DESIGO Energieeffiziente Applikationen: h,x - geführte Regelung Economizer tx2 Applikationsdatenblatt Answers for infrastructure.
Inhaltsverzeichnis 1 Kurzbeschreibung Economizer tx2.......................................................5 2 Grundlagen ..............................................................................................6 3 Economizer tx2........................................................................................6 3.1 Übersicht ...................................................................................................6 3.2 Wirkungsweise der Economizer tx2-Strategie .................
1 Kurzbeschreibung Economizer tx2 Die Applikation Economizer tx2 regelt Klimaanlagen energieoptimal, indem die den Räumen zugeführte Luft ausschliesslich mit der kostengünstigsten Energieart klimatisiert wird. Mit dem patentierten Verfahren werden die Kosten für die Klimatisierung fortlaufend berechnet und gezielt die jeweils günstigste Methode gewählt.
2 Grundlagen Klimaanlagen eilt nicht immer der beste Ruf voraus. Die Ursachen liegen teils in der Anlagenhygiene, teils im fehlerhaften Anlagendesign, oft auch im hohen Energieverbrauch insbesondere älterer Anlagen bzw. bestimmter Bauarten. Gleichwohl erfüllen Klimaanlagen wichtige Aufgaben und haben ihren festen Platz in der modernen Gebäudetechnik. In jüngster Zeit wurden vor allem bei der Anlagenhygiene, im Energiemanagement sowie in der Anlagentechnik große Fortschritte erzielt.
3.2 Wirkungsweise der Economizer tx2-Strategie Abbildung 3-1 Prinzip des Economizer tx2. – Die Regelung auf das Behaglichkeitsfeld (tx2-Regelung) und die Ansteuerung der Energierückgewinnung (tx2-ERG-Strategie) tragen in gegenseitiger Abstimmung und Ankopplung über den Prozess gemeinsam zur Optimierung der Betriebskosten einer Vollklimaanlage bei. Der Economizer tx2 entspricht einer h,x-geführten Temperatur- und Feuchteregelung.
3.3 Die wichtigsten Funktionen 3.3.1 Behaglichkeitsfeld Vorteile: – Besseres Behaglichkeitsempfinden – Grösseres Energieeinsparpotential Der Economizer tx2 arbeitet mit einem sogenannten Behaglichkeitsfeld als Sollwert (siehe Abbildung 3-2). Es gibt im Wesentlichen zwei Gründe, weshalb ein Feld als Sollwert eingesetzt wird.
3.3.2 tx2 Regelung Abbildung 3-3 tx2 – Regelung – Bestimmung des Raumsollwertes und Kaskadenregelung für die Temperatur und die absolute Feuchte. Die Raumtemperatur und Raumluftfeuchte werden durch den Economizer tx2 wie folgt geregelt: Durch das Behaglichkeitsfeld wird in Abhängigkeit des aktuellen Raumluftzustandes und des definierten Behaglichkeitsfeldes der Raumluftsollwert für Temperatur und Feuchte bestimmt. Innerhalb des Behaglichkeitsfeldes wird nicht aktiv geregelt.
Temperatur-Sollwert entlang der relativen Feuchtelinie geschoben. Dies ergibt einen grösseren Heizaufwand. Dafür muss zum Erreichen der relativen Raumfeuchte in diesem Bereich nicht gekühlt und wieder nachgewärmt werden. Das senkt die Kosten, da Kühlenergie gespart werden kann. – Im Fall "nur Befeuchten" wird der Feuchteistwert auf die relative Feuchtelinie projiziert. Dies ergibt einen grösseren Befeuchtungsaufwand. Dafür muss in diesem Bereich nicht gekühlt werden.
3.3.3 ERG-Strategie Vorteile: – Optimale Nutzung der ERG Für die ERG-Strategie (Abbildung 3-1) werden die Stellsignale in Bedarfssignale umgerechnet und mit den spezifischen Kosten von Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten gewichtet. Die Gewichtung kann für jede Anlage individuell eingestellt werden, so dass die Anlage kostenoptimiert betrieben werden kann. Der tx2-Algorithmus berechnet dann aus den gewichteten Bedarfssignalen das Stellsignal für die Wärmerückgewinnung, so dass die Mischluft bzw.
3.3.4 Gewichtete Prozesse Vorteil: – Minimierung der Energiekosten – Reduzierung des Energieverbrauch – Reduzierung des CO2-Ausstosses Die relativen Gewichtungen werden zur Optimierung der ERG benützt. Sie ergeben sich durch die Energie–Bereitstellungsprozesse für Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten. Die Gewichtungsfaktoren können verwendet werden zur Optimierung von – Energiekosten – Energieverbrauch – CO2-Ausstoss.
