Heizen und Kühlen mit Erdgas ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V., Kaiserslautern,

Heizen und Kühlen mit Erdgas

ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V., Kaiserslautern, www.asue.de

2 2004

Inhalt des Vortrags

1. Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen2. Heizen + Kühlen mit Erdgas

Technik Marktpotential Primärenergiebedarf senken - Umwelt entlasten Vorteile Geräteangebot Geeignete Einsatzfälle Wirtschaftlichkeit

Hürden 3. Gasklimageräte auch für Querverbundunternehmen sinnvoll4. Markterschließung – Unterstützung durch EVUs notwendig!5. Umgesetzte Projekte in Deutschland

3 2004

1. Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen

Der Klimatisierungsbedarf steigt:

Höhere Wärmebelastungen durch

- den Trend zur Glasarchitektur

- verbesserten Wärmeschutz (EnEV)

- innere Wärmequellen (z.B. Computer)

- wachsende Komfortansprüche (vgl. Auto)

Aktuelle Rechtsprechung (Arbeitsstättenverordnung)

4 2004


Forderungen des Bauherrn

1. Ganzjährig angenehmes Raumklima

2. Wirtschaftliche Heiz- und Kühltechnik

5 2004


Konventionell:

Heizkessel und

el. Raumklimageräte




6 2004


Heizen und Kühlen mit

Stromwärmepumpe

(Multi-Splitsystem)

Q.

QLuft




7 2004


Heizen und Kühlen mit

Gaswärmepumpe

(Multi-Splitsystem)

QLuft

.+QMotor

. 1. Ganzjährig angenehmes Raumklima



8 2004


Heizen und Kühlen

mit Gasabsorptions-

wärmepumpe

QWasser/Boden

.




9 2004

2. Heizen + Kühlen mit Erdgas

„Gasklimageräte“ (= Gasmotorwärmepumpen)

Sehr hoher Nutzungsgrad (Leistungszahl ca. 1,4) im Heizfall.

Technisch ausgereifte Geräte sind verfügbar.

Monovalentes Heizen und Kühlen von Gebäuden mit Heizleistungen

von 18 bis 67 kW möglich (Kühlleistungen 14 bis 56 kW).

10 2004


Ventilator

Wärmeübertrager

Sammler

Luft

Kraftstoff(z.B. Erdgas)

Ölfilter

Gasmotor

Verdichter

zu den Inneneinheiten

Platten-Wäremübertrager

Quelle: Kaut/Sanyo

11 2004


Shell-Tankstelle

Rheinbach

Dachaufstellung des Außengerätes

Beispiele für die Aufstellung der Außengeräte

Verwaltungsgebäude

Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG

Göppingen

12 2004


Deckeneinbaukassetten in einem

Hotel und einem Restaurant

Klimatisierung eines

Veranstaltungsraumes mit einem

Textilschlauchsystem

Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten

13 2004


Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten

Wandgerät in einem

Seminarraum

Klimatisierung mit einem

Textilschlauchsystem in

einem Großraumbüro

14 2004

Gesamtleistung : 4.250 kW Außeneinheiten : 89

2. Gasklimageräte: Beispiel aus Japan

Quelle: Kaut/Sanyo

15 2004

2. Heizbetrieb

Im Heizbetrieb fördert der Verdichter das gasförmige Kältemittel zu den Innen-Geräten, wo es kondensiert und dabei Wärme an den Raum oder an ein Heizmedium (Wasser) in einem Wärmeübertrager abgibt.

16 2004

2. Kühlbetrieb

Im Kühlbetrieb wird die Fließrichtung verändert: Das flüssige Kältemittel wird zum Raum transportiert, verdampft in den Innengeräten, nimmt dabei Wärme aus dem Raum auf und führt sie über den Kondensator nach außen ab.

