Vortrag von Günter Gamst, Daikin Airconditioning Germany, über gleichzeitiges Kühlen, Heizen und Klimatisieren

1. Bundesministerium Kälte- und Klimatechnik im Kontext
für Umwelt, Naturschutz
und Reaktorsicherheit der Energie- und Klimaschutzpolitik
der Bundesregierung
Berlin, 26. März 2009
Geräte für Wärme-, Kälte-
und Klimatechnik
im Supermarkt
DAIKIN Airconditioning Germany GmbH

2. Inhalt
Wandel im Lebensmitteleinzelhandel
Konzeptbeschreibung
Praxisbeispiel aus Kundensicht
Systemvergleich Discounter
● Vergleichsbasis
● Messschema
● Verbrauchsdaten
● Systemvergleich
● TEWI-Betrachtung
17.04.2009 Gunther Gamst – DAIKIN Airconditioning Germany GmbH 2

3. Lebensmitteleinzelhandel im
Wandel
Der Druck auf Filialisten im Lebensmittel-
einzelhandel stieg stetig:
höheres Warenangebot, d.h. mehr gekühlte Lebensmittel
bessere Warenpräsentation, d.h. mehr Beleuchtung
höheren Einkaufskomfort, d.h. Klimatisierung
andere Verkaufskonzepte, d.h. längere Öffnungszeiten
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4. Lebensmitteleinzelhandel im
Wandel
Die Randbedingungen verstärkten diese
Entwicklung:
die Energiepreise stiegen stetig
der politische Druck stieg (CO2-Emissionen)
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5. Lebensmitteleinzelhandel im
Wandel
Entropiegesetz (Anlageneffizienz über
Gesamtlaufzeit erhalten):
stetiger Aufwand, um Energieverbrauch konstant zu halten
Schwankungsbreite bei Energieverbrauch ist bis zu 50%
nur bei Kälteanlagen
bezogen auf den Gesamtverbrauch (Heizung, Beleuchtung
etc.) noch höher
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6. Lebensmitteleinzelhandel im
Wandel
Das Conveni-Pack ist eine serienreife Systemlösung
mit einem neuen konzeptionellen Ansatz,
basierend auf VRV-Technologie.
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7. Konzeptbeschreibung
Wie sieht das Konzept prinzipiell aus?
1 integriertes Haustechnik-System ersetzt alle bisherigen Gewerke.
Wärme-Rückgewinnung
Wärme-Rückgewinnung
durch direktes
durch direktes
Verflüssigen in den
Verflüssigen in den
Innengeräten
Innengeräten
…mehr zur Funktionsweise?
17.04.2009 Gunther Gamst – DAIKIN Airconditioning Germany GmbH 7