3.3.5 Energievergleich mit anderen Strategien Um die Einsparungen zu visualisieren, besteht die Möglichkeit, in der Managementstation DESIGO INSIGHT eine Energievergleichstabelle einzublenden. Anhand der bekannten Anlagengrössen werden die wichtigsten Kenngrössen online berechnet und dargestellt.
– Ventilatorenergie und Temperaturerhöhung verursacht durch den Ventilator. Die elektrische Leistung und Energie wird anhand des Volumenstromes und der Gesamtdruckdifferenz über den Ventilator berechnet. Zusätzliche Informationen sind im Anhang (Abschnitt 11.3) zu finden. 3.3.
4 Energieeinsparung Mit umfangreichen Gebäudesimulationen sind Energieverbrauch, Komfort und Regelqualität untersucht worden. Die Eckwerte zum Energievergleich bilden der Economizer tx2 Algorithmus zu einer konventionellen Klimaanlagenregelung, bei der die ERG–Regelung in der Temperatursequenz eingebettet ist.
5 Vorteile und Kundennutzen 5.1 Vorteile – – – – Komfortregelung zur Einhaltung von Temperatur- und Feuchtegrenzen Kostenoptimaler Einsatz der zur Verfügung stehenden Energien Monetäre Darstellung der Anlageneffizienz Modular aufgebaute Standard-Bibliotheksapplikationen inklusive Grafiken für die Anlagenbedienung mit DESIGO INSIGHT für ein einfaches Engineering und eine einfache Inbetriebnahme 5.
7 Visualisierung und Bedienung Im DESIGO INSIGHT stehen vorbereitete Anlagenbilder für die Luftaufbereitungsanlage zur Verfügung. In einer Tabelle ist der Energieverbrauchsvergleich der gebräuchlichsten Verfahren ersichtlich (Tabelle 3-7). Abbildung 7-1 Übersichtsgrafik mit den Bedienelementen für die Luftaufbereitungsanlage 8 Systemhardware Die Applikation Economizer tx2 ist freigegeben zur Installation auf den PrimärAutomationsstationen PXC.
11 Anhang 11.1 Anlagenkomponenten Die Applikation Economizer tx2 ist modular aufgebaut zur Anpassung der Applikation an verschiedenste Ausprägungen von Klimaanlagen. Sie enthält verschiedene Varianten und Optionen. Damit wird eine gute Abdeckung von typischen Ausprägungen erreicht.
11.2 h,x-Diagramm Schon früh wurde versucht, die Berechnungen von Luftzustandsänderungen auf grafischem Wege zu erleichtern. Diagramme für psychrometrische Berechnungen (z.B. Enthalpie, Taupunkt etc.) gibt es in verschiedenen Ausführungen. In Europa ist das Diagramm nach Mollier am bekanntesten; in den USA wird eher das Carrier-Diagramm verwendet. Beide haben prinzipiell den gleichen Aufbau, nur die Achsenrichtungen sind unterschiedlich.
11.3 ERG Regelverfahren Die bekanntesten, konventionellen Regelverfahren für die ERG sind nachfolgend aufgeführt. – – – – Stg 1: Stg 2: Stg 3: Stg 4: Strategy Max ERC recovery Strategy Temp. Strategy Hum. Strategy Enthalpy Die ERG ist immer voll ausgesteuert Die ERG ist in der Temperatursequenz Die ERG ist in der Feuchtesequenz Die ERG ist auf Zuluft-Sollwertenthalpie geregelt Der Luftzustand nach der ERG ist abhängig von der gewählten Strategie.
Abbildung 11-3: Prinzipschema einer Klimaanlage mit den eingetragenen massgeblichen Luftzuständen 1 (Sta1) und 2 (Sta2) für die Energieberechnung: - Der Luftzustand 1 entspricht dem Zustand der Luft nach der ERG - Der Luftzustand 2 entspricht dem Zustand der Luft nach der Luftbehandlung Ex Oa Sta1 Fortluft Aussenluft Luftzustand 1, abhängig von der ERG-Strategie Sta2 Su Luftzustand 2 Zuluft 21
12 Zu dieser Dokumentation Die mit unseren Produkten (Geräte, Applikationen, Tools, etc.) zur Verfügung gestellten oder parallel erworbenen Dokumentationen müssen vor dem Einsatz der Produkte sorgfältig und vollständig gelesen werden. Wir setzen voraus, dass die Nutzer der Produkte und Dokumente entsprechend autorisiert und geschult sind, sowie entsprechendes Fachwissen besitzen, um die Produkte anwendungsgerecht einsetzen zu können.
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