17 2004

2. Gasklimageräte: 2 Systeme

VRF-Prinzip (VRF = Variable Refrigerant Flow) in Anlagen mit veränderlichem, dem Bedarf angepassten Kältemitteldurchfluss und Direktexpansion des Kältemittels in den Innengeräten

Wassergeführte Heizungs- und Klimasysteme sind in Deutschland stärker verbreitet als VRF-Systeme. Für diese Einsatzfälle können die Gasklimageräte zusammen mit einer Hydraulik-Übergabestation eingesetzt werden.

18 2004

2. Gasklimageräte: Wassersystem

Quelle: Kaut/Sanyo

Individueller Anlagenbau

Thermisch aktive Raum Heiz- bzw. Kühlflächen

Zu- bzw. Abfuhr thermischer Lasten in der Verfahrenstechnik

Einsatz bei RLT- Anlagen

WasserleitungenKältemittelleitungen

120 Meter

Wärmeübertrager mit Pufferspeicher

19 2004

Vergleich strombetriebene Multisplitgeräte – Gasklimageräte:

Bei niedrigen Außentemperaturen (T < 7 °C) erfolgt bei Gasklimageräten ein nur geringer Leistungsabfall, daher wird eine nahezu konstant hohe Heizleistung selbst bei Außentemperaturen von minus 15 °C sichergestellt.

2. Volle Heizleistung auch bei niedrigen Außentemperaturen

20 2004

2. Kontinuierlicher Heizbetrieb

Keine zusätzliche Energie für den Abtauvorgang notwendig.

Kontinuierlicher Heizbetrieb ohne Unterbrechungen durch Abtauzyklen.

Quelle: MHI/Stulz

21 2004

30% Antrieb des Verdichter

Motorwärmeabgabe an das Kühlwasser

65%

5%

Strahlungsverluste

Wärmeaustauschzum Kältemittel

Gas100%

Effiziente Nutzung des Brennstoffs und der Wärmeabgabe Wärmeabgabe

des Gasmotors

2. Sehr hohe Effizienz

Quelle: Kaut/Sanyo

22 2004

Primärenergieeinsparung und Emissionsminderung

Senkung des Primärenergieeinsatzes, da keine Umwandlungsverluste auftreten

und die Außenluft sowie die Motorabwärme genutzt wird.

Reduzierung der Kohlendioxid-Emissionen um 29 %

2. Umweltschonende Technik

23 2004

2. Die technischen Vorteile

Langjährig bewährte Gerätetechnik (400.000 Geräte im Einsatz) Hohe Zuverlässigkeit und wartungsarmer Betrieb Flexible Leistungsanpassung durch Drehzahlregelung des Motors Individuelle Regelungsmöglichkeiten in den Innenräumen Nur geringer Heizleistungsabfall bei tiefen Außentemperaturen (T < 7 °C) Keine Unterbrechung des Heizbetriebes durch Verdampferabtauung Zahlreiche Innengeräteoptionen für Wärme- und Kälteübertragung

24 2004

2. Die wirtschaftlichen Vorteile

Kostengünstige Alternative zu konventionellen Technologien Niedrige Energiekosten Keine Erhöhung der elektrischen Leistungsaufnahme Verzicht auf konventionelle Heizung in vielen Fällen möglich Lange Wartungsintervalle führen zu niedrigen Servicekosten

25 2004

Gesamtenergiebedarf:

Gebäudeklimatisierung (ca.11 Mrd. kWh/a),

davon < 1 % Wohnbereich

Bedarf an Klimatisierung von Gebäuden:

- Kühlung: ca. 35 Tage/Jahr

- Entfeuchtung: ca. 100 Tage/Jahr

2. Marktpotential

26 2004

2. Marktpotential für Gasklimageräte im Wettbewerb zu…

Mobile Raumklimageräte ca. 80.000-140.000 Stück/a (stark schwankend)

Elektrisch betriebene Multisplitgeräte ca. 3.300 Stück/a (hohe Zuwachsraten)

Konventionelle Systeme:

Heizkessel ca. 700.000 Stück/a (meist für Wohnungen)

Elektrische Raumklimageräte ? (150.000 Inneneinheiten/a)

