スポーツ施設は貧弱な関係であってはならない
ケーススタディ CHPによる暖房システム ドイツの卓球センター
改装された個々の、そして新しい加熱技術コンポーネント ドイツ卓球センター・デュッセルドルフ したがって、「革新的」を強調するのは適切ではなく、その部品は革新の段階から数年経過している。コンデンシングボイラーとCHPシステムは今や最先端であり、マルチウェイミキサーの原理はますます広まっている。それにもかかわらず、DTTZの設置が報告される価値があるのは、模範的な熱供給がスポーツ施設という、通常は暖房技術の面で劣る場所に行われたこと、装置の組み合わせが回路的にインテリジェントで、その効果が文書化されていることである。
公共のクライアントは、意図的に模範的な技術的建築サービスに投資し、同様の施設の模範となった。もちろん、改修パッケージは、その価値が証明されて初めて模範となりうる。しかし、有益な測定報告書からわかるように、最初の結果はすでに明らかに好意的なものであった。2014年の東京世界選手権で準優勝したドイツ卓球チームの礎石のひとつがデュッセルドルフにある。より正確には、グラーフェンベルク地区で、伝統あるクラブ、ボルシア・デュッセルドルフの建物の中にあるドイツ卓球センターDTTZ（画像1）にある。ボルシアの展示ケースには、ドイツ選手権で獲得した無数のトロフィーが収められている。1989年の世界選手権でダブルスを制したシュテフェン・フェッツナーとイェルク・ロスコップフ、あるいは現プロのティモ・ボルなど、このクラブの選手は絶対的な世界エリートの常連である。彼は、圧倒的な強さを誇る中国を抑えて、一時的に世界ランキング1位になる快挙を成し遂げた。
画像1：ドイツ卓球センター・デュッセルドルフ（DTTZ）
ドイツで唯一
2006年、ドイツ卓球協会（DTTB）はタレントセンターをハイデルベルクからデュッセルドルフに移転した。この施設と、記録的なチャンピオンのボルシアを取り巻く機会が、将来の世代を育成するためのより効率的な構造を提供した。このため、DTTBとプロジェクトの資金提供者であるデュッセルドルフ市（50 %）、ノルトライン＝ヴェストファーレン州（30 %）、連邦政府（20 %）の両者は、当然ながら、ナショナル・ベース（全寮制学校付き）への500万ユーロの投資に大きな期待を寄せている。
現在、中国に次いで2位であることは、代表チームに対するこの種の要求を満たしている。しかし、ランキング上位の持続性は、施設の継続的な利用と使いやすさ、つまりその魅力に左右される部分もある。そのため、関係者はフォローアップ費用が発生することを認識していた。2006年にトレーニング・コンペティション・センターがDTTBに引き渡されたとき、プランナーは技術設備にかかる年間運営費だけで20万ユーロと見積もっていた。この比較的高い項目の理由のひとつは、新旧のアリゾナに隠されている。グラーフェンベルク・クラブの敷地にナショナル・ベースを統合して実現した設計では、エネルギー供給の面で既存の設備を可能な限り利用しなければならなかった。建物と技術のために500万ユーロ以上を用意することは不可能だった。
新旧の蟻継ぎ
図2：換気システムの一部
もちろん、既存の建物には数年の歴史があった。この複合施設は1994年にオランダのゼネコンによって建設された。彼は、下請けの暖房技術である大気圧ガスをオランダから持ち込んだ。しかし、ゼネコンもプラントメーカーも建設後に撤退した。そのため、デュッセルドルフを拠点とするFlorack GmbH社が長年にわたってビルサービスを担当してきた。その結果、多くの作業が発生した。古いシステムは、制御システムから単管式暖房システムの欠陥、例えばバルブの欠陥に至るまで、比較的早く欠陥が発生した。その数は240にも及んだ。修理と部分的な改修が注文書を埋め尽くした。ある時点で、大ホール用の換気システムが追加され、ボイラーが24時間稼働していても建物を快適な温度に保つことができなくなった。換気システムのために追加された120kWは、予備電力を超えていた。当分の間、熱源機は不足分を分配するしかなかった。
