ETH Zürich Immobilien 8092 Zürich www.immobilien.ethz.ch Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär Änderungsindex Datum Version Begründung/Bemerkung 20. März 2008 2008-01 Gesamtrevision 24. Juli 2008 2008-02 Feedback BA eingearbeitet 05. Januar 2009 2009-01 Gesamtrevision 26. Mai 2009 2009-02 Hygieneanforderung SWKI 31. März 2011 2011-01 Ergänzung bei Monoblocks mit Wartung 27. Januar 2012 2012-01 Energieeffizienz Motoren, Filterklasse 19. Mai 2014 2014-01 Ergänzungen Filtrierung und Schaugläser 08. Januar 2016 2016-01 Korrekturen infolge RL Brandmeldeanlagen, Div. Ergänzungen ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 2/19 Inhaltsverzeichnis 1. Allgemeines 1.1 1.2 1.2.1 1.3 Normen und Vorgabe von Fachverbänden Gesetzliche Bestimmungen Energieeffizienz von Elektrogeräten Medienerschliessungen 2. Heizungs- / Kälteinstallation 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 2.4 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.6 Absperr- und Mengenregulierorgane Kugelhahnen Absperrklappen Absperrventile Strangregulierventile Füll- und Entleerhahnen Lufthahnen Heizkörperarmaturen Heizkörperventile Rücklaufverschraubung Heizkörperentleerhahnen Heizkörper-Lufthahnen Anzeigeinstrumente Pumpen Rohrleitungen, Armaturen Einsatz Leitungen mit Korrosionsschutz Einsatz von Kompensatoren und Geräteanschlüssen Behandlung für nicht gedämmte Kaltwasserleitungen, Formstücke und Flanschen Korrosionsschutz für Warmwasserleitungen Dämmungen 3. Lüftungs- / Klimainstallationen 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Monoblock Frostschutz Ventilatoren Wärmerückgewinnung (WRG) Kanalnetz Sauberkeit in Lüftungskanäle, Apparate Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte Brandfallsteuerung bei Lüftungsanlagen 4. Sanitäre Installationen 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.3 Materialisierung von Leitungen / Armaturen Absperr- und Mengenregulierorgane Kugelhahnen Absperrklappen Absperrventile Strangregulierventile Füll- und Entleerhahnen Lufthahnen Dämmungen 5. Anhang 1: WRG-KVS 2016_01_RL_HLKKS.docx 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 9 9 9 9 9 9 9 9 10 V 2016-01 ETH-Zürich 1. Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 3/19 Allgemeines 1.1 Normen und Vorgabe von Fachverbänden Grundsätzlich entsprechen die ETH-Richtlinien den Vorgaben der entsprechenden Fachverbände respektive deren Normen. In der ETH-Richtlinie sind Zusätze respektive Änderungen gegenüber deren Vorgaben aufgeführt. 1.2 Gesetzliche Bestimmungen Die gesetzlichen Bestimmungen sind einzuhalten. Die Mindestanforderungen des Bundes betreffend Energieeffizienz von Elektrogeräten sind einzuhalten. 1.2.1 Energieeffizienz von Elektrogeräten Elektrische Motoren müssen mindestens die Effizienzklasse IE2 erfüllen. Falls verfügbar müssen Motoren der Effizienzklasse IE3 eingesetzt werden. Ist der IE3 Motor aus wirtschaftlicher Sicht nicht vertretbar, darf der IE2 Motor eingesetzt werden. Ausnahmen: Siehe Energieverordnung SR 730.01, Artikel 1.2 1.3 Medienerschliessungen Steigschächte von Medien müssen einfach zugänglich sein, damit Nachinstallationen, Kontrollgänge und Servicearbeiten möglich sind. Für spätere Nachrüstungen ist in der Planung der Medienschächte eine Platzreserve von 20% einzurechnen. 2. Heizungs- / Kälteinstallation Generell gelten für alle Absperr- und Mengenregulierorgane sowie Apparateanschlüsse: - bis und mit DN 40 (1 ½“) Gewindeanschluss (ev. Ausnahmen bei Verteiler, wo alles mit Flanschen ausgerüstet wird) - ab und mit DN 50 Flanschanschluss Druckstufen: Nenndruck auf den Verwendungszweck anlagebezogen abgestimmt. Vor- und Rücklauf sind in derselben Druckstufe auszurüsten. 