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E-Book

Kälteerzeugung für die Gebäudeklimatisierung. Anlagenoptimierung unter ökologischen und ökonomischen Aspekten

AutorCarsten Laue
VerlagDiplomica Verlag GmbH
Erscheinungsjahr2008
Seitenanzahl114 Seiten
ISBN9783836604130
FormatPDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis33,00 EUR
Rund 1,3 % des Primärenergiebedarfes werden in Deutschland für die Kälteerzeugung zur Gebäudeklimatisierung aufgewendet: Ein riesiger Energieverbrauch und ein enormes Einsparpotenzial, das viel zu wenig genutzt wird. In der vorliegenden Untersuchung wird die Kälteerzeugung zur Gebäudeklimatisierung unter ökologischen und ökonomischen Aspekten betrachtet. Dabei wird nachvollziehbar dargestellt, wie verschiedene Varianten der Kälteerzeugung an Hand des TEWI-Wertes ökologisch miteinander vergleichbar sind. Der Berechnungsalgorithmus für den TEWI-Wert wird anschaulich dargestellt und die Einflussfaktoren werden ausführlich erläutert. Die Berechnung wird für verschiedene Kälteerzeugungsanlagen für ein Einkaufszentrum vorgeführt und ist sowohl auf bestehende als auch auf neue Kälteanlagen übertragbar.Im zweiten Teil des Buches werden die ökonomischen Hintergründe der Kälteerzeugung beleuchtet. Es wird ein Berechnungsalgorithmus vorgegeben, der es ermöglicht, die Kapitalwerte unterschiedlicher Arten der Kälteerzeugung und damit die auf den Investitionszeitpunkt abgezinsten Kosten zu berechnen. Damit werden unterschiedliche Anlagentypen finanziell vergleichbar.Die Berechnungen des TEWI- und des Kapitalwertes für die verschiedenen Varianten der Kälteerzeugung werden beurteilt und graphisch dargestellt. Die Ergebnisse überraschen. So sind ökonomische und ökologische Ziele durchaus vereinbar. Dies erfordert jedoch eine Beurteilung der verschiedenen Kälteerzeugungskonzepte unter ökonomischen und ökologischen Aspekten bereits in der Planungsphase. Auf dieser Basis kann das unter beiden Gesichtspunkten optimale Anlagenkonzept verwirklicht werden.Mit Hilfe dieses Buches gelingt es Ihnen, unterschiedliche Anlagen zur Kälteerzeugung für die Klimatisierung von Gebäuden in Hinblick auf das Treibhaus-potential und die Gesamtkosten über die Laufzeit der Anlage zu bewerten und miteinander zu vergleichen.

