VDI 3985-2004 Principles for the design construction and acceptance of combined heat and power plants with internal combustion engines.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREGrundstze fr Planung, Ausfhrung und Abnahme von Kraft-Wrme-Kopplungsanlagenmit VerbrennungskraftmaschinenPrinciples for the design, construction andacceptance of combined heat and power plantswith internal combustion enginesVDI 3985Ausg. deutsch/englischIssue German/English

2、VDI-Handbuch EnergietechnikVDI-Handbuch Wrme-/HeiztechnikVDI-Handbuch Elektrotechnik (TGA)VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004Vervielfltigung auchfr innerbetrieblich

3、e Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 27.100Mrz 2004March 2004The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Frhe

4、re Ausgabe: 10.97Former edition: 10/97VDI-Gesellschaft EnergietechnikInhalt SeiteVorbemerkungen 4Geltungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Abkrzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Formelzeichen und Indizes 5Teil A: Grundstze fr die Planung . . . . . . . . . . . 61 B

5、egriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . 61.1 Blockheizkraftwerk und periphere Systeme . . . 61.2 Leistung, Wirkungs- und Nutzungsgrade . . . . . 82 Zustndigkeiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Voruntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.1 Lokalisierung der vorh

6、andenen und potenziellen Verbraucher . . . . . . . . . . 143.2 Analyse der bestehenden Energieversorgungsstruktur . . . . . . . . . . . 153.3 Energierechtliche, genehmigungsrechtliche undenergiewirtschaftliche Rahmenbedingungen . . . 154 Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.1

7、Bestandsaufnahme und Energiebedarfs-analyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.1.1 Energiebezug . . . . . . . . . . . . . . . . 164.1.2 Ermittlung der Energiebedarfsstrukturfr Strom und Wrme: messen, Ganglinien erstellen und auswerten . . . . 174.1.3 Verfahren zur Berechnung des Jahres

8、wrmebedarfs . . . . . . . . . . 184.1.4 Liefer- und Bezugsvertrge . . . . . . . . 184.1.5 Istsituation der Energiekosten . . . . . . . 194.1.6 Energieverwendung in vorhandenen Anlagen204.1.7 Energienetze . . . . . . . . . . . . . . . . 214.1.8 Energieflussdiagramm . . . . . . . . . . . 214.2 Energie

9、einsparung 224.2.1 Energiesparmanahmen . . . . . . . . . . 224.2.2 Einfluss der Energiesparmanahmen auf die Energiebedarfsstruktur . . . . . . . 224.3 Korrektur des Energiebedarfs . . . . . . . . . . 234.3.1 Reduzierter Energiebedarf aufgrund der Energieeinsparung . . . . . . 234.3.2 Korrigierte Ene

10、rgiebedarfsstruktur . . . . . 23Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Symbols and indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Part A: Design

11、 principles . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.1 Combined heat and power stations and peripheralsystems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2 Power output, efficiency and utilization ratio . . . 82 Competencies . . . . . . . .

12、. . . . . . . . . . . . . 103 Pre-investigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.1 Identification of existing and potential users . . . 143.2 Analysis of the existing energy supply structure . 153.3 Basic conditions due to legislation, licenses andenergy management policies. . . . . . . . .

13、 . . . 154Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.1 Assessment of the current situation and analysis of the energy demand . . . . . . . . . . . . . . . 164.1.1 Energy procurement . . . . . . . . . . . . . 164.1.2 Determination of the energy demand structurefor electricity and he

14、at: measuring, producingand evaluating load curves . . . . . . . . . 174.1.3 Procedure for determining the annual heat demand . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1.4 Supply and procurement contracts . . . . . 184.1.5 Actual energy costs . . . . . . . . . . . . . 194.1.6 Energy use in existing plan

15、ts . . . . . . . . 204.1.7 Energy distribution systems . . . . . . . . . 214.1.8 Energy flow diagram . . . . . . . . . . . . 214.2 Energy saving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.2.1 Energy saving measures . . . . . . . . . . . 224.2.2 Impact of energy saving measures on the energy demand st

16、ructure . . . . . . . . 224.3 Correction to energy demand . . . . . . . . . . . 234.3.1 Reduced energy demand as a result of energy savings . . . . . . . . . . . . . . . . 234.3.2 Corrected energy demand structure . . . . . 23B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-082 VDI

17、3985 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004Seite4.4 Entwicklungen bercksichtigen, die den Energieverbrauch beeinflussen . . . . . 244.4.1 Erstellung der Energiebedarfsprognose unter Bercksichtigung von Trends, Erweiterung, Stillegung . . . . . . . . . . 244.4.2 Energiebedarf

18、sstruktur fr die Prognose . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.5 Zuknftiger Energiebedarf . . . . . . . . . . . . 254.5.1 Ermittlung des zuknftigen Energiebedarfs . . . . . . . . . . . . . . 254.5.2 Zuknftige Energiebedarfsstruktur . . . . 254.6 BHKW-Einsatzmglichkeiten . . . . . . . . . . 254.6.

