Energieeffizienz… im Europa

Energieeffizienz…
... im Europa-Park durch intelligente
Lüftungsregelung
09 I 2008
Edgar Mayer
Produktmanager
CentraLine c/o Honeywell GmbH
Über 100 Attraktionen und zahlreiche Shows auf rund 85 Hektar Fläche –
der Europa-Park Rust, Deutschlands größter Freizeit- und Familienpark,
setzt Maßstäbe: sowohl in Bezug auf Größe und Attraktivität als auch hinsichtlich der Energieeffizienz. Hierfür setzt die technische Leitung des
Parks nicht nur auf Wärme-Pumpen und Solaranlagen, sondern auch auf
intelligente Regelungstechnik. So auch im Magic-Cinema-4D-Kino, das die
Zuschauer in eine neue Dimension entführt. CentraLine-Regler steuern die
komplexe Lüftungsanlage so energieeffizient, dass der Energieverbrauch
deutlich gesenkt werden konnte. Mit ihrer vorausschauenden Betrachtung
hinsichtlich der Entwicklung des Energieverbrauchs reagiert die
Geschäftsführung des Europa-Parks auf die zunehmende Umweltbelastung
und die steigenden Energiepreise.
Der Europa-Park
Seit der Eröffnung im Sommer 1975 haben über 74 Millionen Menschen
den Park besucht. Mit über vier Millionen Besuchern im vergangenen Jahr
ist der Europa-Park der besucherstärkste saisonale Park weltweit, der mit
Abstand größte Freizeitpark in Deutschland und das meist besuchte Tourismusziel Deutschlands nach dem Kölner Dom. Der Park ist ein Familienunternehmen, in das die Familie Mack bereits über 500 Millionen Euro investierte und das in der Hauptsaison bis zu 3.500 Mitarbeiter beschäftigt.
Rund 100 Attraktionen und internationale Shows garantieren Spaß und
Unterhaltung für die ganze Familie. Längst ist der Europa-Park dabei mehr
als nur ein klassischer Freizeitpark: eine renommierte Tagungsadresse und
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
ein beliebter Standort für Events und Fernsehproduktionen. Durch die vier
4-Sterne Erlebnishotels ist er darüber hinaus ein beliebtes Kurzurlaubsziel
für Gäste aus ganz Europa.
Bild 1: Der Europa-Park in Rust ist der besucherstärkste Freizeitpark Deutschlands.
Das 4D-Kino
Seit 2004 gehört auch das Magic Cinema 4D zu den Attraktionen des Parks.
Das Kino empfängt die Besucher in einer vierdimensionalen Welt: sehen, hören,
fühlen und begreifen. Der Film „Panda Vision“, eine Kooperation mit dem World
Wide Fund for Nature (WWF Deutschland) – der weltweit größten unabhängigen
Umweltorganisation –, entführt die Zuschauer in die Tierwelt und lässt sie die
Natur mit allen Sinnen spüren. Fische fangen, mit Schildkröten schwimmen und
Schlangen berühren – umgeben von einem beeindruckenden Soundsystem und
auf einer riesigen Leinwand von 19 x 9 Metern. Überraschende 3D-Effekte
fesseln den Blick, die Nase erfasst unterschiedliche Düfte, die Haut spürt
frischen Wind oder ist umhüllt von Nebelschwaden. Für den besonderen Kick
sorgt ein so genannter „Bodyshaker“, der die Sitze während des Films vibrieren
lässt. Alles in allem Kino für alle Sinne.