8. Funktionsprinzip
Wärmemanagement
A
B
Heizbetrieb
Übergangszeit:
leichter bis
mittlerer Heizbedarf
C
A=C-B
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9. Funktionsprinzip
Wärmemanagement
A
B
Heizbetrieb Winter:
hoher Heizbedarf
C
A=C;B=0
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10. Funktionsprinzip
Wärmemanagement
B
Heizbetrieb Winter:
Heizen Spitzenlast
C
A=C+B
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11. Funktionsprinzip
Wärmemanagement
A
B
Klimabetrieb
Sommer:
Optional!
C
A+C=B
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12. Konzeptbeschreibung
Der
Systemaufbau E
Y2R
Y1R
Wärme+Kühle
A
S1NPH
im Shop S3PH
R3-1T
R3-2T
S1PH S2PH
INV STD1 STD2
B S2NPL
R4-2T
S1NPL S1PL
R4-1T
Y3R
Kälte für
Lebensmittel F
D
Y2E
Optional Y1E
Tiefkühlung
Lebensmittel
C
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13. Konzeptbeschreibung
Bsp. Leistungsspektrum Wärme, Kälte,
Klima für 2 Units
► vorhandene max. Kälteleistung am Kühlmöbel: 35,5 kW
(Betriebspunkt: to -8° / t c +32° / 30m Entfernung Möbel / Mopro-Ware)
C C
► vorhandene Klimatisierung: 30 kW
(bei geringerer Leistungsabgabe für Lebensmittelkühlung bis ca. 48 kW)
► vorhandene max. Heizleistung: ca. 60 kW
(bei voller Wärmerückgewinnung aus Kälte inkl. Wärmepumpe)
► Heizleistung ohne Wärmerückgewinnung: ca. 40 kW
(Backup-Heizleistung, bei ausgeschlteter Kälteanlage)
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14. Konzeptbeschreibung
Technische Merkmale
► Invertertechnologie, d.h. optimale Leistungsanpassung, stabile
Verdampfungstemperaturen und weniger Stromspitzen.
(Gesamt-Stromanschlussleistung des Markts bleibt unverändert).
► Anlage ist auf höchsten Wirkungsgrad im Teillastbereich konzipiert.
(Volllastanforderung nur ca. 5-20% Laufzeit im Jahresmittel).
► Verdopplung der Verdichterzahl im Vergleich zu konventionellen
Systemen -> Betriebssicherheit
► Redundanz -> Klimaverdichter helfen im Bedarfsfall Kälteverdichtern
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15. Konzeptbeschreibung
…weitere technische Merkmale
► Aufteilung in ≥ 2 Teilrohrnetze
≥ 2-fache Sicherheit
► < 30kg Kältemittelfüllmenge je (Teil-)Anlage
F-Gase-Verordnung
► Conveni-Pack Telemetriesystem
Notlaufbetrieb:
Anlage erkennt "ungesunde" Betriebszustände und fährt eigenständig
zurück. Das System schont sich, um Kälteerzeugung so lange
wie möglich aufrecht zu erhalten.
Airnet:
Erkennung und Meldung von Anlagenineffizienz
Vorhersage von Störungen.
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16. Praxisbeispiel Bio-Markt
Shop-Fläche: A = 600 m²
Installierte NK-Kälteleistung: Qo = 16,5 kW
Thekenbereich Kühlregal
Kühlräume
O+
G
Re
ga
l
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17. Praxisbeispiel Bio-Markt
Wie sieht es vor Ort aus?
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18. Praxisbeispiel Bio-Markt
Was sagt der Kunde?
"…bei allen zukünftigen Neu- und Umbauten der SuperBioMarkt
AG werden wir das Conveni-Pack System einsetzen."
"…im Vergleich zu unseren Bestandsobjekten mit
konventioneller Technik haben wir Einsparungen in den
Gesamt-Betriebskosten zwischen 30% und 70%."
"…auch bzgl. der Montage bzw. Installation des Systems sind
unsere Erfahrungen zu 100% positiv."
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19. Units für Wärme-, Kälte- und
Klimatechnik im Supermarkt
Wandel im Lebensmitteleinzelhandel
Konzeptbeschreibung
Praxisbeispiel aus Kundensicht
Systemvergleich Discounter
Vergleichsbasis
● Messschema
● Verbrauchsdaten
● Systemvergleich
● TEWI-Betrachtung
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20. Vergleichsbasis
Typischer „deutscher“ Discount-Supermarkt
ca. 15.000 vergleichbare Läden in 2006
800 m² Ladenfläche
hoch standardisierte Bauweise
NK über offene SB-Kühlregale
20-25 mtr. Lauflänge – überwiegend mit R-
404A
TK über optimierte steckerfertige Truhen
40 mtr. Lauflänge – überwiegend mit R-290
Heizbedarf 100 kWh/m²a
über Öl- bzw. Gasheizung
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21. Gesamtenergieverbrauch und Emissionen
eines exemplarischen „Discount-
Supermarkts“ (nach IZW KT09)
51,8%
57,2%
142.000 kg CO2äq / a
251.000 kWh/a
%
17.04.2009 Gunther Gamst – DAIKIN Airconditioning Germany GmbH 21