19、1 Ermittlung der durch den Einsatz von BHKW ersetzbaren Energien nach Art und Menge . . . . . . . . . . . . 255 Konzepterstellung fr das BHKW . . . . . . . . . . 265.1 Modulvorauswahl nach Art, Gre und Anzahl . . . . . . . . . . . . . . . . 265.2 Ganglinien fr die Strom- und Wrmeerzeugung des BHKW .

20、 . . . . . . . 265.3 Festlegung der Betriebsweise . . . . . . . . . . 265.4 Energiebilanzen fr Strom und Wrme . . . . . 305.5 Bercksichtigung der gesetzlichen und umweltrelevanten Vorschriften . . . . . . . 315.6 Energieflussdiagramm fr das BHKW-Modul . . 316 Variantenrechnung . . . . . . . . . . .

21、. . . . . . . 326.1 Variation der Module nach Gre und Anzahl. . . . . . . . . . . . . . 326.2 Erstellen von Energiebilanzen fr die Varianten . . . . . . . . . . . . . . . . . 326.3 Methoden der Wirtschaftlichkeitsrechnung . . . 326.3.1 Investitionskosten . . . . . . . . . . . . . 336.3.2 Verbrauchsk

22、osten . . . . . . . . . . . . . 356.3.3 Betriebskosten . . . . . . . . . . . . . . . 356.4 Energieflussdiagramme fr die Varianten . . . . 357 Wahl der Konzeptvariante . . . . . . . . . . . . . . 367.1 Auswahl des BHKW-Moduls nach Gre und Anzahl . . . . . . . . . . . . . 367.2 Energiebilanz fr das au

23、sgewhlte BHKW-Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367.3 Hydraulische Einbindung . . . . . . . . . . . . 367.4 Elektrische Einbindung . . . . . . . . . . . . . 368 Realisierungsentscheidung . . . . . . . . . . . . . 378.1 Entscheidung fr das Konzept . . . . . . . . . . 37Page4.4 Allowing for de

24、velopments which influence energy consumption. . . . . . . . . . . . . . . . 244.4.1 Drawing up the energy demand forecast allowing for trends, future extensions, break downs . . . . . . . . . . . . . . . . 244.4.2 Anticipated energy demand structure . . . 244.5 Future energy demand . . . . . . . .

25、. . . . . . 254.5.1 Determination of the future energy demand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.5.2 Future energy demand structure . . . . . . 254.6 Possible applications for CHPS. . . . . . . . . . 254.6.1 Determination of the type and quantity of existing energy flows replaceable by the us

26、e of CHPS . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Drawing up a concept for an CHPS . . . . . . . . . 265.1 Preliminary choice of type, size and number of the single modules . . . . . . . . . . . . . . . 265.2 Load curves for electricity and heat generation by CHPS . . . . . . . . . . . . . . . 265.3 Det

27、ermination of the operating mode. . . . . . . 265.4 Energy balances for electricity and heat . . . . . 305.5 Allowing for the legal and environmental regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.6 Energy flow diagram for the CHPS module . . . 316Alternatives . . . . . . . . . . . . . . .

28、. . . . . . . 326.1 Variations in the capacity and number of the modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326.2 Drawing up energy balances for various alternatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326.3 Methods for evaluating economic efficiency . . . 326.3.1 Investment costs . . .

29、 . . . . . . . . . . . 336.3.2 Fuel consumption costs . . . . . . . . . . 356.3.3 Running costs . . . . . . . . . . . . . . . 356.4 Energy flow diagrams for the alternatives . . . . 357 Selection of the final concept . . . . . . . . . . . . 367.1 Selection of the capacity and number of the CHPS modu

30、le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367.2 Energy balance for the selected CHPS module. . 367.3 Integration into the heat distribution system . . . 367.4 Integration into the electricity distribution system 368 Implementation decision . . . . . . . . . . . . . . 378.1 Choosing a concept . . . .

31、. . . . . . . . . . . . 37B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 VDI 3985 3 Seite9 Detailplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379.1 Ausfhrungsplanung . . . . . . . . . . . . . . . 379.2 Genehm

32、igungsplanung . . . . . . . . . . . . . . 379.3 Erstellen von Ausschreibungsunterlagen . . . . 3810 Angebote und Auftragsvergabe . . . . . . . . . . 4010.1 Angebotsvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . 4010.2 Vergabeverhandlung . . . . . . . . . . . . . . . 4011 Aktualisierung der Energiebezugsv

33、ertrge . . . . 4111.1 Liefer- und Bezugsvertrge . . . . . . . . . . . 41Teil B: Ausfhrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Vertragsabschluss/Auftrag . . . . . . . . . . . . . 422 Festlegung des terminlichen Ablaufes des Auftrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 Anpassung der Au

34、sfhrungsplanung . . . . . . . 423.1 berprfung, Korrektur und Festlegung der Ausfhrungsplanung . . . . . . . . . . . . . 423.2 Erstellen von auftragsbezogenen Unterlagen . . 433.3 Bereitstellung der fr die Genehmigungs-verfahren erforderlichen Unterlagen . . . . . . . 434 Bauabwicklung . . . . . . .

