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

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Präsentation zum Thema: "Heizen und Kühlen mit Erdgas ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V., Kaiserslautern, www.asue.de."—  Präsentation transkript:

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

2 Inhalt des Vortrags 1. Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen 2. Heizen + Kühlen mit Erdgas Technik Marktpotential Primärenergiebedarf senken - Umwelt entlasten Vorteile Geräteangebot Geeignete Einsatzfälle Wirtschaftlichkeit Hürden 3.Gasklimageräte auch für Querverbundunternehmen sinnvoll 4.Markterschließung – Unterstützung durch EVUs notwendig! 5. Umgesetzte Projekte in Deutschland

3 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 Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen Forderungen des Bauherrn 1. Ganzjährig angenehmes Raumklima 2. Wirtschaftliche Heiz- und Kühltechnik

5 Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen Konventionell: Heizkessel und el. Raumklimageräte 1. Ganzjährig angenehmes Raumklima 2. Wirtschaftliche Heiz- und Kühltechnik Forderungen des Bauherrn

6 Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen Heizen und Kühlen mit Stromwärmepumpe (Multi-Splitsystem) Q. Q Luft 1. Ganzjährig angenehmes Raumklima 2. Wirtschaftliche Heiz- und Kühltechnik Forderungen des Bauherrn

7 Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen Heizen und Kühlen mit Gaswärmepumpe (Multi-Splitsystem) Q Luft. +Q Motor. 1. Ganzjährig angenehmes Raumklima 2. Wirtschaftliche Heiz- und Kühltechnik Forderungen des Bauherrn

8 Klimatisierungsbedarf und prinzipielle Systemlösungen Heizen und Kühlen mit Gasabsorptions- wärmepumpe Q Wasser/Boden. 1. Ganzjährig angenehmes Raumklima 2. Wirtschaftliche Heiz- und Kühltechnik Forderungen des Bauherrn

9 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 Heizen + Kühlen mit Erdgas Ventilator Wärmeübertrager Sammler Luft Kraftstoff (z.B. Erdgas) Ölfilter Gasmotor Verdichter zu den Inneneinheiten Platten- Wäremübertrager Quelle: Kaut/Sanyo

11 Heizen + Kühlen mit Erdgas Shell-Tankstelle Rheinbach Dachaufstellung des Außengerätes Beispiele für die Aufstellung der Außengeräte Verwaltungsgebäude Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG Göppingen

12 Heizen + Kühlen mit Erdgas Deckeneinbaukassetten in einem Hotel und einem Restaurant Klimatisierung eines Veranstaltungsraumes mit einem Textilschlauchsystem Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten

13 Heizen + Kühlen mit Erdgas Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten Wandgerät in einem Seminarraum Klimatisierung mit einem Textilschlauchsystem in einem Großraumbüro

14 Gesamtleistung: kW Außeneinheiten : Gasklimageräte: Beispiel aus Japan Quelle: Kaut/Sanyo

15 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 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 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 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 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 Kontinuierlicher Heizbetrieb Keine zusätzliche Energie für den Abtauvorgang notwendig. Kontinuierlicher Heizbetrieb ohne Unterbrechungen durch Abtauzyklen. Quelle: MHI/Stulz

21 % Antrieb des Verdichter Motorwärmeabgabe an das Kühlwasser 65% 5% Strahlungsverluste Wärmeaustausch zum Kältemittel Gas 100% Wärmeabgabe Effiziente Nutzung des Brennstoffs und der Wärmeabgabe des Gasmotors 2. Sehr hohe Effizienz Quelle: Kaut/Sanyo

22 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 Die technischen Vorteile Langjährig bewährte Gerätetechnik ( 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 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 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 Marktpotential für Gasklimageräte im Wettbewerb zu… Mobile Raumklimageräte ca Stück/a (stark schwankend) Elektrisch betriebene Multisplitgeräteca Stück/a (hohe Zuwachsraten) Konventionelle Systeme: Heizkesselca Stück/a (meist für Wohnungen) Elektrische Raumklimageräte? ( Inneneinheiten/a)

27 Primärenergiebedarf senken – Umwelt entlasten Beispiel: Boutique, Verkaufsfläche 800 m 2 Kühlen: Kühllast:40 W/m 2 Vollbenutzungsstunden:1.000 h Spez. Kältebedarf40 kWh/m 2 a Kältebedarf gesamt kWh/a Heizen: Heizlast:25 W/m 2 Vollbenutzungsstunden:800 h Spez. Heizwärmebedarf20 kWh/m 2 a Heizwärmebedarf gesamt kWh/a kWh/a Heizkessel und elektrische Raumklimageräte kWh/a Gasklima- gerät kWh/a kWh/a Energiebedarf bezogen auf Primärenergie ca kWh/a ca kWh/a

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

29 Installation Erdgasleitung Außengerät Super Link Busleitung (geschirmt) Spannungsversorgung Außengerät 230 od. 400V / 3Ph / 50Hz, N, PE Spannungsversorgung Innengeräte 230V / 1Ph / 50Hz, N, PE Kältemittel - verteiler Kondensat - leitung Busleitung Fernbedienung (geschirmt) Kältemittel - leitung Abgas-System Quelle: Mitsubishi Heavy Ind. / Stulz

