durch Körperschall, ausgehend von sämtlichen Heizungskomponenten innerhalb des Auf-stellraumes, kann es an den angrenzenden, schutzbedürftigen Räumen zu Schallabstrahlung kommen, so dass der zulässige Schalldruckpegel überschritten wird und sich Bewohner belästigt fühlen.

Deshalb müssen außer dem BHKW-Modul sämtliche Heizungskomponenten (Kessel-Brenner-Einheit, Warmwasser-Bereiter, Ausdehungsgefäße, Umwälzpumpen, Vertei-ler, Rohrleitungen usw.) mit wirksamen Körperschalldämmelementen versehen und befestigt werden, denn nachträglicher Körperschallschutz ist erfahrungsgemäß mit hohen Kosten verbunden.

4.1.4 Checkliste Schallschutz

Planung und Auslegung von Lärmschutzsystemen

Um die maximal zulässigen Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen und in der Wohn-Nachbarschaft einzuhalten und Lärmbelästigung zu vermeiden, sollte bereits im Pla-nungsstadium einer Heizungsanlage bzw. im Rahmen einer Sanierung überprüft werden, ob und welche Lärmschutzsysteme erforderlich sind:

Bei der Auslegung von Lärmschutzsystemen sind nachfolgende Parameter zu beachten:

1. BHKW-Fabrikat, Type und Nennwärmeleistung 2. Durchmesser von der Abgasleitung, Fabrikat und Type 3. Befinden sich über, unter oder neben dem Aufstellraum des BHKW-Moduls schutzbe-

dürftige Räume? 4. In welchem Abstand von der Aufstellraum-Zuluftöffnung befinden sich Fenster oder Bal-

kone von schutzbedürftigen Räumen? 5. Wird die Abgasleitung durch schutzbedürftige Räume oder außerhalb vom Gebäude

über Dach geführt? 6. Wie groß ist der Abstand von der Abgasleitungsmündung bis zum nächstgelegenen

Fenster oder Balkon von schutzbedürftigen Räumen bzw. dem Nachbargebäude? 7. Welcher maximal zulässige Schalldruckpegel muss im Freien laut „TA-Lärm“ eingehal-

ten werden? (siehe Tab. 9) 8. Soll in schutzbedürftigen Räumen der maximale zulässige Schalldruckpegel laut

„DIN 4109 Tabelle 4“ eingehalten werden (siehe Tab. 8) oder wurde ein niedrigerer Schalldruckpegel vereinbart?

9. Wird die Heizungsanlage in einer ruhigen Gegend mit sehr niedrigen Hintergrund- bzw. Fremdgeräuschen erstellt?

10. Wird die Heizungsanlage neu erstellt oder saniert?

Aus den Fragen 1 – 10 wird ersichtlich, dass praktisch für jede zu erstellende oder zu sa-nierende Heizungsanlage der Lärmschutz individuell berechnet und ausgelegt werden muss. Nur mit dieser Vorgehensweise ist es gewährleistet, dass die maximal zulässigen Schalldruckpegel nicht überschritten und Lärmbelästigungen sicher vermieden werden.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.2 Aufstellraum

Einbringung Der Zugang zum Aufstellraum sollte für die Einbringung der BHKW-Module ausreichend di-mensioniert sein und möglichst keine Stufen, Absätze, Unterzüge usw. vorsehen. Die bereits montierte Lüfterbox an der Rückseite kann für das Einbringen des Moduls demon-tiert werden.

Es gibt zwei empfohlene Möglichkeiten, das Modul einzubringen:

- Einbringen mit Kran und zwei Gurten, die um den Grundrahmen gelegt werden,

- Einbringen mit Kran und Seilen, die an vier zusätzlichen Transportösen befestigt wer-den.

Beim Einbringen mit Gabelstapler o. Ä. ist durch geeignete Vorrichtungen eine Beschädi-gung des Moduls auszuschließen. An den herausstehenden Rohrteilen dürfen keine Lasten angehängt werden.

Abb. 13 Einbringen eines BHKW-Moduls mit Kran und Seilen (vier zusätzliche Transportösen erforderlich)

Raumgröße Optimal ist ein ausreichend dimensionierter, separater Aufstellraum. Dabei ist auf folgende Punkte zu achten:

Die BHKW-Module müssen gut zugänglich sein. Es empfiehlt sich ein freier Raum von ca. 0,8 m bis 1,2 m Tiefe um jedes Modul herum (Aufstellmaße → „Lieferprogramm“), um ggf. auch größere Teile bei Revisionen wechseln zu können.

Auf der Anschlussseite sollte ein ausreichend großer Wandabstand Berücksichtigung finden. Dieser Platz wird für die Rohrführungen und die Anordnung des Abgas-Sekun-därschalldämpfers sowie der Heizwasser-Rücklaufanhebung benötigt (Aufstellmaße → „Lieferprogramm“)

Es ist darauf zu achten, dass die Anbindung zur Stromeinspeisestelle und Heizungsan-lage möglichst auf kurzem Wege erfolgt.

► Das BHKW darf nicht gemeinsam mit einer Ammoniak-Kältemaschine in einem Raum aufgestellt werden!

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Lüftungsöffnungen Aus Schallschutzgründen sollte an den Ein- und Austrittsöffnungen die Luftgeschwindigkeit gewisse Grenzwerte (2 bis 2,3 m/s) nicht überschreiten, um an den Wetterschutzgittern durch die Querschnittsverengung keine Strömungsgeräusche zu verursachen. Folglich sind entsprechend große Öffnungen vorzusehen (→ S. 31).

Aufstellsockel Separate Aufstellsockel sind in der Regel nicht erforderlich, sofern die Tragfähigkeit des Bodens ausreichend ist. Das Modul wird in zwei Ebenen (die Motor-Generator-Einheit auf dem Grundrahmen und der Grundrahmen auf Boden) elastisch gelagert, so dass in das Fundament nahezu keine dynamischen Belastungen übertragen werden.

Darüber hinaus sind gegen Körperschallübertragungen sämtliche festen Verbindungen mit elastischen Schläuchen und Kompensatoren auszustatten. ( Satz elastische Verbindungen gehört zur Serienausstattung des Vitobloc 200)

Ein ca. 15 cm hoher armierter Aufstellsockel, auf dem das BHKW-Modul lose (!) auf elas-

tischen Elementen aufgestellt wird, dient dazu,

um eine statische Höhe von 25 mbar Abgasgegendruck im Siphon des Kondensatab-laufs sicherzustellen (das Abgas sucht den Weg des geringsten Widerstandes und würde sonst statt durch die Abgasrohre durch den Kondensatablauf strömen). (→ Technische Beschreibung BKHW) und

um mehr Masse für eine bessere Körperschallabsoption gegen de Baukörper zu erlan-gen, vor allem im Wohnungsbau. Eine vollflächige Lagerung des Sockels auf Sylomer-Matten (z.B. SR11/25, zweilagig von Sahlberg) ist eine praxisnahe Lösung zur effekti-ven Körperschalldämmung.

Bei beengten Verhältnissen können die BHKW-Module auch direkt auf dem Boden aufge-stellt werden, wenn der jeweilige Siphon des Kondensatablaufs in einer Bodensenke, z.B. einem Schacht oder einer Kernbohrung, installiert werden kann.

Brandschutz Der Aufstellraum ist entsprechend geltender Feuerungsverordnung, sowie geltender bau-rechtlichen Verordnungen / Vorschriften auszuführen. Für einen sicheren Betrieb wird die Einbindung des BHKW in das jeweilige Brandschutzkonzept empfohlen.

4.3 Verbrennungsluft und Lüftung

Zuluft und Abluft Die Abführung der Strahlungsverluste erfolgt über die Entlüftungsanlage. Für eine ausrei-chende Nachströmung von Zuluft in den Aufstellraum ist zu sorgen. Die Zuluft muss staubfrei sein und darf nicht mit Halogenen oder anderen Lösungsmitteldämpfen belastet oder aufgewärmt sein. (Besonders bei Schwimmbädern ist auf Chlor zu achten.)

► Die genannten Leistungswerte des BHKW-Moduls beziehen sich gemäß Norm auf Zu-lufttemperaturen zwischen 10°C und 25°C. Bei abweichenden Temperaturbedingungen sind die Normleistungswerte entsprechend zu korrigieren. Die Aufstellhöhe muss ebenfalls berücksichtigt werden.

Der Abluftventilator ist als Bestandteil der Schalldämmhaube (Lüfterbox) im Lieferumfang der BHKW-Module von 6 bis 140 kWel enthalten und kann bei Bedarf für die Einbringung abmontiert werden.

► Für die BHKW-Module ab 190 kWel ist die Schalldämmhaube mit Lüfterbox (inkl. Abluft-ventilator) optional erhältlich.

Die Zuluft wird aus dem Aufstellraum über Bodenöffnungen angesaugt. Die Abluft wird oberhalb des Motors abgesaugt und über einen kundenseitig vorzusehenden Blechkanal ins Freie geblasen. Diese Führung von Zu- und Abluft stellt sicher, dass Wärmestauungen vermieden werden.

► Es ist unbedingt notwendig, dass die Öffnungen für den Lufteintritt und Luftaustritt frei gehalten werden, damit eine einwandfreie Kühlung des Moduls gewährleistet wird.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Erforderliche Zu- und Abluft-öffnung

Die minimale Größe der Zuluftöffnung AZu ist von der Luftmenge VV und der maximalen Strömungsgeschwindigkeit vS in der Zu- bzw. Abluftöffnung abhängig.