Bild 2: Das 4D-Kino im Europa-Park in Rust ist nicht nur dreidimensional
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
Die 4D-Vorstellungen laufen von morgens 10:00 Uhr bis Parkschluss und
dauern jeweils 15 Minuten. Zwischen den einzelnen Vorführungen ist eine Pause
von ebenfalls 15 Minuten. Von 20.00 bis 24.00 Uhr werden mehrmals pro Woche
aktuelle Filme in herkömmlicher 2D-Technik vorgeführt, die von der 4D-Technik
des Kinos unterstützt werden: So wackeln etwa bei einem Erdbeben plötzlich
die Sitze. Die 4D-Technik stellt die Lüftungsanlage des Kinos dabei vor eine
große Herausforderung: Während des 4D-Kinobetriebes wird je nach Filmszene
auch der entsprechende Duft von der Decke aus eingesprüht. Bei den Unterwasser-Szenen werden so zum Beispiel geringe Mengen Meerwasserduft oder
bei Urwaldszenen Duft von frischem Gras versprüht. Damit der jeweilige Duft
sich nicht mit dem nächsten vermischt, muss er schnell wieder abgesaugt
werden. Denn die Zuschauer folgender Vorführungen sollen nicht anhand der
Restdüfte erahnen, was sie erwarten könnte. Auch aus diesem Grund läuft der
Kino-betrieb regeltechnisch gesehen in drei Betriebsarten:
1. 4D-Vorstellungen im Rahmen der Attraktionen im Europa-Park,
2. Pausen zwischen den 4D-Einheiten und Vorführungen von aktuellen
Kinofilmen und
3. Nachtbetrieb.
Bild 3: Das 4D-Kino zeigt auch aktuelle Kinofilme
Für eine energieeffiziente Regelung der Lüftung setzt der Europa-Park auf
Regelungstechnik von CentraLine. Diese ordnet jeder Betriebsart ein eigenes
Regelprogramm zu, das die unterschiedlichen Komponenten optimal aufeinander abstimmt.
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
Komponenten der
Lüftungsanlage
Bild 4: Schematische Darstellung der Lüftungsanlage des 4D-Kinos im Europa-Park Rust
Wie Bild 4 zeigt, besteht die Anlage aus Mischluftklappen (1), einem direkt
befeuerten Lufterhitzer (2) im Lüftungskanal, der die Luft mittels eines Luft/
Luftwärmetauschers erwärmt. Der Lufterhitzer kann nur starten, wenn er vom
Luftstromwächter freigegeben wird. Der Brenner wird zusätzlich von einem
Sicherheitstemperaturbegrenzer und -wächter abgesichert. Zur Kühlung wird
ein fünfstufiger Direktverdampfer (3) eingesetzt. Sowohl der Lufterhitzer als
auch der Direktverdampfer reagieren sehr schnell auf die Reglersignale und
leisten somit einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung des Komforts im Kinosaal.
Die Drehzahlen der Zu- (4) und Abluftventilatoren (5) werden mit Frequenzumrichtern (6) geregelt. Dabei wird die Drehzahl nach der Regelabweichung von
der Raumtemperatur verändert. Im Komfortbereich, wenn die Regelabweichung
gering ist, fährt die Anlage mit Mindestdrehzahl. Bei größerer Regelabweichung
wird die Lüfterdrehzahl sowohl im Heiz- als auch im Kühlbetrieb bis auf die
maximale Drehzahl erhöht.
Regelungstechnik
Die eingesetzte CentraLine-Regelungstechnik schöpft alle vorhandenen
Einsparpotenziale in allen Betriebsarten der Lüftungsanlage optimal aus. Im
4D-Betrieb erhält die Regelung nach Einsprühung der Düfte ein Signal von der
Kinoanlage und schaltet für den Rest der Vorführung von Mischluftbetrieb auf
100% Außenluftanteil. Dadurch verhindert die Anlage, dass sich die unterschiedlichen Düfte vermischen. Dabei wird die Energieeffizienz beim Außenluftbetrieb durch folgende Funktionen gewährleistet:
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
Gleitende Sollwerte mit Sommer- und Winterkompensation, um die
Temperaturdifferenz zwischen innen und außen möglichst gering zu
halten,
bedarfsgeführte Luftmengenregelung mithilfe von variablen Luftströmen
Luftqualitätsregelung durch Übersteuerung der Lüfterdrehzahl und
Komfortbetrieb oder Nullenergieband.
