Messung von Kälteleistung und -energie: Vortrag von Dipl.-Ing. Jens Lücke, perpendo GmbH für Energietechnik und Verfahrenstechnik, beim 4. Fachkongress "Kältetechnologien - Quo vadis?"

1. Messung von Kälteleistung und -energie
Messtechnik und Energiecontrolling
4. Fachkongress „Kältetechnik – Quo vadis“, Berlin 2012
Jens Lücke perpendo GmbH Aachen
Lücke,
Dorle Beilharz, Rainer Schnellenpfeil, EFT GbR Duisburg
perpendo Energie- und Verfahrenstechnik GmbH
Am Viadukt 3 ▪ 52066 Aachen
Tel. 0241/412 500 08 ▪ Fax 0241/412 500 19
e 0 / a 0 / 9
j.luecke@perpendo.de ▪ www.perpendo.de

2. Messung von Kälteleistung und -energie
1. Das Praxisbeispiel 6. Zusammenfassung
Die Energie
Food-Town GbR
2. Motivation
Warum Energie messen? 5. Anwendung
5 A d
Das Energie-
controllingsystem
3. Kältemengenmessung
Theorie und Praxis
4. Messtechnik
Erfassung des
Massenstroms
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3. 1. Praxisbeispiel: Die Energie Food-Town GbR
Steckbrief
Energie
Energie- und Medienversorgung der Food Town Rheinhausen
Versorgung von drei Unternehmen der Lebensmittelindustrie
Gründung 1987 als gemeinsame Energiezentrale der drei Unternehmen
Seitdem typische E
S id i h Entwicklung:
i kl
Kapazitätserweiterungen, Umbauten, Änderung der Anforderungen
Aufgaben
Zentraler Energieeinkauf
Bereitstellung von insgesamt 13 verschiedenen Medien an 59
Übergabepunkten
Abrechnung
Wartung und Instandhaltung von Kundenanlagen
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4. 1. Praxisbeispiel: Anlagenstruktur der Energie Food-Town
Kondensatoren
• Großkälteanlage (NH3): Nutzung
• HD Stufe ( 10 C):
HD-Stufe (-10 °C): Maschinen
Maschinen-
5 Schraubenverd. abwärme
4,5 MWth gesamt
55 °C
• ND-Stufe (-40 °C): Nutzung
5 Schraubenverd
Schraubenverd. 5 °C Kondensat-
1,4 MWth gesamt Eco
Verdichter abwärme
• Kondensat-WRG HD 35 °C
(35 °C) 2,8 MWth
• Maschinen-WRG
(55 °C) 0,8 MWth -10 °C Verdampfer
• Kesselanlage, weitere Abscheider Nomalkühlung
WRG-Systeme
WRG S t (überflutet)
Verdichter Solekälte
• Drucklufterzeugung
ND -3 °C
• Zus. Kälteerz. Kunden
• Niederspannungs- -35 °C
versorgung Verdampfer
Abscheider
• Erdgasversorgung Tiefkühlung
(überflutet)
(üb fl t t)
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5. 2. Motivation: Ziele von Energiemessung & -controlling
Überwachung
Abnorme V b
Ab Verbrauchs-h
situationen feststellen
Zählerüberwachung
Effizienzanalyse
Zusammenhänge
aufdecken
Effizienz sichern
Kundeninformation
Verbrauchswerte und
Kennzahlen
bereitstellen
Abrechnung
Energiekosten
Bilanzierung
Aufwandsberechnung
A f andsberechn ng
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6. 3. Kältemengenmessung: Prinzip
Druckgas Kondensat
A B
m
& m
&
A
B
C D
D
Sauggas 2-Phasengemisch
g
(entspannt)
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7. 3. Kältemengenmessung: Umsetzung in der Praxis
B A
m
A
&
B
C
m
&
C
m
& D
D
F
m
&
m
& m
&
G E
F
m
& E
G Betrieb ND Verd.
m
&
H H Betrieb HD Verdampfer
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8. 4. Messtechnik: Erfassung des Massenstroms
Ultraschall Vortex Coriolis
(Laufzeitdifferenz) (Wirbelzähler) (Massenträgheit)
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9. 4. Messtechnik: Erfassung des Massenstroms
Ultraschall Vortex Coriolis
Prinzip / Laufzeitdifferenz von Wirbelschleppen Zählung
Wirbelschleppen-Zählung Phasenverschiebung in
Messgröße Schallwellen nach Hindernis Schwingung von
Rohrschlaufe (Corioliskraft)
=> Volumenstrom => Volumenstrom => Massenstrom
Druck
D k/ Gas: medienabhängig,
G di bhä i Niedrige Di ht
Ni d i Dichten erhöhen
höh PN>100
Dichtebereich min. 5…10 bar; PN∞ untere Lastgrenze, PN>100
Lastbereich -100…0…+100% +2 / +5…+100% -100…0…+100%
Einlaufstrecke > 10 15 x Ø
10…15 > 15 40 x Ø
15…40 keine
Genauigkeit 0,5…1,6% flüssig 0,1…0,5% flüssig 0,05…0,15% flüssig
(typisch) 0,5…3% gasförmig 0,5…2% gasförmig 0,2…0,5% gasförmig
Druckverlust Keiner Niedrig (Volllast 94 mbar) Niedrig (Volllast 147 mbar)
Kompromiss mit Größe & Kompromiss mit Größe &
damit Lastbereich damit Investkosten
Dampfblasen / < 1 Vol-% Nur wenige Vol-%, sonst Nur wenige Vol-%, sonst
Fl.-Tröpfchen
Fl T ö f h sonst Signalverlust*
t Si l l t* hoher Genauigkeitsverlust
h h G i k it l t hoher Genauigkeitsverlust*
h h G i k it l t*
Investkosten 8.000…10.000 € DN100: 3.500…4.500 € DN100: 25.000…30.000 €
(kaum Einfluss Ø), (mäßiger Einfluss Ø (sehr großer Einfluss Ø;
kein Stillstand/Umbau DN80: ca. -20%) ) DN80: ca. -50%) )
*Es sind Systeme mit höherer Toleranz durch intelligentere Signalverarbeitung verfügbar.
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10. 4. Messtechnik: Erfassung des Massenstroms
Bild : Vortex-Durchflussmessung in der ND- Bild : Ultraschall-Durchflussmessung an einer der
Druckleitung beiden HD-Druckleitungen.
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11. 5. Anwendung Messdaten: Das Energiecontrollingsystem
Beispiel EFT: Überwachung
> 1.600
Datenpunkte
D t kt Abnorme V b
Ab Verbrauchs-h
Umrechnung, situationen feststellen
Zeitnormierung, Zählerüberwachung
Verbrauchsrechnung
Effizienzanalyse
Zusammenhänge
aufdecken
Effizienz sichern
Aufbereitete
Daten
Kundeninformation
Über-
Ü Verbrauchswerte und
mittlung Kennzahlen
bereitstellen
Abrechnung
Berechnung,
Aggregation
Energiekosten
Bilanzierung
Aufwandsberechnung
A f andsberechn ng
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12. 5. Anwendung Messdaten: Kontinuierliche Effizienzkontrolle
perpendo Energie- und Verfahrenstechnik GmbH, Aachen 12