27 2004

2. Primärenergiebedarf senken – Umwelt entlasten

Beispiel: Boutique, Verkaufsfläche 800 m2

Kühlen:

Kühllast: 40 W/m2

Vollbenutzungsstunden: 1.000 hSpez. Kältebedarf 40 kWh/m2aKältebedarf gesamt 32.000 kWh/a

Heizen:

Heizlast: 25 W/m2

Vollbenutzungsstunden: 800 hSpez. Heizwärmebedarf 20 kWh/m2aHeizwärmebedarf gesamt 16.000 kWh/a

19.600

kWh/a

Heizkessel

und elektrische

Raumklimageräte

13.500

kWh/a

„Gasklima-

gerät“

37.000

kWh/a

40.000

kWh/a

Energiebedarf bezogen auf

Primärenergie

ca. 60.000 kWh/a

ca. 50.000 kWh/a

28 2004

2. Hohe Leistungszahlen

1,218

0,996

1,400

0,951

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

1,600

Heizbetrieb Kühlbetrieb

Co

effic

ien

t Of P

erfo

rman

ce (C

OP

) Herstellerangaben

Monitoringdaten

Untersuchung der Hochschule für Technik,Wirtschaft und Kultur Leipzig und MITGAS: Energetische Kennwerte: Ermittelte COP-Werte

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2. Installation

ErdgasleitungAußengerät

Super Link Busleitung (geschirmt)

Spannungsversorgung Außengerät230 od. 400V / 3Ph / 50Hz, N, PE

Spannungsversorgung Innengeräte230V / 1Ph / 50Hz, N, PE

Kältemittel -verteiler

Kondensat -leitung

Busleitung Fernbedienung (geschirmt)

Kältemittel -leitung

Abgas-System Quelle: Mitsubishi Heavy Ind. / Stulz

30 2004

2. Planungshinweise

20

4040

Quelle: Mitsubishi Heavy Ind. / Stulz

31 2004

Die Perfektionierung der Gas-VRF- Technik zeigt sich auch in der Verlängerung der Wartungsintervalle

H SerieJ Serie

0 2000 4000 6000 8000 10,000

G Serie

F Serie

E Serie

D Serie

C Serie

B Serie

A Serie

Wartungsintervall [Betriebsstunden]

Im Vergleich zu einem PKW, sind 10.000 Betriebsstunden äquivalent zu einer Laufleistung von ca. 500.000 Kilometer!

2. Wartung

Quelle: Kaut/Sanyo

32 2004

Wie lange fährt Ihr PKW ohne Wartung ?

Öl

Zünd-kerze

n

LuftfilterKühlwasser

Motor-Kompression

*Ø Geschwindigkeit =50km/h

Der Wartungsintervall der GHP beträgt 10.000 Std. oder 4 Jahre.

GHP=500.000km *

Zahn-riemen

Quelle: Kaut/Sanyo

2. Wartung

33 2004

Öl tank

Luftfilter und Kühlwasser

Ölfilter

Trokensumpf Ölwanne

Zündkerzen

Antriebs-riemen

Neutralisierungs- Einheit

Luftfilter

Vorn Hinten

2. Wartung

Quelle: Kaut/Sanyo

34 2004

60

61

63 63

64

59

60

61 61

62

57

58

59 59

60

56 5657 57

58

50.0

55.0

60.0

65.0

22.4kW 28.0kW 35.5kW 45.0kW 56.0kWNennkälteleistung der Außeneinheit

Sc

ha

lld

ruc

kp

eg

el

dB

(A)

F2

G2

H1

J1(45) (45)

(46) (46)

(47)

(Schalldruckpegel in 5 m Entfernung ) Quelle: Kaut/Sanyo

2. Niedriger Schalldruckpegel der Außeneinheiten

35 2004

2. Geräteangebot

„Gasklimageräte“ (= Gasmotorwärmepumpen)

Vertrieb

VertriebVertrieb

Vertrieb

36 2004

2. Geräteangebot

Heizleistung [kW]