画像3：換気技術に除湿の段階が与えられたのは後年になってから。この対策が施される前、プロたちは、文字通り湿気のベールに包まれながら、天候の悪い日にプレーしていた。右の写真はDTTZの従業員で建築技術者のダニーロ・エンツ、その隣はヴァイラントのピーター・ウェーバーCHPコンサルタント、ティロ・ブラウン。
この欠点は、日本代表チームやボルシア・デュッセルドルフ・クラブの活躍によって卓球人気が高まるにつれ、ますます明らかになった。前方指向とは、セルロイドを使用するスポーツが一般的に風や風の影響を受けやすいことで知られていることを意味する。羽のように軽いボールの重さはわずか2.7グラムなので、横からの風はほとんど希望の方向に吹く。しかし、あまり知られていないが、湿度が弾道にかなりの影響を与える。プロはトップスピンでプレーする。この特殊な打法はボールを回転させ、テーブルの上でバウンドした後のボールの方向を予測しにくくする。
ダンプコンディションではトップスピンがほとんどかからない
ボールとクラブの間の摩擦が高ければ高いほど、スピンは増える。一方、水分は結果を弱める。文字通り、ラケットのニキビ膜を潤滑膜で覆ってしまうのだ。ボールはスピンを失い、相手にとって予測可能になる。旧システムはこのように設定されていた：輻射天井パネル（図1参照）は、基本的に外気の割合が高いものと組み合わせて稼働していた。供給空気は除湿されることなく天井の下を流れてレジスターに届き、レジスターを加熱して下方に押しやる。このため、特に湿度の高い日や雨の日は、ホール内の相対湿度が高くなった。ブンデスリーガや代表の試合で1000人以上の観客がいるときは、すでに許容限界付近を推移していた。「ここでいう "許容範囲 "とは、衛生的な快適さのことではなく、セルロイド製のボールとラケットのことである。「不運な日には、文字通り霧の中でプレーしていました」と、ボルシア・デュッセルドルフe.V.のヨー・ペルシュ代表取締役は振り返る。そこで2009年、換気システム（図2）を空調システムに改修し、新鮮な空気が天井のラジエーターを通らないようにし（温水が流れるパネルはそのまま）、代わりに適切な除湿ステージ（図3）を通るようにした。この改修により、試合は再び正しくプレーできるようになった。
経済的なCHP
画像4：改修されたDTTZの熱（および電力）発電は、電気出力4.7kW、熱出力12.5kWのヴァイラント社製CHPユニットと「エコクラフト」ガスコンデンシングボイラーによって行われている。右はプラント建設会社Florack GmbH（デュッセルドルフ）のプラントエンジニアPeter Weber氏、中央はEcoteam（ハルバー）のエネルギーコンサルタントMartin Halbrügge氏。左端はrendeMIXの開発者ハンス・ゲオルク・バウナッハ氏。
この増設と他の増設により、ついに大気圧ガスボイラーの時代は終わりを告げた。というのも、このボイラーは暖房期間中、最大40℃の温度しか供給できなかったからだ。そこで2013年、デュッセルドルフ市環境局のアドバイスにより、ガスコンデンシング・ボイラーを含むビル・サービスを全面的に改修し、小型CHPユニットを導入した。なぜ環境庁なのか？州都の当局が、気候に関する議論を背景に、スポーツクラブにエネルギー効率の高い設備に関するアドバイスを提供しているからだ。多くのクラブ所有物件では、エネルギー効率は必ずしも最優先事項ではない。どのクラブの経営陣も、エネルギーコストや運営コストの動向には疑いの目を向けているが、会員の関心が異質であることを考慮すると、これらが主な業務テーマとなることはほとんどない。会員が第一に求めているのは、経済的なことではなく、機能的な熱供給である。一方、公共部門は、融資や補助を行う機関として、電気や暖房を主にコスト要因として見ている。コストといえば、市の財政が厳しいにもかかわらず、なぜ公的機関が小型CHPユニットを採用したのだろうか？「スポーツ施設には公共の関心があります。投資に関しては、公共部門が一定の割合を負担する。これは、すべてのスポーツ施設に当てはまる。エコロジーの観点も加味すれば、市は少し高めの補助金も受け入れる用意がある。半官半民のエネルギーコンサルタント、マルティン・ハルブリュッゲはこう説明する。彼のエンジニアリング会社IASハルブリュッゲは、DTTZのエネルギー管理を環境庁に委託し、マスタープランを作成した。