22. Konsequenzen hieraus…
Essentielle Energieeinsparung und Emissionssenkung
im (Discount-)Supermarkt erfordert die Betrachtung
aller Energieströme.
Bislang wird die Heizung (32 % des Verbrauchs) meist außer acht
gelassen.
Die Abwärme der Kälteanlage bleibt meist unzureichend genutzt bzw.
ungenutzt.
Systemgrenzen von Gewerken auf Liegenschaften
ausweiten!
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23. Die verglichenen Systeme
R-404A Referenzanlage gem. ECOFYS*
R744 (CO2)Vergleichsanlage gem. ECOFYS*
R-404A Beispielanlage gem. IZW**
Optimierte R-134a Bestandsanlage eines dt.
Discounters (mit partieller Wärmerückgewinnung)
Conveni-Pack Systeme
* Aus Vorstellung Abschlussbericht UBA Forschungsvorhaben 206 44 300
durch Ecofys Germany GmbH, Nürnberg
** Aus IZW informiert KT-09. IZW e.V. Hannover
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24. Umsetzungsbeispiel CVP | Discounter
Gewerbekälte Wärme/Klima Lüftung
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25. Messaufbau Energieerfassung
Was wird gemessen?
Wärmeerzeugung
Marktleiter, Personal
Kälte-/Klima-/Wärmeerzeugung
Kühlregale gesamt
Luftverteilung und Frischluft
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26. Auszug Datenerfassung
Außentemperatur und Feuchte
Stromaufnahme 'Einheit 1'
Kälte-/Klima-/Wärmeerzeugung
Stromaufnahme
Wärmeerzeugung Nebenräume
Stromaufnahme Kühlregale
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27. Die verglichenen Systeme
Ecofys Discount Discounter_ Convenipack_
Ecofys Discount I* IZW KT-09**
IV* Bestand Feldtest
Verkaufsfläche 800 m² 800 m² 800 m² 800 m² 800 m²
NK-Kühlmöbel 22,5 mtr. 22,5 mtr. 27,5 mtr 25,0 mtr. 25,0 mtr
spez. Energiebedarf
3.263 kWh/m *a 3.263 kWh/m *a 2.887kWh/m *a 2.517kWh/m *a 2.650kWh/m *a
NK-Kühlmöbel
Kältemittel R-404A R744 (CO2) R-404A R-134a R-407C
Kältemittel-
65 kg (2,9 kg/mtr.) 45 kg (2,0 kg/mtr.) 25 kg 70 kg 75 kg (3x25kg)
Füllmenge
GWP 3.260 1 3.260 1.300 1.530
2,65 / 6,15 / k.A. | Annahme:
Leckrate 5% k.A. Annahme: 3%
11,65% 10%
TK-Kühlmöbel steckerfertige Möbel - nicht berücksichtigt
Wärmerückge-
Energiebedarf nicht berücksichtigt
80.000 kWh/a 75.000 kWh/a winnung bzw.
Heizung Annahme: 80.000 kWh /a
Wärmepumpe
* Aus Vorstellung Abschlussbericht UBA Forschungsvorhaben 206 44 300
durch Ecofys Germany GmbH, Nürnberg
** Aus IZW informiert KT-09. IZW e.V. Hannover
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28. Die verglichenen Systeme
(normiert auf 25 mtr. Kühlmöbel)
Discounter_ Convenipack_
Ecofys Discount I Ecofys Discount IV IZW KT-09
Bestand Feldtest
Verkaufsfläche 800 m²
NK-Kühlmöbel 25,0 mtr
Energiebedarf
81.575 kWh/a* 81.575 kWh/a* 72.175 kWh/a* 62.925kWh/a** 66.250 kWh/a**
NK-Kühlmöbel
Kältemittel R-404A R744 (CO2) R-404A R-134a R-407C
Kältemittel-Füllmenge 72 kg (2,9 kg/mtr.) 50 kg (2,0 kg/mtr.) 25 kg 70 kg 75 kg (3x25kg)
GWP 3.260 1 3.260 1.300 1.530
Leckrate 3%
TK-Kühlmöbel steckerfertige Möbel - nicht berücksichtigt
Energiebedarf
80.000 kWh/a
Heizung
* simuliert / berechnet
** gemessen
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29. Energiebedarf für: Kühlen
(25mtr) | Heizen (800m²)
100% 100%
94%
85%
41%
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30. Jährliche Betriebskosten | Heizöl
100% 100%
93%
84%
-44%
47%
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Strom: 0,11€/kWh | Öl: 0,08€/kWh

