Wechselwirkungen von Anlagentechnik und Gebäudesanierung

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1 13. Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen Potsdam, November

2 Person / Hochschule Dr.-Ing. Kati Jagnow Studium Versorgungstechnik an der FH Wolfenbüttel (heute: Ostfalia) Promotion im Bauwesen an der Uni Dortmund Büro für Planungsleistungen im Bereich der Energiekonzepterstellung mit Schwerpunkt TGA und Energiemonitoring Professur (50 %) an der HS Magdeburg/Stendal Schwerpunktfächer im "Master Energieeffizientes Bauen und Sanieren" 2

3 Was ist empfehlenswert, wo liegen Probleme? Überblick um welche Maßnahmen geht es? 1. Dachdämmung / Dämmung oberer Gebäudeabschluss 2. Fenstertausch 3. Wanddämmung 4. Dämmung Kellerdecke / Bodenplatte 5. Leitungen im Gebäude 6. Leitungen im Erdreich 7. Photovoltaik / Solarthermie 8. neue Pumpen 9. Heizflächen 10. neue Erzeuger 3

4 MFH Braunschweig Oberste Geschossdecke kostengünstige Maßnahme, selbst wenn begehbar ausgeführt werden muss äquivalenter Energiepreis 5 10 Cent/kWh Problemstellen: Türen, Luftdichtheit Folgen: Heizlast OG sinkt Hartschaum Pflegeheim bei Braunschweig Pflegeheim bei Braunschweig Mineralfaser Zellulose 4

5 Bildquelle: eigene, Bauemotion, Heimwerker.de Dachdämmung kostengünstig nur, wenn Luftdichtheit bereits besteht Kosten der Neueindeckung nicht durch Einsparung refinanzierbar! Aufdach äquivalenter Energiepreis 5 20 Cent/kWh Problempunkte: Luftdichtheit, spätere Durchdringungen technischer Anlagen Folgen: Heizlast OG sinkt Wohnhaus Braunschweig Zwischen- und Untersparren 5

6 Fenster Betreuungseinrichtung bei Braunschweig kostengünstig nur, wenn ohnehin Fenstertausch ansteht äquivalenter Energiepreis 5 30 Cent/kWh möglichst hochwertig, weil lange Lebensdauer Ziel: U w 1 W/(m²K) Gestaltungswirkung beachten! Folgen: Heizlast sinkt in allen Räumen mit Fenster 6

7 Wände MFH Hannover meine Empfehlung an Bauherren: gut oder gar nicht (falls das Geld knapp ist) nachdämmen macht keiner äquivalenter Energiepreis Cent/kWh Hinweis: es geht auch ästhetisch anspruchsvoll Folgen: Heizlast sinkt in allen Räumen mit Außenwand, Rohrleitungswärmeabgabe wird ggf. kritisch nach Vollsanierung KfW MFH Braunschweig nur Giebel 7

8 EFH Braunschweig Kellerdecke kostengünstige Maßnahme äquivalenter Energiepreis 5 10 Cent/kWh Problemstellen: Kellerfenster, Zugänglichkeit von Leitungen Folgen: Heizlast EG sinkt Gewölbe: Mineralwolleplatten MFH Wilhelmshaven Wärmebrücken optimiert MFH Braunschweig Leitungen ausgespart 8

9 Leitungen im Gebäude Problem: Überwärmung von Räumen nach baulicher Verbesserung, Heizkostenungerechtigkeiten Folgen: Nachdämmen zieht ggf. Begleitmaßnahmen nach sich Verkleidung kommt noch Bad eines MFH auch so schön warm Bad eines Pflegeheims äquivalenter Energiepreis der nachträglichen Dämmung: 2 10 Cent/kWh Empfehlung: nach Fassadensanierung prüfen 9