2.1 Absperr- und Mengenregulierorgane 2.1.1 Kugelhahnen Ausführung: Einsatz: 2.1.2 Absperrklappen Ausführung: Antrieb: 2.1.3 Absperrventile Ausführung: Antrieb: 2016_01_RL_HLKKS.docx Messing vernickelt, mit Knebelgriff, Spindellänge auf Dämmstärke abgestimmt als Absperrorgan bis max. Dimension DN 40 (1 ½“) Gehäuse aus Grauguss oder Sphäroguss, beschichtet zum Korrosionsschutz, Manschette bzw. Ringbalg aus EPDM, Klappenteller aus Messing oder rostfreiem Stahl, nur die Ausführung Endabsperrklappen verwenden, beidseitig dicht, zum Abflanschen. bis und mit DN 65: Rasterhebel mit Arretierung, sofern Platz für Bedienung ausreichend ab und mit DN 80: Getriebeantrieb Gehäuse aus Grauguss, Weichdichtung Handrad V 2016-01 ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 2.1.4 Strangregulierventile Ausführung: Antrieb: Einsatz: 4/19 Strangregulierventile zur genauen Mengenregulierung Drehgriff Mengenregulierung, markierbar für Reproduzierbarkeit mit folgenden Funktionen: - Absperrung - Entleerung - 2 Druckmessstutzen zur Differenzdruckmessung für Durchflussmengenbestimmung (nach Druckverlustkurven) 2.1.5 Füll- und Entleerhahnen Füll- und Entleerhahnen sind in Anzahl und Disposition derart zu installieren, dass Entleerungen und Füllungen bedienerfreundlich erfolgen können. Alle absperrbaren Anlageteile sind für Entleerungen mit Füll- und Entleerhahnen auszurüsten. Ausführung: Kugelhahn aus Messing vernickelt, mit Aussengewinde für Schlauchanschluss sowie dichtender Gewindekappe, mit Kette befestigt Dimension: Entleerungen in Heizgruppen Entleerungen in Fernleitungen Entleerungen in Speichern Entleerung auf Hauptverteiler ¾“ Schlauchgewinde 1“ Schlauchgewinde auf Speicherinhalt und vernünftige Entleerzeit abgestimmt asymmetrische Entleerstutzen 2“ mit "Storz-Kupplung“ 2.1.6 Lufthahnen Lufthahnen sind in ausreichender Anzahl und in bedienbarer Höhe zur kompletten Entlüftung der Anlage zu installieren, auf Verteilern, Luftflaschen (ausreichend dimensioniert), etc. Ausführung: Dimension: Kugelhahn aus Messing vernickelt, mit Aussengewinde für Schlauchanschluss sowie dichtender Gewindekappe, mit Kette befestigt ½“ 2.2 Heizkörperarmaturen 2.2.1 Heizkörperventile Generell sind Heizkörperventile zu verwenden, die mit thermostatischem Regler oder elektrischem Antrieb ausrüstbar sind. Die Art des Antriebs ist durch den Planer projektbezogen festzulegen. 2.2.2 Rücklaufverschraubung Sämtliche Heizkörper sind mit einer Rücklaufverschraubung auszurüsten. Ausführung: Regulier- und absperrbare Rücklaufverschraubung aus Messing, vernickelt. 2.2.3 Heizkörperentleerhahnen Sämtliche Heizkörper sind mit einem Heizkörperentleerhahn auszurüsten. Ausführung: Messing, vernickelt mit Auslauf Dimension: 3/8“ 2.2.4 Heizkörper-Lufthahnen Sämtliche Heizkörper sind mit einem Heizkörper-Lufthahn auszurüsten. Ausführung: Messing, vernickelt mit Auslauf Dimension: 1/4“ 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 5/19 2.3 Anzeigeinstrumente Jeder Abgang einer Heiz- oder Kälteverteilergruppe, sowie jeder wichtige Grossverbraucher (z.B. Lufterhitzer, Luftkühler usw.) erhält eine, dem Temperaturbereich angepasste, Temperaturanzeige, sowie jeweils ein Druck- und Temperaturmessstutzen. Ein solcher Druck- und Temperaturmessstutzen muss auch vor und nach jeder Pumpe installiert werden, um die Pumpenfunktion überprüfen zu können. Kleinverbraucher (z.B. Umluftkühler usw.) erhalten bei den Anschlüssen jeweils nur ein Druck- und Temperaturmessstutzen. 2.4 Pumpen Es sind Pumpen mit hohen Wirkungsgraden bei Nennlast einzusetzen. (siehe auch Kapitel 1.2) 2.5 Rohrleitungen, Armaturen Es sind für den Einsatz geeignete Leitungsmaterialien mit entsprechenden Armaturen einzusetzen. Innerhalb eines hydraulischen Systems ist jeweils eine homogene Materialqualität anzustreben. Die Verschmutzung von Leitungen ist durch geeignete Massnahmen zu minimieren. In jedem Fall sind die Anlagen vor der Inbetriebnahme intensiv durchzuspülen. Das Leitungsnetz muss nach SWKI BT 102 gefüllt werden. Diese Arbeiten sind vor der Ausführung dem Infrastrukturbereich Betrieb zu melden, damit Stichkontrollen vorgenommen werden können. 2.5.1 Einsatz Leitungen mit Korrosionsschutz Die in den SWKI-Richtlinien aufgeführten Schichtstärken sind auf Verlangen der Bauherrschaft durch den Unternehmer stichprobenweise nachzuweisen. Die Aufwendungen gehen zu Lasten des Unternehmers. 