Praxistest zur Effizienz von Wärmedämmung und Heizkesseltausch. Bremer Energiekonsens Bremen,

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1 Praxistest zur Effizienz von Wärmedämmung und Heizkesseltausch Bremer Energiekonsens Bremen,

2 Agenda Wunsch und Wirklichkeit Theorie und Praxis Bedarf und Verbrauch Individuelle und verbrauchsorientierte Planung Energieanalyse aus dem Verbrauch Gebäudehülle Kesseltausch Warmwasserbereitung (Speicherverluste) (Verteilverluste) (Solarthermie) (Nah- und Fernwärme) 2

3 WUNSCH UND WIRKLICHKEIT THEORIE UND PRAXIS BEDARF UND VERBRAUCH 3

4 Wunsch und Wirklichkeit Theorie und Praxis Bedarf und Verbrauch Durchschnittlicher Energiebedarfs- und Energieverbrauchskennwert nach Baualter (dena 2012) 4

5 Wunsch und Wirklichkeit Theorie und Praxis Bedarf und Verbrauch Folgen: Prognostizierte Einsparungen, CO 2 -Minderung und Amortisationszeiten treten nicht ein! Anlagen werden überdimensioniert, was die Effizienz mindert! Durchschnittlicher Energiebedarfs- und Energieverbrauchskennwert nach Baualter (dena 2012) 5

6 EINSPARPROGNOSEN NACH BESTANDSERFASSUNG 22

7 E-A-V als Nachweisinstrument Qualitätsnachweis der zuvor vorhandenen Strukturen und später umgesetzten Maßnahmen an: - Gebäudehülle und - Anlagentechnik aus unterjähriger Verbrauchserfassung vor und hinter dem Wärmeerzeuger am Beispiel der straße 23

8 Zu untersuchende Objekte Drei Eingänge mit zentraler Kesselanlage in Eingang Nummer 24

9 Erfasste Zählerstände 25

10 Gegenüberstellung Endenergie - Nutzwärme 26

11 Energetischer Fingerabdruck Endenergie - Nutzwärme Mittlere Leistungen aus zugeführter Endenergie (Erdgas) bzw. abgegebener Nutzwärme (Wärmemengenzähler) mittels Division der monatlichen Verbräuche durch den Ablesezeitraum Auftragung der mittleren Leistungen über den mittleren Außentemperaturen der Ablesezeiträume 27

12 Energetischer Fingerabdruck Endenergie - Nutzwärme Endenergie H = H T + H V η g Nutzwärme H = H T + H V Fingerabdruck des Kessels Fingerabdruck des Gebäudes 28

13 Fingerabdruck des Kessels 29

14 Fingerabdruck des Kessels Gegenüberstellung der zugeführten Energie bzw. Leistung in Form von Erdgas (Input) zu abgegebener Wärme/Leistung an das Heizsystem und die Warmwasserbereitung Division der Energiemengen durch die Dauer des Ablesezeitraums ergibt: 30

15 Fingerabdruck des Kessels Bekannt: Kessel-Nennleistung lt. Typenschild (max. Output): 102 kw Kessel-Fingerabdruck: Input = 1,3517 x Output + 2,5121 kw Bestimmbar: Kessel-Nennbelastung (max. Input): 140,4 kw Bereitschaftsverluste (Output = 0 kw): 2,5121 kw (q B = 1,79 %) Kesselwirkungsgrad (max. Last): 72,7 % 31

16 Bewertung der Warmwasserbereitung 32

17 Bewertung der Warmwasserbereitung Mittlere Leistungen aus abgelesenen Zählerständen der Warmwasserbereitung: Ableseintervall mittlere TWW-Leistung (lfd. Nr.) in kw 1 3,65 2 6,04 3 6,16 4 5,67 5 5,46 6 5,02 Mittelwert: 5,33 33

18 Bewertung der Warmwasserbereitung TWW-Kesseloutput: 5,33 kw TWW-Kesselinput: 9,72 kw Kesselnutzungsgrad bei ausschließlicher TWW-Bereitung: 54,9 % Belegung: 39 Personen TWW-Output am Kessel: 5,33 kw x h/a = kwh/a TWW-Nutzen an Zapfstelle: kwh/(pers x a) kwh/a Systemnutzungsgrad (Speicher/Verteilung/Zirkulation): 50,1 58,5 % Gesamtnutzungsgrad: 27,5 32,1 % 34

