Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung

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Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung
Raumlufttechnik
   Bild: Schiller-Krenz

                                                                                             Wärmerückgewinnungssysteme sind neben einer energieeffizienten Antriebstechnik
                                                                                             ein weiterer entscheidender Bestandteil in raumlufttechnischen Anlagen, mit dem
                                                                                             Betriebskosten eingespart werden können.

                             Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung

                             Energieeffizienz von RLT-Geräten
                             In Deutschland kommen jährlich zentrale RLT-Geräte mit einer elektrischen Leistung von über 700 MW auf den Markt.
                             Eine Studie verdeutlicht, dass eine Steigerung der Effizienz zur Reduzierung des Elektroenergiebedarfs künftig im
                             Wesentlichen über die Reduktion der internen und externen Drücke erfolgen muss, weil bei der Ventilatorantriebseinheit
                             keine wesentliche Steigerung des Systemwirkungsgrads mehr zu erwarten ist. Die Notwendigkeit entsteht auch durch
                             eine abzusehende Steigerung der noch geringen Ausrüstungsquote mit hochwertigen Wärmerückgewinnungseinheiten,
                             deren Nutzung einen zusätzlichen Strömungswiderstand bedeutet.

          Neben dem thermischen Energiebedarf für                                                                                                   Bild 1
          Heizung und Kühlung ist der Elektroener-                                                                                                  Statistische Verteilung
          giebedarf der zweite große Energiever-                                                                                                    der ausgelegten
          braucher in raumlufttechnischen Anlagen und                                                                                               Volumenströme.
      Geräten (RLT-Geräten). Mit beiden energie-
      relevanten Komplexen befasste sich eine Studie,
      die am Umwelt-Campus Birkenfeld, Fachhoch-
      schule Trier, durchgeführt wurde. Sie analysierte
      insgesamt 13 893 RLT-Geräte und deren Aus-
      legungsdaten.
           Es handelte sich dabei um marktbezogene
                                                               Bild: Schiller-Krenz

      und reale Geräteauslegungen eines Herstellers
      aus den Jahren 2003 bis 2009. Es wurden
      bewusst Auslegungen im Angebotsstadium und

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0332_KAUP 36                                                                                                                                                          17.02.2010 15:51:19 Uhr
Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung
Raumlufttechnik
         Bild: Schiller-Krenz

                                                                                                                      Bild: Schiller-Krenz
        Bild 2                   Statistische Verteilung der externen Zuluftwiderstände.                             Bild 3                  Statistische Verteilung der externen Abluftwiderstände.
         Bild: Schiller-Krenz

                                                                                                                      Bild: Schiller-Krenz

        Bild 4                   Statistische Verteilung der Gesamtwiderstände (Zuluft).          p                  Bild 5                  Statistische Verteilung der Gesamtwiderstände (Abluft).
                                                                                           = qV

