Gebäudesystemtechnik
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Elektrotechnik
Gebäudeautomation senkt Heizkosten drastisch
ep9/2008, 3 Seiten
Bestandsaufnahme und Sanierungskonzept Nach intensiver Bestandsaufnahme und einem darauf basierenden Sanierungskonzept des Ingenieurbüros Geese aus Hardegsen wurden die berufsbildenden Schulen Einbeck (Bild ) hinsichtlich der gebäudetechnischen Ausrüstung grundlegend erneuert. Der Komplex umfasst eine Nutzfläche von 15000 m2, die sich auf vier Schulgebäude und eine Großsporthalle verteilt. Mit der Erneuerung der Heizungsanlagentechnik konnte die Energieeffizienz insbesondere durch die Mess-, Steuer- und Regeltechnik stark verbessert werden. Den Hauptanteil daran tragen die in allen Räumen platzierten Einzelraumregelungen und die optimierenden Heizkreisregelungen. Die witterungskorrigierten Verbrauchsergebnisse weisen eine Heizenergie-Einsparung von etwa 40 % aus (Tafel ), wobei eine Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes nicht vorgenommen wurde. Die bedarfsgerechte Anpassung der Heizleistung und Anlagenhydraulik - in Verbindung mit der Einzelraumregelung - führte zu Minderungen des Antriebsbedarfs für die 14 Umwälzpumpen der Liegenschaft von über 95 %, was messtechnisch nachgewiesen wurde. Dieses beachtliche Ergebnis kann für die Sanierung der vielen überalterten Heizsystemen in Schulgebäuden beispielhaft sein. Dringender Handlungsbedarf Drei Gebäude der berufsbildenden Schulen in Einbeck wurden vor fast 40 Jahren in Betonskelettbauweise erbaut und erweitert. Der Zustand des baulichen Wärmeschutzes entsprach Elektropraktiker, Berlin 62 (2008) 9 817 Gebäudeautomation senkt Heizkosten drastisch Durch eine Gebäudeautomation mit Einzelraumregelung und integriertem Energiemanagement konnten die Heizbetriebskosten in den berufsbildenden Schulen Einbeck drastisch gesenkt werden. Das übergeordnete Managementsystem erlaubt eine kontinuierliche Kontrolle der Anlagenverhältnisse aus der Ferne über das Internet. AUS DER PRAXIS Haupthaus der Schulanlage „Berufsbildende Schulen Einbeck“ Tafel Gesamtergebnis des Jahresheizenergieverbrauchs vor der Grundsanierung 2004 1446 MWh Sanierungsphase 2005 1289 MWh nach Grundsanierung 2006 900 MWh Verbrauch im Jahr 2007 900 MWh Sonderhefte Software Fachbücher Sonderhefte Software Fachbücher EP0908-817-825 21.08.2008 8:39 Uhr Seite 817 der Bauweise. Das vierte Gebäude und die Großsporthalle entstanden Anfang 1980. Sie verfügten über eine bessere Wärmedämmung, die jedoch weit unter den heutigen Standards liegt und zudem mit bauphysikalischen Mängeln behaftet ist. Die Wärmeerzeugungsanlagen für alle Häuser und die Sporthalle befinden sich in einem separaten Heizgebäude. Die Heizzentrale wurde 1980 erbaut und im gleichen Zuge die Heizwärmeversorgung der Liegenschaft auf Nahwärmeversorgung eingerichtet. Das Nahwärmesystem versorgt die weiter von den Schulkomplexen abgelegene Verwaltungsstelle Einbeck des Landkreises Northeim mit. Es ist extrem überdimensioniert und mindergedämmt. Maßnahmen zur Reduzierung der hohen Energiekosten, die nach der Errichtung punktuell durchgeführt wurden und erhebliche Mittel verschlangen, blieben ohne durchschlagende Erfolge. Denn nicht zuletzt fehlte hinsichtlich der Anlagentechnik ein ganzheitlicher Ansatz. Im Jahre 2005 bestand bei diesen Liegenschaften schließlich zwingender Handlungsbedarf für eine umfassende Sanierung der gebäudetechnischen Anlagen, die in der Grundsubstanz stark überaltert waren. Die realisierten Erneuerungen haben zu einem außerordentlichen Erfolg in der Gesamtbilanz der heizenergetischen Systemtechnik geführt. Eine der maßgeblichen Grundlagen für die erzielten Kostenminderungen wurden mit den Gebäudemanagement- und -automationssystemen der Fa. GFR aus Verl gelegt (Bild ). Die