30 Planungshinweise Quelle: Mitsubishi Heavy Ind. / Stulz

31 Die Perfektionierung der Gas-VRF- Technik zeigt sich auch in der Verlängerung der Wartungsintervalle H Serie J Serie ,000 G Serie F Serie E Serie D Serie C Serie B Serie A Serie Wartungsintervall [Betriebsstunden] Im Vergleich zu einem PKW, sind Betriebsstunden äquivalent zu einer Laufleistung von ca Kilometer! 2. Wartung Quelle: Kaut/Sanyo

32 Wie lange fährt Ihr PKW ohne Wartung ? Öl Zünd- kerze n Luftfilter Kühlwasser Motor- Kompression *Ø Geschwindigkeit =50km/h Der Wartungsintervall der GHP beträgt Std. oder 4 Jahre. GHP= km * Zahn- riemen Quelle: Kaut/Sanyo 2. Wartung

33 Öl tank Luftfilter und Kühlwasser Ölfilter Trokensumpf Ölwanne Zündkerzen Antriebs- riemen Neutralisierungs - Einheit Luftfilter Vorn Hinten 2. Wartung Quelle: Kaut/Sanyo

34 kW28.0kW35.5kW45.0kW56.0kW Nennkälteleistung der Außeneinheit Schalldruckpegel dB(A) F2 G2 H1 J1 (45) (46) (47) (Schalldruckpegel in 5 m Entfernung ) Quelle: Kaut/Sanyo 2. Niedriger Schalldruckpegel der Außeneinheiten

35 Geräteangebot Gasklimageräte (= Gasmotorwärmepumpen) Vertrieb

36 Geräteangebot Heizleistung [kW] Kühlleistung [kW] 14,056,0 Nennleistung 18,067,0 Quelle: Fa. Berndt, Gelsdorf 28,0 33,5 Kühlleistung [kW] 22,456,0 Nennleistung Quelle: Fa. Kaut, Wuppertal 45,028,035,5 45,0 53,0 22,4 26,5 18,0 23,6 35,5 42,5 Mit Warmwasserbereitung AISIN Sanyo 26,567,053,033,542,5 Heizleistung [kW]

37 Geräteangebot Mitsubshi Heavy Ind. Heizleistung Kühlleistung45,0 kW56,0 kW Nennleistung 53,0 kW67,0 kW Modell GHCP 450 HMTGHCP 560 HMT Quelle: Stulz

38 Geräteangebot Kühlleistung [kW]17, Heizleistung [kW]32, Gasabsorptionsklimaanlagen Gasverbrauch [m 3 /h]2, ,04 Gasverbrauch [m 3 /h]3, ,72

39 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 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 Wirtschaftlichkeit Weitere Vorteile: Keine zusätzliche elektr. Leistungsaufnahme bzw. keine Erhöhung des elektr. Leistungsbezuges Geringere Energiekosten für Erdgas führen zu günstigen Betriebskosten

42 Herausforderung: Akzeptanz Kunden und Marktpartner Luftheizung Heizen und Kühlen mit einem System Akzeptanz bei den Marktpartnern (2 Gewerke notwendig) Geräuschentwicklung

43 Hersteller GVU Kunde Japan Verkauf, Installation Hersteller Deutschland GVU SHK Kälte- Handwerk Planer Kunde Vertriebs- partner des Herstellers 2. Herausforderung: Vertriebswege

44 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 Gasklimageräte auch für Querverbundunternehmen sinnvoll Winter Sommer Stadtnetzabgabe Strom: Mainova, Frankfurt a. M., Stadtnetzabgabe

46 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 Umgesetzte Projekte in Deutschland Polen Tschechische Republik Österreich Schweiz Belgien Niederlande Dänemark Frankreich Lux. Stand: April 2004 Essen GWI Hamburg Stulz Staßfurth Erdgas Mittelsachsen Schönebeck Erdgas Mittelsachsen Hohenweiden MITGAS Neuss Stadtwerke Meckenheim Tankstelle Gelsdorf Fa. Berndt Sinzig Moschee Bad Neuernahr -Ahrweiler Kreissparkasse Adenau Volksbank Kaiserslautern Gasanstalt Offenbach Restaurant Berlin GASAG Weilerswist Euskirchen Göppingen EVF Wuppertal Fa. Kaut Frankfurt Büroräume Hürth GVG Freital Stadtwerke

48 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 Quelle: Mitsubishi Heavy Ind. / Stulz

49 Inbetriebnahme Mitte Gasverbrauch m³ pro Jahr m³/a m³/a m³/a kWh/m²a 143 kWh/m²a 179 kWh/m²a 6,54 /m²a 4,59 /m²a 5,72 /m²a0,032 /kWh Gasverbrauch pro m² und Jahr Gaskosten pro kWh Gaskosten pro m² und Jahr Jahr Gasverbrauch: kWh/a kWh/a kWh/a4149 /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 Quelle: Mitsubishi Heavy Ind. / Stulz Stadtwerke Neuss Kundenzentrum Meererhof

50 Weiterführende Informationen: ASUE: Tel


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