Contracting-Projekt zur Sanierung der Lüftungsanlage der Fritz-Erler-Schule

Eine von der KEA gemeinsam mit einem Ingenieurbüro erstellte Voruntersuchung ergab, dass durch die fachgerechte Sanierung der Lüftungsanlagen in der Fritz-Erler-Schule (FES) in Pforzheim erhebliche Einsparungen bei Strom- und Heizenergie erreicht werden können. Im Jahr 2001 nahm die Stadt Pforzheim das Angebot der KEA an, die Anlage im Rahmen eines Contracting-Projektes zu planen und zu finanzieren. Gegenstand des Projektes war die Sanierung der bestehenden Lüftungsanlagen sowie deren Regelung in der Schule, der Sporthalle und einer angeschlossenen Schwimmhalle.

Nach der Sanierung stellten sich die berechneten Einsparerfolge zunächst nicht ein. Hierdurch ergab sich die Notwendigkeit, die Technik sowie die Betriebsweise der sanierten Anlage zu überprüfen, um die Ursachen sowie Möglichkeiten zur Nachbesserung zu klären. Hierzu wurde  die Anlage im Jahr 2003 über einen längeren Zeitraum messtechnisch überwacht. Vergleicht man die Stromaufnahme und die Luftvolumina im Jahre 2003 mit den Messergebnissen vor der Sanierung, so erkennt man, dass die elektrische Wirkleistung der zentralen Lüftungsanlage von 41,9 kW auf 25,1 kW um 40,1 %, verringert wurde. Diese Anlage ist für ca. 85 % des Gesamt-Stromverbrauchs verantwortlich. Der Volumenstrom hat sich dabei aufgrund einer normgerechten Auslegung jedoch um 5,3 % erhöht. Wäre der Volumenstrom vor der Sanierung bereits korrekt ausgelegt gewesen, so hätten die alten Ventilatoren 44,1 kW aufgenommen. 

Bei der Lüftungsanlage in der Sporthalle wurde eine Verringerung der Wirkleistung um 37,5 % erzielt, der Volumenstrom wurde geringfügig erhöht. Die Wirkleistung der Lüftungsanlage in der Schwimmhalle wurde um 12,3 % verbessert. Durch die moderne Regelung werden im Teillast-Betrieb weitere Einsparpotenziale realisiert.

Die tatsächlichen Benutzungsdauern der Lüftungsanlagen sind in der Schwimmhalle unverändert geblieben, haben sich jedoch in der zentralen Lüftungsanlage sowie in den Sporthallen im Vergleich zum Bezugswert stark erhöht. Ein Vergleich mit der Betriebsweise vor der Sanierung wird dadurch erschwert, dass im Vergleichszeitraum die Betriebsdauern deutlich kürzer lagen als im Durchschnitt der Jahre 1997 bis 2000.

Die nebenstehende Grafik der jährlichen Betriebsstunden zeigt, dass durch Optimierungen ab 2003 deutliche Reduzierungen der Betriebszeiten erreicht wurden. In der Schwimmhalle ergaben sich keine betrieblichen Änderungen und damit auch keine Änderungen in den Benutzungsstunden. 

Nach der Sanierung war die Betriebsdauer der 2. Stufe der Lüftungsanlagen in den Sporthallen länger als die Belegungszeit der Halle. Die Freigabe der Lüftungsanlagen an die Nutzer hat zum Teil zu einem sorglosen Umgang mit dem Stromverbrauch geführt. Weiterhin wurde die Schule außerhalb der Nutzungszeiten gereinigt. Die Bedienung der Anlagen ausschließlich durch den Hausmeister führte ab 2004 wieder zu den früheren Lüftungszeiten. Es ist offensichtlich, dass trotz Halbierung der Leistungsaufnahme aufgrund der Verdoppelung der Benutzungsdauer der Jahres-Stromverbrauch in etwa konstant bleiben muss. 

Der Blick auf die Nutzungszeiten (zweite Grafik rechts) zeigt, dass der Wahl des Basisjahres eine große Bedeutung zukommt. Darüber hinaus sollte im Contracting-Vertrag festgelegt werden, dass Nutzungsänderungen beispielsweise wegen veränderter Komfortansprüche bei der Abrechnung zu korrigieren sind. Im vorliegenden Vertrag werden lediglich Änderungen infolge veränderter zu belüftender Flächen bzw. eines veränderten schulischen Betriebs berücksichtigt. Auch falls die Reinigung in den Abend verlegt wird und dies zu zusätzlichen Laufzeiten der Lüftungsanlagen führt, sollte eine Korrektur vorgenommen werden. 

Weiterhin ergaben die Messungen der Lüftungsanlage des Schwimmbades, dass an den Zähler Ablüfter auf dem Dach angeschlossen sind, die im Durchschnitt der letzten vier Jahre einen Strombedarf von ca. 2.100 kWh/a aufwiesen. Am Stromzähler der zentralen Lüftungsanlage hängt die Entlüftung von Toilettenanlagen. Dies war mangels vorliegender Planunterlagen bisher nicht bekannt und ist demnach auch bei der Berechnung der prozentualen Einsparungen für den Contracting-Vertrag nicht berücksichtigt worden.

Abgestimmt zwischen KEA und der FES wurden im 1. Halbjahr 2004 mehrere Verkürzungen der Laufzeiten vorgenommen (spätere Einschaltzeiten, frühere Abschaltzeiten, Abschaltung in der großen Pause, Abschaltung in den Ferien und am Wochenende), die eine rechnerische Reduzierung der Laufzeit von 2.136 h/a auf 1.413 h/a ermöglichen.

Den gemessenen Strombedarf nach den Optimierungen und eine typische Tagesganglinie zeigen die beiden unteren Diagramme in der rechten Spalte. 

Die aufgrund der Nutzungsänderungen sowie der nachträglichen Korrekturen des Einsparzielwerts erforderlichen rechnerischen Bereinigungen führten dazu, dass für das Jahr 2004 die erzielten Einsparungen bei etwa 91 % des korrigierten Einsparziels lagen. 2005 konnte das Einsparziel in vollem Umfang erreicht werden.

Ihr Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. (FH) Horst Fernsner
horst.fernsner(at)kea-bw.de

 

Jährliche Betriebszeiten der zentralen Lüftungsanlage
Benutzungszeiten der Anlage in der Sporthalle
Typische Tagesganglinie der zentralen Lüftungsanlage
Entwicklung des jährlichen Stromverbrauchs
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