19 Fingerabdruck des Gebäudes 35

20 Bewertung der Gebäudequalität (Fingerabdruck des Gebäudes) Gegenüberstellung der mittleren Leistung für Raumwärme und der mittleren Außentemperatur in den Ablesezeiträumen: 36

21 Bewertung der Gebäudequalität (Fingerabdruck des Gebäudes) Baujahr m² Ablesbar: Heizgrenztemperatur: 17 C Wärmeverlustkoeffizient (inkl. Verteilverluste): 1,9295 kw/k Daraus bestimmbar: Dauer der Heizperiode: 296 d/a Mittlere Außentemperatur der Heizperiode: 7,4 C Normheizlast bei -14 C: 65,6 kw Mittlere Heizleistung in der Heizperiode (Kesseloutput): 18,94 kw Mittlere Kesselbelastung in der Heizperiode (Kesselinput): 28,12 kw Kesselnutzungsgrad der ausschließlichen Raumheizung: 67,4 % 37

22 Jahresnutzungsgrad 38

23 Jahresnutzungsgrad Aus den zuvor bestimmten Kenngrößen und Wärmemengen ergeben sich folgende Randdaten: Bezugsdauer in h/a Out- Leistung in kw Out- Energiemenge in kwh/a In- Leistung in kw In- Energiemenge in kwh/a Sommer , , Winter , , Gesamt und somit ein Jahres-Nutzungsgrad von: 67,9 % 39

24 Einsparprognose Wärmedämmung 40

25 Einsparprognosen Wärmedämmung Heizgrenze in C Heizperiodendauer in d/a Mittlere Außentemp. der HP in C H T + H V in kw/k Bestand ,4 1,9295 Modernisiert (t HG = 17 C) Modernisiert (t HG = 15 C) ,4 1, ,1 1,0335 Änderung der Transmissionswärmeverluste durch Fassadendämmung an den Außenwänden mit U alt = 1,32 W/(m²K) auf U neu = 0,24 W/m²K 41

26 Einsparprognosen Wärmedämmung Baujahr m² 0 Variante Heizwärme in kwh/a

27 Einsparprognose Kesseltausch 43

28 Einsparprognosen Kesseltausch Nennleistung in kw Nennbelastung in kw Wirkungsgrad in % Bereitschaftsverluste in % Bestand 102,0 140,4 72,7 1,79 Modernisiert 102,0 107,4 95,0 0,5 44

29 Einsparprognosen Kesseltausch Mittlere Leistung im Mittel der Heizperiode (Heizen und Warmwasserbereitung) Mittlere Leistung der Sommerperiode (nur Warmwasserbereitung) 45

30 Einsparprognosen Kesseltausch Mittlere Leistung im Mittel der Heizperiode (Heizen und Warmwasserbereitung) Mittlere Leistung der Sommerperiode (nur Warmwasserbereitung) 46

31 Einsparprognosen Kesseltausch Baujahr m² Bilanz mit Bestandskessel: [h/a] Leistung [kw] Energie [kwh/a] Sommer HP Sommer HP Summe In 9,71 35, Out 5,33 24, Dauer Bilanz nach Kesseltausch: [h/a] Leistung [kw] Energie [kwh/a] Sommer HP Sommer HP Summe In 6,12 25, Out 5,33 24, Dauer

32 Reale Sanierungswirkung bei untersuchten Feldanlagen SANIERUNGSSTANDARD NACH ENEV-ANFORDERUNGEN 48

33 Qualität der Gebäudehülle nach geltender EnEV Unsanierter Zustand Baujahr m² h = 2,055 W/m² Wfl K 49

34 Qualität der Gebäudehülle nach geltender EnEV Sanierter Zustand m² h = 1,242 W/m² Wfl K 50

35 Qualität der Gebäudehülle nach geltender EnEV Sanierter Zustand m² h = 0,967 W/m² Wfl K 51

36 Reale Sanierungswirkung bei untersuchten Feldanlagen SANIERUNGSWIRKUNG FASSADENDÄMMUNG 52

37 Ganzheitliche Gebäudedämmung (Maßnahmen) unsaniert saniert Bauteil Fläche [m²] U-alt [W/m²K] Maßnahme U-neu [W/m²K] Außenwand 672,86 1, cm WLG032 0,198 Fenster 258,69 1,309 < 0,95 W/m²K 0,950 Kellerdecke 413,91 0, cm WLG032 0,175 oberster Gebäudeabschluss 417,07 1, cm WLG035 0,132 Summe: 1.762,53 53