Berechnungsgrößen AZu Minimale Größe (Fläche) der Zuluftöffnung in m2 VV Luftmenge (Ventilatorleistung) in m3/h (→ Lieferprogramm) vS Maximale Strömungsgeschwindigkeit in m/s

► Vorzugsweise sollte mit einer Strömungsgeschwindigkeit am Wetterschutzgitter bzw. der Jalousieklappe von vS = 2 bis 2,3 m/s gerechnet werden. Die Zuluftöffnungen für eventuell

im selben Raum stehende Kessel sind zu berücksichtigen.

Zuluft- und Abluftführung im Aufstellraum

Der Anschlussstutzen für die Abluftabführung kann an die entsprechende Seite montiert werden.

Im Blechkanal sollte ein Wetterschutzgitter vorgesehen werden. Bei besonderen Schallan-forderungen ist jeweils eine Schalldämmkulisse im Zuluft- und Abluftsystem vorzusehen.

Als Zusatzausstattung ist eine elektronisch gesteuerte Umluftklappe zur Beheizung des Auf-stellraumes mit warmer Abluft erhältlich.

► Zum optimalen Schallschutz sollte ein optionaler Abluftschalldämpfer vor der Umluft-

klappe installiert werden.

4.4 Erdgasversorgung

Hinweis Arbeiten an gasführenden Teilen sind von einer konzessionierten Fachfirma auszuführen. Geräte und Bauteile im Gasversorgungssystem müssen entsprechend der EN-Norm eine DVGW- oder gleichwertige Zulassung haben.

Bei Umbau der Gasarmaturen des BHKW erlischt die Zulassung und die Gewährleistung auf entsprechende Folgeschäden.

Gasanschluss Das komplette BHKW-Gasversorgungssystem vom Gashauptanschluss bis zum Gasan-schluss des Moduls ist kundenseitig zu installieren.

Der Gasfließdruck am Übergabepunkt BHKW – Gasregelstrecke muss 20–50 mbar betra-gen.

Es ist dafür zu sorgen, dass es in der gesamten Gaszufuhrstrecke nicht zu Taupunktunter-schreitungen kommt. Es wird empfohlen, die Anschlussleitungen des BHKW größer auszulegen, um diese Strecke als Pufferspeicher zu nutzen. Damit können Druckschwan-kungen bei Schaltungen von Kesseln abgefangen werden.

Empfehlung: Gasanschlussleitung als Druckpuffer ca. 5m vor der BHKW-Anlage mit doppel-tem Durchmesser überdimensionieren.

Ferner sollte ein Wächter für maximalen Gas-Anschlussdruck und vor jedem Modul eine Ab-sperreinrichtung vorgesehen werden. Sollte der Gas-Anschlussdruck nicht den Anforderungen entsprechen (Technische Daten → „Lieferprogramm“), sind zusätzliche Druckerhöhungs- oder Druckreduziereinrichtungen kundenseitig vorzusehen. Dabei sind die Regelzeiten der in den BHKW-Modulen enthaltenen Gasregelstrecken in der Ausführung zu berücksichtigen.

S

V

Zuv3600

VA

s/mh/s3600

h/mm

3

2

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.5 Abgassystem

Schalldämmung Die Abgasleitungen sind ab dem jeweiligen BHKW-Austrittsflansch kundenseitig zu installie-ren. Prinzipiell ist je Modul eine separate Abgaseinzelleitung vorzusehen, um einerseits die kosten- und wartungsintensiven Absperrklappen bei Sammelleitungen zu vermeiden und um andererseits den teuren Folgen von Korrosionsschäden in stehenden Motoren bei defekten Klappen vorzubeugen.

Die Strömungsgeschwindigkeit in den Abgasleitungen sollte unter 10 m/s liegen, um kriti-sches Strömungsrauschen zu verhindern. Auf die Schallemissionen ist je nach Vorgabe zu achten.

Für jede Einzelleitung ist vorzusehen:

Gegenflansch zum BHKW-Austrittsflansch

Axialkompensator zur Körperschallentkopplung und Aufnahme von Wärmespannungen

Rohrleitungen und Formstücke

Abgas-Sekundärschalldämpfer, ausgelegt auf die besonderen Erfordernisse des Schall-pegels der Zündfrequenz

Reinigungs- und Entwässerungsstutzen sowie Messstutzen

Ggf. eine Durchführung durch die Wand des Aufstellraumes ins Freie zum Kamin

► Bei Abgassystemen aus Kunststoff ist der Einbau eines Sicherheitstemperaturbegrenzers zwingend notwendig. Der Abstand des STB zum Abgasaustritt darf max. 1 Meter betragen.

Abgaskamin Im Motor eines BHKW-Moduls wird der Brennstoff (im Gegensatz zu Heizkesseln) nicht in einer offenen Flamme verbrannt, sondern in einer Brennkammer (Zylinder) gezielt zur Zün-dung bzw. Explosion gebracht. Bei jedem Arbeitstakt drückt der Motor anschließend die Abgase mit Überdruck pulsierend in die Abgasleitung. Die Höhe des Überdrucks richtet sich nach den Widerständen in der Abgasleitung.

Daher muss die komplette Abgasleitung einschließlich aller Einbauten druckdicht und pulsa-tionsfest bis 5000 Pa (50 mbar) ausgeführt werden. Bei diesem Prüfdruck darf die Leckage nicht mehr als 0,006 l/m³s (entspricht Klasse H1) betragen.

Um Korrosionsschäden durch saures Kondenswasser zu vermeiden, ist die Abgasanlage zu-dem kondenswasserfest auszuführen. Hierzu bieten sich verschiedene Materialien an: Edelstahl 1.4571 (Wandstärke mindestens 1 mm) oder Kunststoff (Kondenswasserablei-tung → S.35). Bei Abgassystemen aus Kunststoff ist der Einbau eines Sicherheitstemperaturbegrenzers zwingend notwendig. Der Abstand des STB zum Abgas-austritt darf max. 1 Meter betragen.

Die Oberflächentemperatur der abgasführenden Bauteile darf 50 °C nicht überschreiten (Be-rührungsschutz). Hierzu ist unter Umständen eine entsprechende Isolierung vorzusehen.

Sofern ein Abgas-Sekundärschalldämpfer eingeplant wird, ist dieser vor abfließendem Kon-denswasser aus dem Kamin zu schützen, indem das Kondenswasser aus dem senkrechten Teil des Kamins separat abgeleitet wird (→S. 35)

Auslegung der Abgasan-lage

Der Gesamtwiderstand der Abgasanlage ergibt sich aus der Summe der Einzelwiderstände in der Rohrleitung. Eventuell geplante Nachschalldämpfer sind mit zu berücksichtigen.

► Bei der Auslegung des Abgassystems sollte der maximal zulässige Gegendruck nicht voll ausgenutzt werden. Sofern die räumlichen und baulichen Gegebenheiten es zulassen, sind die Querschnitte so zu wählen, dass der Gesamt-Gegendruck nach dem BHKW-Modul 1500 bis 2000 Pa (15 bis 20 mbar) nicht überschreitet. Der Querschnitt sollte bevorzugt eine Nennweite größer als berechnet gewählt werden.

CO2-Gehalt Der CO2-Gehalt im Abgas liegt bei Saugmotoren (EM-6/15, EM-9/20, EM-20/39, EM-50/81, EM-70/115, EM-140/207, EM-238/363) bei ca. 12 % und bei den aufgeladenen Motoren (EM-199/263, EM-199/293, EM-363/498, EM-401/549) bei ca. 7%.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Überschlägige Auslegung der Abgasanlage eines BHKW

Der Abgasgegendruck ab BHKW-Austrittsflansch sollte 15 mbar nicht übersteigen. Der Ab-gasgegendruck ist während des Betriebes regelmäßig zu messen.

Der Gesamtgegendruck (Gesamtdruckverlust) p in der Abgasanlage errechnet sich wie folgt:

Hierbei bedeuten:

pR

= Gegendruck (Druckverlust) pro 1 m Rohr

L = Rohrlänge in m p

K = Gegendruck (Druckverlust) pro 90 Grad Krümmer

nK

= Anzahl der Krümmer

pS

= Gegendruck (Druckverlust) im Schalldämpfer

Beispiel für die Berechnung von Abgasanlagen

Es ist eine Abgasanlage mit 15 m Rohrlänge, zwei 90 Grad Krümmern und einem Schall-dämpfer geplant. Der lichte Rohrdurchmesser soll 160 mm betragen.

Ist die Anlage für ein BHKW Typ EM-238/363 ausreichend bemessen?

Folgende Werte sind in den Tabellen abzulesen:

1. Gegendruck für 1 m Rohr = 0,4 mbar (→Tab. 11)

2. Gegendruck für 90 Grad Krümmer = 0,9 mbar (→Tab. 12)

Über den Gegendruck im Schalldämpfer kann der Hersteller Auskunft geben. Hier wird ein Wert von 5 mbar angenommen.

Der Gesamtgegendruck p errechnet sich dann:

p = pR

L + pK

nK + p

S

= 0,4 mbar/m x 15 m + 0,9 mbar x 2 + 5 mbar

p = 12,8 mbar

Der errechnete Wert liegt im zulässigen Bereich von < 15 mbar.