vom Planungsbüro vorgegebenen Regelstrategien - von der Einzelraumregelung über die Neuaufteilung der Heizkreise bis hin zum Kessel- und Pumpenmanagement - führten bereits während der Abstimmungs- und Einfahrphase in der ersten Heizperiode zu minimiertem Heizenergie- und Umwälzpumpenenergieeinsatz im Normalbetrieb. Das übergeordnete Gebäudemanagement, eingerichtet für die Fernüberwachung per Internet-Browser, erlaubte eine kontinuierliche Kontrolle der Anlagenverhältnisse (Bilder und ). Mit gesetzten und verbesserten Zielwerten konnten Stellschrauben zur Anpassung und Korrektur auch von fern vorgenommen werden. Direkte Kontrolle und die damit hervorgerufenen Handlungen waren bestimmend für die energieeffiziente Einstellung des Heizsystems. Die mit einer solch engen Begleitung des Anlagenbetriebs verbundenen Aufwendungen, die sich aus oftmals täglichem Einlinken in den Anlagenbetrieb (und den daraus folgenden Korrekturen) ergeben, stehen zusätzlich erschlossene Einsparpotentiale durch Betriebsoptimierungen gegenüber. Sanierung mit Neubemessung der Wärmeerzeugung Der Bemessung der Heizzentrale (Bild ), der Wärmeerzeuger und Systeme ging die konsequente Ermittlung der Heizlast für die Bestandgebäude voraus. Schlüssig und unumgänglich war, hieraus die Notwendigkeit einer Neubetrachtung aller hydraulischen Systeme abzuleiten, so auch die des Nahwärmenetzes. Die überdimensionalen Nahwärmeleitungen erforderten rechnerisch keinen nennenswerten Differenzdruck der Nahwärme-Hauptpumpen. Hieraus wurde abgeleitet, keine Kesselkreispumpen einzusetzen, sondern Hauptumwälzpumpen die Funktion der Kesselkreisförderung - in direkter Verbindung Wärmeerzeuger/ Nahwärmeeinspeisung - übernehmen zu lassen. Die Wärmeversorgung wurde über zwei Heizkessel sichergestellt: einen Brennwertkessel mit 525 kW als Führungs-Hauptwärmeerzeuger und einen Niedertemperaturkessel mit 400 kW zur Spitzenlastversorgung und zur Abdeckung einer Teil-Ausfallreserve. Energieeffizienz nach drei Winterperioden Die Brennerbetriebszeit des Hauptwärmeerzeugers von 6600 Betriebsstunden bis zum Beginn der Heizperiode 2007/2008 (oder eine Einschaltdauer von rund 40 % bezogen auf die gesamte Zeitspanne seit Inbetriebnahme), zeigt die hohe Auslastung der Wärmeerzeugung und den vortrefflich geregelten Modulationsbetrieb. Die Kesselregelung und Folgeschaltung erfolgt über GFR-Automationsstationen. Die Wärmeerzeuger selbst verfügen lediglich über eine sicherheitstechnische Grundausstattung. Die Überdimensionierung des sanierten Systems kennzeichnet sich u. a. dadurch, dass die Brennerlaufzeit des Niedertemperatur-Spitzenlastkessels mit weniger als 300 Betriebsstunden über den gleichen Zeitraum registriert ist, und mit einer Einschaltdauer von nur 2 % (ebenfalls im modulierenden, vorrangig Spitzenlast-Abdeckungsbetrieb) auskommt. Die geringe Zuschaltung des Niedertemperaturkessels ist auch ein Indiz dafür, dass die Kesselfolgezuschaltung und das Spitzenlast-Management über die Automatisierungskomponenten und den darauf abgestimmten Softwarelösungen greifen. Die zur Brennwertnutzung erforderlichen niedrigen Rücklauftemperaturen werden über die eingestellten hydraulischen Verhältnisse und die exakt abgestimmten regelungstechnischen Einrichtungen eingehalten. Elektropraktiker, Berlin 62 (2008) 9 818 AUS DER PRAXIS Energiemanagement - Zählerstände mit Benchmarks Energiemanagement - BHKW-Lastprognose Gebäudemanagementsystem Webvision EP0908-817-825 21.08.2008 8:40 Uhr Seite 818 Elektropraktiker, Berlin 62 (2008) 9 819 AUS DER PRAXIS Energiesparender Betrieb der Umwälzpumpen Bei der Neuauslegung wurden zwei parallel im Wechsel betriebene Nahwärmenetz-Umwälzpumpen DN 80 mit Drehzahlregelung eingesetzt. Die interne Regelung der Pumpendrehzahl in Abhängigkeit der Lastabforderung