Baufachzeitung

18.08.2017

Bauwirtschaft Baufachzeitung

ErP-Regelungen in der Raumlufttechnik korrekt umsetzen

Ob Motoren, Ventilatoren oder Lüftungsgeräte – von der Ökodesign-Richtlinie sind zahlreiche Komponenten betroffen, die bei der Planung von raumlufttechnischen (RLT) Anlagen relevant sind. Mit der Richtlinie werden europaweit hohe Standards an energieverbrauchsrelevante Produkte in Bezug auf Technik, Wirtschaftlichkeit und Ökologie gesetzt. Um diesen Anforderungen in jedem Fall gerecht zu werden, ist es wichtig, dass Anlagenbetreiber, -hersteller und Fachplaner auf kompetente Partner vertrauen können, wie zum Beispiel der WOLF Anlagen-Technik aus Geisenfeld.

RLT-Anlagen müssen nicht nur die Anforderungen für Lüftungsgeräte, sondern auch die für Ventilatoren und Motoren erfüllen.

Grundlegendes zur Ökodesign-Richtlinie
Mit der Ökodesign-Richtlinie ErP 2009/125/EG – ErP steht für Energy related Products = energieverbrauchsrelevante Produkte – soll innerhalb der Europäischen Union ein einheitlicher Rahmen geschaffen werden, um die Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung festzulegen. Ziel ist, bis 2020 die Primärenergie und die CO2-Emissionen um jeweils 20 Prozent zu reduzieren sowie den Anteil an Erneuerbaren Energien auf 20 Prozent zu steigern. Für das Jahr 2030 liegen diese Werte bei 30, 40 sowie 27 Prozent.

Vor diesem Hintergrund wurden sämtliche energieverbrauchsrelevanten Produkte in sogenannte Lose unterteilt, die die spezifischen Ökodesign-Anforderungen an die jeweilige Produktgruppe festlegen. Das Ergebnis sind 31 durchnummerierte Lose sowie sieben Lose ohne fortlaufender Nummer. Hierbei geht es in erster Linie um relevante Umweltaspekte wie einen niedrigeren Energie- und Ressourcenverbrauch und Reduzierung der Schadstoffkonzentrationen. Bei der Produktentwicklung ist die Steigerung der Energieeffizienz und die Verringerung des Energieverbrauches im Fokus.

Als Grundlage für die Anforderungen dienen produktbereichsspezifische Vorbereitungsstudien verschiedener europäischer Forschungsinstitute und Fachgremien. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen wurden schließlich in der von der EU-Kommission für alle Mitgliedsstaaten verbindlich umzusetzenden und einzuhaltenden EU-Verordnungen Nr. 1253/2014 festgeschrieben.
Eine EU-Verordnung ist ein Rechtsakt, der direkt und automatisch in allen Mitgliedsstaaten gültig ist!
Die Einhaltung dieser Anforderungen wird durch die CE-Kennzeichnung gewährleistet, eine gesonderte Zertifizierung ist nicht geplant. Darüber hinaus muss der Hersteller in den technischen Unterlagen des Produkts sowie auf seiner Website die Einhaltung hinreichend dokumentieren.

Wenn mehrere Verordnungen auf ein Produkt zutreffen, müssen diese parallel erfüllt werden, auch wenn sie ansonsten unabhängig voneinander sind. So sind bei RLT-Anlagen neben der Verordnungen für Lüftungsanlagen bei Inverkehrbringen oder Inbetriebnahme auch die Verordnungen für Ventilatoren und Motoren einzuhalten.
Den Ventilatoren, als größte Stromverbraucher und Herz jeder RLT-Anlage, sollte im Bezug auf die ErP-Anforderungen besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Deshalb wird im Folgenden zuerst auf die für RLT-Anlagen relevanten Aspekte aus diesen beiden EU-Verordnungen eingegangen, bevor die konkrete Verordnung für Lüftungsgeräte thematisiert wird.

Kriterien für Motoren
Die Verordnung (EG) 640/2009 legt die Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren fest. Darunter fallen eintourige Dreiphasen-50-Hz- oder -50/60-Hz-Käfigläufer-Induktionsmotore mit folgenden Eigenschaften:

  • 2 bis 6-polig, Nennspannung bis 1.000 V
  • Nennausgangsleistung zwischen 0,75 und 375 kW
  • für den Dauerbetrieb ausgelegt.