重要：負荷プロファイルの分析
図5：手狭なプラントルームにはコンパクトな設置が必要だった
厳密に言えば、公益性だけでなく、公共建築物に関するものだ。2005/2006年にボルシアの敷地にドイツ卓球センターが建設され、新たに加わった建物は市営のものだ。スモールボールの選手たちも1994年にレンガ造りの自分たちの建物を建てたが、その大部分は連邦、州、市の資金援助によるものだった。「私たちの基本的な仕事は、当初は消費量の分析でした。熱と電気の要件が明らかになったとき、CHPユニットが選ばれたのは明らかでした」と専門エンジニアは説明する。熱：16のホテルの部屋だけで、1日に2～3回、つまり年間300日以上、トレーニングのたびにシャワーの水が流れます。トレーニングがない日は、デュッセルドルフで開催される数多くの見本市の出展者や来場者がこのホテルに宿泊する。照明、ポンプ、機器の電気的要件は、とにかく一年中存在します」。マルティン・ハルブリュッゲ氏は負荷プロファイルを記録し、CHPユニットを設置した場合の莫大なコスト削減を計算した。出力12.5kW（電気4.7kW）のヴァイヤン社製「エコパワー」ユニット（図4）は、総熱需要280kWと比較すると控えめに見えるが、この280kWは、トレーニングルームが満室で、ホテルが稼働し、競技が行われ（観客席）、その他の要素が加わった最も不利な冬のシナリオを考慮している。ホテル併設のスポーツセンターの熱需要は、かなりの変動があります。
新しいEEGによる損失はない
ちなみに、電気出力が4.7kWであるため、EEGサーチャージの支払いに関する新しい規定は、「エコパワー」の採算性には影響しない。新しいCHP（2014年8月1日以降に運転開始）は、「自然エネルギー」の拡大にも財政的に貢献しなければならなくなったが、EEG課徴金免除の取り消しは、電気出力が10kWを超える機械にのみ影響する。「メンテナンス契約を結べば、オペレーターは安心だ。とはいえ、発電機の信頼性についてはあまり心配する必要はない。私たちは、熱電併給とガス熱発電の両面で何年もレムシャイトと仕事をしてきましたが、特筆すべき問題は一度もありませんでした」と、Florack GmbHの代表取締役ピーター・ウェーバー氏は、「エコパワー」と「エコクラフト」コンデンシングボイラーを組み合わせるよう顧客にアドバイスした理由を説明する。ペーター・ウェーバー氏は、世界有数の暖房・エネルギー技術企業であるヴァイヤント社（ヴァイヤント社、2013年グループ総売上高23億8100万ユーロ、従業員数12,000人）のエンジニア兼再生可能エネルギー担当セールスエンジニアであるティロ・ブラウン氏から、ヴァイヤント社のエネルギー技術に関する設計サポートを受けました。Florack GmbH社のCHPに関する専門知識は、Vaillant社が発行した準ライセンスという形で、顧客であるDTTZ社に提供されました。このメーカーは、お粗末な出来映えによって一流企業の名前が汚されるリスクを懸念している。その損害はブランド全体に影を落とす可能性がある。そのため、工場で集中トレーニングを受けたヴァイヤントの顧客だけが、CHP技術、メンテナンス、スペアパーツ、保証の約束を受けることができる。
出口としてのマルチウェイ混合原理
図6：5つの暖房回路と1つの非制御高温回路（換気、右）用のミキサー設置。rendeMIX」によって制御される暖房回路は、輻射天井パネル（大ホール）とラジエーターシステム（ホテル、小ホール、更衣室）などに使用されている。詳しくは、"温度記録の分析 "のセクションもご覧ください。
