Heizungssysteme mit Zukunft

Transkript

1 Heizungssysteme mit Zukunft Dipl.Ing. (FH) Arne Blumberg Energieagentur Regio Freiburg , Technisches Rathaus, Freiburg

2 Heizungssysteme mit Zukunft Gliederung 1. Vorstellung der Energieagentur Regio Freiburg 2. Einführung / EWärmeG 3. Arten von Heizungssystemen 4. Geringinvestive Heizungsoptimierung 1

3 Vorstellung der Energieagentur Regio Freiburg 2

4 Vorstellung der Energieagentur Regio Freiburg Gesellschafter der Energieagentur Regio Freiburg Stadt Freiburg im Breisgau Förderverein Energie- und Solaragentur Regio Freiburg (fesa) Klimaschutzpartner im Handwerk Regio Freiburg Gründung: Sitz: Solar Info Center (seit ) wirtschaftlich geführte eigenständige GmbH mit öffentlichem Auftrag 3

5 Vorstellung der Energieagentur Regio Freiburg Mitarbeiter 16 Festangestellte - 2 Praktikanten - ca. 10 Aushilfen - freie Mitarbeiter 4

6 Vorstellung der Energieagentur Regio Freiburg Unsere Kunden und Dienstleistungen Kunden Dienstleistungen Hauseigentümer Wohnbaugesellschaften kirchliche Einrichtungen Energieberatung, Gutachten, Veranstaltungen, Tagungsräume Industrie und Gewerbe Bund, Länder Energieversorger Kommunen Kampagnen, Hotlines Klimaschutz- und Quartierskonzepte 5

7 Fragestellungen bei der Heizungssanierung Zukunftsfähige Energieversorgung Welche gesetzlichen Rahmenbedingungen sind zu beachten? EnEV EWärmeG KWK-G EEG Wie viel Geld können / müssen wir ausgeben und lohnt sich das? Investitionskosten Eigenkapital / Kredite Selbst genutzt / vermietet Energiekosteneinsparung Wie organisieren wir die Sanierung am besten? Erstinformation Ist-Analyse Konzept Planung / Umsetzung Welche Technologien gibt es und welche eignen sich für uns? Gas-/Ölkessel Holzkessel Wärmepumpe BHKW Welche Förderprogramme gibt es? KfW L-Bank Bafa Stadt Freiburg 7

8 Fragestellungen bei der Heizungssanierung Zukunftsfähige Energieversorgung 8

9 Fragestellungen bei der Heizungssanierung Was muss der Kessel jetzt leisten? 9

10 Gesetzliche Randbedingungen Energieversorgung EnEV (Energieeinsparverordnung), Bund Mindestanforderungen für Sanierung von Gebäuden Ausstellungspflicht für Energieausweise EWärmeG (Erneuerbare-Wärme-Gesetz), BaWü Verpflichtung: Bei Heizungssanierung muss 10% Anteil Erneuerbare sichergestellt werden! (Solaranlage, Wärmepumpe, Biogas/Bioöl) Ersatzmaßnahmen (Dämmung, Kraft-Wärme-Kopplung) Änderung / Verschärfung 2014: (15% Anteil Erneuerbare, Technologieoffenheit, Sanierungsfahrplan ) KWK-G (Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz), Bund Vergütung Strom aus Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung EEG (Erneuerbare Energien Gesetz), Bund Vergütung von erneuerbarem Strom 10

11 Gesetzliche Regelungen Gebäudeheizung E-Wärme Gesetz Baden Württemberg (Bestandsgebäude) Pflichtanteil am Bedarf für Heizung und Warmwasser 10 % des Brennstoffbedarfs durch Einsatz von Biomasse, Solarthermie, Wärmepumpe, Bioöl, Biogas Biomasse: Holz, auch Einzelöfen, sofern Wärmeüberträger Wirkungsgrad >80 % Mehr als 25 % der Fläche Solarthermie: 0,04 m²-koll / m²-wfl Biogas: Wärmeäquivalent muss an anderer Stelle nachweislich innerhalb eines Jahres eingespeist werden. Bioöl: nachhaltige Bewirtschaftung und CO 2 -Minderungspotenzial muss vom Lieferanten bestätigt werden. Nachweise sind 5 Jahre aufzubewahren Wärmepumpe: JAZ > 3,5 bzw. 1,3