        nicht ausgeführte Geräte zur Auswertung heran-     Leistung von zentralen RLT-Geräten bis zu 724 MW,                                                               Die Verteilung der analysierten Daten stimmte
        gezogen, um unternehmensspezifische Einflüsse      wenn man eine Leistungsaufnahme von 7,30 kW                                                                mit einer ersten Studie, in der zwei weitere Daten-
        zu minimieren. Da die Analyse auf den Daten S =proV durchschnittlichem
                                                                   M   A
                                                                                    Zuluftgerät und 5,77 kW                                                           banken mit einer Gesamtheit von 30 022 und
        eines Herstellers beruht, können die Ergebnisse    pro Abluftgerät ansetzt und berücksichtigt, dass                                                           53 597 Stichproben untersucht wurden, sehr gut
        in ihrer absoluten Größe im Verhältnis zum ge-     rund 80,9 % der Geräte zwei Ventilatoren (Zu- und                                                          überein. Insbesondere eine zweite, hiervon unab-
        samten Markt statistisch abweichen, allerdings     Abluft) besitzen.                                                                                          hängige Datenbank weist nahezu eine Deckungs-
        dürfte diese Abweichung aufgrund der sehr              Grundsätzlich wird der Elektroenergiebedarf                                                            gleichheit mit der in dieser Studie analysierten
                                                        P =q      p
        großen Datenmenge und aufgrund der hohen L (PmV) eines RLT-Gerätes oder einer RLT-Anlage                                                                      Datenbank auf (Bild 1).
        Übereinstimmung mit vorangegangenen Studien        durch drei Faktoren bestimmt. Ihre Beziehung
        nur gering sein (Bild 1). Die Studie kann auf      zueinander beeinflusst den Elektroenergiebedarf                                                            Differenzdruck
        jeden Fall im Hinblick auf die Entwicklungsten-    einer RLT-Anlage:                                                                                          Der zweite energierelevante Faktor ist der zu über-
        denzen des Marktes als repräsentativ bewertet                                                                                                                 windende Differenzdruck (∆p) in der RLT-Anlage,
                                                                 q     p
        werden.                                            Pm = V                                                                                                     der intern durch die installierten Komponenten und
                                                                                                      S
                                                                                                                                                                      extern durch das angeschlossene Kanalnetz be-
                                Elektroenergiebedarf                                       mit:                                                                       stimmt wird. Analysiert wurde dabei der Anteil des
                                                                                           qV geförderter Volumenstrom in m3/s                                        externen Widerstands am Gesamtdruck der unter-
             In Deutschland werden jedes Jahr rund 61 000                                  ∆p Gesamtdifferenzdruck in Pa                                              suchten RLT-Geräte.
        zentrale RLT-Geräte auf den Markt gebracht [1].                                    ηS Systemwirkungsgrad                                                           Aus Bild 2 und Bild 3 wird deutlich, dass der
        Die durchschnittliche Luftmenge dieser Geräte                                           des Ventilatorantriebssystems                                         externe Widerstand auf der Zuluftseite im Mittel
        liegt bei 14 460 m3/h. Laut Energieeinsparverord-                                                                                                             bei 587 Pa und bei 544 Pa auf der Abluftseite liegt,
        nung EnEV 2009 [2] dürfen RLT-Geräte eine maxi-                                    Volumenstrom                                                               die Streubreite der externen Widerstände beson-
        male spezifische Ventilatorleistung von 2000 W/                                    Der Volumenstrom wird wesentlich durch die An-                             ders auf der Zuluftseite aber sehr groß ist und zwi-
        (m3/s) entsprechend der SFP-Klasse-4 (Specific                                     wendung selbst bestimmt. Der gewichtete mittlere                           schen 100 und rund 1800 Pa variiert. Abluftseitig
        Fan Power) gemäß EN 13 779 [3] aufweisen.                                          geförderte Volumenstrom aller ausgewerteten Ge-                            ist zwar der Mittelwert der externen Drücke
             Im Durchschnitt liegen die SFP-Werte der ana-                                 räte lag bei 14 460 m3/h Zuluft und 13 896 m3/h                            nahezu gleich dem Mittelwert auf der Zuluftseite,
        lysierten Zuluftgeräte in den letzten fünf Jahren                                  Abluft. Ingesamt handelt es sich bei den zur Aus-                          allerdings streuen die Werte geringer zwischen
        bei 1916 W/(m3/s) und die der Abluftgeräte bei                                     wertung herangezogenen RLT-Geräten zu 5,8 %                                100 und etwa 1100 Pa.
        1571 W/(m3/s) [4]. Im gewichteten Mittel liegt der                                 um reine Abluftgeräte, 13,3 % sind Zuluftgeräte                                 Die internen Widerstände werden durch die
        mittlere SFP-Wert pro Ventilatoreinheit bei 1764 W/                                und 80,9 % wurden als kombinierte Zu- und Ab-                              lufttechnischen Komponenten selbst und durch
        (m3/s). Damit beträgt die jährlich neu installierte                                luftgeräte ausgelegt.                                                      ihre Gestaltung, also ihre Dimensionierung, be-

                                                                                                                                                                      TGA Fachplaner 3-2010                          37
0332_KAUP 37                                                                                                                                                                                             17.02.2010 15:51:24 Uhr
Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung
Bild: Schiller-Krenz
                            Raumlufttechnik

                                                                                                                      Bild: Schiller-Krenz
  Bild 6                    Statistische Verteilung der Ventilatorwirkungsgrade (Zuluft).                            Bild 7                  Statistische Verteilung der Ventilatorwirkungsgrade (Abluft).

