Je nach Tageszeit muss die Lüftungsanlage des Supermarkts in Südbayern unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Tagsüber versorgt sie bis zu 500 Kunden und Mitarbeiter stündlich mit temperierter Luft entsprechend Indoor-Air-Quality-Anforderung IDA2. Nachts muss lediglich die geforderte Mindesttemperatur gewährleistet werden, ohne Rücksicht auf die Luftqualität. Bei der Regelung wird deshalb zwischen Tag- und Nachtbetrieb unterschieden.
Funktionen für einen effizienten Tagbetrieb
Umfangreiche Funktionen gewährleisten, dass die Lüftungsanlage tagsüber so effizient wie möglich betrieben wird:
- Bedarfsgeführte Luftmengenregelung: Um Energie einzusparen, wird im sogenannten Komfortbereich, also wenn die Raumtemperatur nicht wesentlich vom Sollwert abweicht, nur ein geringer Frischluftanteil zugeführt. Ist die Raumtemperatur wesentlich niedriger als der Sollwert, wird geheizt und der Volumenstrom erhöht, um schneller den Komfortbereich zu erreichen. Liegt die Raumtemperatur deutlich über dem Sollwert, wird gekühlt und gleichzeitig der Volumenstrom erhöht.
- Energieeffizienz durch Frequenzumrichter: Je stärker die Raumtemperatur vom Sollwert abweicht, desto höher ist die Lüfterdrehzahl. Da der Verbrauch an Elektroenergie mit der dritten Potenz der Lüfterdrehzahl steigt, ist es wichtig, mit der jeweils geringstmöglichen Lüfterdrehzahl zu fahren, aber trotzdem den bedarfsgerechten Betriebszustand bei Einhaltung des vorgeschriebenen Mindestluftwechsels zu erreichen. Frequenzumrichter zur Ansteuerung der Ventilatoren optimieren den elektrischen Verbrauch.
- Bedarfsabhängige Luftqualitätsregelung: Um die Anforderungen an die Luftqualität möglichst effizient zu erfüllen, wird die Lüfterdrehzahl und damit der Volumenstrom je nach Anzahl der Kunden und Mitarbeiter im Supermarkt geregelt. Die Zahl der Personen wird indirekt über den CO2-Wert erfasst, den ein Mischgasfühler misst.
- Wärmerückgewinnung: Durch Wärmerückgewinnung werden bis zu 72 % der Heiz- und Kühlenergie wieder der Zuluft zugeführt.
- Gleitende Sollwerte mit Sommer- und Winterkompensation: Durch gleitende Sollwerte wird im Sommerbetrieb die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen möglichst gering gehalten, um „Temperaturschocks“ beim Betreten oder Verlassen des Gebäudes zu vermeiden. Gleichzeitig bleibt die Raumtemperatur im Komfortbereich. Im Winter gleichen gleitende Sollwerte Transmissionswärmeverluste aus.
- Nullenergieband: Das Nullenergieband definiert einen akzeptablen Komfortbereich für den Kunden. Befindet sich die Anlage innerhalb dieses Temperaturbereiches, wird auf das Heizen bzw. Kühlen verzichtet.
Effizienter Nachtbetrieb der Lüftungsanlage
Auch nachts sorgt die Regelung für Energieeffizienz und Sicherheit der Lüftungsanlage:
- Im Winter verhindert ein Auskühlschutz, dass die Mindest-Raumtemperatur unterschritten wird. So wird vermieden, dass zu Beginn der Nutzungszeit mit erhöhtem Energieaufwand bis zum Sollwert aufgeheizt werden muss.
- Würde im Sommer der Grenzwert für die maximale Raumtemperatur überschritten, wäre ein erhöhter Energieaufwand für die Abkühlung bis zum Sollwert erforderlich. Auch dieser Mehraufwand wird durch die Regelung vermieden.