CHPユニットとボイラーには、効率を最適化するために十分な寸法のバッファ貯蔵タンクが付属している。改修には、部分的に老朽化した熱供給システムの交換も含まれた。前述したように、一部のミキサーやバルブが機能しなくなっており、ポンプは「エネルギー大量消費装置」のカテゴリーに分類されていた。しかし、テクニカル・センターはすでに手狭になっていた（図5）。敷地は増築を許さなかった。そのため、関係者は、スポーツとホテルの敷地全体に対して1,500リットルという適度な貯蔵量を持つコンパクトなシステムを採用し、効率面で大きな妥協をする必要がないように、いくつかの特別な技術的特徴を導入する必要があった。例えば、マルチウェイミキサー "rendeMIX "の統合は当然の選択でした。この賢明な開発(図6)によってのみ、比較的小さな貯蔵タンクで管理することが原理的に可能になる。制御バルブによって、成層化が大幅に安定し、エネルギー節約につながる充放電が実現する。その結果、この回路は、2ゾーン充放電により、同じ内容量の従来の1ゾーン充放電システムのほぼ2倍の容量を提供するバッファーを実現した。
ホットな状態が長く続く
加えて、ミキサーは必要に応じて高温の戻り水をシリンダーに送り返すのではなく、例えば輻射天井パネルからの流水温度が45～50℃の暖房回路に直接送る。このレベルは、ある種の低温回路の流れとしては完全に十分である。「私たちはここで2つの技術を組み合わせています。デュアルゾーン排出では、まず中央から温水を取り出し、冷却してから、上部のバッファゾーンから貴重な温水にアクセスします。つまり、高温回路のラインは、その戻り流を流れとしてセンター接続に利用できるようにするのです」（図8）と、「レンデミックス」の開発者ハンス・ゲオルク・バウナッハは、この節約方式について説明している。レジオネラ菌の予防と衛生的な飲料水の供給は、改修と近代化において当然重要な課題でした。計画担当者は、ピーク時の需要をどうカバーするかという問題に答えるのは容易ではなかった。トレーニングセンターとホテルは、通常の貯蔵タンクの寸法規則に当てはまらない。そこで、プラントメーカーのFlorack社とHalbrügge事務所は、まず温水メーターを導入して消費量を分析しました。Vaillant社の勧めで、測定結果を分析した後、ザクセン州Bockau/ErzgebirgeのJoachim Zeeh社の「Zeeh」システムを導入しました。レムシャイトのCHPサプライヤーは、以前からザクセンの会社と協力関係にありました。
ターボチャージャー付き給湯器
図7：ボイラー回路は、2つの切換弁（オレンジ色のアクチュエーター）を経由している。天候補正暖房モード（DHW優先モード）では、マルチポート・ミキサーはバッファ40（図8）の下部から中水を汲み上げ、ボイラーに送り、対応するバルブの位置を経由して中央の接続部に戻す。優先モードでは、両方のバルブが切り替わり、ミキサーは中央から水を汲み上げ、上部から水を送り返します。
図8：現在、上部が65℃、中央が44℃、下部が40℃のバッファーの接続。
原理的には、フロースルー・モードのDHW加熱を内蔵した加熱バッファー・シリンダーである（図9）。シリンダー上部の高温ゾーンでは、波形鋼管（表面積が大きい）がジャケットパイプの中に同軸に吊り下げられている。冷水は波形ステンレス鋼管内を上向きに流れ、温水はシリンダーの最も高温の箇所から下向きに流れて冷却され（約15℃）、最も低い箇所に蓄えられる。これは主に電気エネルギーなしで行われます。温度差と流量に応じて、約40リットルの容量を持つコイルを素早く温度上昇させるために、流量を調節して増加させる（「ターボチャージャー」）。十分な滞留時間がないことと高温のため、レジオネラ菌はこの環境では繁殖しない。
図9：「Zeeh」シリンダーの充電システム。家庭用温水の温度が下がると、チャージポンプが始動し、ターボチャージャー・システムと同様に、管状熱交換器を通して追加の貯留水を送り込む。
もちろん、接続配管の循環消毒も確実に行わなければならない。これは、加熱エネルギーを節約するため、コルゲートパイプに内蔵された循環ランスという形で、タンク内に小型の高温熱交換器を追加することで確保される。このようにして、システム全体の雑菌を最小限に抑えることを目的としている。保健当局は、新飲料水条例だけでなく、定期的にこれをチェックしている。公共施設、スポーツ施設、プール、学校、保育園などは、常に定期検査の対象となっている。技術面では、循環システムの還流が60℃弱でバッファーの高温ゾーンに入るため、成層が安定する。