Ausgenommen sind Motoren:

  • für den Betrieb in einer Höhe über 1.000 m
  • bei Umgebungstemperaturen über 40°C
  • bei Betriebshöchsttemperaturen über 400°C
  • bei Umgebungstemperaturen unter - 15°C (beliebiger Motor) bzw. unter 0°C (wassergekühlter Motor)
  • bei Kühlflüssigkeitstemperaturen unter 5°C oder über 25°C
  • für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen

So sind nach Ökodesign-Richtlinie bereits seit dem 16.06.2011 lediglich Motoren zulässig, die dem Effizienz-niveau IE2 entsprechen, also eine Nenn-Mindesteffizienz von über 94 Prozent im Betrieb erfüllen. Ab dem 01.01.2016 wird die nötige Effizienz bei Motoren mit mehr als 7,5 kW Leistung auf den Standard IE3 oder IE2 mit Leistungsregelung angehoben. Ab dem 01.01.2017 gelten diese hohen Anforderungen dann auch für Motoren im kleinen Leistungsbereich.

Kriterien für Ventilatoren
Eine ähnlich gestaltete Verordnung findet sich mit (EU) 327/2011 auch für die umweltgerechte Gestaltung von Ventilatoren, die durch Motoren mit einer elektrischen Eingangsleistung von 125 W bis 500 kW betrieben werden und dessen Arbeit pro Masseeinheit 25 kJ/kg nicht übersteigt. Dies gilt für Axial-, Radial-, Querstrom- und Diagonalventilatoren, sowie explizit auch für Ventilatoren, die in andere energieverbrauchsrelevante Produkte installiert sind. Hierbei wird der Wirkungsgrad des kompletten Ventilatorsystems bestehend aus Regelungstechnik, Motor und Laufrad einschließlich Düse betrachtet, wobei beim Laufrad nur das Energie-effizienzoptimum und nicht der tatsächliche Betriebspunkt berücksichtigt wird. Die Verschärfung der Effizienz-anforderungen erfolgte hier bereits in zwei Schritten zum 01.01.2013 sowie zum 01.01.2015. Allerdings gibt es eine Vielzahl an Ausnahmen. Die Verordnung gilt u. a. nicht für Ventilatoren, wenn folgende Bedingungen vorliegen:
• Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen
• Betrieb als Noteinsatz
• Betriebstemperaturen über 100°C
• Betriebsumgebungstemperaturen über 65°C (für den Antriebsmotor des Ventilators, falls jener außerhalb des Luftstroms liegt)
• bei Jahresdurchschnittstemperaturen bzw. Betriebsumgebungstemperaturen unter 40°C (für den Antriebsmotor des Ventilators, falls jener außerhalb des Luftstroms liegt)
• bei Versorgungsspannungen größer als 1.000 V Wechsel- oder 1.500 V Gleichspannung
• in toxischen, korrosionsgefährdeten, zündfähigen oder abrasiven Bereichen

Zusammenfassend sind dies Ventilatoren, die zu Schutzzwecken eingebaut wurden und außerhalb festgelegter Temperaturbereiche liegen.

Kriterien für Lüftungsgeräte
Übergeordnet zu den beiden Verordnungen für Motoren und Ventilatoren ist bei der Erfüllung der Ökodesign-Richtlinie für RLT-Anlagen auch die Verordnung (EU) 1253/2014 für Lüftungsgeräte zu berücksichtigen. In diesem Beitrag wird der Schwerpunkt auf Nichtwohnraumlüftungsgeräte gelegt, die hauptsächlich mit Strom betrieben werden. Diese sind definiert durch einen Volumenstrom von mehr als 250 m3/h sowie – bei Werten zwischen 250 und 1.000 m3/h durch eine Festlegung und Erklärung des Herstellers, dass die Anlage nicht ausschließlich zur Wohnraumlüftung geeignet ist.