2.5.2 Einsatz von Kompensatoren und Geräteanschlüssen Es sind nur Metallschläuche und Metallkompensatoren vorzusehen, um Schäden durch Alterung zu verhindern. Ausnahmen sind mit der Projektleitung und der Abteilung Betrieb abzusprechen. 2.5.3 Behandlung für nicht gedämmte Kaltwasserleitungen, Formstücke und Flanschen Abtropfend im Verteilerbereich Ausführung wie Kälteleitungen, mit 2-Komponenten-Epoxidharzanstrich Abtropfende Flaschenzwischenräume sind mit Kittfugen zu verbinden, damit kein Rostwasser dazwischen entstehen kann! 2.5.4 Korrosionsschutz für Warmwasserleitungen - Einmaliger Anstrich mit Rostschutzfarbe - Nachbehandlung: Die fertig installierten Leitungen sind von Schweissspritzern und sonstigen Verunreinigungen zu befreien. Einmaliger Anstrich mit Rostschutzfarbe inkl. Ausbesserungsarbeiten an vorbehandelten Rohren 2.6 Dämmungen Alle Apparate und Rohrleitungen müssen mit körperschalldämmenden Elementen befestigt werden. Mauerdurchführungen sind ebenfalls so auszuführen, dass weder Körper- noch Luftschall übertragen werden kann. 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich 3. Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 6/19 Lüftungs- / Klimainstallationen 3.1 Monoblock Gehäuse: Schwebstoff-Filter: Lufterhitzer und Luftkühler: Luftbefeuchter: Schaugläser: Potentialausgleich Reserveausrüstung: Wartung: Es dürfen rahmenlose Konstruktionen verwendet werden. Diese sind vorgängig durch die Projektleitung bewilligen zu lassen. Das Monoblockgehäuse inkl. der Manschetten, muss in Luftrichtung gesehen, immer bis und mit Lufterhitzerteil gedämmt sein. In der Zuluft ist die Filtrierung mit 2 Stufen (F7 + F9) und der Effizienzklasse A+ einzusetzen. Für Abluft und Umluft genügt eine Stufe (F7). Die Effizienzklasse ist nach Eurovent RS 4/C/0012015 (Rating Standard fort he Certification of Air Filters) einzubauen. Die Taschenfilterlänge muss mind. 630mm betragen. Kassettenfilter müssen später durch Taschenfilter ersetzt werden können (kein verkehrter Einbau der Kassettenfilter). Schwebstoff-Filter müssen nach dem Einbau mittels Partikelzähler auf Dichtheit geprüft werden (Prüfprotokoll). Für Rohrleitungsanschlüsse ab DN 50 müssen Flanschanschlüsse verwendet werden. Für den Betrieb eines Befeuchtersystems soll vollentsalztes Wasser (WBV) eingesetzt werden. Der Einbau von Schaugläsern (150mm) und Licht ist bei Befeuchtern und Ventilatoren mit Flachriemen erforderlich. Für direktangetriebe Ventilatoren und Filterteile sind diese erst ab einer lichten Gerätehöhe von 1,3 m einzusetzen. Der Potentialausgleich muss mit min. 25mm2 Kupfer Flachband erstellt werden (keine Drahtbrücken). Reservefilter und gegebenenfalls Ersatzriemen sind immer mitzuliefern und einzurechnen. Gemäss Herstellerangaben Jedes Luftaufbereitungsgerät muss mit folgenden Anzeige- sowie Sensorelementen ausgerüstet sein: Aussenluft-, Zuluft- (nach WRG), Zuluft- (ins Netz), Abluft- und Fortlufttemperatur, sowie Zuluft- und Abluftvolumenstrom. Zudem muss jeder Filter mit einer örtlichen Druckdifferenzanzeige ausgerüstet sein. 3.2 Frostschutz Wenn der Frostschutzwächter zwischen Lufterhitzer und Luftkühler eingebaut wird, ist um die Zugänglichkeit zu gewähren dafür ein eigener Einschub vorzusehen. 3.3 Ventilatoren Es sind Ventilatoren- / Motorenkombinationen mit hohen Wirkungsgraden bei Nennlast einzusetzen. Ventilator-Lager: Es sind ausschliesslich geräuscharme Lager mit Dauerschmierung zu verwenden. Ventilator Antrieb: Es sind direkt angetriebene Ventilatoren einzusetzen. Bei hohen Drücken oder ATEX-Zertifizierung sind Riemenantriebe zulässig. Eine schriftliche Zustimmung ist bei der Projektleitung / Betrieb einzuholen. 