IKZ ENERGY - Ausgabe 8/9 2014

ENERGIEEFFIZIENZ
RLT-Anlagen
Energieoptimale Ansteuerung
von ERG-Systemen
Ein neues Verfahren spart über das Jahr bis zu 70 % Energie
Das Betreiben raumlufttechnischer Anlagen in Gebäuden ist oft mit hohen Betriebs- und Energiekosten verbunden. Handelt es sich
um Klimaanlagen mit den Prozessen Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten sind die Kosten besonders hoch. Es zahlt sich also aus,
die Gebäudeautomationssysteme zur Regelung der Klimaanlagen genauer unter die Lupe zu nehmen. Dafür reicht es nicht aus, konventionelle
Systeme einfach nur zu optimieren. Um Einsparpotenziale wirklich auszunutzen und die Energieeffizienz wesentlich zu
erhöhen, bedarf es neuer, innovativer Technologien.
Eines dieser neuen Lösungsangebote
stellt der „Digicontrol Economizer“ dar.
Er nutzt neue Strategien zur Regelung
von Klimaanlagen, basierend auf wissenschaftlich
erarbeiteten Optimierungsalgorithmen
und macht so ein großes Energieeinsparpotenzial
nutzbar. Durch Ermitteln
des kostenoptimalen Betriebspunktes von
RLT-Anlagen werden die Luftbehandlungsstufen
unter Ausnutzung des sogenannten
Behaglichkeitsfeldes zu 100 % energieeffizient
eingesetzt. Das Funktionsprinzip
wurde innerhalb eines Forschungsprojektes
der Hochschule Merseburg (Prof.
Dr. Sokollik) gemeinsam mit GFR entwickelt
und durch GFR mit dem „Digicontrol
Economizer-Modul“ umgesetzt. Das Verfahren
und die Vorrichtung „ems4.ECONO“
wurden durch GFR zum Patent angemeldet.
Bild 1: Außentemperaturabhängiger Energieverbrauch der Luftnachbereitung einer Test-RLT-Anlage
mit und ohne ems4.ECONO unter realen Bedingungen. Die Quelldaten entstammen Messungen
der FH-Merseburg. RLT-Anlagenaufbau: Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten, FU-betr.
Ventilatoren.
Die erzielten Energieeinsparungen
sind hoch. Bei Außentemperaturen um
15 – 20 °C verspricht der Einsatz des
„Economizer“-Moduls Energieeinsparungen
von bis zu 100 % innerhalb der Luftnachbereitung
(siehe Bild 1). Über das Jahr
gerechnet sind Einsparungen von 15 – 70 %
realistisch.
Konventionelle Regelsysteme messen
die Lufttemperatur und Feuchte und steuern
die Energierückgewinnungssysteme
(ERG) aufgrund der errechneten Enthalpie,
auch „Wärmeinhalt“ genannt. Dieses
einfache Prinzip ist nicht optimal, denn
eine energieoptimale Ausnutzung des Behaglichkeitsfeldes,
eine Gewichtung der
Luftnachbereitung nach Methode, Energiemedien
und energetischer Effizienz und
die daraus resultierende optimierte Regelstrategie
der ERG für die Prozesse Heizen,
Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten werden
nicht berücksichtigt.
Das Funktionsprinzip
Thermische Behaglichkeit herrscht
nicht ausschließlich bei einem bestimmten
Raumtemperatur- und Raumfeuchtesollwert,
sondern innerhalb eines bestimmten
Bereiches, der durch das sogenannte
Behaglichkeitsfeld im h,x-Diagramm umrissen
wird. Typisch für Büros, Konferenzund
Hörsäle, Klassenzimmer, Hotelzimmer,
Wohnbereich und dergleichen ist ein Temperaturbereich
von 20 – 24 °C (max. 26 °C)
und ein relativer Feuchtebereich von 35 –
65 %, abhängig von der Außentemperatur.
Je besser die Ausnutzung des Behaglichkeitsfeldes
erfolgt, umso energieeffizienter
ist der Betrieb der RLT-Anlage. Der
„Digicontrol Economizer“ errechnet den
kostenoptimalen Betriebspunkt innerhalb
des Behaglichkeitsfeldes, der wiederum
den energetisch günstigsten Betrieb
bedeutet, und setzt die ERG optimiert ein.
Unterstützt werden frei durch den Benutzer
definierte Behaglichkeitsfelder sowie
die Vorgaben der Normung nach DIN EN
15251 Kategorien I bis III und nach DIN
1946 (ersetzt durch DIN EN 13779: 2005).
Eine weitere Innovation des „Digicontrol
Economizers“ ist die Gewichtung der
Luftnachbereitung nach Methode, Energiemedien
und energetischer Effizienz sowie
die daraus folgende Ableitung der Sequenz.
Der „Economizer“ berechnet und regelt den
vorkonditionierten Luftzustand mittels der
ERG so aus, dass die Luftnachbereitung
möglichst energie- bzw. kostenoptimal arbeitet.
Die Eingangsgrößen des Algorithmus
sind die Außentemperatur und Außenfeuchte
sowie die Wärme- und Feuchtelast.
Die Kostenfaktoren der Zielfunktion sind
50 IKZ-ENERGY 8/9/2014