Wohnraum-
lüftungsanlagen (WLA)

Nichtwohnraum-
lüftungsanlage (NWLA)

Vmax < 250 m³/h

250 m³/h  <=  Vmax  <= 1000 m³/h

250 m³/h <= Vmax  <= 1000 m³/h

Vmax > 1000 m³/h

immer

Lt. Hersteller ausschließlich für  Wohnraumlüftung bestimmt

Lt. Hersteller nicht ausschließlich für  Wohnraumlüftung bestimmt

immer

Tabelle 1: Unterscheidung von Wohnraumlüftungsanlagen und Nichtwohnraumlüftungsanlagen

Ausgenommen sind:

  • einfach (Zu- oder Abluft) wirkende und mit einem oder mehreren unabhängigen Ventilatoren mit einer elektrischen Leistung unter 30 W arbeitende Lüftungsanlagen
  • zweifach (Zu- und Abluft) wirkende und je Luftstrom weniger als 30 W an elektrischer Gesamtleistung verbrauchende Lüftungsanlagen
  • Anlagen, die für den Einsatz in explosionsfähiger Atmosphäre vorgesehen sind
  • ausschließlich für den Notfallbetrieb ausgelegte Anlagen
  • Anlagen, die mit Fördermitteltemperaturen über 100°C arbeiten
  • Anlagen, deren Motorumgebungstemperatur im Betrieb über 65°C liegt
  • Anlagen, bei denen die Fördermitteltemperatur oder die Umgebungstemperatur des Antriebsmotors, wenn dieser außerhalb des Luftstroms liegt, -40 °C unterschreitet.
  • Anlagen, bei denen die Eingangsspannung größer ist als 1.000 V Wechsel- oder 1.500 V Gleichstrom
  • Anlagen, die in giftigen, korrosionsgefährdeten, entzündlichen oder abrasiven Umgebungen betrieben werden
  • Anlagen, die über Küchengeräte als Dunstabzugshauben eingestuft sind
  • Anlagen, die eine Wärmerückgewinnung und eine Wärmepumpe (Luft/Luft) zur Wärmegewinnung enthalten, die zum Heizen oder Kühlen über die Möglichkeiten des Wärmerückgewinnungssystems hinaus betrieben werden, wobei die Wärmepumpe die Energie aus den Anlagenluftströmen entzieht.

Allgemein formuliert bedeutet das: Betroffen sind Lüftungsgeräte, deren Hauptfunktion der Luftaustausch zum Schutz von Gesundheit und Bausubstanz ist.

Diese Geräte sollten laut EU-Verordnung in Bezug auf ihren Energieverbrauch im laufenden Betrieb schrittweise umweltfreundlicher gestaltet werden. Dabei begann die Übergangsfrist bereits im 1. Quartal 2014, strengere Grenzwerte gelten jeweils ab dem 01.01.2016 sowie dem 01.01.2018. Das Einhalten der Grenzwerte wird durch das CE-Zeichen und durch eine EG-Konformitätserklärung gewährleistet. Dabei handelt es sich um eine Eigen-erklärung des Hersteller, die bestätigt, dass die Produkte mit den Anforderungen übereinstimmen. Zusätzlich werden – wie es die Verordnung fordert – Messungen und Berechnungen durchgeführt. Zur Markt-überwachung werden einzelne Geräte durch autorisierte Stellen überprüft und deren Effizienz ausgewertet. Hierfür sind detaillierte Kriterien festgelegt.

Wichtige Unterscheidung
Unterschieden wird bei den Effizienzkriterien für Nichtwohnraumlüftungsgeräte zwischen Ein-Richtungs- und Zwei-Richtungs-Lüftungsanlagen. Eine Ein-Richtungs-Lüftungsanlage ist eine reine Zu- oder Abluftanlage (einfach wirkend), bei der ein mechanisch erzeugter Luftstrom durch einen natürlichen (Nachströmung oder Überströmung) ausgeglichen wird. Diese Produkte müssen laut Ökodesign-Richtlinie ab 2016 drehzahlgeregelt betrieben werden bzw. sie müssen über einen Mehrstufenantrieb verfügen. Auf diese Weise wird eine exakte Anpassung der Leistung an den tatsächlichen Bedarf gewährleistet. Darüber hinaus müssen sie, je nach elektrischer Leistung über oder unter 30 kW, eine statische Mindestventilatoreffizienz im Betriebspunkt unter Berücksichtigung von Laufrad, Antrieb, Motor und Regelung einhalten. Ist ein Filter vorhanden, muss darüber hinaus ein vorgegebener SFPint eingehalten werden. Er gibt mit der maximalen internen spezifischen Ventilatorleistung das Verhältnis zwischen dem inneren Druckabfall im Lüftungsgehäuse und der Ventilatoreffizienz an.