Durchschnittlich auftretender Gegendruck in Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom und lichtem Durchmesser

Druckverluste mit 10 % Sicherheitsaufschlag

Du

rch

me

sse

r

BHKW-Type

EM

-20

/39

EM

-50

/81

EM

-70

/11

5

EM

-14

0/2

07

EM

-19

9/2

63

EM

-19

9/2

93

EM

-23

8/3

63

EM

-36

3/4

98

EM

-40

1/5

49

[mm] [mbar/m]

50 0,85

80 0,09 0,29 0,50 1,63 3,46 3,63 3,63

100 0,10 0,17 0,57 1,20 1,26 1,26 3,78 3,59

120 0,07 0,24 0,50 0,53 0,53 1,59 1,51

140 0,04 0,11 0,24 0,25 0,25 0,76 0,73

160 0,06 0,13 0,14 0,14 0,41 0,39

180 0,07 0,08 0,08 0,23 0,22

200 0,04 0,05 0,05 0,14 0,13

Tab. 11 Durchschnittlich auftretender Gegendruck (Druckverlust) in mbar pro 1 m Abgasrohr in Abhän-gigkeit vom Abgasmassenstrom und lichtem Durchmesser in mm

p = pR · L + pK · nK + pS

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Du

rch

me

sse

r

BHKW-Type

EM

-50

/81

EM

-70

/11

5

EM

-14

0/2

07

EM

-23

8/3

63

EM

-19

9/2

63

EM

-19

9/2

93

EM

-36

3/4

98

EM

-40

1/5

49

80 mm 0,7 mbar 1,5 mbar 4,3 mbar 13,9 mbar 20,8 mbar


120 mm 0,1 mbar 0,3 mbar 0,8 mbar 2,8 mbar 4,1 mbar 18 mbar

140 mm 0,1 mbar 0,2 mbar 0,5 mbar 1,5 mbar 2,2 mbar 9,7 mbar


180 mm 0,2 mbar 0,5 mbar 0,8 mbar 3,6 mbar

200 mm 0,1 mbar 0,4 mbar 0,5 mbar 2,3 mbar

Tab. 12 Durchschnittlich auftretender Gegendruck (Druckverlust) in mbar pro 90° Krümmer (R / d = 1,5) in Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom und lichtem Durchmesser in mm

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Kondenswasserableitung Ein Kubikmeter Erdgas enthält ca. 1 Liter Wasser, das bei vollkommener Verbrennung und anschließender Kondensation freigesetzt werden würde.

Bei BHKW-Modulen mit Abgaskühlung (> 100°C) beträgt der Kondenswasseranfall aus dem Modul und der anschließenden Abgasleitung wenige Liter pro Tag. Das Kondenswas-ser fällt nur beim Starten aus dem kalten Zustand heraus an, d.h. wenn die einzelnen Modulkomponenten noch nicht die Betriebstemperatur erreicht haben.

Für das Kondenswasser ist ein freier Ablauf mit mindestens 3% Gefälle über Siphon (U-Rohr) mit einer Höhe von ca. 250 mm zur Verhinderung von Abgasaustritt aus dem Kon-denswasserablauf vorzusehen.

Das Kondenswasser ist stark sauer und weist in der Startphase einen pH-Wert von 2 bis 3 bei Erdgas auf. Daher darf Kondenswasser nur nach Rücksprache mit der örtlichen Abwas-serbehörde in die Kanalisation, keinesfalls jedoch ins Freie abgeführt werden.

Die Rohre im Kondenswasserablauf müssen auf jeden Fall Körperschall entkoppelt, säure-beständig und warmfest ausgeführt werden, z.B. in Edelstahl oder Kunststoff.

► Aus Umweltschutzgründen empfehlen wir die Verwendung von Neutralisationsanlagen mit Kalk-Granulat, der sich in Abhängigkeit von der Sättigung verfärbt.

► Nach ATV Arbeitsblatt A251 ist die Kondenswasserableitung bei Motoren ab 200 kW Feuerungswärmeleistung mit einer Neutralisationseinrichtung zu versehen.

Anlagenschema mit Beispiel für die Kondenswasser-ablei-tung

Abb. 14 Schema des Abgassystems für BHKW-Module mit Beispiel für die Kondenswasserableitung

1 Axialkompensatoren2 Abgasleitung3 Abgas-Sekundärschalldämpfer (Option)4 Kondenswasserablauf5 Entwässerung Heizwasser-Sicherheitsventile6 Elastischer Verbinder

1 1 2

2

33

4

5

6 6 6 6 6 6

50 mm

250 mm

>=

>=

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.6 Elektrische Einbindung

Netzparallelbetrieb Richtlinien

Sofern das Versorgungsnetz des Objektes mit dem öffentlichen Netz mechanisch verbun-den ist, spricht man von Netzparallelbetrieb. Insbesondere müssen der Nullleiter N und der Schutzleiter PE hinreichend niederohmig an die Potenzialausgleichsschiene angeschlos-sen werden.

Es wird empfohlen, bereits in der Projektierungsphase mit dem EVU Kontakt aufzunehmen und die technischen Fragen sowie die Konditionen für eine eventuelle gleichmäßige oder ungleichmäßige Stromeinspeisung zurück in das öffentliche Netz abzuklären.

Synchronisierung

Für den Parallelbetrieb des BHKW-Moduls mit dem öffentlichen Netz ist das Modulsteuer-feld mit einer Synchronisiereinrichtung ausgestattet. Nach Erhalt des Startbefehls wird das Modul automatisch gestartet und auf das öffentliche Netz synchronisiert.

Während des Netzparallelbetriebs arbeitet das Modul aus Gründen der Wirtschaftlichkeit mit Volllast. Es kann jedoch über ein bauseitiges Signal im Modulationsbereich von 50 bis 100 % betrieben werden. Die anfallende Motorabwärme wird dabei in das Heizungssystem eingespeist.

Der elektrische Strom wird bei entsprechender Auslegung der BHKW-Anlage vor allem zur Eigenbedarfsdeckung verwendet und nur in Ausnahmefällen als Überschussstrom in das öffentliche Netz zurückgespeist.

Elektroanschluss

Elektrisch wird die Stromerzeugungsanlage (BHKW) auf die Hauptsammelschiene gelegt. Der Bezugszähler des EVU ist mit einer Rücklaufsperre ausgerüstet, so dass für eine Ver-gütung des nicht im Objekt verbrauchten Stromes ein zweiter Zähler oder ein so genannter Vier-Quadranten-Zähler erforderlich ist, der den in das öffentliche Netz zurück gespeisten Strom misst. Zu prüfen ist, ob möglicherweise die Messkosten die Einspeisevergütung überschreiten und ggf. auf den zweiten Zähler verzichtet werden kann.

Der Elektroanschluss an das Netz hat durch einen konzessionierten , vom EVU zertifizier-ten und mit einer Eintragungs-Nummer versehenen Elektrofachbetrieb zu erfolgen. Die Leitungsquerschnitte der vorzusehenden Leitungen sind vom Elektro-Installateur mit dem EVU abzuklären. Bei der Dimensionierung der Leitung ist insbesondere zu beachten, dass es sich um eine Dauerlast handelt. Es kann deshalb wirtschaftlich sein, den Querschnitt des Anschlusskabels bei größeren Längen wesentlich größer als technisch notwendig zu wählen, da hierdurch die Leitungsverluste kleiner werden.

► Ist die Messeinrichtung des abgegebenen Stromes weiter als 10 Meter vom BHKW ent-fernt, sind die Kabelverluste entsprechend den einschlägigen Berechnungsmethoden zu berücksichtigen!

► Bei Einsatz eines BHKWs wird der Wirkarbeitsbezug aus dem öffentlichen Stromnetz sinken, während der vorhandene Blindarbeitsbezug konstant bleibt. Je nach Strombezugs-vertrag kann dies zur Berechnung von Blindarbeit führen. Ggf. ist eine Kompensationsanlage nachzurüsten.

Störungen im Elektronetz Bei Netzausfall, Spannungsfehlern, Vektorsprüngen und Frequenzabweichungen lösen die Spannungsüberwachung bzw. die Frequenzüberwachung das sofortige Öffnen des Gene-ratorschützes und zeitverzögert die Regel-Abschaltung des Moduls aus. Das BHKW-Modul geht auf „Netzstörung“. Die „Netzstörung“ ist die einzige Störung, die sich nach Netzwie-derkehr selbst quittiert.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Netzparallelbetrieb eines BHKW-Moduls EM-6/15 bis EM-20/39

Netzparallelbetrieb eines BHKW-Moduls EM-50/81 bis EM-401/549

Abb. 15 Schaltbilder der elektrischen Einbindung eines BHKW-Moduls im reinen Netzparallelbetrieb

Netz

400 V 50HzAbgang Verbraucher

Niederspannungs-Hauptverteilung

400 V 50Hz400 V 50Hz

V

kW

A

Hz

Phi

A

h

A

U >< f >< RL õ

M

G

interne Hilfsantriebe

I >>

SY I >

Netzschutz

VEC Phi

BHKW-Modul

V

kW

A

Hz

Phi

A

h

A

U >< f >< RL õ

M

G

M

G

Synchron-Generator

Geno-schütz K1

I >>I >>

BHKW-Schaltschrank

SY I > VEC Phi

Z

Geno-schützK2

K1 K2

Hand-SchalterRevisionsschalterÜberlastKurzschluss

SY I>V Hz h

kW

A

φ

A A

U>< f>< VEC RL φ ?

Netzschutz

M

G

I >>

Netz

400V 50 Hz

Interne Hilfantriebe

Geno-Schütz

Synchron-generator

AbgangVerbraucher

Niederspannungs- Hauptverteilung

Schaltschrank BHKW

BHKW-Modul

U>< Überwachung Über-/Unterspannung

f>< Überwachung Über-/Unterfequenz

Überwachung Vektorsprung

Überwachung Synchronisation

Überwachung Rückleistung

Überstromauslöser

Leistungsfaktorregelung

Generatorwicklungstemperatur

Spannungsmesser

Frequenzmesser

Strommesser

Leistungsmesser

Leistungsfaktormesser

Betriebsstundenzähler

VEC

SY

RL

I>

φ

?

