Overview
KVS sind typische WRG in raumlufttechnischen Anlagen. Gegenüber anderen WRG-Systemen ist der Aufwand an elektrischer Hilfsenergie bei KVS hoch. Für den erhöhten Energieaufwand ist hauptsächlich die Zirkulationspumpe des Wasser-Glykol-Zwischenkreises verantwortlich. Mit Hilfe von Simulationen lassen sich optimale Auslegungen mit energieeffizientem Betrieb erreichen.
In der Masterthesis «Simulationsgestützte Optimierung von Kreislaufverbundsystemen in raumlufttechnischen Anlagen» wird die optimale Planung und Funktionsweise von KVS mittels Simulationen und numerischen Optimierungen aufgezeigt. Dazu sind die empirischen Daten eines Referenz-KVS verwendet worden. Diese wurden während eines Jahres ermittelt. Die Messdaten bildeten die Grundlage für die Validierung des Simulationsmodells. In der Simulation wurden verschiedene Aufbauten sowie Regelungsstrategien getestet und optimiert.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Planung und beim Betrieb Optimierungspotenzial vorhanden ist. Dabei werden die Planer sowie die Betreiber gleichermassen angesprochen. Grundsätzlich gibt es kein Rezept, wie KVS geplant und betrieben werden sollen, da das Einsatzgebiet sehr unterschiedlich ist. Trotzdem gibt es Regeln, die eingehalten und Gegebenheiten, die bei einer Entscheidungsfindung in der Planung unbedingt berücksichtig werden müssen. Dabei gelten die meisten Regeln für einfache KVS und für KVS-Verbunde. Einfach umsetzbare aber einflussreiche Optimierungen für alle KVS sind:
Der optimale Wasser-Glykol-Massenstrom muss anhand des Luft-Massenstromes geregelt werden. Dazu ist eine drehzahlgesteuerte Pumpe notwendig.
Für den Frostschutzbetrieb ist ein Durchgangsventil im Bypass einzubauen. Der totale Druckverlust kann damit ohne Nachteile reduziert werden. Das Durchgangsventil muss anhand des Druckverlustes im Teillastbetrieb (max. 30-40 % des Wasser-Glykol-Massenstroms) des Lufterhitzers ausgelegt werden.
Die Strömung des Wasser-Glykol-Massenstroms im WÜ darf bei minimalem Massenstrom nicht laminar sein. Eine grosse Spreizung zwischen minimalem und maximalem Luft-Volumenstrom resp. Wasser-Glykol-Massenstrom ist zu verhindern, damit der Druckverlust bei maximalem Volumenstrom nicht extrem hoch ist.
Beim KVS-Verbund sind zusätzlich folgende Punkte zu beachten:
Der Bypass für den Frostschutz kann für alle ABL Lüftungsanlagen gemeinsam erfolgen.
Beim Verbinden von mehreren Lüftungsanlagen zu einem KVS-Verbund sind aus hydraulischer Sicht keine Grenzen gesetzt. Damit beurteilt werden kann, ob es energetisch sinnvoll ist, müssen folgende drei Punkte beachtet werden: Betriebsfälle, Temperaturniveaus und Betriebszeiten.
Im vorliegenden Bericht sind die Messdaten der Referenzanlage und die Zusammenfassung der Erkenntnisse aus der Masterthesis ausführlich dargestellt. Das separate Merkblatt «Kreislaufverbundsystem – Optimale Planung und effizienter Betrieb» enthält die Resultate der Masterthesis in gekürzter Form.