CHPがこの計画に適合する理由
Vaillantの "Ecopower "ブロックは70℃を発生します。温水の温度調節も簡単だ。換気システムにも高温が要求される。比較的小型の熱交換器が、マイナス10℃という低温下で、毎時3万立方メートルの給気を室温まで上昇させなければならないからだ。ここで重要なのは、ホールにミストが発生しないようにするための除湿である。システムはまず除湿のために空気を冷却するが、その後、限られた交換面積で短時間に比較的高い温度の冷気を給気レベルまで上昇させなければならない。これらの温度ピークは、CHPユニットによって「自動的に」供給される。いずれにせよ、ボイラーメーカーは一般的に最大スプレッドの制限を要求しており、CHPユニットはこの要求を満たしている。 
これは、システムが50℃以下の温度範囲で暖房負荷をカバーするために天候制御モードで運転できる限り、CHPユニットは、ボイラーが省エネルギーで低温レベルを提供できるように、必要なピーク温度でバッファーの上部に負荷をかけるように努めるからである。切換弁からの温度信号により、凝縮ボイラーまたはCHPユニットが作動しているかどうかが決定される。VUVはフロー切換弁、RUVはリターン切換弁を意味する。図は温度と動作状態の一部を示している。改修前（上図）は、ボイラー（赤）が輻射天井パネルと換気用に24時間高温を供給しており、需要に応じた流量温度の制御は行われていなかった。
上から2番目の図では、改修後、コンデンシング・ボイラーが貯蔵タンクを経由して基本負荷をカバーしている。穏やかな日曜日（2014年1月26日）、ボイラーは換気の流れを考慮して夜間のみ稼働している（第3図）。日中、その流量温度は40～50℃の間で変動し、換気は貯蔵タンクの電位から供給された。しかし、50kWや60kWで換気システムのスイッチが入ると、貯蔵システムはすぐに限界に達する。ボイラーはさらに働かなければならなくなる。下図は、需要に応じた流量温度制御を導入した後の温度曲線を示している。
温度記録の分析
出発点
DTTZボルシア・デュッセルドルフの暖房システムの運転データ（図10はDTTZ複合施設の需要を示す）は、改修と近代化の成功を追跡できるように、改修の前後で記録された。記録は以下の通り：2013年3月温水タンクへの流入口に水道メーターを設置した後の水の消費量 ?暖房回路の温度ボイラー温度 2013年8月CHPの運転挙動の記録 2014年1月～2月 ?凝縮ボイラーとCHPユニットの運転温度 ?すべての暖房回路と換気システムの個別の戻り温度 さらに、試運転時から定期的にメーターを読み込んだ。
旧システムの評価
記録によると、熱発生器はもはや需要に応じて制御されることはなく、ボイラー・サーモスタットを通じて1日24時間、最高運転温度で運転されていた。暖房回路の流量温度は使用時間に応じて調整されていたが、スプレッドはかなり低かった。換気は供給不足であった。設置された水道メーターは、温水の消費量を測定し、影響負荷に関する参考値を得るために使用された。ガスメーターの測定値は、必要な暖房負荷に関する情報を提供した。
図10：DTTZボルシア・コンプレックスにおける需要
運転挙動を観察したところ、試運転直後から以下の点がすぐに改善された：
- CHPユニットのスイッチング挙動
CHPユニットのスイッチオンとスイッチオフの挙動を観察することで、バッファ上の対応するセンサーの位置を最適化することができた。CHPは常に熱生成を優先し、同時に可能な限り長時間運転することで、自家発電の割合も高くする必要がある。センサーの位置は、スイッチング動作に影響を与える可能性がある。位置は、バッファーの容量と暖房回路の熱消費量および給湯準備の相互作用に依存する。
詳細ミキサーの原理
