VDI 2067 Blatt 40-2013 Economic efficiency of building services installations - Energy effort for generation.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREWirtschaftlichkeitgebudetechnischer AnlagenEnergieaufwand fr die ErzeugungEconomic efficiency ofbuilding services installationsEnergy effort for generationVDI 2067Blatt 40 / Part 40Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Wrme-/HeiztechnikVDI-Handbuch Ressourc

2、enmanagement in der UmwelttechnikVDI-RICHTLINIENICS 91.140.01 Dezember 2013 December 2013Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative Verweise . . . . . . . . . . .

3、. . . 63 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Formelzeichen und Indizes . . . . . . . . . . 145 Wrmeerzeuger und ihre Kenngren . . . . 165.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.2 Ausgangsdaten fr eine energetische Bewertung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.3 Nutz

4、ungsgradkennlinie . . . . . . . . . . . 255.4 Bewertungsgren bei quasistationrem Betrieb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285.5 Dezentrale Wrmeerzeugungsanlagen zur raumweisen Beheizung . . . . . . . . . 316 Kltemaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . 316.1 Allgemeines . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . 316.2 Bedarf der Kltemaschine. . . . . . . . . . 326.3 Bewertungsgren . . . . . . . . . . . . . 327 Vom Bedarf zum Energieaufwand der Erzeugung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.1 Kessel mit einstufig geschaltetem Brenner (An-Aus-Betrieb nach Abschnitt 5.1). . . . 337.2 Puffers

6、peicher in Kombination mit Wrmeerzeugern . . . . . . . . . . . . . . 357.3 Kessel mit mehrstufigem oder modulie- rendem Brenner oder mit modulierender Feuerungsfhrung . . . . . . . . . . . . . . 367.4 Elektrozentralheizkessel . . . . . . . . . . 377.5 Wrmepumpen . . . . . . . . . . . . . . . 377.6 B

7、lockheizkraftwerke . . . . . . . . . . . . 37Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative references . . . . . . . . . . . . . 63 Terms and definitions . . . .

8、 . . . . . . . . . 74 Symbols and indices. . . . . . . . . . . . . . 145 Heat generators and their characteristics . . 165.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.2 Input data for energy performance evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.3 Utilisation-ratio curve . . . . . .

9、. . . . . 255.4 Evaluation quantities for quasi-steady state operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285.5 Distributed heat generator systems for individual space heating . . . . . . . . . . 316 Chillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . .

10、. . 316.2 Chiller demand . . . . . . . . . . . . . . . 326.3 Evaluation quantities . . . . . . . . . . . . 327 From the demand to the energy effort for generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.1 Boilers with single-stage burner (on/off operation as per Section 5.1) . . . . 337.2 Buffer s

11、torage tank combined with heat generators . . . . . . . . . . . . . . . 357.3 Boilers with multi-stage or modulating burner or with modulating furnace control . 36 7.4 Electric central-heating boilers . . . . . . . 377.5 Heat pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . 377.6 Combined heat and power syst

12、ems . . . . . 37Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as author-itative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor intern

13、al use not permittedFrhereAusgabe: 01.12Entwurf, deutschVDI-Gesellschaft Bauen und Gebudetechnik (GBG)Fachbereich Techinsche GebudeausrstungFormer edition: 01/12 Draft, in German onlyZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved(a) Ver

14、ein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2013B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8CD9NormCD - Stand 2013-12All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2013 2 VDI 2067 Blatt 40 / Part 40Seite7.7 Anlagen zur solaren Heizungs- untersttzung (Solaranlagen) . . . . . . . . 387.8 Fern

15、wrmebergabestationen. . . . . . . . 387.9 Dezentrale Wrmeerzeuger zur raumweisen Beheizung . . . . . . . . . . . 388 Vom Bedarf zum Energieaufwand der Klteerzeugung. . . . . . . . . . . . . . . . . 428.1 Stromaufwand bei Kompressions- kltemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . 428.2 Wrmeaufwand bei

16、 Absorptions- kltemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . 439 Stromaufwand der Wrmeerzeuger . . . . . . 439.1 Stromaufwand der Zusatzaggregate . . . . 439.2 Stromaufwand der Kessel. . . . . . . . . . 439.3 Stromaufwand der brigen Wrmeerzeuger 46Anhang A Herleitungen . . . . . . . . . . . . . . 48A1

17、Nutzungsgradkennlinie fr Kessel im An-Aus-Betrieb. . . . . . . . . . . . . . . 48A2 Wirkungsgrad-Kennlinie fr mehrstufige oder modulierende Brenner oder fr modulierende Feuerungsfhrung . . . . . . 50A3 Einfluss der mittleren Kesseltemperatur und der Kondensation der Rauchgasfeuchte 50Anhang B Beispi

18、ele . . . . . . . . . . . . . . . . 53B1 Beispiel 1: lgefeuerter Kessel fr Einfamilienhaus. . . . . . . . . . . . . . . 53B2 Beispiel 2: Pelletgefeuerter Kessel fr Verwaltungsgebude . . . . . . . . . . . . 55Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Benennungsindex deutsch . . . . . . .