V

Hz

A

kW

φ

h

I >>

Netz

400V 50 Hz

M

G

Schalter oder Schütz

Handbetätigter Leistungsschalter mittermomagnetischem Auslöser

Sicherung, 3-phasig

Stromwandler

Transformator

Netzeinspeisung

Generator mit Motorantrieb

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Inselbetrieb Im so genannten „Inselnetz“ wird ein eigenständiges Stromversorgungsnetz, lokal auf ein Objekt begrenzt, installiert. In diesem Fall unterliegt die Errichtung der Eigenstromerzeu-gungsanlage nicht der Aufsicht durch das Elektrizitätsversorgungsunternehmens (EVU). Es muss auf jeden Fall die ordnungsgemäße Projektierung, Ausführung und Inbetriebnahme sowie Betrieb nach den einschlägigen Normen und Sicherheitsvorschriften berücksichtigt werden.

Für die Dimensionierung der Stromerzeugungsanlage ist eine genaue Aufstellung der an-geschlossenen Stromverbraucher und ihrer Charakteristik, z.B. Blindstrombedarf, Aufschaltverhalten usw. unabdingbar. Wird diesem Punkt nicht genügend Beachtung ge-schenkt, so kann es passieren, dass die Stromerzeugungsanlage wegen Überlastung abschaltet. Der Einsatz eines BHKW kann nur eingeschränkt empfohlen werden.

Netzersatzbetrieb Das Modul kann bei Netzausfall auch als Netzersatzaggregat eingesetzt werden. Das Mo-dul erkennt selbstständig den Netzausfall und trennt sich vom Netz. Nach einem kundenseitigen Lastabwurf aller nicht notstromberechtigten Verbraucher und dem Öffnen des kundenseitigen Netzkuppelschalters kann das Modul die Netzersatzfunktion überneh-men. Dabei sind die Reaktionszeiten vom Netzausfall bis zum Erreichen des Netzersatzbetriebes von 15 Sekunden bis 5 Minute zu beachten! (→ Netzersatzbetrieb, Seite 21)

Nach Netzwiederkehr und einer kurzen Netzberuhigungsphase wird das Modul abgeschal-tet und der kundenseitige Netzkuppelschalter geschlossen. Anschließend wird das Modul entsprechend dem Normalbetrieb gefahren.

Da auch im Netzersatzbetrieb Wärme erzeugt wird, ist für eine ausreichende Abführung der Wärme Sorge zu tragen und ggf. ein Kühlsystem oder ein Wärme-Pufferspeicher vorzuse-hen.

Bauseitige Voraussetzungen für Netzersatzbetrieb

Netzmessspannung vor Netzkuppelschalter

– 3-phasig 400 V / 2 A abgesichert

Netzkuppelschalter mit Motorantrieb (24 V DC)

Rückmeldung zum BHKW-Modul

Richtlinien zur Lastaufschaltung im Netzersatzbetrieb mit Baureihe EM-50/81, EM-70/115, EM-140/207, EM-238/363

– Stufe 1: max. 40 % Modulnennleistung/-nennstrom



► Achtung: Die Laststufen gelten für ohmsche Lasten.

Bei induktiven Verbrauchern wie Motoren, Pumpen, Aufzüge usw. können Ströme bis zum 7fachen des angegebenen Nennstromes auftreten.

Bei Verbrauchern mit hohen Einschaltkapazitäten wie USV-Anlagen, Lampen mit EVG usw. können Ströme bis zum 20fachen des angegebenen Nennstromes auftreten.

Eine zu große Lastaufschaltung oder zu hohe Nennströme führen zur sofortigen BHKW-Störabschaltung wegen Generator-Überstrom bzw. Generator-Unterspannung.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Netzparallelbetrieb mit Net-zersatzfunktion eines BHKW-Moduls

Abb. 16 Schaltbild der elektrischen Einbindung eines BHKW-Moduls im reinen Netzparallelbetrieb mit Netzersatzfunktion

Absicherung des BHKW Der integrierte BHKW-Schaltschrank ist mit Steuer- und Leistungsteil ausgerüstet und zu-sammen mit dem BHKW-Modul werksgetestet. Bauseitig muss deshalb bei reinem Netzparallelbetrieb lediglich eine Leistungskabelverbindung zur bauseitigen Niederspan-nungs-Hauptverteilung (NSHV) hergestellt werden. Der Kabelgang ist bauseitig abzusichern.

► Achtung!

Die Angaben im „Lieferprogramm“ zur Absicherung des BHKW-Moduls sind Richtwerte. Die Verantwortung für eine ordnungsgemäße Auslegung und Installation liegt beim örtlichen Elektroinstallateur.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.7 Heizungseinbindung

4.7.1 Allgemeine Planungshinweise

Das BHKW-Modul übernimmt die thermische Grundlast einer Anlage. Der Heizkessel wird nur zugeschaltet, um Wärmebedarfsspitzen abzudecken.

Um ein Takten des BHKWs zu vermeiden, ggf. Pufferspeicher vorsehen: Mindestpuffergröße für 1 Stunde Betrieb

VPuffer = Qth x 43

Zum Erreichen der Förderung gemäß den "Richtlinien zur Förderung von KWK-Anlagen bis 20 kWel" ist mit der Formel

VPuffer = Qth x 43 x 1,6

zu rechnen.

Der Einsatz eines BHKWs ohne Pufferspeicher ist nur bei stetiger Wärmeabnahme im Objekt möglich.

Die Rücklauftemperatur zum BHKW ab EM-50/81 muss zwischen 60 und 70 °C liegen, bei Netzersatzbetrieb maximal 65 °C.

Die Module 200 EM-6/15, EM-9/20 und EM-20/39 sind Brennwertgeräte und können da-her mit Rücklauftemperaturen vom minimal 30 °C betrieben werden.

Das BHKW-Modul wird jeweils im Betrieb mit konstanter Durchflussmenge durchströmt. Um die Durchflussmenge sicherzustellen, ist das BHKW hydraulisch zu entkoppeln.

Der Volumenstrom zum BHKW muss eine Temperaturspreizung von ca. 20 K sicher-stellen.

In den Anlagenbeispielen wurde auf die Darstellung einer Trinkwassererwärmung (TWE) aus Platzgründen verzichtet. Grundsätzlich ist jedoch der Einsatz einer TWE möglich.

Die Anschlussenden des BHKWs an den Anlagen-Rücklauf sind strömungstechnisch der Flussrichtung anzupassen, wie in den Anlagenschemata dargestellt (→ S.41 Abb. 17 u.a.).

Die Ansteuerung des BHKW-Moduls und des Heizkessels durch eine übergeordnete Regelung (DDC/GLT) ist möglich.

Konstanter und ausreichender Heizwasservolumenstrom ist sicherzustellen.

Eine Rücklauftemperaturanhebung ist möglichst nahe am BHKW-Modul zu installieren.

Die Netzersatzbetrieb-Funktion gilt nicht in Verbindung mit dem Betrieb einer Absorpti-onskälteanlage.

Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von BHKW-Modulen ab 50 kWel ist bei Heizwas-serrücklauftemperaturen von maximal 50 °C der Einsatz eines Abgas-Condensers sehr zu empfehlen, z.B. in Schwimmbädern.

Für die Module Vitobloc 200 EM-6/15, EM-9/20 und EM-20/39 mit integrierter Brenn-werttechnik wird empfohlen, sie mit einer hocheffizienten Speicherladepumpe auszurüsten, welche vom BHKW-Modul mit einem Signal 0..10 V geregelt wird. Dabei entspricht 0V der untersten Pumpenkennlinie.

Die Heizwasserqualität muss mindestens den Anforderungen der VDI 2035 entspre-chen.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.7.2 Erforderliche und optionale Ausstattung

Hydraulikschema

Abb. 17 Hydraulikschema mit der erforderlichen und der optionalen (zusätzlich möglichen) Ausstattung für jedes BHKW-Modul

Erforderliche Ausstattung für jedes BHKW-Modul

Die als erforderliche Ausstattung dargestellten Komponenten (→ Abb. 17 AV, SV, SR, etc.) müssen in der Peripherie des BHKWs installiert werden.

Die Sicherheitstechnik (Sicherheitsventile und Druckhaltung) muss anlagenspezifisch ausgelegt werden.

Optionale Ausstattung für je-des BHKW-Modul

Optional können weitere Komponenten (→ Abb. 17 WMZ, SA und SF) eingebaut wer-den.

► Der Temperaturfühler FWZ des Wärmemengenzählers ist auf der volumen- und tempe-raturkonstanten Seite des BHKWs wie in Abb. 17 dargestellt einzubauen, d.h. in Flussrichtung gesehen nach dem Mischventil SR der Rücklauftemperaturanhebung.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.7.3 Anlagenbeispiel 1: BHKW mit einem Heizkessel, ohne Wärme-Pufferspeicher (nur bei stetiger Wärmeabnahme)

Spezielle Planungshinweise

Abb. 18 Schema für das Anlagenbeispiel

Der Betrieb des BHKWs ohne Pufferspeicher ist nur bei stetiger Wärmeabnahme

möglich (z.B. Schwimmbadwassererwärmung → S.46).

Das Verhältnis der Leistung des Heizkessels zur thermischen Leistung des BHKWs sollte bei Anlagen ohne Pufferspeicher erfahrungsgemäß zwischen 5:1 und 10:1 sein.

Die Entkopplung des BHKWs von den Verbrauchern ist durch die hydraulische Kurz-schlussleitung sichergestellt.

Der Zusatztemperaturfühler FZB ist unmittelbar vor dem Anschlusspunkt des BHKW-Rücklaufs in den Anlagen-Rücklauf einzubauen (wie dargestellt).

