Die Zukunft gehört den kalten Netzen. Kalte Netze neue Konzepte in der Nahwärmeversorgung

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1 Die Zukunft gehört den kalten Netzen Kalte Netze neue Konzepte in der Nahwärmeversorgung

2 Was ist das? 04 December 2015 Uponor 2

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4 Uponor weltweit Uponor s head office is in Finland Countries with Uponor offices Countries where Uponor operates through partners Countries where Uponor sells through International sales 04 December 2015 Uponor 4

5 Kalte Netze? 04 December 2015 Uponor 5

6 Unterscheidung der Netze Quelle: EnEff-Stadt Hygienische benötigte Trinkwassertemperatur 04 December 2015 Uponor 6

7 Ganz aktuell ( ): Energieeffizienzstrategie Gebäude Einschätzung des BMWI: Wärmenetze: Wärmenetze benötigen eine hohe Anschlussdichte (Ballungsräume) und niedrige Temperaturen beim Wärmetransportmedium, um möglichst energieeffizient betrieben werden zu können. -> Rahmenbedingungen 1. Anschlussdichte 2. niedrige Temperaturen -> Prädestinierter Anwendungsfall: Neubaugebiete mit Niedrig(st)energiegebäuden die mit Flächenheizungen beheizt werden. Quelle BMWI: Energieeffizienzstrategie Gebäude 04 December 2015 Uponor 7

8 BMWI: Energieeffizienzstrategie Gebäude 2.5 Schaufenster Erneuerbare Energien in Niedertemperaturwärmenetzen Erneuerbare Wärme kann besonders effizient bereitgestellt werden, wenn größere Anlagen den Bedarf mehrerer Abnehmer decken, die über ein Nahwärmenetz angebunden werden. Dies erlaubt auch die Nutzung von Potentialen erneuerbarer Wärmeaus Geothermie (z.b. von Großwärmepumpen, die Erdwärme über Erdwärmesondenfelderoder im Rahmen der mitteltiefen Geothermie beziehen) oder von großflächigen Solarthermieanlagen. jeglicher anderer Energiequelle die Temperaturen im Bereich ca. 40 C liefert: Abwärme, KWK, BHKW etc. 04 December 2015 Uponor 8

9 BMWI: Energieeffizienzstrategie Gebäude 2.5 Schaufenster Erneuerbare Energien in Niedertemperaturwärmenetzen Ebenso erlauben Niedertemperaturwärmenetze auch eine effektive Nutzung saisonaler Großwärmespeicher, da die im Sommer z.b. über Solarthermie oder überschüssigen EE-Strom erzeugte und gespeicherte Wärme trotz Temperaturverlusten für den Betrieb in den Wintermonaten immer noch ausreichend ist. Hamburger Energiebunker: Großpufferspeicher mit dem vorgesehenen Fassungsvermögen von insgesamt Litern Die Wärme kann von Verbrauchern über Wärmetauscher aus den Leitungen entnommen und in Verbindung mit Niedertemperatur-Heizungen direktgenutzt oder über den Einsatz von Wärmepumpen auf die im Haushalt benötigte Temperatur angehoben werden. 04 December 2015 Uponor 9

10 Vorteile Verminderung der Wärmeverluste Einspeiseoffen (Solaranlagen, andere reg. Wärme, Abwärme, BHKW, KWK) bessere Ausnutzung regenerativer Energien Hocheffiziente Wärmepumpen werden flächendeckend einsetzbar Effekte der niedrigen Temperaturen: Verminderung des Druckverlustes Optimierte Dimensionierung Steigerung der Transportkapazität Aber: An eine Lösung für das Trinkwasser denken! 04 December 2015 Uponor 10

11 Zu beachten: Trinkwasser Legionellenproblematik: Es werden min. 60 C Vorlauftemperatur benötigt. Zirkulationspumpen müssen mindesten 16 h pro Tag betrieben werden - hygienische Empfehlung: 24 h Prüfpflicht bei Großanlagen Schlechte Leistungszahlen für WP bei höheren Temperaturen 04 December 2015 Uponor 11

12 Basis: Proben MFW 04 December 2015 Uponor 12

13 Legionellen nur in Großanlagen? Studie: Untersuchungen zum Vorkommen von Legionellen in Trinkwasseranlagen von Einfamilienhäusern Institut für Hygiene, Prof. Dr. Werner Matthys Objekte: 452 Einfamilienhäuser Vororten in Münster/Bielefeld Probenentnahme: Aus Entnahmearmatur nach 5l Ablauf Methode gem. DIN mit Abflämmen 04 December 2015 Uponor 13