35、. . . . . . . . . . . . 434.1 Koordinierung des fachlichen und termin-lichen Ablaufes in der Auftragsbearbeitung . . 434.2 Abnahme von Komponenten im Herstellerwerk . . . . . . . . . . . . . . . 434.3 Zusammenstellung der Dokumentations-unterlagen im Laufe der Auftragsabwicklung . . 43Teil C: Inbetr

36、iebnahme/Abnahme. . . . . . . . . . . 441 Voraussetzungen zur Inbetriebnahme . . . . . . 442 Inbetriebsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453Abnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Anhang A Bilanzierung einer Wrme- und Strombedarfstagesganglinie . . . . 46Anhang B Wesentliche B

37、etriebseigenschaften der einzelnen in Blockheizkraftwerkeneingesetzten Verbrennungskraft-maschinen in Kombination mit demjeweils angewendeten Verfahren zur Verminderung der Abgasschadstoffe . . 48Anhang C Sammlung zugehriger Normen, Richtlinien und Vorschriften . . . . . . . 50Anhang D Arbeitsablauf

38、diagramm mit allen im Text verwendeten Tabellen als Arbeitsblttern . . . . . . . . . . . . 52Seite9 Detailed design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379.1 Assembly plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379.2 Approval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379.3 Drawing up tender documen

39、ts . . . . . . . . . . 3810 Bids and contract award procedure . . . . . . . . . 4010.1 Bid evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4010.2 Establishing final contract conditions . . . . . . 4011 Updating the energy procurement contracts . . . . 4111.1 Supply and procurement contracts . . . . .

40、 . . 41Part B: Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 Conclusion of the contract/order . . . . . . . . . . 422 Defining the time schedule for the execution phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 Adaptation of the assembly plan . . . . . . . . . . 423.1 Checking, co

41、rrecting and determining the assembly plan for the assembly plan . . . . . . . 423.2 Drawing up order-related documents . . . . . . . 433.3 Provision of documents required for the approval procedure . . . . . . . . . . . . . . . . 434 Construction management. . . . . . . . . . . . . . 434.1 Coordina

42、tion of the content and time schedule for the order processing. . . . . . . . . . . . . . 434.2 Acceptance of components at the manufacturers site . . . . . . . . . . . . . . . . 434.3 Provision of the documents during the execution phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Part C: Commissioning/a

43、cceptance . . . . . . . . . . 441 Conditions for commissioning. . . . . . . . . . . . 442 Start-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Acceptance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Annex A Setting up of daily demand curves for electricity and heat . . . . . . . . . . . . . 4

44、7Annex B Important operating characteristics for individual internal combustion engines depending on measures taken to reduce pollution levels in the exhaust . . . . . . . 49Annex C Associated standards, guidelines and specifications . . . . . . . . . . . . . . . . 50Annex D Operational flow diagram

45、 with all the tables used in the text as work sheets. . . . 53B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-084 VDI 3985 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004VorbemerkungenDie allgemein anerkannte Umweltproblematik fhrtdazu, dass in allen Bereichen zuneh

46、mend Initiativenzur Energieeinsparung ergriffen werden. Eine derwichtigsten Manahmen ist dabei der Einsatz derKraft-Wrme-Kopplung (KWK), insbesondere derBlockheizkraftwerke (BHKW), da diese Technik einewirtschaftliche und kologisch sinnvolle Umwand-lung der Primrenergietrger in sekundre Energiefor-m

47、en wie Wrme und Elektrizitt ermglicht.Ziel des 1976 vom VDI-GET gegrndeten Fachaus-schusses Verbrennungskraftmaschinenanlagen (VKMA)ist es, die Kenntnisse im Bereich neuer Technologienzu erweitern und entsprechende Informationen an In-teressierte zu verbreiten.Die Erfahrungen der Vergangenheit zeige

48、n, dassKWK-Konzepte teilweise unausgereift waren. Anla-gen wurden falsch konzipiert, so dass die gewnschteFunktion nicht sichergestellt und die erwartetenPrimrenergieeinsparungen und Emissionsreduzie-rungen nicht erzielt wurden und nicht zu der kalkulier-ten Wirtschaftlichkeit fhrten. Um diese Ziele

49、 zu er-reichen, ist ein zunehmend steigendes Qualittsniveaubei der Realisierung der Technik und fr die Nutzungdes Kraft-Wrme-Kopplungs-Potenzials erforderlich.Inzwischen sind aber zahlreiche gut geplante undfunktionierende Anlagen in Betrieb, die den Beweisfr eine erfolgreiche Entwicklung liefern.Es ist daher jetzt notwendig, diese Erkenntnisse fest-zuhalten und zu formalisieren, damit sie so der fort-schreitenden Entwicklung sowie Initiativen neuer An-w