19、 . . . . . . 62VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vor

20、behalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Lis

21、te der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2067.Page7.7 Systems for solar heating support (solar heating systems) . . . . . . . . . . . 387.8 District heat transfer stations. . . . . . . . 387.9 Distributed heat generators for individual space

22、heating . . . . . . . . . . 388 From the demand to the energy effort for cold generation . . . . . . . . . . . . . . . . 428.1 Electrical effort for compression chillers . 42 8.2 Thermal effort for absorption chillers . . . 43 9 Electrical effort for heat generators . . . . . 439.1 Electrical effort

23、 for additional components 439.2 Electrical effort for boilers . . . . . . . . . 439.3 Electrical effort for other heat generators . 46Annex A Derivations . . . . . . . . . . . . . . . 48A1 Utilisation-ratio curve for boilers in on/off operation . . . . . . . . . . . . . . 48A2 Efficiency curve for

24、multi-stage or modulating burners or for modulating furnace control . . . . . . . . . . . . . . . 50A3 Influence of mean boiler temperature and flue gas moisture condensation . . . . . . 50Annex B Examples . . . . . . . . . . . . . . . . 57B1 Example 1: Oil-fired boiler for single-family home. . . .

25、 . . . . . . . . . 57B2 Example 2: Pellet-fired boiler for administration building. . . . . . . . . . . 59Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Term index English . . . . . . . . . . . . . . . . 62Preliminary noteThe content of this standard has been developed in strict accordance w

26、ith the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this standard without infringem

27、ent of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the internet at

28、www.vdi.de/2067.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8CD9NormCD - Stand 2013-12Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2013 VDI 2067 Blatt 40 / Part 40 3 EinleitungDer in der Richtlinienreihe VDI 2067 verfolgte Ge-dankengang zur energetischen Bewertung von Anla-gen der Te

29、chnischen Gebudeausrstung ist insbe-sondere niedergelegt in Richtlinien VDI 2067 Blatt 10 mit dem Referenz-Energiebedarf, Blatt 20 und Blatt 21 mit dem Energieaufwand der bergabe sowie dem Blatt 30 mit dem Energieaufwand der Verteilung. Konsequent wird die jahresmittlere Be-lastung des Erzeugersyste

30、ms aus dem in den voraus-gehenden Subsystemen bergabe und Verteilung entwickelten Bedarf abgeleitet; von ihr ist der jhrli-che Aufwand des Erzeugersystems, also auch seine Aufwandszahl abhngig. Dieser Zusammenhang und die strenge begriffliche Abstimmung auf den Gedan-kengang der Richtlinienreihe VDI

31、 2067 unterschei-det die vorliegende Richtlinie VDI 2067 Blatt 40 von Bewertungsanstzen in anderen Regelwerken.Es werden alle marktgngigen Erzeugersysteme be-handelt, neu auch dezentrale Wrmeerzeugungsanla-gen zur raumweisen Beheizung, die zugleich der bergabe dienen. Whrend bei den Nichtkesselsys-t

32、emen“ (Wrmepumpen, Blockheizkraftwerke, So-laranlagen, Fernwrmebergabestationen, Klteanla-gen) und auch Elektrozentralheizungskesseln vor-handene Berechnungsverfahren angewandt werden knnen, wird fr Kesselsysteme ein den gesamten Belastungsbereich abbildendes, damit auf die vorge-schalteten Anlagent

33、eile bergabe und Verteilung ge-nauer abstimmbares und zugleich einfacheres Be-rechnungsverfahren eingefhrt. Die zu diesem Zweck theoretisch abgeleiteten Nutzungsgrad- und auch Wirkungsgradkennlinien, fr die lediglich Nennwirkungsgrad und Bereitschaftswrmeabgabe bekannt sein mssen, geben die auf eine

