2. Technologien der Kälteerzeugung

Studienarbeit
Technische Machbarkeitsstudie und
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer KraftWärme-Kälte-Kopplungsanlage für das
Klinikum Lippe-Detmold
Robert Ewendt
Marco Bäckeralf
Inhalt
Inhalt
1. Ziel der Studienarbeit
2. Technologien der Kälteerzeugung
3. Beschreibung des Ist-Zustandes
4. Vorstellung der Konzepte
5. Zusammenfassung
1. Ziel der Studienarbeit
Auswahl eines Konzeptes zur
Kälteerzeugung
Vorstellung verschiedener
Konzepte
Betrachtung der Konzepte unter
den technischen und
wirtschaftlichen
Rahmenbedingungen im Klinikum
Lippe - Detmold
2. Technologien der Kälteerzeugung
Funktionsprinzip des Kältemittelkreislaufes
Quelle: Bericht, Fernwärme Forschungsinstitut Hannover, 6/2000
2. Technologien der Kälteerzeugung
Mechanische Systeme zur Kälteerzeugung
Quelle: Ruhr-Universität Bochum, Leistungsuntersuchungen an einem Schraubenverdichter 9/1999
2. Technologien der Kälteerzeugung
Mechanische Verdichter zur Kälteerzeugung
Hubkolbenverdichter
Hermetische Motorverdichter
(Kapselverdichter)
Quelle: Danfoss-Manaurop
Halbhermetische Hubkolbenverdichter
(Deckelmotorverdichter)
Quelle: Bitzer Kühlmaschinenbau
Offene Verdichter
Quelle: Bock - Kompressoren
2. Technologien der Kälteerzeugung
Schraubenverdichter
Sauggasfilter (1)
Drehstrom-Asynchronmaschine (2)
Hauptläufer (3)
Nebenläufer (4)
Rückschlagventil (5)
Ölabscheider (6)
Quelle: Bericht, Fernwärme Forschungsinstitut Hannover
2. Technologien der Kälteerzeugung
Schraubenverdichter
Quelle: Webasto Klima-Kälte
Quelle: Webasto Kälte-Klima
2. Technologien der Kälteerzeugung
Thermische Systeme zur Kälteerzeugung
Quelle: Eigene Zeichnung
2. Technologien der Kälteerzeugung
Funktionsprinzip einer Absorptions-Kältemaschine
Quelle: BHKW-Infozentrum, www.bhkw-infozentrum.de
2. Technologien der Kälteerzeugung
Aufbau einer Absorptions-Kältemaschine
Quelle: Firma York
3. Beschreibung des Ist-Zustandes
Wärmeerzeugung
Wärmeerzeugung BHKW:
Fernwärmeeinkauf:
Gesamtwärmebedarf:
Energieflussbild BHKW
Quelle: Eigene Zeichnung
3.444.872 kWh/a
5.217.000 kWh/a
8.661.872 kWh/a
3. Beschreibung des Ist-Zustandes
Wärmepreisberechnung
K B = W ⋅ K AP
APtherm
=
226.084,34
K Stromsub . = Welektr . BHKW ⋅ APStrom
K B + KW − K Stromsub.
=
Wtherm. BHKW
€
€
€
+ 35.790,43 − 190.706,76
a
a
a = 0,02066 €
kWh
kWh
3.444.872
a
3. Beschreibung des Ist-Zustandes
Kälteerzeugung
Kälteleistung RLT - Neubau 1 bis 3
200
kW
83
kW
109
kW
57
kW
Kälteleistung RLT - OP-Haus 1 EG
200
kW
Erforderliche Kälteleistung mit
Gleichzeitigkeit
649
kW
Kälteleistung RLT - Haus 1 UG 2
Kälteleistung RLT - Haus 1 UG 3/2
Kälteleistung RLT - OP-Haus 1 3.UG
W Kälte = PKälte ⋅ TmKälte = 649kW ⋅ 2000
Erforderliche Kälteleistung mit
Gleichzeitigkeitsfaktor
Quelle: Erläuterungsbericht M21:
Raumlufttechnische Anlagen, 2003
h
kWh
= 1.298.000
a
a
Annahme unter Absprache mit
Herrn Bartels
4. Vorstellung der Konzepte
Verdichterkonzepte
mechanische
Kolben
Konzept 1 (GfKK)
PKälte = 828 kW
PAufnahme = 200 kW
Preis 72.520 €
thermisch
Konzept 4 (YORK)
PKälte = 649 kW
PAufnahme = 910 kW
Preis 147.897 €
Schrauben
Konzept 2 (GfKK)
PKälte = 843 kW
PAufnahme = 174 kW
Preis 79.080 €
Konzept 3 (YORK)
PKälte = 898 kW
PAufnahme = 209 kW
Preis 79.216 €
Konzept 5 (YORK)
PKälte = 896 kW
PAufnahme therm. = 490 kW
PAufnahme elektr. = 150 kW
Preis 156.856 €
5. Zusammenfassung
Konzept 1
Konzept 2
Konzept 3
Konzept 4
Kolbenkompressor
Gfkk
Schraubkompressor
Gfkk
Kolbenkompressor
YORK
Absorber
YORK
Kompressor
YORK
Absorber
YORK
0,1359
0,1359
0,1359
0,1030
0,1359
0,1030
Anlagekosten
[€/a]
9.853,14
10.744,44
10.762,92
15.227,88
6.789,73
11.004,97
Wartungskosten
[€/a]
3.626,00
3.954,00
3.960,80
7.394,85
2.498,65
5.344,15
Betriebskosten
Strom [€/a]
25.145,47
21.475,62
24.220,50
880,66
12.390,54
576,432
Annuitätsfaktor
[1/a]
Betriebskosten
Wärme BHKW
[€/a]
20.246,80
Betriebskosten
Fernwärme [€/a]
39.505,20
Gesamtkosten
[€/a]
38.624,61
36.174,06
38.944,22
83.255,39
Arbeitspreis
Kälte [€/kWh]
0,02976
0,02787
0,03000
0,06414
Konzept 5
20.246,80
21.678,92
37.172,35
0,04534
5. Zusammenfassung
Kostenfunktion
90000
80000
70000
Kosten [€]
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Betriebsstunden [h]
Konzept 1 Kolben - Kompressor Gfkk
Konzept 3 Kolbenkompressor YORK
Konzept 5 Mix Kompressor - Absorber
Konzept 2 Schraub - Kompressor Gfkk
Konzept 4 Absorber YORK