Maksimum konfor ile minimum ısı tüketimi
Enerji yamalı bohçası "Alter Mühlhof" nasıl verimli bir sisteme dönüştü?
Augsburg'un Haunstetten bölgesindeki tarihi bir elektrik jeneratörü artık zamanın ruhuna pek uygun değildi: Sürdürülebilir, evet, çünkü hidroelektrik enerjiyle çalışıyordu, ancak yine de yeterince verimli değildi çünkü aşırı sıcaklıklar nedeniyle sık sık kapanıyordu. Evin ve yüzme havuzunun ihtiyacı olmasına rağmen ısının çoğu boşa gitti. Bobing merkezli bir el sanatları şirketi, 'rendeMIX' karıştırma sisteminin yardımıyla ısı kullanımını yeniden yapılandırdı. Başarı tüm beklentileri aştı.

Şekil 1: Türbin binası ve "Alter Mühlenhof" türbininin Lochbach girişi, Haunstetten. Hidroelektrik santrali 1907'den beri aynı türbinle çalışmaktadır. Francis türbini. 1880 yılına kadar, yüzlerce yıl boyunca mekanik enerji sağlamıştır.
Augsburg, Haunstetten'deki "Alte Mühlhof", Fugger şehir bölgesindeki teknik anıtlardan biridir. Mühlhof'taki su değirmeninin tarihi muhtemelen 12. veya 13. yüzyıla kadar uzanmaktadır. Bugün hala hizmet vermektedir. Elbette artık üst ya da alt su çarkı değil - üst su çarkı: yukarıdan gelen su kanatların üzerine, alt su çarkı: aşağıdan gelen su kanatlara karşı - daha modern bir teknoloji olan Francis türbini kullanmaktadır. Bu türbin 1907'den beri bir jeneratörde yorulmadan elektrik "öğütüyor". Bu elektrik kamu şebekesine akmaktadır. Bu tür ekolojik elektrik üretimi devlet tarafından Yenilenebilir Enerjiler Yasası aracılığıyla, miktara bağlı olarak kWh başına yaklaşık 10 sent olarak ücretlendiriliyor. Augsburg enerji tedarik şirketinin kesin fiyatı daha sonra açıklanacak. Bunun nedeni, yatırımın amortismanına katkıda bulunması ve optimize edilmiş bina teknolojisiyle çok ilgili olmasıdır.
Bir teknoloji kültürü anıtı

Şekil 2: Profesör Wilhelm Ruckdeschel, Lochbach elektrik santralinin muhtemelen 700 yıllık tarihini "Industriekultur in Augsburg" adlı kitabında anlatmıştır. Brigitte Settele Verlag, Augsburg, ISBN 3-932939-44-1.
Geçmişte Lochbach deresinin kinetik enerjisi, bir şanzıman aracılığıyla avludaki dairesel testereyi ve daha sonra bir sanat değirmenini çalıştırırdı. Ancak 1880'den bu yana - Francis türbini 27 yıl sonra geldi - küçük nehir salonlarda ışık yaratıyor. Yüzyılın başında, bazı sakinlere sihir gibi görünmüş olmalı.
76 kW'lık jeneratörün ve mekanik sistemin verimlilik kayıpları ısı şeklinde fark edilir. Jeneratör çok çalıştığında değirmen binasını saunaya çeviriyor. Geçmişte aşırı sıcaklıklar pencere ve kapılar açılarak havalandırılabiliyordu. Günümüzde çevre koruma bunu iki açıdan kabul etmemektedir. Birincisi, değerli ısı kalorilerinden vazgeçmek zamanın ruhuna uygun değildir ve ikincisi, komşular her gün yaklaşık 60 dB (A) mekanik gıcırtılarını dinlemek zorunda kalırlarsa konuyu mahkemeye taşıyabilirler. Öte yandan, Augsburg'un teknik tarihçisi Wilhelm Ruckdeschel'in saygılı bir şekilde adlandırdığı gibi, hala işleyen "Wasserkunst" yenilenebilir enerjiyi elektriğe dönüştürdüğü için, geç ortaçağ Özgür İmparatorluk Şehri Augsburg'un son derece gelişmiş endüstriyel kültürünün böylesine canlı bir tanıklığı bugün yeni bir öneme sahiptir.
Böylece "Alter Mühlhof "un şu anki sahibi Walter Settele ailesi, ısı geri kazanımı için bir çözüm bulmak üzere çeşitli planlama ofislerini ve kurulum şirketlerini görevlendirdi. Devre, ilk olarak sıcak su hazırlama, ikinci olarak ana evdeki yüzme havuzu suyu, üçüncü olarak radyatör devresi (yüksek sıcaklık), dördüncü ve beşinci olarak yüzme havuzundaki ve konut binasındaki iki yerden ısıtma devresi (düşük sıcaklık) olmak üzere beş farklı tüketiciyi dikkate alacaktı.
Isı yüzme havuzuna nasıl giriyor?

