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Energieeffizienz im Einzelhandel

Intelligente Regelungstechnik in einem Supermarkt
Energieeffizienz im Einzelhandel

Die Betriebskosten für die Gebäudetechnik und die Kühlanlagen im Supermarkt sind ein erheblicher Posten auf der Ausgabenliste. Eine deutliche Kostenreduzierung, ohne dabei den Komfort für die Kunden zu beeinträchtigen oder die Qualität der Lebensmittel zu gefährden, ist daher ein wichtiges Betriebsziel.

Moderne Regelungstechnik bietet ideale Ansatzpunkte, den Energieverbrauch deutlich zu senken wie das Beispiel einer Lüftungsanlage in einem bayrischen Supermarkt verdeutlicht. Diese bot in der Gesamtbetrachtung besonders großes Potenzial, um den Betrieb durch eine intelligente Regelungstechnik effizienter zu gestalten. Auch die Einstellung der Heizungsanlage wurde erneuert und wird nun bedarfsgeführt betrieben.

Bei der Regelung der Lüftungsanlage wird zwischen Tag- und Nachtbetrieb unterschieden, da je nach Tageszeit unterschiedliche Anforderungen erfüllt werden müssen: Tagsüber versorgt die Anlage bis zu 500 Kunden und Mitarbeiter stündlich mit komfortabel temperierter Luft entsprechend Indoor Air Quality Anforderung IDA2. Nachts muss lediglich die geforderte Mindesttemperatur gewährleistet werden, ohne auf die Luftqualität Rücksicht zu nehmen.
Umfangreiche Funktionen gewährleisten, dass die Lüftungsanlage tagsüber so effizient wie möglich betrieben wird:
1. Bedarfsgeführte Luftmengenregelung je nach Regelabweichung der Raumtemperatur
Das bedeutet, dass im sogenannten Komfortbereich, also wenn die Raumtemperatur nicht wesentlich vom Raumsollwert abweicht, nur ein geringer Frischluftanteil zugeführt wird, um Energie einzusparen. Ist die Raumtemperatur wesentlich niedriger als der Sollwert, wird geheizt und der Volumenstrom erhöht, um schneller in den Komfortbereich zurückzukommen. Wenn die Raumtemperatur wesentlich höher als der Sollwert ist, wird gekühlt und gleichzeitig der Volumenstrom erhöht.
2. Energieeffizienz durch Frequenzumrichter
Je größer die Regelabweichung der Raumtemperatur ist, desto höher ist die Lüfterdrehzahl. Bei maximal zulässiger Regelabweichung ist die Lüfterdrehzahl maximal und transportiert somit die maximale Luftmenge in den Supermarkt.
Da der Verbrauch an Elektroenergie mit der dritten Potenz der Lüfterdrehzahl steigt, ist es wichtig, mit der jeweils geringst möglichen Lüfterdrehzahl zu fahren, aber trotzdem den bedarfsgerechten Betriebszustand bei Einhaltung des vorgeschriebenen Mindestluftwechsels zu erreichen. Durch den Einsatz von Frequenzumrichtern zur Ansteuerung der Ventilatoren wird eine Optimierung des elektrischen Verbrauchs gewährleistet.
3. Luftqualitätsregelung durch Erhöhung der Lüfterdrehzahl und damit des Volumenstromes je nach Anzahl der Kunden im Supermarkt
Je mehr Kunden und Mitarbeiter sich im Supermarkt befinden, umso mehr Frischluft muss zugeführt werden, um die Anforderungen an die Luftqualität und das Wohlbefinden der Kunden zu sichern. Die Anzahl der Kunden wird indirekt über den CO2-Wert erfasst, der mit einem Mischgasfühler gemessen wird.
4. Wärmerückgewinnung
Durch Wärmerückgewinnung werden bis zu 72 Prozent der Heiz- und Kühlenergie wieder der Zuluft zugeführt, statt ungenutzt mit der Abluft in die Umwelt zu entweichen.
5. Gleitende Sollwerte mit Sommer- und Winterkompensation
Durch gleitende Sollwerte wird im Sommerbetrieb die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen möglichst gering gehalten, um „Temperaturschocks“ beim Betreten oder Verlassen des Gebäudes zu vermeiden, bleibt aber gleichzeitig im Komfortbereich. Im Winter gleichen gleitende Sollwerte Transmissionswärmeverluste aus.
6. Nullenergieband
Das Nullenergieband definiert einen akzeptablen Komfortbereich für den Kunden. Befindet sich die Anlage innerhalb dieses Temperaturbereiches, wird auf eine Energiezufuhr verzichtet (Heizen / Kühlen).
Energieeffizienz im Nachtbetrieb der Lüftungsanlage
Weitere Funktionen sorgen für Energieeffizienz und Sicherheit der Lüftungsanlagen während der Nacht:
1. Überwachung der Mindestraumtemperatur im Winter
Wird die Mindestraumtemperatur unterschritten, ist ein erhöhter Energieaufwand zur Aufheizung bis zum Sollwert zu Beginn der Nutzungszeit notwendig. Ein Auskühlschutz in der Regelung verhindert dies effektiv.
2. Überwachung der maximalen Raumtemperatur im Sommer
Bei Überschreitung des Grenzwertes für die maximale Raumtemperatur ist ein erhöhter Energieaufwand zur Abkühlung bis zum Sollwert zu Beginn der Nutzungszeit erforderlich. Auch dieser Mehraufwand wird durch die Regelung vermieden.
3. Freie Nachtkühlung
Im Sommer wird die Raumtemperatur nachts durch die kühle Außenluft soweit abgesenkt, dass in den ersten Stunden der Belegungszeit ein wesentlicher Anteil an Kühlenergie gespart wird.
Durch den Einsatz der Regelungstechnik wird der durchschnittliche Volumenstrom unter Einhaltung von Ansprüchen an Komfort und Luftqualität im Vergleich zu standardmäßig eingesetzten Regelungskonzepten um mindestens 22 Prozent reduziert. Den größten Anteil an der Einsparung hat die bedarfsgeführte Luftmengenregelung mithilfe der variablen, temperaturunabhängigen Luftströme, der Luftqualitätsregelung und der Wärmerückgewinnung:
  • 1. Variable temperaturabhängige Volumenströme Die Lüfter sind nach der Klasse SFP 3 (Specific Fan Power) gemäß EN 13779 sowie der Geschwindigkeitsklasse V2 nach EN 13053 ausgelegt und entsprechen dem empfohlenen Wert für Anlagen mit Wärmerückgewinnung (WRG). Die hohe Einsparung an Elektroenergie wird durch die intelligente Regelungstechnik erreicht, die den Anforderungen der allerhöchsten Regelungsgüte IDA-C6 (EN 13779) gerecht wird.
  • 2. Die Luftqualitätsregelung erhöht den Luftstrom nur bei Bedarf, wird aber gleichzeitig den Anforderungen der Raumluftqualitätsklasse IDA 2 und der Wärmerückgewinnung der Klasse H1 nach DIN EN 13053 gerecht. Damit sind auch die Anforderungen des „Erneuerbare Energien Wärmegesetzes“ erfüllt, die eine WRG dann als erneuerbare Energie anerkennt, wenn sie
  • a) einen Wirkungsgrad von mindestens 70 Prozent hat und
  • b) die aus der Wärmerückgewinnung stammende und genutzte Energie mindestens zehn Mal höher ist als die Elektroenergie für den Betrieb der raumlufttechnischen Anlage. Insgesamt sind damit alle Kriterien der Energieeffizienzklasse A+ nach EN 13053 erfüllt.
Die Verbräuche für Heiz- und Kühlenergie sinken proportional zum Volumenstrom , während der Verbrauch an Elektroenergie für die Lüfter mit der dritten Potenz fällt. Der Gesamtenergieverbrauch sinkt dadurch überproportional um 27 Prozent.
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