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Vielseitig, effizient und umweltschonend: Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten. Klimatisierung – Warum und wie? Thermodynamische und technische Grundlagen Gasklimageräte – Aufbau und Funktionsweise Technische und wirtschaftliche Vorteile

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Presentation Transcript
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Vielseitig, effizient und umweltschonend:

Heizen und Kühlen

mit Gasklimageräten

Klimatisierung – Warum und wie?

Thermodynamische und technische Grundlagen

Gasklimageräte – Aufbau und Funktionsweise

Technische und wirtschaftliche Vorteile

Einsatzgebiete – Beispiele ausgeführter Anlagen

Hinweise zur Planung und Auslegung

Stand 12/2003

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Hinweise

Dieser Vortrag basiert auf der Broschüre

Heizen und Kühlen

mit

Gasklimageräten*

In dieser Broschüre werden die nachfolgend angesprochenen Themen detailliert und ausführlich beschrieben.

* In diesem Vortrag und in der genannten Broschüre

wird mit dem Begriff

„Gasklimagerät“

eine Gruppe von Kompressionskältegeräten

bezeichnet, die die Funktionen Heizen, Kühlen und

Entfeuchten erfüllen und deren Kompressor mit

einem Erdgas-Verbrennungsmotor angetrieben

wird.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Kälte- und Klimatisierungsbedarf steigt
  • Höhere Wärmebelastungen durch
  • den Trend zur Glasarchitektur
  • verbesserten Wärmeschutz (EnEV)
  • innere Wärmequellen z.B. Computer
  • und
  • wachsende Komfortansprüche
  • sowie
  • der Klimawandel
  • führen zu einem deutlich steigenden
  • Kälte- und Klimatisierungsbedarf

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Heizen und Kühlen mit einem System
  • Heute werden Heiz- und Kühlbedarf in Gebäuden in der
  • Regel über getrennte Anlagengedeckt.
  • Das Heizen erfolgt mit einem öl- oder gasbefeuerten Wärmeerzeuger.
  • Die Kühlung übernimmt eine elektrisch angetriebene Anlage.

Alternative: Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten -

Ein System mit Heiz- und Kühlfunktion

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Heizen und Kühlen mit einem System

Gasklimageräte sorgen nicht nur für Kühlung, sondern übernehmen zudem in der übrigen Zeit die Wärmeerzeugung für die Heizung

Verzicht auf konventionellen, zusätzlichen Heizkessel möglich, wenn die vom Gasklimagerät bereitgestellten Heiz- und Kälteleistungen dem Bedarf des Gebäudes entsprechen, d.h. Heiz- und Kälteleistungsbedarf ähnlich hoch sind.

Gasklimageräte sind beim Austausch vorhandener Kälteanlagen eine interessante Alternative. Muss nur das Außengerät ersetzt werden, lassen sich bestehende Verteilungsnetze und Übergabegeräte vielfach weiter verwenden. Durch die Kombination von Gasklimageräten mit Hydraulik-Übergabestationen können auch vorhandene Kaltwasserverteilungsnetze weiter genutzt werden.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Thermodynamische Grundlage

Basis für Klimatisierungssysteme ist der Kaltdampfprozess

In einem geschlossenen Kreislauf nimmt ein Kältemittel beim Verdampfen auf niedrigem Druck- und Temperaturniveau Wärme aus der Umgebung auf. Der entstandene Kältemitteldampf wird in einem Verdichter unter Zufuhr von Antriebsenergie auf ein höheres Druckniveau komprimiert, wobei auch das Temperaturniveau ansteigt. Im Kondensator verflüssigt sich das Kältemittel wieder und setzt Wärme frei. Über ein Druckreduzierventil wird das flüssige Kältemittel entspannt und kühlt dabei weiter ab.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasmotorischer Kaltdampfprozess

Heizfunktion - System arbeitet nach dem Prinzip der Wärmepumpe

Der Verdampfer nutzt die Wärme aus der Umgebungsluft sowie Abwärme des Gasmotors zum Verdampfen des Kältemittels. Das erwärmte Kältemittel wird im Verdichter auf ein höheres Temperatur- und Druckniveau gebracht. Im Kondensator wird die Wärme freigesetzt.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasmotorischer Kaltdampfprozess

Kühlfunktion - System arbeitet nach dem Prinzip der Kälteanlage

Im Verdampfer wird dem zu kühlenden Gebäude bzw. dem Wärmeträgermedium durch den Verdampfungsprozess des Kältemittels Wärme entzogen. Der Kältemitteldampf transportiert die aufgenommene Wärme zum Verdichter, bevor sie über den Kondensator an die Umwelt abgegeben wird.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Multisplitsystem mit Gasklimagerät

