Schlüsselwörter
(Deutsch)
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TP0081;F-Elektrizitätstechnologien & -anwendung
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Wärmerückgewinnung in USV-Anlagen (Unterbrechungsfreie StromVersorgung): Analyse mehrjähriger Messdaten einer Anlage, Marktanalyse Schweiz und Hochrechnung auf das gesamtschweizerische Kosten- und Energiesparpotenzial. Zielsetzung: Beurteilung des Nutzens und des Marktes für Wärmerückgewinnungssysteme für Gross-USV-Anlagen. Lösungsweg: Ermitteln und Analysieren von mehrjährigen Betriebsdaten einer bestehenden USV-Wärmerückgewinnungsanlage, Abschätzen des Marktvolumens und des Energierückgewinnungspotentials in der Schweiz.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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USV-Anlagen (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) erzeugen grosse Verlustleistungen, die mit Kühlaggregaten abgeführt werden müssen.
awtec hat eine bisher einzigartige USV-Anlage mit integrierter Wärmerückgewinnung (WRG) entwickelt und 2001 installiert (Gebäude Gretag/SAP in Regensdorf), die bis heute störungsfrei in Betrieb ist. Mit dieser Anlage kann die Verlustwärme zurückgewonnen und dazu auch elektrische Energie für die Kühlanlage eingespart werden.
Aus den Messdaten ist ersichtlich, dass die Anlage während der Heizperiode praktisch die gesamte Verlustwärme (ca. 20 MWh/Jahr) ans Heizsystem abgegeben hat. Die energieoptimierte Kälteanlage des Gebäudes besitzt jedoch eine eigene WRG-Anlage, die die Wärme zurückgewinnt. Deshalb kann die reale jährliche Energieeinsparung nur mit ca. 4 MWh elektrischer Energie beziffert werden. Der Prototyp zeigt, dass das System robust funktioniert und in einem geeigneten System grosses Einsparungspotential (ohne zentrale WRG: 4 MWh elektrisch + 20 MWh Wärme) ohne erhöhte Investitionskosten besitzt.
Basierend auf der USV-WRG-Entwicklung, früheren BFE-Projekten und einer Marktrecherche wurden Szenarien für die Kühlung und Wärmerückgewinnung von USV-Anlagen generiert. Da die gleichen Konzepte auch für die Kühlung von anderen IT-Komponenten funktionieren, wurden diese mit betrachtet.
Bei der Analyse der Szenarien hat sich gezeigt, dass in diesem Bereich ein grosses Einsparpotential für elektrische Energie und für Wärme vorhanden ist.
Insbesondere die direkte Kühlung der IT-Komponenten mit Kühlwasser bietet gegenüber der gebräuchlichen Raumluftkühlung grosse Vorteile für die Rückgewinnung der Wärme und den Freecooling-Betrieb (Kühlung ohne Einsatz der Kältemaschine). Diese Systeme werden im Moment hauptsächlich für Spezialanwendungen oder als Notlösungen bei Überhitzungsproblemen eingesetzt.
Die passive Kühlung via Erdsonden, welche heute hauptsächlich bei Gebäuden mit kleinen Wärmepumpenanlagen verwendet werden, bietet aufgrund des Temperaturniveaus ein interessantes, kaum verbreitetes Konzept zur Kühlung von IT-Anlagen.
Weiter ist zu sehen, dass das Kosten- und CO2-Einsparungspotential von Systemen mit Wärmerückgewinnung je nach Anlagegrösse und -ausstattung grösser sein kann als beim üblicherweise bevorzugten Freecooling.
Um das grosse Energieeinsparungspotential ausschöpfen zu können, müssten allerdings die Lösungen im Markt bekannt sein und die Planung interdisziplinär mit Klima-, Heizungs- und IT-Technikern durchgeführt werden, was heute nicht der Fall ist. Nur mit interdisziplinärer Planung und systemübergreifendem Denken kann das optimale System aus den vorhandenen Komponenten erstellt werden.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
awtec AG für Technologie und Innovation
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Stahl,Stefan
Schlegel,Andreas
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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UPS units (uninterruptible power supply) generate large heat losses, which have to be dissipated with cooling units.
awtec has developed a unique UPS system with integrated heat recovery which was installed in 2001 (Building Gretag/SAP in Regensdorf) and which is still running error-free. With this system the waste heat can be recovered and electrical energy for the refrigeration system can be saved likewise.
