Intelligenter Austausch von Bestandspumpen
Facility Management setzt auf Energieeffizienz
Pumpensysteme haben einen wesentlichen Einfluss auf die Betriebssicherheit und Effizienz gebäudetechnischer Anlagen.
Ein intelligenter Austausch von vorhandenen Pumpen kann sich entsprechend positiv auswirken. Ein Beispiel dafür ist der Dienstleister HSG Zander, der als Anlagenbetreiber für den Betrieb und die Verfügbarkeit von Wärme, Kälte, Wasser und elektrischer Energie verantwortlich ist. Das gezeigte Referenzobjekt umfasst zwei Gebäude, in denen etwa 2.600 Mitarbeiter tätig sind. Die Wärmeversorgung wird durch ein nahegelegenes Blockheizkraftwerk sichergestellt. Insgesamt sind in den Heizungs- und Kälteanlagen des Objekts rund 60 Pumpen installiert, viele davon sind größere Normpumpen mit Motorleistungen zwischen 11 und 18 kW.
Messung als Entscheidungsgrundlage!
„Wir sehen häufig, dass ältere Bestandspumpen stark überdimensioniert sind, unzureichend geregelt werden und besonders im Teillastbereich ineffizient arbeiten”, erklärt Außendienstmitarbeiter Gino-Valerio Bruno.
„Hier gibt es erhebliches Einsparpotenzial bei den Betriebskosten. Die tatsächlich benötigte Leistung lässt sich am zuverlässigsten durch konkrete Messdaten bestimmen. Dabei sollte nicht nur die einzelne Pumpe, sondern die gesamte Anlage betrachtet werden. Daher haben wir dem Kunden eine Lebenszykluskosten-Analyse (LCC) empfohlen, bei der relevante Systemparameter im laufenden Betrieb direkt an der Anlage gemessen werden.”
45% Energieeinsparung durch Regeltechnik!
Während die Bestandsanlage mit ihrer Konstantdruck-Regelung unnötig hohe Differenzdrücke erzeugt hat, arbeiten die neuen Pumpen mit einer quadratisch abgesenkten Proportionaldruck-Regelung, die Differenzdrücke werden dadurch auf das tatsächlich benötigte Maß abgesenkt. Zudem ist bei den kleiner dimensionierten Austauschpumpen der Wirkungsgrad vor allem im Teillastbereich, der rund 80 Prozent der Anwendung ausmacht, erheblich besser.
Insgesamt kann die Last günstiger auf die drei gleich großen Pumpen verteilt werden, die erforderliche Redundanz bleibt dabei erhalten.
Die Einsparungen durch die neue Lösung sind enorm. Die LCC-Analyse ergab auf Basis der an der Anlage erhobenen Messwerte für die Bestandspumpen einen jährlichen Energieverbrauch von 24.069 kWh. Die Austauschpumpen kommen bei der gleichen Förderleistung mit jährlich 13.143 kWh aus, die Betriebskosten reduzieren sich also um 45,4 %.
Hinzu kommt der positive Umwelteffekt mit einer Einsparung von mehr als 6.200 kg CO2-Ausstoß pro Jahr.
Was bedeutet Regelung?
Die Steuer- und Regeltechnik spielt eine entscheidende Rolle bei der Effizienz und Leistungsfähigkeit von Heiz- und Kühlanlagen.
Grundlagen der Steuer- und Regeltechnik
Steuer- und Regeltechnik bezieht sich auf die Automatisierung von Prozessen zur Gewährleistung eines bestimmten gewünschten Zustands oder Verhaltens eines Systems. In Heiz- und Kühlanlagen umfasst dies die Kontrolle von Temperatur, Druck, Volumenstrom und anderen Variablen, um den Komfort zu optimieren und Energieeffizienz zu maximieren.
Funktionsweise
Die Steuer- und Regeltechnik bei Heiz- und Kühlanlagen beruht auf Sensoren, die die aktuellen Bedingungen messen, wie zum Beispiel Medientemperatur, Mengenfluss und Druck. Diese Daten werden an einen Regler übertragen, der die gemessenen Werte mit den gewünschten Sollwerten vergleicht. Basierend auf diesem Vergleich trifft der Regler Entscheidungen zur Anpassung der Betriebsparameter der Anlage, wie z.B. die Steuerung der Ventile, Klappen, und Pumpen.
Typen von Regelstrategien
Es gibt verschiedene Arten von Regelstrategien, die je nach den Anforderungen und Eigenschaften des Systems angewendet werden können. Zu den häufigsten gehören:
Proportional-Integrale-Derivative (PID)-Regelung: Diese Regelstrategie verwendet eine Kombination von proportionaler, integrierender und differenzierender Aktion, um den Regelungsprozess zu optimieren. Sie reagiert auf den aktuellen Fehler, die Änderungsrate des Fehlers und die Summe der vergangenen Fehler, um die Stabilität und Genauigkeit der Regelung sicherzustellen.
Hysterese-Regelung: Diese Strategie wird verwendet, um Schaltvorgänge zu steuern, indem ein bestimmter Schwellenwert festgelegt wird. Zum Beispiel wird die Klimaanlage eingeschaltet, wenn die Raumtemperatur einen bestimmten Wert übersteigt, und ausgeschaltet, wenn sie unter einen anderen Wert fällt. Dies verhindert häufiges Ein- und Ausschalten, was zu einem erhöhten Verschleiß führen kann.
- Optimierende Regelung: Diese Strategie verwendet komplexe Algorithmen, um die Betriebsparameter kontinuierlich anzupassen und so die Energieeffizienz zu maximieren. Hierbei werden verschiedene Faktoren wie Wettervorhersagen, Nutzerverhalten und Betriebskosten berücksichtigt, um die Anlageleistung zu optimieren.
Vorteile der Steuer- und Regeltechnik
Die Implementierung von Steuer- und Regeltechnik in Heiz- und Kühlanlagen bietet zahlreiche Vorteile, darunter:
Verbesserte Energieeffizienz: Durch die kontinuierliche Anpassung der Betriebsparameter können Heiz- und Kühlanlagen effizienter arbeiten und Energieverluste minimieren.
Erhöhter Komfort: Die präzise Steuerung von Temperatur, Volumenstrom und Druck gewährleistet einen gleichbleibenden Komfort für die Nutzer.
Reduzierter Verschleiß: Durch die Vermeidung von häufigen Start-Stopp-Zyklen und die optimierte Betriebsweise werden Verschleiß und Wartungskosten reduziert, was die Lebensdauer der Anlagen verlängert.
Bessere Kontrolle und Überwachung: Die Möglichkeit, den Betrieb der Anlagen remote zu überwachen und zu steuern, ermöglicht eine schnellere Fehlerdiagnose und Fehlerbehebung, was die Betriebszeit verbessert.