右側の2つのミキサーは、青い目盛りでおよそ3分の1、つまり現在、中央のバッファーチャンバーと独自のリターンのみから供給されている。左側のミキサーは、供給量のおよそ3分の2を中央のチャンバーから、3分の1を上部のチャンバーから供給している。バウナッハの各ミキサーは、調整範囲の大部分において、常に中央の接続部から温水を引き出している。これには、高温回路の還流から直接、あるいはバッファーのセンターチャンバーから温水が供給されるというエネルギッシュな利点がある。どちらの場合も、水は混合されているため、蓄熱の面ではあまりメリットがない。蓄熱効果が最も高いのは、非常に高温の水か、非常に低温の水である。混合水を優先的に引き出すことで、冷水と温水の容量が増加する。
- 温度拡散換気/暖房回路
換気暖房回路の特殊な油圧条件により、当初は戻り温度が制御不能なほど高くなったが、戻り温度リミッターを後付けすることで改善できた。
- 初期最適化後の温度曲線
近代化されたシステムの試運転からわずか6ヵ月弱後の記録は、技術的な改善を印象的に示している（ボックス1の写真も参照）：
- 熱発生器の動作挙動
図11：マルチウェイミキサー "rendeMIX "がそれを可能にする：45～50℃の還気流は、輻射天井パネルへの流れとして十分であり、したがって凝縮ボイラーでの凝縮を確実にする低い温度レベルを持つ。バウナッハのミキサーがなければ、結露が発生し、排ガスの熱も無駄になります。
CHPはほぼ24時間稼働している。コンデンシング・ボイラーは、ディストリビューターで必要な流量温度に達しない場合、必要な時だけスイッチを入れる。バッファーは「エコクラフト」が起動するのに十分な時間を与え、流量温度に達すると出力を再び下げる。CHPユニットが常に高温レベルで熱を発生するのに対し、コンデンシング・ボイラーは必要な最大流量温度でのみ稼働するため、コンデンシング・ボイラーの利用が促進される。
- CHPユニットによる暖房負荷の移動
温度曲線は、バッファが暖房負荷をCHPユニットにシフトさせるのに役立っていることを示している。バッファから一時的に暖房回路の高温要求を満たすことができ、凝縮ボイラーをできるだけ使用しない。
- 暖房回路の熱利用
温度レベル、特に戻り温度は、バウナッハ・ミキサーの潜在能力を示している（図11）。換気の比較的高い戻り温度は、他の暖房回路、特に体育館の輻射天井パネルに利用することができる。このようにして、補助エネルギーが削減され、発熱が緩和される。そして何より、戻り温度の冷却効果が高いため、熱量の利用やバッファーの成層化が促進される。
- お湯の準備も問題なし
温水はバッファで生産され、これはCHPユニットによって恒久的に直接供給されるため、温水負荷はバッファの温度では認識できない。しかし、これまでのところ、ピーク時でも蛇口への供給が不足することはない。
- 発電を含むガス消費量
メインメーターのガス消費量の評価では、1日24時間の暖房負荷は90kWを超えなかった。1日15時間を基準にすると、その値は140kWに増加する。これらの値は、電力消費も含まれるとはいえ、旧システムの値よりも低い。近代化による効率向上がここに見られる。すべてのシステム構成要素が常に最適に動作するとは想定できず、極端な場合にはより高い負荷が発生する可能性があるため（例えば、寒い状態からホールを暖房する場合など）、予備を設けることは正当化できる。
- 暖房回路の作動
温度記録は、単管式暖房システムによる限界はあるものの、比較的良好なスプレッドが達成されていることを示している。すべての暖房回路の合計の戻り温度レベルは、排ガスの露点に近い。さらなるテスト段階で、実際に発生する凝縮水の量を記録し、再度分析する予定である。また、2つの空気加熱レジスターに類似した戻り温度リミッターを設置し、戻り温度が限界値を超えた場合にボイラー出力を低下させる計画もある。
改装の基本構造
効率的で信頼性の高い暖房システムの設計と運転に必要な条件
暖房システムを交換する最も一般的な理由は、ボイラーや制御システムなどの重要部品の故障である。しかし、技術的な発展により、暖房システム改修の際の対策パッケージが再定義されました。今日では、より多くの要素を考慮する必要があり、システムの構成要素を慎重に調和させる必要がある。以下は、2013/2014年にボルシア・デュッセルドルフのTTZで実施された暖房システム改修を例に、そのポイントを説明する。
1. 技術コンセプト
