Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz im...

1

Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienzim Bereich Schaltschrankklimatisierung

Projektplanung, Installation und Wartung,Einsatz neuester Technologien, Alternative Kühlmethoden

Ralf Schneider / BDC / März 2013

2

Rittal System-KlimatisierungRittal GmbH & Co. KG

Ca. 11.000 Mitarbeiter in über 60 Tochtergesellschaften und 70 internationalen Vertretungen19 Produktionsstätten und mehr als 150 Vertriebs- & Logistik-Center weltweit

Schaltschrank-Systeme

Elektronik-Aufbau-Systeme

SystemklimatisierungStromverteilung

IT-Solutions

Communication Systems

Service

Deutschland Italien China Indien USA


Rittal System-KlimatisierungDas System in der Fabrik - Systemklimatisierung

Rack / Rack-Reihen Klimatisierung:LiquidCoolingPackage (12 - 40kW)

Doppelbodenkühlung (23 - 54kW)

Outdoorklimatisierung:Outdoor-Kühlgeräte (1-2,5 kW) und Wärmetauscher (85 W/K – 135 W/K)

Schaltschrankklimatisierung:Dachaufbau- und Wandanbau-Kühlgeräte,

Klima-Modulkonzept (300W – 4kW)Filterlüfter (20-900m³/h)

Schaltschrankklimatisierung: Luft/Luft- bzw. (17,5 – 90 W/K) Luft/Wasser-Wärmetauscher

(300W – 7kW)

Maschinen- und Prozesskühlung mittels:IE-Chiller (1kW – 40kW)

Rechenzentrums- und Raumkühlung:IT-Chiller + Freecooling (15 - 462kW)

Kühlung und Heizen von Bediengehäusen mittels Peltier-Technik (100W)

3Ralf Schneider / BDC / März 2013

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzTotal Cost of Ownership

Klima-News of the day April 2011

Warum ist Klimatisierung wichtig?Kostenlose Information

Teufelskreis: Komponenten erzeugen Wärme –hohe Temperaturen verringern die Lebensdauer von Komponenten

Ohne optimale Klimatisierung steigt das Ausfall-Risiko erheblich!

Ausfallkosten pro Stunde in $ in verschiedenen IT Branchen

Komponenten erzeugen Wärme

Hohe Temperaturen verringern die Lebensdauer von Komponenten


• Wartungskosten• Anschaffungskosten• Energiekosten• Instandhaltungskosten

Betriebswirtschaftliche Betrachtung über einen Zeitraum von 5 Jahren unter Berücksichtigung von:

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzTotal Cost of Ownership


Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzSorgfältige Planung

Service, Software und Support

Computational Fluid Dynamics (CFD)

Reduktion von Entwicklungs- , Fertigungs- und Betriebskosten durch die optimale Kühllösung

Projektierungssoftware Rittal Therm

Energieeinsparung durch richtig ausgewählte Klimatisierungslösungen

Thermografie -Überprüfung und Optimierung bestehender Anlagen

Visualisierung fertig bestückter, funktionsfähiger Schaltschränke und Elektronikgehäuse im laufenden Betrieb


.

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFachgerechte Montage

Vermeidung typischer Fehler aus der Praxis

Ineffizienz erhöht Energieverbrauch und verringert die ProduktlebensdauerBeispiel: Kompressor (Mehr Schaltzyklen = kürzere Lebensdauer)

Parameter Eingabe Parameter EingabeØ Volllastbetrieb (in %) 60 Betriebszeit pro Jahr [d] 250Ø Teillastbetrieb (in %) 40 Ø Strompreis in € pro kWh 0,11Betriebszeit pro Tag [h] 16

Hersteller Gerät A Gerät BMontageart Wandanbau WandanbauGerätebezeichnung 3332.x4x 3332.x4xKälteleistung [Watt] 4000 4000Kälteleistungszahl 2,10 2,10