Funktionsbeschreibung wär-megeführter Betrieb des BHKWs ohne Wärme-Puffer-speicher

Starten des BHKWs

Das BHKW-Modul wird gestartet, wenn die Rücklauftemperatur am BHKW-Zusatzfühler FZB die eingestellte Einschalttemperatur (Empfehlung 65 °C) unterschreitet.

► Die Temperaturdifferenz zwischen der Einschalttemperatur und der Abschalttemperatur (70 °C) am BHKW-Zusatzfühler FZB sollte mindestens 5 K betragen. Die Abschalttempera-tur wird bei der Inbetriebnahme exakt auf die jeweiligen Betriebsbedingungen eingestellt.

Zuschalten des Heizkessels

Wenn die Vorlauftemperatur am Zusatzfühler FZ unter dem Sollwert liegt, wird der 1. Kes-sel (Führungskessel) zugeschaltet.

► Der Heizkreis (HK) mit der höchsten Temperatur gibt den Sollwert für den Zusatzfühler FZ bzw. Strategiefühler FVS vor. Reicht der 1. Kessel mit seiner Wärmeleistung nicht aus, geht der 2. Kessel (bei Anlagen mit 2 Kesseln) in Betrieb.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Abschalten des Heizkessels

Wenn die Vorlauftemperatur am Zusatzfühler FZ bzw. Strategiefühler FVS den Sollwert überschritten hat, wird zuerst der 2. Kessel (bei Anlagen mit 2 Kesseln) abgeschaltet, dann der 1. Kessel.

► Das BHKW-Modul bleibt weiterhin in Betrieb, sofern am BHKW-Zusatzfühler FZB die Rücklauftemperatur von 70 °C nicht überschritten ist.

Abschalten des BHKWs

Das BHKW-Modul wird abgeschaltet, wenn am BHKW-Zusatzfühler FZB die Rücklauftem-peratur von 70 °C überschritten wird.

4.7.4 Anlagenbeispiel 2: BHKW mit einem Heizkessel und Wärme-Pufferspeicher



Ortsmontagen


5368 4

60-7

Der Wärme-Pufferspeicher ist für den Betrieb des BHKWs bei unstetiger Wärmeab-nahme durch die Verbraucher (Heizkreise) erforderlich (→ S.46), um ein Takten des BHKWs zu vermeiden.

Bei ausreichend großer Dimensionierung des Pufferspeichers und entsprechendem Speichermanagement ist eine stromgeführte Betriebsweise (Abfahren von Stromspit-zen) des BHKWs möglich.

Eine Aufteilung des Puffervolumens auf zwei Speicher ist möglich.

Die hydraulische Entkopplung des BHKWs von den Verbrauchern ist durch den Puffer-speicher sichergestellt.

Der Zusatztemperaturfühler FZB ist in unmittelbarer Nähe des Pufferspeichers im BHKW-Rücklauf zu installieren.

Der Zusatztemperaturfühler FZB ist unmittelbar vor dem Anschlusspunkt des BHKW-Rücklaufs in den Anlagen-Rücklauf einzubauen (wie dargestellt).

Funktionsbeschreibung wär-megeführter Betrieb des BHKWs mit Wärme-Puffer-speicher

Starten des BHKWs

Das BHKW-Modul wird gestartet, wenn die Speichertemperatur am Fühler FS1 die einge-stellte Einschalttemperatur (Empfehlung 70 °C) unterschreitet.

Zuschalten des Heizkessels

Wenn die Vorlauftemperatur am Zusatzfühler FZ bzw. Strategiefühler FVS unter dem Soll-wert liegt, wird der 1. Kessel (Führungskessel) zugeschaltet.

► Der Heizkreis (HK) mit der höchsten Temperatur gibt den Sollwert für den Zusatzfühler FZ bzw. Strategiefühler FVS vor. Reicht der 1. Kessel mit seiner Wärmeleistung nicht aus, geht der 2. Kessel (bei Anlagen mit 2 Kesseln) in Betrieb.

Abschalten des Heizkessels

Wenn die Vorlauftemperatur am Zusatzfühler FZ bzw. Strategiefühler FVS den Sollwert überschritten hat, wird zuerst der 2. Kessel (bei Anlagen mit 2 Kesseln) abgeschaltet, dann der 1. Kessel.

► Das BHKW-Modul bleibt weiterhin in Betrieb, sofern am BHKW-Zusatzfühler FZB die Rücklauftemperatur von 70 °C nicht überschritten ist.

Abschalten des BHKWs

Das BHKW-Modul wird abgeschaltet, wenn die Speichertemperatur am Fühler FS2 die ein-gestellte Abschalttemperatur (Empfehlung 68 °C) überschreitet oder wenn am BHKW-Zusatzfühler FZB die Rücklauftemperatur von 70 °C überschritten wird

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.7.5 Anlagenbeispiel 3: Zwei BHKWs mit einem Heizkessel und Wärme- Pufferspeicher, Regelung über das Multi-Modul-Management



Die Ansteuerung der BHKWs und des Heizkessels mit Sicherstellung der erforderlichen Kesselbetriebsbedingungen, die Heizkreisregelung sowie die Pufferspeicher-Füllstands-regelung übernimmt das Multi-Modul-Management anhand der Temperaturvorgaben einer DDC-Regelung (Direct Digital Control) oder einer GLT (Gebäudeleittechnik).

Der Datenaustausch zwischen MMM und DDC/GLT erfolgt über handelsübliche BUS-Systeme. Bei der Planung muss das zu verwendende BUS-System festgelegt sein.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Die Regelung der Kessel- und/oder BHKW-Anlage kann auch von einer DDC-Regelung allein übernommen werden. Hierzu ist eine genaue Parametrierung der DDC nach un-seren Vorgaben erforderlich.

Der Wärme-Pufferspeicher ist für den Betrieb des BHKWs bei unstetiger Wärmeab-nahme durch die Verbraucher (Heizkreise) erforderlich (→ S. 46), um ein Takten des BHKWs zu vermeiden.

Bei ausreichend großer Dimensionierung des Pufferspeichers und entsprechendem Speichermanagement ist eine stromgeführte Betriebsweise (Abfahren von Stromspit-zen) des BHKWs möglich.

Eine Aufteilung des Puffervolumens auf zwei Speicher ist möglich.

Die hydraulische Entkopplung des BHKWs von den Verbrauchern ist durch den Puffer-speicher sichergestellt.

Der Zusatztemperaturfühler FZB ist in unmittelbarer Nähe des Pufferspeichers im BHKW-Rücklauf zu installieren.

Das BHKW-Modul mit der geringeren Betriebsstundenzahl wird vom MMM zuerst ange-wählt, um gleichmäßige Laufzeiten beider Module zu erreichen.

Funktionsbeschreibung MMM (→ Seite 23)

4.7.6 Wärme-Pufferspeicher

Gesicherte Wärmeabnahme Das wirtschaftliche Optimum erreichen BHKW-Module bei langen Laufzeiten im Volllastbe-trieb. Ein Wärme-Pufferspeicher wird bei unstetiger Wärmeabnahme der Verbraucher (Heizkreise) eingesetzt, um ein Takten des BHKW-Moduls zu vermeiden, längere Laufzei-ten zu erzielen und damit die Wirtschaftlichkeit eines BHKWs zu erhöhen:

In dem Speicher kann Überschusswärme des BHKWs gepuffert werden, so dass das Modul nicht sofort abgewählt wird, sobald der momentane Wärmebedarf der Verbrau-cher (Heizkreise) unter die vom BHKW abgegebene Wärmeleistung sinkt.

Aus dem voll beladenen Pufferspeicher können auch kurzzeitige Wärmespitzen gedeckt werden (z.B. nach einer Nachtabsenkung oder einer kurzzeitigen Betriebsunterberech-nung), so dass die Zuschaltung des Spitzenlastkessels vermieden werden kann. Dadurch erhöht sich die Laufzeit des BHKW-Moduls und die Wirtschaftlichkeit verbes-sert sich.

Außerdem können über den Wärme-Pufferspeicher durch ein gezieltes Speicherma-nagement Stromspitzen abgefahren werden, auch wenn kein aktueller Wärmebedarf vorliegt.

Der Einbau eines Pufferspeichers bietet schließlich noch den Vorteil einer hydrauli-schen Entkopplung des BHKWs von den Verbrauchern.

► Ein typisches Anwendungsbeispiel für den Betrieb eines BHKW-Moduls mit einem Wärme-Pufferspeicher ist z.B. die Versorgung eines Krankenhauses. Der Betrieb des BHKWs ohne Wärme-Pufferspeicher ist nur bei stetiger Wärmeabnahme empfehlenswert. Ein typisches Anwendungsbeispiel hierfür ist z.B. die Schwimmbadwassererwärmung.

Zur An- und Abwahl eines BHKW-Moduls bieten wir die passende Regelung an (→ Liefer-programm BHKW-Zubehör).

Speichermanagement Mit der Pufferspeicher-Füllstandsregelung wird das BHKW nur dann abgeschaltet, wenn der Speicher komplett beladen ist, und erst wieder angewählt, wenn der Speicher komplett entladen ist. Bei richtiger Dimensionierung des Pufferspeichers kann so ein sehr gleichmä-ßiger, verschleißarmer Betrieb des BHKW-Moduls gewährleistet werden.

Zur Grundbeladung des Pufferspeichers reicht 1 Temperaturfühler PT 100 aus.

► Es sollte darauf geachtet werden, dass der Pufferspeicher ausschließlich vom BHKW beladen wird.