私たちは、エネルギーを大切に使い、再生可能で合理的なエネルギー生成オプションを利用する義務がある。したがって、単にボイラーを交換する前に、今後のボイラー交換の過程でどのような選択肢があるのかを常に自問すべきなのである。
太陽エネルギーの利用
- 熱電併給による自家発電
- 高効率の熱生成技術の導入
- 高効率ポンプの設置
- 特に効率的な油圧ソリューションの選択
- 特殊な制御戦略の選択
DTTZ暖房センターの改修は、システムの効率性と信頼性を高めるために、ほとんどすべての分野で特別な特徴がある。既存の計画文書に加え、コンセプトは、補足的な測定や既存システムでの現在の運転経験に基づくべきである。安全マージンを考慮する代わりに、実際の要件をできるだけ正確に記録すべきである。これは特に、必要な暖房負荷、温水需要、温水負荷プロファイルに当てはまる。以下の点は、簡単な方法で求めることができる：
暖房負荷
基準点は、既存のボイラー出力、計算された必要暖房負荷、および現在のボイラー使用率（現在の外気温に依存する暖房負荷を決定するためのメーター読み取り値）である。
循環ポンプの性能
セットされたポンプ出力は、ここで文書化されなければならない。
接続された暖房回路のタイムプログラム
旧制御システムで設定された時間プログラムを文書化し、実際の使用時間と比較すべきである。長いリードタイムは、しばしば供給上の問題を示している。
加熱曲線
設定された加熱曲線も文書化されるべきである。加熱回路が較正されていない場合、しばしば過剰な加熱曲線が使用される。
湯量
貯湯タンクの入り口に水道メーターを設置することで、温水需要を追跡して把握することができる。これにより、貯湯タンクの設計が容易になり、太陽エネルギー利用の可能性を慎重かつ確実に評価することができる。過大な貯湯タンクは、太陽熱の寄与率に悪影響を及ぼす。
温水蛇口プロフィール
メーターはまた、特にピーク時にメーターをより頻繁に読み取れば、蛇口プロフィールを決定することができる。タッププロファイルの知識は、温水熱交換器の設計にとって極めて重要です。DTTZは、上記のすべてのパラメータを考慮に入れて、特別な技術的特徴を持つ隣接する回路図の油圧装置を開発しました。
2 テクニカル・ソリューション
2.1 熱電併給
20,000kWh/年以上の電力需要と年間を通しての熱需要から、通常は熱電併給が最良の選択肢となる。専門的な設計、油圧統合、制御により、経済的な運転が保証される。CHPユニットが可能な限り長い運転時間を達成し、発電された電力の大部分がシステム自体で消費されるように注意する必要がある。
2.2 コンデンシング・ボイラー
従来のボイラーでは10～20Kのスプレッドが一般的であるが、効果的な凝縮ボイラーでは20～30Kも達成できる。目指すべきは、低い流通温度（パネル加熱が望ましい）、低い戻り温度（高いスプレッド）、室内空気に依存しない運転（燃焼空気予熱）である。
2.3 水圧分離器としてのバッファ貯蔵タンク
複数の暖房回路を持つ物件では、発熱と配熱を油圧で切り離すことが理にかなっている。多くのシステムでは、デカップリングのために油圧セパレーターが使用されている。しかし、これらは温度成層を破壊するため、凝縮ボイラー技術、ヒートポンプ、ソーラー技術などの省エネソリューションの効率を損なうという欠点がある。
2.4 加熱と温水準備のためのコンビネーション・シリンダーとしてのバッファー・シリンダー
熱電併給と温水生成の両方が蓄熱の恩恵を受けるため、蓄熱タンクを1つのコンポーネントに統合することで、これらの要件を実現することは理にかなっている。また、省スペースという利点もある。上記の観点から、貯蔵タンクは温度成層効果を持つ水力分離器としても機能する必要がある。DTTZに使用されているZeehの貯蔵タンクは、これらの要件を模範的に満たしている。
2.5 加熱運転条件（時間プログラムと流量温度レベル）
低加熱カーブを運転するためには、個々の加熱回路を油圧バランスする必要があります。油圧バランシングは、最小動作温度と最大スプレッドのための前提条件です。
2.6 ディストリビューター3線式技術