Kühlleistung [kW] 14,0 56,0

Nennleistung

18,0 67,0

Quelle: Fa. Berndt, Gelsdorf

28,0

33,5

Kühlleistung [kW] 22,4 56,0

Nennleistung

Quelle: Fa. Kaut, Wuppertal

45,028,0 35,5

45,0

53,0

22,4

26,5

18,0

23,6

35,5

42,5

Mit Warmwasserbereitung

AISIN

Sanyo

26,5 67,053,033,5 42,5Heizleistung [kW]

37 2004

2. Geräteangebot

Mitsubshi Heavy Ind.

Heizleistung

Kühlleistung 45,0 kW 56,0 kW

Nennleistung

53,0 kW 67,0 kW

Modell

GHCP 450 HMT GHCP 560 HMT

Quelle: Stulz

38 2004

2. Geräteangebot

Kühlleistung [kW] 17,5 - 70

Heizleistung [kW] 32,5 - 130

Gasabsorptionsklimaanlagen

Gasverbrauch [m3/h] 2,51 - 10,04

Gasverbrauch [m3/h] 3,68 - 14,72

39 2004

2. Geeignete Einsatzfälle

Hotels / Restaurants Büro- und Verwaltungsgebäude Kundenzentren, z.B. Banken, Versicherungen,... Klimatisierung von EDV-Räumen Gewerbebetriebe Ladenlokale, Supermärkte, Einkaufszentren, Kaufhäuser, Autohäuser, ... Ausstellungs- und Veranstaltungsräume Krankenhäuser Heizen und Kühlen bei Produktionsprozessen

Derzeit: keine geeigneten Geräte für den Einfamilienhausbereich verfügbar

40 2004

2. Gasklimageräte sind prädestiniert, wenn…... mit einem System geheizt und gekühlt werden soll.

…der Leistungsbedarf eines Gebäudes mit den Leistungsdaten der Gasklimageräte übereintrifft ( monovalenter Betrieb möglich)

…der Kühl- und Heizbedarf eines Gebäudeteils (z.B. EDV-Räume) lange Laufzeiten des Gasklimagerätes ermöglicht

…in vorhandenen raumlufttechnischen Anlagen die Kälte-/Wärmeerzeuger saniert werden sollen

…in bestehenden Gebäuden die Klimatisierung ausgebaut werden soll und eine elektrische Variante höhere Stromanschlussleistungen benötigt bzw. eine neue Trafostation erfordert

41 2004

2. Wirtschaftlichkeit

Weitere Vorteile:

• Keine zusätzliche elektr.

Leistungsaufnahme bzw.

keine Erhöhung des elektr.

Leistungsbezuges

• Geringere Energiekosten für

Erdgas führen zu günstigen

Betriebskosten

42 2004

2. Herausforderung: Akzeptanz Kunden und Marktpartner

Luftheizung

Heizen und Kühlen mit einem System

Akzeptanz bei den Marktpartnern (2 Gewerke notwendig)

Geräuschentwicklung

43 2004

Hersteller

GVU

Kunde

Japan

Verkauf, Installation

Hersteller

Deutschland

GVU SHKKälte-

HandwerkPlaner

Kunde

Vertriebs-

partner

des

Herstellers

2. Herausforderung: Vertriebswege

44 2004

2. Noch zu klären: Steuerliche Einstufung (Herbst 2004)

Steuerliche Einstufung:

Für Erdgas, das in Gasabsorptionsklimaanlagen eingesetzt wird, ist

zweifelsfrei der „normale“ Steuersatz für Erdgas zum Verheizen anzuwenden.

Bei Gasklimageräten – mit Gasmotor – besteht noch ein Regelungsbedarf.Diese Geräte fallen unter das Mineralölsteuergesetz, das keine

Regelung für Wärmepumpen bisher vorsieht.

Inzwischen liegt ein Gutachten einer anerkannten Wirtschaftsprüfungs-gesellschaft vor, demnach Gasklimageräte wie KWK-Anlagen einen Antrag

auf Rückerstattung der Mineralölsteuer stellen können.