12 Gesetzliche Regelungen Gebäudeheizung E-Wärme Gesetz Baden Württemberg (Bestandsgebäude) Ersatzweise Erfüllung: Unterschreitung der EnEV bei Sanierung oder Nutzung von KWK oder Anschluss an Wärmenetz Wärmeschutz Dach: EnEV -20 % Außenwände: EnEV -20 % Gebäudehülle gesamt (HT ): bis Nov 1977 EnEV +40 % bis Ende 1994 EnEV +10 % bis Jan 2002 EnEV -20 % bis März 2008 EnEV -30 % Energieerzeugung KWK: Wirkungsgrad > 70 % Wärmenetz: PV vorhanden: überwiegend mit erneuerbaren Energien oder KWK so dass keine Solarthermieanlage möglich

13 Gesetzliche Regelungen Gebäudeheizung E-Wärme Gesetz Baden Württemberg (Bestandsgebäude) Geltungsbereich: Bestandsgebäude ab dem , wenn Heizungsanlage ausgetauscht wird Ausnahmen: wenig genutzte Gebäude (< 4 Monate i.d. Heizperiode) Kleine Gebäude (< 50 m²) entgegenstehende öffentlich-rechtliche Vorschriften oder unbillige Härte oder Einsatz erneuerbarer Energien bereits vor Inkrafttreten des Gesetzes oder bauliche oder technische Unmöglichkeit Vollzug: Bescheinigung durch Sachkundigen, Baurechtsbehörde. Bußgelder bis sind möglich

14 Novelle - EWärmeG BaWü Stand der Dinge 14

15 Arten von Heizungssytemen 15

16 Heizung Physik der Wärmeübertragung Konvektion ( Radiatorheizung, Luftheizung, Heizlüfter) Wärmestrahlung ( Kachelofen, Sonne, Fußbodenheizung) Wärmeleitung ( Wärmflasche) Erzeugung: Einzelheizung (Ofen, Heizlüfter) Dampfheizung (Prozesswärme) Warmwasserheizung (Radiatoren, Fußbodenheizungen) Luftheizung (Kirche, Hypokaustum)

17 Heizung Schema einer Heizungsanlage (Wassergeführt) 17

18 Woher kommt die Wärme? Überblick Heizungssysteme Erdgasbrennwertheizung Holzheizung - Stückholz - Hackschnitzel - Pellet Wärmepumpen - Luft - Wasser - Bodenkollektoren - Erdsonden - Eisspeicher Blockheizkraftwerke - Erdgas/Biogas - Heizöl/Bioöl - Pflanzenöl Ölbrennwertheizung Sonderfälle / Innovation - Stirling - Brennstoffzelle... Nah-/Fernwärmeheizung Solarthermieanlagen - Flachkollektoren - Röhrenkollektoren (- Sonderformen)

19 Heizung Ist-Situation in Dtl. Quelle: BDEW

20 Marktentwicklung Wärmeerzeuger Energieversorgung Quelle: Bundesindustrieverband Deutschland, Haus-, Energie- und Umwelttechnik 20

21 Heizöl-Brennwertgerät Der Klassiker einfache und günstige Technik unabhängig vom Standort Geräteentwicklung ist auf höchster Stufe (98%) Substitution mit Bioöl (RME/ Bio Diesel) ist bedingt möglich aktuell Förderung möglich: Kesseltauschbonus mit Solar Platzbedarf für Heizöltanks

22 Gas-Brennwertgerät Günstig und Effizient 87-99% Methan (CH4), bei der Verbrennung entsteht weniger CO 2 ( Saubere Verbrennung ) als beim Heizöl Geräteentwicklung ist auf höchster Stufe (98%) Substitution mit Biogas ist zu 100% möglich aktuell Förderungen BAFA möglich: Kombibonus mit Solar einfache und günstige Technik geringer Platzbedarf

23 Brennwertnutzung Was bedeutet das? Quelle: Wuppertal Institut

24 Brauche ich überhaupt eine neue Heizung? Wirkungsgrad und Auslastung von Heizkesseln

25 Was bedeutet Endlichkeit? Weltweite Energieverwendung

26 Nachwachsende Rohstoffe Holzpelletskessel Platzbedarf Pelletslager erhöhter Wartungs- Reinigungsaufwand des Kessels gegenüber Gas Bedienungspersonal notwendig Asche muss entsorgt werden Quelle: Ökofen

27 Nachwachsende Rohstoffe: Holzpellets werden ähnlich Heizöl angeliefert Pellets-Anlieferung Einfüllstutzen

28 Nachwachsende Rohstoffe: Holzhackschnitzel werden in Lager abgekippt Platzbedarf größer als bei Holzpellets Brennstoffaufbereitung einfacher Lagerdauer eingeschränkt erhöhter Wartungs- Reinigungsaufwand Bedienungspersonal notwendig Asche muss entsorgt werden

