最適な温度で熱を回収・分配
"やるだけ "で50％節約 %
業務用の冷房、暖房の需要と従来から設置されているシステムが一致した場合、大抵の場合、注意が必要です。状況によっては、一次エネルギーを節約できる可能性がかなりあります。Steyr近郊のReichramingにあるSPARストアで起こったことです。その報酬として、''賞''が授与されました。エネルギー・グローブ・アワード・アッパー・オーストリア' 昨年末のこと。
どんなプラント改造も「博士論文」にすることができる。しかし、多くの場合、実現可能性が診断される前に、プロジェクトはすでに立ち消えになっている。あるいは、着手して実行するかだ。長年の経験、正しい見積もり、常識は、しばしば最良のアドバイザーとなるからだ。
図1：SPAR店舗ライヒクラミング
まだまだ続く
「私たちの場合は、循環ポンプの欠陥が天秤をひっくり返したのです」と、先輩のハラルド・ランデルルは振り返る。妻のマリアは、オーバーエスターライヒラーミンで唯一の食料品店を37年間経営している。息子のハラルドとその家族も同様だ。「私たちの有名な暖房技師、ライムント・アシャウアーが来て、すべてを見てくれました。彼の結論は、『ハラルド、このシステムから何かを得ることができる』でした」。
ハラルド・ランデルルは最初、躊躇していた。というのも、お金を貯めるということは、常にまず投資をするということだからだ。これは10年前に壮大なスケールで起こったことだ。当時、店舗面積はほぼ倍増し、現在の416m²になった。55kWのペレットボイラーと45kWの新しい冷蔵システムを導入した。それ以来、冷蔵システムから出るコンデンサーの廃熱のごく一部が、テラスの小さなプールを時々温めている。しかし、多くの業務用冷凍システムがそうであるように、熱エネルギーのほとんどは環境に浪費されていた。実は、ここで得られるものがあった。
図2：マリアとハラルド・ランデルル夫妻は、SPAR店舗の新しい暖房コンセプトをとても気に入っている。
アシャワーは、もうひとつの「弱点」に気づいた。9年前の改築以来、高台にある息子の家は、長さ約20メートルのパイプで店と両親の家の暖房センターにつながっている。暖房回路を切り離すには、距離と何よりも22メートルの高低差のために、間に熱交換器を設置しなければならなかった。賢明なアイデアだ。しかし、2つの暖房回路を行ったり来たりするのは、それ以来ずっと手作業だった。これはあまり便利ではなく、ペレット暖房システムの稼働時間が不必要に長くなることもしばしばだった。バッファーの貯蔵タンクもなかった。ここにも最適化の余地がある。
そして、ラジエーター、床暖房、天井ラジエーターによる店舗と居住エリアの熱分配である。水力ネットワーク全体がたった1つのヒーティングセンターに接続されているため、冷水を追加して循環ポンプで分配することで、希望する流水温度が達成された。これは、今日でも数え切れないほどの設備で行われている。効果的でありながら、依然としてエネルギー破壊が行われているのである。
50％は可能
図4：ヒートサプライヤーのペレットボイラー
図3：熱交換器付きバッファシリンダー
図5：冷凍システム
ライムント・アシャウアーは、パートナーのアルバート・コッペンベルガーと一緒に、この調査結果を持ち帰った。冷凍システムからの廃熱を利用し、バッファ貯蔵タンクを設置し、油圧システムをバウナッハのレンデミックスミキサーに変え、暖房システム全体に最新の制御システムを導入すれば、年間のペレット消費量をおよそ半分にすることができます」。この一言に尽きる！当初の計算では、この転換の償却期間は7年程度と見込まれていたため、企業家ランデルルは考えもしなかった。結局のところ、「環境保護」と「資源保護」という属性は、訓練された工具職人にとって非常に重要であり、決断の助けとなった。
図6：ホーム1でrendeMIXの機能を説明するホルガー・ミュラー（ジュニアの家にも同じ2×4ミキサーが置かれている）。
作業中の2人のメーカー
アシャワー・アンド・コッペンベルガー社（A&K）は、高度なシステム、油圧、制御方式を開発した。その後、ハウザー社との話し合いが進み、冷凍ユニットと冷凍技術のサプライヤーが、A&Kがカスタマイズした新しいバッファ貯蔵タンクに熱交換モジュールを取り付けることになった。それ以来、これは冷凍回路から発生した凝縮廃熱を取り出し、45～50℃の温度レベルで直接バッファに供給するために使用されている。スーパーマーケットの冷凍システムは一年中稼働しているため、放熱のない時期はほとんどない。しかし、冷蔵システムからの廃熱が必要な貯蔵温度を生成するのに十分でない場合、ペレットボイラーが容量2200リットルの二重構造のバッファシリンダーを再加熱する。また、廃熱が必要ない場合は、冷凍システムの軸流コンデンサーが外気に放出される。
新しい油圧導体
この対策だけで、すでにかなりの節約効果が期待されていた。2つ目の大きな可能性は、熱の分配とバッファリングにあった。ライムント・アシャウアーは、HGバウナッハ社主催のセミナーを思い出した。ホルガー・ミュラーはヴェルスでrendeMIXを紹介した。マルチウェイミキサーは、その条件にぴったりでした。「ラジエーターと床暖房の効率的なカップリングに関しては、私たちの特許システムが最高の結果をもたらします」とミュラーは言う。