Şekil 3: Isı pompası (solda, Vitocal/Viessmann) ve 300 litrelik tampon silindir (Vitocell/Viessmann) türbin binasında ısı geri kazanımından sorumludur.
Yenilemenin ilk aşaması olarak müşteri, türbin dairesine bir hava/su ısı pompası (Viessmann) ve 80 yıllık dişli jantlarının yerine daha sessiz yeni bir dişli kutusu (Renk AG) kurulmasını kabul etti. Ancak, bazıları hayata geçirilen diğer öneriler beklenen başarıyı getirmedi veya maliyet sorunu nedeniyle uygulama başarısız oldu. Bazı durumlarda çözümün 10.000 ila 15.000 Euro arasında bir maliyete sahip olması gerekiyordu.
Ancak Walter Settele pes etmedi çünkü yüzme havuzu şeklinde yıl boyunca kullanıcısı vardı. Aşamalar halinde, birkaç şirket sonunda onun için "konsept" adını hak etmeyen bir konsepti bir araya getirdi. Yine de çok fazla israf ediyordu. Rakamlarla ifade etmek gerekirse, 2006/2007 yıllarında, tadilattan önce gaz tüketimi 150.000 kilowatt saatti. Gerçek bir paradoks: yaz aylarında bile Setteles havuz suyunu pahalı bir gaz ısıtıcısıyla ısıtmak zorunda kalıyordu çünkü jeneratör saatte 35 kilometrenin üzerinde bir hızla çalışırken türbin duruyor ya da kapanıyordu. oC. Bu eşiği birkaç kez aşmıştır. Sadece jeneratörün hemen yakınındaki hava/su ısı pompası kendisinden bekleneni yaptı. Jeneratör istasyonundaki oda sıcaklığını tolere edilebilir bir seviyeye kadar soğuttu. Bu da binanın gösteriler, doğum günleri, seminerler ve diğer etkinlikler için neredeyse halka açık olarak kullanılabileceği anlamına geliyordu.

Şekil 4: Yüzme havuzu su filtresi. Soldaki siyah silindir havuz suyu için ısı eşanjörüdür.
İstasyonda yaklaşık 5 °C'lik bir aşırı sıcaklık varsa, ısı pompası çalışır ve verimi bir tampon depolama tankında depolar. Yerel bir ısıtma borusu bu şekilde elde edilen kaloriyi iki yedek kazana (yoğuşmalı, 2 x 40 kW, Vaillant) ve konut binasındaki dağıtıcıya taşır. Isı talebi olmadığında jeneratör kapanır - aşırı ısınmayla ilgili yoruma bakınız. Ve o dönemde talep nispeten hızlı bir şekilde karşılanıyordu çünkü anahtarlama şeması tüketici tarafındaki farklı sıcaklık seviyelerini çalıştıramıyordu. Şu ya da bu tüketici ile idare ediliyordu.
Yeni çok yönlü karıştırıcı işlemi

