Gleichzeitiges Kühlen, Heizen und Klimatisieren (Günter Gamst, Daikin Airconditioning Germany)

Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit

Geräte für Wärme-, Kälte-und Klimatechnik

im Supermarkt

DAIKIN Airconditioning Germany GmbH

Kälte- und Klimatechnik im Kontext der Energie- und Klimaschutzpolitik

der BundesregierungBerlin, 26. März 2009

17.04.2009 Gunther Gamst – DAIKIN Airconditioning Germany GmbH 2

Inhalt

� Wandel im Lebensmitteleinzelhandel

� Konzeptbeschreibung

� Praxisbeispiel aus Kundensicht

� Systemvergleich Discounter

● Vergleichsbasis

● Messschema

● Verbrauchsdaten

● Systemvergleich

● TEWI-Betrachtung


Der Druck auf Filialisten im Lebensmittel-einzelhandel stieg stetig:

� höheres Warenangebot, d.h. mehr gekühlte Lebensmittel� bessere Warenpräsentation, d.h. mehr Beleuchtung� höheren Einkaufskomfort, d.h. Klimatisierung� andere Verkaufskonzepte, d.h. längere Öffnungszeiten

Lebensmitteleinzelhandel im Wandel


Die Randbedingungen verstärkten diese Entwicklung:

� die Energiepreise stiegen stetig� der politische Druck stieg (CO2-Emissionen)



Entropiegesetz (Anlageneffizienz über Gesamtlaufzeit erhalten):

� stetiger Aufwand, um Energieverbrauch konstant zu halten� Schwankungsbreite bei Energieverbrauch ist bis zu 50%

nur bei Kälteanlagen� bezogen auf den Gesamtverbrauch (Heizung, Beleuchtung

etc.) noch höher




Das Conveni-Pack ist eine serienreife Systemlösung

mit einem neuen konzeptionellen Ansatz,

basierend auf VRV-Technologie.


KonzeptbeschreibungWie sieht das Konzept prinzipiell aus?

Wärme-Rückgewinnung durch direktes

Verflüssigen in den Innengeräten

Wärme-Rückgewinnung durch direktes

Verflüssigen in den Innengeräten

1 integriertes Haustechnik-System ersetzt alle bish erigen Gewerke.

…mehr zur Funktionsweise?


Funktionsprinzip Wärmemanagement

A

A = C - B

B

C

HeizbetriebÜbergangszeit:

leichter bismittlerer Heizbedarf



A

A = C ; B = 0

B

C

Heizbetrieb Winter:

hoher Heizbedarf



Heizbetrieb Winter:

Heizen Spitzenlast

A = C + B

B

C


Klimabetrieb

Sommer:

Optional!


A

B

C

A + C = B


KonzeptbeschreibungDer

Systemaufbau

A

B

C

D

Y3R

S1NPLR4-1T S1PL

S1PH S2PH

S1N

PH

Y2E

S2NPL

S3PH

Y1R

Y2R

R3-1T

R3-2T

R4-2T

Y1E

INV STD1 STD2

Wärme+Kühle

im Shop

F

E

Kälte für

Lebensmittel

Tiefkühlung

Lebensmittel

Optional


KonzeptbeschreibungBsp. Leistungsspektrum Wärme, Kälte,

Klima für 2 Units

► vorhandene max. Kälteleistung am Kühlmöbel: 35,5 kW(Betriebspunkt: t o -8°C / t c +32°C / 30m Entfernung Möbel / Mopro-Ware)

► vorhandene Klimatisierung: 30 kW(bei geringerer Leistungsabgabe für Lebensmittelküh lung bis ca. 48 kW)

► vorhandene max. Heizleistung: ca. 60 kW(bei voller Wärmerückgewinnung aus Kälte inkl. Wärm epumpe)

► Heizleistung ohne Wärmerückgewinnung: ca. 40 kW(Backup-Heizleistung, bei ausgeschlteter Kälteanlage )


KonzeptbeschreibungTechnische Merkmale

► Invertertechnologie, d.h. optimale Leistungsanpassu ng, stabileVerdampfungstemperaturen und weniger Stromspitzen.(Gesamt-Stromanschlussleistung des Markts bleibt un verändert).

► Anlage ist auf höchsten Wirkungsgrad im Teillastber eich konzipiert.(Volllastanforderung nur ca. 5-20% Laufzeit im Jahr esmittel).

► Verdopplung der Verdichterzahl im Vergleich zu konv entionellenSystemen -> Betriebssicherheit

► Redundanz -> Klimaverdichter helfen im Bedarfsfall Kälteverdichtern


Konzeptbeschreibung…weitere technische Merkmale

► Aufteilung in ≥ 2 Teilrohrnetze≥ 2-fache Sicherheit

► < 30kg Kältemittelfüllmenge je (Teil-)AnlageF-Gase-Verordnung

► Conveni-Pack Telemetriesystem

Notlaufbetrieb:Anlage erkennt "ungesunde" Betriebszustände und fäh rt eigenständig zurück. Das System schont sich, um Kälteerzeugung s o langewie möglich aufrecht zu erhalten.

