Sparsame HLK-Antriebe als Schlüssel zu mehr Energieeffizienz
Bis zu 50 Prozent des Energieverbrauchs von Gebäuden entfällt auf Anlagen für die Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HLK). Wer also den Energieverbrauch von Gebäuden nachhaltig senken möchte, setzt am besten an dieser Stellschraube an. Der erste Schritt zum Energiesparen ist eine Bestandsaufnahme:
- Wie viel Heizung oder Klimatisierung, Leitungswasser und Licht benötigt das Gebäude zu welcher Zeit?
Denn diese Bedarfe können je nach Wetterverhältnissen, Tageszeit sowie Auslastung des Gebäudes stark schwanken. Als Teil eines vernetzten Gebäudemanagementsystems liefern intelligente Sensoren Daten, um den Betrieb von HLK-Anlagen in Echtzeit an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. So geben Bewegungsmelder Aufschluss darüber, welche Räume aktuell belegt sind. Diese können gezielt mit Licht und Wärme versorgt werden – und zwar nur so lange, wie sie sich tatsächlich in Gebrauch befinden.
Messungen der Temperatur im Gebäude sowie in der Umgebung verraten, wie viel aktuell geheizt oder gekühlt werden muss. Zusätzliche Energie können Betreibende einsparen, wenn sie die Leitungswasserpumpen in jenen Zeiten abstellen, in denen das Gebäude nicht aktiv genutzt wird. Der Technologiekonzern ABB unterstützt Gebäudebetreibende mit passenden Antriebs- und Steuerungslösen dabei, Energiefresser aufzuspüren und energiesparende Alternativen zu implementieren.
Spitzen im Energieverbrauch identifizieren
Intelligentes Gebäudemanagement lebt von der Konnektivität und Kommunikationsfähigkeit der einzelnen Komponenten. Deshalb liefert ABB ihre HLK-Antriebssysteme mit vollintegrierter oder nativer BACnet-Kompatibilität. Die HLK-Frequenzumrichter der Serien ACH480, ACH550 und ACH580 verfügen standardmäßig über BACnet MS/TP. Darüber können Klimaanlagen, Pumpen und Lüftungen mit einer SPS kommunizieren und fügen sich so in ein übergeordnetes Gebäudeautomationssystem ein. Die serielle Verbindung zur Gebäudeleittechnik via BACnet ermöglicht den Fernzugriff auf die Sollwerte der Frequenzumrichter. Dies erspart die Überprüfung der Sollwerte vor Ort und ermöglicht es Gebäudebetreibenden, rasch auf Anomalien zu reagieren. Durch eine zentral gebündelte Inbetriebnahme und Abstimmung werden Aufwand, Zeit und Kosten gespart.
Informationen über den Zustand der Anlagen liefert die Lösung ABB Ability Condition Monitoring für den Antriebsstrang: Über die ABB Ability Cloud sind Motoren, Frequenzumrichter und die zugehörige Peripherie digital vernetzt. Durch die Analyse der gesammelten Daten lassen sich nicht nur Ausfälle der Anlagen vermeiden; Gebäudebetreibende können auch den Energieverbrauch und die Leistung in Echtzeit ohne manuelle Kontrollen überwachen. So bekommen sie einen Einblick in alle Prozesse der Gebäudeautomation und können Spitzen im Energieverbrauch leicht identifizieren – ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Verbesserung der Nachhaltigkeit und des CO2-Fußabdrucks eines Gebäudes.
Frequenzumrichter statt Drosselung
Die Energieeffizienz von HLK-Systemen steht und fällt mit der eingesetzten Antriebstechnik. Nicht umsonst schreibt die jüngste Ökodesign-Verordnung eine höhere Mindest-Effizienzklasse für Motoren vor. Seit dem 1. Juli 2021 müssen Motoren im Leistungsbereich zwischen 0,75 kW und 1.000 kW mindestens die Energieeffizienzklasse IE3 erfüllen. Wer jedoch nur diese Vorgabe erfüllt, schöpft noch lange nicht sämtliche Einsparpotenziale aus.
Deshalb bietet ABB ihren Synchronreluktanzmotor (SynRM) in der Ultra-Premium-Energieeffizienzklasse IE5 an. Im Vergleich zu herkömmlichen IE3-Asynchronmotoren verbraucht der SynRM von ABB bis zu 40 Prozent weniger Energie. Möglich wird dies durch die materialsparende Bauweise, die diesen kompakten Motor besonders energieeffizient macht. So fallen die rotorbedingten Leistungsverluste dank des Verzichts auf Magnete oder Wicklungen bei der Motorkonstruktion gering aus.
In den seltensten Fällen laufen HLK-Anlagen mit voller Auslastung. Deshalb ist das Teillastverhalten von Motoren für Gebäudebetreibende bei der Wahl der richtigen Antriebstechnik besonders interessant. Wann immer Lüfter, Pumpen und Kompressoren unter Teillast laufen, lohnt sich der Einsatz von Frequenzumrichtern, um die Drehzahl bedarfsorientiert zu regeln.
Traditionelle Maßnahmen wie Drosseln senken nicht die Drehzahl des betreffenden Motors, sondern erzeugen einen Widerstand, um den Durchfluss zu senken. Die Motoren laufen währenddessen mit voller Leistung weiter. Somit verbraucht die Drosselmethode sogar zusätzliche Energie. Im Vergleich zu einer Drosselkappen- oder Ventilregelung reduzieren Frequenzumrichter den Energieverbrauch von HLK-Systemen um bis zu 60 Prozent. Zudem verlängern sie die Lebensdauer von Lüftern, Pumpen und Kompressoren, indem sie mechanische und elektrische Stoßbelastungen im System eliminieren.
Wie das Raumklima von smarter Antriebstechnik profitiert
Neben Einsparungen beim Stromverbrauch bieten drehzahlgeregelte Antriebe zahlreiche weitere Vorteile im Gebäudebetrieb. Mit mehreren Maßnahmen sichern sie die langfristige Verfügbarkeit der HLK-Anlagen. Der Frequenzumrichterschutz umfasst den Schutz vor Überspannnung und Überstrom, bewahrt den Motor aber auch vor Überhitzung und gleicht Unter- und Überlast aus. Die Resonanzsteuerung im Frequenzumrichter vermeidet Resonanzschwingungen und daraus resultierende Beschädigungen und Geräuschbildung.
Die integrierte Sensorik erfasst Informationen über die Leistung und unterstützt so eine vorausschauende Wartung, lange bevor es zu Ausfällen der Antriebstechnik kommt. Auch das Raumklima profitiert von der Drehzahlregelung: Die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und der CO2-Gehalt der Raumluft lassen sich durch Anpassung der Lüfterdrehzahl, Befeuchtungsrate und Umwälzung im HLK-System präzise steuern.
Nicht zuletzt unterstützt der Override-Modus der Frequenzumrichter das Brandschutzsystem und sorgt so für mehr Sicherheit im Gebäude. Dieser ermöglicht, dass der ACH580 den Motor des Lüfters mit einer einstellbaren, vordefinierten oder über interne Prozessregler geregelten Drehzahl laufen lässt. Nicht nur der Luftstrom kann so geregelt werden, auch der Luftdruck und die Drehrichtung von Ventilatoren lässt sich den Anforderungen für ein effektives Rauchmanagement anpassen.
ABB bietet Produkte und Leistungen rund um die Bereiche Energieversorgung, Industrie sowie Transport und Infrastruktur an.