Şek. 5: Ana ev "Alter Mühlhof". Yaklaşık 500 m2 yaşam alanı, bir yüzme havuzu salonu ve havuz suyu ısıtılacaktır.
Bu durum 2006/2007 kışında yukarıda bahsedilen 150.000 kilovat saatlik pahalı gaz tüketimiyle sonuçlanınca Walter Settele tekrar denemeye karar verdi. Bobingen'deki ev tesisat şirketi Albert Kohl Wasser und Wärme GmbH ile görüştü. Şirket, 28 çalışanıyla ısıtma teknolojisi, güneş enerjisi teknolojisi ve fotovoltaik alanlarında uzmanlaşarak gelecek için iyi bir konuma sahip. Şirket bir çözüm sözü verdi:
"Sanitär- und Heizungstechnik" dergisindeki yayınlar sayesinde, usta zanaatkarın işi yıllar önce bir ürün değil, bir sistem olan Baunach karıştırıcı ile temas etti. Sonucu hemen tahmin etmek için: Sistem üreticisi dağıtım ve kontrol sistemini yeniden tasarladı, ısı kaynağı ile ısı tüketicisi arasına üç "rendeMIX" yerleştirdi ve 2008/2009'un nispeten sert kışı Setteles'e sonucu sundu: 55.000 kilovat saat tasarruf. Gaz tüketimi 150.000 kilovat saatten 95.0000 kilovat saate düşmüştür. Bu miktar iklime göre ayarlanmamıştır, ancak 2008/2009'daki talebin referans yıl olan 2006/2007'nin ılık kışından çok daha yüksek olması muhtemeldir. Bu açıdan tasarruflar sürecin daha da lehinedir.

Şekil 6: Technische Alternative, Amaliendorf/Avusturya'dan serbestçe programlanabilir kontrol sistemi
"rendeMIX" karıştırıcı, ısı dağıtımı ve tampon depolama tanklarının doldurulması ve boşaltılması için yeni bir yöntem anlamına gelir. Düşük sıcaklıklı bir devreyi yüksek sıcaklıklı bir devrenin akış aşağısına bağlayarak en düşük dönüş sıcaklıklarını ve dolayısıyla en yüksek yoğuşma ısısı kazanımlarını garanti eder, böylece ilk devrenin dönüşünü ikinci devrenin akışına dönüştürür. Bu mimari ile kalorifik değerden faydalanmak başka bir şeydir, sirkülasyon hacmini yarıya indirmek ve böylece sirkülasyon pompaları için yardımcı enerjiyi yarıya indirmek başka bir şeydir. Bu seri bağlantının bir sirkülasyon pompası ile daha az idare ettiği gerçeğinin dışında.
En düşük dönüş sıcaklıkları

Şekil 7: Alt dağıtıcı ısıtma devreleri.
H.G. Baunach GmbH & Co. KG, Hückelhoven'a ait olan patent, öncelikle radyatör ısıtması ve yerden ısıtmanın farklı hidrolik koşullarının yanı sıra sıcaklık gereksinimlerini de dikkate alan armatürdeki bir su akışından oluşmaktadır. "rendeMIX" ünitesi olmasaydı, bir montaj şirketi benzer bir sonuca, yani mümkün olan en düşük dönüş sıcaklığına ulaşmak için birçok dolambaçlı yoldan gitmek ve birçok armatür monte etmek zorunda kalacaktı. Karıştırıcı ile sadece yoğuşmalı kazanlar daha verimli çalışmaz. Katmanlı depolama tankları, güneş enerjisi sistemleri, ısı pompaları, transfer istasyonları ve dağıtım ağları da büyük Delta T'den faydalanır.