38 Ganzheitliche Gebäudedämmung EAV-B (Energiebilanz) EAV-M Rechnerischer Bedarf nach EnEV im Bestand (B) und nach Modernisierung (M) Realer Verbrauch nach E-A-V im Bestand (B) und nach Modernisierung (M) Energiebilanz Kurzzeichen Beschreibung EnEV-B EnEV-Nachweis für Bestand mit t HG =15 C EnEV-M Kurzzeichen EnEV-B EnEV-M EAV-B EAV-M H kw/k 2,926 1,200 1,820 0,900 t HG C 15,0 10,0 15,0 15,0 t a,m,hp C 6,5 3,7 6,5 6,5 z a,m,hp d/a DH EnEV-Nachweis für Bestand mit t HG =10 C Energieanalyse aus dem Verbrauch Baujahr mit 1970 realer 982 t HG m² = 15 Energieanalyse aus dem Verbrauch mit realer t HG = 15 kw/k 1,726 0,920 Energiebilanz Q H kwh/a DQ H kwh/a Kurzzeichen Beschreibung EnEV-B EnEV-Nachweis für Bestand mit t HG =15 C EnEV-M EAV-B EAV-M EnEV-Nachweis für Bestand mit t HG =10 C Energieanalyse aus dem Verbrauch mit realer t HG = 15 C Energieanalyse aus dem Verbrauch mit realer t HG = 15 C q H kwh/m²a 180,4 37,3 112,2 55,5 Dq H kwh/m²a 143,1 56,7 Kurzzeichen EnEV-B EnEV-M EAV-B EAV-M 54

39 Ganzheitliche Gebäudedämmung (Auswertung) Baujahr m² Mittlere Heizleistung der Heizperiode 55

40 187 d/a 275 d/a Ganzheitliche Gebäudedämmung (Auswertung) Baujahr m² 56

41 Ganzheitliche Gebäudedämmung (Auswertung) Baujahr m² 57

42 Ganzheitliche Gebäudedämmung (Auswertung) Baujahr m² 58

43 Ganzheitliche Gebäudedämmung (Auswertung) berechneter Bedarf realer Verbrauch Baujahr m² 59

44 Reale Sanierungswirkung bei untersuchten Feldanlagen SANIERUNGSWIRKUNG KESSELTAUSCH 60

45 Kesseltausch Brennstoffeinsparung: kwh/a Reduzierung der Kesselleistung durch verbrauchergerechte Auslegung: 70 kw 43 kw Steigerung des Kesselwirkungsgrads: 80,3 % 89,7 % Minimierung der Bereitschaftsverluste: 0,85 % 0,17 % Steigerung des Jahresnutzungsgrads: 76,8 % 89,3 % 61

46 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! (Energiesparkonto unter: bzw. 62

47 SPEICHERVERLUSTE 63

48 ProKlima Speicherliste - Auszug

49 VERTEILVERLUSTE 65

50 Verlegedichte von Trinkwarmwasserleitungen - Zirkulationsleitungen und zukünftige elektrische Konsequenzen ungünstig: lange flache Baukörper günstig: kompakte, hohe Baukörper 0,38 m/m² 0,14 m/m² im Beispiel links ergeben sich gemessen für 2011: 19 kwh/(m²a) Zirkulationsverlust bei 12 kwh/(m²a) Warmwassernutzen selbst mit Solarthermie (hier 34 %) und einem üblichen Kessel (88 % brennwertbezogen) rückt elektrische Versorgung in den Fokus der Überlegungen

51 U-Wert des Rohres, in W/mK mittlere Medientemperatur, in C mittlere Medientemperatur, in C U-Wert des Rohres, in W/mK Temperaturdifferenz Rohr - Umgebung, in K Keller beheizter Bereich Trinkwarmwassertemperatur (Speicher), in C Zirkulierende Leitung, Zirkulationsdauer eher warm eher kühl 24 h/d h/d Leitungsart Stichleitung, Nutzungsfrequenz 40 eher warm Anordnung der Leitung häufig eher kühl 25 selten ,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Ablesebeispiel: 6. Ergebnis: längenbezogener Wärmeverlust, in kwh/(m a) Temperaturdifferenz Rohr - Umgebung, in K Dämmqualität des Rohres 0% 25% 50% 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 100% 0,2 200% 0, DN, in mm 0,0 1./2. zirkulierendes Trinkwarmwasser, Speichertemperatur 60 C mittlere Temperatur 57,5 C 3. Verlegung im beheizten Bereich, eher kühle Raumtemperaturen ca. 40 K Temperaturdifferenz zur Umgebung 4./5. DN 22, 25 % Dämmdicke U = 0,41 W/(m K) 6. längenbezogener Wärmeverlust 140 kwh/(m a)