Während der 15-minütigen Pausen oder der Vorführungen regulärer Filme wird die
Anlage im Mischluftbetrieb geregelt. Zusätzliche Energieeinsparungen ergeben
sich hierbei durch:
den geringeren Außenluftanteil,
die Umkehr der Mischluftklappensequenz je nach Außentemperatur und
Raumtemperatur sowie
die Luftqualitätsregelung durch Übersteuerung der Mischluftklappen und
der Lüfterdrehzahl.
Im Nachtbetrieb sind folgende Funktionen zur Energieeffizienz und Sicherheit
aktiv:
Überwachung der Mindestraumtemperatur im Winter,
Überwachung der maximalen Raumtemperatur im Sommer sowie
freie Nachtkühlung.
Die Energiebilanz je nach Belegung mit konventioneller Regelungstechnik für das
4D-Kino ist in Tabelle 1 dargestellt:
Energieverbraucher
max.
Auslegung
Betriebsstunden
Heizleistung [kW]
Kühlleistung [kW]
Zuluft [kW]
Abluft [kW]
Volumenstrom [m3/h]
240
122
30
7,5
27.500
Energieverbrauch/Jahr
Betriebsarten
Energie
Tage/ [kWh/
Preis Gesamt
4-D
4-D Pausen/
Jahr
Betrieb
Jahr] [€/kWh] [€/Jahr]
Kino
4,75 [h/Tag] 8,75 [h/Tag]
275
0,0592 11.311
43%1
120 191.052
61%1
1
1
73%
49%
100 94.591 0,13453 12.725
1
1
64%
82%
275 77.900 0,13453 10.480
1
1
275 19.475 0,13453
82%
64%
2620
15.098
11.743
275
Summe Heizen, Kühlen und Elektro
37.135
Tabelle 1: Energiebilanz mit konventioneller Regelungstechnik
1 – durchschnittlicher prozentueller Mittelwert der Stellsignale von der max. Auslegung in Spalte 2 für diese Betriebsart
2 – €/kWh Gas
3 – €/kWh Elektroenergie
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
Der Einsatz der CentraLine Regelungstechnik konnte den durchschnittlichen
Volumenstrom bei Einhaltung des Komforts und der Luftqualität um 22%
reduzieren. Den größten Anteil an der Einsparung haben die bedarfsgeführte
Luftmengenregelung mithilfe von variablen Luftströmen und die Luftqualitätsregelung, die den Außenluftanteil und den Luftstrom bei Bedarf übersteuert1.
Die Luftqualitätsregelung mittels Mischgasfühler gewährleistet, dass der maximale Volumenstrom je nach Belegung des Kinos variabel gefahren wird. Je
besser die Luftqualität, desto weniger Frischluft muss zugeführt werden und
umso weniger Heiz- und Kühlenergie wird verbraucht.
Das Regelsignal für die Frequenzumrichter, die die Zuluft- und Abluftventilatoren steuern, ist das maximale Signal aus der Temperaturregelung und der
Luftqualitätsregelung2. Im Nullenergieband werden die Lüfter mit Mindestdrehzahlen gefahren. Je größer die Regelabweichung der Raumtemperatur desto
höher die Lüfterdrehzahl. Bei maximal zulässiger Regelabweichung ist die
Lüfterdrehzahl 100% und transportiert somit den maximalen Volumenstrom in
den Kinosaal. Dieser Fall tritt nur bei maximaler Belegung und bei maximalen
Temperaturdifferenzen zwischen Raum- und Außenluft auf. Steigt der Volumenstrom direkt proportional mit der Lüfterdrehzahl, steigt der Verbrauch an
Elektroenergie mit der dritten Potenz der Drehzahl3.
Die Energiebilanz mit CentraLine-Regelungstechnik ist in Tabelle 2 dargestellt:
Energieverbraucher
max.