                                                                                                        p
                                                                                            Pm = q V
                                                                                                        S

                                                                                                S   =   M   A
   Bild: Schiller-Krenz

                                                                                                                      Bild: Schiller-Krenz

                                                                                            PL = q V    p
  Bild 8                    Statistische Verteilung der Systemwirkungsgrade (Zuluft).                                Bild 9                  Statistische Verteilung der Systemwirkungsgrade (Abluft).

                                                                                                    PL q V p
  stimmt. Da in den Energiebedarf die Addition der                                          V   =      =                                                               in den letzten Jahren direktgetriebene Ventilator-
                                                                                                    PW    PW
  internen und externen Widerstände eingeht, ist der                                                                                                                   systeme durchgesetzt haben und damit die
  Wert von beiden Anteilen abhängig.                                                         Aus Bild 6 und Bild 7 erkennt man die Streu-                              Antriebsverluste entfallen.
       Bezogen auf den Gesamtdruck, also die                                            breite der Ventilatorwirkungsgrade auf der Zuluft-
  Summe von externen und internen Widerständen,                                         und Abluftseite der RLT-Geräte. Im Mittel ergab                                Spezifische Leistungsaufnahme
  ergibt sich damit eine ähnliche Abhängigkeit                                          sich für die Zuluftseite ein Ventilatorwirkungsgrad                            Aus den Wirkungsgraden des Antriebssystems, dem
  (Bild 4 und Bild 5) wie bei den externen Widerstän-                                   von 69,2 % und auf der Abluftseite erwartungs-                                 Volumenstrom und dem Gesamtdruck setzt sich die
  den. Der mittlere Gesamtdruck, bezogen auf alle                                       gemäß ein fast identischer Wirkungsgrad von                                    spezifische Leistungsaufnahme (Specific Fan Power)
  RLT-Geräte, lag auf der Zuluftseite bei 1115 Pa                                       69,3 %, weil in beiden Fällen die gleiche Technik                              zusammen. In Bild 10 und Bild 11 erkennt man sehr
  und auf der Abluftseite bei 902 Pa. Allerdings                                        verwendet wird.                                                                deutlich die starke Streuung der SFP-Werte analog
  unterscheiden sich die Streubereiche von Zu- und                                           In Bild 8 und Bild 9 sind die Systemwirkungs-                             zur Streuung der Gesamtdrücke.
  Abluft im Gegensatz zum externen Widerstand nur                                       grade dargestellt, die sich aus den weiteren                                        Im Mittel lagen die SFP-Werte auf der Zuluft-
  unwesentlich.                                                                         Wirkungsgraden (Motor, Antriebe und Drehzahlre-                                seite bei 1916 W/(m3/s) und auf der Abluftseite bei
  Pm = q V 
             p                                                                         gelung) im Zusammenhang mit dem Ventilatorwir-                                 1571 W/(m3/s). Unter Berücksichtigung des Anteils
  Systemwirkungsgrad
             S                                                                         kungsgrad ergeben. Bei den Systemwirkungsgra-                                  kombinierter Zu- und Abluftgeräte (80,9 %) hat
  Der Systemwirkungsgrad (ηS) des Ventilatoran-                                         den zeigte sich ein differenziertes Bild, da die                               demnach ein RLT-Gerät im Mittel einen SFP-Wert
  triebssystems wird durch drei Einzelwirkungs-                                         Motoren aufgrund der höheren erforderlichen Leis-                              von 2505 W/(m3/s) für beide Ventilatoren. Im ge-
  grade bestimmt: p                                                                    tung in der Zuluft im Durchschnitt größer als in der                           wichteten Mittel beträgt der mittlere SFP-Wert pro
       Pm = q V 
  S = V  M SA                                                                    Abluft sind und damit bessere Motor- und An-                                   Ventilatoreinheit 1764 W/(m3/s).
                                                                                        triebswirkungsgrade zu erwarten waren.                                              Während der letzten fünf Jahre ergab sich fol-
        mit:                                                                                 So ergab sich auf der Zuluftseite bei einer mitt-                         gende Entwicklung: Auf der Zuluftseite haben sich
   ηV Wirkungsgrad des Ventilators                                                      leren Wellenleistung von 6,18 kW ein mittlerer Sys-                            im Mittel die SFP-Werte von 1931 W/(m3/s) in 2005
   ηM Motorwirkungsgrad                                                                 temwirkungsgrad von 54,5 %. Auf der Abluftseite                                auf 1870 W/(m3/s) in 2009 um 3,2 % reduziert
        