3.4 Wärmerückgewinnung (WRG) WRG: Wirkungsgrad/Energierückgewinn: 2016_01_RL_HLKKS.docx Für Kapellenabluft sind WRG-Tauscher in Kunststoff oder mit, für die Abluftqualität resistenter, Beschichtung auszuführen. Vom Lieferanten sind die kostenoptimierten Garantiewerte einzufordern und deren Jahresnutzungsgrad während den ersten 2 Betriebsjahren auf seine Kosten nachzuweisen = umgekehrte Beweisführung (Details siehe Anhang WRG-KVS) V 2016-01 ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 7/19 3.5 Kanalnetz Dichtheit Kanalnetz: Dämmungsausschnitte: Brandschutz: Die Dichtheit der Kanalnetze ist durch den Planer projektspezifisch festzulegen. Wo nichts anderes erwähnt ist, muss die Dichtigkeitsklasse C gemäss Eurovent 2/2 eingehalten werden. Dämmungsabschlüsse und -ausschnitte (Messlöcher, Kontrolldeckel etc.) sind sauber mit Blech oder zumindest mit dauerhaftem metallfarbigem Klebeband einzufassen. Die kantonalen Vorschriften sind einzuhalten. Bei externen Apparaten etc. muss die Zugänglichkeit sichergestellt sein. 3.6 Sauberkeit in Lüftungskanäle, Apparate Damit später Luftkanäle gut gereinigt werden können, müssen genügend Putzöffnungen installiert sein! Die Verschmutzung von Leitungen, Lüftungskanälen und Apparaten ist durch geeignete Massnahmen zu minimieren. In jedem Fall sind die Anlagen vor der Inbetriebnahme intensiv durchzuspülen. Für die Inbetriebnahme ist die Hygiene-Richtlinie (SWKI VA 104-01) einzuhalten. Diese Arbeiten sind vor der Ausführung der Abteilung Betrieb zu melden, damit Stichkontrollen vorgenommen werden können. 3.7 Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte Die Anlagen sind nach der SWKI VA104-01 zu planen und in Betrieb zu setzen. Begründete Abweichungen sind nach Absprache mit dem Projektleiter und Betrieb möglich. In der Ausschreibung muss eine Position „Erstinspektion der Anlagen, Kat. A“ nach SWKI VA 104-01 aufgeführt werden. Diese Inspektion hat vom Unternehmer vor der Übergabe zu erfolgen und ist entsprechend zu dokumentieren. 3.8 Brandfallsteuerung bei Lüftungsanlagen Siehe Richtlinie Brandmeldeanlagen 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich 4. Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 8/19 Sanitäre Installationen 4.1 Materialisierung von Leitungen / Armaturen Innerhalb eines Systems ist jeweils eine homogene Materialqualität anzustreben. Es sind die für das Medium geeignetsten Materialien zu verwenden. Alle Leitungen und Durchführungen sind körperschallgedämmt auszuführen. Generell gelten für alle Absperr- und Mengenregulierorgane sowie Apparateanschlüsse: - ab DN 50 Flanschanschluss Druckstufen: Nenndruck auf den Verwendungszweck Anlagebezogen abgestimmt. Vorund Rücklauf sind in derselben Druckstufe ausführen. Mit den aufgeführten Materialien für die nachfolgend genannten Medien wurden sehr gute Erfahrungen gemacht: Medium Materialisierung / Ausführung (Labor-) Kühlwasser LKV/LKR (WCF/WCR) CNS-Pressfitting-System (1.4401) oder / und PEh für Rücklauf Teilentsalztes Wasser WBT CNS-Pressfitting-System (1.4401) Vollentsalztes Wasser WBV (WDC) CNS-Pressfitting-System (1.4401) He-Rückführung GHR (He) Cu-Rohre in Stangen, nahtlos gezogen aus desoxidierten CU DIN 1786/1787, SN211641, oel- und fettfrei. Formstückverbindungen in cadmiumfreiem Hartlot, DIN 8513, mit Schutzgas zu unterspült. Für den Helium-Lecktest mit Aufzeichnung wird auf die nutzerspezifischen ETH-Anforderungen verwiesen! Stickstoff GN2 (N2) und technische Gase (gasförmig bis Q 5.0) Cu-Rohre in Stangen, nahtlos gezogen aus desoxidierten CU DIN 1786/1787, SN211641, oel- und fettfrei. Formstückverbindungen in cadmiumfreiem Hartlot, DIN 8513, mit Schutzgas zu unterspült. Für den GN2-Lecktest mit Aufzeichnung wird auf die nutzerspezifischen ETH-Anforderungen verwiesen! Technische Gase (bis Q 6.0) CNS (1.4435), elektropoliert mit Orbitalschweissverbindungen Vakuum CNS-Pressfitting-System (1.4401) ev. mit Orbitalschweissverbindungen Mediumkennzeichnung: in Klammer nach SN EN 13792 (Neue Bezeichnung) 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 9/19 4.2 Absperr- und Mengenregulierorgane 4.2.1 Kugelhahnen Ausführung: Einsatz: Messing vernickelt oder rostfrei (mediumabhängig), mit Knebelgriff, Spindellänge auf Dämmstärke abgestimmt als Absperrorgan bis max. Dimension DN 40 (1 ½“) 4.2.2 Absperrklappen Ausführung: Antrieb: 4.2.3 Absperrventile Ausführung: Antrieb: 4.2.4 Strangregulierventile Ausführung: Antrieb: Einsatz: Material entsprechend Mediumeinsatz Manschette bzw. Ringbalg aus EPDM, Klappenteller aus Messing oder rostfreiem Stahl, nur die Ausführung