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Auslegung des Wärme-Puf-ferspeichers

Liegen keine anderen Kriterien zur Dimensionierung des Speichers vor, sollte der Puffer-speicher mindestens eine Stunde Modullaufzeit puffern können. Demzufolge ist die minimale Größe des Wärme-Pufferspeichers einer BHKW-Anlage so zu berechnen, dass die Aufladedauer des Pufferspeichers eine Stunde bei maximaler thermischer Leistung des oder der BHKWs beträgt:

Berechnungsgrößen VSp,min Minimale Größe des Wärme-Pufferspeichers in l QBHKW Thermische Leistung der BHKW-Anlage in kW (→ Lieferprogramm BHKW-Zubehör) t Zu puffernde Modullaufzeit in h (t = 1 h) c Spezifische Wärmekapazität von Wasser(c = 1/860 kWh/(l*K) Temperaturspreizung des BHKW in K ( = 20K)

Die Nennweite der Anschlüsse auf der Heizungsanlagenseite des Wärme-Pufferspei-chers sind in gleicher Nennweite wie der Heizungsanlagenrücklauf auszuführen. Hierdurch wird der Druckverlust für die Heizkreispumpen minimiert.

► Die Beladungs- und Entleerungsstutzen im Speicher sollten strömungstechnisch der Fließrichtung angepasst sein (→ S. 45 Abb. 20). Das Volumen des Wärme-Pufferspei-chers ist bei der Auslegung der Druckhaltung zu berücksichtigen. Eine Aufteilung des Puffervolumens auf zwei Speicher ist möglich (Reihenschaltung).

c

tQV BHKW

min,Sp

20

860QV BHKW

min,Sp

(in l bei BHKW

Q

in kW)

Ortsmontagen


5368 4

60-7

4.7.7 BHKW-Kühler

Hydraulische Einbindung Es muss sichergestellt sein, dass bei Stromspitzen und im Netzersatzbetrieb die vom BHKW erzeugte Wärme vollständig abgeführt werden kann. In der Sammelleitung des Heizwasserrücklaufs vor den Modulen ist deshalb eine Kühlanlage zu installieren, die auf die gesamte Wärmeleistung aller Module ausgelegt ist.

Da der BHKW-Kühler im gemeinsamen Heizungsrücklauf zu den Modulen installiert wird, wird er vom Heizwasser durchströmt. Am BHKW-Kühler ist deshalb heizwasserseitig eine hydraulische Schaltung vorzusehen, die einen Ausbau des Kühlers gestattet, ohne dass die Anlage stillgelegt werden muss.

Die BHKW-Kühler sind mit einem Temperaturregler auszurüsten, damit die BHKW-Heiz-wassermindestrücklauftemperatur nicht unterschritten wird. Ansonsten kann es zu unzulässigen Auskühlungen und Schäden im Motor kommen

Fördermaßnahmen ► Die Verwendung von Kühleinrichtungen widerspricht dem rationellen Energieeinsatz. Daher ist zu prüfen, ob durch das Einplanen von Kühlern Fördergelder (z.B. Begünsti-gung bei der Mineralölsteuer) gefährdet sind.

Wasser-Wasser-BHKW-Küh-ler für Netzersatzbetrieb

Von der Seite der Investitionskosten betrachtet ist die Wasser-Wasser-Kühlung die güns-tigste Variante. Hier fallen jedoch höhere Betriebskosten in Form von Kühlwasser (meist Trinkwasser) an. In der einfachsten Form öffnet ein Thermostatventil bei Überschreiten der zulässigen Heizwasser-Rücklauftemperatur den Kühlwasserzulauf. Es ist auf die ma-ximal zulässige Einlasstemperatur in den Kanal zu achten.

Alternativ kann auch Oberflächen- oder Prozesswasser verwendet werden, sofern be-stimmte Qualitätsanforderungen, wie Schwebstofffreiheit, an das Wasser erfüllt werden können.

Die optionale Meldung „Netzersatzbetrieb“ steht potenzialfrei an den Klemmen im Modul-Steuerfeld zur Verfügung. Dieser Kontakt kann genutzt werden, um eine bauseitige Netz-Ersatz-Regelung zu aktivieren.

Abb. 21 Beispiel einer BHKW-Anlage für Netzersatzbetrieb mit Wasser-Wasser-Kühlung

M

AV AV

SR

SVKV

MAG

EVEV

FR

PR

BHKW-Modul

FRN

RB

AV AV

WT

MV

EK

GV

Wasser-WasserBHKW-Kühler

BHKW-Vorlauf

BHKW-Rücklauf

AV Absperrventil

EV Elastische Verbindung (Ringwellschlauchleitung)

EK Eintritt Kaltwasser

FR Rücklauftemperaturfühler

FRN Temperaturfühler BHKW-Kühler

FWZ Fühler Wärmemengenzähler

GV Geruchsverschluss

KV Kappenventil

MV

FRN

24 VDC X5 / 19, 20

Netzersatz EINX1 / 38,39

70°C EIN65°C AUS

24 VDC

MAG Membran-Ausdehngefäß

PR Pumpe für Rücklauftemperaturanhebung

MV Magnetventil 24 VDC

SF Schmutzfänger

SR Stellglied für Rücklauftemperaturanhebung

SV Sicherheitsventil

WT Wärmetauscher

Elektrische Einbindung Magnetventil 24 VDC

Ortsmontagen


5368 4

60-7

Regelung des Platten-Wär-metauschers im Netzersatz-betrieb

Optional kann eine Ansteuerung für den BHKW-Kühler im Modul-Steuerfeld integriert wer-den. Diese schaltet in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur (Thermostat FRN) ein bauseitiges Regelventil oder eine Pumpe, so dass die Rücklauftemperatur immer innerhalb des zulässigen Bereiches liegt.

Der Platten-Wärmetauscher ist für die thermische Leistung des BHKWs auszulegen.

Wasser-Luft-BHKW-Kühler für Dauerbetrieb

Für den Dauerbetrieb sollte ein Wasser-Luft-BHKW-Kühler (Tischkühler mit mehreren Lüf-tern) mit einer Temperaturregelung für die gezielte Überschusswärmeabfuhr eingeplant werden. Der Tischkühler ist hydraulisch vom Heizungsnetz mit einem Plattenwärmeübertra-ger zu trennen und mit einem Wasser-Glykol-Gemisch zu befüllen. Weitere Informationen auf Anfrage.

Abb. 22 Beispiel einer BHKW-Kühler-Variante mit Wasser-Wasser Wärmetauscher und Tischkühler im Freien

Vorschriften und Betriebsbedingungen


5368 4

60-7

5 Vorschriften und Betriebsbedingungen

5.1 Vorschriften, Richtlinien, Normen und Verordnungen

Für die Erstellung und Lieferung der BHKW-Anlage und alle da-mit in Zusammenhang auftretenden Leistungen gelten:

- Technische Vorschriften, die den gegenwärtigen Stand der Technik dokumentieren: EN, DIN, VDE, VDI

- Technische Dokumentationen, die dem BHKW-Modul beigefügt sind

Vorschrift Bezeichnung

2009/142/EG (7. GPSGV) EG-Richtlinie Gasgeräte

97/23/EG (14. GPSGV) EG-Richtlinie Druckgeräte

2006/42/EG (9. GPSGV) EG-Richtlinie Maschinen

2006/95/EG (1. GPSGV) EG-Richtlinie Niederspannung

2004/108/EG (EMVG) EG-Richtlinie Elektromagnetische Verträglichkeit

DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen Teil 1: Allgemeine Anforderungen

DIN EN ISO 12100 Sicherheit von Maschinen – Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze

DIN EN ISO 14121-1 Sicherheit von Maschinen – Risikobeurteilung Teil 1: Leitsätze

DIN EN 13857 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrenstellen

DIN 1340 Gasförmige Brennstoffe und sonstige Gase – Arten, Bestandteile, Verwendung

DIN 1940 Verbrennungsmotoren – Hubkolbenmotoren: Begriffe, Formelzeichen, Einheiten

ISO 3046-1 Hubkolbenverbrennungsmotoren – Anforderungen Teil 1: Angaben über Leistung, Kraft-stoff- und Schmierölverbrauch und Prüfverfahren

DIN 4109 Schallschutz im Hochbau – Anforderungen und Nachweise

DIN EN 13384 Abgasanlagen – Wärme- und strömungstechnische Berechnungsverfahren

DIN EN 12828 Heizungssysteme in Gebäuden – Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen

DIN 4753 Wassererwärmer und Wassererwärmungsanlagen für Trink- und Betriebswasser

DIN 6280

Stromerzeugungsaggregate mit Hubkolbenverbrennungsmotoren – Blockheizkraftwerke (BHKW) mit Hubkolbenverbrennungsmotoren Teil 14: Grundlagen, Anforderungen, Komponenten, Ausführung und Wartung Teil 15: Prüfungen

DIN ISO 8528-1 Stromerzeugungsaggregate mit Hubkolbenverbrennungsmotoren Teil 1 – Anwendung, Bemessungen und Ausführungen

DIN 18380 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV); Heizanlagen und zentrale Wassererwärmungsanlagen

DIN 51857 Gasförmige Brennstoffe und sonstige Gase – Berechnung von Brennwert, Heizwert, Dichte, relativer Dichte und Wobbeindex von Gasen und Gasgemischen

DIN EN 50110-1 (VDE 0105-1) Betrieb von elektrischen Anlagen

DIN EN 50110-2 (VDE 0105-2) Betrieb von elektrischen Anlagen (nationale Anhänge)

VDE 0105-100 Betrieb von elektrischen Anlagen Teil 100: Allgemeine Festlegungen

DIN EN 50178 (VDE 0160) Ausrüstung von Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmitteln

VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V

DIN EN 50156-1 (VDE 0116-1) Elektrische Ausrüstung von Feuerungsanlagen - Teil 1: Bestimmungen für die Anwendungsplanung und Errichtung

