Innovative Heizungstechnik zur Erfüllung der EnEV

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1 Innovative Heizungstechnik zur Erfüllung der EnEV Stadtwerke Bochum Heizungsanlagen nach EnEV Die zulässigen Bilanzierungsverfahren nach DIN 4701 und DIN V unterscheiden zwischen dem Wärmeverlust bei: - Erzeugung - Speicherung - Verteilung - Übergabe 2 1

2 EU-Richtlinien 811 u. 812/2013 EU-Label für Heizsysteme - Raumheizgeräten (Raumheizung) [A++ bis G] - Kombiheizgeräten (Raumheizung + Warmwasser) [A++ bis G] - Verbundanlagen aus Raumheizgeräten, Temperaturreglern und Solareinrichtungen [A+++ bis G] - Verbundanlagen aus Kombiheizgeräten, Temperaturreglern und Solareinrichtungen [A+++ bis G] - Warmwasserbereitern [A bis G] - Warmwasserspeichern [A bis G] - Verbundanlagen aus Warmwasserbereitern und Solareinrichtungen [A+++ bis G] 3 EU-Richtlinien 811 u. 812/2013 EU-Label für Heizsysteme Geltungsbereich - Konventionelle Heizgeräte } - Kraft-Wärme-Kopplung* - Wärmepumpen (35 C und 55 C) bis - Niedertemperatur-Wärmepumpen - Solarthermie - Temperaturregler - Wasserspeicher bis 500 l Speicherinhalt 70 kw Nennleistung *bis 50 kwel 4 2

3 EU-Richtlinien 811 u. 812/2013 EU-Label für Heizsysteme Label für Wärmepumpen 5 Wärmeerzeugung Nach DIN / Anlagenbeispiele Niedertemperaturkessel Brennwertkessel Festbrennstoffkessel Wärmepumpe Nah-/Fernwärmenetz Nicht abgebildet Mini- /Mikro-BHKW Brennstoffzelle Ad- oder Absorptions-WP 6 3

4 Heizlastberechnung nach DIN EN EnEV nach DIN 4108 Bewertung des Energiebedarfs über den Zeitraum eines Jahres im Monatsverfahren für ein gesamtes Gebäude Bestimmung des Jahresheizenergiebedarfes und des Primärenergiebedarfes nach Deutschland Klima (Würzburg, neu Potsdam) Ziel ist die Begrenzung des Jahresprimärenergiebedarfes [kwh/a] oder [kwh/m 2 a] Heizlast nach DIN EN Ermittlung der Norm-Heizlast in Abhängigkeit von der Normaußentemperatur für den jeweiligen Ort Bestimmung der max. erforderlichen Heizleistung [kw] Kesseldimensionierung Heizflächenauslegung 7 Berechnungsverfahren Vereinfachtes Berechnungsverfahren kann für Wohngebäude mit einer Luftdichtheit von n50 3,0h-1 und nicht mehr als 3 Wohneinheiten angewendet werden Ausführliches Berechnungsverfahren kann für Wohngebäude mit einer Luftdichtheit von n50 3,0h-1 und nicht mehr als 3 Wohneinheiten angewendet werden muss für alle übrigen Gebäude angewendet werden 8 4

5 Heizlast nach Annahme 100 W/m 2 und Berechnung 1006 W 757 W 1179 W 1179 W 757 W 2433 W EG 1086 W 672 W 431 W 431 W 672 W 224 W 469 W 224 W 469 W 1084 W 1439 W 1413 W 2533 W 1928 W 1555 W 1413 W 3918 W 1928 W Berechnung nach DIN EN Annahme 100 W/m 2 9 Heizlast nach Annahme 100 W/m 2 und Berechnung 716 W 565 W 1114 W 1114 W 565 W 1956 W 1.OG 1086 W 672 W 431 W 431 W 672 W 142 W 469 W 149 W 469 W 1084 W 1176 W 1413 W 1988 W 1928 W 1269 W 1413 W 2878 W 1928 W Berechnung nach DIN EN Annahme 100 W/m

