VDI 4600-2012 Cumulative energy demand (KEA) - Terms definitions methods of calculation.pdf

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1、 ICS 01.040.27, 27.100 VDI-RICHTLINIEN Januar 2012 January 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Kumulierter Energieaufwand (KEA) Begriffe, Berechnungsmethoden Cumulative energy demand (KEA) Terms, definitions, methods of calculation VDI 4600 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Versi

2、on dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authoritative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (GEU) Fachbereich Ressourcenmanagement in der Energie- und Umwelttechnik VDI-Handbuch Ene

3、rgietechnik VDI-Handbuch Produktentwicklung und Konstruktion VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 1: Grundlagen und Planung VDI-Handbuch Ressourcenmanagement in der Umwelttechnik VDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 1: Bewertung/Stoffwerte VDI-Handbu

4、ch Wrme-/Heiztechnik Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:06.97Formereditions:06/97Zu beziehen durch/Available atBeuthVerlag GmbH,10772 BerlinAlleRechtevorbehalten /All rightsreserved(a) Verein DeutscherIngenieuree.V

5、., Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Begriffe 3 3 Formelzeichen und Indizes 5 4 Definition des kumulierten Energieaufwands (KEA) . 6 4.1 Lebenszyklus (Herstellung, Nutzung, Entsorgung) 6 4.2 Beitrge zum kumulierten Energieaufwand . 7 5

6、Bereitstellungsnutzungsgrade 8 6 Bilanzen . 10 6.1 Bilanzgrenzen 10 6.2 Bilanzelemente . 11 6.3 Stoffbilanzen 13 6.4 Energiebilanzen 13 7 Methoden zur Ermittlung des kumulierten Energieaufwands . 14 7.1 Abgrenzung bentigter Angaben und Randbedingungen 14 7.2 Methoden . 15 Schrifttum 22 Preliminary n

7、ote . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Terms and definitions . 3 3 Symbols and indices . 5 4 Definition of cumulative energy demand (KEA) . 6 4.1 Life cycle (production, use, disposal) . 6 4.2 Contributions to the cumulative energy demand . 7 5 Overall efficiencies of supply . 8 6 Balances 10 6.1 Bala

8、ncing boundaries . 10 6.2 Balance-sheet items 11 6.3 Material balances 13 6.4 Energy balances 13 7 Methods for the determination of the cumulative energy demand 14 7.1 Required data and boundary conditions . 14 7.2 Methods 15 Bibliography . 22 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - S

9、tand 2012-04 2 VDI 4600 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronis

10、chen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenam

11、tlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4600. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements

12、and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright

13、 is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/460

14、0. Einleitung Im Zuge der Technikbewertung und Technikfol-genabschtzung wird es mehr und mehr blich, dass man Produkte und Dienstleistungen unter Aspekten wie Aufwand und Ressourcenbelastung dazu gehren sowohl der Energieaufwand als auch die Emissionen quantifiziert und analysiert, um mglichst umfan

15、greiche Informationen fr eine unter dem Aspekt Umweltvertrglichkeit optimier-te Konstruktion und Fertigung wie auch Gebrauch und Beseitigung der Produkte bereitzustellen. Diese Richtlinie soll dazu beitragen, energietechni-sche Daten in einem einheitlichen Grundrahmen verfg- und vergleichbar zu mach

16、en. Sie be-schrnkt sich auf den Teilaspekt der Bilanzierung des kumulierten Energieaufwands (KEA), der unter anderen bei der kobilanz oder Lebenszyklusana-lyse (LCA) nach DIN EN ISO 14004 ein wichtiger Kennwert fr eine energetische Ressourceneffizi-enz und eine kologische Bewertung des jeweils betra

17、chteten Systems sein kann. Eine kobilanz konzentriert sich auf die Umwelt-aspekte und potenziellen Umweltwirkungen (z. B. Nutzung von Ressourcen und die Umweltauswir-kungen von Emissionen) im Verlauf des Lebens-wegs eines Produkts von der Rohstoffgewinnung, ber Produktion, Anwendung, Abfallbehandlun

18、g, Recycling bis zur endgltigen Beseitigung. Die Systemgrenze und der Detaillierungsgrad einer KEA-Berechnung und einer kobilanz hngen vom Untersuchungsgegenstand und von der vorge-sehenen Fragestellung der Studie ab. Tiefe und Breite knnen je nach der Zielsetzung betrchtlich schwanken. Introduction