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Leseprobe
Kapitel 4.1, Zusammenhänge zwischen Kälteerzeugung und TEWI-Wert:
Der natürliche Treibhauseffekt ermöglicht, dass die durch Sonnenstrahlen auf der Erdoberfläche entstehende Wärme in der Atmosphäre verbleibt. Dies wird bewirkt durch Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid und andere Gase, die in der Atmosphäre in sehr kleinen Konzentrationen vorkommen. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt würde die Durchschnittstemperatur nicht + 15 °C sondern - 18 °C betragen. Der Treibhauseffekt ist damit einerseits für das Leben unerlässlich, ruft andererseits Schäden hervor, sobald sein Gleichgewicht gestört ist. Das Handeln des Menschen stört das Gleichgewicht u. a. durch:
- Brandrodungen.
- Das Abholzen der Wälder und damit Verminderung der Umwandlung von CO2 zu Sauerstoff und Kohlenstoff.
- Die Nutzung fossiler Brennstoffe und damit steigendem CO2-Gehalt in der Atmosphäre.
- Methanemissionen vor allem in der Landwirtschaft.
- Die Emissionen von Fluor- und Chlorkohlenwasserstoffen u. a. aus Kälteanlagen.
So stieg z. B. der CO2-Gehalt der Atmosphäre seit Beginn der industriellen Revolution von 280 auf 350 ppm (Parts per Million), der Methangehalt von 0,7 auf 1,7 ppm.
Das Treibhauspotential dieser Gase ist sehr unterschiedlich. Zur Vergleichbarkeit wurde der GWP-Wert (Global Warming Potential) eingeführt. Dieser Wert beschreibt das Verhältnis der klimatischen Auswirkung eines Gases zum Vergleichswert von CO2. Der GWP-Wert für CO2 ist dabei auf 1 festgelegt. Der GWP-Wert für das Kältemittel R 134a ist so z. B. 1300 äquivalent CO2. R 134a hat somit das 1300-fache Treibhauspotenzial von CO2.
Mit dem TEWI-Wert (Total Equivalent Warming Index) werden direkte und indirekte Auswirkungen durch Energie verbrauchende Geräte beschrieben. Der Wert drückt aus, welche Menge Treibhausgase während der Nutzungszeit in die Atmosphäre gelangen und wird in kg für CO2 äquivalent angegeben. Auch die Kälteerzeugung hat direkte und indirekte Auswirkungen auf die Atmosphäre. Ausführlicheres dazu und zum TEWI-Wert im Abschnitt 5.1.
Entgegen der Auffassung der Firma Carrier (Carrier GmbH, 2001, S. 9) sind die Auswirkungen von Kälte- und Klimaanlagen auf die Erwärmung der Atmosphäre nicht gering. Die Wirkung der Kältemittel mag gering sein, die des CO2-Ausstoßes sind es auf Grund des enormen Elektroenergieverbrauches keinesfalls.
Die für die Kälteerzeugung zur Klimatisierung notwendigen ca. 14 Mio. MWh Strom trugen 1999 mit etwa 9 Millionen Tonnen CO2 (0,65 kg CO2/kWh) zum Treibhauseffekt bei. Bei dieser Größenordnung ist es durchaus sinnvoll, die Möglichkeiten der Reduzierung der Treibhausgasemission zu prüfen.
Das Fatale ist, dass der Wunsch nach Gebäudeklimatisierung stark steigt, verbunden mit höheren Komfortbedürfnissen und steigenden Außentemperaturen. Dies bedeutet wiederum größeren Energieeinsatz zur Klimatisierung und damit eine Beschleunigung des Treibhauseffektes.
Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Kälteerzeugung für die Gebäudeklimatisierung1
Inhaltsverzeichnis3
Abbildungsverzeichnis5
Tabellenverzeichnis6
Diagrammverzeichnis8
Verzeichnis Formelzeichen9
1. Der Autor11
2. Abstract13
3. Einleitung15
4. Grundlagen19
4.1. Zusammenhänge zwischen Kälteerzeugung und TEWI-Wert19
4.2 Effiziente Verfahren zur Gebäudeklimatisierung20
4.3 Ermittlung des Energieverbrauches für die Kälteerzeugung30
5. Berechnungsalgorithmen33
5.1. TEWI-Wert33
5.1.1. Berechnungsalgorithmus33
5.1.2. Beispielrechnungen36
5.2.Kostenermittlung nach VDI 602541
5.2.1. Übersicht über die Methoden zur Wirtschaftlichkeitsberechnung41
5.2.2. Zahlungsarten43
5.2.3. Berechnungsalgorithmus Kapitalwert46
6. Beispielrechnung59
6.1. Anlagenbeschreibung59
6.1.1. Anlagenbeschreibung Gebäude und Lüftungsanlage59
6.1.2. Variante 1 Speicherung der durch Kaltwassersätze erzeugten Kältemittels Sprinklertank (Kältespeicherung im Sprinklertank)63
6.1.3. Variante 2 Kälteerzeugung durch zwei luftgekühlte Kaltwassersätzezeitgleich zum Bedarf (Luftgekühlte Kaltwassersätze)72
6.1.4. Variante 3 Erzeugung der Kälte zur Gebäudeklimatisierung zeitgleichzum Verbrauch mit wassergekühlten Kaltwassersätzen (WassergekühlteKaltwassersätze)77
6.2. Berechnung TEWI-Wert80
6.2.1. Variante 1 - Kältespeicherung im Sprinklertank80
6.2.2. Variante 2 – Luftgekühlte Kaltwassersätze81
6.2.3. Variante 3 – Wassergekühlte Kaltwassersätze82
6.3. Berechnung jährliche Gesamtkosten83
6.3.1. Variante 1 – Kältespeicherung im Sprinklertank83
6.3.2. Variante 2 – Luftgekühlte Kaltwassersätze87
6.3.3. Variante 3 –Wassergekühlte Kaltwassersätze91
7. Bewertung der Resultate95
8. Perspektiven103
9. Quellenverzeichnis107

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