Auslegung
240
122
4,75
[h/Tag]
50%1
60%1
30
7,5
45%1
45%1
35%1
40%1
35%1
35%1
27.500
12375
9625
Betriebsstunden
Heizleistung [kW]
Kühlleistung [kW]
Zuluft [kW]
Abluft [kW]
Volumenstrom [m3/h]
Betriebsarten
4-D Pausen
4-D
/Kino
Betrieb
Energieverbrauch/Jahr
Ersparnis in %
Ersparnis in €
8,75
[h/Tag]
Tage/
Jahr
Energie
Preis Gesamt
[kWh/
Jahr] [€/kWh] [€/Jahr]
275
120 156.600
100 77.534
275 42.900
275 10.725
275
0,0592
0,13452
0,13453
0,13453
Summe Heizen, Kühlen und Elektro
Tabelle 2: Energiebilanz mit CentraLine Regelungstechnik
1 – durchschnittlicher prozentueller Mittelwert der Stellsignale von der max. Auslegung in Spalte 2 für diese Betriebsart
2 – €/kWh Gas
3 – €/kWh Elektroenergie
Hannes Lütz: Energieeffizienz durch neue Planungsvorgaben aufgrund der DIN EN 13779 für Lüftungs- und
Klimaanlagen
2
Hannes Lütz: Energieeffizienz durch bessere Luftqualitätsregelung in Lüftungs- und Klimaanlagen
3
Tomi Ristimäki: Energieeffizienz durch drehzahlgeregelte Antriebe mit Frequenzumformer
1
9271
10428
5770
1443
26912
27%
10224
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
Wie Tabelle 2 zeigt, sinken die Verbräuche für Heiz- und Kühlenergie proportional zum verminderten, durchschnittlichen Volumenstrom, während der
Verbrauch an Elektroenergie für die Lüfter mit der dritten Potenz fällt. Der
Gesamtenergieverbrauch sinkt überproportional um 27%. Beim Einsatz von
CentraLine-Frequenzumrichtern erhält der Kunde ein Software-Programm, mit
dem er selbst die Ersparnis an Elektroenergie je nach Auslastung berechnen
kann. Dabei wird ersichtlich, dass die Kosten für Energieverbräuche für Lüfter
über den gesamten Lebenszyklus mehr als 90% ausmachen, während
die Anschaffungs- und Wartungskosten zusammen nur mit 10% zu Buche
schlagen4.
Komfort
Zur Erhöhung des Komforts hat die Anlage verstellbare Luftauslässe. Diese sind
an der Decke montiert und steuern die Luft im Heizbetrieb direkt nach unten in
Richtung der Zuschauer. Um Zuglufterscheinungen während des Kühlbetriebes
zu vermeiden, werden die Luftauslässe in diesem Falle seitlich ausgerichtet.
Somit wird die kalte Luft in Richtung der Außenwände geblasen. Die Abluft wird
großflächig über circa einen Meter hohe, gelochte Luftbleche am unteren Teil
der Seitenwände abgesaugt. Damit ist keine Zugluft im gesamten Zuschauerbereich wahrnehmbar. Egal bei welcher Witterung, die Kinobesucher erwartet eine
angenehme Temperatur im Saal – und das auf jedem der 448 Sitzplätze.
Sicherheit
Für die Sicherheit der Zuschauer sind im Saal sechs Brandschutzklappen mit
Meldekontakt montiert. Im Falle eines Feuers erhält die parkeigene Feuerwehr
sofort eine Alarmmeldung und der Rauch wird über einen Rauchgasventilator
abgesaugt.
Regelmäßige Wartung
Um den einwandfreien und energieeffizienten Betrieb zu gewährleisten, wird die
Anlage jährlich von einem CentraLine-Partner gewartet. Diese Wartung ermöglicht es, die optimalen Parameter der Anlage zu erhalten. In der Winterpause
werden alle Arbeiten nach einer Wartungscheckliste durchgeführt. Die wichtigsten sicherheitsrelevanten Wartungsarbeiten sind dabei:
Überprüfung der Lufterhitzer und Direktverdampfer,
Funktionskontrolle der Sicherheitstemperaturwächter und -begrenzer des
direkt befeuerten Lufterhitzers,
Überprüfung der Luftstromwächter,
Austausch der Keilriemen und
Reinigung der Filter.
