ENERGIEOPTIMIERUNG AM BEISPIEL EINES EFH

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1 ENERGIEOPTIMIERUNG AM BEISPIEL EINES EFH EINFAMILIENHAUS WIDMEN 4 CH-8634 HOMBRECHTIKON KAPITEL 1. PV Anlage 2. EnergieOptimierungsanlage 1. Motivation 2. Abwägungen 3. Realisierung und Ergebnisse 4. Fazit 5. Mitwirkende 6. Fragen Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 1

2 PV ANLAGE «WIDMEN 4» 56.4m 2 Fläche, mit AluTecProfilen von CreoTecc GmbH 43 Schott PERFORM MONO 195 Module Ausrichtung Südost(-60 ), Neigung kWp Leistung Jahresproduktion: 9000kWh Seit Juni 2012: 31MWh produziert und 22.3t Co 2 vermieden Erbauer: RG Energietechnik GmbH, Frauenfeld MOTIVATION FÜR DAS PROJEKT «ENERGIEOPTIMIERUNG WIDMEN 4» Das Alter der bestehenden Wärmepumpe (WP) bereits >24 Jahre (Inbetriebnahme: 1991) Ersatz notwendig. Mehrbedarf an Energie durch Aufstockung des EFH 2002 Länge Erdsonde nur 105m! Wunsch: Zusätzlich Warmwasser mit Erdwärme erzeugen. (Bisher mit Elektroboiler!) Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 2

3 MOTIVATION FÜR DAS PROJEKT «ENERGIEOPTIMIERUNG WIDMEN 4» Elektrische Daten der «alten» Wärmepumpe (Datenblatt): P el =2.9kW; P Heiz =9.6kW; COP=3.3; P Erds = 6.7kW 64W/m (COP= Coefficient Of Performance = Leistungszahl) Gemessene Daten nach 24 Jahren: P el =3.8kW; P Heiz = 9.6kW; COP=2.5; P Erds = 5.8kW 55W/m Mit neuer Wärmepumpe und besserem COP ist zusätzliche «Erdsondenleistung» notwendig, ca 2 3kW (berechnet aus den Daten der alten und neuen Wärmepumpe). ABWÄGUNGEN Lösung_A: Zweite Erdsonde parallel zur ersten schalten. Bohrung ca 10kFr; Grabarbeiten: 10kFr; Heizungs- Installation 5kFr Lösung_B: Durch Wärmetauscher dem Erdsondenkreislauf zusätzliche Energie zubringen. Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 3

4 Südost-Dachfläche: 56m 2 Photovoltaik ABWÄGUNGEN Idee_1: Wassertank mit l Quell-Wasser als Wärmelieferant im Winter mit Wellrohr- und Plattenwärmetauscher. Idee_2: Niedertemperatur-Sonnenkollektoren auf Nordwestseite des Hausdaches Idee_3: Kombination von Idee_1 und Idee_2 KAPITEL 1. PV Anlage 2. EnergieOptimierungsanlage 1. Motivation 2. Abwägungen 3. Realisierung und Ergebnisse 4. Fazit 5. Mitwirkende 6. Fragen Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 4

5 REALISIERUNG: PHASE_2 Im Winter Energie aus Wassertank, überträgt die Wärme mittels Wärmetauscher WT2 auf den Erdsonden-Kreislauf Beitrag des Wassertanks 20 >100 % der Erdsonden-Wärmeleistung Wassertank nicht isoliert wird durch die Umgebungswärme aufgewärmt Zufluss von frischem ca. 8 9 grädigem Wasser in den Wassertank von Hang-Sickerleitungen Erwärmung REALISIERUNG: PHASE_2 Frühling / Sommer / Herbst Energie vorwiegend vom Dach Brauchwarmwasser Aufwärmung: 45 C regeneriert Erdsonde sowie Erdreich Überschüssige Wärme Wassertank wärmen: Tages-Wärmespeicher für Frühling / Herbst Bewässerung des biologisch bewirtschafteten Gemüse- und Beerengartens im Sommer Standby-Energie für EnergieOptimierung: separates Solarmodul mit zwei-achsiger Sonnennachführung (200kWh/Jahr) Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 5

6 REALISIERUNG: PHASE_2 Beschreibung der Funktionalität: «Sharedlogic» Steuerung ermittelt mittels ihrer Intelligenz wo Energie in welchem Temperaturniveau benötigt wird holt sich die Energie dort, wo sie im entsprechenden Temperaturniveau vorhanden ist KAPITEL 1. PV Anlage 2. EnergieOptimierungsanlage 1. Motivation 2. Abwägungen 3. Realisierung und Ergebnisse 4. Fazit 5. Mitwirkende 6. Fragen Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 6