19、 In the course of technology assessment it is getting increasingly common to quantify and analyse prod-ucts and services under aspects such as expenditure and burden on resources including both the de-mand for energy and the emissions in order to provide the most comprehensive information for an env

20、ironmentally compatible design and manufac-ture of the products just as their use and disposal. This guideline shall assist in making energy tech-nological data available and comparable within a uniform framework. It is confined to the partial aspect of balancing the cumulative energy demand (KEA) w

21、hich is among others in the ecological balance or LCA (life cycle assessment) in accor-dance with the DIN EN ISO 14004 one possible important characteristic value for an ecological assessment of the respective system under consid-eration. A life cycle assessment focuses on the environ-mental aspects

22、 and potential environmental im-pacts (e.g. use of resources and the environmental effects of emissions) in the course of the life cycle of a product from raw material recovery, through production, use, waste treatment, recycling up to final disposal. The system boundary and the level of detail of a

23、 KEA calculation and of a life cycle assessment depend on the object of investigation and on the foreseen question that the study attempts to an-swer. Depth and breadth can vary significantly depending upon the objective. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights

24、 reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 4600 3 Die Phase der Erstellung einer Sachbilanz ist die zentrale Phase einer kobilanz. Sie ist die Be-standsaufnahme von Input-/Outputdaten in Bezug auf das zu untersuchende System. Sie umfasst die Sammlung der Daten. Genau in dieser Ar

25、beitspha-se der Datenerfassung bietet der KEA wichtige Untersttzung. Da viele Auswirkungen mit dem KEA verbunden sind, kann die Bilanzierung des Kumulierten Ener-gieaufwands auch als Kurzkobilanz dienen 1. The phase of preparation of a life cycle inventory analysis is the central phase of a life cyc

26、le assess-ment. It is the inventory of input/output data with respect to the system to be investigated. It includes the collection of data. The KEA offers important support precisely in this phase of data compilation.Since many effects are associated with the KEA, the balancing of cumulative energy

27、demand can also serve as short life cycle assessment 1. 1 Anwendungsbereich In dieser Richtlinie wird bewusst nicht jedes Detail vorgeschrieben, sodass der methodischen Weiter-entwicklung und Anwendung Mglichkeiten offen gelassen werden. Bei der Ermittlung des KEA fr Produkte und Dienstleistungen er

28、hlt man eine Basis fr die Berechnung bzw. Hinweise auf die damit verbundenen Materialaufwendungen, die Wahl der Werkstoffe und der Prozesstech-nik unter energetischen Gesichtspunkten, die energetische Bedeutung der Behandlung benutzter Gter durch Teil-, Komponenten- oder Stoffrckfhrung, energetische

29、 Nutzung und Entsorgung, den Einfluss der Nutzungsdauer energiever-brauchender oder umwandelnder konomischer Gter (Produkte und Dienstleistungen) unter energetischen Gesichtspunkten und mit Energieumwandlungen bei Herstellung, Be-trieb und Beseitigung verbundene Emissionen. Der KEA ermglicht die ene

30、rgetische Beurteilung und den Vergleich von Produkten und Dienstleis-tungen. Die mit dieser Richtlinie quantifizierbaren Daten des KEA bilden eine wichtige Basis, um die Prioritten von Energieeinsparpotenzialen in ihrem komplexen Zusammenhang zwischen Konstrukti-on, Herstellung, Nutzung und Entsorgu

31、ng aufzu-zeigen. Sofern es die Datenbasis ermglicht, kann der KEA in fossile, nukleare und regenerative Anteile aufge-teilt werden. Dies kann bei der Ermittlung von energiebedingten Emissionsbilanzen von Vorteil sein. 1 Scope In a conscious move, not every detail is prescribed in this guideline, so

32、that possibilities are left open for methodical further development and applica-tion. In the course of determining the KEA of products and services one obtains a basis for the calculation of respectively indications on the related materials expenditures, the selection of materials and process techno

33、l-ogy with respect to energy criteria, the relevance of the treatment of used goods through energetic exploitation and disposal as well as through the recycling of parts, compo-nents or materials under energy aspects, the influence of the service life of energy con-suming or energy converting econom

34、ic goods (products and services) under energy aspects, and the emissions related to energy conversions during production, use and disposal. The KEA allows the evaluation and comparison of products and services with respect to energy crite-ria. The data on the KEA which can be quantified by means of

35、this guideline form an important base in order to point out the priorities of energy saving potentials in their complex relationship between design, production, use and disposal. As far as the database permits, the KEA can be divided into fossil, nuclear and regenerative shares. This can be advantag