- Freie Nachtkühlung: Im Sommer wird die Raumtemperatur nachts durch die kühle Außenluft soweit abgesenkt, dass in den ersten Stunden der Belegungszeit ein wesentlicher Anteil an Kühlenergie gespart wird.
Einsparungen gegenüber Standard-Anlagen
Durch die Centraline-Regelungstechnik wird in dem Supermarkt der durchschnittliche Volumenstrom im Vergleich zu standardmäßig eingesetzten Regelungskonzepten um mindestens 22 % reduziert. Gleichzeitig werden die Anforderungen an Komfort und Luftqualität erfüllt. Den größten Anteil an der Einsparung hat die bedarfsgeführte Luftmengenregelung mithilfe der variablen, temperaturunabhängigen Luftströme, der Luftqualitätsregelung und der Wärmerückgewinnung.
Die Luftqualitätsregelung erhöht den Luftstrom nur bei Bedarf, wird aber gleichzeitig den Anforderungen der Raumluftqualitätsklasse IDA 2 und der Wärmerückgewinnung der Klasse H1 nach DIN EN 13053 gerecht. Damit sind auch die Anforderungen des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes erfüllt, das eine WRG dann als erneuerbare Energie anerkennt, wenn sie einen Wirkungsgrad von mindestens 70 % hat unddie aus der Wärmerückgewinnung stammende und genutzte Energie mindestens zehnmal höher ist als die Elektroenergie für den Betrieb der raumlufttechnischen Anlage. Insgesamt sind damit alle Kriterien der Energieeffizienzklasse A+ nach EN 13053 erfüllt.
Eingesetzte Regelungstechnik
Für die Regelung der Anlage ist der Centraline-Lion-Regler zuständig. Im Supermarkt wurde er mit 16 Eingangs-/Ausgangs-Modulen ausgerüstet. Mit den insgesamt 148 Ein- und Ausgängen können alle Anlagenbestandteile in Echtzeit geregelt werden. Durch Verwendung eines einzigen Reglers für mehrere Lüftungen, Wärmeerzeuger und die Warmwasserbereitung spart der Marktbetreiber Investitionskosten, sodass sich die Amortisationszeit deutlich verkürzt. Die benötigten Anlagenfunktionen hat der System-Partner mit der Projektierungssoftware Coach von Centraline erstellt. Das Programm vereint Vorteile einer einfachen Konfigurationssoftware für Regelungsanwendungen von HLK-Anlagen mit einer Flexibilität, die von frei programmierbaren Systemen bekannt ist.
Die Leitzentrale Arena zeichnet Trends der relevanten Messwerte auf und protokolliert Störfälle, wobei kritische Alarme auf das Mobiltelefon des Wartungspersonals übertragen werden. Über Fernzugriff auf die Leitzentrale kann der Service-Partner jederzeit die Ursache von Störfällen suchen, erforderliche Eingriffe vornehmen und bei Bedarf die richtigen Ersatzteile zum Einsatz mitbringen.
Um den einwandfreien und energieeffizienten Betrieb zu gewährleisten, wird die Anlage regelmäßig gewartet. Dabei überprüft und optimiert der Service-Partner die Regelung, analysiert Messwerte und vergleicht sie mit Vorjahreswerten. Daraus leitet er Optimierungsmaßnahmen ab, die nach Absprache mit der Geschäftsleitung des Supermarktes umgesetzt werden.
Quellen ( http://www.buildingexperts.info ):
[1] Hannes Lütz: Energieeffizienz durch neue Planungsvorgaben aufgrund der DIN EN 13779 für Lüftungs- und Klimaanlagen, 2008
[2] Hannes Lütz: Energieeffizienz durch bessere Luftqualitätsregelung in Lüftungs- und Klimaanlagen, 2008
[3] Tomi Ristimäki: Energieeffizienz durch drehzahlgeregelte Antriebe mit Frequenzumformer, 2008.
AUTOR
Edgar Mayer
ist Product Manager bei Centraline c/o Honeywell GmbH.