4
Tomi Ristimäki: Energieeffizienz durch drehzahlgeregelte Antriebe mit Frequenzumformer
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
Bei der Wartung überprüft und optimiert der CentraLine-Partner die Regelung.
Dabei analysiert er die Messwerte und vergleicht sie mit den Vorjahreswerten.
Daraus lassen sich Einsparmaßnahmen ableiten. Dank dieser Wartungsmaßnahmen hat es seit Eröffnung des Kinos im April 2004 noch nie eine Störung in der
Anlage gegeben.
Bild 5: CentraLine-Partner Marko Debacher sorgt für eine regelmäßige Wartung
Fazit
Das 4D-Kino spiegelt die Denkweise des Europa-Park hinsichtlich Energieeffizienz
wider. Die technischen Mitarbeiter sind als „Energiespardetektive“ auf dem
Gelände des Parks unterwegs – immer auf der Suche nach Möglichkeiten, den
Energieverbrauch der über 100 Attraktionen zu senken. Das Regelungskonzept
von CentraLine, das die Lüftungsanlage des 4D-Kinos bedarfsgerecht steuert,
trägt hierzu maßgeblich bei. Alle Regelfunktionen basieren auf jahrzehntelanger
Erfahrung und wurden im Laufe der Jahre kontinuierlich verbessert. Um alle
Einsparpotenziale auszuschöpfen, hat der CentraLine-Partner die Anlage zunächst
direkt auf die besonderen Anforderungen des Freizeitparks abgestimmt. Die
benötigten Anlagenfunktionen konnte er dabei mit der Konfigurationssoftware
Coach einfach auswählen. Die hinterlegten Regelalgorithmen sind dabei hinsichtlich ihrer Energieeffizienz bereits optimiert. Nachdem das Kino 2004 seinen
Betrieb aufnahm, hat er die Anlage auf Grundlage der konkreten Messwerte aus
dem Park immer detaillierter angepasst. Insgesamt konnten so hohe Energieeinsparungen erzielt werden. Für den Europa-Park bedeutet dies eine weitere
Attraktion, die den hohen Ansprüchen hinsichtlich Energieeffizienz gerecht wird.
Damit leistet der Freizeit- und Familienpark einen Beitrag zum Umweltschutz und
legt die Basis für die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens.
Energieeffizienz...
... im Europa-Park durch intelligente Lüftungsregelung
Bild 6: Mitarbeiter des Technischen Büros Herr Beil (ganz links) und Herr Glaser (zweiter von rechts) mit CentraLine-Partner Marko Debacher (zweiter von links), Autor Edgar Mayer (ganz rechts) und Bernd Braun, Verkaufsberater
CentraLine (Mitte).
Quellen
[1] Hannes Lütz: Energieeffizienz durch neue Planungsvorgaben aufgrund der DIN EN 13779 für
Lüftungs- und Klimaanlagen
[2] Hannes Lütz: Energieeffizienz durch bessere Luftqualitätsregelung in Lüftungs- und Klimaanlagen
[3] Tomi Ristimäki: Energieeffizienz durch drehzahlgeregelte Antriebe mit Frequenzumformer
Autor: Edgar Mayer
Produktmanager
CentraLine c/o
Honeywell GmbH
Mehr Informationen und weitere Artikel zu Energieffizienz bietet Ihnen die
CentraLine CITY unter www.centraline.com, Ihr CentraLine Partner oder
eines unserer Büros.
www.centraline.com
CentraLine · Honeywell GmbH · Böblinger Straße 17 · D-71101 Schönaich · Tel: +49 (0)7031 637 456
CentraLine · Honeywell Austria GmbH · Handelskai 388 · A-1023 Wien · Tel +43 (0)1 72780 333
CentraLine · Honeywell AG · Honeywell-Platz 1 · CH-8157 Dielsdorf · Tel +41 (0) 1 85521 37