45 2004

3. Gasklimageräte auch für Querverbundunternehmen sinnvoll

Stadtnetzabgabe Frankfurt 2003

0

100

200

300

400

500

600

700

800

01.01.03 22.01.03 12.02.03 05.03.03 27.03.03 17.04.03 08.05.03 30.05.03 20.06.03 11.07.03 01.08.03 23.08.03 13.09.03 04.10.03 26.10.03 16.11.03 07.12.03 29.12.03

Winter Sommer

Stadtnetzabgabe Strom: Mainova, Frankfurt a. M., 2003

2003

Stad

tnet

zabg

abe

46 2004

4. Markterschließung – Unterstützung durch EVUs notwendig!

Schulung der Energieberater

SHK:

Installateur-

schulungen

Vorstellung

der Geräte

Infomaterial: ASUE

2. Schritt

3. Schritt Kälteanlagen-

bauer

Veranstaltungen

Planer

pot. Kunden

1. Schritt Installation einer Demoanlage im praktischen Einsatzfall

4. Schritt Recherche geeigneter Objekte

5. Schritt Marketing-Mix

47 2004

5. Umgesetzte Projekte in Deutschland

Polen

TschechischeRepublik

ÖsterreichSchweiz

Belgien

Niederlande

Dänemark

Frankreich

Lux.

Stand: April 2004

EssenGWI

HamburgStulz

StaßfurthErdgas Mittelsachsen

SchönebeckErdgas MittelsachsenHohenweidenMITGASNeuss

StadtwerkeMeckenheimTankstelleGelsdorfFa. BerndtSinzigMoscheeBad Neuernahr-AhrweilerKreissparkasseAdenauVolksbankKaiserslauternGasanstalt

OffenbachRestaurant

BerlinGASAG

WeilerswistEuskirchen

GöppingenEVF

WuppertalFa. Kaut

FrankfurtBüroräume

HürthGVG Freital

Stadtwerke

48 2004

• Installiertes Außengerät:

• Installierte Innengeräte:

• Installierte Leistung:

1x GHC 560 HMT von

Mitsubishi Heavy Ind. - 9x FDTJ 45 HKX- 2x FDTSJ 28 HKX- 1x FDTSJ 71 HKX- 1x FDRJ 45 HKX

64,4 kW Heizleistung

57,7 kW Kühlleistung

Stadtwerke Neuss

Kundenzentrum Meererhof

• Gebäude:

Altbau (70iger Jahre), mit Flachdach, schlecht wärmeisoliert

5. Ausgeführte Anlagen: Bsp. Stadtwerke Neuss


49 2004

----------- Inbetriebnahme Mitte 1999 ----------

Gasverbrauch

m³ pro Jahr

14400 m³/a

10100 m³/a

2001

2002

12600 m³/a2000

1999

204 kWh/m²a

143 kWh/m²a

179 kWh/m²a

6,54 €/m²a

4,59 €/m²a

5,72 €/m²a0,032 €/kWh

0,032 €/kWh

0,032 €/kWh

Gasverbrauch

pro m² und Jahr

Gaskosten

pro kWh

Gaskosten

pro m² und Jahr

Jahr

Gasverbrauch:

148176 kWh/a

103929 kWh/a

129654 kWh/a 4149 €/a

4742 €/a

3326 €/a

Gaskosten

pro Jahr

(Hu = 10,29 kWh)

• Klimatisierte Nutzfläche: 725 m² Kundenzentrum und Büroräume

• Nutzung: ganzjährig, zum monovalenten Heizen und Kühlen

Gasverbrauch

kWh pro Jahr

5. Ausgeführte Anlagen: Bsp. Stadtwerke Neuss


Stadtwerke Neuss

Kundenzentrum Meererhof

50 2004

Weiterführende Informationen: www.asue.de

ASUE: Tel. 0631 360 90 70

Documents

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