14 Legionellen nur in Großanlagen? In keiner Probe (52) aus dezentralen Durchlauferhitzern konnten Legionellen isoliert werden. Bei 400 Proben aus Anlagen mit Zirkulation konnten in 48 Proben Legionellen nachgewiesen werden (12%). 50% der Häuser mit Fernwärme waren belastet. Der Maximalwert einer Probe lag bei KBE/100ml. Studie: Untersuchungen zum Vorkommen von Legionellen in Trinkwasseranlagen von Einfamilienhäusern Institut für Hygiene, Prof. Dr. Werner Matthys 04 December 2015 Uponor 14

15 Auswertung Temperatur Anzahl Mittelwert KBE/100 ml Anteil positiver Proben (%) 45 C C , C ,1 60 C (Häuser mit Speicher und Zirkulation) Temperatur im WW-System ist wichtigster, vielleicht einziger Faktor für Vermehrung von Legionellen 04 December 2015 Uponor 15

16 Situation Renovierungen Zustand und Dimensionierung des bestehenden Netzes Können alle angeschlossenen Gebäude auf Niedrig(st)energiestandard saniert werden? Zeitrahmen und Kostenaufwand Potential an LowEx Energiequellen 04 December 2015 Uponor 16

17 BMWI: Energieeffizienzstrategie Gebäude Aber: Entsprechende Gesamtsysteme sind derzeit in Deutschland kaum im Einsatz. z.z. hohe Kapitalbindungskosten und lange Refinanzierungszeiträume fehlende Erfahrungen mit solchen Vorhaben in der Projektentwicklung. -> Kalte Netze etablieren sich erst gerade 04 December 2015 Uponor 17

18 Nahwärmenetze: Das Rohrsystem und die Wärmeverluste Der Werbeblock

19 Rohre für Nahwärmesysteme Vier Produkte für nahezu jeden Anwendungsfall Thermo Single Thermo Twin Aqua Supra 04 December 2015 Uponor 19

20 Für Nahwärmenetze: Twin oder Single-Rohre Mantelrohr Dämmung Zentrierprofil Mediumrohr 04 December 2015 Uponor 20

21 incl. passendem Zubehör 04 December 2015 Uponor 21

22 Thermo Single - Wärmeverluste Wärmeverlust bei 70 C: 15 W/m Wärmeverlust bei 70 C: 8 W/m ~ 50% 04 December 2015 Uponor 22

23 Unterscheidung der Netze Quelle: EnEff-Stadt 04 December 2015 Uponor 23

24 Definition kalte Netze: 1. Kalte Netze wie beim BMWI definiert: C Vorlauftemperatur direkt genutzt Vorgedämmte Rohrsysteme benötigt Wärmeübergabestation 2. (Eis)kalte Netze: Vorlauftemperatur etwas höher als Erdreichtemperatur (bis 20 C) für die konstante Versorgung von dezentralen Wärmepumpen. keine Verwendung von vorgedämmten Rohrsystemen Wärmepumpen an jedem Anschlusspunkt 04 December 2015 Uponor 24

25 Ein weiterer Aspekt der kalten Temperaturen: In Gebieten mit geringer Bebauungsdichte, (ländlicher Raum) sinkt die Wärmeabnahmedichte erheblich, was einen wirtschaftlichen Betrieb klassischer Fern-oder Nahwärmenetze erschwert. Dezentralen Wärmepumpen in den Gebäuden reduzieren die Verteilverluste auf fast 0%. Nach einer Untersuchung von Hoppe (2008) lassen sich für kalte Nahwärmenetze mit dezentralen Wärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl von 4.0 gegenüber Ölheizungen ca. 40%und gegenüber Gasheizungen ca. 35%Primärenergie einsparen (Strommix Deutschland). Quelle: Envisage wüstenrot 04 December 2015 Uponor 25

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28 Vorteile (Eis)kalte Netze: praktisch keine Fernleitungsverluste: da die Leitungen nur geringfügig wärmer sind als das umgebende Erdreich. hohe Arbeitszahlen: Wegen der höheren Eingangstemperaturen haben die Wärmepumpen eine bessere Leistungszahl als mit Erdkollektor oder Tiefenbohrung und damit einen geringeren Stromverbrauch. Jahresarbeitszahlen von 5,0 und mehr sind erreichbar. noch mehr Wärmequellen: (Eis)kalte Netze können Temperaturen ab 15 bis 20 Grad vollständig aufnehmen, z.b. Abwärme aus Kälteanlagen, aus Bäckereien usw.. Außerdem gibt es Wirkungsgradverbesserungen z.b. bei Sonnenkollektoren. Auch Wärme, die nicht kontinuierlich zur Verfügung steht ist gut nutzbar wie z.b. die Abwärme von Gewerbebetrieben oder Krematorien. 04 December 2015 Uponor 28