The measured data shows that during the heating season, the unit transfers virtually all heat loss (about 20 MWh/year) to the heating system. The building’s refrigeration system, however, has its own heat recovery system, so the actual annual energy savings can be estimated to be only about 4 MWh of electricity. The prototype shows that awtec built a robust unit which – given an appropriate cooling and heating system – has the potential for high energy savings (without central heat recovery system: 4 MWh electric + 20 MWh thermal) without increased investment.
Based on the UPS heat recovery development, previous projects of the Swiss Department of Energy and a market research, scenarios for the cooling and heat recovery from UPS units were generated. Since the same concepts also apply to the cooling of servers and other IT components, they were also included in the analysis.
The scenario analysis shows that a high potential for savings of electric energy and heat exists in this area.
In particular, the direct cooling of the IT components with cooling water offers big benefits for heat recovery and free cooling (cooling without the use of the refrigeration system) compared to conventional air cooling. These direct cooling systems are currently mainly used for special applications or as a fallback in case of overheating problems.
Passive cooling through ground sources, which are now mainly used for buildings with small heat pump systems, provides an interesting approach to the cooling of IT equipment due to the temperature level.
It can further be noted that the cost and CO2 saving potential of systems with heat recovery, depending on plant size and equipment, may be greater than of the usually preferred freecooling.
To realize the great potential to save energy, the solutions have to be known in the market and the panning process of the building has to be conducted interdisciplinary with experts for air-conditioning and heating as well as IT technicians Today this is not the case. Only by interdisciplinary planning and cross-system thinking the best system can be created from available components.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
awtec AG für Technologie und Innovation
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Stahl,Stefan
Schlegel,Andreas
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Schlussbericht
(Französisch)
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Des systèmes d'alimentation sans interruption (ASI) génèrent des pertes significantes, qui doivent être dissipées avec installations réfrigérantes.
awtec a développée un système ASI unique avec récupération de la chaleur intégrée qui était installé en 2001 (bâtiment Gretag/SAP à Regensdorf) et fonctionne sans problème jusqu’à présent. Avec ce système, la chaleur perdue peut être récupérée et l’énergie électrique demandée par le système de réfrigération peut être économisée.
Le mesurage montre que pendant la saison de chauffage, quasi toutes les pertes de chaleur (environ 20 MWh/an) étaient transférées au système de chauffage. Puisque le système de réfrigération du bâtiment a sa propre récupération de la chaleur, les économies d'énergie électrique réelles annuelles peuvent être estimées qu'environ 4 MWh. Le prototype montre la fonction robuste du système qui donne la possibilité d’économiser beaucoup d’énergie (sans récupération de la chaleur centrale: 4 MWh électrique + 20 MWh chaleur) sans augmenter les investissements.
Sur la base du développement de l’ASI avec récupération de chaleur, des projets précédents au BFE et d’une étude de marché, on a généré des scénarios pour le refroidissement et la récupération de la chaleur des systèmes ASI. Puisque les mêmes concepts s'appliquent également au refroidissement des serveurs et à autres composantes de l’informatique, ils étaient aussi considérés.
Dans l'analyse des scénarios on a constaté la possibilité de grandes économies d'énergie électrique et thermique dans ce domaine.
En particulier, le refroidissement direct des composants informatiques avec un système de refroidissement par eau donne de gros avantages pour la récupération de la chaleur et le free cooling (refroidissement sans utilisation du refroidisseur) en comparaison au refroidissement à air conventionnel. Ces systèmes sont actuellement utilisés principalement pour des applications spéciales ou comme solution en cas de problèmes de surchauffe.
Le refroidissement passif avec sondes géothermiques, qui sont aujourd'hui principalement utilisées pour les bâtiments avec des systèmes de petite pompe à chaleur, offre une intéressante approche au refroidissement des équipements informatiques en raison des niveaux de température.
L’analyse montre aussi que la réduction des coûts et de CO2 potentielle des systèmes de récupération de chaleur, dépendant du système et l’environnement, peut être supérieure à celle du freecooling.
Pour réaliser le grand potentiel d'économies d'énergie, les solutions devraient être connus dans le marché et la conception des bâtiments doit être exécutée interdisciplinairement avec des techniciens d’aération, de chauffage et de refroidissement, ce qui aujourd'hui n'est pas le cas. Seulement avec une planification interdisciplinaire, le meilleur système contenant des éléments existants peut être créé.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
awtec AG für Technologie und Innovation
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Stahl,Stefan
Schlegel,Andreas
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