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Darstellung möglicher Energieströme in einer Wärmezentrale
Grafische Darstellung eines Monatsberichts für einen Heizungskeller mit Wärmepumpe und Gaskessel
Kennlinienanalyse für die Bewertung des Anlagenbetriebs
Die umfassenden Daten im Jahresbericht ermöglichen die Durchführung von Kennlinienanalysen, die eine zuverlässige Bewertung des Anlagenbetriebs erlauben und die Grundlage für dessen Optimierung darstellen. Die Kennlinien dienen dazu, das charakteristische Verhalten der Wärmezentrale und ihrer Komponenten verständlich zu beschreiben und so Optimierungs- bzw. Sanierungsmaßnahmen besser zu planen zu unterstützen.
Anwendungsbeispiel: Energieanalyse aus dem Verbrauch
Ein Beispiel für eine Kennlinienanalyse ist die Energieanalyse aus dem Verbrauch nach Prof. Dieter Wolff. Dazu wird der Zusammenhang zwischen der mittleren monatlich erzeugten Wärme und der mittleren monatlichen Außentemperatur grafisch dargestellt.
Die so erzeugte Grafik zeigt zwei Linienabschnitte: Der rote Abschnitt stellt die sommerliche Grundlast dar. Das ist der Verbrauch bei hohen Außentemperaturen, bei denen die Räume in der Regel nicht mehr beheizt werden und die erzeugte Wärme im Wesentlichen für die Trinkwarmwasserbereitung benötigt wird.
Der nach links ansteigende blaue Abschnitt stellt den Verbrauch für die Beheizung des Gebäudes bei niedrigeren Außentemperaturen dar. Die Außentemperatur, ab der eine Beheizung der Räume nötig wird, ist als Heizgrenztemperatur an der Schnittstelle der roten und blauen Linie abzulesen. Die vier angegebenen Kennwerte werden nun mit dem Gebäude und der Anlage verglichen. So kann die vorhandene Heizkesselleistung mit der in der Praxis benötigten verglichen oder der sommerliche Wärmeverbrauch auf Plausibilität überprüft werden.
In den Vortragsfolien (PDF) finden sich weitere Informationen zu den Analysen mit Monats-, Jahresbericht und Vergleichswerten.
Vergleichsanalysen
Die Nutzerinnen und Nutzer des FeBOp-Systems sollen im Rahmen der Analysen ihrer eigenen Anlage auch einen bewertenden Vergleich mit Ziel- oder Erwartungswerten erhalten. Drei Arten von Vergleichswerten sind möglich:
1. Ein Kennwert kann mit einem festen Referenzwert verglichen werden, wie z.B. aus Normen oder Richtlinien, Studien oder statistischen Modellen.
2. Ein Kennwert kann auch mit einem modellbasierten Referenzwert verglichen werden, der über ein festgelegtes Verfahren ausgerechnet wird, wie z.B. Berechnung des Nutzungsgrades eines Kessels nach DIN 18599
3. Über den Vergleich eines Kennwerts mit den entsprechenden Werten aus den Vorjahren können Trends dieses Kennwerts erkannt werden. Beispielsweise lassen sich so Effizienzeinbußen einer Anlage über mehrere Jahre hinweg aufgrund von Alterung erkennen.
Anwendungsbeispiel: Jahresnutzungsgrad nach VDI-Richtlinie
Das Beispiel zeigt die Effizienzbewertung anhand eines festen Referenzwerts für einen Erdgaskessel: Der Jahresnutzungsgrad des Brennwertkessels soll nach VDI 3807, Blatt 1 87 Prozent betragen. Das Messsystem misst an der betrachteten Anlage einen Nutzungsgrad von 82,5 Prozent. Das bedeutet ein Optimierungspotential von fast 5 Prozentpunkten im Vergleich mit dem Zielwert. Dieses Optimierungspotenzial lässt sich auch aus der energiegewichteten Rücklauftemperatur im Kesselbetrieb erkennen, da diese um 20 °C über einem in der Praxis erreichbaren Zielwert von 30 °C liegt. Ein Absenken der Rücklauftemperatur führt zu einem höheren Kesselnutzungsgrad. In den vom FeBOp-System generierten Berichten werden Abweichungen von den Vergleichswerten von über 5 Prozent orange markiert.
Beispiel für den Abgleich der Effizienz eines Gasbrennwertkessels mit festen Referenzwerten:
In den Vortragsfolien (PDF) finden sich weitere Informationen zu den Analysen mit Monats-, Jahresbericht und Vergleichswerten.
Optimierungspotenziale bei vielen Anlagen vorhanden
Die Ziel- bzw. Vergleichswerte machen das Optimierungspotenzial der Anlagen und Wärmezentralen messbar. Die FeBOp-Monatsauswertungen des Januar 2021 zeigten bei vielen Anlagen Optimierungspotenzial: Bei über der Hälfte der 17 Gaskesselanlagen wurde im Januar 2021 ein Optimierungspotenzial von über 5 Prozent festgestellt. Bei 5 Anlagen sogar ein Einsparpotenzial von durchschnittlich 17 Prozent.
Noch höher war das Optimierungspotenzial bei der Trinkwarmwasserbereitung. Von den 10 zentralen Trinkwarmwasser-Systemen im FeBOp-Projekt hatte über der Hälfte ein Optimierungspotenzial von durchschnittlich 18 Prozent.
Nächste Projektschritte: Vergleich der Anlagen untereinander
In einem nächsten Projektschritt sollen die Wärmezentralen auch untereinander verglichen werden. Damit können die Nutzerinnen und Nutzer ihre Anlagen nicht nur mit theoretischen oder Prüfstandswerten vergleichen, sondern mit realen Messwerten einer Vielzahl von Anlagen, die die komplexe Praxis abbilden. So erhalten sie eine Orientierung dazu, was in anderen Wärmezentralen erreicht wird und können einordnen, ob ihre Erfolge oder Misserfolge außergewöhnlich sind oder eher typisch.
Für diesen Vergleich werden die Effizienz der Wärmeerzeuger, der Trinkwarmwasserbereitung und der erneuerbare Anteil verglichen. Um die eigene Anlage einzuordnen, kann der Durchschnitt der besten 25 Prozent aller Anlagen als in der Praxis erprobter Zielwert herangezogen werden.
In den Vortragsfolien (PDF) finden sich weitere Informationen zum Vergleich von Anlagen untereinander.