DIN EN 60034-1 (VDE 0530-1) Drehende elektrische Maschinen - Teil 1: Bemessung und Betriebsverhalten

ASUE BHKW und Methanzahl

ASUE Genehmigungsverfahren für KWK-Anlagen

UVV BGV A 3 (VBG4) Unfallverhütungsvorschrift für elektrische Anlagen und Betriebsmittel

ATV-DVWK Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 251 Kondensate aus Brennwertkesseln



5368 4

60-7

BlmSchV 4. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen, 4. BlmSchV)

DVGW Arbeitsblatt G 260 – Gasbeschaffenheit

DVGW Arbeitsblatt G 600 – Technische Regeln für Gasinstallationen (TRGI 1986/1996)

FeuVo Feuerungsverordnung der Bundesländer

EnEV Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und über energiesparende Anlagen-technik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung - EnEV)

TA Lärm Technische Anleitung Lärm

TA Luft Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft

VDEW Richtlinien für den Parallelbetrieb von Eigenerzeugungsanlagen mit dem Niederspan-nungsnetz des Elektrizitätsversorgungsunternehmens

VDE-AR-N-4105 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

VDI 2035 Blatt 1 – Vermeidung von Schäden in Warmwasserheizanlagen - Steinbildung in Trink-wassererwärmungs- und Warmwasser-Heizungsanlagen

VDI 2067 Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen Blatt 1: Grundlagen und Kostenrechnung Blatt 20: Energieaufwand der Nutzenübergabe bei Warmwasserheizungen.

VDI 3985 Grundsätze über die Planung, Ausführung und Abnahme von Kraft-Wärme-Kopplungs-anlagen mit Verbrennungskraftmaschinen

VDI 6025 Betriebswirtschaftliche Berechnungen für Investitionsgüter und Anlagen

Tab. 13 Wichtige Vorschriften, Richtlinien, Normen und Verordnungen für die Planung, Erstellung und den Betrieb einer BHKW-Anlage



5368 4

60-7

5.2 Betriebsbedingungen

Vorbereitung der Inbetriebnahme

Vor dem Versand wird mit den kompletten Modulen ein Werkprobelauf unter Last durchge-führt und in einem Probelaufprotokoll festgehalten.

Die Prüfprotokolle dienen als Nachweis für die erbrachten Leistungen.

Zur Fertigstellung der Anlage gehören die Inbetriebnahme und Einregulierung der Anlage sowie die Einweisung des Bedienungspersonals des Anlagenbetreibers. Die notwendigen Betriebs- und Hilfsstoffe (z.B. Schmieröl, Kraftstoff, Kühlwasser etc.) sind vom Anlagenbe-treiber gemäß Betriebsmittelvorschrift des BHKW-Herstellers bereitzustellen.

► Mit Beginn der wirtschaftlichen Nutzung gilt die Anlage gemäß der Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB) als abgenommen.

Anforderungen an den BHKW-Betrieb

Die BHKW-Module sind für einen Dauerbetrieb mit einer jährlichen Laufzeit von ca. 8 000 Stunden konzipiert

Störungen oder Folgeschäden aufgrund unzulässiger Betriebsbedingungen sind weder durch Gewährleistung noch durch einen Servicevertrag abgedeckt. Bei Beachtung der nachfolgenden Punkte ist ein langjähriger und störungsarmer Betrieb der BHKW-Anlage si-chergestellt:

Richtigen Gasanschlussdruck und vorgeschriebene Gasbeschaffenheit sicherstellen (20 mbar bis 50 mbar, Methanzahl >80).

Ausreichende Frischluftzufuhr sichern; warme Abluft abführen; staub- und halogenfreie Kühl- und Verbrennungsluft sicherstellen; Abluft- und Abgasleitungen korrekt dimensio-nieren und verlegen (→ S. 30ff.).

Schmieröl und Kühlwasser nur nach Freigabeliste des BHKW-Herstellers einfüllen; Öl-wechselintervalle einhalten.

Taktenden Ein-Aus-Betrieb vermeiden! Das Verhältnis der Betriebsstunden zu den Starts muss mindestens größer als 2 sein, d.h. je Start mindestens zwei Stunden Be-trieb. Je größer das Verhältnis Betriebsstunden : Starts, desto besser; ggf. Wärme-Puffer-Speicher vorsehen.

Störabschaltungen durch zu hohe oder zu tiefe Rücklauftemperaturen verhindern; ggf. Rücklauftemperaturanhebung vorsehen.

Störabschaltungen durch Überlast vermeiden; elektrische Lasten im Netzersatzbetrieb richtig dimensionieren.

Abschaltung unter Volllast auf jeden Fall vermeiden, da die Bauteile höchsten mechani-schen Belastungen ausgesetzt werden.

Während längeren Betriebspausen Modul konservieren, Batterien abklemmen.

Regelmäßige Wartung und Pflege durch qualifiziertes Personal. Wir empfehlen den Ab-schluss eines Wartungsvertrages.

Beseitigen von Tropfleckagen, ordnungsgemäße Altölentsorgung, regelmäßige Prüfung der Abgaskondensatleitungen auf Funktion.

Für das Kondensatwasser ist ein freier Ablauf mit mindestens 3% Gefälle über Siphon (U-Rohr) mit einer Höhe von ca. 250 mm zur Verhinderung von Abgasaustritt aus dem Kondensatwasserablauf vorzusehen.

Das BHKW erzeugt Kraftstrom mit 400 V. Es verfügt aus Sicherheitsgründen über sen-sible elektrische Netzschutzeinrichtungen, die entsprechend den Vorschriften auf asynchrone Netzbelastungen im Kundennetz reagieren. Sicherheitsabstellungen stellen keine Störung des BHKW dar.

Falsche Dimensionierung der elektrischen Lasten im Inselbetrieb kann zu Störabschal-tungen durch Überlast führen (Induktive oder kapazitive Anlaufströme betragen bis zum 20-fachen des Nennstromes und führen zur Überlastung des BHKW!).



5368 4

60-7

Instandhaltung: Inspektion, Wartung und Instandsetzung

Bei BHKW-Anlagen ergeben sich so genannte „betriebsgebundene“ Folgekosten in Form von Inspektion, Wartung und Instandsetzung.

► Diese Begriffe sind in den einschlägigen Normen und Richtlinien DIN 6280, DIN 31051, VDI 3985 und VDMA-Einheitsblatt 24186-0 definiert (→ Abb. 23)

Abb. 23 Gliederung der Instandhaltung nach DIN 31051

Das BHKW ist bei bestimmungsgemäßem Einsatz vielen Einflüssen wie Verschleiß, Alte-rung, Korrosion, thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Dies bezeichnet man gemäß DIN 31051 als Abnutzung. Konstruktionsbedingt verfügen die Bauteile des BHKW über einen Abnutzungsvorrat, welche den sicheren Betrieb der BHKW-Anlage ent-sprechend den Betriebsbedingungen bis zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit sicherstellen. Danach sind diese Teile, differenziert nach Verschleißteilen und Ersatzteilen, auszutauschen. Einsatzbedingter Verschleiß stellt keinen Mangel am BHKW-Modul dar. Es muss eine gute Zugänglichkeit aller zu wartenden Anlagenteile sichergestellt sein. War-tungsarbeiten müssen unter Sicherstellung der Belange des Betreibers durchgeführt werden können und durch autorisierte Personen erfolgen.

Die ordnungsgemäße Inspektion, Wartung und Instandsetzung des BHKW durch autorisier-tes Personal ist für das einwandfreie Funktionieren des BHKW und für die Gewährleistung von größter Wichtigkeit. Es dürfen nur Original-Ersatzteile und die freigegebenen Betriebs-mittel (Schmieröl) verwendet werden. Der Betreiber ist für die Sicherstellung und Einhaltung der Betriebsstoffvorschriften des BHKW-Herstellers verantwortlich.

BHKW-Servicevertrag Für das BHKW-Modul ist ein Wartungsplan auszuarbeiten. Hierin wird jede einzelne War-tungs- und Instandhaltungsstufe inklusive der Schmierölbeistellung und -entsorgung ausgepreist. Die Reisekosten sind separat hinzuzurechnen.

Dem BHKW-Servicevertrag wird nach VDI 4680 eine Liste beigefügt, die den Leistungsum-fang der Ersatz- und Verschleißteile im Rahmen der einzelnen Wartungs- und Instandhaltungsstufen ausweist. Weiterhin sind die durchzuführenden Inspektions-, War-tungs- und Instandhaltungsarbeiten einzeln aufgeführt.

Die Abrechnung der Serviceleistungen erfolgt nach erbrachter Leistung.

Stillsetzung des BHKWs Wird das BHKW-Modul für einen längeren Zeitraum stillgesetzt, ist darauf zu achten, dass die Starterbatterien nicht tiefentladen werden.

► Tiefentladung der Batterien führt zu deren Zerstörung.

Hierfür bieten sich zwei Möglichkeiten:

- Versorgung des Batterieladegerätes aus dem Stromnetz, d.h. das BHKW-Modul darf nicht vom Netz getrennt werden

- Abklemmen der Batterien

Wiederherstellungdes

Soll-Zustandes

Feststellung undBeurteilung desIst-Zustandes

InstandhaltungGliederung nach DIN 31051

Warten Instandsetzen

MessenPrüfen

Beurteilen

Bewahrungdes

Soll-Zustandes

Prüfen, NachstellenAuswechseln, ErgänzenSchmieren, Konservieren

Reinigen

Austausch vonVerschleißteilen

1

AusbessernAustauschen

Austausch vonErstatzteilen

Inspizieren 1) Verschleißteile(in Anlehnung an DIN 31051)sind Teile, die an Stellen, an denenbetriebsbedingter Verschleiß auf-tritt, eingesetzt werden und dievom Konzept her für den Aus-tausch vorgesehen sind.