Splitsystem - Räumliche Trennung des Prozesses in durch

Kältemittelleitungen verbundene Außeneinheit und Innengeräte

Außeneinheit: Gasmotor, Kältemittelverdichter

Verdampfer in Heizfunktion

Kondensator im Kühlbetrieb

Innengeräte: Kondensator (Heizfunktion) / Verdampfer (Kühlbetrieb)

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimagerät im Heizbetrieb

Im Heizbetrieb fördert der Verdichter das gasförmige Kältemittel zu den Innen-

Geräten, wo es kondensiert und dabei Wärme an den Raum oder ein Heizmedium (Wasser) in einem Wärmeübertrager abgibt.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimagerät im Kühlbetrieb

Im Kühlbetrieb wird die Fließrichtung umgedreht: Das flüssige Kältemittel wird zum Raum transportiert, verdampft in den Innengeräten, nimmt dabei Wärme aus dem Raum auf und führt sie über den Kondensator nach außen ab.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimagerät mit Kältemittelkreislauf

Gasmotorisch betriebene Klimageräte können in Split- bzw.Multisplitanlagen

eingesetzt werden, die nach dem VRF-Prinzip (VRF = Variable Refrigerant Flow) arbeiten, d.h. in Anlagen mit veränderlichem, dem Bedarf angepassten Kältemitteldurchfluss und Direktexpansion des Kältemittels in den Innengeräten.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimagerät mit Wassersystem

Wassergeführte Heizungs- und Klimasysteme sind in Deutschland noch stärker

verbreitet als VRF-Systeme. Für diese Einsatzfälle können die Gasklimageräte

zusammen mit einer Hydraulik-Übergabestation eingesetzt werden. Diese Über-

gabestation bildet die Schnittstelle zwischen dem Kältemittelkreislauf und dem

hydraulischen Netz, mit dem die Innengeräte versorgt werden.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Vorteil Gasklimagerät – Verbesserte Heizfunktion

Aufgrund der Nutzung der Gasmotorabwärme im Heizbetrieb verbessert sich die Effizienz der Heizfunktion gegenüber elektrisch angetriebenen Systemen.

Nach kurzer Aufheizzeit steht die volle Geräteleistung zur Verfügung.

Bei niedrigen Außentemperaturen

(T < 7 °C) erfolgt ein nur geringer Leistungsabfall, daher wird eine nahezu konstant hoheHeizleistung selbst bei Außentemperaturen von minus 15 °C sichergestellt.

+

Auch bei tiefen Außentemperaturen keine Unterbrechungdes Heizbetriebes für Abtauvorgänge.

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Vorteil Gasklimagerät – Umweltvorteile
  • Primärenergieeinsparung und Emissionsminderung
  • Senkung des Primärenergieeinsatzes, da keine Umwandlungsverluste auftreten
  • Reduzierung der Kohlendioxid-Emissionen um 29 %

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Vorteil Gasklimagerät – Wirtschaftlichkeit

Beispielrechnung

(Vollkostenrechnung VDI 2067)

Ersparnis

1.210 € pro Jahr

  • Weitere Vorteile:
  • Keine zusätzliche elektr. Leistungsaufnahme bzw.
  • keine Erhöhung des elektr.
  • Leistungsbezuges
  • Geringere Energiekosten für Erdgas führen zu günstigen Betriebskosten

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Vorteile auf einen Blick
  • Technische Vorteile
  • Langjährig bewährte Gerätetechnik
  • Hohe Zuverlässigkeit und wartungsarmer Betrieb
  • Flexible Leistungsanpassung durch Drehzahlregelung des Motors
  • Individuelle Regelungsmöglichkeiten
  • Nur geringer Heizleistungsabfall bei tiefen Außentemperaturen (T < 7 °C)
  • Kurze Aufheizphase des Motors führt zu schneller Leistungsverfügbarkeit
  • Keine Unterbrechung des Heizbetriebes durch Verdampferabtauung
  • Zahlreiche Innengeräteoptionen für Wärme- und Kälteübertragung
  • Wirtschaftliche Vorteile
  • Kostengünstige Alternative zu konventionellen Technologien
  • Niedrige Energiekosten
  • Keine Erhöhung der elektrischen Leistungsaufnahme
  • Verzicht auf konventionelle Heizung in vielen Fällen möglich
  • Lange Wartungsintervalle führen zu niedrigen Servicekosten