        q VS =p
                V  M  A
  PηL = Antriebs-
     A
                     und Regelungswirkungsgrad                                          lag der mittlere Systemwirkungsgrad bei einer mitt-                            (Bild 12).
        Der Wirkungsgrad des Ventilators ergibt sich                                    leren Wellenleistung von 4,84 kW bei 53,8 %.                                        Bei diesem Ergebnis ist auffällig, dass die
   aus der Luftleistung                                                                      Die aufgenommene Motorleistung lag dabei                                  SFP-Werte in der Zuluft proportional zum Volu-
                                                                                        im Mittel bei 7,30 kW (Zuluft) zu 5,77 kW (Abluft).                            menstrom von rund 2000 W/(m3/s) auf etwa
                          PL = q V  p                                                 Hieraus errechnet sich ein mittlerer Motor-                                    1200 W/(m3/s) sinken. Im Gegensatz dazu ist der
                           PL q V  p                                                  Antriebswirkungsgrad von 84,7 % (Zuluft) zu                                    mittlere SFP-Wert als Funktion des Volumenstroms
   =                         =
                            W derPdafür
                          Pund       W  benötigten Wellenleistung PW.                   83,8 % (Abluft). Die Werte sind so hoch, weil sich                             in der Abluft konstant.

  38                                                 TGA Fachplaner 3-2010
           P q  p
        = L = V
           PW
0332_KAUP 38    PW                                                                                                                                                                                              17.02.2010 15:51:28 Uhr
Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung
Raumlufttechnik
         Bild: Schiller-Krenz

                                                                                                                     Bild: Schiller-Krenz
        Bild 10                   Statistische Verteilung der SFP-Werte von RLT-Zuluftgeräten.                      Bild 11                 Statistische Verteilung der SFP-Werte von RLT-Abluftgeräten.
         Bild: Schiller-Krenz

                                                                                                                     Bild: Schiller-Krenz

        Bild 12 Auswertung von SFP-Werten von RLT-Zuluftgeräten.                                                    Bild 13 Auswertung von SFP-Werten von RLT-Abluftgeräten.