2) Ersatzteile(in Anlehnung an die DIN 24420-1)sind Teile, Gruppen oder vollstän-dige Erzeugnisse, die dazu be-stimmt sind, beschädigte, zerstör-te oder fehlende Teile, Gruppenoder Erzeugnisse zu ersetzen.

2



5368 4

60-7

5.3 Betriebsstoffe

Gas-Luft-System

Das Gas wird dem Gas-Luft-Mischer über eine Sicherheits-Gasregelstrecke zugeführt.

Die Gasregelstrecke ist für Erdgas entsprechend den Vorschriften ausgelegt und für fol-gende Gas-Anschlussdrücke (Gas-Fließdruck am Beginn der Gasregelstrecke) vorgesehen:

Minimaler Gas-Anschlussdruck: 20 mbar

Maximaler Gas-Anschlussdruck: 50 mbar

Das Modul muss mit einem konstanten Gasdruck und einer konstanten Gastemperatur be-trieben werden. Die Sicherheits-Gasregelstrecke ist am Modul schwingungsentkoppelt eingebaut.

Spätestens vor Inbetriebnahme ist durch Befragen des zuständigen Gasversorgungsunter-nehmens sicherzustellen, dass die in dem jeweiligen Datenblatt angegebene Mindest-Methanzahl nie unterschritten wird (z.B. durch zeitweises Zumischen von Propan-Luft-Ge-mischen etc.). Die geltenden Anschlussbedingungen des zuständigen Energieversorgungsunternehmens sind zu beachten.

Motor-Schmierölversorgung

► Je nach Wartungsvertrag wird die Frischölbefüllung und Altölentsorgung von der War-tungsfirma durchgeführt.

Der Frischöl-Zusatztank ist ausgelegt für einen unterbrechungsfreien Betrieb zwischen zwei Wartungsintervallen.

Das Altöl kann mit freiem Gefälle aus dem Modul abgelassen werden. Die Altölmenge wird in einem Altölgebinde aufgefangen und entsorgt.

Die Befüllung mit Frischöl wird in der Regel mit Kanistern (20 Liter) über einen oben liegen-den Einfüllstutzen vorgenommen.

► Zur Erreichung der Wartungsintervalle darf nur das vom BHKW-Hersteller freigegebene Schmieröl eingesetzt werden!

Heizwasserbeschaffenheit Maßgebend für die Qualität des Heizwassers sind die Herstellerangaben sowie die VDI-Richtlinie 2035 „Richtlinien zur Vermeidung von Schäden durch Korrosion und Steinbil-

dung in Warmwasser-heizungsanlagen“ in ihrer jeweils aktuell gültigen Fassung.

Der Chlorid-Gehalt sollte 30 mg/l nicht überschreiten. Neben dieser Anforderung, muss die Qualität des Heizungswassers den Anforderungen nach VDI 2035 genügen.

Die VDI 2035 stellt Anforderungen an die Qualität des Heizwassers in Abhängigkeit der Ge-samtheizleistung und des spezifischen Anlageninhaltes.

► Bei mehreren Wärmeerzeugern wird das spezifische Anlagenvolumen mittels der kleins-ten Einzelheizleistung ermittelt. Näheres dazu finden Sie in der VDI 2035.

Gesamt-heizleis-tung

Gesamthärte in °dH



in KW

bei <20 l/kW kleinster Kessel-heizfläche

bei >20 l/kW <50 l/kW kleinster Kesselheiz-fläche

bei >50 l/kW kleinster Kesselheiz-fläche

<50 kW keine Anforderung oder <16,8°dH

11,2°dH 0,11°dH

>50 kW <200 kW 11,2°dH 8,4°dH 0,11°dH

>200 kw <600 kW 8,4°dH 0,11°dH 0,11°dH

>600 kW 0,11°dH 0,11°dH 0,11°dH

Tab. 14 Qualitätskennwerte des Füll- und Ergänzungswassers für Heizungsanlagen mit Vitobloc 200 BHKW-Modulen

► Der bauseitige Schlammabscheider sollte halbjährlich gereinigt werden.

Kühlwasserbeschaffenheit Für die Erst- und Nachfüllung des Motorkühlwassersystems („interner Kühlkreislauf“) ist in der Regel Trinkwasser zu verwenden. Um diesem Wasser den erforderlichen Korrosions-, Kavitations- und Einfrierschutz zu verleihen, ist eine Aufbereitung mit Gefrierschutzmitteln vorgeschrieben. Eventuelle Kühlmittelverluste sind durch eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel auszugleichen. Die Konzentration ist regelmäßig zu überprüfen und in be-stimmten Abständen wegen der Alterung des Frostschutzmittels auszuwechseln.

► Beachten Sie hierzu die aktuellen Betriebsstoff-Vorschriften.



5368 4

60-7

Einzuhaltende Kraftstoff-werte für Erdgas

Merkmal Kraftstoffwert

Mindestheizwert (Hi)1) 5 kWh/Nm3

Mindest-Methanzahl2) > 80

Minimaler Gas-Anschlussdruck3) (Fließdruck) 20 mbar

Maximaler Gas-Anschlussdruck3) (Fließdruck) 50 mbar

Maximale Gasdruckschwankungen (Regelschwankung kurzzeitig)

± 3 mbar

Maximale Änderungsgeschwindigkeit des Gasdruckes 3 mbar/min

Temperatur des Gasgemisches nach Gas/Luftmischer TG 10°C < TG < 30 °C

Maximale relative Feuchte < 60 %

Chlorgehalt Cl < 100 mg / Nm3CH4

Fluorgehalt F < 50 mg / Nm3CH4

Gesamt - Chlor – Fluor Σ(CI,F) < 100 mg / Nm3CH4

Staubgehalt < 5 m < 10 mg / 10 kWh

Öldampf < 400 mg / Nm3CH4

Siliziumgehalt Si4) < 5 mg / 10 kWh

Schwefelgehalt S < 700 mg / 10 kWh

Schwefelwasserstoff H2S < 200 ppm

Ammoniakgehalt NH3 < 50 ppm

Tab. 15 Kraftstoffwerte für Erdgas beim Betrieb eines BHKW-Moduls

1) Entsprechend DIN EN 437 wird statt Hu das europäische Kurzzeichen Hi verwendet.

2) Der Betrieb mit niedrigerer Methanzahl ist ggf. nach Prüfung durch den BHKW-Hersteller möglich.

3) Gas-Anschlussdruck ist entsprechend DVGW-TRGI 1986/96 der Gas-Fließ-druck am Beginn der Gasregelstrecke des Moduls

4) Silizium kann im Motorenöl durch die Zugabe von Zusatzstoffen (Entschäu-mer) enthalten sein. Silizium kann aber auch in Form von Staub aufgrund einer ungenügenden Luftfilterung ins Motorenöl eingetragen werden. Daher muss die Siliziumkonzentration im Gas immer zusammen mit den Ölanalysen bewertet werden. Hohe Siliziumkonzentrationen im Motorenöl können, in Ab-hängigkeit des Auftretens in organischer oder anorganischer Form, zu erhöhten Bauteilverschleiß führen. Bei erhöhtem Siliziumgehalt im Motorenöl müssen auch die Gehalte der Verschleißelemente Eisen, Chrom und Alumi-nium mitbewertet werden.

Generell wird empfohlen, eine halbjährliche Gasanalyse durchzuführen.

Bei sich ändernden Gaszusammensetzungen sind regelmäßige Gas- und Motorölanalysen zum sicheren Betrieb erforderlich.

Bei Überschreitung der Grenzwerte ist der Motor abzustellen und Rücksprache mit dem BHKW-Hersteller zu nehmen. Wird der Motor weiterhin mit unzulässigen Grenzwerten be-trieben, erlischt die Gewährleistung für den Motor.

Der BHKW-Hersteller übernimmt keine Gewährleistung für Mängel und/oder Schäden (Kor-rosion, Verunreinigung, Verschleiß usw.), welche durch Gase und Stoffe, die bei Vertragsabschluss nicht bekannt und vereinbart waren, entstanden sind.

► Für den Betrieb mit Katalysatoren dürfen Erdgas und Verbrennungsluft kein Phosphor oder Arsen sowie keine Schwermetalle oder Halogene enthalten.

Das Erdgas muss technisch frei von Nebel, Staub und Flüssigkeit sein sowie konstante Me-thanzahl (nicht zu verwechseln mit dem Methangehalt!) und Heizwert aufweisen. Korrosive Bestandteile dürfen nicht enthalten sein. Die Methanzahl ist ein Maß für die Klopfneigung der jeweiligen Gasart. Zu niedrige Methanzahl führt zu klopfender Verbrennung und somit zu Motorschäden.

► Wir weisen darauf hin, dass vor allem bei Flüssiggaszumischung (Propan/Luft und Bu-tan/Luft) ein deutlicher Abfall der Methanzahl auftritt. Gegebenenfalls ist für jedes BHKW-Modul eine Erdgas-Klopfüberwachungseinrichtung (Zubehör) vorzusehen.

56

5368 4

60-7

T

echnis

che Ä

nderu

ngen v

orb

ehalten!

Viessmann Werke GmbH&Co KG D-35107 Allendorf Telefon: 06452 70-0 Telefax: 06452 70-2780 www.viessmann.de

.

Documents

Fachreihe Erdgas-Blockheizkraftwerke Planungsanleitung ... Datenblatt Viessmann Vitobloc 200.pdf · Blockheizkraftwerk 6 bis 530 kW el Fachreihe Erdgas-Blockheizkraftwerke Planungsanleitung