Jedes Jahr im Sommer steigt der Energieaufwand für Lüftung und Kühlung in den Unternehmen. Das müsste nicht sein, denn gerade bei Lüftung und Kühlung liegt enormes Einsparungspotential brach. Um dies zu verstehen, muss man jedoch technisch versiert sein und sich mit dem Thema auseinandersetzen. ConPlusUltra hat dies für interessierte Betriebe gemacht und einen Überblick zu den wichtigsten Fakten zu Lüftung und Kühlung erstellt.
Lüftung
Das Lüftungsgerät
Für die mechanische Belüftung eines Gebäudes werden Lüftungsgeräte eingesetzt. Diese haben folgende Aufgaben:
- Förderung der Zu- und Abluft mittels Ventilatoren
- Filterung
- Wärmerückgewinnung (WRG) aus der Abluft
- Erwärmung bzw. Kühlung der Zuluft
- Be- und Entfeuchtung der Zuluft
Energieeinsatz
Der Großteil der erforderlichen elektrischen Energie entfällt in abhängig von Luftmenge und Druckverlusten auf den Antriebsstrom der Ventilatoren. Lüftungsanlagen benötigen ca. 0,4 – 0,7 Wh je m³ geförderter Luft an elektrischer Energie für den Antrieb der Zu- und Abluftventilatoren. Sind elektrische Dampfbefeuchter im Einsatz, erhöht sich der Strombedarf um ca. 10-20%. Der Energiebedarf elektrischer Nachheizer kann deutlich über dem der Ventilatoren liegen.
Thermische Energie wird für die Zulufterwärmung und -kühlung benötigt, der jährliche Energiebedarf ist abhängig von der Anwendung und dem Gebäudebedarf. Generell sollte die Lüftung nicht zur Beheizung und Kühlung eines Gebäudes dienen, da dazu hohe Luftmengen erforderlich sind.
Einsparungspotentiale Lüftung
Folgende Einsparungspotentiale treten häufig auf:
- Bedarfsabhängige Regelung: Zeitprogramm, CO2-Fühler
Vorteil: Reduktion Luftmenge
Einsparungspotential: 20 – 60%
(Begrenzung durch Betriebsanlagengenehmigung: Luftwechsel bzw. Luftmenge je Person muss während Betriebszeiten gewährleistet bleiben) - Regelmäßige Wartung, Filtertausch
Vorteil: Hygiene, Reduktion Druckverlust
Einsparungspotential: 10 – 15% - Wärmerückgewinnung nachrüsten
Vorteil: Reduktion thermische Energie zur Zulufterwärmung/-kühlung
Einsparungspotential: 40 – 70% - Antriebstechnik Ventilator optimieren
Vorteil: Reduktion elektrische Antriebsenergie
Einsparungspotential: 10 – 20%
Checkliste Lüftungsanlage
Nachfolgende Checkliste soll einen Überblick über die Einsparungspotentiale geben und wo diese zu finden sind:
Fazit
Bei einer bestehenden Lüftungsanlage liegt das größte Einsparungspotential mit ca. 30% in einer bedarfsabhängigen Betriebsweise sowie genereller Reduktion der Luftmenge. Dies ist im Normalfall mit geringem regelungstechnischem Aufwand realisierbar. Darüber hinaus sollte der Einsatz einer Wärmerückgewinnung selbstverständlich sein. Die regelmäßige Wartung einer Lüftungsanlage ist Grundvoraussetzung für einen zuverlässigen und effizienten Betrieb.
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Klimatisierung der Betriebsgebäude
Die Anzahl der Hitzetage (=Tage mit Temperaturen über 30°C) steigt in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich an. Beispielsweise lagen im Betrachtungszeitraum 1970 – 2000 in Wien jährlich durchschnittlich 15 Hitzetage vor, 2017 lag der Wert bereits bei 38 Tagen. Dieser Umstand führt zu einem erhöhten Kühlbedarf in Gebäuden (Quelle ZAMG).
Energieeinsatz der Klimaanlage
Zur Klimatisierung von Gebäuden kommt hauptsächlich Kompressionskälte zum Einsatz. Es wird dazu, wie bei einem Kühlschrank, ein Verdichter mittels elektrischer Energie betrieben. Alternative Kühltechniken wie Adsorptions- oder Absorptionskältemaschinen werden hier nicht näher behandelt.
Je mehr Kälteenergie mit dem eingesetzten Strom bereitgestellt werden kann, umso effizienter arbeitet die Kältemaschine. Ein Maß dafür ist der EER (Energy Efficiency Ratio) auch COPKühl oder Kälteleistungszahl. Je höher dieser Wert ist, umso weniger Strom muss zur Kühlung eingesetzt werden. TIPP: Nicht mit COPHeiz verwechseln!
Entsprechend des EER-Wertes lassen sich Klimageräte in Effizienzklassen einteilen:
Obiges Beispiel zeigt die mögliche Energieeinsparung bei Tausch eines älteren Gerätes (Klasse F) auf ein hochwertigeres Gerät (Klasse A). Der Strombedarf kann um ca. 34% reduziert werden.
Zur Bewertung der Energieeffizienz der Anlage kann zusätzlich zum COP der Saisonale EER (SEER) herangezogen werden. Damit wird das Teillastverhalten in den Übergangszeiten einbezogen, diese Kenngröße stellt damit einen realitätsnäheren Wert dar. Im Teillastbereich sind moderne drehzahlgeregelte Inverter-Klimageräte deutlich energiesparender als alte Anlagen mit fixer Motordrehzahl.
Einsparpotentiale im Bereich der Klimatisierung
- Reduktion des außeninduzierten Kältebedarfs durch außenliegende Verschattung wie z.B.
- Markise
- Passive Verschattungselemente
- Folien
- Raffstore
- Rollläden
Vorteil: der Wärmeeintrag ins Gebäude wird um bis ca. 30% reduziert, dies führt zur Reduzierung des Kühlbedarfs
- Höhere Soll-Innentemperaturen der Klimaanlage im Sommer:
- 26° bei Außentemperaturen von über 30°C
- 28° bei Außentemperaturen von über 35°C
Vorteil: Verringerung Kühlbedarf
- Bedarfsabhängige Regelung: Klimatisierung nur während Betriebszeiten
Vorteil: Reduzierung Laufzeit Kühlung
- Tausch ineffizienter Geräte auf hochwertige Inverter-Klimaanlagen (SEER besser Klasse A):
Vorteil: Verbesserung EER => Reduktion elektrische Antriebsenergie
Fazit
Der Betrieb von Klimageräten sollte bedarfsabhängig und mit moderaten Innentemperaturen erfolgen. Moderne Betriebsgebäude verfügen über außenliegende Verschattungselemente und sind wärmegedämmt. Der Gerätetausch auf neue Invertergeräte bietet insbesondere gegenüber älteren Klimageräten eine deutliche Stromreduktion von über 30%. Bei Auswahl moderner Geräte ist der SEER-Wert zu beachten, der nicht mit dem EER gleichgesetzt werden darf.
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Weitere Informationen
Philipp Letz, MSc
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philipp.letz@conplusultra.com