Şekil 8: Mikser grubu. Soldaki üç ünite "rendeMIX" çok yollu karıştırıcılardır, sağdaki iki ünite ise yüzme havuzu suyu ısı eşanjörünün ve sıcak su hazırlamanın düzenlenmemiş ısı beslemesi için musluk kutularıdır (resimde Johannes Jacob, Albert Kohl Wasser und Wärme GmbH).
Albert Kohl şirketinden Johannes Jakob, Haunstetten örneğini kullanarak prensibi açıklıyor: "Prensip olarak, çok portlu karıştırıcı sıcak, ılık ve soğuk bölgeye ayrılmıştır. Yüksek sıcaklık devresinden sonra monte ettiğimiz için sıcak bölge, yüzme havuzu ısı eşanjöründen veya su ısıtıcısından gelen 60 derecelik dönüş akışıdır. Bu iki tüketici doğrudan türbin istasyonundan gelen sıcak bölge suyu veya gaz kazanları tarafından kontrol ediliyor."
Türbin veya jeneratör evindeki ısı pompası, çekilen oda havası 40 dereceye kadar ulaşabildiğinden, hala oldukça kabul edilebilir bir yıllık performans katsayısı ile 80 dereceye kadar çıkabilen tüketicilere akış üretir. oC'ye ulaşılır. "Şimdi yüzme havuzu ısı eşanjöründen gelen 60 derecelik dönüş akışını konut binasının üst katlarındaki radyatör devresine ve iki yerden ısıtma sistemine gönderiyoruz. Üç adet 'rendeMIX' ünitesi akış hızını ve sıcaklığı kontrol ediyor. Radyatörlerden sorumlu olan rendeMIX 1'de neler oluyor? Her şeyden önce, 60/40 olarak ayarlanırlar oC tasarlanmıştır. 60 oC'ye kadar çıkabilir, ancak buna yalnızca yılın en soğuk döneminde ihtiyaç duyarlar. Çoğu durumda, mikser ya rendeMIX 1 seviyesinde hala 55 °C olabilen yüzme havuzu dönüş akışından beslenir. oC olan dönüş radyatör devresinden daha soğuk su ekleyebilir veya sadece 40 oC'nin var."
Üç kez 'rendeMIX'
Her ne kadar radyatör dönüşü yüzme havuzu/sıcak su dönüşü ve iki yerden ısıtma sisteminin dönüşleriyle birleşerek tek bir hat oluştursa da, ayrı devrelerden gelen dönüş beslemesi nedeniyle hattın uzunluğu boyunca doğal olarak kazana doğru bir sıcaklık gradyanı oluşur.
Johannes Jakob'a geri dönelim. "rendeMIX 2, yüzme havuzu zemin devresi için akış olarak dönüş radyatörünü kullanır. Buradaki hidrolik, az önce açıklananlara benzer, ancak bir değişiklikle. Dönüş akışı radyatörü donma sıcaklıklarında yüzme havuzu salonunu ısıtmak için yeterli değilse, rendeMIX 2 yerel ısıtma borusunun akışından sıcak su ekler. Hava koşulları daha düşük ısıtma suyu sıcaklıklarına izin veriyorsa, rendeMIX 2 dönüş hattından soğuk su çeker."
Üst katlardaki "konut" yerden ısıtma sistemleri için MIX 3 de aynı modeli takip etmektedir; Johannes Jakob iki yerden ısıtma devresini paralel olarak bağlamıştır. Düşük sıcaklıklı ısıtmayı iki ana devreye ayırmıştır çünkü yıl boyunca hamam ısıtması ve yarım yıllık konut ısıtması tamamen farklı ısıtma mevsimlerine sahiptir ve hesaplanan su hacimleri de önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Paralel bağlantı sayesinde ısı beslemesi optimize edilebilmektedir.
Tam paralel değil