             In der Abluft ist der SFP-Wert im Mittel von                                  die Wärmerückgewinnung (WRG) künftig noch                               einstimmung der beiden Analysen bezieht
        1562 W/(m3/s) in 2005 auf 1625 W/(m3/s) in 2009                                    stärker eingesetzt werden.                                              den Differenzdruck der WRG-Systeme eben-
        um 4 % gestiegen (Bild 13). Dies ist auf die                                            Im Rahmen der Studie wurde auch der Ein-                           falls ein, der in der Umfrage im Mittel bei
        Erhöhung der durchschnittlichen Temperatur-                                        satz von Wärmerückgewinnungseinrichtungen in                            192 Pa lag.
        übertragungsgrade der Wärmerückgewinnungs-                                         den untersuchten RLT-Geräten analysiert. Dabei                               Die immer wichtigere Rolle der Wärmerückge-
        einrichtungen im gleichen Auswertungszeitraum                                      ergab sich eine Nutzung der WRG von 52,0 %                              winnung kann auch dadurch dokumentiert wer-
        zurückzuführen, welche in der Abluft einen höhe-                                   der WRG-tauglichen RLT-Geräte, die sowohl Zuluft                        den, dass man die geforderten Übertragungsgrade
        ren Apparateaufwand (größere WRG-Einrich-                                          als auch Abluft fördern. Es wurde also nur                              im Jahresvergleich darstellt. Danach hat sich von
        tungen, aufwendigere Filtertechnik, indirekte                                      etwa jedes zweite Gerät mit WRG ausgestattet,                           2005 bis heute der mittlere Übertragungsgrad von
        Verdunstungstechnik etc.) erfordern. Auf der                                       das mit WRG ausgestattet werden könnte. Der                             58,1 % auf 64,8 % deutlich erhöht (Bild 17). Man
        Zuluftseite wird dagegen durch die Reduktion                                       durchschnittliche Temperaturübertragungsgrad                            erkennt an Bild 18 aber auch, dass der Übertra-
        des Apparateaufwands für die Übertragung                                           lag allerdings bei 62,4 % und damit unerwartet                          gungsgrad mit Differenzdruck der WRG „erkauft“
        von Primärenergie der notwendige WRG-Aufwand                                       hoch. Die Verteilung und Streuung der Über-                             werden muss. Der durchschnittliche Differenz-
        substituiert.                                                                      tragungsgrade zeigt Bild 14.                                            druck der WRG stieg allerdings von 2005 moderat
                                                                                                Des Weiteren wurde der Differenzdruck der                          von 152 Pa auf 175 Pa in 2009.
                                Wärmerückgewinnung                                         eingesetzten WRG-Einrichtungen untersucht.                                   Der Zusammenhang von steigendem Diffe-
                                                                                           Dabei lag der mittlere Differenzdruck der WRG                           renzdruck und steigendem Übertragungsgrad kann
            Wärmerückgewinnungssysteme werden seit                                         in der Zuluft bei 168 Pa und in der Abluft bei                          auch statistisch aufgezeigt werden (Bild 19). Man
        Jahren zur effizienten Reduktion des benötigten                                    177 Pa (Bild 15).                                                       erkennt aber auch anhand der großen Streuung,
        thermischen Primärenergiebedarfs in raumluft-                                           Man erkennt auch an der statistischen Ver-                         dass durch die Wahl des Strömungsquerschnittes
        technischen Geräten und Anlagen eingesetzt.                                        teilung der Übertragungsgrade die große Streuung                        niedrige Widerstände bei hohen Übertragungs-
        Diese Effizienzmaßnahme gehört spätestens seit                                     der Werte (Bild 16). Allerdings stimmen die Er-                         graden möglich sind.
        Inkrafttreten der EnEV 2009 am 1. Oktober 2009                                     gebnisse sehr gut mit einer aktuellen Befragung
        definitiv zum Stand der Technik: In § 15 EnEV                                      eines Herstellers von WRG-Systemen [6] überein.                               Normative Anforderungen
        werden für sämtliche raumlufttechnischen Anla-                                     Der mittlere WRG-Übertragungsgrad lag in dieser
        gen ab einem Volumenstrom von 4000 m3/h Wär-                                       Befragung bei 62,8 % gegenüber den 62,4 %                               Elektroenergiebedarf
        merückgewinnungseinrichtungen entsprechend                                         der vorliegenden Studie. Der wesentliche Unter-                         Die aufgenommene Leistung der gesamten RLT-
        der Klasse H3 nach DIN EN 13 053 [5] zwingend                                      schied lag in der Streuung der Übertragungs-                            Anlage wird durch die SFP-Klassen der EN 13 779
        gefordert. Aber nicht nur aus diesem Grund, son-                                   grade, was allerdings mit der Fragestellung                             definiert. Die spezifische Ventilatorleistung (Speci-
        dern auch wegen steigender Energiepreise wird                                      der Umfrage zu erklären ist. Die gute Über-                             fic Fan Power) beschreibt die Leistungsaufnahme,

                                                                                                                                                                   TGA Fachplaner 3-2010                               39
0332_KAUP 39                                                                                                                                                                                               17.02.2010 15:51:31 Uhr
Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung
Bild: Schiller-Krenz
                           Raumlufttechnik

