Fachbeitrag. Energiekostenfalle Winterbauheizung

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1 Fachbeitrag Energiekostenfalle Winterbauheizung Fallstudie Baubeheizung: Vergleich zwischen direkter und indirekter Beheizung ergibt erhebliche Energiekosteneinsparung Mit dem Übergang zur nächsten Heizperiode beginnt wieder die Saison für die Bauheizungen. Hierbei lohnt es sich, den Energieaufwand und die erheblichen Einsparpotenziale beim Heizölverbrauch zu betrachten: Während konventionelle Bauheizungen die erwärmte Luft wieder ins Freie abführen, erweist sich das Prinzip der indirekten Beheizung als weitaus effizienter. Die im Fallbeispiel dieses Beitrags ermittelte Energieersparnis entspricht der Heizölmenge von zwei Großtank- Füllungen. Die terminlichen Anforderungen an den Baufortschritt lassen meist auch über die Wintermonate keine Unterbrechung zu. Bau- und Ausbaugewerke sind bei kalten Außentemperaturen mit Nassbaukonstruktionen wie Estrich und Innenputz oder der Verarbeitung von bauchemischen Produkten am Werk. Bei Außentemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts drohen zudem Frostschäden durch nicht entleerte oder nicht vollständig entleerbare Haustechnik- Installationen. Eine Bauheizung sorgt für ausreichende Innentemperaturen, so dass die Ausbauarbeiten über die Wintermonate ohne Unterbrechung weitergeführt werden können. Die luftgeführte Beheizung ist die "klassische" Methode: Dazu werden ölbefeuerte Heizgebläse eingesetzt, die mittels Ventilator über flexible Luftschläuche die erwärmten Luftmassen in die Baustelle einblasen. Diese Art der Beheizung zieht permanent kalte Luft nach, die wiederum erwärmt werden muss. Wie hoch der Heizölverbrauch dieser Systeme ist, wird erst bei genauer rechnerischer Betrachtung deutlich. Hinzu kommt, dass durch die direkte Befeuerung des Wärmeerzeugers mit dem warmen Luftstrom zwangsläufig auch die Verbrennungsgase in die Raumluft abgegeben werden. Winterbaustellen mit bis zu 70 % weniger Energiekosten beheizen Gestiegene Anforderungen, aber auch steigende Energiekosten verlangen effizientere technische Lösungen für die Bauheizung. Der Energiedienstleister Hotmobil Deutschland GmbH setzt für diesen Einsatzbereich auf wassergeführte Heizsysteme, die nach dem Prinzip einer Warmwasser- Zentralheizung arbeiten. Die Heizwärme wird außerhalb des Gebäudes durch eine mobile Heizzentrale erzeugt. Über Schlauchleitungen transportiert das System Heizwasser zu mobilen Lüftungsgeräten, die innerhalb der Baustelle aufgestellt sind und die Heizwärme geräuscharm an die Raumluft übertragen. Durch diese indirekte Beheizungsart bleibt die Innenluft nicht nur frei von Verbrennungsgasen, es ist auch eine geringere Luftwechselrate nötig. Sowohl die direktbefeuerte, luftgeführte als auch die indirekte, wasserführende Beheizung nutzen Heizöl als Brennstoff. Anhand einer beispielhaft angenommenen Beheizungssituation zeigt sich, dass sich der gravierendste Unterschied zwischen den

2 beiden Beheizungsarten im Heizölverbrauch zeigt. Für die Fallstudie wird nach Tabelle 1 die Beheizung für den Neubau einer Produktionshalle angenommen. Fallstudie: Winterbauheizung Gebäudeart Mietdauer Bauheizung Zu beheizende Grundfläche Benötigte Wärmeleistung Luftführung und Luftwechsel Betriebsstundenzahl Neubau einer Produktionshalle L x B x H = 65 x 20 x 4,4 bzw. 7 m 6 Monate m² 350 kw Über Decke, m³/h h (für 1/2 Jahr) Tabelle 1: Ausgangsdaten für die Fallstudie über die Beheizung einer Produktionshalle Energieaufwand für direkte, luftgeführte Bauheizung Um das Raumvolumen der Produktionshalle mit m² Grundfläche beheizen zu können, werden drei ölbefeuerte Warmlufterzeuger mit jeweils 140 kw Heizleistung benötigt. Die Warmlufterzeuger werden im Außenbereich aufgestellt und transportieren die erwärmte Luft über Warmluftschläuche in das Gebäude. Durch den Frischluftbetrieb muss für das luftgeführte System ein Luftvolumenstrom von m³/h umgewälzt werden. Bei einer direkten, luftgeführten Winterbauheizung fließt der gesamte Bedarfsenthalpiestrom wieder aus dem Gebäude ab und wird damit ungenutzt an die Umgebung abgeführt. Das Resultat ist ein hoher Heizölverbrauch von 33,18 kg/h. Zur Ermittlung der Kosten für den Heizölverbrauch wird ein Heizöl- Nettopreis von 0,93 /l zugrundegelegt. Bei einer angenommenen Nutzungsdauer über sechs Monate mit Volllast- Betriebsstunden errechnen sich die Kosten nach Gleichung (1): m! 33,18kg / h K = 0, h = 0, h = (Gl. 1) σ l 0,85kg / l l Energieaufwand für indirekte, wassergeführte Bauheizung Für die Beheizung der m² großen Produktionshalle wird im Rahmen dieser Betrachtung eine mobile Heizzentrale eingesetzt, die eine Heizleistung von 350 kw bereitstellt. Die mobile Heizzentrale arbeitet in Verbindung mit insgesamt drei mobilen Lufterhitzern, die im Inneren des Gebäudes aufgestellt werden. Als Wärmetransportmedium dient Heizwasser, das über Verbindungs- Druckschläuche zwischen der mobilen Heizzentrale und den mobilen Lufterhitzern zirkuliert. Das Energieflussdiagramm (Bild 2) stellt die über die Systemgrenzen gehenden Enthalpieströme schematisch dar. Deutlich zeigt sich hierbei, dass der Enthalpiestrom des Rücklaufs einen Großteil der eingesetzten Energie im Energiekreislauf hält, anstatt die erzeugte Wärme ungenutzt an die Umgebung zu verlieren. Der Heizölverbrauch reduziert sich dadurch auf einen Massenstrom von 7,7 kg/h. Unter denselben Einsatzbedingungen mit sechs Monaten Betriebsdauer bei Vollbetriebsstunden ergeben sich nach Gleichung (2) entsprechend deutlich geringere Energiekosten:

3 K m! 7,7kg / h = 0, h = 0, h = (Gl. 2) σ l 0,85kg / l l Kostenbetrachtung Miet- und Verbrauchskosten Um eine objektive Bewertung der jeweiligen Kosten zu erhalten, werden in den Tabellen 2a und 2b für beide Beheizungsarten die Gesamtkosten gegenübergestellt. Die Kosten setzen sich aus den Mietkosten und den Verbrauchskosten für eine Einsatzdauer von sechs Monaten zusammen: Miet- und Bereitstellungskosten, Verbrauchskosten Baustellensichtung Warmlufterzeuger, 3 x 150 kw tank, l Warmluftschläuche Luftverteilerschläuche Anlieferung und Inbetriebnahme Warmlufterzeuger Anlieferung und Montage tank Anlieferung und Montage Warmluftschläuche Anlieferung und Montage Luftverteilerschläuche Summe Miet- und Bereitstellungskosten Verbrauchskosten (Heizölverbrauch) für sechs Monate Kosten für direkte, luftgeführte Beheizung Gesamtkosten für direkte, luftgeführte Beheizung Tabelle 2a: Übersicht der Kosten für direkte Beheizung Miet- und Bereitstellungskosten, Verbrauchskosten Kosten für indirekte, wassergeführte Beheizung Technische Grundpauschale 360 Mietpreis Mobile Heizzentrale 350 kw, mit integr. tank Mietpreis Mobile Lufterhitzer bis 350 kw Warmluftschläuche 960 Luftverteilerschläuche Heizwasser- Druckschläuche Vorlauf/Rücklauf 200 Aufbaupauschale 590 Abbaupauschale 790 Summe Miet- und Bereitstellungskosten Transportpauschale 980 Schlauchmontage Verbrauchskosten (Heizölverbrauch) für sechs Monate Gesamtkosten für indirekte, wassergeführte Beheizung

4 (Datei: Fallstudie_Winterbauheizung_Abb2.jpg) Tabelle 2b: Übersicht der Kosten für indirekte Beheizung Mit den in Tabelle 2b dargestellten Gesamtkosten von ergibt sich für das System der indirekten, wassergeführten Beheizung eine Gesamtersparnis von 41 %. Wird in Abhängigkeit von den jeweiligen Gesamtkosten für den Heizölverbrauch und dem zugrundegelegten Heizölpreis von 0,93 /l der reine Brennstoffverbrauch gegenübergestellt, verdeutlicht sich die erzielte Energieeinsparung, wie in Tabelle 3 dargestellt: Verbrauchskosten Heizöl Heizölverbrauch Direkte, luftgeführte Beheizung: / 0,93 /l = l Indirekte, wassergeführte Beheizung: / 0,93 /l = l Einsparung Heizöl: l l = l Einsparung Brennstoffverbrauch [%] - 76 % (Dateien: Abb. links: Diagramm Tabelle.jpg; Abb. rechts: HMD_Heizoeltank.jpg) Tabelle 3: Kostenvergleich Heizölverbrauch Fazit: Die erzielte Einsparung an Heizöl für den Betrieb einer Winterbauheizung über ein halbes Jahr entspricht damit etwas abgerundet den Füllungen von zwei tanks mit je Liter Fassungsvermögen. Insgesamt lässt sich damit eine Reduzierung der Brennstoffkosten im Bereich von mindestens 50 bis über 70 Prozent erzielen. Nach Ansicht des Energiedienstleisters Hotmobil steht ein hoher Energieverbrauch für den Betrieb von Winterbauheizungen im Widerspruch zu den Anforderungen an die Energieeffizienz im Gebäudebereich: Für die Beheizung von Gebäuden begrenzt die Energieeinsparverordnung den zulässigen Primärenergiebedarf. Der Ersteller des Gebäudes ist gesetzlich zur Einhaltung dieser Vorgaben verpflichtet. Gleichzeitig gelten

5 aber für den Energieverbrauch für die Beheizung während der Bauphase keine Begrenzungen, obwohl dieser je nach Größe des Bauwerks enorm hoch sein kann. Als Energiedienstleister sehen wir die mobile Energieerzeugung auch als eine Verpflichtung gegenüber der Umwelt, und hier gilt es die eingesetzte Energie möglichst ressourcenschonend zu nutzen, betont Reto Brütsch, Geschäftsführer der Hotmobil Deutschland GmbH in Gottmadingen. Autorin: Dipl.- Ing. (FH) M. Sc. Pia Skura, Projektingenieurin, Hotmobil Deutschland GmbH Hotmobil Deutschland GmbH Ansprechpartner Christian Hahn Tel