Endabsperrklappen verwenden, beidseitig dicht, zum Abflanschen. bis und mit DN 65: Rasterhebel mit Arretierung, sofern Platz für Bedienung ausreichend ab DN 80: Getriebeantrieb Material entsprechend Mediumeinsatz, Weichdichtung Handrad Strangregulierventile zur genauen Mengenregulierung Drehgriff Mengenregulierung, markierbar für Reproduzierbarkeit mit folgenden Funktionen: - Absperrung - Entleerung - 2 Druckmessstutzen zur Differenzdruckmessung für Durchflussmengenbestimmung (nach Druckverlustkurven) 4.2.5 Füll- und Entleerhahnen Füll- und Entleerhahnen sind in Anzahl und Disposition derart zu installieren, dass Entleerungen und Füllungen bedienerfreundlich erfolgen können. Alle absperrbaren Anlageteile sind für Entleerungen mit Füll- und Entleerhahnen auszurüsten. Ausführung: Dimension: Kugelhahn aus Messing vernickelt oder rostfrei (mediumabhängig), mit Aussengewinde für Schlauchanschluss sowie dichtender Gewindekappe Entleerungen ¾“ Schlauchgewinde Entleerungen in Fernleitungen 1“ Schlauchgewinde Entleerungen in Speichern auf Speicherinhalt und vernünftige Entleerzeit abgestimmt 4.2.6 Lufthahnen Lufthahnen sind in ausreichender Anzahl zur kompletten Entlüftung der Anlage zu installieren, auf Verteilern, Luftflaschen (ausreichend dimensioniert), etc. Ausführung: Kugelhahn aus Messing vernickelt oder rostfrei (mediumabhängig), mit Aussengewinde für Schlauchanschluss sowie dichtender Gewindekappe Dimension: ½“ 4.3 Dämmungen Alle Apparate und Rohrleitungen müssen mit körperschalldämmenden Elementen befestigt werden. Mauerdurchführungen sind ebenfalls so auszuführen, dass weder Körper- noch Luftschall übertragen werden kann. 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich 5. Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 10/19 Anhang 1: WRG-KVS Inhaltsverzeichnis 12 1. Allgemeines................................................................................................................. 1.1 1.2 Zweck….….............................................................................................................................................. 12 Grundlegende Anforderungen….......................................................................................................... 12 2. Wärmerückgewinnung (WRG)…………………………………………………….……… 2.1 2.2 2.3 2.4 Allgemein…….…………………………………………………………………………………………………... 12 Berechnungsgrundlagen….………………….……………………………………………………………….. 13 Auslegung und Nachweis….………………………………………………………………………….……… 14 Garantien und Optimierung….……………………………………………………………………………….. 14 3. WRG-Controller……………………………………………………………………….…….. 3.1 3.2 3.3 Einbindung….…………………………………………………………………………………………………... 15 Fernzugriff….………………..………………….……………………………………………………………….. 16 Software….……………………………………………………………………………………………….……… 16 4. Kennzeichnung und Messkonzept………………………..…………………………….. 4.1 4.2 4.3 Anlagen………………………..……...………………………………………………………………………..… 16 Apparat/Messung….…………..……………………………………………………………………………..… 16 Funktion……………..…………..……………………………………………………………………………..… 16 5. Beispiele……………………………………………………………………….…………….. 5.1 Kreislaufverbundenes WRG-System mit einer Lüftungsanlage….……………….…………….……... 17 5.1.1 Messstellen.................................................................................................................................... 17 Kreislaufverbundenes WRG-System mit mehreren Lüftungsanlagen …………………..…………… 18 5.2.1 Messstellen.................................................................................................................................... 18 Berechnungen…………………………………………………………………….………………..…………… 19 5.3.1 Wärme-Energiebedarf.................................................................................................................... 19 5.3.2 Netto-Energierückgewinn............................................................................................................... 19 5.3.3 Jahres-Nutzungsgrad..................................................................................................................... 