52 SOLARTHERMIE 68

53 Korrekte Bilanzen zur Vermeidung von Fehlentwicklungen Der Geburtsfehler des EEWärmeG: %- Bezug auf Wärmenergiebedarf es zählt nicht: der Solarertrag Q KK oder Q Solar es zählt nicht: die Verminderung der Kesselnutzwärme ΔQ K, wie es das EEWärmeG ansetzt (> 15% Wärmeenergie ab Erzeuger) Q KK Q End ΔQ K es zählt allein: die Endenergieeinsparung Q End (im Vergleich ohne und mit Solaranlage) diese ist z. T. messbar und damit der Erfolg nachweisbar! 69

54 EEWärmeG mit Nullsummenspiel 15/95=0, alle Angaben in kwh/(m²a) für ein EFH mit 130 m² (80) 93 70

55 Gleich zu Beginn: Empfehlungen für Solaranlagen eine Wirtschaftlichkeit nur für solare Warmwasserbereitung nicht für Heizungsunterstützung - ist nur im EFH typisch erst bei mehr als 3 Nutzern erreichbar sowohl die Energiemengen als auch deren Temperaturniveau sind maßgeblich für den Solarertrag kritisch sind Zirkulationssysteme so geringe Speichervolumina wie möglich verwenden und darüber hinaus sehr gut gedämmte Leitungen und Speicher vorsehen eine Beheizung von Pufferspeichern mit fossilen Energieträgern (nur aus Gründen der Nachheizung), z.b. Gas oder Öl, ist kritisch aus Sicht der optimierten Verteilsysteme kommen im MFH ggf. auch Systeme in Betracht, bei denen erst lokal die Endtemperatur per elektrischer Nachheizung erfolgt: Solargespeiste und witterungsgeführte Zweileitersysteme mit wohnungsweisen Frischwasserstationen 71

56 Regenerativ spart nicht immer CO 2

57 Regenerativ spart nicht immer CO MWh Kesselnutzungsgrad = 675 / 715 = 0,94 Solarertrag = 209 / ( ) = 0,24

58 NAH- UND FERNWÄRME 74

59 Einsatzgrenzen nach Fernwärmestudie (Prof. Dr. Wolff) Neu- und Ausbau von Wärmenetzen maximale Netzverluste erforderliche Wärmeabnahme < kwh/(m² Wfl a) > kwh/(m² Wfl a) < kwh/(m Trasse a) > kwh/(m Trasse a) Wirkungsgrad des Verteilnetzes: > 90 % Gefo(ö)rderte Abnahme laut KfW (271/281 bzw. 272/282): 500 kwh/(m Trasse a)

60 Einsatzgrenzen nach Fernwärmestudie (Prof. Dr. Wolff) Neu- und Ausbau von Wärmenetzen KWK-Anteil: mind % Theoretische Anschlusslänge: 0,10 m Trasse /m² Wfl Vergleich: max. Verteilverluste von 15 kwh/(m² Wfl a) gegenüber Heizwärmebedarf eines Passivhauses von 15 kwh/(m² Wfl a)

61 Einsatzgrenzen nach Fernwärmestudie (Prof. Dr. Wolff) Bestehende Wärmenetze maximale Netzverluste erforderliche Wärmeabnahme < kwh/(m² Wfl a) > kwh/(m² Wfl a) typische Netzverluste resultierende Wärmeabnahme 500 kwh/(m Trasse a) kwh/(m Trasse a) Wirkungsgrad des Verteilnetzes: > 90 %

62 Einsatzgrenzen nach Fernwärmestudie (Prof. Dr. Wolff) Bestehende Wärmenetze KWK-Anteil: 50 % Theoretische Anschlusslänge: 0,06 mtrasse/m²wfl Gebäude mit Gesamtwärmebedarf 225 kwh/(m² Wfl a) erst Bedarf senken!!! Vergleich: max. Verteilverluste von 30 kwh/(m² Wfl a) gegenüber Biomassebudget von 30kWh/(m² Wfl a)

63 Entscheidungsmatrix