                                                                                                             Bild: Schiller-Krenz
   Bild 14                 Statistische Verteilung der Temperaturübertragungsgrade von WRG-Einrichtungen.   Bild 15                 Statistische Verteilung der mittleren Differenzdrücke von WRG-Einrichtungen (Zu- und Abluft).
    Bild: Schiller-Krenz

                                                                                                             Bild: Schiller-Krenz

   Bild 16                 Statistische Verteilung der Übertragungsgrade von WRG-Einrichtungen.             Bild 17                 Entwicklung der mittleren Übertragungsgrade von WRG-Einrichtungen.

   die notwendig ist, um einen Volumenstrom von                                   werden dazu noch weitere zusätzliche Festlegun-
                                                                                                                                                              Tabelle 1
   1 m3/s zu fördern. Sie stellt somit die Leistungs-                             gen getroffen werden, welche sich auf die aufge-
   aufnahme (Pm) bezogen auf den Volumenstrom (qV)                                nommene Leistung des Ventilator-Antriebssystems                             Klasseneinteilung der Leistungsaufnahme Pm
   dar. Die heute gültigen Klassen sind aus Tabelle 1                             und die maximalen Durchgangsgeschwindigkeiten
   zu ersehen.                                                                    beziehen [7].
                                                                                                                                                              Klasse                       PSFP in W/(m3/s)
        Nimmt man z. B. die durch die EnEV 2009 ge-
   forderte SFP-Klasse SFP 4, darf in der RLT-Anlage                              Wärmerückgewinnung                                   SFP 1            ≤ 500
   eine maximale Leistungsaufnahme von 2000 W/                                    Die geplanten Ergänzungen zur DIN EN 13 053 [8]      SFP 2            ≤ 750
   (m3/s) nicht überschritten werden. Für untypische                              berücksichtigen die Anforderungen an die WRG
   Komponenten wie Schwebstofffilter, Gasfilter usw.                              und berechnen sich aus den Leistungsdaten der        SFP 3           ≤ 1250
   wurden Zuschläge definiert, die in Ansatz gebracht                             EN 308. Damit liegen als Eckparameter die Außen-     SFP 4           ≤ 2000
   werden können (Tabelle 2).                                                     lufttemperatur mit + 5 °C und die Ablufttemperatur
                                                                                                                                       SFP 5           ≤ 3000
        Auch für besonders effiziente WRG-Systeme                                 mit + 25 °C als Bezugstemperaturen fest. Die
   gilt diese Zuschlagsregelung, um gute WRG-Sys-                                 kombinierten Kennzahlen gelten allerdings nur für    SFP 6           ≤ 4000
   teme nicht durch eine unpassende Klassenfest-                                  diesen Betriebszustand und dürfen nicht direkt auf
                                                                                                                                       SFP 7           > 4500
   legung zu benachteiligen. Mit dieser Zuschlags-                                andere Betriebszustände übertragen werden. Sie
   regelung wird eine bedarfsgerechte Einteilung der                              sind dann für andere
   Anlagen ermöglicht. Hat beispielsweise eine RLT-                               Temperaturen aus den         Tabelle 2
   Anlage eine HEPA-Filterstufe und eine besonders                                originären Kennzahlen
   effiziente WRG mit der Klasse H1 nach EN 13053,                                (Rückwärmezahl        ϕ)
                                                                                                               Zusätzlich zu berücksichtigende spezifische Leistungsaufnahmen
   wird die Anlage im Gegensatz zur „normalen“                                    und      (Leistungszahl
   Anlage nicht mit 2000 W / (m3/s) als Grenzwert                                 (COP) ε) neu zu be-          Komponente                              zusätzlich PSFP in W/(m3/s)
   bewertet, sondern mit 3300 W/(m3/s). Diese Zu-                                 rechnen.
   schlagsregelung wurde auch in der EnEV 2009                                         Tabelle 3 definiert     zusätzliche Filterstufe                 + 300
   berücksichtigt.                                                                die neuen WRG-Klas-          HEPA-Filter                             + 1000
        Man erkennt, dass heute die Klasse SFP 4 im                               sen in Abhängigkeit
                                                                                                               Gasfilter                               + 300
   Mittel den Stand der Technik gut repräsentiert,                                des energetischen Wir-
   dass aber durch die Streubreite der SFP-Werte                                  kungsgrades nach DIN         WRG-Klasse H1 bis H2                    + 300
   sämtliche Klassen erfasst und in der Praxis in ihrer                           EN 13 053 bei aus-
                                                                                                               Hochleistungskühler                     + 300
   Breite auch benötigt werden. In DIN EN 13 053                                  geglichenen Massen-

