Bild: Luftmeister
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Um einen Verbrauchszähler für Klimaluft zu entwickeln und dem Markt zur Verfügung zu stellen, galt es zwei wesentliche Herausforderungen anzunehmen: Zum einen ist es in den „kurvenreichen“ Luftleitungen (Krümmer, T-Stücke und Reduzierungen allenthalben) alles andere als trivial, den Durchfluss präzise zu messen. Zum anderen musste auch eine passende Eichgröße geschaffen werden, um dann die für die Abrechnung erforderliche Eichzulassung erhalten zu können.
Die Luftmeister GmbH aus Kirchzarten bei Freiburg, ein nach vier Jahren gut am Markt etabliertes Startup-Unternehmen, hat diese Aufgaben nunmehr gemeistert. Mit DIN 94 701 wurde eine Produktnorm aufgestellt, die Mindestanforderungen an Genauigkeit, Vorstörungsprüfungen und Einbau der Luftenergiezähler definiert. Erfüllt wurden diese hohen messtechnischen Hürden mit der patentgeschützten Luftmeister-Sensorik. Anfang 2020 wurde dem Luftenergiezähler von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) die Eichzulassung erteilt (2).
Was erfasst der Luftenergiezähler?
Der Luftenergiezähler wird in der Zuluftleitung jeder Zone installiert. Mit seiner speziellen Luftmeister-Durchflusssensorik wird der Volumenstrom im Bereich von 0,7 bis über 10 m/s präzise erfasst. Dies gilt auch bei kurzen Einlaufstrecken vom nur dreifachen Durchmesser hinter beliebigen Hindernissen bzw. Vorstörungen. Zudem werden in der Außenluft und zentral in der Zuluft „Enthalpiefühler“ installiert, die für jeden Zeitpunkt ermitteln, welchen Wärmeinhalt die „kostenlose“ Außenluft und die teuer aufbereitete Zuluft aufweisen.
Die thermische Leistung wird dann aus der Multiplikation von Massenstrom und Enthalpiedifferenz gebildet. Der besondere Kniff: Der Luftenergiezähler ist in der Lage, Wärme- und Kältelieferung zu unterscheiden und in getrennten Zählerregistern zu erfassen (Einheit: kWh thermisch). Als dritter Verbrauchszähler dient die Summe des Volumenstroms, der sogenannte Luftzähler (Einheit: Kubikmeter Luftlieferung) (3).
Zugleich erfolgt ein „Luftliefermonitoring“: Zu jedem Zeitpunkt verzeichnet der Luftmeister, welcher Volumenstrom bei welchen Temperatur- und Feuchtewerten der Nutzungszone geliefert wird. Es können auch weitere Größen erfasst werden, beispielsweise der Taupunktabstand, die mittlere Strömung, die Luftdichte oder der Absolutdruck.
Bild: Luftmeister
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Verbrauchsbasierte Abrechnung mittels Luftenergiezähler
Die neue Anwendungsnorm VDI 2077 Blatt 4 beschreibt die Details der verbrauchsgerechten Lüftungskostenabrechnung. Der Luftenergiezähler wird dabei zum „Stand der Technik“ erhoben. Zwei Beispiele verdeutlichen die Methodik:
Es erfolgt ausschließlich eine zentrale Aufbereitung der Luft: In diesem Anwendungsfall werden nach Abschluss der Abrechnungsperiode die Primärzähler (Strom, Warmwasser, Kaltwasser etc.) ausgewertet und nach klassischen Methoden mit einem Kostenbetrag beziffert. Anschließend erfolgt pro Luft-Nutzungszone ein „Submetering“ nach dem in (4) gezeigten Schema.
Es wird zudem zonenweise eine Nachaufbereitung geleistet: Erfolgt zusätzlich dezentral (in der jeweiligen Zuluft) eine Luftkühlung oder -erwärmung, so reicht es aus, dass alle Nachkühler durch einen gemeinsamen Kaltwasserzähler erfasst werden, in l als „Z-K2“ gekennzeichnet. Analog ist ein Warmwasserzähler ausreichend für alle Nacherhitzer. Die Zuluftenthalpie-Messung erfolgt hier hinter der Nachaufbereitung, sodass der Luftenergiezähler neben dem zentralen auch diesen dezentralen Wärme-/Kältebeitrag erfasst (5).