20 5.3.4 Formelzeichen................................................................................................................................ 20 5.2 5.3 2016_01_RL_HLKKS.docx 12 15 16 17 V 2016-01 ETH-Zürich 1. 1.1 Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 11/19 Allgemeines Zweck Diese WRG-Richtlinien dienen als Planungsinstrument für die Erstellung von lufttechnischen Wärmerückgewinnungs-Anlagen an der ETH. Mit dieser Richtlinie wird eine einheitliche Ausführung verfolgt. Dies betrifft insbesondere die nachfolgenden Punkte: - Kennzeichnung - Messkonzept - Schnittstelle GA-System - Berechnung Jahres-Nutzungsgrad 1.2 Grundlegende Anforderungen Die WRG-Richtlinien sind auf alle Gebäude der ETHZ anzuwenden und gelten für alle Neubau-, Umbau-, und Unterhaltsprojekte in den Abteilungen Bau- und Portfoliomanagement und Betrieb. Zusätzlich zu den ETH-Richtlinien ist die SWKI-Richtlinie 89-1 „Wärmerückgewinnung in lufttechnischen Anlagen“ und die sia-Norm 382-1 „Lüftungs- und Klimaanlagen – Allgemeine Grundlagen und Anforderungen verbindlich. 2. 2.1 Wärmerückgewinnung (WRG) Allgemein Das WRG-System wird auf optimale Jahreskosten (Investition / Annuität, Energie-, Wartungs- und Betriebskosten) über die zu erwartende Nutzungsdauer ausgelegt. Die spezifischen Energiekosten sowie die Verzinsungs- und Teuerungssätze werden durch die Projektleitung projektbezogen definiert. Zur Auslegung des WRG-Systems soll die SWKI-Richtlinie 89-1 zu Grunde liegen. Die gewählte WRG ist durch die Projektleitung zu bewilligen. Im Folgenden wird der Ablauf an einer KVS-WRG (Kreislaufverbundsystem) aufgezeigt. Für andere WRG-Systeme ist dieses Vorgehen angepasst anzuwenden. Im Minimum sind folgende Daten zur Verfügung zu stellen: - Wärme-Energiebedarf - Netto-Energierückgewinn - Jahres-Nutzungsgrad Winter - Jahres-Nutzungsgrad Sommer - Wirkungsgrad - Summe sämtlicher Energien (monatlich) 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich 2.2 Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 12/19 Berechnungsgrundlagen Es wird die Nomenklatur aus der SWKI 89-1 übernommen. Für die weiteren Betrachtungen gilt folgendes Grobanlagenschema. Als Basis für die Auslegung wird durch die Bauherrschaft ein Nutzungsprofil pro Anlage erstellt. Nach Absprache können vereinfacht auch die Standardnutzungen gemäss SWKI-Richtlinie 89-1 eingesetzt werden. Eine eventuelle Abwärmenutzung wird nicht in die Berechnungen einbezogen, sondern muss separat ausgewiesen werden. Beispiel eines Nutzungsprofils: Anlage HG Büro Nord Nutzungsprofil Volumenstrom[%] Wochentag 100 80 60 40 20 0 Tageszeit 0 2 2016_01_RL_HLKKS.docx 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 V 2016-01 ETH-Zürich 2.3 Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 13/19 Auslegung und Nachweis Die Auslegungsdaten werden in der Submissionsphase abgefragt und durch eine neutrale Kontrollstelle beurteilt (z.B. HTA Luzern). Mit den Auslegungsdaten ist auch ein Prinzipschema des WRG-Systems, die Steuer- und Regelstrategie sowie die Jahreskostenrechnung abzugeben. Folgende relativ einfach kontrollierbare Daten werden verlangt: Betriebszustand wird durch Planer/Bauherr ausgefüllt HG Büro Nord Winter Zustand 1 t 21 [°C] V' AUL m /h 3 5'000 V' FOL m /h 3 4'500 t 22 -10 -5 0 Sommer 5 10 15 25 30 32 Bemerkungen °C Betriebsstd. h/a t 22 / φ 22 °C/%r.F. t ZUL / φ ZUL °C/%r.F. 18/30 16 18 20 t 12 / φ 12 °C/%r.F. 21/40 22/50 26/50 28/60 η % ∆p WRG-LE Luft Pa ∆p WRG-LK Luft Pa ∆p WRG-LE W/G kPa ∆p WRG-LK W/G kPa Zusätzlich wird der Jahresnutzungsgrad (JNG) abgefragt. Dieser ist wie folgt definiert: Jährlicher Netto-Energierückgewinn im Verhältnis zum totalen jährlichen Wärme-Energiebedarf der Lüftungsanlage ohne WRG. 8760 JNG m' ZUL1 *c p * (t 22 t 21 ) m' ZUL 2 *c p * (t 22 t 21 ) ..... Q'WRGPumpe Q'Ventilator 0 m' ZUL1 *c p * (t ZUL t 21 ) m' ZUL 2 *c p * (t ZUL t 21 ) ..... Jährlicher Netto-Energierückgewinn: Totaler jährlicher Energierückgewinn abzüglich Mehrbedarf an elektrischer Energie zur Überwindung aller Widerstände der WRG-Austauscher und zusätzlicher Luftfilter sowie zusätzlicher Energie für z.B. Pumpen, Rotorantrieb, etc. 