13. 6. Zusammenfassung
Erfahrungen
Sowohl Ultraschall- als auch Vortexgeräte sind für die
Volumenstrommessung auf der Druckgasseite geeignet.
Ultraschall-Messung funktioniert allerdings nur im HD-Kreis.
Funktionalität der Datenaufbereitung ist entscheidend für den Nutzwert
von MMessungen und Ed Energiecontrollingsystemen.
i t lli t
Aha-Effekte können (nahezu) garantiert werden.
Der Aufwand für die Inbetriebnahme ist nicht zu unterschätzen.
Fazit
Messung und Datenaufbereitung sind nicht trivial und u. U. kostenintensiv.
Ein t f b t Energiecontrolling
Ei gut aufgebautes E i t lli
schafft Transparenz
liefert eine solide Basis für die Kostenrechnung
verkürzt R kti
kü t Reaktionszeiten
it
erleichtert die Fehleranalyse erheblich
Sorgfältige Anforderungsanalyse, Systemauswahl und Konzepterstellung
sind notwendig
notwendig.
perpendo Energie- und Verfahrenstechnik GmbH, Aachen 13

14. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Ihr Ansprechpartner für weitere Fragen:
Jens Lücke
perpendo GmbH ▪ Am Viadukt 3 ▪ 52066 Aachen
Tel. 0241/412 500 08 ▪ Fax 0241/412 500 19 ▪ j.luecke@perpendo.de