分岐した配電網には通常、異なる温度レベルが存在する。典型的な例は、床暖房、ラジエーター暖房、換気暖房の組み合わせです。ラジエーター暖房回路の戻り温度は、床暖房回路の流量として簡単に使用できます。こうすることで、冷却と循環水量の削減が可能になり、熱生成の効率も向上する（凝縮熱生成の高効率化、循環ポンプの補助エネルギー要件の低減）。
2.7 高効率ポンプの使用
今日、高効率ポンプの使用は必須であるが、この技術への切り替えは、暖房回路が水力学的に均衡している場合にのみ、円滑かつ十分な効果を発揮するという事実は、まだ一貫して考慮されていない。より効率的なポンプを使用するだけでなく、高い普及率を達成するためには、体積流量も減らす必要がある。
2.8 リターン温度の制限
戻り水は可能な限り冷たくすべきである。これは、戻り温度リミッターを使用することで効果的に調節できる。
3. システムの最適化
システムの改修や近代化の後は、必ず調整と成功の監視の段階を計画すべきである。
3.1 調整
複雑なシステムは理論的に計算することができるが、それでも、流量と加熱曲線を需要に合わせて必要最小限の値に設定するためのバランス調整段階が必要である。調整段階は、温度曲線の記録を伴うとよく、これらの曲線は、後の評価のために注意深く文書化される。また、ボイラー室の運転員がカーブを見ることができるようにすることも有効である。
3.2 消費コントロール
その後、消費量チェックを使用して、所望の成功が達成されたかどうかを再度チェックすることができる。消費量チェックは、少なくとも年間値の決定を含むべきである。システム・チェックがいつでも、たとえ急な呼び出しでも可能であるように、日々の値に基づくスナップショットを持つことがより良い。
4. システム・コンポーネント
4.1 バウナックミキサー
バウナッハ・ミキサーは、暖房回路をより効果的に運転するために開発された。特に、高温回路からの高温の戻り水を低温回路に流れとして利用できるようにする。この技術の利点は、熱量をより効果的に利用するために、循環させる体積流量を減らし、温度スプレッドを広げることである。
4.2 緩衝材貯蔵タンクの充放電技術
ここでも、HG Baunach GmbH & Co.KGの特殊技術により、バッファ貯蔵タンクへの効率的な出し入れが可能になりました。フローとリターンが同時に切り替わるため、熱の要求に素早く対応でき、2つの熱発生器の相互作用も改善されます。
4.3 コルゲートチューブ式熱交換器による温水暖房
コルゲートパイプ式熱交換器を備えたバッファシリンダーの使用は、小出力レンジではごく一般的だが、ここでの要求には実は珍しい。しかし、この温水調製の原理は非常に堅固で、影響を受けにくいと考えられているため、ボルシア・デュッセルドルフの特別な要求のために、貯蔵タンクはメーカーによって特別に設計された。このソリューションの利点は、技術的に複雑な給水ステーションを省くことができ、なおかつ極めて衛生的な給湯が可能なことである。シリンダーの特別な技術的特徴のおかげで、必要に応じてより高い給湯量を実現することも可能です。これは、短期的なピーク負荷に対処しなければならないことが多いスポーツクラブにとって特に興味深い。
4.4 熱電併給装置と凝縮ボイラーの組み合わせ
熱電併給装置（DTTZではヴァイヤン社の「エコパワー」タイプ）の水力統合は、自家発電所の大きな課題のひとつである。自家発電を行うことで、組合は、高い貢献マージンを達成する限りにおいて、公共電力の購入から独立することができる。高い貢献マージンの前提条件は、CHPユニットが可能な限り長い運転時間を達成し、発生した熱をうまく利用することである。経済的なメリットは、油圧の統合、バッファ貯蔵タンクの寸法、スイッチのオン・オフを行う温度センサーの正しい位置に決定的に依存する。CHPユニットはDTTZが必要とする以上の電力を発電しており、ピーク負荷のつなぎとして購入する電力はわずか数キロワット時である。
マルティン・ハルブリュッゲエコチーム
www.ecoteam-nrw.de
ベルント・ゲナート博士 デュッセルドルフ在住のフリージャーナリスト。
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