31. Jährliche Betriebskosten | Gas
100% 100%
92%
82%
-29%
58%
17.04.2009 Gunther Gamst – DAIKIN Airconditioning Germany GmbH 31
Strom: 0,11€/kWh | Gas: 0,045€/kWh

32. Emissionsfaktoren D für Strom | Gas | Öl
GHG-
Emissionsfaktoren gem. GEMIS 4.4.2 CO2/kWh
Emissionen
Strom Datensatz El-KW-Park-DE-2005 (UBA) 577,21 g/kWh 601,00 g/kWh
Datensatz Öl-Heizung-DE-2005 (Endenergie) 304,28 g/kWh 306,25 g/kWh
Öl
Öl-Heizung (Nutzenergie bei ε: 90%) 338,08 g/kWh 340,28 g/kWh
Gas-Heizung-Brennwert-DE-2005 218,19 g/kWh 242,53 g/kWh
Gas
Gas-Heizung (Nutzenergie bei ε: 95%) 229,67 g/kWh 256,35 g/kWh
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33. TEWI-Betrachtung | Heizen mit Öl
90.000
100%
Direkte Emissionen Strom Direkte Emissionen Öl Indirekte Emissionen Kältemittel
80.000 87% 85%
10.595
70.000 78%
4.075
-31%
60.000 4.550
kg CO2 äquivalent/a
24.342 24.342
24.342
50.000 54%
22.821
40.000 5.738
30.000
47.086 47.086
20.000 41.660
36.321 38.240
10.000
0
Ecofys Discount I Ecofys Discount IV IZW KT-09 Discounter_Bestand Convenipack_Feldtest
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34. TEWI-Betrachtung | Heizen mit Gas
Direkte Emissionen Strom Direkte Emissionen Gas Indirekte Emissionen Kältemittel
90.000
80.000
100%
70.000 10.595
86%
84%
-24%
4.075
60.000 76%
18.374 18.374 4.550
kg CO2 äquivalent/a
50.000 18.374
58%
17.225
40.000 5.738
30.000
47.086 47.086
20.000 41.660
36.321 38.240
10.000
0
Ecofys Discount I Ecofys Discount IV IZW KT-09 Discounter_Bestand Convenipack_Feldtest
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35. Resümee
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36. Resümee 1
Durch eine konsequente Verknüpfung der
„symbiotischen“Hauptenergieströme „Heizbedarf“ und
„Abwärme-Kälteanlage“ lassen sich mit dem Conveni-
Pack relevante Einsparungen bei
Gesamtenergiebedarf
(Potential 1.290 GWh bei 15.000 bestehenden Discountmärkten)
Betriebskosten*
(Potential 121 Mil. € bei 15.000 bestehenden Discountmärkten)
CO2-Emissionen*
(Potential 570.000 t bei 15.000 bestehenden Discountmärkten)
erzielen. * gegenüber Heizen mit ÖL und Ecofys
Der gezeigte integrierte Ansatz mit Conveni-Pack bringt
ca. 4x höhere CO2-Einsparungen* als der Wechsel auf
R744-Direktverdampfung. (38 t zu 10 t je Discounter und
Jahr)
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37. Resümee 2
Kälte-, Wärme- und Lüftungszentralen werden
zusammengelegt.
Es ist kein Kamin mehr vorhanden.
Durch wetterfeste Kompaktmodule entfallen die
innenliegenden Maschinenräume
= 20 m² Platz gewonnen
= 16000 € Investitionskosten-Einsparung
Komplette Haustechnik anstatt über 3 (Kälte- | Heizung-
| Lüftung-Klima) - Fachbetriebe (Zuständigkeit?) nur
noch über einen Spezialisten.
Die Conveni-Pack Technologie ist 1000-fach erprobt,
dokumentiert und sofort verfügbar.
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