   40                                            TGA Fachplaner 3-2010

0332_KAUP 40                                                                                                                                                                                                   17.02.2010 15:51:35 Uhr
Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung
Raumlufttechnik
         Bild: Schiller-Krenz

                                                                                                                    Bild: Schiller-Krenz
        Bild 18                   Entwicklung der mittleren Druckverluste von WRG-Einrichtungen.                   Bild 19                 Statistische Verteilung der Druckverluste von WRG-Einrichtungen zum Übertragungsgrad.

                Tabelle 3                                                                  Tabelle 4                                                                                           Literatur
                                                                                                                                                                                               [1] Studie zum Einsatz und Potenzial
                Geplante WRG-Klassen nach EN 13 053                                        Basiswerte der geplanten WRG-Klassen nach                                    EN 13 053                  der WRG in RLT-Geräten, Umwelt-
                                                                                                                                                                                                   Campus Birkenfeld und Hersteller-
                                                                                                                                                                                                   verband Raumlufttechnische Ge-
                Klasse                                ηe 1:1 in %                          Klasse      ϕ in %              ∆pHRS in Pa                 ε                  ηe in %                  räte e. V., 2009
                                                                                                                                                                                               [2] EnEV 2009: Verordnung über ener-
                H1                                    71                                   H1          75                  2 × 280                     19,5               71                       giesparenden Wärmeschutz und
                                                                                                                                                                                                   energiesparende Anlagentechnik
                H2                                    64                                   H2          67                  2 × 230                     21,2               64                       bei Gebäuden (Energieeinspar-
                                                                                                                                                                                                   verordnung – EnEV). Änderungs-
                H3                                    55                                   H3          57                  2 × 170                     24,2               55                       verordnung vom 29. April 2009,
                                                                                                                                                                                                   BGBl. I S. 954
                H4                                    45                                   H4          47                  2 × 125                     27,3               45
                                                                                                                                                                                               [3] DIN EN 13 779: Lüftung       von
                H5                                    45                                   H5          37                  2 × 100                     26,9               36                       Nichtwohngebäuden – Allgemeine
                                                                                                                                                                                                   Grundlagen und Anforderungen
                H6                                    keine Anforderung                    H6          keine Anforderung                                                                           für Lüftungs- und Klimaanlagen
                                                                                                                                                                                                   und Raumkühlsysteme. Berlin:
                                                                                                                                                                                                   Beuth Verlag, September 2007
                                                                                                                                                                  [4]   Studie zur Energieeffizienz von RLT-Geräten, Umwelt-Cam-
                                                                                                                                                                        pus Birkenfeld, 2009
                                                                                                                                                                  [5]   DIN EN 13 053 Lüftung von Gebäuden – Zentrale raum-
        strömen von 1 : 1, also m 1 /m
                                       2 = 1. Diese Fest-                                    Im Vergleich der letzten Jahre wird aber                                  lufttechnische Geräte – Leistungskenndaten für Geräte,
        legung entspricht auch üblichen Betriebs-                                        auch erkennbar, dass die Antriebstechnik weit                                  Komponenten und Baueinheiten. Berlin: Beuth Verlag,
        bedingungen.                                                                     fortgeschritten ist und dass wesentliche Steige-                               September 2007
                                                                                                                                                                  [6]   Umfrage zur Effizienz von WRG-Systemen (Umfang 80 RLT-
             Damit liegen heute die mittleren Über-                                      rungen der Effizienz und damit des Systems-
                                                                                                                                                                        Gerätehersteller). Hovalwerk AG, 2009
        tragungsgrade in der geplanten Klasse H3 und                                     wirkungsgrades hier nicht mehr zu erwarten                               [7]   Kaup, Christoph: Elektroenergiebedarf von raumlufttechni-
        fast in der Klasse H2. Aber auch hier werden                                     sind. Zielrichtung der Entwicklung muss die                                    schen Geräten und deren Potenziale zur Energieeinsparung.
        durch die Streuung der Werte nahezu sämt-                                        Reduktion der beiden Druckanteile (interne und                                 Düsseldorf: Springer VDI Verlag, HLH 11-2009
                                                                                                                                                                  [8]   Amendment zur EN 13053 Lüftung von Gebäuden – Zentrale
        liche Klassen erfasst. Allerdings zeigt die                                      externe Drücke) sein.
                                                                                                                                                                        raumlufttechnische Geräte; Komponenten und Baueinheiten:
        Studie eindeutig einen Trend zu Systemen                                              Im Gegensatz hierzu ist ein Trend zu hoch-                                CEN / TC 156 Dokument N927, 2009
        mit hohem Übertragungsgrad. Tabelle 3 berück-                                    effizienten Wärmerückgewinnungseinrichtungen
        sichtigt die in Tabelle 4 dokumentierten Basis-                                  sehr deutlich festzustellen. Dieser Trend wird
        werte.                                                                           sich auch im Hinblick auf die Einführung der
                                                                                         gesetzlichen Vorgaben weiter fortsetzen. Denn
                                Zusammenfassung                                          eine Nutzungsquote der WRG von rund 50 % ist
                                                                                         deutlich zu niedrig. Dieses Ergebnis steht ambi-
             Die Analyse des Elektroenergiebedarfs von                                   valent zu den Ergebnissen der durchschnitt-
        raumlufttechnischen Anlagen und Geräten darf                                     lich ausgelegten Übertragungsgrade von heute
        sich nicht auf die Bewertung der Ventilator-                                     rund 65 %.
        antriebseinheit beschränken. Denn neben der                                           Anreizprogramme können zu einer weiteren
        Güte des Antriebsystems, beschrieben durch                                       Steigerung der mittleren Übertragungsgrade                                Christoph Kaup
        den Systemwirkungsgrad, spielt auch die Dimen-                                   führen, daneben muss der generelle Einsatz                               Dr.-Ing., ist Lehrbeauftragter für Energieeffizienz
        sionierung des Gesamtsystems im Hinblick auf                                     der Wärmerückgewinnung forciert werden. Hier                             und Wärmerückgewinnung am Umwelt-Campus
        einen niedrigen Druckabfall eine entscheidende                                   wird die EnEV 2009 einen deutlichen Effekt                               Birkenfeld der FH Trier, Vorstandsmitglied und
        Rolle.                                                                           im Markt erzeugen. Mit den beiden Normen                                 Obmann für Technik des Herstellerverbands

