Bioenergiedörfer Tagung

Transkript

1 Bioenergiedörfer Tagung Krebeck 11. September 2010 Workshop 4: Nahwärmenetze und Haustechnik Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff EOS - Institut für energieoptimierte Systeme Fachbereich Versorgungstechnik Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften - Wolfenbüttel 1

2 Gliederung 1. Zielsetzungen der Bundesregierung - EnEV/EEWärmeG Anforderungen an die Haustechnik 3. Planungsdaten für Nahwärmenetze 4. Praxisbeispiel: Energiekonzept Neuerkerode Diskussion 2

3 3

4 4

5 Die zukünftige Wärme- und Stromversorgung können zukünftig nicht voneinander getrennt betrachtet werden: Prognose für 2050 aus Leitstudien der Bundesregierung: Die Primärenergiefaktoren für den Energieträgermix für Wärme und Strom werden bei etwa gleichen Werten von 0,6 liegen. Dies gilt nicht für die CO2-Emissionen und für die Energiekosten. Fehlentwicklungen aus der rein primärenergetischen Bewertung wie bereits heute bei der EnEV in Anlagen mit Holz oder zur KWK werden auftreten. 5

6 Anforderungen EnEV, EEWärmeG, KfW 6

7 Erhebliche Überlappungen bei den Anforderungen 7

8 EnEV 2009: Referenzgebäude auch für den Wohnungsbau 8

9 Referenzausführung und Mindestanforderungen (Wohnbau) 9

10 EEWärmeG erfordert größere Solaranlagen als DIN V

11 Widersprüchlichkeiten des EEWärmeG und der EnEV 2009 Die Definition im ursprünglichen Entwurf war sinnvoller! 11

12 EEWärmeG mit Nullsummenspiel? 15/95=0, alle Angaben in kwh/(m!a) für ein EFH mit 130 m! (80) 93 12

13 Konsequente Bilanzen zur Vermeidung von Fehlentwicklungen Es zählt nicht der Solarertrag: QKK/HSolar Es zählt nicht die Verminderung der Kesselnutzwärme QK, wie es das EEWärmeG ansetzt (< 15% Wärmeenergie ab Erzeuger) Es zählt allein die Endenergieeinsparung QGas im Vergleich ohne und mit Solaranlage) Diese ist mess- und nachweisbar! 13

14 Anlagenschaubild einer Felduntersuchung MFH (2) mit Solarthermie (TWW + HU), Bj. 1973, 1350 m! Pufferspeicher 2 x 950 Liter Zirkulation TWW Solaranlage Kaltwasser Raumheizung Haus Nr. 11 NT-Kessel Inkl. AWÜ Raumheizung Haus Nr. 9 Messstellen 14

15 Energiebilanz einer Felduntersuchung: MFH (2) eine Heizzentrale Bj. 1973, 1350m! Ist-Zustand: Primärenergie: 363 MWh/a 15

16 KfW-Programme Effizienzhaus 70 Effizienzhaus 85 Effizienzhaus 100 Effizienzhaus 115 im Bestand q P 30 % H T 15 % q P 15 % H T ± 0 % q P ± 0 % H T + 15 % q P + 15 % H T + 30 % der EnEV 2009 Neubaureferenzwerte Effizienzhaus 40 Effizienzhaus 55 Effizienzhaus 70 im Neubau q P 60 % H T 45 % q P 45 % H T 30 % q P 30 % H T 15 % wichtig! der EnEV 2009 Neubaureferenzwerte 16

17 Hinweise zur Technik EnEV-Neubauten und Bestandsbauten mit "üblicher" Modernisierung 17

18 Dämmung: Wenn schon, denn schon 18

19 Planung uns Ausführung mit Qualität Zusammenfassung im Bestand: Was gehört zur Optimierung? 1. Erfassung von Heizkörpern und Raumheizlasten 2. ggf. Wahl von voreinstellbaren Ventilen 3. (überschlägige) Ermittlung von Druckverlusten im Netz und der Zentrale 4. Auswahl einer neuen Pumpe oder Einstellung der alten 5. ggf. Anpassung der Erzeugerleistung 6. Einstellung der Regler

20 Wärmeabgabe von Leitungen SYMPTOM In Niedrigenergie-Mehrfamilienhäusern werden in den Innenfluren erhöhte Raumtemperaturen festgestellt. DIAGNOSE Erhöhte Wärmeabgabe der im Estrich verlegten ungedämmten Kunststoffleitungen für die Einzelanbindung aller Heizkörper von einem Wohnungsverteiler ( Spaghetti Verteilung ). Gleichzeitig Abfuhr der Überschusswärme über die Abluftabsaugung in den benachbarten Sanitärräumen. EINSPARPOTENZIAL kwh/(m!a) lokal: t i = C 20

21 Optimierung/Hydraulischer Abgleich Neubau/Bestand nach Modernisierung 21

22 Optimierung Regelung und Hydraulik (DBU-Projekt: Kronsberg) SYMPTOM In einem fünfgeschossigen NEH-Mehrfamilienhaus (Zentrale Abluftanlage) werden folgende Beobachtungen gemacht: In der Heizzeit tritt in den Erdgeschosswohnungen erhöhte Fensterkipplüftung auf, in den Wohnungen im Obergeschoss beschweren sich die Bewohner über unzureichende Raumtemperaturen und Zugerscheinungen. mögliche Unterversorgung DIAGNOSE Es wurden weder das Heizrohrsystem noch das zentrale Abluftkanalsystem hydraulisch abgeglichen. EINSPARPOTENZIAL: kwh/(m!a) n eff = 0,4..1,2 h -1 uneinheitlich t i = C uneinheitlich mögliche Überversorgung 22