6 WÄRMEERZEUGER 11 Heizungssysteme in neuen Gebäuden Beheizungssysteme-in-neuen-Gebäuden- 2000$ 76,7$ 0,8$ 7$ 13,4$ 1,3$ 0,8$ 0$ 2001$ 75,9$ 2$ 11,3$ 7,5$ 1,7$ 1,6$ 0$ 2002$ 75,8$ 1,7$ 11$ 7,2$ 2,2$ 2,1$ 0$ 2003$ 74,3$ 1,2$ 12$ 7$ 2,7$ 2,8$ 0$ 2004$ 74,9$ 1,2$ 10,7$ 7,3$ 2,8$ 3,1$ 0$ 2005$ 74$ 5,4$ 8,6$ 6,4$ 1,2$ 3$ 1,4$ 2006$ 66,9$ 11,2$ 8,9$ 4,3$ 1$ 6$ 1,7$ 2007$ 65,6$ 14,3$ 10,2$ 3,2$ 1,3$ 3$ 2008$ 58,4$ 19,9$ 11,9$ 2,3$ 1$ 4$ 2009$ 50,8$ 23,9$ 13,1$ 2$ 0,7$ 5$ 2010$ 50,4$ 23,1$ 14,6$ 1,8$ 1$ 5$ 2011$ 49,9$ 23$ 15,9$ 1,6$ 0,9$ 0%$ 10%$ 20%$ 30%$ 40%$ 50%$ 60%$ 70%$ 80%$ 90%$ 100%$ Gas$ Wärmepumpen$ Fernwärme$ Heizöl$ Strom$ Holz$ SonsCge$ Quelle: AG Energiebilanzen 12 6

7 Brennwertkessel gewinnt zusätzliche Energie aus der Kondensation des Wasserdampfes im Abgas Quelle: ASEW, Köln überwiegend Gas als Energieträger Wasserdampfanteil sehr hoch kein Schwefel in Abgas, keine aggressive Schwefelsäure. 13 Taupunkttemperaturen Brennstoff Taupunkttemperatur Erdgas 56 C (CH 4 ) Heizöl EL 47 C (C 10 H 22 ) Holzpellets ca. 55 C (C 12 H 22 O 11 ) je nach Trocknungsgrad Flüssiggas Propan 53 C (C 3 H 8 ) Flüssiggas Butan 52 C (C 4 H 10 ) 14 7

8 Holz als Brennstoff Quelle: EnergieAgentur.NRW 15 Festbrennstoffkessel Scheitholzkessel Holzhackschnitzel- Kessel Pelletkessel Foto: Buderus Foto: Hubert Grafik: Pelletmax 16 8

9 Pelletöfen Quelle: EnergieAgentur.NRW 17 Pelletkesselbauarten 18 9

10 Platzbedarf Quelle: EnergieAgentur.NRW 19 Pelletlagerstätten Quelle: EnergieAgentur.NRW 20 10

11 Brennstoffzufuhr bei Pelletheizungen 21 Innovationen Holzheizungen Holzpellet-Brennwert-Kessel zusätzliche Wärmegewinne aus der latenten Wärme des Abgases Quelle: Ökofen 22 11

12 Innovationen Holzheizungen Holzscheit-Holzpellet-Kombikessel Kombination aus Holzscheit- und Holzpelletkessel Quelle: Fröhling 23 Innovationen Holzheizungen Holzvergaser Heizkessel Die Holzscheite werden nur durchgeglüht und die dabei entstehenden Gase werden abgesaugt und in der Brennkammer mit hohen Temperaturen verbrannt. Wirkungsgrade bis zu 92 % Brenndauer bis zu 12 Stunden Für Scheitholz bis 50 cm Länge Leistung kw Quelle: Viessmann 24 12