2.4 Garantien und Optimierung Der Unternehmer muss die Funktion der WRG innerhalb der ersten beiden Betriebsjahre nachweisen (Beweisumkehr). Insbesondere sind die erbrachten, respektive benötigten Energiemengen und der Jahresnutzungsgrad zu belegen. Er übernimmt eine Systemgarantie. Demzufolge ist er auch verantwortlich für die Dimensionierung der Regelarmaturen/Pumpen und die Regelstrategie sowie die hydraulische Schaltung. Der Unternehmer weist im 1. Betriebsjahr den garantierten Nutzungsgrad und die offerierten Wirkungsgrade nach. Ebenfalls ist der störungsfreie und optimale Betrieb zu belegen. Werden die garantierten Werte nicht erreicht, hat der Unternehmer ein weiteres Jahr Zeit für eine Nachbesserung. Wird auch nach Ablauf dieser Frist der Nachweis nicht erbracht, muss er bei einer Abweichung von ≥ 5% (angegebener Nutzungsgrad oder Wirkungsgrad) die WRG auswechseln. Bei einer Abweichung bis 5% wird der über 15 Jahre zu erwartenden Mehrenergieverbrauch multipliziert mit den spezifischen Energiekosten dem Unternehmer in Rechnung gestellt. Unabhängig von den erbrachten Garantien ist innert der ersten beiden Betriebsjahren eine Optimierung der WRG durchzuführen. 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich 3. 3.1 Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 14/19 WRG-Controller Einbindung Der WRG-Controller wird als eigenständige Anlage betrachtet (Blackbox) und erhält auch eine separate Anlagenummer (=KLI7x). Automatisierungsebene (Ethernet TCP / IP) MODBUS TCP WRG-Controller (=KLI7x) z.B. Fabrikat: Beckhoff Typ: CX1000 MODBUS TCP GA-Controller z.B. Fabrikat: WAGO Typ: 750-841 I/O-Klemmen Busklemmen, digitale Ein- und Ausgabeklemmen, analoge Ein- und Ausgabeklemmen Feldgeräte Temperaturfühler, Ventile, Pumpe, etc. und Messungen via M-Bus Alle Sensoren und Aktoren (Temperaturfühler, Ventile, Pumpen, etc.) sind am Gebäudeautomationssystem (GA-System) angeschlossen. Der WRG-Controller übernimmt die Funktion des übergeordneten WRG-Managements und gibt dem GA-System die Stellwerte vor. Die GA-Controller kommunizieren ihrerseits alle relavanten Berechnungs-Daten (Temperaturen, Volumenströme, Sollwerte, etc.) an den WRG-Controller. Die Einbindung des WRG-Controllers in das Gebäudeautomationssystem erfolgt via MODBUS TCP. Das Gebäudeleitsystem (Wizcon) muss nicht zwingend verfügbar sein um die Aufrechterhaltung der Verbindungen zu garantieren. Das heisst, es werden keine Applikationen oder Ähnliches auf dem Wizcon-Server installiert bzw. betrieben. 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich 3.2 Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 15/19 Fernzugriff Über das Energiemanagement (WEB-basierend) der ETH kann auf ausgewählte Energiemessungen zugegriffen werden. Das heisst, dass Optimierungen in der WRG-Software wenn möglich direkt vor Ort erfolgen sollen. Nach Absprache kann für die 2-jährige Optimierungszeit ein Modemanschluss zur Verfügung gestellt werden. Die Kosten für diesen provisorischen Fernzugriff werden dem Lieferanten des WRG-Controllers in Rechnung gestellt. 3.3 Software Vor den jeweiligen Ausführungen sind die Registerbelegungen mit dem betreffenden GA-Unternehmer in einer gemeinsamen Sitzung zu definieren. (Standards berücksichtigen!) Sämtliche Funktionen welche im WRG-Controller umgesetzt werden sind in einem ETH-Systembeschrieb durch den Lieferanten des WRG-Controllers zu definieren (z.B. Frostschaltungen, Pumpendrehzahlregulierungen, etc.). 4. Kennzeichnung und Messkonzept Für die Kennzeichnung der WRG-Anlagen sind die Vorgaben aus der Richtlinie ETHZ "Kennzeichnungssystem“ zu berücksichtigen. Die WRG-Feldgeräte werden wenn möglich immer den Lüftungs- und Klimaanlagen zugeordnet. In einem KVS-System mit mehreren Anlagen erhalten die zentralen WRG-Apparate (Umwälzpumpen, Temperaturfühler, Sicherheitsthermostaten, etc.) dieselbe Anlagenkennzeichnung wie die WRG-Anlage. Im Wasser-Kreislauf der Wärmerückgewinnungs-Anlagen werden keine Energiemessungen realisiert. Die notwendigen Energien werden luftseitig gemessen und berechnet. Pro WRG-Register wird eine Messung realisiert. Die Energiemessungen werden immer den Lüftungs- und Klimaanlagen zugeordnet. 