29 Krematorium Darmstadt Die Krematoriumswärmesoll nicht nur die Feierhallen im Winter beheizen, sondern auch Schulen, Schwimmbäder und Wohnräume. Die Abwärme, die in der Leichenverbrennungsanlage anfällt wird genutzt um die Feierhalle, Frühstücks-und Mannschaftsräume, Dienstwohnungen und Verwaltungsräume der Krematoriumsbediensteten zu beheizen. Am liebsten würden die Friedhofsverwalter auch Leitungen hinüber zu näheren umliegenden Firmen legen, um so beispielsweise eine Gärtnerei zu beheizen. 04 December 2015 Uponor 29

30 Gebäudetechnische Voraussetzungen für beide Netzarten

31 Voraussetzung für beide Varianten: Flächenheizungen Boden Decke Wand 04 December 2015 Uponor 31

32 Entwicklung des energiesparenden Bauens Quelle: Frauenhofer-IBP 04 December 2015 Uponor 32

33 Wärmeerzeuger mit Vorlauftemperaturregelung Einzelraumregelung Anbindeleitungen Wärmeerzeuger- Verteiler Fußbodenheizungsverteiler Oberboden Estrich Aufbauschema Flächenheizung mit Noppenplatte Rohren Dämmung 04 December 2015 Uponor 33

34 Heizlasten und resultierende Heizwassertemperaturen Heizlast in W/ m 2, Θ HM in C Altbau WSV 82/84 WSV 95 EnEV FBH Heizkörper Heizlast 04 December 2015 Uponor 34

35 Verbesserung des COPs der Wärmepumpe 10 C / Fußbodenheizung Temperaturhub K 10 C / Radiatoren Temperaturhub K 7 6 Leistungszahl Temperaturdifferenz K 8 KW / COP 2,3: 3,5 KW Strom 8KW / COP 4: 2 KW Strom 04 December 2015 Uponor 35

36 Wichtig dabei: korrekte Ausführung...so nicht!! 04 December 2015 Uponor 36

37 Wichtig dabei: korrekte Regelung Automatischer Hydraulischer Abgleich: Einsparungen und Vorlauftemperaturabsenkungen Kommunikation zur Wärmepumpe: Absenkung der Vorlauftemperatur bei warmen Räumen trotz niedriger Außentemperatur Option zur Kühlung: Für höheren Komfort im Sommer Uponor Smatrix 04 December 2015 Uponor 37

38 (Eis)kalte Netze: Nebeneffekt passive Kühlung 04 December 2015 Uponor 38

39 längere Schönwetterperioden 04 December 2015 Uponor 39

40 Sommerlicher Wärmeschutz Anforderungen der EnEV 2014 Abschnitt 2 Zu errichtende Gebäude 3 Anforderungen an Wohngebäude (4) Zu errichtende Wohngebäude sind so auszuführen, dass die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz nach Anlage 1 Nummer 3 eingehalten werden. Nichtwohngebäude analog 04 December 2015 Uponor 40

41 Sommerlicher Wärmeschutz Konsequenzen der EnEV Im Referenzgebäude ist keine Kühlung vorgesehen! Der Energiebedarf für aktive Kühlung wird im Jahres- Primärenergiebedarf berücksichtigt. Ein aktiv gekühltes Gebäude muss energieeffizienter (Anlagentechnik/Wärmedämmung) gebaut werden als ein nicht gekühltes Wohngebäude. -> passivekühlung liefert verbesserten Sommerlichen Wärmeschutz ohne den Jahres-Primärenergiebedarf des Gebäudes zu belasten. 04 December 2015 Uponor 41

42 Zusammenfassung Es gibt unterschiedliche Definitionen/Interpretationen zu kalten Netzen. Ziel ist eine Verringerung der Wärmeverluste. Energiebedarf und Wärmeübertragungssystem müssen auf das Netz abgestimmt sein. Der Bereich Trinkwasser muss berücksichtigt werden. Die benötigten Komponenten für solche Netze stehen zur Verfügung. Sie können sowohl in gut verdichteten Wohnbereichen als auch im ländlichen Bereich energiesparend eingesetzt werden. Markt und Konzepte entwickeln sich gerade. Potenzial zur Kühlung 04 December 2015 Uponor 42