29 Nachwachsende Rohstoffe: Scheitholz manuelles Beschicken (und meist Entzünden) Platzbedarf größer als bei Holzpellets Holz sollte min. 1 Jahr lagern (Trocknen) erhöhter Wartungs- Reinigungsaufwand Hand-Bedienung notwendig Asche muss entsorgt werden

30 Holzkessel Systeme 31

31 Was passiert mit den Milliarden der Energiewirtschaft? Mittelabfluss im Vergleich

32 Einbindung von Umweltwärme Wärmepumpen machens möglich Erdwärmesonde Luftwärmepumpe Flächenkollektor Eisspeicher

33 Wärmepumpe Effiziente Nutzung von Umweltwärme umweltfreundlich ab JAZ > 3,0 (primärenergetischer Vorteil) JAZ > 3,5 (EWärmeG) Erdwärme = Sonnenenergie Wird vom Staat (BAFA) wieder gefördert. unabhängig von Ölpreiserhöhungen teilweise lange Lebensdauer (z.b. Sondenanlage > 50 Jahre) kein Abgas (im Haus)

34 Übersicht der Kraftwerkstypen Wie wird Strom erzeugt? 4% Kohle 23% Kernenergie 44% Erdgas Mineralöl 1% 12% Erneuerbare Energien Sonstige 16% 35

35 Landschaftsverschandelung durch Windkraft Tagebau in Deutschland

36 Wärmepumpe Wichtige Randbedingungen jedes Grad zählt: VL Temp. 1 C zu warm = COP - 2,5%, Quelle 1 C zu kalt = COP - 2,5% Geringe Quellentemperatur -> geringe Effizienz Problem bei Luftwärmepumpen Zu hohe Vorlauftemperatur -> Verminderung der Effizienz (unsanierte Altbauten, zu kleine Heizflächen) Ziel VL Temp. 35 C (de facto: Flächenheizung!) Alle Anlagenbauteile müssen genau berechnet werden (z.b. Primärpumpen) Einzelraumregelung = ist Pflicht (EnEV) Achtung Trink-Warmwasser im MFH (Legionellen)

37 Wärmepumpe Primärenergieeffizienz im Vergleich

38 Blockheizkraftwerk Systeme 1 kwel 5,5 kwel Abgas BHKW Viessmann SeneTtec Gas Motor Generator Strom KWEnergie SOKRATHERM 7,5 kwel 50 kwel Heizung und Warmwasser 39

39 Blockheizkraftwerk Systeme Strom- Eigenerzeugung ~28 ct/kwh Stromerlöse Wirtschaftlichkeit eines BHKWs wird durch die Laufzeit und noch stärker durch die Stromerlöse bestimmt Erlöse bei Eigenerzeugung sind deutlich höher als bei der Einspeisung Möglichst viel des im BHKW erzeugten Stroms sollte selbst genutzt werden (>30 %)! Motor Generator Strom- Einspeisung ~10 ct/kwh 40

40 Überblick Organisationsstruktur Strom im vermieteten Objekt energy consulting 41

41 Gas + Solar Systeme Quelle: Agentur für Erneuerbare Energie; 42

42 Thermische Solaranlage Ist die vorhanden Dachfläche geeignet? Quelle: ecofys

43 Zentrale Wärmeerzeugung Nah-/Fernwärmeanschluss

44 Welche Gebiete eignen sich für neue Netze? Wärmedichte insgesamt 46

45 CO 2 -Emissionen typische Auswahl Heizungssysteme 8 CO2 Emissionen in t/a Gaskessel + Solar Wärmepumpe Luft/Wasser Holzkessel BHKW + Gaskessel 48

46 Investition ohne Förderung inkl. Nebenkosten typische Auswahl Heizungssysteme Investitionskosten in Gaskessel + Solar Wärmepumpe Luft/Wasser Holzkessel BHKW + Gaskessel 49

47 Wirtschaftlichkeit typische Auswahl Heizungssysteme Vollkosten Wärme (Kapitalkosten, Wartung/Instandhaltung und Verbrauchskosten) 25 Vollkosten Wärme in ct/kwh Gaskessel + Solar Wärmepumpe Luft/Wasser Holzkessel BHKW + Gaskessel 50

48 Die wirtschaftliche Antwort die Jahreskostenübersicht

49 Energieversorgung Welches ist das richtige Heizungssystem? Der Heizvariantenvergleich zeigt es Vergleich der Vollkosten (Kapital-, Wartungs- und Betriebs/Verbrauchkosten) Vergleich der Schadstoffemissionen Vergleich der Energieeinsparung Bewertung hängt ab von: Energiepreis Energieverbrauch Fördermitteln