Bei Zwei-Richtungs-Lüftungsanlagen handelt es sich hingegen um Geräte, die über ein Zu- und Abluftgebläse (zweifach wirkend) verfügen. Ab 2016 müssen diese ebenfalls über eine Drehzahlregelung bzw. einen Mehrstufenantrieb, sowie zwingend über ein Wärmerückgewinnungssystem verfügen. Eine definierte SFPint-Vorgabe ist auch hier einzuhalten. Wenn ein oder beide Filter der Bezugskonfiguration fehlen, sinkt der Grenzwert des SFPint.


Ein-Richtungs-Lüftungsanlagen (ELA)

Zwei-Richtungs-Lüftungsanlagen (ZLA)

Reine Zuluft- oder Abluftanlagen, bei der der mechanisch erzeugte Luftstrom durch natürliche Luftzufuhr oder -abfuhr ausgeglichen wird.

Lüftungsanlagen mit Zuluft- und Abluftgebläsen.

  • Drehzahlgeregelt bzw. Mehrstufenantrieb
  • Mindestventilatoreffizienz
  • SFPint Vorgabe wenn Filter vorhanden
  • Drehzahlgeregelt bzw. Mehrstufenantrieb
  • SFPint Vorgabe
  • WRG zwingend erforderlich; mit Vorgabe des ηt  und Bypass bzw. Leistungsregelung

Tabelle 2: Auch zwischen einfach und zweifach wirkenden Lüftungsanlagen wird unterschieden.


Einzelheiten des SFPint
Die interne spezifische Ventilatorleistung ist der Anteil des elektrischen Leistungsbedarfs pro m3/s , der benötigt wird, um die Luftmenge durch die Wärmerückgewinnung und deren zugehörige Filter befördern zu können. Dabei werden die Druckverluste bei Nennluftmenge im Betriebspunkt der trockenen Wärmerückgewinnung und der sauberen Filter, sowie der statische Wirkungsgrad des Ventilators inklusive Antrieb und Regelung ermittelt. Der SFPint wird für jeden Luftstrom einzeln berechnet und addiert. Die Summe darf die Grenzwertvorgaben (Berechnung gem. Tabelle 3 + 4) nicht überschreiten!


 

 Ein-Richtungs-Lüftungsanlagen (ELA)

Ab 2016

ηstat. inkl. Antrieb = 6,2 % * ln(P) + 35%
ηstat. inkl. Antrieb = 56,1 %
SFPint <= 250; wenn Filter vorhanden

P<=30 kW
P > 30 kW

Ab 2018

ηstat. inkl. Antrieb = 6,2 % * ln(P) + 42%
ηstat. inkl. Antrieb = 63,1 %
SFPint <= 230; wenn Filter vorhanden

P<=30 kW
P > 30 kW

Tabelle 3: Die einzuhaltenden Werte für Einrichtungs-Lüftungsanlagen ...
 

Zwei-Richtungs-Lüftungsanlagen (ZLA)

 

Kreislaufverbundsysteme

Alle anderen WRG-Systeme

Ab 2016

SFPint <= 1700 + E - 150 * V - F
SFPint <= 1400 + E - F

SFPint <= 1200 + E- 150 * V - F
SFPint <=   900 + E - F

V <   2
V >= 2

Ab 2018

SFPint <= 1600 + E - 150 * V - F
SFPint <= 1300 + E - F

SFPint <= 1100 + E - 150 * V - F
SFPint <=  800 + E – F

V <   2
V >= 2

Tabelle 4: … sowie für Zweirichtungs-Lüftungsanlagen ab 2016 und 2018 werden hier dargestellt.