Effektive Leistung 100% 75%Energiekosten (pro Jahr) 560 € 700 € zusätzliche Energiekosten (Jahr) - + 140 €

Aufbau & Installation

Drastische Reduktion der Kälteleistung

durch falsche Montage & Installation

+140 €


4. Kontrollereinstellung auf Werkseinstellung belassen: +35°C(Schaltschrank-Innentemperatur)

6. Kühlgeräte und Filter regelmäßig warten,Verschmutzte Filter erhöhen den Energieverbrauch: Lösung RiNano

5. Schaltschrank abgedichtet (Schutzart IP54)

3. Lüftungsräume gemäß Herstellervorgabe berücksichtigt

2. Verlustleistung im Schrank < spezifische Kühlgeräteleistung

1. Klimatisierungsberechnung mit Rittal Therm durchgeführt

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFachgerechte Montage

Vermeidung typischer Fehler aus der Praxis

Reduktion: Ausfallzeiten und BetriebskostenErhöhung: Anlagensicherheit und Energieeffizienz

Im Buchhandel für 24,90 € erhältlich

ISBN-Nummer: 978-3-937889-74-0


Wartungskosten herkömmlicher Gerätepro Jahr

Beispiel: Bremscheibenfertigung

Geräte: 200Filterwechsel pro Jahr: 52Kosten Filtermatte: 1,5€(Kondensatflasche leeren pro Jahr: 26)Zeit pro Wechsel: 2 Min. Lohn (Brutto): 30€

Filtermatte nach 5 Tagen

Betriebszeit

Filtermatten wöchentlich wechseln!!!

Kosten pro Gerät: 130€

Summe Wartungskosten

Kondensatflasche regelmäßig leeren

26.000€ im Jahr

Filter

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzRegelmäßige Wartung

Problem = Kühlgerätebetrieb bei belasteter Umgebung Speziell bei SCHMUTZ und FEUCHTIGKEIT


Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzKundenbeispiel:

Keine Wartung – Eine richtige Entscheidung?

Minderleistung30%Hersteller

Top Therm+ sauber

Gerät A verschmutzt

Montageart Wandanbau WandanbauGerätebezeichnung 3305.xxx xxxKälteleistung [Watt] 1500 1500Kälteleistungszahl 1,50 1,00Energiekosten (pro Jahr) 324,00 € 478,00 € zusätzliche Energiekosten (Jahr) +154,00 €

Zusätzliche Energiekosten 200 Geräte 0,00 € +30.800,00 €

Parameter EingabeØ Voll-Lastbetrieb ( in %) 70Ø Teillastbetrieb ( in %) 30Betriebszeit pro Tag [h] 16Betriebszeit pro Jahr [d] 250Ø Strompreis in € pro kWh 0,11

Unnötiger Klimaschädlicher CO2 Ausstoß Top Therm+ Gerät AEinzelgerät 910 kg 200 Geräte 18200 kg

+154 €

Summe bei 200 Geräten: 30.800€


Ergebnisse der Rasterelektronenmikroskopie bei 100.000-facher Vergrößerung und der energiedispersiven Röntgenanalytik.

Sauerstoff (O 30,6%)Kohlenstoff (C 61,8%)

Auftragungsprozess

3

2

1

Aluminiumoxid (Al 35,8%) Sauerstoff (O 58%)Die unbeschichtete Oberfläche zeigt

eine poröse und rissige Geflechtsstruktur.

Geringer Oberflächenschutz

Hohe Schmutzhaftung

Aufwendige Reinigung erforderlich

Die homogene, sehr glatte obere Schichtzeigt keine Risse.