blieb ungenutzt. Eingerichtet wurde eine aufwendigere Differenzdruckerfassung an entfernt liegenden Schlechtpunkten des Nahwärmesystems in verschiedenen Unterstationen der Liegenschaften. Die Regelung der Pumpendrehzahl erfolgt über das Managementsoftware-System Webvision large. Eine Auswertung der Pumpenlaufzeiten und der Energieverbräuche zeigt, dass die Leistungsaufnahme der Nahwärme-Netzpumpen nur etwa 160 W im Mittel betrug. Dies ist für eine Liegenschaft dieser Größenordnung mit vier separaten Gebäudekomplexen und einer Großsporthalle ein beachtlich niedriger Wert. Dabei sind die Pumpen im gesamten hier betrachteten Erfassungszeitraum von 10000 h jeweils etwa 3600 h in Betrieb gewesen. Einzelraumregelung Alle Räume der Liegenschaft sind mit Raumbediengeräten vom Typ „DC-ERC 1“ mit Vandalenschutz ausgerüstet. Die vorstehenden Darlegungen zeigen die - über die eigentliche Raumtemperaturregelfunktion hinausgehenden - positiven Auswirkungen. Ohne die hydraulisch wirkenden Effekte der Einzelraumregelung - mit Reduzierung des Heizwassermengendurchflusses im Regelbetrieb sowie mit Absperrung im Nichtnutzungsfall - wären Minderungen der Pumpenleistung nicht in dem Umfang eingetreten. Zur Gesamtbetrachtung der erfolgreich durchgeführten Sanierungsmaßnahme konstatiert Planer Dipl.-Ing. G. Geese: „Selbst mit unseren Erfahrungen in Betriebsverbesserungen sowie kritischer Betrachtung üblicher, häufig nachlässiger Betriebsweise von Heizanlagen, hätten wir nicht erwartet, welches Verbesserungspotential allein durch die laufende regeltechnische Überwachung des Anlagenbetriebs mit Rückkoppeln der im Betrieb erfahrenen Werte zusätzlich erschlossen werden kann“. Heizanlage Jetzt bestellen! HUSS-MEDIEN Gmb H 10400 Berlin Direkt-Bestell-Service: Tel. 030 42151-325 · Fax 030 42151-468 E-Mail: bestellung@huss-shop.de www.huss-shop.de Kommentar mit Anwendungsempfehlungen zur Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR/LAR/RbALei) Enthält den Richtlinientext der MLAR und den Hinweis zu den abweichenden Richtlinientexten der baurechtlich eingeführten Leitungsanlagen-Richtlinien (LAR/RbALei) in den Bundesländern Die Kommentierung bezieht sich auf die einzelnen Absätze mit Praxisempfehlungen und die grafische Interpretation durch Zeichnungen und Maßangaben. Ausführliche Praxisempfehlungen und Praxisbeispiele helfen die Leitungsanlagen-Richtlinien bei bundesweiten Baustellen in die Praxis umzusetzen. Lippe/Wesche/Rosenwirth, Kommentar mit Anwendungsempfehlungen und Praxisbeispielen zur Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR/LAR/RbALei), 3., akt. u. erw. Aufl. 2007, 260 S., mit zahlr. Abb. u. Tab., Broschur, Bestell-Nr. 586 881 4, 96,00 Die Geltungsbereiche: - Leitungsanlagen in Flucht- und Rettungswegen - Leitungsdurchführungen durch feuerwiderstandsfähige Wände und Decken - Deckenabschottungsprinzip für Leitungsanlagen und Bodenabläufe - Installationsschachtprinzip nach DIN 4102- 4 und -11 - Elektrischer Funktionserhalt von Leitungsanlagen - Systemböden-Richtlinie - Elt Bau-Verordnung für elektrische Betriebsräume TIPP Firma/Name, Vorname Branche/Position z. Hd. Telefon Fax E-Mail Straße, Nr. Postfach Land/PLZ/Ort ep 0809 Ich bestelle zur Lieferung gegen Rechnung zzgl. Versandspesen zu den mir bekannten Geschäftsbedingungen beim huss-shop HUSS-MEDIEN Gmb H 10400 Berlin Expl. Bestell-Nr. Titel /Stück 586 881 4 Kommentar mit Anwendungsempfehlungen und Praxisbeispielen zur Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR/LAR / RbALei) 3. aktualisierte und erweiterte Auflage 2007 96,00 KUNDEN-NR. (siehe Adressaufkleber oder letzte Warenrechnung) Preisänderungen und Liefermöglichkeiten vorbehalten Datum Unterschrift EP0908-817-825 21.08.2008 8:40 Uhr Seite 819
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