7 ERGEBNISSE PHASE_2: WARMWASSER ERWÄRMUNG Erwärmung des Warmwassers (Winterbetrieb) mit WP: 7kWh 3.3kWh In Frühlings- und Herbstmonaten wird für Heizbetrieb noch viel weniger elektrische Energien benötigt: Temperaturniveau der Sole sehr hoch, da über Wärmetauscher vorgewärmt COP und Heizleistung der neuen Wärmepumpe steigen dann beträchtlich an. ERGEBNISSE PHASE_2: WARMWASSER ERWÄRMUNG Sommermonate: fast direkte Erwärmung des Warmwassers über WT1 grosse Energieeinsparung zu erwarten Flüssigkeit in schwarzen Rohren im Sommer bis zu C Unterer Teil des Boilers kann bereits auf diese Temperatur vorgewärmt werden. Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 7

8 ERGEBNISSE PHASE_2: ENERGIEVERBRAUCH Energieverbrauch für Heizen mit neuen WP: 25 60% weniger nur Okt 15 Mrz 16 ausgewertet Heizgradtage berücksichtigt KAPITEL 1. PV Anlage 2. EnergieOptimierungsanlage 1. Motivation 2. Abwägungen 3. Realisierung und Ergebnisse 4. Fazit 5. Mitwirkende 6. Fragen Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 8

9 FAZIT: Die Energiegewinnung kann optimiert werden. Die Aufwendungen dazu sind Kosten- und zeitmässig sehr hoch. Die Kosten für eine EnergieOptimierung können jedoch von den Steuern abgesetzt werden Allenfalls muss das Steueramt darüber aufgeklärt werden Das Projekt EnergieOptimierung hat Spass gemacht FAZIT: EnergieOptimierung EFH Widmen 4 hat sich als Projekt gelohnt: Beschäftigung mit den Themen Heizung, Energiegewinnung, Wärmetauscher, Steuerung, Regelung, Pumpen etc. Miteinbezug aller erdenklichen «brachliegenden» Energien (schwarze Röhren auf Dach, ehemalige Jauchegrube als Wärmespeicher). Reale erzielte Energieeinsparungen wirken sich in Zukunft aus Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 9

10 FAZIT: MINERGIE HAUS PLUS ENERGIE-HAUS EFH «Widmen 4» ist faktisch ein Minergie 1 -Haus mit 32.5kWh/m2/y Energieverbrauch PV-Anlage dazugerechnet Plus-Energie 2 Haus mehr Energie mit PV-Anlage erzeugt als für Primärenergie- Verbrauch (Heizen, Warmwasser) benötigt Erfolgsfaktoren: isolierende Mauern und Fenster, Wärmepumpe, PV-Anlage, EnergieOptimierungsanlage 1: Für Einfamilienhäuser (EFH) ab 2000 gilt ein Wert von 38kWh/m2 pro Jahr, welcher nicht überschritten werden darf, damit ein EFH als Minergie bezeichnet werden kann. 2: Für die Berechnung des Minergie-Wertes dürfen alle alternativ erzeugten Energien (Solar-Warmwasser, Photovoltaik (PV), etc.) mitberücksichtigt werden. FAZIT: MINERGIE HAUS PLUS ENERGIE-HAUS Energieaufwendung EFH «Widmen 4» Energieart Verbrauch [kwh] Elektrisch (alles inbegriffen) Öl, Holz, Gas davon für: Raumheizung (RH) 22 C davon für: Warmwasser (WW) Total Primärenergie (RH, WW, Lüftung) 208m 2 Minergie-Wert 1 (ohne PV-Anlage) [kwh/m 2 ] PV - Produktion Minergie-Wert 2 (mit PV-Anlage) [kwh/m 2 ] Kleingedrucktes: Offiziell ist das EFH Widmen 4 natürlich WEDER ein Minergie NOCH ein Plus-Energie- Haus, da es keine Zwangsbelüftung besitzt auch nicht als solches zertifiziert worden ist. Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 10

11 KAPITEL 1. PV Anlage 2. EnergieOptimierungsanlage 1. Motivation 2. Abwägungen 3. Realisierung und Ergebnisse 4. Fazit 5. Mitwirkende 6. Fragen MITWIRKENDE: Belimo Automation AG: für die HLK-HW (Ventile, Antriebe, Temperaturmessstellen); Eingesetzte Technologie: Sharedlogic Käser Heizungen AG, Pirmin Silberer: Review der hydraulischen Schemas und fachmännische Implementation der ganzen heiztechnischen Anlagen trotz arg eingeschränktem Platz und vielen besonderen Wünschen seitens Bauherrschaft. Kundert Bauunternehmung AG: Leitungen zu Wassertank. Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 11

12 WEITERE AUSFÜHRENDE: Beat Kuster: Planung und Durchführung des Projektes Elektroinstallationen (Steuerungskasten, Pumpen, Ventile) Installation und Inbetriebnahme der Sharedlogic Steuerungskomponenten Programmierung und Inbetriebnahme der EnergieOptimierungssteuerung mit Sharedlogic von Belimo Automation AG FRAGEN? Kuster EnergieOptimierung Hombrechtikon 12