Einzelheiten zum ηt
In jedem Fall aber besteht eine Pflicht zur Wärmerückgewinnung unter Vorgabe des thermischen Übertragungs-grades ηt. Dieser gibt das Verhältnis zwischen dem Anstieg der Zulufttemperatur sowie dem Rückgang der Fortlufttemperatur jeweils in Bezug auf die Außentemperatur an. Gemessen wird dieser Wert bei trockenen Bedingungen mit ausgeglichenem Massenstrom und bei Normbedingungen + 5 °C/+25 °C (bei jeweils trockenen Bedingungen) nach DIN EN 308, ohne dass die Wärme der Ventilatormotoren oder die durch Leckagen entstehende Wärme berücksichtigt wird. Auch hier wird zwischen Kreislaufverbundsystemen und anderen Wärmerückgewinnungssystemen unterschieden. So gilt ab 2016 für Kreislaufverbundsysteme ein trockener Wirkungsrad von mindestens 63 Prozent, für alle anderen 67 Prozent. Ist der Wirkungsgrad ηt höher als von der Verordnung gefordert, wird ein Effizienzbonus auf den SFPint gewährt – d. h. es darf je zusätzlichem Prozentpunkt Wirkungsgrad 30 W/(m3/s) (Kompensationswert „E“ in der Tabelle 4 + 5) mehr Strom verbraucht werden. Darüber hinaus fordert die Verordnung für alle Wärmerück-gewinnungssysteme einen Bypass oder eine Leistungsregelung.
Ab 2018 gelten dann noch strengere Effizienzkriterien mit einem Mindestwirkungsgrad von 68 % bei Kreislaufverbundsystemen und mindestens 73 Prozent bei allen anderen Wärmerückgewinnungssystemen. Zusätzliche muss die RLT-Anlage – wenn sie über Filter verfügt – mit einer optischen oder akustischen Anzeige versehen sein, die meldet, wenn der Druckabfall an den Filtern den Maximalwert überschreitet.

Das Herzstück der raumlufttechnischen Anlage und gleichzeitig ihr größter Stromverbraucher: das Ventilatormodul.

Die Partner der WOLF Anlagen-Technik aus Geisenfeld können jetzt schon auf Nummer sicher gehen, denn auf alle technischen Berechnungen und Auslegungen der RLT-Geräte wird die Konformität bzw. der Gerätestatus gem. Richtlinie 1253/2014 der Kommission ausgewiesen. Für alle RLT-Geräte, die ab dem 01.01.2016 in Verkehr gebracht werden, können die relevanten Unterlagen und technischen Daten auf der Herstellerwebsite (www.wolf-geisenfeld.de) eingesehen werden.

Dazu gehören unter anderem: Art der Wärmerückgewinnung sowie der thermische Übertragungsgrad, Nennvolumenstrom, elektrische Eingangsleistung, maximale interne spezifische Ventilatorleistung, interner und externer Druckabfall sowie statischer Wirkungsgrad der Ventilatoren.


 

 

Kreislaufverbundsysteme

Alle anderen WRG-Systeme

Ab 2016

ηt  >= 63%
Effizienzbonus: E = (ηt  - 0,63) * 3000; E >= 0

ηt  >= 67%
Effizienzbonus: E = (ηt  - 0,67) * 3000;  E >= 0

Ab 2018

ηt  >= 68%
Effizienzbonus: E = (ηt  - 0,68) * 3000;  E >= 0

ηt  >= 73%
Effizienzbonus: E = (ηt  - 0,73) * 3000;  E >= 0

Tabelle 5: Wie hoch die Effizienzanforderung ist, hängt davon ab, ob es sich um ein Kreislaufverbundsystem oder ein anderes Wärmerückgewinnungssystem handelt.


Auf Nummer sicher gehen
Die einzuhaltenden Ökodesign-Anforderungen für RLT-Anlagen sind vielschichtig. Zur Anwendung kommt nicht nur die Verordnung für Lüftungsgeräte, sondern auch die für Motoren und Ventilatoren. Partner von WOLF Geisenfeld können sich bei der Konzeption und Umsetzung von raumlufttechnischen Anlagen auf qualitativ hochwertige Produkte unter Einhaltung aller relevanten Normen und Vorschriften verlassen. Unsere erfahrenen und kompetenten Vertriebsingenieure geben Ihnen die Sicherheit, dass die raumlufttechnischen Geräte für Ihr Projekt effizient und gesetzeskonform konfiguriert sind.

Weitere Informationen unter:
WOLF Internetseite www.wolf-geisenfeld.de
WOLF auf Facebook www.facebook.com/wolf.geisenfeld
WOLF auf YouTube www.youtube.com/WOLFanlagentechnik

Der Autor Martin Neubauer ist Vertriebsleiter Klimatechnik bei der WOLF Anlagen-Technik GmbH & Co. KG in Geisenfeld

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