10 Leitungen im Gebäude Beispiel In modernisierten Plattenbauten: bei gleicher Qualität der Außenfassade und kontrolliert 11-Geschosser in der Wohnung abgegeben gleicher Erzeugung sehr unterschiedliche Heizenergieverbräuche unbereinigt) Verteilung der Heizenergie (unbereinigt) 5-Geschosser über 1998, die 1999 Leitungen und 2000 abgegeben 11-Geschosser 8 m²) Verteilung der 94 Heizenergie kwh/(m²a) (untersuchte (unbereinigt) Fläche : m²) kontrolliert in der Wohnung abgegeben Verteilung der 120 Heizenergie kwh/(m²a) (unbereinigt) 1998, 1999 und % 1998, über 1999 die und Leitungen 2000abgegeben (untersuchte Fläche : m²) (untersuchte Fläche : m²) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 5-Geschosser 20% Zweirohrheizung 0% 90% 80% 13 % 66 % 70% 64 % 60% 63 % 50% 70% 87 % 66 % 40% 60% 82 % 64 % 30% 50% 20% 34 % 36 % 87 % 40% 10% 0% 30% 11- und 14-Geschosser Einrohrheizung osser 37 % 20% 34 % 36 % kontrolliert in der Wohnung abgegeben ng der Heizenergie (unbereinigt) 10% 10% 99 und 2000 über die Leitungen abgegeben uchte Fläche : m²) 0% 100% 90% 80% 18 % kontrolliert in der Wohnung abgegebe über die Leitungen abgegeben 13 % 17 % 83 % 10

11 Leitungen im Erdreich Problem: oft Unkenntnis der Verlusthöhe (je Trassenmeter ca. 400 kwh/a Altbau, 200 kwh/a im Neubau) kritisch: bei geringer Wärmeabnahme der Gebäude Quartier in Braunschweig Siedlungstyp typischer Verteilverlust bezogen auf die real beheizte Fläche, in kwh/(m²a) Einfamilienhaussiedlung niedriger Dichte 35 EFH-Siedlung hoher Dichte, Reihenhäuser 25 Zeilenbebauung mittlerer Dichte (3-5 Geschosse) Zeilenbebauung hoher Dichte, Hochhäuser

12 Photovoltaik äquivalenter Energiepreis: Cent/kWh (ohne Förderung) Problem: Verteilebene, Rechtsgrundlage unklar Empfehlung: prüfen im Januar suboptimal MFH 100 % Selbstnutzung Pflegeheim bei Braunschweig 12

13 Solarthermie äquivalenter Energiepreis: Cent/kWh (TWW) oder höher (H) (ohne Förderung) Problem: komplexe Hydraulik bei Großanlagen, unpassende Temperaturen (Zirkulation), Planung nach Förderung, fehlende Kenntnisse bei der Regelungstechnik Empfehlung: nicht im MFH Schule in Halle für Schulküche MFH in Hannover 13

14 Pumpen äquivalenter Energiepreis: 5 15 Cent/kWh Problem: zu große Pumpen wegen fehlender Auslegung (Pumpentauschspiegel), fehlender hydraulischer Abgleich nicht behoben Empfehlung: Tausch nach Planung! Leistungen nach Herstellerannahme, in W Vergleich der Leistungen im Betriebspunkt Leistung nach überschlägiger Auslegung, in W 14

15 Heizflächen Problem: nach einer baulichen Verbesserung passen die Temperaturen nicht mehr (je Raum verschieden) kritisch: massereiche Systeme in Gebäuden mit großen Lastwechseln (FBH im Effizienzhaus), Konvektoren bei niedrigen Temperaturen Sanierung: grundsätzlicher Systemwechsel (FBH HK) kaum wirtschaftlich Empfehlung: Temperaturen anpassen mit hydraulischem Abgleich Wohnzimmer EFH 3,5 Tonnen Speicher Wohnzimmer MFH äquivalenter Energiepreis: 2 4 Cent/kWh 15