図7：成功したプロジェクト・パートナー（左から）：ホルガー・ミュラー、ハラルド・ランデルル・ジュニア、アルバート・コッペンベルガー、ライムント・アシャウアー。
「ラジエーターからの還流が、フロアのパイプコイルの流れになる。2×4ミキサーのインテリジェント制御により、混合比と温度が正確に維持されます」。「もうひとつの利点は、ミキシング回路用の吸引循環ポンプがすでにアセンブリに組み込まれていることです。油圧ダイバーターやセンサー、追加のコントローラーモジュールも不要です」。「rendeMIXは、油圧システム全体の導線になるのです」と、ミュラーはその利点を強調する。
わずか4週間で転換
作業は2014年8月に始まった。そして工事はわずか4週間で完了した。羊の毛で断熱された二重構造のバッファー・シリンダーは、2つの居住棟の間にある別棟のボイラー室に設置された（図参照）。
図8：暖房回路全体の簡略回路図。
ハウザーはコンパウンドシステムのホットガス側を熱交換モジュールに接続した。このためには冷媒の抜き出しと補充が必要なため、専門の冷凍会社が必要となる。その後、2棟の住宅のそれぞれの地下室に レンデミックス DN25 2×4 RH35 そして、フロー／リターン側を熱供給とラジエーターおよび床暖房回路に接続した。同時に、3台の循環ポンプが不要になった。電気スペシャリストのアルバート・コッペンベルガー氏は、制御システムの独創的なコンセプトを思いついた。アマリエンドルフのTechnische Alternative社の自由にプログラム可能なUVRコントローラーにより、暖房システム全体がインテリジェントにネットワーク化されました。
図9：ボイラー室の新しいUVRコントローラー
これによって手作業は不要になった。その代わり、熱エネルギーは効率的に生成され、論理的な機能に従って発電機側でバッファリングされ、必要な場所にのみ移動される。すべての暖房回路の流路温度は、快適さを損なわない程度に下げられ、必要な熱エネルギーだけが追加される。これは、2台のrendeMIXミキサーによって保証されている。天候に応じた制御システムにより、夜間でも部屋が冷えすぎることはない。そのため、暖房回路の水は常に38～40℃の温度レベルで循環している。住宅棟の2台のボイラーのうち1台が、午前6時から午後10時までの間により高い温度を必要とする場合、流量は一時的に55℃まで上げられ、貯蔵タンクの充電が終わると再び下げられる。デパートのボイラーだけは、衛生規則で定められた温度を維持するため、電気的に再加熱される。
図10：先見性のあるアイデアの美しい確認。上オーストリア・エネルギーグローブ賞の賞状を手にするアルバート・コッペンベルガー氏。
期待される節約効果が見えてきた
アシャウアーとコッペンベルガーが過大な約束をしていなかったことは、2015年2月末の工場視察の時点ですでに明らかだった。「9年前にペレットボイラーを設置して以来、燃料はいつも年に2回注文していました」とハラルド・ランデルルは振り返る。9月に13トン、2月に10トンです」。店内を見れば、まだ半分以下しかないことがわかる。「2014/15年の暖房期間が終わるまで、これ以上注文する必要はない。ペレットは10トンから12トン貯まるでしょう」。つまり、現実はプロジェクト開始時に見積もられた50%に非常に近いということだ。ほぼ正確な着陸である。
前向きな結論
要約すると冷凍システムの廃熱は、暖房と給湯が同時に必要な場合に、賢く利用することができる。インテリジェントな制御は、需要に応じた熱供給の鍵です。また、レンデミックスミキサーは、流量温度の異なる加熱回路で熱が無駄になるのを防ぎます。これらの対策を組み合わせることで、SPARMarkt Landerl社は約50％のエネルギーとコストの節約を達成し、2人のプラントエンジニアAschauer氏とKoppenberger氏は、特別な栄誉として「Energy Globe Award Upper Austria 2014」の「火災」部門を受賞した。関係者の皆様、本当におめでとうございます。
rendeMIXでできること
SPARMarkt Landerlの例のように、高温回路と低温回路をカップリングするだけでなく、4ウェイミキサーrendeMIXを成層バッファータンクに直接接続することもできる。これにより2ゾーン充放電が可能になる。その利点は、温水、冷水、混合水（戻り水利用）がそれぞれのゾーンからのみ出入りすることである。これにより、バッファーの中心に安全シールドが形成される。こうして貯蔵タンク内の成層が維持される。この効果的な負荷に加えて、rendeMIXはシリンダーを効率的に排出する。これは例えば、ソーラーシステムや小型CHPユニットの運転時間を経済的に延長できることを意味する。また、ラジエーターからの還流が床暖房の流れとなるため、水はより冷たい状態で石油またはガス凝縮ボイラーに還流する。このため、凝縮水が多く生成され、排ガスからの凝縮熱が暖房水に多く到達します。これにより、一次エネルギーを効果的に節約することができる。
アヒム・フロマン
PRワークショップ NutzWort
ザスバッハ（ドイツ）
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