Optimierung der Energieversorgung. in der Stadt Ust-Kamenogorsk

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1 Optimierung der Energieversorgung in der Stadt Ust-Kamenogorsk Von der Fakultät für Architektur, Bauingenieurwesen und Umweltwissenschaften der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig zur Erlangung des Grades einer Doktor-Ingenieurin (Dr.-Ing.) genehmigte Dissertation von Gulzhan Tleukenova geboren am aus V-Kazakhstanskaya (Katon-Karagai, Kasachstan) Eingereicht am: Disputation am: Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. M. N. Fisch Prof. Dr. techn. R. Leithner 2009

2 VORWORT " KURZFASSUNG ABSTRACT INHALTSVERZEICHNIS NOMENKLATUR IV V W X 1 EINLEITUNG - 1 " 2 WÄRMEVERSORGUNG VON GEBÄUDEN - BEDARF UND DECKUNG Verfügbare Ressourcen weltweit Fossile Energieträger Problematik der Emissionen -Einfluss auf klimatische Bedingungen Regenerative Energieträger Primärenergieverbrauch und Energieträger in Deutschland Primärenergieverbrauch Fossile und regenerative Energieträger Potenziale der regenerativen Energieträger Primärenergieverbrauch und Energieträger in Kasachstan Primärenergieverbrauch Fossile und regenerative Energieträger Potenziale der regenerativen Energieträger Energiepreise KLIMABEDINGUNGEN Klimabedingungen für Deutschland Klimabedingungen für Kasachstan TECHNOLOGIEN ZUR ENERGIEVERSORGUNG VON GEBÄUDEN Wärmeversorgungsanlagen Heizsysteme für Gebäude Heizkessel -28- VI

3 4.2.2 Zentrales System - Fernwärme Fernwärme im Vergleich: Deutschland - Kasachstan -32' Wärmeverteilung und-übergabe im Gebäude Systeme auf Basis regenerativer Energieträger in Deutschland Technologien zur Kälteversorgung Konventionelle Systeme zur Kälteversorgung Kühlsysteme auf Basis regenerativer Energieträger -43' 4.5 Lüftung von Gebäuden Freie Lüftung RLT-Anlagen Kraft-Wärme-Kopplung - BHKW BAULICHER WÄRMESCHUTZ VON GEBÄUDEN IN DEUTSCHLAND UND KASACHSTAN Standard des baulichen Wärmeschutzes in Deutschland Standard des baulichen Wärmeschutzes in Kasachstan Anforderungen an die Gebäudehülle Klassifikation des Gebäudes nach Feuchtigkeitsgrad und Tauwasserfreiheit Wärmedurchlasswiderstand von Gebäudebauteilen Spezifischer Jahresheizwärmebedarf Gebäudetypologien in Ust-Kamenogorsk, Kasachstan Wärmeerzeugung und -Verteilung in den Gebäuden SIMULATION DER REFERENZGEBÄUDE Definition der Referenzgebäude in Ust-Kamenogorsk Gebäude Typ 1 -typisches Mehrfamilienhaus Gebäude Typ 2 - typisches Bürogebäude Beschreibung des Simulationsprogramms TRNSYS Modellbeschreibung in PREBID Wärmeschutzstandard für Referenzgebäude - 74 VII

4 6.5 Simulationsergebnisse (TRNSYS) Jahres-Heizwärmebedarf Primärenergiebedarf nach [DINV 4108] Nutzungswärmebedarf zur Warmwasserbereitung Vorgehensweise zur Ermittlung des Wärme- und Kühlbedarfs VARIANTEN DER ENERGIEVERSORGUNG IN UST-KAMENOGORSK Dezentrale Wärmeversorgung Ausstattung der Heizzentrale Thermostatventile Zentrale Wärmeversorgung Nahwärmenetz Hausübergabestation Brauchwasserspeicher Solarunterstützte Warmwasserbereitung (Variante 2,4 und 5) Energieversorgungsvarianten Heizenergie- und Heizleistungsbedarf Wirtschaftliche Berechnung Spezifischer Energiebedarf Maximale Heizleistung und Wärmebedarf Variante 1 - Fernwärme aus kohlegefeurten Kombikraftwerk (Referenzvariante, EnEV- Standard, EnEV-30%) Variante 2 - Dezentrale solarunterstützte Wärmeerzeugung mit Erdgas Variante 3 - Zentrale Energieversorgung mit Erdgas- BHKW und Kurzzeit-Wärmespeicher Variante 4 - Zentrale solarunterstützte Wärmeerzeugung mit fester Biomasse und Kurzzeit-Wärmespeicher Variante 5 - Zentrale solarunterstützte Wärmeerzeugung mit Erdgas und Langzeit- Wärmespeicher VERGLEICH UND BEWERTUNG DER ENERGIEVERSORGUNGSVARIANTEN Energetische Betrachtung Ökologische Betrachtung Wirtschaftliche Betrachtung 125

5 8.4 Vergleichende Bewertung ZUSAMMENFASSUNG LITERATURVERZEICHNIS ANHANG -143-

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