Einsparanreiz durch den Einbau eines Luftenergiezählers
Allgemein gilt, dass ein Nutzer einen Einsparanreiz verspürt, wenn seine Medienkosten mit dem Verbrauch gekoppelt sind. (6) und (7) verdeutlichen, dass das Ausmaß der zu erwartenden Einsparungen stark vom Regelungs- und Bedienkonzept abhängt. Mit anderen Worten: Der TGA-Planer hat hierauf einen entscheidenden Einfluss!
Vereinfachend werden nachfolgend drei Fälle der Regelungskonzeption und Nutzer-Einflussnahme unterschieden:
Schon im Fall A erbringt die Verbrauchserfassung mit dem Luftenergiezähler nennenswerte Einsparerfolge. Basis hierfür sind die der GLT zugespielten Luftmeister-Messdaten, die es dem Nutzer (Mieter) und Betreiber ermöglichen, gemeinsam die Tages- und Monatsprofile zu sichten. So wird sichtbar (und abstellbar), wenn beispielsweise die Nachtabsenkung zu früh beendet wird oder zeitweise zu hohe Volumenströme geliefert werden.
Im Fall B erbringt die bedarfsgeführte Regelung pro Zone (Volumenstrom, ggf. auch Zuluft-Temperatur in Abhängigkeit der Raumgrößen Temperatur, CO2 etc.) weitere Einsparungen, da grundsätzlich nur „das Notwendige“ geliefert wird.
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Der Fall C ist heute noch recht selten, entfaltet aber in Kombination mit dem Luftenergiezähler interessante Möglichkeiten. Dem Nutzer werden Einstellmöglichkeiten (Drehknöpfe oder entsprechende Bedienpanels) zur Verfügung gestellt, mit denen er den Volumenstrom in einem sinnvollen Bereich (also nicht bis Null) sowie die Zuluft-Temperatur seiner Nutzungszone wählen und beeinflussen kann.
Dies kann sowohl zu Einsparzwecken genutzt werden („wir können aktuell mit geringerem Volumenstrom / anderen Zuluft-Temperaturen gut leben und möchten damit ein wenig sparen“) als auch zu höherem Komfort bzw. situativen Eingriffen („nachher findet hier ein größeres Meeting statt – wir erhöhen deshalb bis dahin den Volumenstrom auf das Maximum und senken die Temperatur auf das mögliche Minimalniveau ab“).
Der entscheidende Einsparfaktor: Bei allen drei Regelungskonzeptionen zahlt der Nutzer letztendlich nachvollziehbar für seinen Konsum. So wird aus der den tatsächlichen Verbrauch ignorierenden Flatrate des Flächenschlüssels eine nachhaltige Medienerfassung.
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bei der Kostenoptimierung, weil nun mehrere Nutzeinheiten gebündelt und verbrauchsgerecht abgerechnet werden können.
Was kann der Luftenergiezähler noch?
Je nach Projekt und Blickwinkel (Eigentümer, Mieter, Betreiber, TGA-Planer …) stehen unterschiedliche Nutzenaspekte im Vordergrund. Die zentralen Vorteile auf einen Blick:
zugeordneten RLT-Anlagen hatten (8).
Beispielprojekt mit verbauten Luftenergiezähler
Mit dem Ringcenter Braunschweig wurde ein größeres Einkaufszentrum mit Luftenergiezählern ausgestattet – ein Krankenhaus sowie ein Bürokomplex befinden sich aktuell in der Ausrüstung. Zudem konnten über die Contractoren Enercity Contracting sowie Getec in Braunschweig und Berlin (Lufthansa Aviation Training) sogenannte „Klimaluft-Contracting“-Projekte umgesetzt werden. Weiterhin sind in einigen Dutzend Neubauprojekten die Luftenergiezähler mittlerweile spezifiziert worden.
Literatur
[1] DIN 94 701 ( Entwurf) Lufttechnische Systeme – Luftzähler und Luftenergiezähler – Anforderungen. Berlin: Beuth Verlag, September 2019
[2] VDI 2077 Blatt 4 Verbrauchskostenabrechnung für die technische Gebäudeausrüstung – RLT-Anlagen. Berlin: Beuth Verlag, Juni 2019
Dieser Artikel erschien zuerst in der Heftausgabe 07-2020 des TGA Fachplaners unter dem Titel „Verbrauchserfassung mit Einsparanreiz für Klimaluft“ von Dipl.-Wirtsch.-Ing. (TU) Jens Amberg.
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