23 Optimierung von Heizungsanlagen DBU-PROJEKT: OPTIMUS Die Optimierung in der Planung und Ausführung umfasst: 1. den hydraulischen Abgleich mit Voreinstellung von Thermostatventilen, 2. die Einstellung der ausreichenden Förderhöhe an der Pumpe 3. die Einstellung der Vorlauftemperatur am zentralen Regler. Optimierung zur Verminderung des Verschwendungspotentials für Wärme, der elektrischen Hilfsenergie für die Pumpe und zur Komfortverbesserung 23

24 äquivalenter Energiepreis: 0,02 0,04 "/kwh für bereits modernisierte Gebäude und für Neubauten 24

25 In Zukunft Passivhäuser. Auch im Bestand? Die Frage ist: ab welchem Standard ist diese Maßnahme notwendig? 25

26 Heizkörper und Komfortlüftung Faktor-10-Häuser (proklima) Komfortlüftung unter Beibehaltung der alten Heizkörper sinnvoll? Nein! Bezogene Energiekennwerte des Jahresenergieverbrauchs der 12 Wohnungen eines auf Passivhausniveau sanierten MFH 65,2 50,1 18,1 7,8 1,6 46,5 17,5 99,7 17,3 95,4 78,1 20,3 26

27 Regelbarkeit der Wärmeübergabe (proklima): Sind beibehaltene träge Heizkörper oder Fußbodenheizungen bei den geringen Heizlasten überhaupt noch vernünftig stetig regelbar? Nein! Unter 30 W/m! keine konventionelle FBH [Potenzial: 15 kwh/(m!a)] Von W/m! einfache Plattenheizkörper Unter 10 W/m! nur noch Luftheizung aus Komfortlüftung mit WRG 27

28 Hinweise zusammengefasst Im beheizten Bereich ist Leitungsdämmung umso wichtiger, je besser gedämmt die Gebäude sind! Beispiel Passivhaus im Bestand : ungedämmte oder gering gedämmte Trinkwasserzirkulationsleitungen können (außer im Kernwinter) den Wärmebedarf des gesamten Hauses decken!! auch Leitungen im Estrich dämmen sonst unfreiwillige Fußbodenheizung! Flächenheizung: in hochwärmegedämmten Gebäuden sind kaum regelbar (wegen der geringen Übertemperatur)! daher Verzicht oder leichte System oder keine vollflächige Verlegung! Heizkörperheizung in gut gedämmten Gebäuden mit Lüftung-WRG ist ebenfalls schlecht regelbar! daher besser entscheiden: Luftheizung ODER statische Heizung 28

29 Planungsdaten für Nahwärmenetze 29

30 Dipl.-Ing.(FH) Jochen Vorländer: Wirtschaftliche Optimierung KONZEPT: Nahwärmeversorgung Kronsberg 1997 Die ganzheitliche Optimierung betrachtet die wirtschaftlichen Wechselwirkungen eines Gesamtsystems. Im Fall der Nahwärmeversorgung am Kronsberg wurde die Wärmeerzeugungsanlage mit Grundlast-BHKW und vorgegebener Gasversorgung, die Wärmeverteilung zu den Gebäuden über ein Nahwärmenetz, die Wärmeübergabe mit den vorgegebenen Hausstationen, die Wärmeabgabe in den Gebäuden über Heizkörper und die Wohnungsweise Verbrauchskostenerfassung berücksichtigt. 30

31 Nahwärmeversorgung Kronsberg! Stromgutschrift für ausgespeisten BHKW-Strom " Kosten für Vollwartung der BHKW-Module in Abhängigkeit der erzeugten elektrischen Arbeit # Kosten für Gasbezug (H o ) $ Kapitalgebundene Kosten für die Wärmeerzeugung % Kosten für das Nahwärmenetz, kapitalgebundene Kosten und Pumpstrom & Kapitalgebundene Kosten für die Hausstationen ' Kapitalgebundene Kosten für Heizkörper ( Betriebsgebundene Kosten für die Verbrauchskostenerfassung 31

32 32

33 33

34 34

35 Jühnde: ca. 580 kwh/(m a) 35

36 36

37 Wärmenetze ca. 20% teurer als Kessellösungen 37

38 38

39 Biomassebudget 35 kwh/(m! a) 39

40 40

41 41

42 Neuerkerode Beispiel: DBU-Projekt Neuerkerode

43 Energieanalyse aus dem Verbrauch für Energiesparprognosen DBU-Projekt: Neuerkerode 2015 (ca. 1 Mio. "/a Gaskosten 2015) Hohe Verteilverlustleistung im Jahresgang! 43

44 Problematik Nahwärme/Verteilnetze (DBU-Projekt Neuerkerode 2015 ) Verteilverluste heute: 20% zukünftig: 40-50% Anschlussdichte so hoch, dass Biomassebudget [35 kwh/(m!a)] reicht 44

45 Maximal erlaubter Verteilverlust bei einer Nah- oder Fernwärmeversorgung gegenüber einer dezentralen Lösung 45

46 46

47 Mehr Informationen: Jagnow, Fundort Wismar,