4.1 Anlage Die WRG-Anlagen werden folgendermassen gekennzeichnet: =KLI71 =KLI72 =KLI73 etc. 4.2 WRG-Anlage 1 WRG-Anlage 2 WRG-Anlage 3 Apparat/Messung Die nachfolgenden Apparate und Energiemessungen sind immer einheitlich zu kennzeichnen: -B845 -B846 -P550 -I890 -I891 4.3 Volumenstrommessung Zuluft Volumenstrommessung Abluft Energiemessung WRG-Pumpe Energiemessung Zuluft (WRG-LE) Energiemessung Abluft (WRG-LK) Funktion Die Funktionskennzeichnung muss gemäss Kapitel 5 „Beispiele“ erfolgen. 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 5. Beispiele 5.1 Kreislaufverbundenes WRG-System mit einer Lüftungsanlage 16/19 Beispiel: 5.1.1 Messstellen Zuluft (WRG-LE) MSR-Nr. =KLI01-I845:M0 =KLI01-I890:M0 =KLI01-I890:M1 =KLI01-I890:M2 =KLI01-I890:M3 =KLI01-I890:Z0 =KLI01-I890:Z1 =KLI01-I890:Z2 =KLI01-I890:Z3 Klartextbezeichnung Volumenstrom Wärmeleistung Kälteleistung Jahres-Nutzungsgrad Wirkungsgrad Netto-Energierückgewinn Winter Netto-Energierückgewinn Sommer Wärmeenergiebedarf Winter Wärmeenergiebedarf Sommer Einheit m3/h MW MW % % MWh MWh MWh MWh Klartextbezeichnung Volumenstrom Wärmeleistung Kälteleistung Wärmeenergie Winter Wärmeenergie Sommer Einheit m3/h MW MW MWh MWh Abluft (WRG-LK) MSR-Nr. =KLI01-I845:M0 =KLI01-I890:M0 =KLI01-I890:M1 =KLI01-I890:Z0 =KLI01-I890:Z1 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich 5.2 Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 17/19 Kreislaufverbundenes WRG-System mit mehreren Lüftungsanlagen Beispiel: 5.2.1 Messstellen Zuluft =KLI01 (WRG-LE) MSR-Nr. =KLI01-I845:M0 =KLI01-I890:M0 =KLI01-I890:M1 =KLI01-I890:M2 =KLI01-I890:M3 =KLI01-I890:Z0 =KLI01-I890:Z1 =KLI01-I890:Z2 =KLI01-I890:Z3 2016_01_RL_HLKKS.docx Klartextbezeichnung Volumenstrom Wärmeleistung Kälteleistung Jahres-Nutzungsgrad Wirkungsgrad Netto-Energierückgewinn Winter Netto-Energierückgewinn Sommer Wärmeenergiebedarf Winter Wärmeenergiebedarf Sommer Einheit m3/h MW MW % % MWh MWh MWh MWh V 2016-01 ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 18/19 Abluft =LUE01 (WRG-LK) MSR-Nr. =LUE01-I845:M0 =LUE01-I890:M0 =LUE01-I890:M1 =LUE01-I890:Z0 =LUE01-I890:Z1 Klartextbezeichnung Volumenstrom Wärmeleistung Kälteleistung Wärmeenergie Winter Wärmeenergie Sommer Einheit m3/h MW MW MWh MWh Abluft =LUE02 (WRG-LK) MSR-Nr. =LUE02-I845:M0 =LUE02-I890:M0 =LUE02-I890:M1 =LUE02-I890:Z0 =LUE02-I890:Z1 5.3 Klartextbezeichnung Volumenstrom Wärmeleistung Kälteleistung Wärmeenergie Winter Wärmeenergie Sommer Einheit m3/h MW MW MWh MWh Berechnungen Die verschiedenen Berechnungen müssen in einem Intervall von < 3s erfolgen. 5.3.1 Wärme-Energiebedarf . QWEB V B845i cp t B803i t B800i i 1 n 5.3.2 Netto-Energierückgewinn . . V B 845i cp t B 802 i t B 800 i QVzuli QVabli Q Pi Q Fi i 1 n Q ERG t2 QVzul i t1 t2 Q F i t1 . 3 V B 845i pV t2 . 2 dt 3600 V V 0 . V i p F QVabl i t1 . 3 V B846i pV . 2 dt 3600 V V 0 3 . 2 dt 3600 V V 0 Der Energieverbrauch der WRG-Pumpen wird bei Pumpen > 3kW mittels einer Elektromessung (P550) bestimmt. Bei kleineren Pumpen kann mit einem konstanten Faktor gerechnet werden. 2016_01_RL_HLKKS.docx V 2016-01 ETH-Zürich Richtlinie Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär 19/19 5.3.3 Jahres-Nutzungsgrad JNG QERG QWEB Der Jahres-Nutzungsgrad muss für Winter und Sommer separat ausgewiesen werden. 5.3.4 Formelzeichen QWEB QERG QVzul QVabl Q P Q F V V0 cp pV p F V JNG 2016_01_RL_HLKKS.docx Wärme-Energiebedarf Netto-Energierückgewinn Mehrbedarf elektr. Energie Zuluftventilatoren wegen WRG-Austauscher Mehrbedarf elektr. Energie Abluftventilatoren wegen WRG-Austauscher Mehrbedarf elektr. Energie WRG-Pumpen Mehrbedarf elektr. Energie Ventilatoren wegen Luftfilter Zeitkonstante Effektiver Volumenstrom Ausgelegter Volumenstrom Dichte Spezifische Wärmekapazität Druckverlust WRG-Austauscher bei ausgelegtem Volumenstrom Druckverlust Luftfilter bei ausgelegtem Volumenstrom Wirkungsgrad Ventilator Jahres-Nutzungsgrad V 2016-01
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