16 Erzeuger künftige Tendenz stark von der "politischen Marschrichtung" abhängig (künstliches Erdgas vs. Strom, Wärmepumpe/PV vs. Kessel, Strom- vs. Wärmespeicher, Netz vs. kein Netz) meine Meinung/Empfehlung bei heutiger Sanierung: grundsätzlicher Systemwechsel (gebäudezentral dezentral) kaum wirtschaftlich Grundstruktur so belassen stattdessen: Peripherie schaffen, die mit allen Erzeugern kompatibel ist (Niedertemperatursysteme), Betriebsbereitschaft minimieren (Speicher, Rohrnetz), Nutzen mindern 16

17 Fazit = Wunschliste abzustellender Tatbestände für die Planung wird zu wenig Zeit/Geld verwendet (Grunddatenbeschaffung bzw. -bereitstellung seitens Auftraggeber, Vergabe von Teilplanungsleistungen an Hersteller) es wird zu häufig allein nach Investitionskosten, ohne Berücksichtigung von Folgekosten geplant (insbesondere bei Fördermitteln) es wird zu häufig allein nach günstigstem Preis vergeben (und nicht auf Expertise geachtet) Bewusstsein bei allen Beteiligten schaffen, dass dies nicht hilfreich ist, eine passende TGA für das Objekt zu finden 17

18 Fazit = Wunschliste abzustellender Tatbestände bei vielen Modernisierungskonzepten fehlt der Systemgedanke (Gebäude, Anlage und Nutzung beeinflussen sich gegenseitig!) Dämmung Hülle zieht optimalerweise Verbesserung TGA nach sich es mangelt bei allen Beteiligten das Interesse an Nachverfolgung Effizienzen/Verbrauch messen, grobes Monitoring installieren Irrweg Gebäudetechnik? Viel hilft viel oder intelligente Maßnahmen für den Gebäudebestand? Irrweg ist der Glaube: die TGA wird "von allein gut" nein, sie braucht Planung! Und dann lieber intelligent als viel 18

19 Das war nur ein ganz kleiner Überblick mehr unter 19

20 Bild: Beispiel 1: großes Verbundnetz mit BHKW m² Wohnfläche 14,5 km Trasse zentraler Gasbrennwertkessel (30 %) und BHKW (70 % Deckungsanteil) Wärmelieferung an die Gebäude: 87 kwh/(m²a) Netzverlust: 9 kwh/(m²a), entspricht 9 % 20

21 Beispiel 2: kleines Verbundnetz mit Solarthermie 21 Baukörper mit 61 WE m² Wohnfläche 1250 m Trasse zentraler Gasbrennwertkessel 575 kw 545 m² Solarthermie, 100 m³ Speicher 66 Wärmelieferung an die Gebäude: 59 kwh/(m²a) Netzverlust: 25 kwh/(m²a), entspricht 30 % 21

22 Beispiel 3: Bestand Randdaten ca m² beheizte Fläche in 55 Gebäuden dörfliche Struktur 3,5 km Nahwärmetrasse 5,6 ha 5,3 ha Netz größtenteils von 1973 zentraler Gaskessel und seit 2006 Einspeisung von Biogas-KWK-Abwärme (derzeit ca. 40 % Deckungsanteil) 7,9 ha Wärmelieferung an die Gebäude: 220 kwh/(m²a) heute Wärmelieferung an die Gebäude: 120 kwh/(m²a) geplant! Netzverlust: knapp 40 kwh/(m²a) 22

23 Nahwärme detailliert analysieren Nahwärme Neuerkerode: Zufuhr - Lieferung - Abnahme Leistung, in kw 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0,0 Steigung: 98 kw/k 85 kw/k 88 kw/k 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Außentemperatur, in C Energiezufuhr (Erdgas + Bioabwärme) Netzwärmezufuhr Gebäudewärmeabnahme Biowärmeeinspeisung Sockel: 645 kw 595 kw 375 kw 375 kw 23