Energieeffizienz im Einzelhandel

Bei der Regelung der Lüftungs­anlage wird zwischen Tag- und Nachtbetrieb unterschieden, da je nach Tageszeit unterschiedliche Anforderungen erfüllt werden müssen: Tagsüber versorgt die Anlage bis zu 500 Kunden und Mitarbeiter in der Stunde mit wohltemperierter Luft entsprechend der „Indoor Air Quality“-Anforderung „IDA2“. Nachts dagegen muss lediglich die geforderte Mindesttemperatur gewährleistet werden, ohne dass auf die Luftqualität Rücksicht zu nehmen ist.

 

Energieeffizienz im Tagbetrieb

Das bedeutet, dass im Komfortbereich, also wenn die Raumtemperatur nicht wesentlich vom Raumsollwert abweicht, nur ein geringer Frischluftanteil zugeführt wird, um Energie einzusparen. Ist die Raumtemperatur wesentlich niedriger als der Sollwert, wird geheizt und der Volumenstrom erhöht, um schneller in den Komfortbereich zurückzukommen. Wenn die Raumtemperatur wesentlich höher als der Sollwert ist, wird gekühlt und gleichzeitig der Volumenstrom erhöht.

 

Je größer die Regelabweichung der Raumtemperatur ist, desto höher ist die Lüfterdrehzahl. Bei maximal zulässiger Regelabweichung ist die Lüfterdrehzahl maximal und transportiert somit die maximale Luftmenge in den Supermarkt. Da der Verbrauch an Elektroenergie mit der dritten Potenz der Lüfterdrehzahl steigt ist es wichtig, mit der jeweils geringst möglichen Lüfterdrehzahl zu fahren, aber trotzdem den bedarfsgerechten Betriebszustand bei Einhaltung des vorgeschriebenen Mindestluftwechsels zu erreichen. Durch den Einsatz von CentraLine-Frequenzumrichtern zur Ansteuerung der Ventilatoren wird eine Optimierung des elektrischen Verbrauchs gewährleistet.

 

Je mehr Kunden und Mitarbeiter sich im Supermarkt befinden, umso mehr Frischluft muss zugeführt werden, um die Anforderungen an die Luftqualität und das Wohlbefinden der Kunden zu sichern. Die Anzahl der Kunden wird indirekt über den CO₂-Wert erfasst, der mit dem CentraLine-Mischgasfühler gemessen wird.

 

Durch Wärmerückgewinnung werden bis zu 72 % der Heiz- und Kühlenergie der Zuluft zugeführt.

 

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, bleibt aber gleichzeitig im Komfortbereich. Im Winter gleichen gleitende Sollwerte Transmissionswärmeverluste aus.

Das Nullenergieband definiert einen akzeptablen Komfortbereich für den Kunden. Befindet sich die Anlage innerhalb dieses Tem­pe­raturbereiches, wird auf eine Energiezufuhr verzichtet (Heizen/Kühlen).

Energieeffizienz im Nachtbetrieb

Wird die Mindestraumtempe­ra­tur unterschritten, ist ein er­höhter Energieaufwand zur Auf­heizung bis zum Sollwert zu Beginn der Nutzungszeit notwendig. Ein Auskühlschutz in der Regelung verhindert dies effektiv.

 

Bei Überschreitung des Grenzwertes für die maximale Raumtemperatur ist ein erhöhter Energieaufwand zur Abkühlung bis zum Sollwert zu Beginn der Nutzungszeit erforderlich. Auch dieser Mehraufwand wird durch die Regelung vermieden.

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.

Vorteile gegenüber einer Standardlösung

Durch den Einsatz der Regelungstechnik wird der durchschnittliche Volumenstrom unter Einhaltung von Ansprüchen an Komfort und Luftqualität im Vergleich zu standardmäßig eingesetzten Regelungskonzepten um mindestens 22 % reduziert. Den größten Anteil an der Einsparung hat die bedarfsgeführte Luftmengenregelung mithilfe der variablen, temperaturunabhängigen Luftströme, der Luftqualitätsregelung und der Wärmerückgewinnung.

Das Diagramm 1 oben rechts verdeutlicht die Energieeinsparung durch eine Gegenüberstellung der monatlichen Energieverbrauchswerte für die Lüftungsanlagen im Supermarkt, die mit einer CentraLine-Regelung im Vergleich zu einer standardmäßigen Regelung erzielt werden. Aus dem Schaubild geht her­vor, dass der Verbrauch für Heiz- und Kühlenergie proportio­nal zum Volumenstrom sinken, während der Verbrauch an Elektro­ener­gie für die Lüfter mit der dritten Potenz fällt. Der Gesamt­energieverbrauch sinkt dadurch überproportional um 27 %.

 

Eingesetzte Regelungstechnik

Für die Regelung der gesamten Anlage ist der Regler „Lion“ zuständig. Aufgrund seiner modularen Struktur kann er, wie im vorliegenden Fall, für große Anlagen ausgelegt werden. Im Supermarkt wurde der Regler mit insgesamt 16 Ein­gangs-/Ausgangs Modulen ausgerüstet. Sie verfügen zusammen über 148 Ein- und Ausgänge und sind daher in der Lage, alle Anlagenbestandteile in Echtzeit zu regeln. Durch Verwendung eines einzigen Reglers für mehrere Lüftun­gen, Wärmeerzeuger und Brauchwasser spart der Marktbetreiber Investitionskosten und die Amortisationszeit verkürzt sich deutlich.

Die benötigten An­la­genfunktionen hat der System-Partner mit der Projektierungssoftware „Coach“ von CentraLine.

Aufgaben im Betrieb

Über die dazu passende Leitzentrale „Arena“, die im Technikraum installiert wurde, kann der Betreiber den Zustand der Anlagen nachverfolgen und bei Bedarf über die Anlagengrafiken bedienen. Alle Störfälle werden von der Leitzentrale protokolliert, wobei kritische Alarme automatisch auf das Mobiltelefon des Wartungspersonals übertragen werden. Über Fernzugriff auf die Leitzentrale kann sich der Service-Partner jederzeit in die Anlage einwählen, die Ursache der Störfälle erkennen, die erforderlichen Eingriffe vornehmen und bei Bedarf die richtigen Ersatzteile mit zum Einsatz bringen.

Um den einwandfreien und energieeffizienten Betrieb zu gewährleisten, wird die Anlage regelmäßig von einem Service-Partner gewartet.

 

Literatur

[1] Hannes Lütz: Energieeffizienz durch neue Planungsvorgaben aufgrund der DIN EN 13 779 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. Siehe [Link auf http://www.buildingexperts.info]