             Aus den Ergebnissen der Studie wird ersicht-                                DIN EN 13 053 und DIN EN 13 779 stehen nun                               Raumlufttechnische Geräte e.V., Geschäfts-
                                                                                                                                                                  führender Gesellschafter der Howatherm Klima-
        lich, dass die Streubreite der Auslegungen, insbe-                               auch die geeigneten Werkzeuge zur Beurteilung
                                                                                                                                                                  technik GmbH (www.howatherm.de) in Brücken
        sondere der zu überwindenden Drücke beträcht-                                    der Energieeffizienz von RLT-Anlagen zur Ver-
                                                                                                                                                                  und Mitglied in verschiedenen Normungs-
        lich ist. Aber im Mittel der Auslegungen wird auch                               fügung. ◾                                                                gremien, z. B. DIN EN 13 779, DIN EN 13 053,
        heute schon der Trend zu energieeffizienten An-                                                                                                           DIN EN 1886 und in Richtlinienausschüssen,
        trieben deutlich.                                                                                                                                         z. B. VDI 6022, VDI 3803 und VDI 2071.

                                                                                                                                                                  TGA Fachplaner 3-2010                                        41
0332_KAUP 41                                                                                                                                                                                                       17.02.2010 15:51:37 Uhr
Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung Energieeffizienz von RLT-Geräten - Elektroenergiebedarf und Wärmerückgewinnung
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