34、m Prfstand gemessenen gengend genau wieder.Als weitere Abweichung von den Gepflogenheiten der Praxis wird im Einklang mit den Gesetzen der Thermodynamik der energetische Gewinn aus der Brennwertnutzung von den Gegebenheiten einer aus-reichenden Wasserabkhlung in der Nutzenbergabe abgeleitet und nich

35、t als eine feste Kesseleigenschaft behandelt.1 AnwendungsbereichDie Richtlinie regelt die Berechnung des Energieauf-wands der Erzeugung, also der Wrme- und Klteer-zeugung. Diese im Sinne der Thermodynamik eigent-lich unkorrekten Bezeichnungen sind abkrzende Fachausdrcke fr Gewinnungsprozesse, mit de

36、nen die Nutzenergiearten (Zielenergien) Wrme oder Klte zum Zweck des Heizens, Trinkwassererwr-mens oder Khlens bereitgestellt werden. Die Ge-IntroductionThe approach to the energy performance evaluation of building services installations as followed by the series of standards VDI 2067 has been elabo

37、rated particularly in the standards VDI 2067 Part 10, deal-ing with the reference energy demand, Part 20 and Part 21, pertaining to the energy effort for transfer, and Part 30, on the energy effort for distribution. Log-ically, the mean annual load on the generation system results from the demand as

38、 derived for the subsys-tems of transfer and distribution in the preceding standards; this load determines the annual effort for the generation system and, thus, its effort number. It is this correlation, and the strict terminological agree-ment with the approach of the series of standards VDI 2067,

39、 which distinguishes VDI 2067 Part 40 from the evaluation approaches in other technical rules.All marketable generation systems are considered, also which is novel distributed heat generation systems for individual space heating, which serve for transfer at the same time. Existing calculation meth-o

40、ds can be used for “non-boiler systems” (heat pumps, combined heat and power systems, solar heating systems, district heat transfer stations, chiller systems) and also for electric central-heating boilers. For boiler systems, however, a calculation method is introduced which maps the entire load ran

41、ge and, therefore, allows closer agreement with the upstream subsystems of transfer and distribution while being less complicated at the same time. The utilisation-ra-tio and efficiency curves derived theoretically for this purpose, which require only the rated efficiency and standby heat loss to be

42、 known, represent the curves measured in a test facility with sufficient accuracy. As a further deviation from standard practice, in ac-cord with the laws of thermodynamics, the energy gain from the use of the higher heating value is de-rived from the conditions of sufficient cooling-down of water i

43、n the subsystem of benefit transfer, rather than treating it as an invariable boiler characteristic. 1 ScopeThe standard specifies the calculation of the energy effort for generation, i. e. generation of heat and cold. These terms, albeit actually incorrect from the view-point of thermodynamics, are

44、 brief technical terms subsuming extraction processes by which the useful-energy types (target energies) heat or cold are made available for the purpose of space heating, potable-water heating or cooling. The extraction processes do B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8CD9NormCD - Stand 2013-1

45、2All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2013 4 VDI 2067 Blatt 40 / Part 40winnungsprozesse beinhalten nicht immer und allein einen Energiewandlungsprozess; sie knnen auch als Energiebertragungsprozess wirken (bersicht siehe Bild 1). Dabei knnen als Einsatzenergien solche aus der

46、Umwelt, aus Brennstoffen (feste, flssige und gasfrmige) oder elektrische Energie dienen.Meistens sind die Erzeuger neben der Nutzenber-gabe und der Verteilung ein Untersystem einer Ge-samtanlage und wirken somit indirekt (z. B. mit dem Heizmittel Wasser bei Warmwasserheizung); sie wer-den aber auch

47、direkt zur Nutzenbergabe eingesetzt (z. B. als Ofen). Im indirekten Einsatz knnen sie mit Ergnzungseinrichtungen kombiniert sein, mit denen sie wegen der Rckwirkung auf das Betriebsverhal-ten des Erzeugers gemeinsam energetisch zu bewer-ten sind. Ergnzungseinrichtungen sind z. B. Puffer-not always,

48、and not always only, comprise an energy conversion process; they can also act as energy trans-fer (overview see Figure 1). Input energies can be ex-tracted from the environment, or they can take the form of fuels (solid, liquid and gaseous) or electrical energy.In most cases, like benefit transfer a

49、nd distribution, the generators are a subsystem of an overall installa-tion, which means they are indirect-acting (e. g. using water as heat transfer medium in hot-water heating); however, they are also used directly for benefit trans-fer (e. g. as stove). When used indirectly, they can be combined with supplementary units, and such combi-nations shall then be treated jointly in the energy per-formance evaluation because of the repercussions on the operating