Höhere Beständigkeit

Deutlich leichtere Reinigung

Kostenersparnis durch längereReinigungsintervalle

Oberfläche RiNano beschichtet Sauerstoff (O 58,0%)Kohlenstoff (C 61,8%)

Oberfläche unbeschichtet Aluminiumoxid (Al 35,8%)Sauerstoff (O 58,0%)

Verflüssigeroberfläche

2

1

3

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFortschrittliche Technologie

RiNano = Reduzierung der Betriebskosten


10.Februar 2006 11.Augus 2006 12.Januar 2007 11.Januar 2008

1500 Watt Wandanbau Kühlgerät/verschmutzt durch Grafitstaub aus der Luft

Einsatzort: Herstellung von Karbonbürsten für Elektromotoren

Aktiver Beitrag zur CO2 Reduktion durch gleichbleibende Energieeffizienz

RiNano = Reduzierung der Betriebskosten

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFortschrittliche Technologie


Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Fortschrittliche Technologie: Blue e

Möglichkeiten der Effizienzsteigerung des Kälteaggregates• Neuste Kompressor- und

Lüftertechnologie (EC-Lüfter)

• Optimale Anordnung der Wärmetauscher-Komponenten

• Optimierte Kältemittelfüllmenge

Energie-Einsparungen

bis zu

70%


Intelligente und bedarfsgerechte Eco-Mode-Regelung bei Blue e Geräten mit Comfort-Regelung

•Der Verdampfer-Ventilator wird in Abhängigkeit von der Schaltschrank-Innentemperatur bedarfsgerecht abgeschaltet, wenn diese 10°C unter die eingestellte Solltemperatur fällt.

•Zur Messung der effektiven Schaltschrank-Innentemperatur läuft der Lüfter alle 10 Minuten für 30 Sekunden an

Eco-Mode-Regelung kann bei Bedarf manuell über das Display deaktiviert werden.

1. Kühlung schaltet ab: Innenlüfter läuft nur, um eine Luftzirkulation zu gewährleisten

2. Innenlüfter wird abgeschaltet3. Für eine kurze Luftdurchmischung und zur Messung

der Innnentemperatur wird der Innenlüfter alle 10 Minuten für 30 Sekunden eingeschaltet

4. Innenlüfter wird wieder eingeschaltet

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFortschrittliche Technologie: Blue e


Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Fortschrittliche TechnologiePositive Testergebnisse bei...

Energie-Einsparungen

bis zu

70%


SK 3328.800: 2 kW RTT

mit RiNano (Bj: 2007)

RiNano

SK 3392.100: 2,5 kW

Design Kühlgerät (Bj: 2001)

Wirrflies- Filter nach 1 Woche

Nach 1 Woche (mit Filtermatte):

Nutzkühlleistung von 2580 W auf 1806 W

Nach 14 Monaten (mit RiNano):

Nutzkühlleistung bleibt bei 2000 W

Einsatz 2 kW Gerät mit RiNano

möglich

Der Test hat gezeigt:

Messung bei einem deutschen Automobilhersteller



Amortisationsrechnung auf Basis der Messergebnisse:

Rittal 2,5 kW mit Filter Blue e 2 kWArtikelnr. 3392140 3328800effektive Kühlleistung [W] 1.806 2.000Leistungsaufnahme Volllast [W] 1674,4 717,5Leistungsaufnahme Teillast [W] 167,4 71,8Energieverbrauch pro Jahr [kWh] 9094,0 3896,9Energiekosten pro Jahr 1.044,0 € 447,4 €Einsparung pro Jahr 596,63 €Einsparung nach 5 Jahren 2.983,14 €Amortisationszeit Gesamtkosten 3328800 [Jahre] 2,44

EingabeparameterØ Laufzeit unter Voll - Last [%] 70%Ø Laufzeit im Leerlauf [%] 30%Laufzeit pro Tag [Stunden] 24Laufzeit pro Jahr [Tage] 310Laufzeit pro Jahr [Stunden] 7440Ø Strompreis [€/kWh] 0,1148

Angaben zum Gerät: Gerät 1 (mit Filter verschmutzt): Gerät 2 (RiNano): DifferenzKühlleistung [W] 1.806 2.000Anschaffungspreis [€] 1.550,00 1.458,00 -92,00Leistungsaufnahme [W] 1.674,4 717,5 -956,9

