Bachelorarbeit Laura Maria Maier

 

Gesamtenergetische Betrachtung und Wirtschaftliche Analyse Raumlufttechnischer Anlagen

Ein bestehendes Modell, welches den stündlichen Nutzenergiebedarf für die Klimatisierung eines Gebäudes ausgibt, wird um den Energiebedarf der Vorkette, bestehend aus Verteilung und Erzeugung, ergänzt.Das bereits implementierte Programmberechnet denNutzenergiebedarf einer raumlufttechnischen Anlage anhand vonWetterdaten auf Basis von Testreferenzjahren für unterschiedliche Standorte und Nutzungsprofile. Da die Vorkette zur Bereitstellung des Nutzenergiebedarfs eine nicht vernachlässigbare Größenordnung hat, wird sie in dasModell integriert und die raumlufttechnische Anlage somit gesamtenergetisch betrachtet. In dieser Arbeit liegt der Fokus auf verschiedenen Kälte- und Wärmeerzeugern und ihren jeweiligen, hydraulischen Kopplungen zum raumlufttechnischen System. Das bestehende Modell ist in der Programmiersprache VBA („Visual Basic for Applications“) geschrieben und inMicrosoft Excel 2010 eingebunden. Die Kälteleistung wird von einer idealisierten Kompressionskältemaschine bereitgestellt. Zur Auswahl des Wärmeerzeugertyps stehen spezielle Kesselmodelle sowie eine Wärmepumpe. DasModell ermöglicht es, technologieabhängige Parameter an die jeweiligen Anlagen anzupassen und somit den Endenergiebedarf der Erzeugungs- und Verteilungskomponenten der raumlufttechnischen Anlage abzuschätzen.
Basierend auf den Ergebnissen der Berechnungen erfolgt eine ökonomische und energetische Gesamtbetrachtung der verschiedenen Erzeugervarianten auf Basis eines gegebenen Referenzfalls anhand des Endenergiebedarfs und einer Lebenszykluskostenberechnung auf Basis der Annuitäten methode. Zudem wird eine Analyse des Einflusses einer veränderten Vorlauftemperatur sowie einer variierenden Temperaturspreizung über den Verbraucher auf den Gesamtenergiebedarf der RLT-Anlage durchgeführt. Hierbei zeigt sich, dass eine erhöhte Vorlauftemperatur einen positiven Einfluss auf den Endenergiebedarf der Kältemaschine hat, während die Effizienz der Wärmepumpe dadurch sinkt. Eine gesteigerte Temperaturdifferenz über den Verbraucher bewirkt sowohl bei Wärmepumpe als auch bei Kältemaschine ein Absinken der elektrischen Antriebsleistung.
Abschließend wird der Einsatz eines Luftwäschers mit derNutzung eines Lamellen-Wärmeübertragers energetisch und ökonomisch verglichen. Hierbei werden die Einflüsse der komponentenspezifischen Druckverluste auf Luft- undWasserseite sowie ihr Einfluss auf das Gesamtsystem betrachtet. Als Resultat zeigt sich, dass ein energetisches Einsparpotential durch Nutzung eines Luftwäschers bestehen kann, wenn bestimmte, energetische Grenzwerte eingehalten werden.