Bu nedenle "paralel bağlantı" gerçeği doğru yansıtmaz. Her iki yerden ısıtma sistemi de çalışıyorsa, son rendeMIX'in, rendeMIX 3'ün akış sıcaklığı rendeMIX 2'nin akış sıcaklığının altındadır, çünkü önceki yerden ısıtma sisteminin (rendeMIX 2) dönüş akışı toplam dönüş akışını birkaç derece aşağı çekmiştir. Amaç tam olarak budur, yoğuşmalı ısı eşanjörüne en soğuk suyu akıtmak. rendeMIX 3 bu nedenle istenen ayar noktasına ulaşmak için genellikle daha yüksek sıcaklıktaki bölümlerden daha fazla su çekmeli ve rendeMIX 2'ye göre karıştırmalıdır.
Bu, "rendeMIX" istasyonlarındaki süreçleri ve bunların işlevini açıklamaktadır. Elbette tüm bunların verimli bir kontrol teknolojisi ve mantıklı bir kontrol stratejisi ile örtüşmesi gerekiyor. Albert Kohl Wasser und Wärme GmbH, H.G. Baunach GmbH & Co. şirketinin planlama departmanının uzmanlığına güvenmiştir. KG'nin planlama departmanının uzmanlığına güvenmiştir. Bu departman, mikser ünitelerinin tasarımında ve ayarlanmasında yazılımıyla onları desteklemiştir. Gerçek ağ bağlantısı Avusturyalı kontrol uzmanı Technische Alternative, Amaliendorf tarafından yapılandırıldı. Ürün yelpazeleri, basit diferansiyel kontrolörlerden güneş enerjisi ve pompa yönetimi için çok döngülü kontrolörlere ve neredeyse tüm uygulamalar için serbestçe programlanabilir çoklu yeteneklere kadar uzanmaktadır. Albert Kohl GmbH'nin aradığı da tam olarak buydu: İstenmeyen işlevlerle aşırı yüklenmemiş ve bu nedenle arızaya meyilli olmayan, ancak özel uygulamaya göre özelleştirilmiş bir kontrol sistemi.
Augsburg kamu hizmetleri şirketinden ödül
Sensörler, örneğin tampon suyun doğrudan yer borusu bataryalarına ve radyatörlere akıp akmayacağına veya kazanın veya kazanların ısı eklemesi gerekip gerekmediğine karar verir. Tampon suyu 300 litrelik silindirde sürekli olarak 70 veya 80 oC. Kışın, jeneratör atık ısısı evde konfor sağlamak için yeterli değildir. Bu durumda kazan sadece 30 veya 40 C'ye kadar şarj olabilir. oC açık. Bu nedenle lokal ısıtma hattı, çalıştırılıp çalıştırılmayacağına bakılmaksızın genellikle iki kazandan birinden geçer.
Isı geri kazanımı, yenilenen dişli kutusu, akıllı anahtarlama şeması ve yeni bir sistemin yüzde 50'sinden daha fazla olan bir yatırım nedeniyle Stadtwerke Augsburg, özel tarife garantisini düzeltti. "Alte Mühle" artık EEG Yenilenebilir Enerjiler Yasası'nın yanı sıra EEWG Yenilenebilir Enerjiler Isı Yasası kapsamına giriyor. Sonuç olarak, ücretlendirme 7,65 ct/kWh'den 9,67 ct/kWh'ye yükselmiştir. Şu anda yılda yaklaşık 400.000 kilovat saat elektrik üretildiğinden, iki yıl öncesine göre 8.000 Euro daha fazla olmak üzere yaklaşık 40.000 Euro geri dönüyor. Baunach mikseri bunun bir kısmını, ancak her halükarda tasarruf edilen 55.000 kWh gaz azaltımını üstlenebilir.

Şekil 9: Ev sahibi Walter Settele, Francis türbininin 76 kW'lık jeneratörünün önünde.
Johannes Jakob: "Bulduğumuz şey yüksek tüketim ile minimum konfordu. Yeni kontrol stratejisi ve 'rendeMIX' üniteleri ile sistemi 'maksimum konfor ile minimum ısı tüketimi' tipine dönüştürebildik. Paranızı yatırmak için muhtemelen daha iyi ve her şeyden önce daha güvenli bir yol yoktur."
Bernd Genath