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Einsatzbereiche
  • Hotels / Restaurants
  • Büro- und Verwaltungsgebäude
  • Kundenzentren, z.B. Banken, Versicherungen,...
  • Klimatisierung von EDV-Räumen
  • Gewerbebetriebe
  • Ladenlokale, Supermärkte, Einkaufszentren, Kaufhäuser, Autohäuser, ...
  • Ausstellungs- und Veranstaltungsräume
  • Krankenhäuser
  • Heizen und Kühlen bei Produktionsprozessen
  • Optionen für die Wärme- und Kälteübertragung
  • Split- bzw. Multisplitanlagen mit VRF-Systemen (Kältemittel)
  • Innengeräte z.B.: Deckengeräte (Einbau / Unterbau), Wandgeräte,
  • Standgeräte (sichtbar / verkleidet), Textilschlauchsysteme
  • Klimasysteme mit Wasser als Trägermedium
  • Innengeräte z.B.: Fan Coils, Hydro-Deckengeräte, Kühl-Heizdecken

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Einsatzbeispiele

Beispiele für die Aufstellung von Außengeräten

Volksbank

Rhein-Ahr-Eifel e.G., Adenau

Verwaltungsgebäude

Energieversorgung Filstal GmbH&Co. KG

Göppingen

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Einsatzbeispiele

Beispiele für die Aufstellung von Außengeräten

Verwaltungsgebäude und Werkstatt

Kleinschmidt Gewerbekühlung GmbH Berlin

Shell-Tankstelle

Rheinbach

Dachaufstellung des Außengerätes

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Einsatzbeispiele

Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten

Deckeneinbaugeräte im

Kundenzentrum der

Stadtwerke Neuss GmbH,

Neuss

Fan Coils (Wassersystem) im

Verwaltungsgebäude der Firma

Kleinschmidt Gewerbekühlung GmbH, Berlin

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Einsatzbeispiele

Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten

Klimatisierung mit einem

Textilschlauchsystem in

einem Großraumbüro

Wandgerät in einem

Seminarraum

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Einsatzbeispiele

Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten

Verkaufsraum eines Autohauses - Klimatisierung mit einem

Textilschlauchsystem

Deckenkassette in

einem Bekleidungsgeschäft

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Einsatzbeispiele

Beispiele für die Einbausituation von Innengeräten

Klimatisierung eines Veranstaltungsraumes mit einem

Textilschlauchsystem

Deckeneinbaukassetten in einem

Hotel und einem Restaurant

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Planung und Auslegung
  • Durch Aufteilung der Kühl- bzw. Heizleistung auf mehrere Außengeräte
  • können Anlagen mit größeren Leistungen realisiert werden
  • kann eine hohe Verfügbarkeit gewährleistet werden
  • kann eine optimale Auslastung der Geräte erreicht werden
  • kann die Anlage gesplittet und an verschiedenen Orten installiert werden

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Planung und Auslegung
  • Aufstellung und Leitungslängen
  • Aufstellung der Außengeräte im
  • Freien ohne Schutz möglich, da
  • wetterfest
  • Leitungslänge zwischen
  • Außengerät und entferntestem
  • Innengerät bis zu 150 m,
  • maximal 30 m ab dem ersten
  • Abzweig
  • maximaler Höhenunterschied
  • zwischen dem Außengerät und
  • den Innengeräten bis zu 50 m,
  • zwischen den Innengeräten bis
  • zu 15 m

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Installation und Anschlüsse

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Installation und Anschlüsse

An eine Außeneinheit können je nach Gerätetyp und Leistung bis zu 30 Innengeräte angeschlossen werden.

Anschlussleitungen Außengerät:

(v.l.n.r.) Kondenswasser, Kältemittel (flüssig), Kältemittel (gasförmig), Strom und Gas

Außengerät und Hydraulik-Übergabestation

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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Gasklimageräte – Produkte und Ansprechpartner

AISIN Seiki

Berndt Kältetechnik

Gelsdorf

Tel: 02225 / 9132-0

www.gas-thermodynamik.de

Panitz Haustechnik

Lieskau

Tel: 0345 / 5511696

www.klima-mit-gas.de

Mitsubishi Heavy Industries

Stulz Klimatechnik

Hamburg

Tel: 040 / 5585-252

www.stulz.de

Sanyo

Alfred Kaut

Wuppertal

Tel: 0202 / 2682-0

www.kaut.de

Heizen und Kühlen mit Gasklimageräten

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