13 25 Wärmepumpen Kreisprozeß Kompressor 4 bar, 2,5 C Wärmequelle mit 8-10 C Wärmequelle Verdampfer Verdampfer 14 bar, 25 C Interner Überhitzer/Unterkühler 14 bar, 67 C Wärmenutzung Verflüssiger Heizungsseite 4 bar, 6,5 C 14 bar, 34 C 4 bar, -3 C Expansionsventil Quelle: Vaillant 26 13

14 Anlagenaufwandzahl 18,5 kwh/m 2 a Speicherverlust 0,98 kwh/m 2 a Verteilverlust 62,03 kwh/m 2 a 0,62 kwh/m 2 a Umwelt -wärme Übergabeverlust 0,70 kwh/m 2 a Erzeugung Speicherung Verteilung Übergabe 44,4 kwh/m 2 a Strom Wärme Wärme Wärme Wärme Primärenergie Strom-Hilfsenergie 53,9 kwh/m 2 a 3,54 kwh/m 2 a 9,5 kwh/m 2 a 82,83 kwh/m 2 a 27 Bestimmung der Jahresarbeitszahl VDI 4650 Bestimmung der Jahresarbeitszahl entsprechend VDI 4650 (2009) Angaben zum Projekt Name Adresse Heizgrenztemperatur in C 12 Vorlauftemperatur / Rücklauftemperatur in C 35 / 28 Art der Warmwasserbereitung Heizungswärmepumpe Anteil Warmwasserbereitung am Gesamtwärmebedarf in % 18 Warmwasserbereitung Korrekturfaktor (Verflüssiger) 1,02 Angaben zur Wärmepumpe Hersteller Viessmann Typenbezeichnung Vitocal 200-A AWCI-AC 201.A07 Leistungszahl COP (A-7/W35 / A2/W35 / A10/W35) 2,82 / 3,76 / 5,1 Wärmequelle und Betriebsweise Wärmequelle Außenluft Normaußentemperatur in C -12 Betriebsweise monovalent Korrekturfaktor für abweichende Temperaturdifferenzen am Verflüssiger Temperaturdifferenz bei Prüfstandsmessung in K 5 Temperaturdifferenz am Verflüssiger im Betrieb in K 7 Heizung Korrekturfaktor (Verflüssiger) 1,02 Korrekturfaktor für vorliegende Betriebsbedingungen max. Vorlauftemperatur in C 35 Primärtemperatur in C -7 / +2 / +10 Korrekturfaktor (unterschiedliche Betriebsbedingungen) 0,128 / 0,824 / 0,108 Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe im Heizbetrieb: 4,09 Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe für Warmwasserbereitung: 4,08 Gesamt-Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe: 4,

15 Bivalenzpunkt Inverter-Technik bei Luft-Wasser-WP Heizleistung in kw Heizkurve Auslegungstemperatur Heizlast nach DIN EN monovalent ausgelegte Wärmepumpe nicht benötigte Heizenergie Heizgrenze EnEV bivalent parallel ausgelegte Wärmepumpe benötigte Heizenergie Invertertechnik Temperatur in C Vorteile der Inverter-Technik Höhere Lebenserwartung der Wärmepumpe deutlich geringere Anlaufströme geringere Geräuschemission verbesserte Jahresarbeitszahl kein bivalenter Betrieb notwendig Anlaufcharakteristik besser als ohne Invertertechnik Nachteil: Beim Einsatz von PV-Strom wird nicht der zur Verfügung stehende Strom komplett zur Wärmeproduktion genutzt

16 Absober für Wärmepumpen Energiezaun Massivabsorber 31 Sole-Wasser-Wärmepumpen 32 16

17 Erdsonden & -kollektoren Erdsonden Horizontalkollektoren 33 Grabenkollektor Grabenkollektor Geringerer Platzbedarf als ein Flächenkollektor Grabentiefe 2,6 oder 3,0 m Hoher Wärmeentzug je m²erdreich 34 17