50 Es gibt Unterstützung Förderprogramm Bafa (u. Stadt Freiburg) Richtlinie vom gilt thermische Solaranlagen Biomassekessel Wärmepumpen Basisförderung (Altbau) Heizungsunterstützung Prozesswärme (auch Neubau) Kälteerzeugung Erweiterung Pelletöfen (mit Wassertasche) Pelletkessel bis 100 kw Holzhackschnitzelkessel Scheitholzvergaserkessel Luft/Wasser-WP Wasser/Wasser-WP Sole/Wasser-WP + Bonusförderung Kombinations-Bonus (Biomasse+Solar, WP+Solar), Effizienzbonus (H T EnEV %) Kesseltausch, Solarpumpe Pufferspeicher (Bonus für WP sowie Pelletkessel, bei Hackschnitzel-/Scheitholzkessel: Fördervoraussetzung!) + Kollektorfläche m² (auch nur WW-Bereitung) Maßnahmen zur Emissionsminderung und Effizienzsteigerung Zuschuss 54

51 Es gibt Unterstützung Förderprogramm KWK 5. Förderprogramme für Kraft-Wärme-Kopplung Förderung von KWK-Anlagen bis 20 kw el (hocheffiziente Blockheizkraftwerke) Novelle 2015: höhere Fördersätze + ggf. 25% Wärmeeffizienz-Bonus + ggf. 60% Stromeffizienz-Bonus Fördersätze (kumulativ je kw): 0-1 kw el /kw 1-4 kw el 300 /kw 4-10 kw el 100 /kw kw el 10 /kw Voraussetzungen: nur für Bestandsbauten kein Fernwärmeanschlusszwang nur für zugelassene effiziente BHKW (Liste vom Bafa, nach EU-Richtlinie) Wärmespeicher (z.b. mind. 60 l/kw th ) intelligente Regelung + Energiezähler hydraulischer Abgleich Hocheffizienz-Umwälzpumpen Wartungsvertrag 55

52 Wer hat den ältesten? Heizkesselaktion Teilnehmer 90 70er Jahre er Jahre 10 50er Jahre 2 30er Jahre Gewinner: Baujahr 1930

53 Geringinvestive Maßnahmen 57

54 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 1. Raumtemperatur Absenkung der Raumtemperatur um 1 C Energieeinsparung ca. 5% Thermostatventile Automatische Regelung Stufe 3 entspricht ca. 20 C Begrenzung des Einstellbereichs auf Stufe 3 (meist durch Kunststoffschieber möglich) Fenster auf Thermostatventil zu!! Überprüfung Einsatz programmierbarer Ventilköpfe

55 Energie einsparen im Alltag Kennzeichnung auf dem Thermostatventil Quelle: Heimeier

56 Energie einsparen im Alltag Kennzeichnung auf dem Thermostatventil Quelle: SWB AG Quelle: Heimeier,

57 Energie einsparen im Alltag Verschiedene Heizungsventile Handventile altes Thermostatventil Thermostatventil ohne Thermostatkopf aktuelles Thermostatventil 61

58 Energie einsparen im Alltag Progammierbares Thermostatventil Programmierbare Heizkörperthermostate Einfach dort aufschrauben, wo bisher normale Thermostatventile am Heizkörper befestigt waren Kosten ab ca. 35 Euro Programmierbare Thermostatventile ermöglichen automatische Absenkung der Raumtemperatur zu bestimmten Tag- oder Nachtzeiten 63

59 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 2. Heizungsregelung Was ist u.a. einstellbar? Heizzeiten (z.b. Nachtabsenkung) Sollraumtemperaturen Betriebszeiten der Warmwasserbereitung Heizkurve (Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur)

60 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 3. Hydraulischer Abgleich Wann sollte ein Abgleich durchgeführt werden? Wenn einzelne Räume nicht ausreichend mit Wärme versorgt werden Wenn Strömungsgeräusche in Verteilleitungen und Heizkörpern auftreten Wenn die Gebäudehülle energetische saniert/teilsaniert wurde Wenn einzelne Heizkörper erneuert wurden Wenn der Wärmeerzeuger erneuert wurde 65

61 Energie einsparen im Alltag Hydraulischer Abgleich Aufbau und Komponenten einer zentralen Heizungsanlage Kessel mit Temperaturregelung Umwälzpumpe Verteilleitungen Vorlauf/Rücklauf Thermostatventile Heizkörper 66