Airnet:Erkennung und Meldung von AnlagenineffizienzVorhersage von Störungen.


Praxisbeispiel Bio-Markt Shop-Fläche: A = 600 m²

Installierte NK-Kälteleistung: Q o = 16,5 kW

Küh

lräum

e

The

kenb

erei

chKühlregal

O+G

Regal


Praxisbeispiel Bio-Markt Wie sieht es vor Ort aus?


Praxisbeispiel Bio-Markt Was sagt der Kunde?

"…bei allen zukünftigen Neu- und Umbauten der SuperB ioMarktAG werden wir das Conveni-Pack System einsetzen."

"…im Vergleich zu unseren Bestandsobjekten mit konventioneller Technik haben wir Einsparungen in d en Gesamt-Betriebskosten zwischen 30% und 70%."

"…auch bzgl. der Montage bzw. Installation des Syst ems sind unsere Erfahrungen zu 100% positiv."


� Wandel im Lebensmitteleinzelhandel� Konzeptbeschreibung� Praxisbeispiel aus Kundensicht� Systemvergleich Discounter

� Vergleichsbasis

● Messschema

● Verbrauchsdaten

● Systemvergleich

● TEWI-Betrachtung

Units für Wärme-, Kälte- und Klimatechnik im Supermarkt


Vergleichsbasis� Typischer „deutscher“ Discount-Supermarkt

ca. 15.000 vergleichbare Läden in 2006� 800 m² Ladenfläche� hoch standardisierte Bauweise� NK über offene SB-Kühlregale

20-25 mtr. Lauflänge – überwiegend mit R-404A

� TK über optimierte steckerfertige Truhen 40 mtr. Lauflänge – überwiegend mit R-290

� Heizbedarf 100 kWh/m²aüber Öl- bzw. Gasheizung


Gesamtenergieverbrauch und Emissionen eines exemplarischen „Discount-Supermarkts“ (nach IZW KT09)

57,2

%

51,8

%

251.

000

kWh/

a

142.

000

kg C

O2ä

q/ a

%


Konsequenzen hieraus…

� Essentielle Energieeinsparung und Emissionssenkung im (Discount-)Supermarkt erfordert die Betrachtung aller Energieströme.

� Bislang wird die Heizung (32 % des Verbrauchs) meist außer acht gelassen.

� Die Abwärme der Kälteanlage bleibt meist unzureiche nd genutzt bzw. ungenutzt.

� Systemgrenzen von Gewerken auf Liegenschaften ausweiten!


R-404A Referenzanlage gem. ECOFYS*

R744 (CO2)Vergleichsanlage gem. ECOFYS*

R-404A Beispielanlage gem. IZW**

Optimierte R-134a Bestandsanlage eines dt. Discounters (mit partieller Wärmerückgewinnung)

Conveni-Pack Systeme

Die verglichenen Systeme

* Aus Vorstellung Abschlussbericht UBA Forschungsvorhaben 206 44 300durch Ecofys Germany GmbH, Nürnberg

** Aus IZW informiert KT-09. IZW e.V. Hannover


Umsetzungsbeispiel CVP | DiscounterGewerbekälte Wärme/Klima Lüftung


Messaufbau Energieerfassung

Kälte-/Klima-/Wärmeerzeugung

Küh

lrega

le g

esam

t

WärmeerzeugungMarktleiter, Personal

Luftverteilung und Frischluft

Was wird gemessen?


Auszug Datenerfassung

Stromaufnahme 'Einheit 1'Kälte-/Klima-/Wärmeerzeugung

Außentemperatur und Feuchte

Stromaufnahme Kühlregale

StromaufnahmeWärmeerzeugung Nebenräume


Die verglichenen Systeme

* Aus Vorstellung Abschlussbericht UBA Forschungsvorhaben 206 44 300durch Ecofys Germany GmbH, Nürnberg

** Aus IZW informiert KT-09. IZW e.V. Hannover

Ecofys Discount I*Ecofys Discount

IV*IZW KT-09**

Discounter_Bestand

Convenipack_Feldtest

Verkaufsfläche 800 m² 800 m² 800 m² 800 m² 800 m²

NK-Kühlmöbel 22,5 mtr. 22,5 mtr. 27,5 mtr 25,0 mtr. 25,0 mtr

spez. EnergiebedarfNK-Kühlmöbel

3.263 kWh/m *a 3.263 kWh/m *a 2.887kWh/m *a 2.517kWh/m *a 2.650kWh/m *a

Kältemittel R-404A R744 (CO2) R-404A R-134a R-407C

Kältemittel-Füllmenge

65 kg (2,9 kg/mtr.) 45 kg (2,0 kg/mtr.) 25 kg 70 kg 75 kg (3x25kg)

GWP 3.260 1 3.260 1.300 1.530

Leckrate2,65 / 6,15 /

11,65%k.A. | Annahme:

10%5% k.A. Annahme: 3%

TK-Kühlmöbel steckerfertige Möbel - nicht berücksichtigt

EnergiebedarfHeizung

nicht berücksichtigt Annahme: 80.000 kWh /a

80.000 kWh/a 75.000 kWh/aWärmerückge-winnung bzw. Wärmepumpe


Die verglichenen Systeme (normiert auf 25 mtr. Kühlmöbel)

* simuliert / berechnet** gemessen

Ecofys Discount I Ecofys Discount IV IZW KT-09Discounter_

BestandConvenipack_

Feldtest

Verkaufsfläche 800 m²

NK-Kühlmöbel 25,0 mtr

EnergiebedarfNK-Kühlmöbel

81.575 kWh/a* 81.575 kWh/a* 72.175 kWh/a* 62.925kWh/a** 66.250 kWh/a**

Kältemittel R-404A R744 (CO2) R-404A R-134a R-407C

Kältemittel-Füllmenge 72 kg (2,9 kg/mtr.) 50 kg (2,0 kg/mtr.) 25 kg 70 kg 75 kg (3x25kg)

GWP 3.260 1 3.260 1.300 1.530

Leckrate 3%

TK-Kühlmöbel steckerfertige Möbel - nicht berücksichtigt

EnergiebedarfHeizung

80.000 kWh/a


Energiebedarf für: Kühlen (25mtr) | Heizen (800m²)

100% 100%

41%

85%94%


Jährliche Betriebskosten | Heizöl

100% 100%

47%

84%93%

Strom: 0,11€/kWh | Öl: 0,08€/kWh

-44%


Jährliche Betriebskosten | Gas

100% 100%

58%

82%

92%

Strom: 0,11€/kWh | Gas: 0,045€/kWh

-29%


Emissionsfaktoren D für Strom | Gas | Öl

Emissionsfaktoren gem. GEMIS 4.4.2 CO2/kWhGHG-

Emissionen

Strom Datensatz El-KW-Park-DE-2005 (UBA) 577,21 g/kWh 601,00 g/kWh

ÖlDatensatz Öl-Heizung-DE-2005 (Endenergie) 304,28 g/kWh 306,25 g/kWh

Öl-Heizung (Nutzenergie bei ε: 90%) 338,08 g/kWh 340,28 g/kWh

GasGas-Heizung-Brennwert-DE-2005 218,19 g/kWh 242,53 g/kWh

Gas-Heizung (Nutzenergie bei ε: 95%) 229,67 g/kWh 256,35 g/kWh


TEWI-Betrachtung | Heizen mit Öl

47.086 47.08641.660

36.321 38.240

24.342 24.342

24.342

22.821

10.595

4.075

4.550

5.738

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

Ecofys Discount I Ecofys Discount IV IZW KT-09 Discounter_Bestand Convenipack_Feldtest

Direkte Emissionen Strom Direkte Emissionen Öl Indirekte Emissionen Kältemittel100%

87%

54%

78%

85%

-31%

kg C

O2

äqui

vale

nt/a


TEWI-Betrachtung | Heizen mit Gas

47.086 47.08641.660

36.321 38.240

18.374 18.374

18.374

17.225

10.595

4.075

4.550

5.738

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

Ecofys Discount I Ecofys Discount IV IZW KT-09 Discounter_Bestand Convenipack_Feldtest

Direkte Emissionen Strom Direkte Emissionen Gas Indirekte Emissionen Kältemittel

100%

86%

58%

76%

84%-24%

kg C

O2

äqui

vale

nt/a


Resümee


Resümee 1� Durch eine konsequente Verknüpfung der

„symbiotischen“Hauptenergieströme „Heizbedarf“ und „Abwärme-Kälteanlage“ lassen sich mit dem Conveni-Pack relevante Einsparungen bei

� Gesamtenergiebedarf(Potential 1.290 GWh bei 15.000 bestehenden Discount märkten)

� Betriebskosten* (Potential 121 Mil. € bei 15.000 bestehenden Discou ntmärkten)

� CO2-Emissionen* (Potential 570.000 t bei 15.000 bestehenden Discoun tmärkten)

erzielen.� Der gezeigte integrierte Ansatz mit Conveni-Pack br ingt

ca. 4x höhere CO2-Einsparungen* als der Wechsel auf R744-Direktverdampfung. (38 t zu 10 t je Discounter und Jahr)

* gegenüber Heizen mit ÖL und Ecofys


Resümee 2

� Kälte-, Wärme- und Lüftungszentralen werden zusammengelegt.

� Es ist kein Kamin mehr vorhanden.

� Durch wetterfeste Kompaktmodule entfallen die innenliegenden Maschinenräume = 20 m² Platz gewonnen= 16000 € Investitionskosten-Einsparung

� Komplette Haustechnik anstatt über 3 (Kälte- | Heizu ng-| Lüftung-Klima) - Fachbetriebe (Zuständigkeit?) nur noch über einen Spezialisten.

� Die Conveni-Pack Technologie ist 1000-fach erprobt, dokumentiert und sofort verfügbar.

Documents

Gleichzeitiges Kühlen, Heizen und Klimatisieren (Günter Gamst, Daikin Airconditioning Germany)