Messung bei einem deutschen Automobilhersteller



Der Feldtest bei Daimler belegt, dass in individuellen Fällen sogar bis zu 70% eingespart werden kann:



www.rittal.de/blue_e



Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzTÜV geprüfte Leistungsmessung nach DIN 14511

Garantierte Leistung

Als einziger Anbieter weltweit

liefert Rittal das komplette

Programm der Schaltschrank-

Kühlgeräte*

von 300 W bis 4.000W

(Dach- und Wandgeräte)

geprüft nach dem neuesten

(DIN) EN-Standard und

darf offiziell das

entsprechende Prüfzeichen

dazu tragen


21

Energieeinsparung zwischen 20 – 60%

Höhere Lebensdauer Lüfter mit Kugellagerung

Lüfterüberwachung Tacho-Signal

Steuerschnittstelle Standardmäßig integriert

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFortschrittliche Technologie: EC Filterlüfter


63% Einsparung:

22 € pro Jahr und Lüfter(weitere Einsparungen durch Einsatz einer Drehzahl-regelung möglich)

Strompreis: 0,1148 €/ kWh

Lüfter ungeregelt (100% Laufzeit)

Beispielrechnung Energiekostenvergleich

Betriebsstunden

AC Filterlüfter

EC Filterlüfter

In einer Fabrik mit 100 Lüftern im Einsatz ergibt sich hieraus eine Einsparung von 2.200€ p.a.

160/180 m³/h

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFortschrittliche Technologie: EC Filterlüfter


23

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFlüssigkeitskühlung


Höhere Energiedichte als z.B. Luft

Kompakte BauweiseEinfacher Energie-

transport

Guter EnergiespeicherKühlleistung frei

skalierbar

Vorteile

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFlüssigkeitskühlung


Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz Alternative Kühlmethoden - Beispiel Werkzeugmaschine

Kühlung der Werkzeugmaschine als auch des Schaltschrankes erfolgen wassergekühlt

Luft- Wasser-Wärmetauscher

RTT Chiller

Bearbeitungsprozess (Spindel)- wassergekühlt

Abwärme Verflüssiger!


PM-C / BDC -

26

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFlüssigkeitskühlung: TopTherm Chiller und Luft/Wasser - Wärmetauscher


Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFlüssigkeitskühlung: TopTherm Chiller Baugrößen

Konfigurator

20 – 25 kW

8 kW

32 kW

12 - 16 kW

40 kW


Vergleichsrechnung Top Therm Chiller + Wärmetauscher gegen Top Therm Kühlgeräte

8 x 2.300 Watt 18,42 x 900 Watt 1,86 x 800 Watt 4,8

25 kW Verlustleistung

TS-Schrankreihe mit folgender Verlustleistung:

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzWasserkühlung: TopTherm Chiller


Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFlüssigkeitskühlung: TopTherm Chiller

Wieviel Energie wird verbraucht?Lösung 1: 16 Kältekreisläufe, 16 Kompressoren Lösung 2: 1 Kältekreislauf, 1 Kompressor

(+ 16 weniger aufwendige Luftkreisläufe der WT)

Ergebnis bei der angenommenen Verlustleistung von 25kW:

Lösung mit Kühlgeräten• 17.848,-€ Investitionskosten + 4.586,40€ Energieverbrauch

= 22.434,40€ Gesamtkosten

Lösung mit Wärmetauschern und Rückkühler• 18.931,-€ Investitionskosten + 2.765,95€ Energieverbrauch

= 21.696,95€ Gesamtkosten

Durch 40% niedrigeren Energieverbrauch

=Niedrigere Gesamtkosten

im 1. Jahrmittels Wasserkühlung


Rittal Industrie LCP 30

2 Lüfter mit jeweils 1.300 m³/h

Schrägliegendes Wärmetauscher-Paket für optimale Durchströmung und Wärmeabführung