62 Energie einsparen im Alltag Hydraulischer Abgleich Aufbau und Komponenten einer zentralen Heizungsanlage System nicht abgeglichen Heizungswasser sucht sich den Weg des geringsten Widerstands -> Heizkörper in Kesselnähe werden überversorgt -> Räume überhitzen, schlechte Regelgüte der Raumthermostate -> Kesselferne Heizkörper werden unterversorgt, -> Räume werden nicht warm 67

63 Energie einsparen im Alltag Hydraulischer Abgleich Aufbau und Komponenten einer zentralen Heizungsanlage System nicht abgeglichen Die Behelfslösungen: Erhöhung der Pumpenleistung -> entfernte Heizkörper bekommen ausreichend Wasser Aber: hoher Stromverbrauch, Strömungsgeräusche Erhöhung der Vorlauftemperatur -> entfernter Heizkörper hat ausreichende Leistung Aber: erhöhte Abstrahlverluste 68

64 Energie einsparen im Alltag Hydraulischer Abgleich Aufbau und Komponenten einer zentralen Heizungsanlage abgeglichenes System Lösung nach Stand der Technik: Einregulierung mittels voreinstellbarer Thermostatventile -> jeder Heizkörper bekommt die benötigte Wassermenge Anpassung der Vorlauftemperatur Anpassung der Pumpenleistung -> gleichmäßige Erwärmung aller Räume, Verminderung Abstrahlverluste und Pumpenstromverbrauch 69

65 Energie einsparen im Alltag Hydraulischer Abgleich 70

66 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 4. Umtausch alter Heizungspumpen Welche Vorteile ergeben sich durch Hocheffizienzpumpen? Bis zu 80 % geringeren Pumpenstromverbrauch Pumpe regelt den Volumenstrom entsprechend dem Bedarf Deutliche Effizienzsteigerung bei den Pumpenmotoren. Dadurch reichen kleinere Pumpenleistungen für den gleichen Volumenstrom Einsparpotential in einem EFH: 380 kwh/a Strom 95 pro Jahr

67 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 5. Warmwasserzirkulation Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch? Zirkulationszeiten (Wann wird warmes Wasser benötigt?) Ist der Einsatz der Zirkulationspumpe überhaupt sinnvoll? Einsparpotential in einem EFH: 30 kwh Strom kwh Wärme 60 pro Jahr

68 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 6. dezentrale Trinkwarmwasserbereitung Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch? Größe des WW-Bereiters (Wird überhaupt so viel warmes Wasser benötigt?) Betriebszeiten (Wann wir warmes Wasser benötigt?) Soll-Temperatur (Welche maximale Temperatur wird benötigt?) Zustand des Warmwasserbereiters (Alter und Zustand der Wärmedämmung? Steuerung?) 73

69 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 6. dezentrale Trinkwarmwasserbereitung Einsparpotentiale durch Temperaturabsenkung und Verkürzung der Betriebszeiten bei einem Speicherwassererwärmer mit einem Volumen von 50 Litern Jährliche Wärmeverluste des Speichers [kwh/jahr] Betriebsweise schlecht gedämmt (ca. 2 cm Dämmung) gut gedämmt (10 cm Dämmung) Dauerbetrieb, 60 C h Betrieb, 60 C

70 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 7. Lüftung: Richtig Lüften in Wohngebäuden Wassereintrag pro Person und Tag Personen: 4-8 kg/(person + Tag) Pflanzen: 2 kg/tag Kochen: 2 kg/tag Duschen/Baden: 2 kg/tag ein Badewannenfüllung pro Woche in einem 4 Personenhaushalt 75

71 Gebäudelüftung Wie wird der notwendige Luftwechsel gewährleistet? Kondensat am Innenfenster Ursachen? hohe rel. Luftfeuchte Taupunkt Unterschreitung Problem wird verstärkt durch den Einbau neuer, dichter Fenster Kondensation kann dann auch an den Wänden erfolgen, wenn diese nicht gedämmt sind.

72 Nicht- /geringinvestive Maßnahme 7. Lüftung: Richtig Lüften in Wohngebäuden Stoß- und Querlüften in der Heizperiode: Gegenüberliegende Fenster vollständig öffnen Keine gekippten Fenster Lüftungszeiten einhalten Dez Feb: 4 x 5 min Apr, Mai und Sept, Okt: 4 x 15 min Einsparpotential durch Abdichtung der Fenster und Türen und bewusstes Lüften bis zu 25 % Heizenergie 77

73 Weitere Fragen? Ihr Team der Energieagentur Regio Freiburg GmbH steht bereit! Solar Info Center Tel Emmy-Noether-Str. 2 Fax Freiburg 78