36、eous while determining en-ergy-induced emission balance-sheets. 2 Begriffe In der vorliegenden Richtlinie werden die nachfol-gend aufgefhrten Begriffe verwendet: Anmerkung: Weitere Begriffe finden sich in der Richtlinie VDI 4661. 2 Terms and definitions For the purposes of this guideline, the follow

37、ing terms and definitions apply: Note: For further terms and definitions see guideline VDI 4661. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 4600 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Abwrme Alle den betrachteten Bilanzraum verlassend

38、e thermische Energiestrme. Anmerkung: Sie ist Bestandteil der Energieverluste und setzt sich aus Konvektions-, Leitungs- und Strahlungsverlusten sowie der thermischen Enthalpie der austretenden Stoffstrme zusammen. Sie kann im Rahmen einer Abwrmenutzung in einem anderen Prozess gezielt genutzt werde

39、n. Brennwert (oberer Heizwert, Hs) Der Brennwert gibt die Reaktionsenthalpie bei vollstndiger Verbrennung an, sofern der bei der Verbrennung gebildete Wasserdampf vollstndig kondensiert wird. Endenergie (EE) Energieinhalt aller primren und sekundren Ener-gietrger, die dem Verbraucher letztlich zur V

40、erf-gung stehen. Anmerkung: Dieser Wert ist bereits vermindert um smtliche Transport- und Umwandlungsverluste, den nicht energetischen Verbrauch und den Eigenbedarf etwa bei der Stromerzeu-gung in Kraftwerken die auf dem Weg zum Endverbraucher anfallen. Beispiele sind Benzin an der Tankstelle, Strom

41、 aus der Steckdose oder Fernwrme im Haushalt. Energieverbrauch Fr die Deckung des Energiebedarfs aufgewendete Menge bestimmter Energieformen unter realen Bedingungen. Heizwert (unterer Heizwert, Hi) Der Heizwert gibt die Reaktionsenthalpie bei voll-stndiger Verbrennung an, sofern das bei der Ver-bre

42、nnung gebildete Wasser in gasfrmigem Zu-stand anfllt. Anmerkung: Die Differenz zwischen Brennwert und Heiz-wert entspricht (siehe auch DIN 5499) der Verdampfungsent-halpie des entsprechenden Wasserdampfs bei 25 C (2442 kJ/kg). Kuppelproduktion Herstellung zumindest zweier Produkte, wobei die Produkt

43、ion des einen zwangslufig den Anfall des anderen verursacht. Kuppelprodukte In einem Produktionsgang zwangslufig und gleich-zeitig anfallenden zwei oder mehrere Produkte. Nutzenergie Alle technischen Formen der Energie, die der Ver-braucher letztlich bentigt, also Wrme, mechani-sche Energie, Licht,

44、elektrische und magnetische Feldenergie (z. B. fr Galvanik und Elektrolyse) und elektromagnetische Strahlung, um Energie-dienstleistungen ausfhren zu knnen. Waste heat All the energy flows dissipating from the balancing space under consideration. Note: It is a component of the energy losses and is c

45、omposed of convection, conduction and radiation losses as well as the thermal enthalpy of the emergent mass flows. It can be used selectively in another process in the course of waste heat recovery. Superior calorific value (upper calorific value, Hs) The superior calorific value specifies the react

46、ion enthalpy during complete combustion, provided the water vapour formed during combustion is fully condensed. Final energy (EE) Energy content of all primary and secondary en-ergy carriers that are ultimately available to the consumer. Note: This value is already reduced by all kinds of transport

47、and conversion losses, non-energy consumption and auxiliary power for instance during power generation in power plants which accrue on the way to the end consumer. Examples are petrol at the petrol pump, power from the power socket or district heating in the household. Energy consumption Energy cons

48、umption is the quantity of certain en-ergy forms spent for meeting energy demand under real conditions. Inferior calorific value (lower calorific value, Hi) The inferior calorific value specifies the reaction enthalpy during complete combustion, provided the water formed during combustion accrues in

49、 gaseous state. Note: The difference between superior calorific value and inferior calorific value (see also DIN 5499) corresponds to the vaporisation enthalpy of the respective water vapour at 25 C (2442 kJ/kg). Co-production Production of at least two products, the production of one necessarily causing the occurrence of the other. Co-products Two or more products arising necessarily and si-multaneously in one production process. Effective energ