Flexible Wasseranschluss-Möglichkeiten für Sockel- oder Dachbereich

Perfekte Systemintegration für TS8-Schranklösungen

Kompakte Bauform: nur 300mm Breite

Luft/Wasser-Wärmetauscher mit 10 kW Leistung


Rittal Industrie LCP

Luftauslass nach beiden Seiten mit je 5kW

5 kW 5 kW 10 kW

Luftauslass nach einer Seite mit 10kW

31

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFlüssigkeitskühlung: LCP Industrie


Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFlüssigkeitskühlung: TopTherm Chiller


33

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzAlternative Kühlmethoden


externe freie Kühlung von 15kW – 60kW

integrierte freie Kühlung ab 60kW

Referenzbeispiel• Kühlleistung: 40 kW• Energiebedarf im Jahr ohne Freecooling: 170.000 kWh • Energiebedarf im Jahr mit Freecooling: 120.000 kWh• Betriebskostenersparnis im Jahr: 10.000 €• Investition für Freecooling: 25.000 €Return on Investment: 2,5 Jahre

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzAlternative Kühlmethoden: freie Kühlung


Freecooler

Rückkühlanlage

Pufferspeicher

IT-Raum

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzAlternative Kühlmethoden: IT Anwendung


Vorteile:

Sehr hohe Regelgenauigkeit (bis zu + / - 0,1 K)International einsetzbar (bifrequent ausgeführt)Sehr niedriger Geräuschpegel ( < 54 dB (A))Sehr hoher Wirkungsgrad ( EER 3,5 )ROI (Return of Invest) ( < Jahr )

36

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzAlternative Kühlmethoden: TopTherm Inverter Chiller


Technik: Inverter geregelte BLDC KompressorEC Verflüssiger VentilatorElektronisches Expansionsventil

Betriebsart Arbeitsstunden

Jährlicher Verbrauch in kWh

(TTC Inverter)

Jährlicher Verbrauch in kWh

(Standard) Energiekosten (TTC Inverter)

Energiekosten (Standard)

1 Schichtbetrieb 2080 3598,40 6864,00 431,81 € 823,68 €2 Schichtbetrieb 4160 7196,80 13728,00 863,62 € 1.647,36 €

3 Schichtbetrieb 6240 10795,2 20592 1.295,42 € 2.471,04 €

37

Parameter für die BerechnungTu (Temp. Umgebung) 23 °CTw (Temp. Wasser) 18 °CVolumenstrom 25 l/min bei Produktionstage pro Jahr 260 TageStrompreis pro kWh 0,12 €

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzAlternative Kühlmethoden: TopTherm Inverter Chiller


Energie-einsparung pro

/ Jahr in €

Energie-einsparung pro / Jahr in

kWh

Energie-einsparung min. pro / Jahr in % EER

391,87 € 3265,6048% 3,47783,74 € 6531,20

1.175,62 € 9796,80

Max. Kühlleistung 8 kWLeistungsaufnahme Standard Chiller 3,3 kWLeistungsaufnahme Standard Inverter Chiller 1,7 kW

38

1. Die Lösungsmöglichkeiten sind vielfältig. Um diese sinnvoll auszuschöpfen bedarf es einer ganzheitlichen Betrachtung des kompletten Prozesses, nicht nur des Kälteaggregates

2. Effiziente Planung + Aufbau

3. Jedes Kälteaggregat sollte den Anforderungsbedingungen und dem Leistungsspektrum bestmöglich angepasst sein

4. Energetische Analyse und Life Cycle Cost muss mit in die Betrachtung einfließen

5. Vernachlässigte Wartung wirkt sich negativ auf die Funktionalität und auch den Energieverbrauch aus

6. Neue / alternative Kühlmethoden betrachten

Kosten sparen durch ganzheitliche EnergieeffizienzFazit



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz im...

Documents

Transcript of Kosten sparen durch ganzheitliche Energieeffizienz im...