18 Energiekorb Energiekorb 20-50% günstiger im Vergleich zu Tiefenbohrungen. 35 Grundlast über Wärmepumpe Spitzen über Pellet-Ofen Warmwasser Holzpellet-Einzelofen mit Wassertasche Heizung Luft-Wasser Wärmepumpe 36 18

19 Innovationen Wärmepumpe Zeolith-Adsorptions- Wärmepumpe Zeolith-Adsorptions-Wärmepumpe mit Gas- Brennwert-Einheit und thermischer Solaranlage Zeolith: Keramischer Grundwerkstoff AIO 2 und SiO 2 ungiftig, nicht brennbar Bisherige Verwendung in: Waschmitteln, Katalysatoren, Desorption Adsorption Quelle: Vaillant 37 Wärmepumpe mit Eisspeicher Vitocal 333-G Luft-Absorber Eisspeicher Quelle: Viessmann 38 19

20 Aktive Kühlfunktion Quelle: Vaillant 39 Kompaktgerät für Passivhäuser Quelle: EnergieAgentur.NRW 40 20

21 Innovation Mini-BHKW 5,5 kw elektrische Leistung 14,8 kw thermische Leistung (Brennwert) Ein gasbetriebener Motor erzeugt über einen Generator Strom, seine Abwärme kann zur Heizung und Warmwasserbereitung verwendet werden. Grafik: Senertec Einsatzbereiche sind je nach Größe und Auslegung größere Mehrfamilienhäuser und Geschäfts- wie Bürogebäude zur Deckung der Grundlast. 1,5-4,7 kw elektrische Leistung 4,7-12,5 kw thermische Leistung Grafik: Vaillant 41 Innovation Mikro-KWK 1 kw elektrische Leistung 2 kw thermische Leistung Aufgrund der geringen Heizleistung sind Mikro-KWK für Ein- und Zweifamilienhäuser für den Grundlastbereich konzipiert und benötigen zusätzlich einen weiteren Wärmeerzeuger. Quelle: Vaillant 42 21

22 Funktionsweise und Vorteile einer Brennstoffzelle Quelle: EnergieAgentur NRW 43 Herstellung von Wasserstoff Quelle: EnergieAgentur NRW 44 22

23 Innovationen Brennstoffzelle Wandhängendes Brennstoffzellen-Heizgerät 1 kw elektrische Leistung 2 kw thermische Leistung Brennstoff: Erdgas Quelle: Vaillant / EnergieAgentur NRW 45 PV erzeugt Strom Strom erzeugt Wärme Heizung Wärmepumpe PV-Module Warmwasser Unterverteilung Wechselrichter Stromnetz Stromzähler 46 23

24 Einfamilienhaus Neubau mit 6 kwp PV und Luft-Wärmepumpe Einfamilienhaus Neubau mit 10 kwp PV und Luft-Wärmepumpe 24

25 Beispielrechnung EFH Maßnahme Ausführung mögliche Varianten EnEV-Standard KfW-E zienzhaus 55 KfW-E zienzhaus 55 Plus KfW-E zienzhaus 40 KfW-E zienzhaus 40 Plus Passivhaus Classic Passivhaus Plus Passivhaus Premium Heizung / Gas-Brennwert + Solar (H/WWB) Warmwasser Holzpellet-Brennwert-Kessel Luft-Wasser-Wärmepumpe Sole-Wasser-Wärmepumpe PH-Kompaktgerät + solare WWB Lüftung zentrale Zu- / Abluftanlage mit WRG Erdwärmetauscher Regenerative PV 7 kwp Stromerzeugung PV 13 kwp Wärmebrücken pauschal U WB =0, 10W/(m 2 K) optimiert U WB =0, 050W/(m 2 K) detailliert U WB =0, 025W/(m 2 K) detailliert U WB =0, 020W/(m 2 K) Berechnung nach DIN V nach PHPP Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Mario Lichy BIENERGY Gesellschaft für Energiemanagement mbh Herforder Straße 375a Bielefeld Fon: +49 (0) Fax: +49 (0) info@bienergy.de www: