BTGA - ALMANACH 2014

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1 BTGA - ALMANACH 2014

2 Leistung und Effizienz perfekt aufeinander abzustimmen, das ist für mich Pioneering for You. Dr. Franka Schneider, Research Engineer Fluid Mechanics WILO SE Die Erhöhung des Wirkungsgrades ist ein Schwerpunkt unserer Entwicklungsarbeit. Bei geringerem Energieeinsatz wird die Leistung der Pumpen gesteigert. Dadurch kann die Pumpentechnik, zum Beispiel bei einem Austausch, deutlich kleiner und damit effizienter dimensioniert werden Wilo-Geniax Wilo-Stratos PICO Wilo-Stratos Wilo-Stratos GIGA Wilo-SiBoost Smart Helix EXCEL

3 Zum Geleit Die neue Bundesregierung sollte sich nicht darauf beschränken, Missstände im Stromsektor und bei der Energiebereitstellung zu korrigieren. Es gilt auch, sich für relativ einfache und Erfolg versprechende Schritte einzusetzen, mit denen Energiesparpotenziale im Gebäudebereich ausgeschöpft werden. Hierfür muss auch an längerfristigen politischen Rahmenbedingungen gearbeitet werden. So appelliert die Technische Gebäudeausrüstung seit Langem, den Wärme-/und Kältesektor, insbesondere im Bereich Nichtwohngebäude, endlich stärker als bisher in den Fokus der Energiepolitik zu rücken. Hierbei geht es unter anderem um eine langfristige, verlässlich angelegte Förderpolitik für energetische Sanierungen. Auch das Ordnungsrecht muss vereinfacht werden, beispielsweise durch die Zusammenführung von EnEV und EEWärme. Ing. Josef Oswald Präsident des BTGA Zuerst die gute Nachricht: Insgesamt entwickelt sich die TGA-Branche gut und zeigt sich im Vergleich zu anderen Branchen weniger beeinflusst von Konjunkturausschlägen. Ihre Robustheit verdankt die Technische Gebäudeausrüstung auch der Tatsache, dass sie ihre Leistungen vielfach im Bestand erbringt, wo ein steter Modernisierungsbedarf vorhanden ist. Daher wirken sich konjunkturell bedingte Schwankungen beim Neubau weniger auf die TGA-Branche aus als in anderen Bereichen der Bauwirtschaft. Dennoch gibt es nicht nur Grund zum Jubeln. Denn die Branche könnte noch mehr als bisher ihre Kapazitäten ausbauen, z.b. für weitergehende energetische Gebäudesanierungen und Energiemanagement im Bestand. Für eine erfolgreiche Energiewende in Gebäuden stellt die TGA-Branche vielseitige und innovative Lösungen bereit. Auch im geringinvestiven Bereich gibt es weitreichende Möglichkeiten für CO 2 -Minderungen. Allein auf Grundlage konsequent durchgeführter energetischer Inspektionen von Klimaanlagen nach 12 EnEV lassen sich einer Studie (ILK Dresden, schiller engineering) zufolge beachtliche Einsparpotenziale ausschöpfen, durch die sich der CO 2 -Ausstoß um 7 bis 12,9 Mio t reduzieren ließe. Mehr als die Hälfte wäre bereits durch die Umsetzung von Empfehlungen für Betriebsoptimierungen realisierbar. Die schlechte Nachricht ist, Günther Mertz M. A. Hauptgeschäftsführer des BTGA dass bisher erst weniger als 3 % der Klimaanlagen in deutschen Nichtwohngebäuden energetisch inspiziert wurden. Dabei ist die Verbesserung der Energieeffizienz eine wichtige Säule der Energiewende. Außerdem sollte es ein politisches Ziel sein, durch Reduktion des Energiebedarfs unabhängiger zu werden von der Verfügbarkeit importierter Energieressourcen wie Erdgas. Politische Ideen und Absichtserklärungen gibt es genug auf Papier, das bekanntlich geduldig ist. Die Realität sieht leider anders aus, denn nun steht die deutsche Politik vor der Aufgabe, die Energiewende vor einem drohenden Scheitern zu bewahren und Fehlsteuerungen zu beheben. Insgesamt gilt, dass die Klima- und Energiepolitik nur dann zum Erfolg führt, wenn Ziele und Konzepte für die Verbesserung der Energieeffizienz, den Ausbau erneuerbarer Energien sowie für Emissionsminderungen intelligenter als bisher miteinander gekoppelt werden. Dafür muss sich auch die europäische Politik, die bei der Fortschreibung europäischer Energieeffizienzziel auf der Stelle tritt, stärker einsetzen. Sowohl in Brüssel als auch durch seine Präsenz in Berlin engagiert sich der BTGA für einen vertieften Dialog auf politischer Ebene, damit Interessen der TGA-Branche dort berücksichtigt werden. Im Gespräch mit politischen Entscheidern zeigt der BTGA immer wieder die Kapazitäten der TGA-Branche auf, mit ingenieurwissenschaftlichem Know-how und innovativen Technologien wichtige Beiträge für das Erreichen klima- und energiepolitischer Ziele zu leisten. Zahlreiche Beispiele dafür finden Sie in der vorliegenden 14. Ausgabe des BTGA- Almanachs. Dieses Jahrbuch hat sich zu einer attraktiven Publikation der Gebäudetechnik-Branche entwickelt. Auf Messen, zu besonderen Anlässen oder zur Kundenakquisition wird es gerne als Beleg für die Lebendigkeit und den Ideenreichtum der TGA-Branche verwendet. Neben Wissenschaft und Forschung sind Experten aus dem Anlagenbau und der Industrie vertreten, aus den Mitgliedsunternehmen der BTGA-Organisation, ihren Landesverbänden und aus der Geschäftsstelle des BTGA. Verteilt wird der BTGA-Almanach 2014 unter anderem an Entscheider in der Immobilienbranche, in Büros planender Ingenieure, in der Politik, in Behörden, Hochschulen und natürlich im Anlagenbau. BTGA-Almanach

4 Inhaltsverzeichnis Zum Geleit Ing. Josef Oswald, Günther Mertz M.A., BTGA e.v. 1 BTGA aktuell Organisationsstruktur des BTGA 4 Der BTGA und seine Landesverbände 6 Direkt- und Fördermitglieder des BTGA 8 Technische Trends und Normung Der dezentrale Einsatz von Phasenwechselmaterial (PCM) in der Gebäudetechnik Dipl.-Ing. Detlef Makulla, Caverion Deutschland GmbH 10 Wirksamer Schutz gegen Rauchausbreitung im Brandfall Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Detzer, Imtech Deutschland GmbH & Co. KG 16 Energiebilanz summa cum laude Andreas Böllinger, Cofely Deutschland GmbH 19 Industrielle Kühlung mittels Brunnenwasser Dipl. Ing. (FH) Christian Zeisberger, Julius Gaiser GmbH & Co. KG 22 SOFC-Brennstoffzelle für gebäudebezogene Kraft-Wärme-Kopplung Prof. Dr.-Ing. Klaus Sommer, Eva Mesenhöller, Fachhochschule Köln 26 Anforderungen an Materialien und Werkstoffe im Kontakt mit Trinkwasser Dr. Sabrina Berger, Dr. Thomas Rapp, Umweltbundesamt 32 Unsichtbar, gefährlich und fast überall: Legionellen Dipl.-Ing. (FH) Stefan Gölz, JUDO Wasseraufbereitung GmbH 36 Hocheffizienzpumpen optimieren Heiz- und Kälteanlagen Dipl.-Ing. André Schweitzer, Grundfos GmbH 48 Neue Harmonie in Europas Märkten Rüdiger Gurny, Martin Mosters, Trox GmbH 52 Gas-Adsorptionswärmepumpen etablieren sich im Markt Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Rogatty, Viessmann Werke GmbH & Co KG 56 Dynamischer hydraulischer Abgleich von Heizungsund Kühlanlagen Dipl.-Ing. Walther Tillner, Oventrop GmbH & Co. KG 60 Behaglich, effizient und wirtschaftlich Dipl.-Ing. (FH) Holmer Deecke, Dr.-Ing. Jan Babiak, Uponor 62 Witness-Test bei Präzisionsklimasystemen: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser Dipl.-Ing. / Wirt.-Ing. Stephan Hülskamp, Sebastian Beyer, Stulz 66 Effizient heizen aber ohne Magnetit Harald Schwenzig, Reflex Winkelmann GmbH 70 Intelligente Gebäudeautomation Karl-Heinz Schäfer, Dr. Sven Herbert, Unternehmensgruppe Herbert 72 Gebäudeautomation hinter nostalgischer Konzertfassade Fred Klevenow, Priva Building Intelligence GmbH 76 Power-to-Gas Prof. Dr.-Ing. Martin Dehli, Hochschule Esslingen 78 Building Information Modeling (BIM) Dipl.-Ing. Stefan Tuschy, Technischer Referent, BTGA e.v. 88 Hygieneanforderungen an Lüftungs- und Klimaanlagen Dipl. Ing. (FH) Clemens Schickel, Technischer Referent, BTGA e.v. 92 Abwasserleitungen in Gebäuden häufig überdimensioniert Dipl.-Ing. Peter Reichert, Geberit Vertriebs GmbH 40 Pumpenbestände im öffentlichen Bau und Wirtschaftsbau frühzeitig tauschen Peter Herhold, Wilo SE 44 Herausgeber: Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung e.v. Hinter Hoben 149, Bonn Tel / Fax / info@btga.de Redaktion: Dipl.-Angl. Harald Talarczyk Gesamtherstellung: STROBEL VERLAG GmbH & Co. KG, Arnsberg 2 BTGA-Almanach 2014

5 Hinweise zur Titelseite Wirtschaft, Recht und Berufsbildung Energieverbrauch und Energieerzeugung in Deutschland 2013 Günther Mertz M.A., Hauptgeschäftsführer des BTGA e.v. 96 Gute Aussichten für die TGA-Branche Dipl. Angl. Harald Talarczyk, Referent für Wirtschaft und Öffentlichkeitsarbeit, BTGA e.v. 100 Der Mangelbegriff im Lichte der anerkannten Regeln der Technik Rechtsanwalt Tobias Dittmar, Justiziar des BTGA e.v. 104 Duales Studium der schnellere Weg in die Praxis Dipl. Ing. M. Eng Andreas Neyen, ST Gebäudetechnik GmbH, Vorsitzender des ZBA, BTGA e.v. 108 GTGA Die Fachbetriebseigenschaft nach dem Entwurf der AwSV Axel van Ray, Vorsitzender der GTGA e.v. Rechtsanwalt Tobias Dittmar, Geschäftsführer der GTGA e.v. 110 Wilo-FLA Compact-1 Helix V Die Druckerhöhungsanlage zur Löschwasserversorgung Wilo-FLA Compact-1 Helix V des Dortmunder Pumpenherstellers Wilo garantiert vollautomatische Wasserversorgung für Feuerlöschanlagen mit Wandhydranten des Typs F in Wohn-, Büro- und Verwaltungsgebäuden, Hotels, Krankenhäusern, Kaufhäusern sowie in Industrie systemen. Die robuste und kompakte Anlage ist in Verbindung mit einem Norm- Motor mit einer Edelstahl-Hochdruckkreiselpumpe der Baureihe Helix V ausge stattet und entspricht allen Anforderungen der DIN 1988 und DIN Das Komplettsystem wird mit einem runden Behälter mit TZW-Zulassung geliefert und kann direkt am Sauganschluss der Pumpe angeschlossen werden. Das TÜV-zertifizierte FLA-Bediengerät macht die Anlage problemlos einstellbar und betriebssicher. Eine voreingestellte Bypass-Strömung am Pumpenauslass schützt die laufende Pumpe bei niedrigem Durchfluss. WILO SE Nortkirchenstraße Dortmund (Germany) T F X-CUBE: TROX X-CUBE der Maßstab Mit den raumlufttechnischen Geräten der Serie X- CUBE setzt TROX Maßstäbe. TROX bietet alle Komponenten einer raumlufttechnischen Anlage inklusive des RLT-Gerätes aus einer Hand an. Alle Komponenten werden perfekt aufeinander abgestimmt und in bewährter TROX Qualität geliefert. Optional integrierbare modulare MSR-Technik bietet umfangreiche Effizienzlösungen: sie steuert und regelt unterschiedliche Systemelemente wie z.b. integrierte Kältetechnik und Hochleistungs-Kreislaufverbundsysteme. Die X-CUBE Geräte sind frei konfigurierbar und decken bei einer Luftgeschwindigkeit von 2 m/s Volumenströme von m³/h bis m³/h (0,3 bis 24 m³/sec) und größer ab. Sie können für alle Luftbehandlungsvorgänge eingesetzt werden. Die X-CUBE Einheiten können als Zu- oder Abluftgerät sowie als Kombination, nebeneinander oder übereinander angeordnet, geliefert werden. Neben der besonders hochwertigen Basisversion runden eine spezielle Hygieneausführung nach DIN 1946/4 sowie eine wetterfeste Ausführung zur Aufstellung im Freien das Systemprogramm ab. Für nahezu jeden denkbaren Anwendungsfall wird so eine passende Lösung, die wesentlich zur optimalen Energienutzung und damit zur Senkung von Betriebskosten beiträgt, konfiguriert. Weitere Informationen erhalten Sie von: TROX GmbH Heinrich-Trox-Platz D Neukirchen-Vluyn Tel: + 49 (0)02845 / Fax: + 49 (0)02845 / Oventrop Cocon QTZ/QTR/QFC Oventrop bietet mit den kombinierten Regel- und Regulierventilen Cocon QTZ/QTR/QFC Armaturen für den dynamischen bzw. für den automatischen hydraulischen Abgleich an. Die typischen Einsatzbereiche der Armaturen sind Heiz- und Kühlsysteme (z. B. Gebläsekonvektoren (FanCoils), Kühldeckenmodule oder Induktionsgeräte) mit geschlossenen Wasserkreisläufen. Ihr Nutzen: konstante, hohe Ventilautorität die Ventile arbeiten im Arbeitsbereich differenzdruckunabhängig Kombination mehrerer Ventilfunktionen Integration in die Gebäudeautomation in Kombination mit Stellantrieben Cocon QTZ können mit Hilfe von Stellantrieben die Raumtemperatur oder eine andere Größe regeln Cocon QTR/QFC regeln mit Hilfe von Stellantrieben den Durchfluss im Teillastbereich Nennweiten von DN 10 bis DN 150 erhältlich Weitere Informationen erhalten Sie von: Oventrop GmbH & Co. KG Paul-Oventrop-Str. 1 D Olsberg Telefon: ( ) 82-0 Telefax: ( ) mail@oventrop.de Internet: BTGA-Almanach

6 Die Organisationsstruktur des BTGA BDI - Bundesverband der Deutschen Industrie e. V. GCI-UICP - Internationaler Verband für Heizungs-, Klima-, Sanitärtechnik ZBA Zentraler Berufsbildungsausschuss dena - Deutsche Energie-Agentur GmbH DIN - Deutsches Institut für Normung e. V. DVGW - Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. DGNB - Deutsche Gesellschaft für nachhaltiges Bauen FGK - Fachverband Gebäude-Klima e. V. DVA Deutscher Vergabe- und Vertrags-Ausschuss für Bauleistungen IAI - Building Smart (Industrie- Allianz für Interoperabilität) Ifo - Institut für Wirtschaftsforschung e. V. TWW - Technisches Weiterbildungszentrum Wolfenbüttel Verein für die Präqualifikation von Bauunternehmen VDS - Vereinigung Deutsche Sanitärwirtschaft e. V. EBD Europäische Bewegung Deutschland Präsidium Vorstand Mitgliederversammlung ZSPA Zentraler Sozialpolitischer Ausschuss ZTA Zentraler Technischer Ausschuss Fachbereiche: Heizung, Klima, Sanitär, Gebäudeautomation Und Elektrotechnik ZWA Zentraler Wirtschaftsausschuss FAR Fachausschuss für Rechtsfragen Geschäftsführerkonferenz Fördermitglieder Direktmitglieder Landesverbände BerlinerLuft. Technik GmbH, Berlin BLH GmbH, Trier Geberit Vertriebs GmbH, Pfullendorf Grundfos GmbH, Erkrath HILTI Deutschland AG, Kaufering Huber & Ranner GmbH, Pocking Imtech Contracting GmbH & Co. KG, Osnabrück Landesverband Bauindustrie Rheinland-Pfalz e. V., Mainz LINDAB GmbH, Bargteheide Oventrop GmbH & Co. KG, Olsberg Reflex Winkelmann GmbH + Co. KG, Ahlen Sikla GmbH, Villingen-Schwenningen TROX GmbH, Neukirchen-Vluyn Uponor GmbH, Haßfurt Viessmann Deutschland GmbH, Allendorf Wildeboer Bauteile GmbH, Weener WILO SE, Dortmund COFELY Deutschland GmbH, Köln Imtech Deutschland GmbH & Co. KG, Hamburg Caverion Deutschland GmbH, München Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Baden-Württemberg e. V. Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Bayern, Sachsen und Thüringen e. V. VGT Gesamtverband Gebäudetechnik e. V. Berlin/Brandenburg Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung und Energietechnik Nord e. V. Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung und Umwelttechnik Hessen e. V. Industrieverband Haus- und Versorgungstechnik Niedersachsen und Bremen e. V. Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Nordrhein-Westfalen e. V. Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Rheinland-Pfalz/Saarland e. V. 4 BTGA-Almanach 2014

7 Premium Armaturen + Systeme Cocon QTZ/QTR/QFC kombinierte Regel- und Regulierventile: multifunktional und wirtschaftlich MADE IN GERMANY Oventrop bietet mit den kombinierten Regel- und Regulierventilen Cocon QTZ/QTR/QFC Armaturen für den dynamischen bzw. für den automatischen hydraulischen Abgleich an. Die typischen Einsatzbereiche der Armaturen sind Heiz- und Kühlsysteme (z.b. Gebläsekonvektoren (FanCoils), Kühldeckenmodule oder Induktionsgeräte) mit geschlossenen Wasserkreisläufen. Ihr Nutzen: - konstante, hohe Ventilautorität - die Ventile arbeiten im Arbeitsbereich differenzdruckunabhängig - Kombination mehrerer Ventilfunktionen - Integration in die Gebäudeautomation in Kombination mit Stellantrieben - Cocon QTZ können mit Hilfe von Stellantrieben die Raumtemperatur oder eine andere Größe regeln - Cocon QTR/QFC regeln mit Hilfe von Stellantrieben den Durchfluss im Teillastbereich - Nennweiten von DN 10 bis DN 150 erhältlich Bitte fordern Sie weitere Informationen an: OVENTROP GmbH & Co. KG Paul-Oventrop-Straße 1 D Olsberg Telefon ( ) 82-0 Telefax ( ) mail@oventrop.de Internet

8 Der BTGA und seine Landesverbände Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung e.v. Hinter Hoben 149, Bonn Tel.: (02 28) Fax: (02 28) Internet: info@btga.de Präsident: Ing. Josef Oswald Hauptgeschäftsführer: Günther Mertz, M. A. Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Baden-Württemberg e.v. Motorstraße 52, Stuttgart Tel.: (07 11) Fax: (07 11) Internet: verband@itga-bw.de Vorsitzender: Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Sautter Geschäftsführer: RA Sven Dreesens Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Niedersachsen und Bremen e.v. Raiffeisenstr. 18, Großburgwedel Tel.: ( ) Fax: ( ) ihvt-nds-hb@t-online.de Vorsitzender: Dipl.-Ing. Nikolaus Daume Geschäftsführer: RA Dirk Drangmeister Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung und Energietechnik Nord e.v. Verband für Hamburg, Schleswig-Holstein und Mecklenburg-Vorpommern Georgsplatz 10, Hamburg Tel.: (0 40) Fax: (0 40) Internet: info@itga-nord.de Vorsitzender: Dipl.-Kfm. Thomas Storm Geschäftsführer: RA Thomas Wiese Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Bayern, Sachsen und Thüringen e.v. Rümannstr. 61, München Tel.: (0 89) ; Fax: (0 89) Internet: info@itga-suedost.de Vorsitzender: Dipl.-Ing. Werner Menge Geschäftsführer: RA Prof. Dr. Florian Festl Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Nordrhein-Westfalen e.v. Bilker Str. 3, Düsseldorf Tel.: (02 11) /18; Fax: (02 11) Internet: info@itga-nrw.de Vorsitzender: Michael Mahr Geschäftsführer: RA Martin Everding VGT Gesamtverband Gebäudetechnik e.v. Haynauer Str. 56 A, Berlin Tel.: (0 30) ; Fax: (0 30) Internet: info@vgt-az.de Vorsitzender: Dipl.-Ing. Andreas Stubbe Geschäftsführerin: Dipl.-Kffr. Carola Daniel Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung Rheinland-Pfalz/Saarland e.v. Franz-Josef-Röder-Straße 9, Saarbrücken Tel.: (06 81) ; Fax: (06 81) Internet: info@itga.info Vorsitzender: Dipl.-Ing. (FH) Hermann Sperber Geschäftsführer: Dr. Jörg Schultheiß Industrieverband Technische Gebäudeausrüstung und Umwelttechnik Hessen e.v. Emil-von-Behring-Straße 5, Frankfurt/Main Tel.: (0 69) ; Fax: (0 69) Internet: edward.fuhrmann@itga-hessen.de Geschäftsführer: RA Edward Fuhrmann Vorsitzender: Dr. Sven Herbert 6 BTGA-Almanach 2014

9 Raumlufttechnik Elektrotechnik Sanitärtechnik Kälte- und Klimatechnik Mit dem richtigen Spezialisten genießen Sie vor allem eines: Facility Management 365 Tage Höchstleistungen. Working for better buildings Auch 2014 machen wir es Ihnen einfach mit Lösungen, die weiter gehen. Mit unserem Know-how, das tiefer greift und mit unserer ganzen Kompetenz, die es Ihnen leicht macht, Ihr Gebäude rundum effizienter zu gestalten. Gebäudezertifizierung

10 Direkt- und Fördermitglieder des BTGA Direktmitglieder COFELY Deutschland GmbH Dürener Straße , Köln Tel.: / , Fax: Imtech Deutschland GmbH & Co. KG Hammer Str. 32, Hamburg Tel.: 0 40/ , Fax: Caverion Deutschland GmbH Riesstr. 25, München Tel.: 089 / , Fax: Fördermitglieder BerlinerLuft. Technik GmbH Herzbergstr , Berlin Tel.: 030 / , Fax: BLH GmbH Johann-Philipp-Reis-Str. 1, Trier Tel.: / , Fax: Geberit Vertriebs GmbH Theuerbachstr. 1, Pfullendorf Tel.: / , Fax: Grundfos GmbH Schlüterstr. 33, Erkrath Tel.: / , Fax: HILTI Deutschland AG Hiltistr. 2, Kaufering Tel.: / , Fax Huber & Ranner GmbH Gewerbering 15, Pocking Tel.: / 705-0, Fax Imtech Contracting GmbH Große Str. 88, Osnabrück Tel.: / , Fax: Landesverband Bauindustrie Rheinland-Pfalz e.v. Fachabteilung GEBÄUDETECHNIK Am Linsenberg 16, Mainz Tel.: / , Fax: Oventrop GmbH & Co. KG Paul-Oventrop-Str. 1, Olsberg Tel.: /82-0, Fax: Reflex Winkelmann GmbH Gersteinstr. 19, Ahlen Tel.: / , Fax: Sikla GmbH In der Lache 17, Villingen-Schwenningen Tel.: /9 48-0, Fax: Trox GmbH Heinrich-Trox-Platz, Neukirchen-Vluyn Tel.: /2 02-0, Fax: Uponor GmbH Industriestr. 56, Haßfurt Tel.: / Viessmann Industrie Deutschland GmbH Viessmannstr. 1, Allendorf (Eder) Tel.: / , Fax: Wildeboer Bauteile GmbH Marker Weg 11, Weener Tel.: / 950-0, Fax: WILO SE Nortkirchenstr. 100, Dortmund Tel.: 02 31/ , Fax: LINDAB GmbH Carl-Benz-Weg 18, Bargteheide Tel.: / , Fax BTGA-Almanach 2014

11 Viega Raxofix. Raxofix. Mehr Durchfluss. Erleben Weniger Sie Verbrauch. Effizienz in drei Schritten. Die effiziente Pressklasse für Trinkwasser und für Heizung. Viega Raxofix spart Zeit. In nur drei Arbeitsschritten entstehen dauerhaft sichere Verbindungen: Abschneiden, Montieren, raxial Verpressen, fertig. Ganz ohne kalibrieren. Bei Trinkwasserinstallatio nen senkt Viega Raxofix die Kosten. Das druckver lust opti mierte System ermöglicht kleinere Dimensionierungen auf der Etage. Bei Heizungsinstallationen schafft Viega Raxofix Effizienz durch intelligente Details, wie die Kreuzungs T Stücke. Mehr Infos unter:

12 Der dezentrale Einsatz von Phasenwechselmaterial (PCM) in der Gebäudetechnik Durch den dezentralen Einsatz von PCM-Material in Räumen kann die tagsüber anfallende Wärme gespeichert und nachts an die Umgebung abgeführt werden. Ziel ist eine erhebliche Reduktion der installierten mechanischen Kälteleistung. Dipl.-Ing. Detlef Makulla, Leiter Forschung & Entwicklung bei der Caverion Deutschland GmbH, Aachen Die Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden und die Nutzung von regenerativen Energiequellen steigen stetig an. Maßgebend hierfür sind auf europäischer Ebene die Energy Performance of Building Directive (EPBD) mit dem Ziel von energieneutralen Gebäuden (Nearly Zero Buildings) ab 2018 bzw und in Deutschland die Energieeinsparverordnung EnEV, in der die europäischen Ziele national umgesetzt werden müssen. In modernen Bürogebäuden kommen häufig Fassaden mit einem hohen Glasanteil zum Einsatz. Zwar lassen sich damit vielfältige architektonische Gestaltungswünsche realisieren, jedoch ist die solare Wärmebelastung im Gebäude sehr hoch. Durch den Einsatz von sogenannten PCM (Phase Change Materials) lässt sich der notwendige Einsatz von Kältemaschinen zur Kühlung deutlich reduzieren. Funktionsweise Diese PCM bestehen entweder aus einem Paraffin oder einem Salzhydrat und haben die Eigenschaft, im Bereich von 19 bis 23 C vom festen in den flüssigen Zustand überzugehen (Abbildung 1). Dabei nehmen sie die für den Schmelzvorgang erforderliche Wärme aus der Umgebung auf. Solange der Verflüssigungsvorgang noch nicht abgeschlossen ist, erhöht sich die Temperatur des PCM nur geringfügig, wodurch die für den Wärmeübergang erforderliche treibende Kraft der Temperaturdifferenz erhalten bleibt. Dabei lässt sich in das Phasenwechselmaterial etwa die 40-fache Menge an Wärme, verglichen mit Beton gleicher Masse, einspeichern. Somit sind PCM in der Lage, einen Temperaturanstieg im Raum stark zu dämpfen oder warme Außenluft zu kühlen, bevor diese in den Raum geleitet wird (Abbildung 2). Die Regeneration des PCM erfolgt in der Nacht bei kühlen Außenlufttemperaturen. Materialeigenschaften PCM werden bereits in vielen Bereichen eingesetzt und wurden in den letzten 10 Jahren auch speziell auf die Anforderungen in der Gebäudetechnik zugeschnitten. Dabei haben sich zwei Materialgruppen ergeben, die Salzhydrate und die Paraffine. Bei den Paraffinen sind der enge Schmelzbereich und die chemische Inertheit von Vorteil. Nachteilig sind die Brennbarkeit und die geringe Wärmeleitfähigkeit. Bei den Salzhydraten ergeben sich Vorteile durch die Nichtbrennbarkeit, die höhere volumenbezogene Speicherkapazität und die im Vergleich zu den Paraffinen deutlich bessere Wärmeleitfähigkeit. Ferner ergeben sich auch Kostenvorteile insbesondere beim Leistungsvergleich, wenn die schlechtere Wärmeleitfähigkeit des Paraffins durch Zusatzstoffe wie Graphit verbessert werden muss. Salzhydrate haben jedoch den Nachteil der korrosiven Wirkung auf manche unbehandelte Metalle, was beim Einsatz dieser Materialien in der Gebäudetechnik beachtet werden muss. Passive und aktive Systeme Man unterscheidet aktive und passive PCM-Systeme. Bei passiven Systemen wird durch die Integration von PCM in Baustoffe oder Deckenkonstruktionen die Speicherfähigkeit der Gebäudestruktur erhöht. PCM werden z. B. in einer mikroverkapselten Form als Pulver dem Putz oder Gipskartonplatten im Volumenbereich von ca. 20 % beigemischt. Man bezeichnet diese Systeme als passiv, wenn es keine Möglichkeit zur gezielten re- Abbildung 1: Typischer Phasenübergangsbereich eines PCM. Abbildung 2: Schematischer Raumtemperaturverlauf eines Büroraumes mit bzw. ohne PCM. 10 BTGA-Almanach 2014

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14 produzierbaren Regeneration gibt. Auch ist es durch die Ankoppelung an den Baukörper sehr schwierig, die für den Raum tatsächlich verfügbare Leistung anzugeben. Bei den aktiven Systemen gibt es diesen Nachteil nicht. Diese Systeme können für den Anwendungsfall konkret dimensioniert werden. Seriöse Hersteller haben hierzu eigene Labormessungen durchgeführt. Einsatzmöglichkeiten gibt es als PCM-Kühldecke oder als PCM-Fassadengerät. Die Leistungen von solchen aktiven Systemen sind um den Faktor 4-5 höher als bei passiven Systemen, unter der Voraussetzung, dass das passive System in der Nacht, z. B. durch geöffnete Fenster, auch regeneriert werden kann. Systemauslegung Die Auslegung von PCM-Systemen weicht etwas von der üblichen Vorgehensweise im TGA-Bereich ab. Es wird nicht wie beispielsweise bei einer Kältemaschine eine Kühlleistung quasi auf Knopfdruck bereitgestellt. Das PCM kühlt, in dem es Wärme aus dem Raum zur Verflüssigung nutzt und somit einspeichert. Dazu muss die Umgebung, also die Raumluft oder die zu kühlende Außenluft, zuerst einmal eine höhere Temperatur aufweisen als der Schmelzbereich des verwendeten PCM-Materials. Damit dies auch effektiv erfolgen kann, muss das PCM eine große Oberfläche aufweisen, welche für den Wärmeaustausch zur Verfügung steht. Die Kühlleistung wird in der Regel als statischer Wert angegeben, der sich aus der eingebauten PCM-Masse, deren Speicher- bzw. Schmelzenthalpie und der Nutzungszeit ergibt. Wenn beispielsweise 10 kg PCM pro m 2 Bodenfläche mit einer Speicherenthalpie von 40 Wh/kg eingebaut werden, beträgt die aufnehmbare Wärmemenge 400 Wh/m 2 oder 50 W/m 2 über 8 Stunden. Diese Werte müssen natürlich labortechnisch nachgewiesen werden. Für TGA-Planer wird die etwa zeitgleich mit diesem Artikel erscheinende VDI-Richtlinie 2164 eine gute Hilfe bei der Auslegung sein. Abbildung 3: PCM-Hybridkühldecke in einem Büroraum, Quelle: Krantz Komponenten. PCM-Kühldecke Bei der PCM-Kühldecke (Abbildung 3) wird vorzugsweise eine Lamellenstruktur verwendet, da diese gegenüber einer geschlossenen Decke den Vorteil einer deutlich höheren aktiven Fläche aufweist. Die einzelnen Lamellen sind hohl und mit PCM gefüllt (Abbildung 4). An der Oberseite der Lamelle befindet sich ein Kupferrohr, welches wie bei einer normalen Kühldecke gut wärmeleitend mit der im Wärmeaustausch mit dem Raum stehenden Lamellenoberfläche verbunden ist. Die Lamellen können in unterschiedlichen Abständen montiert und so an die Anforderungen des Projektes angepasst werden. Dadurch ergibt sich eine Wärme- Abbildung 4: Querschnitt PCM-Kühllamelle, Quelle: Krantz Komponenten. Abbildung 5: Bauvor haben LVM 5 ( Kristall ), Quelle: Duk-Kyu Ryang + HHP-Architekten. 12 BTGA-Almanach 2014

15 Technische Trends und Normung speicherkapazität von 600 Wh pro m 2 installierter Kühldeckenfläche (Projektionsfläche). Bei statischer Betrachtung sind das 75 W/m 2 über 8 Stunden. Bei einer Belegungsdichte mit PCM-Kühlelementen von 70 % ergibt sich pro m 2 Bodenfläche eine Leistung von ca. 50 W/m 2. In Abhängigkeit der Raumkühllast über den Tag kann es vorkommen, dass bei hoher Wärmebelastung die PCM-Kühldecke vor dem Ende der Bürozeit erschöpft ist. In diesem Fall kann, da es sich um ein hybrides System handelt, in den verbleibenden Nachmittagsstunden der Kaltwasserdurchfluss aktiviert werden, um eine Überwärmung der Räume zu vermeiden. Zwar geht ein Anteil von ca. 30 % der Kühlleistung in die PCM- Regeneration, jedoch steht der überwiegende Teil der Kühlleistung für den Raum zur Kühlung zur Verfügung. Ein aktuelles Projekt zeigt Abbildung 5, wobei die PCM-Kühldecke hier in Konferenzräumen eingesetzt wird. Die Regeneration erfolgt nachts mittels Wasser, welches über einen Kühlturm auch unter die Außenlufttemperatur bis zur Kühlgrenztemperatur abgekühlt werden kann. Ein Temperaturniveau von ca. 18 C ist hier ausreichend, so dass auch andere Quellen wie das Erdreich oder Grundwasser genutzt werden könnten. Aufgrund der guten wärmetechnischen Ankopplung des Wasserkreislaufs an das PCM reichen Regenerationszeiten von 3-4 Stunden aus. Akustische Anforderungen in Bezug auf die Raumdämpfung können ferner durch die Integration von schallabsorbierenden Lamellen zwischen den Kühllamellen in senkrechter oder waagerechter Anordnung realisiert werden. PCM-Fassadengerät Werden Bürogebäude ohne zentrale RLT- Anlage geplant, so bietet sich der Einsatz von PCM in dezentralen Fassadengeräten an. Diese können in der Brüstung, im Doppelboden oder als schlanke raumhohe Einheiten (Abbildung 6) zwischen Flächen raumhoher Verglasung angeordnet werden. Die Geräte weisen neben Außen- und Umluftklappen mit Stellantrieben des Weiteren Filter, einen dem PCM nachgeschalteten Wärmeaustauscher zum Heizen und Kühlen sowie verstellbare Luftdurchlässe auf. Der eingebaute EC-Ventilator benötigt bei einem Zuluftvolumenstrom von 120 m 3 /h nur 12 W Antriebsleistung. Die Leistungsfähigkeit wurde im Projekt InHaus2 in Duisburg untersucht 1) (Abbildung 7). Durch das PCM wird die angesaugte Außenluft um bis zu ca. 8 K abgekühlt, so dass der nachgeschaltete Luftkühler mit einer erheblich geringeren Leistung betrieben Abbildung 8: Verhalten des PCM an einem sehr heißen Sommertag. Abbildung 6: Dezentrales Fassadengerät im Projekt InHaus 2, Quelle: Krantz Komponenten. werden kann (Abbildung 8). Geht man für den Auslegungsfall von einer Außenluft- bzw. Ansaugtemperatur von 32 C aus, so reduziert sich diese durch das PCM auf 24 C. Beträgt die benötigte Zulufttemperatur 18 C, so werden durch das PCM ca. 60 % und den mit Kaltwasser betriebenen Luftkühler ca. 40 % der Gesamtkühlleistung erbracht. Entsprechend kann die zentrale Kälteerzeugung wesentlich kleiner dimensioniert werden. Abbildung 7: PCM in dezentralen Fassadengeräten im Projekt InHaus 2, Duisburg. BTGA-Almanach

16 Wirtschaftlichkeit Die Wirtschaftlichkeit wird im Wesentlichen durch die Reduktion der Anlagengröße seitens der Kälteerzeugung und die Reduktion der Stromkosten beeinflusst. Aufgrund der Förderung der erneuerbaren Energien werden diese immer stärker durch Abgaben belastet, wodurch sich der finanzielle Vorteil der PCM-Nutzung in der Zukunft verstärken dürfte. Eine Bewertung der Reduktion von CO 2 -Emissionen ist in diesem Zusammenhang ebenfalls erforderlich. Eine Wirtschaftlichkeit ist immer projektbezogen zu betrachten, da die Voraussetzungen und Randbedingungen selten identisch sind. Wenn beispielsweise in einem Projekt eine Kühldecke geplant ist, wäre die Entscheidung für eine PCM-Hybridkühldecke leichter zu fällen als bei einem Systemwechsel gegenüber der Planung. Wenn dabei die Mehrkosten für die PCM-Kühldecke gegenüber der herkömmlichen Kühldecke über die Leistungsreduktion der Kälteanlage kompensiert würden, wäre durch die Energieeinsparung vom ersten Tag an eine Wirtschaftlichkeit gegeben. Ferner wird durch einen geringen Energieverbrauch die Nachhaltigkeit eines Gebäudes gestärkt, wodurch bei Invest-Objekten die Vermietbarkeit und entsprechend die Rendite verbessert werden. Deckensegeln (Abbildung 10). Diese bieten den Vorteil einer modularen Bauweise und eines hohen Vorfertigungsgrades. Neben dem PCM könnten die Beleuchtung, die Außenluftversorgung, die Beheizung und bei der Hybridvariante eine Nachkühlfunktion integriert werden. Abbildung 9: Vergleich der PCM-Systeme. 1) Gschwander, S. / Heusler, I. / Makulla, D. / Scholz, Ch./ Sinnesbichler, H.: Dezentrale Fassadengeräte mit Phasenwechselmaterial, HLH, 8/2012, S Zusammenfassung und Ausblick Der dezentrale Einsatz von PCM in Kühldecken und Fassadengeräten (Abbildung 9) bietet die Möglichkeit, die Größe der Kälteanlage für das Gebäude etwa zu halbieren. Durch die hybride Gestaltung der Systeme ist auch im Falle von extremen Außenlufttemperaturen und vorzeitiger Erschöpfung des PCM-Speichers die Möglichkeit gegeben, die Kühlung des Gebäudes aufrecht zu erhalten. Unter den PCM bieten Salzhydrate aufgrund der Nichtbrennbarkeit und der besseren Wärmeleitung Vorteile gegenüber den Paraffinen. Zukünftig sind weitere Variationen möglich, wie beispielsweise die Integration in Abbildung 10: Multifunktionales Deckensegel als Ausgangsbasis für eine PCM- Integration, Quelle: Krantz Komponenten. 14 BTGA-Almanach 2014

17 Weltleitmesse Erlebniswelt Bad Gebäude-, Energie-, Klimatechnik Erneuerbare Energien Frankfurt am Main Weltgrößte Messe für Licht und Gebäudetechnik Frankfurt am Main Die Hot Spots für die technische Gebäudeausrüstung! ISH und Light + Building sind die bedeutendsten Leistungsschauen für effiziente Gebäude- und Energietechnik in Verbindung mit erneuerbaren Energien. Nutzen Sie diese jährlich wechselnden Branchen-Highlights, um sich über die Innovationen und Trends in der technischen Gebäudeausrüstung zu informieren.

18 Wirksamer Schutz gegen Rauchausbreitung im Brandfall Lufttechnische Maßnahmen am Beispiel eines Hochregallagers Der Begriff des Hochregallagers wird oft sehr unterschiedlich verstanden und ange-wendet. Das Hochregallager ist ein Raum, in dem neben einer Produktion oder auch Konfektionierung unter anderem auch hohe Regale stehen und in dem sich im Regelfall Menschen aufhalten. Die Hochregalanlage ist normalerweise eine raumfüllende, vollautomatische Lagermaschine, wo im Regelfall außer für Wartungsarbeiten der Aufenthalt von Menschen nicht erlaubt ist. Je nach Interpretation ist für die fachgerechte Auslegung und Ausführung einer Rauchabzugsanlage das jeweilige Schutzniveau zu untersuchen. Ohne Rauchableitung wird bei den in Hochregallägern vorhandenen sehr großen Brandlasten und guten Ventilationsbedingungen auch ein großer und hoher Raum in wenigen Minuten verrauchen. Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Detzer, Imtech Deutschland GmbH & Co. KG Mit einer Entrauchungsanlage können verschiedene funktionale Anforderungen zum Erreichen unterschiedlicher Schutzziele erfüllt werden. Dies sind unter anderem folgende Schutzziele: A. Unterstützung von Personen, die sich beim Ausbruch eines Brandes in den Räumen aufhalten, zur Selbstrettung. B. Damit Personen, die nicht selbst den Raum verlassen können, durch Dritte (überwiegend durch die Feuerwehr) gerettet werden können, muss die Feuerwehr, wenn sie den Raum betritt, auch eine ausreichende Sicht haben. C. Damit die eintreffende Feuerwehr den Brand möglichst noch im Innenangriff bekämpfen kann, ist das schnelle Erkennen von Brandherden unverzichtbar. D. Durch eine fachgerecht geplante und installierte Entrauchungsanlage wird sich im Brandfall die Rauchschicht im oberen Raumbereich konzentrieren lassen. Einrichtungsgegenstände und Lagergut im unteren Raumbereich werden durch den Rauch nicht oder gering kontaminiert. Bei dem im vorliegenden Fall betrachteten Hochregallager handelt es sich um eine vollautomatische Hochregalanlage, bei der die Ware vollautomatisch eingelagert und entnommen werden kann, sodass im Brandfall keine Selbst- und Fremdrettungsmaßnahmen erforderlich sind. Notwendig ist jedoch eine Begrenzung der Rauchausbreitung, in diesem Fall als Sachschutz der eingelagerten Waren, die durch Brandkontamination geschädigt werden können. Es handelt sich bei den eingelagerten Waren um Hemden, die in Kartons verpackt in den einzelnen Regalreihen untergebracht sind. Mit einer Kontamination verbunden ist auch ein erheblicher Ausfall an Liefermöglichkeiten an die Kunden, sodass Lieferengpässe zu erwarten sind. Bei dem Hochregallager des Hauses Olymp handelt es sich um eine große Halle mit einer Gesamtlänge von ca. 120 m, einer Breite von 40 m und einer Raumhöhe von 18 m. In sieben OSR-Gassen sind Abstellplätze für entsprechende Kartons vorhanden. Ferner sind vier weitere OSR-Gassen vorgesehen mit weiteren 37 Ebenen zur Einlagerung und insgesamt Abstellplätzen. Entrauchungskonzept Im Bereich Forschung und Entwicklung der Firma Imtech sollte ein Entrauchungskonzept entwickelt werden, mit dem es möglich ist, die Rauchausbreitung auf begrenzte Bereiche zu beschränken, um die Kontamination der eingelagerten Ware soweit als möglich zu verhindern. Die Untersuchung erfolgte im Rahmen einer CFD-Studie. Hierbei wird das Gebäudemodell auf dem Rechner abgebildet und die verbleibenden Luftfreiräume mit einem Gitternetz generiert, sodass ein System finiter Volumenelemente entsteht. Jedem dieser Volumenelemente werden die allgemeinen partiellen Differentialgleichungen für Impulserhaltung, Masseerhaltung und Energieerhaltung aufgeprägt. Ferner werden für die Abbildung 1:Drallströmung im Schnitt, dargestellt durch Rauch. 16 BTGA-Almanach 2014

19 Technische Trends und Normung Turbulenz und die Strahlung physikalische Modelle eingebracht und die entsprechenden Randbedingungen, wie Oberflächentemperaturen, Drücke an Eingangsbereichen und Ähnlichem, in die Berechnung eingesetzt. Im vorliegenden Fall wurde ein CFD-Gitter mit Kontrollzellen erstellt. Die Halle wurde in drei Rauchabschnitte eingeteilt, wobei in jedem Fall der Rauchübertritt von einem Rauchabschnitt in den anderen verhindert werden und auch innerhalb des Rauchabschnitts der Kontaminationsbereich möglichst klein gehalten werden sollte. Entwickelt wurde ein neuartiges Konzept zur Gebäudeentrauchung in Form einer Direkterfassung von Brandrauch im Deckenbereich. Bild 2: Versuchsstand im Labor der YIT Germany GmbH Um zu verhindern, dass Brandrauch von einem Rauchabschnitt in einen anderen Rauchabschnitt abströmen kann, werden die Rauchabschnitte an ihren Begrenzungslinien durch Direkterfassungselemente gesichert. Derartige Einrichtungen sind auch einsetzbar an Deckendurchbrüchen und Treppenaufgängen. Derartige virtuelle Rauchabschnitte sollen verhindern, dass Überströmungen stattfinden können, ohne die einzelnen Rauchabschnitte durch bauliche Maßnahmen abzutrennen. Bei Direkterfassungen handelt es sich strömungstechnisch um Senkenströmungen, die eine ausgesprochen geringe Tiefenwirkung aufweisen. Der Grund liegt in der raschen Geschwindigkeitsabnahme ausgehend von der Absaugstelle, die in der 3. Potenz mit dem Abstand abnimmt. Da Brandrauchströmungen, aufgrund ihres thermischen Einflusses eine Eigenbewegung besitzen, sind diese nur sehr begrenzt durch derartige Einzelabsaugungen zu erfassen. Ist der Strömungsimpuls der zu erfassenden Strömung höher als der durch die Absaugung bewirkte Strömungsimpuls in Richtung zur Absaugestelle, wird der Rauchgasstrom an der Erfassungsstelle vorbeigeführt. Abbildung 3: Entrauchungsabschnitt 1. Abbildung 4: Entrauchungsabschnitte 1: Drallhaube an der Westwand. Drallströmung Strömungsform wie im Wirbelsturm Die zur Rauchdirekterfassung geeigneten Erfassungselemente müssen folgende Eigenschaften erbringen: 1. Gleichförmiges, linienförmiges Absaugen 2. Der Unterdruck an der Erfassungsstelle muss mindestens so groß sein, dass der Strömungsimpuls einer mit Eigenbewegung ausgestatteten Rauchströmung aufgenommen werden kann. Beide Forderungen werden von einer Strömungsform erreicht, die in der Natur bei Wirbelstürmen auftritt. Die Basis für ein derart um ein Zentrum mit hoher Umfangsgeschwindigkeit rotierendes Strömungsfeld bildet die Überlagerung von Unterdruckgebieten, die technisch durch zyklische Anordnung von Strömungssenken realisiert wird. Die Umfangsgeschwindigkeiten in Zentrumsnähe erreichen dabei auch in kleinerem Maßstab Werte von ca. 250 km/h. Damit verbunden sind Unterdrücke im Zentrum BTGA-Almanach

20 von >1000 Pa, wie sie sonst mit keiner anderen Erfassungseinrichtung aufgebracht werden können. Durch die auf logarithmischen Spiralen zum Zentrum verlaufenden Stromlinien wird der Stoffstrom in das Drallzentrum geleitet und dort zur Absaugestelle geführt. Längs der Drehachse, die sich von Absaugung zu Absaugung erstreckt, bleiben die Unterdrücke konstant, sodass eine gleichförmige, linienförmige Erfassung entsteht. Bild 1 zeigt einen Querschnitt durch die Drallströmung mit dem im Strömungsinneren liegenden Drallzentrum. Bild 2 zeigt einen Grundriss des Hochregallagers mit den angegebenen Rauchabschnitten. In Bild 3 ist ein Blick in das geometrische CFD-Modell zu sehen und in Bild 4 ist eine Drallhaube mit den generierten Kontrollzellen erkennbar. Die Drallhauben befinden sich unterhalb der Decke an der nach West und Ost orientierten Außenwand. Zwischen den einzelnen Rauchabschnitten sind Doppelwirbelhauben, wie in Bild 5 erkennbar, eingesetzt. Abbildung 5:Entrauchungsabschnitt 2: Drallhaube am Übergang von Rauchabschnitt 1 in Rauchabschnitt 2. Zur Nachführung der abgesaugten Luftströme werden Raumlufttechnische Anlagen eingesetzt und die Luftverteilung erfolgt im unteren Bereich der nach Norden und Süden orientierten Längswände linienförmig über flexible luftdurchlässige Gewebeschläuche. Ergänzend zu diesen lufttechnischen Einrichtungen wird im Brandfall ein nach Norden orientiertes, in der Nähe der Westwand angeordnetes Einfahrtstor genutzt, das im Brandfall aufgefahren wird. Die nachfolgenden Bilder zeigen einige der Simulationsergebnisse, aus denen deutlich wird, dass durch die vorgeschlagene Lösung der Brandrauch innerhalb des Rauchabschnittes gehalten werden kann und auch ein Abströmen nach unten in die Regalreihen weitestgehend verhindert wird. Außer in der obersten Regalreihe findet kein Raucheintrag statt, sodass von einem sehr begrenzten Kontaminationsbereich ausgegangen werden kann. Abbildung 6: Brandraucherfassung an der Westwand des Lagers. Abbildung 7: Verhinderung des Rauchübertritts von einem Rauchabschnitt in einen anderen Rauchabschnitt. Konzeptüberprüfung am ausgeführten Objekt (Heißrauchversuch) Im Rahmen von Vor-Ort-Versuchen wurde das Konzept überprüft und in allen Punkten eindrucksvoll bestätigt. Hierzu wurde ein Brandrauchsimulator eingesetzt, angeordnet in der untersten Regalreihe. Die Luft wird dabei über einen Propangasbrenner erwärmt und von einem Axialventilator in ein rohrförmiges Ausblasstück geleitet. Am Austritt befindet sich eine Prallplatte, um den Strömungsimpuls abzubauen und einen Thermikstrahl sich entwickeln zu lassen. An der Außenseite des rohrförmigen Körpers befinden sich vier angeordnete Wickelfalzrohre, über die, von vier Nebelgeneratoren gespeist, ein Nebelfluid am Luftaustritt aus dem Rohrstück eingebracht wird. Der so nachgebildete Brandrauch zeigt die Rauchausbreitung in der Halle. In den nachfolgenden Bildern sind einige der Rauchausbreitungen verdeutlicht. Klar erkennbar ist die Verhinderung des Rauchübertritts von einem Rauchabschnitt in den anderen und die Brandraucherfassung an der Westwand des Lagers. Hierdurch wird der im Westteil der Halle angeordnete Treppenaufgang sowie die oberste Verteilebene rauchfrei gehalten, die als Zugangsmöglichkeit für die Feuerwehr zu nutzen ist. 18 BTGA-Almanach 2014

21 Technische Trends und Normung Energiebilanz summa cum laude Universität Hohenheim profitiert dank Energiespar-Contracting von signifikanten Energieeinsparungen Für öffentliche Einrichtungen wie Hochschulen ist Energie längst zu einem der größten Kostenfaktoren geworden. Neben gesetzlichen Rahmenbedingungen wie dem EEG und kontinuierlich steigenden Energiepreisen ist dafür insbesondere der steigende Energieverbrauch von zeitgemäßer wissenschaftlicher Ausstattung verantwortlich. Universitäten müssen sich deshalb verstärkt mit einer Verbesserung ihrer Energiebilanz auseinandersetzen. Allerdings sind energetische Optimierungsmaßnahmen teuer und belasten das ohnehin knappe Haushaltsbudget der Hochschulen und Universitätsbauämter enorm. Eine Lösung bietet das Energiespar-Contracting. Hierbei übernimmt ein Energiedienstleister die Planung, Umsetzung und Finanzierung aller notwendigen Maßnahmen. Die Refinanzierung erfolgt ausschließlich über die innerhalb der Vertragslaufzeit eingesparten Energiekosten. Auch die Universität Hohenheim hat sich für dieses Modell entschieden und profitiert heute von hohen Energieeinsparungen Andreas Böllinger, Leiter Technik und Vertrieb Energiemanagement, Cofely Deutschland GmbH Das Thema Energie spielt an deutschen Hochschulen eine immer wichtigere Rolle. Dabei machen den Verantwortlichen insbesondere die hohen Energiekosten zu schaffen. Gründe hierfür sind sowohl der kontinuierliche Anstieg der Energiepreise als auch der immer höhere Energieverbrauch, der vor allem auf eine hochgradige Auslastung von Lehrgebäuden, Forschungslaboren und der Mensa sowie der Nutzung von modernem wissenschaftlichem Equipment zurückzuführen ist. Darüber hinaus führt der kontinuierliche Betrieb vieler technischer Prozesse und gebäudetechnischer Anlagen wie beispielsweise von Rechenzentren auch nachts zu einer hohen Grundlast auch wenn zu dieser Zeit kein Lehr- und Forschungsbetrieb stattfindet. Neben einem hohen Energieverbrauch zwingen auch gesetzliche Richtlinien wie EnEV (Energieeinsparverordnung), EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) und EEWärmeG (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz) und der Wunsch nach einem grüneren Image die Hochschulen, sich genauestens mit ihren Energiebilanzen auseinanderzusetzen und gegebenenfalls entsprechende Einspar- und damit verbundene Modernisierungs-Maßnahmen zu ergreifen. Vor dieser Herausforderung stand auch die Universität Hohenheim bei Stuttgart, eine moderne Hochschule mit langjähriger Tradition im agrar- und naturwissenschaftlichen Bereich. Sie bewirtschaftet einen Campus mit ca. 130 Gebäuden mit einer Gesamtnutzfläche von etwa Quadratmetern. Für die Universität spielt wie bei vielen anderen öffentlichen Gebäuden insbesondere der Bereich der effizienten Energieversorgung eine große Rolle, denn dieser birgt hohe Einsparpotenziale. Das Problem: In den vergangenen zehn Jahren hatten sich die Ausgaben für Strom und Wärme bei gleichbleibendem Budget mehr als verdoppelt. Deshalb entschied sich die Universität, den gesamten Campus unter energietechnischen Aspekten zu modernisieren und ein neues, nachhaltiges Konzept zur energieeffizienten und umweltschonenden Wärmeversorgung umzusetzen. [Abbildung 1] Dies war jedoch mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden, der aus den Haushaltsmitteln nicht zu finanzieren gewesen wäre. Die Hochschule suchte daher nach einer geeigneten Lösung, die sowohl die technischen Ansprüche als auch die finanzielle Situation berücksichtigte. Alternative Contracting Eine Lösung, die beide Anforderungen abdeckte, bot der erfahrene Dienstleister Cofely Deutschland. Als Spezialist für Umwelt- und Energieeffizienz verfügt er nicht nur über eine hohe technische Expertise in der Gebäude- und Anlagentechnik, Gebäudeautomation sowie im wirtschaftlichen Betrieb von Anlagen, sondern bietet darüber hinaus auch Contracting-Leistungen mit vertraglich festgesetzten Energiesparquoten an. Für die Universität Hohenheim bedeutet das, dass Cofely als externer Dienstleister in Zusammenarbeit mit der Universität eine individuelle Lösung zur Reduzierung des Energieverbrauchs erarbeitet. Anschließend setzt der sogenannte Contractor alle notwendigen Abbildung 1: Die Universität Hohenheim entschied sich für die Modernisierung des gesamten Campus unter energietechnischen Aspekten sowie für die Umsetzung eines neuen, nachhaltigen Konzeptes zur energieeffizienten und umweltschonenden Wärmeversorgung. Universität Hohenheim BTGA-Almanach

22 baulichen Maßnahmen um und übernimmt für die neu installierten Anlagen Instandhaltung und Wartung. Dabei trägt der Contractor nicht nur die anfallenden Investitionskosten in Höhe von rund 4,4 Millionen Euro, sondern auch das wirtschaftliche Risiko zur Erreichung der vertraglich zugesagten Energiekostenreduzierung. Damit gibt der Dienstleister der Universität eine feste Garantie für die geringeren Energiekosten: Sollten diese Kosten wider Erwarten überschritten werden, greift die Garantie und der Contractor übernimmt die überschüssigen Kosten. Die Universität profitiert somit von einer optimalen finanziellen Absicherung. Die Refinanzierung der Sanierungsmaßnahmen erfolgt ausschließlich über die durch den Einbau energieeffizienter und umweltschonender Technik eingesparten Energiekosten während der Vertragslaufzeit von 6,5 Jahren. Danach fließen sämtliche Kosteneinsparungen der Universität Hohenheim zu. Mit der Fertigstellung der Umbaumaßnahmen kann die Hochschule ihren Energieverbrauch deutlich reduzieren. Optimaler Energieeinsatz Im Vorfeld der Erneuerungsmaßnahmen nahm Cofely an der Universität Hohenheim umfassende Messungen und Analysen vor. Darauf aufbauend entwickelte das Unternehmen die maßgeschneiderte Contracting- Lösung. Der Fokus der Neu- und Umbaumaßnahmen lag dabei vor allem auf der Installation eines Blockheizkraftwerks (BHKW) in der Heizzentrale mit einer elektrischen Leistung von 800 Kilowatt (kw). Mit dem Einsatz eines BHKWs profitiert die Universität von einer Wärmeversorgungslösung, die sich durch höchste Energieeffizienz auszeichnet. [Abbildung 2] So ermöglicht es die Kraft-Wärme-Kopplung in einem BHKW ähnlich wie bei großen Fernwärmelösungen, dass die entstehende Abwärme vollständig zum Heizen der Gebäude genutzt werden kann. Die kombinierte Verwendung von thermischer und mechanischer Energie sorgt für eine hohe Energieeffizienz. Gleichzeitig sind auch die Antriebskosten durch die Mineralöl- Steuerbefreiung und die Ausnahme von der EEG-Umlage vergleichweise günstig und die Universität erhält für die Stromerzeugung im BHKW eine staatliche Förderung nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWK-G). Um einen einwandfreien Betrieb des BHKW zu gewährleisten, wurden darüber hinaus die Fernwärmenetze optimiert. So richtete der Energiespezialist beispielsweise neben einer jahreszeitlich variablen Temperaturregelung der Fernwärme auch eine separate Heißwasserversorgung für die Mensa ein, die als einziger Verbraucher hohe Temperaturen für die Küche benötigt. Um den Energie- und Wärmeverbrauch der Universitätsgebäude weiter zu senken, wurde zudem das Rechenzentrum saniert und erhielt eine neue Kälte- und Klimaanlage. Im Biozentrum installierte Cofely eine freie Kühlung über die bestehende Kühlturmanlage, die im Winter eine energieeffiziente Kühlung mit kalter Außenluft ermöglicht. Außerdem erhielt die Landtechnikhalle im Rahmen der Abbildung 2: Die Universität profitiert durch die Installation eines BHKWs von einer Wärmeversorgungslösung, die sich durch höchste Energieeffizienz auszeichnet. Abbildung 3: Im Rahmen der Umbaumaßnahmen erhielt die Landtechnikhalle eine neue Deckenstrahlungsheizung. Umbaumaßnahmen eine neue Deckenstrahlungsheizung. [Abbildung 3] Bisher erfolgte die Beheizung der Halle über energie- und geräuschintensive Lüftungsanlagen mit ausgeprägter Temperaturschichtung. Die neue Deckenstrahlungsheizung ist besonders energieeffizient, arbeitet geräuschlos und sorgt bei niedrigeren Lufttemperaturen für ein angenehmeres Raumklima. Alles unter Kontrolle Die weiteren energetischen Maßnahmen umfassten die grundlegende Sanierung der Heizungs- und Regelungsanlagen in 30 Gebäuden auf dem Campusgelände sowie die Optimierung der vorhandenen Regelanlagen in 20 weiteren Universitätsbauten. [Abbildung 4] Alle neu installierten Regelungsanlagen wurden auf die vorhandene Gebäudeleittechnik aufgeschaltet. Ferner richtet Cofely ein neues Energiemanagement-System ein, mit dem die Hochschule den Energieverbrauch auf dem Campus in Zukunft überwachen und weitere Einsparpotenziale identifizieren kann. Dafür installierte Cofely unter anderem Wärme-, Strom- und Wasserzähler zur Überwachung des Energieverbrauchs der Gebäude sowie der Energieumwandlung des BHKW. Die Zähler können aus der Ferne ausgelesen werden und sind auf ein zentrales Energiemanagement-System aufgeschaltet. Einsparerwartungen um 50 Prozent übertroffen Energiespar-Contracting-Modelle bieten Hochschulen eine Möglichkeit, hohen Energiekosten langfristig entgegenzuwirken. Bei der Auswahl des externen Partners sollten sie jedoch darauf achten, dass dieser über ein breites Know-how und langjährige Expertise entlang der kompletten Wertschöpfungskette der Energie verfügt. Der Contractor sollte umfassende Kompetenzen für gebäudetechnischen Anlagenbau, Anlagen- und Prozesstechnik, Facility Services, Energiemanagement und -dienstleistungen aus einer Hand anbieten können und nachgewiesene Service-Qualität mitbringen. Ein aussagekräftiger Nachweis über ein einwandfreies Qualitätsmanagement ist beispielsweise die ISO- Norm 9001:2000. Mit dem richtigen Partner an ihrer Seite sind Hochschulen in der Lage, energetische Optimierungsmaßnahmen effizient und kostengünstig umzusetzen. So profitiert die Universität Hohenheim heute von einer nachhaltigen Energieversorgung auf dem neuesten Stand der Technik, hohen Energieeinsparungen und somit von einer langfristigen Haushaltsentlastung zumal die Energieeinsparungen in Höhe von 1,5 Millionen Euro die Erwartungen bereits im 20 BTGA-Almanach 2014

23 Wärme Perfektion Design Abbildung 4: Die energetischen Maßnahmen umfassten unter anderem die grundlegende Sanierung der Heizungs- und Regelungsanlagen in 30 Gebäuden auf dem Campusgelände sowie die Optimierung der vorhandenen Regelanlagen in 20 weiteren Universitätsbauten. Universität Hohenheim. Pako Paneelkonvektoren mit Sockelkonsolen und Linear-Dekorleisten (100% Leistung), Klinikum Nürnberg, Neubau Ost ersten Jahr nicht nur erfüllten, sondern sogar um 50 Prozent übertrafen. Der Universität bleiben die energetisch optimierten Anlagen auch nach Ende der Vertragslaufzeit erhalten. Der stark verringerte Energieverbrauch trägt zudem wesentlich zum Umweltschutz bei. Haftungsübernahmevereinbarung mit BTGA Exzellentradiatoren Exra mit BEMM-Mittenventil, Operative Medizin II Düsseldorf BTGA-Almanach Hildesheim FON / FAX / info@bemm.de

24 Industrielle Kühlung mittels Brunnenwasser Höchste Effizienz bei der Prozesskühlung und Abwärmenutzung in einem Metall verarbeitenden Betrieb Höchste Präzision in der Metall verarbeitenden Industrie kennzeichnet zunehmend den Standort Deutschland. Für die spananhebende Bearbeitung von Werkstücken werden entsprechende Schneidöle und Schneidmittel verwendet, um die Standzeiten der Werkzeuge und die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die durch die Bearbeitung zugeführte Energie in das Schneidmedium muss mittels entsprechender Kühlsysteme kontinuierlich abgeführt werden. Für die Firma NOSTA im bayerischen Höchstädt an der Donau, einem mittelständischen Hersteller von Norm- und Präzisionsteilen, wurde ein Kühlsystem zur Prozess- und Raumkühlung, auf Basis von Grundwasser in Verbindung mit einer Wärmepumpe für die Heizphase im Winter, durch den Gebäudetechnikfachbetrieb JULIUS GAISER GmbH & Co. KG, Ulm, projektiert und umgesetzt. Leistungszahlen von > 30 sind hier auch bei Außentemperaturen von 35 C möglich. Dipl. Ing. (FH) Christian Zeisberger Leiter der Projektentwicklung Julius Gaiser GmbH & Co. KG Aufgabenstellung Kühlkonzept Wärmerückgewinnung Mitte 2012 trat die Firma NOSTA an das Haus Gaiser heran, um für ihren Neubau eine zentrale Kühlwasserversorgung zu planen und umzusetzen. Aufgrund der allgemein günstigen Grundwasserbedingungen im bayerisch-schwäbischen Donautal sollte die Kühlung im Wesentlichen auf Basis von Grundwasser erfolgen. Hierzu wurden Probebohrungen auf dem Gelände durchgeführt und durch die fundierte Begleitung eines erfahrenen Geologen zeigte sich ein Kühlpotential von etwa kw als erschließbar. Neben der Kühlwasserversorgung wurde durch Gaiser Gebäudetechnik bereits im Vorfeld ein Heizungs- und Lüftungskonzept für die Produktionshalle geplant und gebaut, welches auf Basis von Quelllüftung im Aufstellbereich der Maschinen für thermisch Zentrale Schmiermittelaufbereitung Im bayerischen Höchstädt an der Donau befindet sich die im Jahr 1976 gegründete Firma NOSTA, ein mittelständisches Familienunternehmen der Metallindustrie. NOSTA stellt aus kaltgezogenen Profilen Normteile für die Kraftübertragung an Welle-Nabe- Verbindungen sowie Präzisionsbauteile zur Fixierung und Befestigung her und ist in den Bereichen Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Lagertechnik und Schienentechnik präsent. Zur Herstellung der vielfältigen Teile sind klassische spanabhebende Bearbeitungen, wie Drehen und Fräsen, sowie Schleifbearbeitungen nötig. Beim Neubau der Produktionshalle im Jahr 2012 wurde erstmals je eine zentrale Schleiföl- und Kühlschmierstoffaufbereitung geplant und realisiert. Diese Anlagen reinigen das rückgeführte Schleiföl bzw. -emulsion und führen den eingebrachten Energieeintrag einer Wärmerückgewinnung zu. So wird ganzjährig für eine konstante Temperatur der Bearbeitungsmedien von etwa C gesorgt. Ohne diese konstante Temperatur sind die im Produktionsprozess geforderten Toleranzen von wenigen 1/1000 Millimeter nicht darstellbar. Abbildung 1: zentrale Kühlschmierstoffaufbereitung 22 BTGA-Almanach 2014

25 Technische Trends und Normung Abbildung 2: Produktionshalle mit Quelllüftung. Abbildung 3: Be- und Entlüftungsgerät, m³/h. optimal konstante Bedingungen sorgt. Trotz hocheffizienter Wärmerückgewinnung mittels Wärmerad muss ab Außentemperaturen von weniger als 5 C dem Lüftungsgerät Wärme zugeführt werden. Im Sommer kann die Zuluft der Halle gekühlt zugeführt werden, um die Voraussetzungen für eine ganzjährige Präzisionsherstellung zu schaffen. Aus Effizienzgründen wurde beim Lüftungsgerät ein Kombiregister verwendet, welches sowohl den Kühllastfall als auch den Heizlastfall abdecken kann und entsprechend der jeweiligen Anforderung auf der Wasserseite hydraulisch bedient wird. Die Auslegung des Kombiregisters wurde hierbei für die Anwendungsfälle Brunnenwasserkühlung (14/18 C) und Niedertemperaturwärme (50/35 C) ausgelegt. Grundwasserkühlung: Potentiale Grenzen Je nach geologischen Gegebenheiten besteht die Möglichkeit, im oberflächennahen Bereich bis ca. 20 m unter Gelände auf Grundwasservorkommen zu stoßen, die hinsichtlich ihrer chemischen Beschaffenheit (geringer Eisen- und Mangangehalt, etc.) für eine thermische Nutzung geeignet sind. Das Prinzip Grundwasserwärmepumpe wird seit vielen Jahren erfolgreich umgesetzt. Betrachtet man den jahreszeitlichen Temperaturverlauf des Grundwassers, sieht man, dass dieser sich weitgehend im Bereich um etwa 10 C bewegt, mit leicht zeitlich versetzten Temperaturverschiebungen zur Außentemperatur. Je nach Aufgabenstellung sind hiermit Pumpenkaltwasservorlauftemperaturen von C wirtschaftlich darstellbar. In der Regel wird hierzu das Grundwasser mittels Plattenwärmeübertragern im Gegenstrom mit dem Pumpenkaltwasserkreislauf verschaltet und entzieht dabei dem Pumpenkaltwasserkreislauf Energie. Hier zeigen sich jedoch bereits die Grenzen klassischer Grundwasserkühlung: bei Kaltwassertemperaturen von weniger als 10 C bzw. bei klassischen Klimakaltwassertemperaturen von 6 C ist der Einsatz in der Regel nicht möglich, d. h. auch, dass sie für jegliche Anwendungsfälle zur Entfeuchtung von Luft nicht geeignet ist. Der in den letzten Jahren jedoch stark zunehmende Bereich der Oberflächenkühlung mittels Baumasse (BKT) bzw. Anwendungen mit kombinierten Heiz- und Kühldecken, entsprechend ausgelegten Kühlregistern mit trockener Kühlung der Luft und der große Bereich der industriellen Werkzeugmaschinenkühlung im Temperaturbereich um ca C, sind prädestiniert für Grundwasserkühlung. Da zum Betrieb der Brunnenwasserkühlanlage lediglich der Pumpenstrom für die Brunnenwasserpumpen benötigt wird, sind hier Leistungszahlen von > 20 in der Regel nahezu immer möglich. Brunnenanlagen Herz der gesamten Anlage sind die Grundwasserentnahme- und Einleitsysteme, in der Regel in Form von gebohrten Brunnenbauwerken. Hier empfiehlt sich die partnerschaftliche Zusammenarbeit mit erfahrenen Geologen und Brunnenbaufachfirmen be- Abbildung 4: Brunnenausbauplan, Wasserentnahme ca. 10,50 m u. Gelände. BTGA-Almanach

26 Abbildung 5: 4 - Unterwasserpumpe vor dem Einbau. reits zu Beginn der Planungsüberlegungen. Häufig kann der Geologe und Brunnenfachmann aus vorhandenen Bodensondierungen von Baumaßnahmen der Vergangenheit (Rammkernsondierungen, etc.) bzw. aufgrund eingetragener Brunnenanlagen in der Umgebung eine erste Einschätzung über mögliche Grundwasserpotentiale liefern. Probebohrungen mit 72-h-Pumpversuchen liefern im Weiteren die zu erwartenden Grundwasserpotentiale und werden durch chemische Analysen des Grundwassers in Bezug auf Werkstoffwahl und eventuell vorhandene Altlasten im Untergrund ergänzt. All diese Schritte sind jedoch nur in Abstimmung und nach vorheriger Genehmigung durch die zuständigen unteren Wasserschutzbehörden, i.d.r. sind dies die Landratsämter, möglich und erfordern ei- nigen planerischen und organisatorischen Aufwand. Auch hier empfiehlt sich dringend der fachkundige Rat und die Hilfe eines versierten Geologen. Sind alle planerischen und genehmigungsrechtlichen Hürden überwunden, wird in der Regel eine wasserrechtliche Genehmigung für die Dauer von 20 Jahren mit einer vorher festgelegten jährlich nutzbaren Wassermenge erteilt. Beim Projekt der Firma NOSTA wurden zwei Entnahmebrunnen und zwei Einleitbrunnen auf dem Gelände erstellt. Zusammen verfügen diese über eine nutzbare Grundwasserentnahmemenge von jährlich m³ bei einer Entnahmeleistung von max. 18 l/s. Bei einer nutzbaren Temperaturdifferenz des Grundwassers von 6 K entspricht dies einer maximalen Kühlleistung von 452 kw. Einziger Energiebedarf zur Erzeugung dieser Kälteenergie sind die beiden Unterwasserpumpen mit Drehzahlregelung. Bei einer elektrischen Leistungsaufnahme von knapp 7 kw je Pumpe im Betriebspunkt, ergibt dies eine theoretische Leistungszahl von etwa EER 32. Und dies auch im Sommer bei Außentemperaturen von über 30 C. Berücksichtigt man Einschränkungen bei der Ausnutzung der möglichen Temperaturdifferenz zwischen Entnahme- und Wiedereinleittemperatur sowie Wirkungsgradverluste durch Drosselung, sind dennoch Arbeitszahlen EER > 20 die Regel. Abwärmenutzung Wärmepumpe als zusätzliche Effizienzquelle Da die Produktionskühlung auch in den Wintermonaten benötigt wird, hier aber gleichzeitig der Bedarf an Heizenergie zur Hallenheizung abgedeckt werden muss, wurde durch den Einsatz einer Wärmepumpe das Abwärmepotential der Maschinenkühlung Abbildung 6: Plattenwärmeübertrager mit Brunnenwasserseite. genutzt und auf einem Temperaturniveau von max. 50 C der Belüftungsanlage der Halle zugeführt. Durch eine entsprechende lastabhängige hydraulische Schaltung wird sichergestellt, dass das zur Verfügung stehende Abwärmeniveau von etwa 18 C der Wasser/Wasser-Wärmpumpe zur Verfügung steht und dabei die Prozesskühlseite möglichst wieder auf 14 C abkühlt wird. Zum Einsatz kam hier eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe des Herstellers Waterkotte mit FU geregeltem Verdichter. Bei einer Pumpenwarmwassertemperatur von 50/35 C werden hier 132 kw Nutzwärme bei lediglich 32 kw zugeführter elektrischer Energie benötigt. Gleichzeitig wird dem Prozesskühlkreis eine Energie von etwa 100 kw an Wärme entzogen, so dass hierdurch eine Leistungszahl von: COP = Gesamtnutzen / Aufwand COP = (132 kw kw) / 32 kw = 7,25 erreicht wird. Zusammen mit der Wärmerückgewinnung des Druckluftkompressors, welcher Hochtemperaturwärme bei etwa 75 C für die Brauchwarmwasserbereitung mittels Frischwasserstation und die diversen Heizkörper in den Büroräumen liefert, wurde hier eine hoch effiziente Kälte- und Wärmeenergieversorgung errichtet. Der Wärmehaushalt wird durch zwei Pufferspeicher mit einem Volumen von jeweils l zeitlich ausgeglichen. Auf der Kälteseite wurde zur Sicherstellung entsprechender Laufzeiten der Wärmepumpe ein Puffervolumen von Litern vorgesehen. Gesamthydraulische Schaltung Das gesamthydraulische Schaltbild zeigt die Zusammenhänge der vorbeschriebenen Anlage, bestehend aus den Hauptkomponenten: Brunnenwasserkühlung Wärmepumpe Lüftungsanlage WRG-Kompressor Pufferspeicher. Da es sich beim beschriebenen Objekt um eine Werkserweiterung handelt, wurde im Weiteren auch eine entsprechende hydraulische Verknüpfung der Neuanlage mit der bestehenden Wärmeversorgung des Betriebes aufgebaut, um Wärmeenergiemengen vom Alt- zum Neubaubereich und umgekehrt verschieben zu können. Um diese komplexen regelungstechnischen Zusammenhänge richtig abzubilden, wurde die gesamte Anlage mit einer DDC-Regelung inkl. Visualisierung ausgestattet und erlaubt so dem Anlagenbetreiber, alle Zusammenhänge übersichtlich angezeigt zu bekommen. 24 BTGA-Almanach 2014

27 Technische Trends und Normung Abbildung 7: Wasser/Wasser - Wärmepumpe. Erste Betriebsergebnisse Erste positive Ergebnisse des Kühlkonzeptes aus dem Sommer 2013 liegen bereits vor. Gleiches gilt auch für die Heizenergieversorgung im Herbst/Winter des zu Ende gegangenen Jahres Auch hier konnte das geplante Konzept die Erwartungen erfüllen. Ausblick / Zusammenfassung Das beschriebene Beispiel zeigt, welche energetischen Potentiale bei einer ganzheitlichen Planung einer Industriehalle inkl. deren Produktionsabläufen und -verfahren möglich sind. Das häufige Auftreten von Kühl- und Heizprozessen kann durch entsprechende Wärmepumpentechnologien auf den dafür notwendigen Temperaturniveaus abgebildet werden. Kälteversorgungen mit entsprechend hohen Betriebszeiten, bei Temperaturniveaus ab etwa 14 C, sind mittels Grundwasserkühlung extrem wirtschaftlich. Industriekühlungen, Rechenzentren und dergleichen, sind hier einige Beispiele, welche von Gaiser Gebäudetechnik mit dieser Technik in der jüngsten Zeit erfolgreich umgesetzt werden konnten. Bereits durch die Planung des entsprechenden Lüftungssystems mit Quellluftversorgung konnte der erforderliche Gesamtluftvolumenstrom der Halle reduziert werden. Die geschickte Auslegung der Wärmerückgewinnung inkl. der energetischen Einbindung der Absaugung sowie die Auslegung des Kombinationsregisters zum Heizen und Kühlen, ermöglicht die Nutzung von Grundwasserkälte und Wärmeversorgung auf Wärmepumpenniveau. Das Projekt fand bereits überregionale Beachtung und wurde beispielsweise im Rahmen des LEW Innovationspreis 2013 entsprechend ausgezeichnet. Abbildung 8: Hydraulisches Gesamtschema. BTGA-Almanach

28 SOFC-Brennstoffzelle für gebäudebezogene Kraft-Wärme-Kopplung Tests und erste Erfahrungen für eine optimale Einbindung in eine Gebäudeheizung Die gebäudebezogene Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit einer Brennstoffzelle erreicht von allen Mikro-KWK-Technologien die höchsten elektrischen Wirkungsgrade. Diese Technologie ist bereits weit entwickelt und steht kurz vor dem Markteintritt. Der deutsche Feldtest Callux ( und das von der EU geförderte Demonstrationsund Forschungsprojekt ene.field ( mit im Endausbau zusammen Einheiten unterstützen diesen Markteintritt mit großem Engagement sowohl auf nationaler als auch auf europäischer Ebene. Diese dezentrale, gebäudebezogene Kraft-Wärme-Kopplung kann die stark schwankende Stromerzeugung aus Wind und Sonne ergänzen und das Gesamtsystem stabilisieren, kann zu virtuellen Kraftwerken vernetzt werden, kann elektrische Netze entlasten und kann auch vorhandene Heizkessel in energieoptimierten Ein- und Zweifamilienhäusern ersetzen. Es besteht insofern breiter Konsens darüber, dass die Kraft-Wärme-Kopplung insgesamt ein wichtiger Baustein für die Energiewende ist. Dies wird aktuell mit dem politischen Ziel verknüpft, bis zum Jahre % des Stroms aus KWK zu liefern und die zugehörigen Klimaziele zu erreichen. Prof. Dr.-Ing. Klaus Sommer, Leiter des Heizungslabors und zuständig für den Lehrstuhl Heizungstechnik und Gebäude- und Anlagensimulation (TRNSYS) am Institut für Technische Gebäudeausrüstung an der Fachhochschule Köln Eva Mesenhöller, Studium der Energie- und Gebäudetechnik mit Schwerpunkt auf Green Building Engineering an der Fachhochschule Köln am Institut für Technische Gebäudeausrüstung, Bachelorstudentin im 7. Semester untersucht [1]. Das Projekt unterteilt sich in die folgenden Arbeitsschritte: experimentelle Ermittlung der Leistungscharakteristika systemrelevanter Anlagenkomponenten, Parametrierung verschiedener Simulationsmodelle auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse und ganzheitliche Systemoptimierung auf der Grundlage der dynamischen Gebäude- und Anlagensimulation mit TRN- SYS. Die nachfolgenden ersten Erfahrungen wurden im Laufe dieses Forschungsvorhabens gewonnen und auszugsweise in [2, 3, 4] präsentiert und veröffentlicht. Der Versuchsstand Abbildung 1 zeigt den Versuchsstand mit dem Mikro-KWK-Gerät und den zu Testzwecken überdimensionierten Pufferspeicher. Die dargestellte Einhausung soll eine typische Kellersituation nachstellen. Das Mikro-KWK-Gerät mit dem Namen BlueGEN ist ein Produkt der Firma Ceramic Fuel Cells GmbH ( das in Australien entwickelt wurde und in Deutschland produziert wird. Dieses bodenstehende Gerät erzeugt zum überwiegenden Teil Strom und gleichzeitig auch etwas Wärme, wird mit Erdgas betrieben und hat die Größe einer Waschmaschine. Außerdem wird dieses Gerät mit Luft und Wasser versorgt, hat einen elektrischen Anschluss an das öffentliche Netz und eine Verbindung zum Internet für Fernüberwachung und Fernsteuerung. Ein Teil der Komponenten Einleitung In dem vorliegenden Beitrag geht es um ein Mikro-KWK-Gerät mit einer Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC), welches bei einer elektrischen Leistung von 1,5 kw einen außergewöhnlich hohen elektrischen Wirkungsgrad aufweist. Dieses Gerät wird seit 2011 am Institut für Technische Gebäudeausrüstung der Fachhochschule Köln im Rahmen eines Forschungsvorhabens untersucht. Gefördert vom KlimaKreis Köln, der Rheinenergie AG und der Fachhochschule Köln, werden dabei für dieses KWK-Gerät die optimalen heiztechnischen Einsatzmöglichkeiten in Wohngebäuden unter praxisnahen Bedingungen Abbildung 1: Versuchsstand des erdgasbetriebenen Brennstoffzellen- Mikro-KWK-Gerätes BlueGEN der Firma Ceramic Fuel Cells GmbH. Hersteller-Angaben: elektrische Leistung P el, Export W, thermische Leistung Φ th, Export W. Heizungslabor der Fachhochschule Köln am Institut für Technische Gebäudeausrüstung. 26 BTGA-Almanach 2014

29 Technische Trends und Normung dieses Brennstoffzellen-Gerätes wird in Abbildung 2 wiedergegeben. Unterhalb des Brennstoffzellenstapels befinden sich der Wärmetauscher (Luft und Brennstoff), der Dampfgenerator sowie der Start- und Nachbrenner. 51 Lagen mit insgesamt 204 Zellen (Festoxid-Brennstoffzellen) bilden den Brennstoffzellenstapel, der bei ungefähr 750 C betrieben wird. Dabei durchläuft der zugeführte Brennstoff die folgenden Prozessschritte: Entschwefelung, Vorreformierung und Dampfzufuhr, anodenseitige Methanreformierung in Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid und dann anodenseitige Reaktion mit Sauerstoffionen, wobei elektrische Energie, Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid (Abgas) entstehen. Die thermische Energie im Abgas wird über den Abgas-Wasser-Wärmetauscher und das daran angeschlossene Wassersystem nutzbar gemacht. Gelingt es, den im Abgas enthaltenen Wasserdampf durch niedrigere Rücklauftemperaturen kondensieren zu lassen, führt dies zu einer erhöhten nutzbaren Wärmeausbeute. Um die thermische Leistungsfähigkeit des Brennstoffzellengerätes untersuchen zu können, ist der Abgas-Wasser-Wärmetauscher über ein Wasserkreislaufsystem mit einem 680 Liter fassenden Pufferspeicher verbunden. Die thermische Leistung des Brennstoffzellengerätes wird dabei mit Hilfe von Pufferspeicher-Ladevorgängen (Vorlaufanschluss oben, Rücklaufanschluss unten) untersucht. Bei der in der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie handelt es sich um Gleichstrom, der anschließend über einen im Gerät integrierten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und exportiert wird. Eine weitere Beschreibung der Funktionsweise dieser Brennstoffzelle ist [5] zu entnehmen. Elektrische Leistung P el, Export des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes Während des Forschungsvorhabens kamen verschiedene Brennstoffzellenstapel zum Einsatz. Abbildung 3 zeigt die Messdaten eines neu installierten Brennstoffzellenstapels, der nach einer Laufzeit des Mikro-KWK- Gerätes von ungefähr 9800 Stunden zum Einsatz kam. Die exportierte elektrische Leistung P el, Export wurde dabei konstant auf 1500 W eingestellt. Zu Beginn verbrauchte die Brennstoffzelle für die Produktion von 1500 W elektrischer Leistung rund 2500 W Erdgas mit einem elektrischen Wirkungsgrad von ungefähr 60 % (siehe unten aufgeführte Berechnung). Um die eingestellte elektrische Leistung von 1500 W beizubehalten, stieg der Gasverbrauch nach ca Betriebsstunden des Brennstoffzellenstapels aufgrund der Degradation an. Nach 6000 Betriebsstunden des Brennstoffzellenstapels betrug der Gasverbrauch bereits 2670 W. Der elektrische Wirkungsgrad fiel dadurch auf 56 %. Berechnung des elektrischen Wirkungsgrades η el des Gerätes: P el,export P el,export η el = = V. Gas * H i.gas Q. Gas mit P el,export : exportierte elektrische Leistung (Wechselstrom) in das öffentliche Netz V. Gas: Erdgas-Volumenstrom (Normbedingungen) H i,gas : Q. Gas: Heizwert des Erdgases 9,1 kwh/m³ (Normbedingungen) Brennstoffeinsatz Der elektrische Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels entwickelte sich folgendermaßen von der ersten Betriebsstunde bei A bis zur letzten Betriebsstunde bei B : 1500 W η el.a = = 0,6 oder 60 % 2500 W 1500 W η el.b = = 0,56 oder 56 % 2670 W Abbildung 4 zeigt einen weiteren Brennstoffzellenstapel, der ungefähr 3000 Stunden betrieben und getestet wurde (Einbau in das KWK-Gerät bei A, Ausbau bei B). Bei dieser Versuchsreihe wurde schwerpunktmäßig das Teillastverhalten des Brennstoffzellengerätes für die folgenden elektrischen Leistungen P el, Export untersucht: 100 W; 300 W; 500 W; 700 W; 900 W; 1000 W; 1100 W und 1300 W. Für den in diesem Zeitabschnitt installierten Brennstoffzellenstapel waren diese Tests mit sehr viel Stress verbunden, so dass ein Anstieg im Gasverbrauch für den konstanten Export von 1500 W bereits nach 700 Betriebsstunden des Brennstoffzellenstapels zu verzeichnen war. Am Ende der Betriebszeit benötigte der Brennstoffzellenstapel 2780 W Gaszufuhr um eine elektrische Leistung P el, Export von 1500 W abzugeben; dies entspricht dann einem Wirkungsgrad von 54 %. Die Wirkungsgrad-Minderung des Brennstoffzellenstapels war in diesem Fall aufgrund der Degradation in Verbindung mit den verschiedenen Teillast-Stufen deutlich schneller und ausgeprägter als die in Abbildung 3 beschriebene. Abbildung 2: Schematische Darstellung des Versuchsstandes aus Abbildung 1. Das Brennstoffzellen-KWK-Gerät wurde am 10. Oktober 2011 im Heizungslabor in Betrieb genommen. Mittlerweile läuft die Anlage seit mehr als Betriebsstunden, in denen der Brennstoffzellenstapel zu Testzwecken mehrfach ausgetauscht wurde. Weiterführende Angaben zu diesem KWK-Gerät können in [5] gefunden werden. Abbildung 3: Zeitlicher Verlauf ausgewählter Betriebsdaten des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes mit einem neu installierten Brennstoffzellenstapel, der bei A in Betrieb genommen und bei B ausgewechselt wurde. Experimentelle Daten wurden durch das in dem KWK-Gerät integrierte Management-System erfasst und vom Hersteller zur Verfügung gestellt. BTGA-Almanach

30 Abbildung 4: Zeitlicher Verlauf ausgewählter Betriebsdaten des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes mit dem ersten eingebauten Brennstoffzellenstapel, der bei Punkt A eingebaut und bei Punkt B außer Betrieb gesetzt wurde. Experimentelle Daten wurden durch das in dem KWK-Gerät integrierte Management- System erfasst und vom Hersteller zur Verfügung gestellt. Abbildung 5: Elektrischer Wirkungsgrad des Mikro-KWK-Gerätes über der exportierten elektrischen Leistung P el, Export für den Bereich A bis B in Abbildung 4. Experimentelle Daten wurden durch das in dem KWK-Gerät integrierte Management-System erfasst und vom Hersteller zur Verfügung gestellt. Abbildung 6: Vorlauf-, Rücklauf- und Abgastemperaturen über der Speicherladezeit. Brennstoffeinsatz für das Mikro-KWK-Gerät: 2600 W. Abbildung 7: Temperaturen aus Abbildung 6 aufgetragen über der Rücklauftemperatur. Abbildung 5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem elektrischen Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels und der abgegebenen elektrischen Leistung P el, Export für den Betriebsabschnitt A bis B des KWK-Gerätes, siehe Abbildung 4. Je höher die exportierte elektrische Leistung P el, Export des KWK-Gerätes, umso höher ist der elektrische Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels. Um einen hohen elektrischen Wirkungsgrad zu erzielen und Stress für die Brennstoffzellen zu vermeiden, sollte dieses KWK- Gerät daher möglichst immer konstant bei einer elektrischen Leistungsabgabe von 1500 W betrieben werden. Thermische Leistung Φ th, Export des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes Die thermische Leistung des Brennstoffzellengerätes wurde bei einer gleichzeitigen elektrischen Leistungsabgabe von P el, Export = 1500 W (höchster elektrischer Wirkungsgrad) untersucht. Abbildung 2 zeigt die Lage der Temperaturfühler und des Volumenstrom-Messgerätes im Wasserkreislauf zwischen dem Abgas-Wasser-Wärmetauscher des Brennstoffzellengerätes und dem Heizwasser-Pufferspeicher. Bei diesen Untersuchungen wurde der Pufferspeicher immer bei einem Volumenstrom von 120 Litern pro Stunde (Herstellerempfehlung) geladen, was im Rahmen der Tests auch zu genügend langen thermischen Ladevorgängen führt. In Abbildung 6 werden die Vorlauf-, Rücklauf- und Abgastemperaturen über der Speicherladezeit dargestellt. Das Brennstoffzellen-KWK-Gerät erzeugt heizwasserseitig eine Temperaturdifferenz von 6 K bis 2 K zwischen Vorlauf und Rücklauf. Dabei werden die höheren Temperaturdifferenzen bei niedrigen Rücklauftemperaturen erzielt. Unter diesen eingestellten Testbedingungen endet die von dem Brennstoffzellengerät erzeugte Vorlauftemperatur bei ca. 47 C. Ab diesem Zeitpunkt sind keine weiteren Veränderungen mehr sichtbar, da die thermische Leistung Φ th, Export des Mikro- KWK-Gerätes nun mehr den Wärmeverlusten des angeschlossenen Heizwassersystems entspricht. Trägt man die Ergebnisse aus Abbildung 6 über der Speicher-Rücklauftemperatur auf, so lässt sich eine einfache lineare Abhängigkeit der Vorlauftemperatur von der Rücklauftemperatur bei diesem Brennstoffzellen- KWK-Gerät nachweisen, wie in Abbildung 7 erkennbar. In Abbildung 8 wird deutlich, dass geringe Rücklauftemperaturen zu einer höheren thermischen Leistung dieses Brennstoffzellen-KWK-Gerätes führen. 28 BTGA-Almanach 2014

31 Technische Trends und Normung Abbildung 8: Thermische Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes Φ th, Export in Abhängigkeit von der Heizwasser-Rücklauftemperatur. Die Ergebnisse wurden aus Abbildung 6 abgeleitet. Abbildung 9: Elektrischer, thermischer und Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes in Abhängigkeit von der Heizwasser-Rücklauftemperatur. Insgesamt betrachtet liegt die exportierte thermische Leistung zwischen etwas über 800 W und 400 W. So zum Beispiel müsste für eine thermische Leistung Φ th, Export von 500 W die Heizwasser-Rücklauftemperatur bei 40 C liegen. Der thermische Wirkungsgrad η th kann auf dieselbe Weise wie der elektrische ermittelt werden: Φ th, Export η th = V. Gas * H i, Gas Φ th, Export = Q. Gas mit Φ th, Export : thermische Leistung der Anlage V. Gas: Erdgas-Volumenstrom (Normbedingungen) H i,gas : Heizwert des Erdgases 9,1 kwh/m³ (Normbedingungen) Q. Gas: Brennstoffeinsatz Für das in Abbildung 8 markierte Beispiel bedeutet dies: 500 W η th = 2600 W = 0,19 oder 19 % In Abbildung 9 wird die Abhängigkeit der verschiedenen Wirkungsgrade des KWK- Gerätes von der Heizwasser-Rücklauftemperatur gezeigt. Wie zu erwarten ist, sinkt der thermische Wirkungsgrad mit ansteigender Heizwasser- Rücklauftemperatur. Da der Abgas-Wasser- Wärmeübertrager zur Auskopplung der KWK-Wärme rückwirkungsfrei am Ende der Brennstoffzellen-Prozesskette angeordnet ist, wird der elektrische Wirkungsgrad dieses Gerätes von der Heizwasser-Rücklauftemperatur nicht beeinflusst. Jedoch wirkt sich der Einfluss der Heizwasser-Rücklauftemperatur auf den Gesamtwirkungsgrad Abbildung 10: Zugrunde gelegte Versuchsanordnungen zur Analyse der Trinkwassererwärmung mit Brennstoffzellen-KWK-Gerät, Heizwasser-Pufferspeicher mit innenliegendem Trinkwasser-Wärmeübertrager und nachgeschaltetem elektrischen Durchlauferhitzer als Backup. Es handelt sich um den Test-Pufferspeicher aus den Abbildungen 1 und 2. des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes aus, da sich dieser durch die Addition der Einzelwirkungsgrade ergibt. So ist der Gesamtwirkungsgrad dieses Brennstoffzellen-KWK-Gerätes für das markierte Beispiel der Abbildungen 8 und 9 wie folgt: 1500 W 500 W η tot = η el + η th = W 2600 W = 0,58 + 0,19 = 0,77 oder 77 %. Trinkwassererwärmung mit dem Brennstoffzellen-KWK-Gerät Eine Trinkwassererwärmung mit dem gebäudebezogenen Brennstoffzellen-KWK- Gerät wird sowohl experimentell als auch mit Hilfe der dynamischen Computersimulation untersucht. Abbildung 10 zeigt hierfür in schematischer Form die Versuchsanordnungen. Bei den nachfolgend gezeigten ersten Versuchen kommt der Heizwasser-Pufferspeicher der Abbildungen 1 und 2, allerdings mit verbesserter Wärmedämmung, zum Einsatz. Dieser Speicher ist mit einem innen, vertikal angeordneten Trinkwasser-Wärmeübertrager, wie in Abbildung 10 links zu sehen, bestückt. Zur Sicherstellung einer bestimmten Zapftemperatur, im vorliegenden Fall 45 C, befindet sich in der Warmwasser-Zapfleitung in Fließrichtung hinter dem Pufferspeicher ein elektrischer Durchlauferhitzer als Backup. Der Versuchsstand ist außerdem mit einer programmierbaren Zapfeinrichtung ausgestattet, um so verschieden hohe Warmwasserverbräuche untersuchen zu können. Der hier für eine vierköpfige Familie zugrunde gelegte Tagesgang des Warmwasserverbrauchs ist zusammen mit den Ergebnissen den Abbildungen 12 bis 14 zu entnehmen. Das in Abbildung 10 auf der rechten Seite in schematischer Form gezeigte Simulationsmodell berücksichtigt alle zuvor genannten relevanten Anlagenkomponenten für die dynamische Computersimulation, wobei die von der Rücklauftemperatur abhängige exportierte thermische Leistung Φ th, Export des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes den Abbildungen 7 und 8 entnommen wird. BTGA-Almanach

32 Abbildung 11: Zusammenspiel zwischen der exportierten thermischen Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes und den Heizwassertemperaturen im 680-Liter-Pufferspeicher (nach Vollentladung) für den Fall kein Warmwasserverbrauch (Urlaubszeit). 1: Exportierte thermische Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes in W 2: Heizwasser-Pufferspeichertemperatur OBEN in C 3: Heizwasser-Pufferspeichertemperatur MITTELWERT in C 4: Heizwasser-Pufferspeichertemperatur UNTEN in C Abbildung 12: Zusammenspiel zwischen der exportierten thermischen Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes, den Heizwassertemperaturen im 680-Liter- Pufferspeicher (nach Vollentladung), den verschiedenen Warmwasser-Zapftemperaturen und der elektrischen Leistung des nachgeschalteten Durchlauferhitzers für den Fall Geringer Warmwasserverbrauch. 1: Exportierte thermische Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes in W 2: Warmwasser-Zapftemperatur hinter dem elektrischen Nacherhitzer in C 3: Warmwasser-Temperatur vor dem elektrischen Nacherhitzer in C 4: Erforderliche elektrische Leistung in W des nachgeschalteten Durchlauferhitzers für die Gewährleistung einer minimalen Zapftemperatur von 45 C 5: Tagesgang der Warmwasser-Zapfmenge in kg/h Abbildung 13: Zusammenspiel zwischen der exportierten thermischen Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes, den Heizwassertemperaturen des 680-Liter-Pufferspeichers (nach Vollentladung) und dem nachgeschalteten elektrischen Durchlauferhitzer für den Fall Normaler Warmwasserverbrauch. Legende siehe Abbildung 12. Abbildung 14: Zusammenspiel zwischen der exportierten thermischen Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes, den Heizwassertemperaturen des 680-Liter-Pufferspeichers (nach Vollentladung) und dem nachgeschalteten elektrischen Durchlauferhitzer für den Fall Hoher Warmwasserverbrauch. Legende siehe Abbildung 12. Nachfolgend werden einige Ergebnisse zur Trinkwassererwärmung mit dem Brennstoffzellen-KWK-Gerät auf Basis der dynamischen Computersimulation wiedergegeben. Abbildung 11 zeigt den zeitlichen Verlauf für das Zusammenspiel zwischen der exportierten thermischen Leistung des Brennstoffzellen- KWK-Gerätes und den Heizwassertemperaturen im Pufferspeicher, wenn beginnend mit einer Wassertemperatur von 15 C nach Vollentladung sieben Tage lang kein Trinkwarmwasser gezapft wird (Urlaubszeit). Während dieser Zeit steigt die Heizwassertemperatur im Pufferspeicher bis auf annähernd 60 C an, wobei gleichzeitig die thermische Leistung des KWK-Gerätes, ausgehend von rund 900 W bis auf circa 200 W, sinkt. Nach sieben Tagen befindet sich dieser Prozess in Beharrung, weil die Brennstoffzelle nur noch die Wärme exportieren kann, die zur Deckung der Wärmeverluste des Speichersystems benötigt wird. Hinweis: Würde die Dämmung des Speichersystems weiter verbessert werden, dann träte diese Beharrung bei einer noch höheren Speichertemperatur ein. Abbildung 12 zeigt das zeitliche Zusammenspiel zwischen der exportierten thermischen Leistung des Brennstoffzellen- KWK-Gerätes, den Temperaturen im Heizwasser-Pufferspeicher, den verschiedenen Warmwasser-Zapftemperaturen und der elektrischen Leistung des nachgeschalteten Durchlauferhitzers, wenn täglich 100 Liter Warmwasser gezapft werden. Nur an den ersten zwei Tagen nach Vollentladung des Pufferspeichers ist eine elektrische Nachheizung erforderlich, um die Zapftemperatur von 45 C zu garantieren. Danach steigt die Zapftemperatur allein durch das Brennstoffzellen-KWK-Gerät als Wärmequelle auf über 45 C an, um dann nach sieben Tagen mit rund 50 C im ein- 30 BTGA-Almanach 2014

33 geschwungenen Zustand zu sein. Dies ist auf die hohe Heizwassertemperatur im Pufferspeicher zurückzuführen, die allerdings auch dazu führt, dass die Brennstoffzelle wegen der hohen Rücklauftemperaturen im eingeschwungenen Zustand nur noch rund 350 W thermische Leistung liefert. Abbildung 13 zeigt das schon zuvor in Abbildung 12 behandelte zeitliche Zusammenspiel, jedoch jetzt mit einer täglichen Warmwasser-Zapfmenge von 200 Litern. Wieder stellt sich sieben Tage nach Vollentladung der eingeschwungene Zustand ein, bei dem das Brennstoffzellen-KWK-Gerät allein die Trinkwarmwasser-Erwärmung bei 45 C aufrecht halten kann. Dabei ist die exportierte thermische Leistung des Brennstoffzellen-KWK-Gerätes mit rund 450 W höher als zuvor bei der täglichen Zapfmenge von 100 Liter. Dies ist darauf zurückzuführen, dass mit steigendem Warmwasserverbrauch die Heizwassertemperatur im Pufferspeicher sinkt. Wird die tägliche Warmwasserzapfmenge gegenüber Abbildung 13 auf 400 Liter verdoppelt, steigt die thermische Leistung des KWK-Gerätes auf 550 W, siehe Abbildung 14 im eingeschwungenen Zustand (sieben Tage nach Vollentladung des Pufferspeichers). Dieser positive Effekt hat allerdings eine elektrische Nachheizung der Warmwasser-Zapfmenge zur Folge. Zusammenfassung Das Brennstoffzellen-KWK-Gerät Blue- GEN der Firma Ceramic Fuel Cells GmbH, das im Heizungslabor der Fachhochschule Köln am Institut für Technische Gebäudeausrüstung untersucht wurde, erreichte einen heizwertbezogenen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 60 % bei einer elektrischen Leistung P el, Export von 1500 W. Dieser Wirkungsgrad ist für diese Technologie und Leistungsklasse außergewöhnlich hoch. Im Laufe der Zeit reduziert der Degradationsvorgang innerhalb des Brennstoffzellenstapels jedoch den Wirkungsgrad. Wenn dieses Brennstoffzellen-KWK-Gerät eine konstante elektrische Leistung P el, Export von 1500 W exportiert, sinkt der elektrische Wirkungsgrad über 6000 Betriebsstunden von anfänglichen 60 % auf 56 %. Wird das Gerät auch im elektrischen Teillastbereich betrieben, so führt dies zu einer weiteren Minderung des elektrischen Wirkungsgrades, da hierdurch der Brennstoffzellenstapel neben der Degradation auch noch Stress erfährt. Die thermische Leistung Φ th, Export des hier untersuchten Brennstoffzellen-KWK-Gerätes ist abhängig von der Rücklauftemperatur des angeschlossenen Heizwasserkreislaufes. Je BTGA-Almanach 2014 Technische Trends und Normung niedriger die Rücklauftemperatur umso höher die thermische Leistung und damit auch der thermische Wirkungsgrad. Eine eingestellte elektrische Leistung von 1500 W (höchster elektrischer Wirkungsgrad) und eine für den Praxisfall anzunehmende heizwasserseitige Rücklauftemperatur von 35 C führen zu einem Gesamtwirkungsgrad von 81 % (H i ) und einer Heizwasser-Vorlauftemperatur von 39 C. Unter diesen Umständen produziert die Anlage 36 kwh Strom am Tag oder kwh pro Jahr bei einer gleichzeitig nutzbaren Wärmeauskopplung von 14,5 kwh pro Tag oder 5290 kwh pro Jahr. Erste Detailanalysen zur Trinkwassererwärmung mit dem gebäudebezogenen Brennstoffzellen-KWK-Gerät zeigen deutlich Optimierungspotential bei Wahl und Größe zusätzlicher Anlagenkomponenten. Danksagung Die Autoren bedanken sich beim Klima- Kreis Köln, der Rheinenergie AG und der FH Köln für die freundliche Unterstützung des Forschungsprojektes Praxisnahe Betriebsanalyse eines dezentralen KWK-Brennstoffzellengeräts. Literatur [1] Forschungsprojekt ( ) Praxisnahe Betriebsanalyse eines dezentralen KWK-Brennstoffzellengerätes mit dem Ziel der Entwicklung optimaler Einsatzmöglichkeiten in Wohngebäuden und der Ermittlung anwendungsbezogener Systemkenndaten ; Projektleiter Prof. Dr. Klaus Sommer. Gefördert vom KlimaKreis Köln (www. klimakreis-koeln.de), der Rheinenergie AG (www. rheinenergie.com) und der Fachhochschule Köln ( [2] Sommer, Klaus: Describing the Real Energy Efficiency of a Fuel Cell-Based Micro-CHP Unit in- Residential Buildings. Presentation on ASHRAE Winter Conference in Chicago, 22. Januar [3] Sommer, Klaus: Thermal Performance of a Fuel Cell-Based Micro-CHP Unit for ResidentialBuildings. Presentation on IEA/ECBCS Annex 54, 6th Experts Meeting, Tokyo University, Japan, Oktober [4] Sommer, Klaus; Mesenhöller, Eva: Practical experience with a fuel cell unit for combined heat and power (CHP) generation on the building level. REHVA Journal, Oktober [5] Sommer, Klaus: Mikro-KWK-Anwendungen für 1- und 2-Familienhäuser für mehr Energieeffizienz, BHKS Almanach [6] Sommer, Klaus: Moderne Heiztechnik unter Berücksichtigung der Brennstoffzelle. VDI-TGA-Vortrag. Köln, [7] Sommer, Klaus; Mesenhöller, Eva: Praktische Erfahrungen mit einem Brennstoffzellen-Mikro- KWK-Gerät für ein Wohngebäude. HLH, Dezember Wasserenthärtung mit dem JUDO i-soft TGA Stellt sich fast von selbst auf und ein. Typ: i-soft Der JUDO i-soft TGA ist der einzige vollautomatische Wasserenthärter für die Gebäudetechnik und durch seinen modularen Aufbau besonders leicht zu montieren. Weitere Vorteile: u schnelle Inbetriebnahme durch automatische Verschnittwassereinstellung u Wunschwasser per Knopfdruck u mehr Hygiene durch stagnationsfreien Betrieb u Sicherheit durch DVGW-Prüfzeichen u Schutz von Rohren, Armaturen und Geräten judo.eu JUDO Wasseraufbereitung GmbH Hohreuschstraße D Winnenden Tel Fax info@judo.eu

34 Anforderungen an Materialien und Werkstoffe im Kontakt mit Trinkwasser Neuregelung des 17 TrinkwV 2001 Zur Konkretisierung der allgemeinen Anforderungen des 17 Abs. 2 der Trinkwasserverordnung kann das Umweltbundesamt nun Bewertungsgrundlagen festlegen. Diese werden Positivlisten und Prüfvorschriften mit Prüfkriterien und Prüfparametern sowie Vorgaben zum methodischen Vorgehen, z.b. wie die Migration von Stoffen in das Trinkwasser zu messen und zu bewerten ist, enthalten. Sie gelten 2 Jahre nach Ihrer Festlegung verbindlich und die Verantwortung für die Verwendung von Produkten, die diesen Anforderungen genügen, liegt beim Eigentümer oder Betreiber der Wasserversorgungsanlage. Dr. Sabrina Berger, Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Umweltbundesamt Dr. Thomas Rapp, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Umweltbundesamt In einem Wasserwerk aufbereitetes oder direkt einem Hausbrunnen entnommenes Trinkwasser muss bis zum Wasserhahn den Anforderungen der Trinkwasserverordnung entsprechen. Bei seiner Verteilung im Leitungsnetz des Wasserversorgers und in der Trinkwasser-Installation in Gebäuden kommt es mit unterschiedlichen Werkstoffen und Materialien in Kontakt. Hierbei darf die Qualität des Trinkwassers nicht beeinträchtigt werden und so dürfen die hierfür genutzten Materialien, wie Metalle, Kunststoffe, zementgebundene Werkstoffe, nicht das Trinkwasser chemisch verunreinigen oder das mikrobielle Wachstum fördern, was zu einer Verkeimung des Trinkwassers führen würde. Ein hohes Risiko einer Beeinträchtigung der Trinkwasserbeschaffenheit besteht besonders in der Trinkwasser-Installation in Gebäuden, da hier das Wasser mit einer relativ großen Oberfläche der Materialien und Werkstoffe in Kontakt kommt. Zudem können hier längere Stagnationszeiten auftreten, wodurch die Konzentration der ins Wasser übergehenden Stoffe ansteigt. Auch die höheren Temperaturen des Wassers in den Gebäuden führen unter Umständen zu einem verstärkten Stoffübergang ins Wasser oder zu einem erhöhten biologischen Wachstum. Die Risiken einer Verunreinigung des Trinkwassers in Gebäuden sind in den letzten Jahren eher noch gestiegen. Ein Grund hierfür ist, dass durch die wachsenden Komfortansprüche eine Vielzahl von Trinkwasser entnahmestellen in Gebäuden vorgesehen werden, die oft nur von wenigen Personen oder selten genutzt werden. Dies führt zu langen Stagnationszeiten des Wassers mit den beschriebenen Gefährdungen. Die raschen Materialentwicklungen in den letzten Jahren und der globalisierte Markt führten außerdem dazu, dass in bestimmten Fällen nicht ausreichend beurteilte Materialien und Werkstoffe im Kontakt mit Trinkwasser eingesetzt werden. Auch dies erhöhte das Risiko einer Verunreinigung des Trinkwassers in Gebäuden. Bisherige Regelung Die Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001) regelt die Trinkwasserbeschaffenheit und sieht bestimmte mikrobiologische und chemische Parameter vor, für die Grenzwerte festgelegt sind und die auch von den Gesundheitsämtern zu überwachen sind. Für die meisten Verunreinigungen, die von metallenen Werkstoffen ins Trinkwasser abgegeben werden können (z. B. Blei, Kupfer, Nickel), sind in der TrinkwV 2001 Grenzwerte aufgeführt. Für die meisten Stoffe, die aus organischen Materialien ins Trinkwasser übergehen können, ist dies jedoch nicht der Fall. Daher wird ein Gesundheitsamt bei einer Untersuchung des Trinkwassers nach der TrinkwV 2001 entsprechend erhöhte Konzentrationen auch nicht feststellen. In 17 TrinkwV 2001 sind aber auch Anforderungen an die Materialien und Werkstoffe im Kontakt mit Trinkwasser gestellt. In der ursprünglichen Version der TrinkwV 2001 waren dies jedoch nur der Verweis auf die allgemein anerkannten Regeln der Technik und allgemeine Anforderungen. Danach dürfen Werkstoffe und Materialien die Wasserbeschaffenheit im Sinne der Trinkwasserverordnung nicht negativ verändern, den Geruch und Geschmack des Trinkwassers nicht beeinflussen und nicht Stoffe in solchen Mengen ins Trinkwasser abgeben, die höher sind als technisch unvermeidbar. Zur Konkretisierung dieser allgemeinen Anforderungen hat das Umweltbundesamt bisher Empfehlungen und Leitlinien veröffentlicht. Die Hersteller von Produkten können danach die trinkwasserhygienische Eignung ihrer Produkte nachweisen. Obwohl diese Leitlinien keinen rechtsverbindlichen Charakter besitzen, finden sie dennoch eine hohe Berücksichtigung. Nichtsdestotrotz war die Rechtsgrundlage für die Veröffentlichung durch das Umweltbundesamt und die Verbindlichkeit dieser Empfehlungen und Leitlinien umstritten. Die Verantwortung für die Trinkwasserqualität liegt beim Eigentümer oder Betreiber der Wasserversorgungsanlage. Dies sind der Wasserversorger für das öffentliche Netz und in der Regel der Gebäudeeigentümer für die Trinkwasser-Installation. Diese sind auch für die verwendeten Werkstoffe und Materialien verantwortlich. Bisher war es für die Gesundheitsämter sehr schwer nachzuweisen, dass ein Eigentümer oder Betreiber diesen Verpflichtungen nicht nachkommt. Da die vom Umweltbundesamt veröffentlichten Empfehlungen und Leitlinien nur unverbindlichen Charakter haben, musste das zuständige Gesundheitsamt nachweisen, dass das Trinkwasser durch die entsprechende Anlage verunreinigt wird. Dies ist vor allem für organische Materialien kaum möglich, da eine Vielzahl von Stoffen ins Trinkwasser 32 BTGA-Almanach 2014

35 Technische Trends und Normung migrieren kann und dem Gesundheitsamt gar nicht bekannt sein wird, auf welche Parameter es eventuell das Wasser untersuchen lassen sollte. Der neue 17 TrinkwV 2001 Mit der ersten Änderungsverordnung zur Trinkwasserverordnung aus dem Jahr 2011 sind Anlagen für die Gewinnung, Aufbereitung oder Verteilung von Trinkwasser mindestens nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik zu planen, zu bauen und zu betreiben. Bis dahin galt nur die Vermutungsregel, dass bei Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik auch die Anforderungen der Trinkwasserverordnung als eingehalten gelten. Das technische Regelwerk erhielt dadurch einen höheren Stellenwert. Jedoch sind auch weiterhin alternative Lösungen zu Vorgaben des technischen Regelwerkes möglich, wenn diese das gleiche Schutzniveau sicherstellen. Für Gesundheitsämter besteht daher immer noch die Schwierigkeit, die Einhaltung der Vorgaben des technischen Regelwerkes anzuordnen. Aufgrund der beschriebenen Schwierigkeiten für den Vollzug der Trinkwasserverordnung durch die Gesundheitsämter hat der Verordnungsgeber mit der 2. Änderungsverordnung zur Trinkwasserverordnung 2001 vom die Regelung der Materialien und Werkstoffe im Kontakt mit Trinkwasser verbindlicher gefasst. Zur Konkretisierung der allgemeinen Anforderungen kann das Umweltbundesamt nun Bewertungsgrundlagen festlegen, die zwei Jahre nach ihrer Veröffentlichung verbindlich gelten. Für Werkstoffe und Materialien, die in einer Bewertungsgrundlage geregelt sind, gilt dann, dass für die Neuerrichtung und Instandhaltung von Anlagen für die Gewinnung, Aufbereitung oder Verteilung von Trinkwasser nur noch Werkstoffe und Materialien verwendet werden dürfen, die den Bewertungsgrundlagen entsprechen. Die Änderung der Trinkwasserverordnung stellt zudem klar, dass die Verantwortung für den Einsatz hygienisch geeigneter Materialien der Unternehmer und sonstige Inhaber einer Wasserversorgungsanlage, also der Eigentümer oder Betreiber der Trinkwasser- Installation, trägt. Da dieser in den meisten Fällen selbst keine Auswahl von geeigneten Werkstoffen und Materialien treffen kann, ist es wichtig, dass er ausschließlich Fachkräfte (ein beim Wasserversorgungsunternehmen eingetragenes Installationsunternehmen) für die Errichtung und Instandhaltung der Trinkwasser-Installation beauftragt. Auch weiterhin müssen die für den Kontakt mit Trinkwasser verwendeten Produkte nicht durch eine unabhängige Stelle zertifiziert sein. Bei entsprechend zertifizierten Produkten kann jedoch davon ausgegangen werden, dass diese den Anforderungen genügen. Nach der Trinkwasserverordnung wäre jedoch auch eine Eigenerklärung des Herstellers ausreichend. Da die Verantwortung für die Verwendung von geeigneten Produkte allerdings beim Eigentümer oder Betreiber der Anlage liegt, wird sich dieser bzw. das Installationsunternehmen eher für Produkte entscheiden, deren Eignung durch ein Zertifikat eines für den Trinkwasserbereich akkreditierten Zertifizierers bestätigt ist, als dass er sich nur auf eine Herstellererklärung verlässt. Die Neuregelung macht es den Gesundheitsämtern nun möglich, auf die Einhaltung der Bewertungsgrundlagen bei der Neuerrichtung und Instandhaltung von Wasserversorgungsanlagen zu bestehen und diese auch anzuordnen. Damit setzt die Bundesregierung eine Anforderung der EG-Trinkwasserrichtlinien (Richtlinie 98/83/EG) um, wonach die Mitgliedstaaten verpflichtet sind, die Materialien und Werkstoffe im Kontakt mit Trinkwasser zu regeln. Bewertungsgrundlagen Das Umweltbundesamt wird die bisherigen Leitlinien und Empfehlungen zur hygienischen Beurteilung von Materialien und Werkstoffen in Kontakt mit Trinkwasser in Bewertungsgrundlagen überführen. Für Materialien, für die bisher keine Leitlinien veröffentlicht wurden, wie zementgebundene Werkstoffe, sollen ebenfalls Bewertungsgrundlagen erstellt werden. Zur Erstellung und Fortschreibung der Bewertungsgrundlagen wird das Umweltbundesamt die fachlichen Kreise beteiligen. Hierzu hat das Umweltbundesamt materialspezifische Fachgremien eingerichtet. Zudem wird es die Entwürfe der Bewertungsgrundlagen unter anderem den Ländern, den Fachkreisen und den Verbänden zur Anhörung geben, um deren Rückmeldung berücksichtigen zu können. Vor der Festlegung oder der Fortschreibung der Bewertungsgrundlagen wird die Bundesregierung außerdem die entsprechenden Entwürfe der EU-Kommission zur Notifizierung nach EG-Richtlinie 98/34 vorlegen. Dies ist notwendig, da mit den Bewertungsgrundlagen nationale Anforderungen festgelegt werden, die Auswirkungen auf den Handel von Produkten haben. Das Umweltbundesamt plant basierend auf der bisherigen Empfehlung der trinkwasserhygienisch geeigneten metallenen Werkstoffe eine Festlegung der Bewertungsgrundlage für metallene Werkstoffe Anfang des Jahres Für die organischen Materialien sollen die Bewertungsgrundlagen ab Anfang 2015, die Bewertungsgrundlage für s und keramische Werkstoffe 2014 sowie für die zementgebundenen Werkstoffe 2015 festgelegt werden. Zwei Jahre nach der Festlegung werden die Bewertungsgrundlagen verbindlich. Dies soll den Produkthersteller Anpassungen ihrer Produkte ermöglichen, falls dies notwendig ist. Eine Besonderheit besteht allerdings für metallene Werkstoffe, die Blei enthalten. Seit dem gilt ein abgesenkter Grenzwert für Blei im Trinkwasser. Dieser Wert gilt verbindlich an allen Entnahmestellen. Bild 1: Nicht normgerechte Trinkwasser-Installation mit hohem gesundheitlichen Gefährdungspotential. BTGA-Almanach

36 Ein sicherer Nachweis zur Einhaltung dieses Wertes besteht darin, dass die verwendeten Produkte nur metallene Werkstoffe entsprechend der Liste der trinkwasserhygienisch geeigneten metallenen Werkstoffe enthalten. Diese Liste ist derzeit noch Bestandteil der UBA-Empfehlung und wird Anfang 2014 in die Bewertungsgrundlage überführt. Enthalten die Produkte andere Werkstoffe, ist ein individueller Nachweis zur Einhaltung des Bleigrenzwertes im Trinkwasser notwendig. Dies kann z. B. durch Probennahmen des Trinkwassers in den jeweils errichteten Anlagen erfolgen. Der individuelle Nachweis ist notwendig, da die örtliche Trinkwasserbeschaffenheit einen starken Einfluss auf die Metallabgabe hat. Die Bewertungsgrundlagen werden Positivlisten und auch Prüfvorschriften mit Prüfkriterien und Prüfparametern sowie Vorgaben zum methodischen Vorgehen, z. B. wie die Migration von Stoffen in das Trinkwasser zu messen und zu bewerten ist, enthalten. Die Positivlisten für die unterschiedlichen Materialien und Werkstoffe haben jedoch eine andersartige Ausgestaltung. Für metallene Werkstoffe ist dies eine Positivliste der Werkstoffe, für die das Umweltbundesamt die trinkwasserhygienische Eignung nach einer Werkstoffprüfung festgestellt hat. Ab dem Datum der verbindlichen Gültigkeit der Bewertungsgrundlage (voraussichtlich Anfang 2016) dürfen Produkte, die in Anlagen neu eingebaut werden, nur noch solche metallenen Werkstoffe im Kontakt mit Trinkwasser enthalten, die in der Positivliste aufgeführt sind. Die Positivliste wird für metallene Rohrwerkstoffe Beschränkungen zur Verwendung mit bestimmten Trinkwasserbeschaffenheiten aufweisen. Damit enthält diese Positivliste auch Informationen, die für den Einsatz der jeweiligen Werkstoffe bzw. Produkte notwendig sind. Für s und keramische Werkstoffe beinhaltet die Positivliste akzeptierte Inhaltsstoffe, wobei diese teilweise mit Beschränkungen bezüglich des Übergangs in das Trinkwasser versehen sein können. Die jeweiligen s und keramischen Produkte müssen zur Bestätigung der hygienischen Eignung auf die Abgabe dieser Stoffe (meist Elemente) geprüft werden. Die Positivlisten der organischen Materialien führen die akzeptierten Ausgangsstoffe zur Herstellung der Materialien auf. Auch für diese Materialien ist eine Produktprüfung notwendig, wobei neben der mikrobiologischen Eignung nach DVGW Arbeitsblatt W270 vor allem Migrationsuntersuchungen durchzuführen sind. Die Migrationswässer sind unter anderem auf die Grundanforderungen wie Geruch, Geschmack, Gehalt an organischem Kohlenstoff und auf rezepturabhängige Zusatzanforderungen, die unbeabsichtigte Nebenprodukte wie primäre aromatische Amine berücksichtigen, zu untersuchen. Zusätzlich ist das Produkt auf die Beschränkungen zu prüfen, mit denen die Ausgangsstoffe in den Positivlisten belegt sind (Einzelstoffanforderungen). Dies kann eine Migrationsbeschränkung oder eine Einsatzmengenbeschränkung sein. Die Fortschreibung der Positivlisten erfolgt auf Antrag. Einzelheiten zu den Antragsverfahren legt das Umweltbundesamt in Geschäftsordnungen zu den einzelnen Positivlisten fest. Bei der Bewertung von Ausgangs- stoffen und möglichen Migranten wird das Umweltbundesamt durch das Bundesinstitut für Risikobewertung unterstützt. Im Gegensatz zu den bisherigen Leitlinien werden die Bewertungsgrundlagen keine Vorgaben zur Ausstellung von Prüfbescheinigungen, Prüfzeugnissen oder Zertifikaten enthalten, da die Trinkwasserverordnung keine entsprechenden Vorgaben enthält. Das Umweltbundesamt unterstützt jedoch die Regelung der Konformitätsbescheinigung der trinkwasserhygienischen Eignung im technischen Regelwerk oder in einer Empfehlung. Fazit Gemäß der 2. Änderungsverordnung zur Trinkwasserverordnung kann das Umweltbundesamt Bewertungsgrundlagen zur Konkretisierung der allgemeinen hygienischen Anforderungen festlegen. Diese Anforderungen gelten 2 Jahre nach der Festlegung verbindlich und die Einhaltung kann von den Gesundheitsämtern eingefordert werden. Auch wenn die Bewertungsgrundlagen keine Angaben zur Konformitätsbescheinigung enthalten und eine Zertifizierung freiwillig ist, sollte der Unternehmer und sonstige Inhaber der Wasserversorgungsanlage entscheiden, dass bei der Neuerrichtung und Instandhaltung der Anlage nur Produkte verwendet werden, deren Eignung durch einen akkreditierten Zertifizierer bestätigt wurde. Bild 2: Normgerechte Trinkwasser-Installation. 34 BTGA-Almanach 2014

37 Für uns von Cofely steht das Thema Energieeffizienz im Zentrum unseres Handelns. Wir beraten Sie, wir begleiten Sie und wollen mit Energie individuelle Lösungen finden. Wir sorgen dafür, dass Ihre Energie zu Ihnen passt - heute und in Zukunft. WEGE BEREITEN, LÖSUNGEN FINDEN, ENERGIEN FREISETZEN. ENERGIEN OPTIMAL EINSETZEN.

38 Unsichtbar, gefährlich und fast überall: Legionellen Rein und genusstauglich muss es sein die novellierte Trinkwasserversorgung stellt höchste Ansprüche an unser Trinkwasser. In Deutschland unterliegt es strengen Grenzwerten und kann bedenkenlos getrunken und verwendet werden. Trotzdem: Es ist nicht steril und enthält von Natur aus Mikroorganismen, die in normalerweise geringer Anzahl jedoch kein Problem darstellen. Nimmt deren Anzahl aber zu, muss sofort gehandelt werden. Dipl.-Ing. (FH) Stefan Gölz, Teamleiter Industrie und Gebäudetechnik, JUDO Wasseraufbereitung GmbH Ein erhöhtes Legionellenrisiko besteht überall dort, wo kein regelmäßiger und vollständiger Wasseraustausch stattfindet, sei es in Großwohnanlagen, Schulen, Kindergärten, Krankenhäusern, Gaststätten und anderen Gemeinschaftseinrichtungen. Auf gebäudetechnische Anlagen, die Wasser für die Öffentlichkeit bereitstellen, richten Gesundheitsämter ein besonderes Augenmerk. Die novellierte Trinkwasserverordnung schreibt in öffentlichen Gebäuden eine jährliche Untersuchung auf Legionellen vor jeweils an unterschiedlichen, repräsentativen Stellen, nach DIN EN ISO Dabei sollte der sogenannte Technische Maßnahmenwert von 100 KBE pro 100 ml Trinkwasser nicht überschritten werden. Ist dies der Fall, muss das Gesundheitsamt informiert werden. Der Betreiber hat die Pflicht, Maßnahmen einzuleiten und eine Gefährdungsanalyse durchzuführen oder durchführen zu lassen. Bei einer Kontamination, die KBE (koloniebildende Einheiten) pro 100 ml Trinkwasser überschreitet, sind diese unverzüglich durchzuführen. Auch sind Sofortmaßnahmen, wie zum Beispiel eine Standdesinfektion der Wasserverteilungsanlage nach DVGW W 557, einzuleiten. Ebenso kann vom Gesundheitsamt ein Duschverbot auferlegt werden. Diese strenge Regelung gilt nicht ohne Grund: Unkontrolliert wachsende Keime können beim Menschen schwere Krank- heiten auslösen, wie das Pontiac-Fieber und die Legionärskrankheit. Während es sich beim Pontiac-Fieber um eine grippeähnliche Erkrankung handelt, liegt bei der Legionärskrankheit eine schwere Form der Lungenentzündung vor. Deshalb gehören Legionellen auch zu den Krankheitserregern, deren Nachweis meldepflichtig ist. Laut Aussagen des Robert Koch Instituts erkranken jährlich ca bis Menschen an einer Legionellen-Infektion, wobei die Todesrate je nach Therapie und Grundleiden bei rund 15 Prozent liegt. Die Verantwortung trägt der Betreiber Für Betreiber von Trinkwasseranlagen kann eine vernachlässigte Hygiene in Trinkwasseranlagen rechtliche Konsequenzen haben. Nach 24 der Trinkwasserverordnung macht sich strafbar, wer vorsätzlich oder fahrlässig Wasser abgibt oder anderen zur Verfügung stellt, das nicht den Anforderungen der Trinkwasserverordnung entspricht. Die möglichen Folgen neben rechtlichen Konsequenzen sind bei gewerblichen Betreibern erhebliche wirtschaftliche Schäden, wie Duschverbote in Hotels oder Produktionseinschränkungen in Gewerbebetrieben ganz zu schweigen von daraus resultierenden Imageverlusten. Bild 1: Stark verkalkte Warmwasserbereiter sind unappetitlich und gefährlich, weil sie das Wachstum von Mikroorganismen begünstigen. Hygiene-Risiken: in jeder Trinkwasserinstallation Planer und Installateure können eine Trinkwasserinstallation noch so perfekt geplant und in Betrieb genommen haben wenn die Anlage nicht bestimmungsgemäß betrieben wird, besteht immer ein Risiko der Nachverkeimung. Einem erhöhten Hygiene-Risiko unterliegen Gebäude zum Beispiel, wenn in großen, verzweigten Wasserverteilungsanlagen kein regelmäßiger Wasseraustausch gegeben ist oder die Temperaturen falsch eingestellt sind. Dieses Risiko steigt weiter, wenn sich stagnierende Bereiche der Trinkwasserinstallation oder sogar Totleitungen darin verbergen. Auch eine mangelhafte Dämmung und die falsche Werkstoffauswahl stellen eine Gefahr dar genau wie verkalkte und rostige Leitungen: Inkrustierungen im Rohr sind mit ihrer zerklüfteten Oberfläche ein ideales Besiedlungsgebiet für Keime (siehe Bilder 2 und 3). Bilder 2 und 3: Verkalkte und korrodierte Rohre stellen mit ihrer zerklüfteten Oberfläche eine ideale Brutstätte für Keime dar. 36 BTGA-Almanach 2014

39 Technische Trends und Normung Fachgerechte Auslegung der Trinkwasserinstallation Die Auslegung von Neuanlagen beginnt mit der Auswahl geeigneter Werkstoffe. Die Leitungen sind so zu konzipieren, dass gemäß VDI/DVGW 6023 Stagnationszeiten möglichst kurz gehalten und Totleitungen vermieden werden. Idealerweise liegt dabei die Hauptentnahmestelle am Ende der Installation. Trinkwassererwärmer und Rohrleitungen sollten so klein wie möglich, aber so groß wie nötig sein. Es ist zudem sinnvoll, bereits bei der Planung die Option einer manuellen Desinfektion mit einzubeziehen. Gemäß der DIN ist es Pflicht, einen mechanischen Schutzfilter nach DIN EN und DIN einzubauen. Außerdem wird ein rückspülbarer Filter empfohlen. Des Weiteren darf laut der DIN bis 30 Sekunden nach Wasserentnahme die Temperatur des Trinkwassers kalt 25 C nicht übersteigen und die Temperatur warm muss mindestens 55 C erreichen. In der VDI/DVGW 6023 wird die Empfehlung von 20 C für Kaltwasser gegeben. Um die Hygiene von Altanlagen zu optimieren und das Stagnationsrisiko zu minimieren, sollten alle Totstränge und Wassersäcke abgetrennt werden. Die hydraulische und thermische Durchströmung der Warmwasserverteilung muss durch den fachgerechten Einbau und Betrieb von Regelarmaturen sichergestellt werden. Zudem ist es sinnvoll, die Warmwasserspeicherinhalte auf das Notwendige zu begrenzen. Hygienische Installation und Inbetriebnahme Für die Sanierung von Altanlagen und die Installation von Neuanlagen gilt: Weder Schmutz noch Bakterien dürfen in das System eingebracht werden. Abhilfe schaffen neben der sauberen Lagerung der zu installierenden Komponenten, wie Rohrleitungen und Armaturen, das Tragen von Einmalhandschuhen bei Reparaturen, die Desinfektion von Werkzeugen und Geräten sowie die Verwendung geprüfter, vormontierter Geräte. Saubere Rohrinnenflächen: die Grundvoraussetzung Die gezielte Zudosierung von Minerallösung bietet bei zu weichem, aggressivem Wasser sicheren Schutz vor Korrosion. Ist das Wasser zu hart, schaffen Anlagen zur Wasserenthärtung oder für den alternativen Kalkschutz effektive Abhilfe (siehe Bild 4 und 6). Beide Verfahren sorgen für eine Rohrinnenfläche ohne härtebedingte Verkrustungen, die eine Besiedelungsfläche darstellen können. Wenn bei bestehenden Systemen eine akute Verkeimungsproblematik mit den üblichen Maßnahmen nicht zu beseitigen ist, kann es auch sinnvoll sein, eine Anlage einzusetzen, die gemäß DVGW W 224 Chlordioxid erzeugt und gleichzeitig mengenproportional in das Trinkwasser dosiert. Chlordioxid ist ein hochwirksames Trinkwasser- Bild 4: Der JUDO i-soft plus zur Wasserenthärtung. Mit Leckageschutz und HD-Touchdisplay. Bild 5: Für größere Enthärtungsaufgaben (Nenndurchfluss bis zu 20 m³/h) wird der JUDO i-soft TGA eingesetzt er wird mit bereits befüllten Enthärtersäulen geliefert. (Abb. hier: JUDO i-soft 20 TGA). Bild 6: JUDO i-balance: Ressourcen schonender Kalkschutz. Desinfektionsmittel im Kampf gegen Keime und Legionellen. Es besitzt eine sehr gute Depotwirkung, tötet Keime ab und vermindert deren Neubildung durch Verminderung des auf der Rohrinnenfläche befindlichen Biofilms (siehe Bild 8). Auch eine permanente UV-Bestrahlung mit Hilfe einer Entkeimungsanlage kann zur Legionellenverminderung bzw. zur Verlängerung notwendiger Desinfektionsintervalle eingesetzt werden. Bestimmungsgemäßer Betrieb Legionellen vermehren sich vor allem zwischen 25 C und 45 C ein Temperaturbereich, den es zu vermeiden gilt: Daher sollten zentrale Trinkwassererwärmer nach der neuen DIN auf eine Dauertemperatur von mindestens 60 C eingestellt werden, zirkulierende Installationen dürfen höchstens einen Temperaturabfall von 5 K aufweisen. Unter bestimmten Voraussetzungen müssen Zirkulationssysteme und/ oder Begleitheizungen integriert werden. Installateure und Planer sollten den Betreiber auf seine Pflichten bezüglich Betrieb und Wartung gemäß DIN EN hinweisen. Dem Betreiber muss vermittelt werden, dass Planung, Bau und Inbetriebnahme lediglich die Grundlage der Wasserhygiene darstellen und diese nur dann wirklich sichergestellt ist, wenn er das Trinkwassersystem bestimmungsgemäß betreibt. Bild 7 fasst die möglichen Maßnahmen zur Legionellenvermeidung zusammen. BTGA-Almanach

40 Fachgerechte Auslegung z. B. optimale Dimensionierung nach DIN , richtige Werkstoffauswahl, gute Dämmung, Totleitungen vermeiden, kurze Stichleitungen Wasseraufbereitung z. B. Schutz vor Kalk und Korrosion durch Kalkschutz und Dosierung; aktiver Legionellenschutz durch UV-Entkeimungsanlagen oder Chlordioxid- Erzeugungs- und Dosieranlage Hygienische Inbetriebnahme z. B. Einsatz von Hygienehandschuhen bei der Wartung, regelmäßige Wartung, Desinfektion von Werkzeugen, bereits vormontierte Geräte verwenden Bestimmungsgemäßer Betrieb z. B. auf ausreichenden Wasserdurchfluss achten, Schutz vor Kalk und Korrosion, Temperatur so einstellen, dass Kaltwasser 25 C nicht überschreitet und Warmwasser 55 C nicht unterschreitet, Trinkwassererwärmer auf mindestens 60 C einstellen, Betreiber auf seine Pflichten hinweisen Bild 7: Maßnahmen zur Legionellenvermeidung Im Fall der Fälle: die Standdesinfektion Für die erfolgreiche Sanierung eines legionellenkontaminierten Systems mittels chemischer Desinfektion ist vorab eine diskontinuierliche Zugabe des Desinfektionsmittels in hoher Konzentration erforderlich (Standdesinfektion). Hierfür stellt die Firma JUDO ein 2-Komponentensystem zur einfachen Herstellung von Chlordioxid vor Ort nach DVGW Arbeitsblatt W 557 und EN zur Verfügung. Fazit Für eine optimale Trinkwasserhygiene gilt es, durch fachgerechte Auslegung und entsprechende Wasseraufbereitung die Grundlage für saubere Rohrleitungen zu schaffen. Auf Hygiene bei Inbetriebnahme und Wartung ist zu achten und es müssen regelmäßige Untersuchungen stattfinden. Im Falle einer Kontaminierung muss schnell reagiert und das Gesundheitsamt informiert werden. Doch das alles genügt nicht, wenn die Anlage nicht bestimmungsgemäß betrieben wird. Hier sind die Betreiber gefragt und damit auch Planer und Installateure, die ihrer Hinweispflicht nachkommen müssen. Zur Durchführung der Standdesinfektion wird das Desinfektionsmittel mit einer mechanischen Dosierpumpenanlage in das zu sanierende System eingebracht. Empfohlen wird eine Desinfektionsmittelkonzentration von 20 mg/l Chlordioxid. Die Lösung verbleibt für mindestens 12 Stunden im vollständig gefüllten Leitungsabschnitt. Dabei ist eine Trennung der zu desinfizierenden Rohrleitungen von in Betrieb befindlichen Rohrleitungen unerlässlich. Die Konzentration der Desinfektionsmittellösung und die Mindestkontaktzeit sind von der Zehrung des Wassers abhängig. Dabei soll Chlordioxid für einen sicheren Sanierungserfolg am Ende der Einwirkzeit mindestens noch zu 6 mg/l nachweisbar sein. Es empfiehlt sich, die Chlordioxidzehrung regelmäßig alle drei Stunden zu prüfen. Nach Beendigung der Desinfektion ist das eingesetzte Mittel nachweislich wieder auszuspülen. Bild 8: Zur ständigen Keimschutz-Prophylaxe im Einklang mit der Trinkwasserverordnung bietet JUDO die OXIDOS Chlordioxid Erzeugungs- und Dosieranlagen (DVGW W 224). Zur Unterstützung der Keimreduzierung kann ggf. eine JUDO UV-Entkeimungsanlage eingesetzt werden. 38 BTGA-Almanach 2014

41 Energiekosten senken in öffentlichen und gewerblichen Immobilien Effizienz auf Knopfdruck. Energiekosten verschlingen einen immer größeren Teil der Betriebsausgaben. Mit Wolf senken Sie die Energie- und Betriebskosten deutlich und erreichen die Amortisation Ihres Investments schon nach sehr kurzer Zeit. Nutzen Sie modernste Brennwerttechnik mit BlueStream, Klima-Lüftung mit Wärmerückgewinnung oder Blockheizkraftwerke zur Wärmeversorgung und zur autarken Stromversorgung. Außerdem reduzieren Sie damit die CO 2 -Bilanz Ihres Unternehmens und schützen zudem ganz nebenbei die Umwelt. Sprechen Sie mit uns, schreiben Sie uns oder kommen Sie direkt vorbei: Tel /74-0, info@wolf-heiztechnik.de oder in einer unserer 15 Niederlassungen in Ihrer Nähe. NEU! BHKW: dezentrale Wärme- und Stromversorgung von 4 kw bis 2 MW CKL: kompakte Klima-/Lüftungslösung für alle Objekte bis m 3 /h (ab Mai 2014) MGK-2: modernste Brennwerttechnik für effiziente Wärmeerzeugung bis zu 2,5 MW in Kaskade Raumwärme I Warmwasser I Solar I Energiemanagement I Klima-Lüftung I Stromerzeugung

42 Abwasserleitungen in Gebäuden häufig überdimensioniert Viel hilft nicht immer viel Die Wassermenge der WC-Spülung hat sich in den vergangenen 50 Jahren drastisch verringert. Doch noch immer werden rund 70 Prozent der WC-Anschlussleitungen in Gebäuden mit Rohren DN 100 verlegt, wie es vor einem halben Jahrhundert noch üblich war. Dabei reicht heute in aller Regel die Nennweite DN 90 aus, um auch mehrgeschossige Gebäude sicher und störungsfrei zu entwässern vom Einzelanschluss am WC über die Fallleitung bis hin zur Grundleitung. Die Vorzüge der kleineren Dimension sind überzeugend: Abflussrohre DN 90 sind kostengünstiger und einfacher zu montieren; sie bieten bessere hydraulische Eigenschaften und verringern Schacht- und Vorwandtiefen. Dipl.-Ing. Peter Reichert, Leiter Produktmanagement Rohrleitungssysteme, Geberit Vertriebs GmbH Rauschten 1960 bei jeder Spülung noch rund 14 Liter durch die WC-Keramik, lag der Standard um die Jahrtausendwende nur noch bei 6 bis 7,5 Litern pro Spülung. Dank ständig optimierter Spültechnik geht heute der Trend zur 4-Liter-Spülung. Die deutlich reduzierte Spülmenge bedingt kleinere Nennweiten bei den Abwasserleitungen theoretisch zumindest. In der Praxis werden selbst heute noch die meisten Schmutzwasserleitungen mit der längst überholten Nennweite DN 100 realisiert und nur etwa ein Drittel mit der passenden Nennweite DN 90. Viel hilft viel scheint häufig noch die Devise zu sein. Doch ein zu viel kann fatale Folgen haben: Sind Abwasserleitungen zu groß dimensioniert, können die Feststoffe in den horizontalen Leitungen nicht abtransportiert werden - die Verstopfungen sind vorprogrammiert. Normative Grundlage Die Grundlage für die Bemessung von Schmutzwasserleitungen innerhalb von Gebäuden stellen folgende Normen dar: DIN EN bis 5 [ ] in Verbindung mit der nationalen Ergänzungsnorm DIN [ ]. DIN EN , Abschnitt 4.2 beschreibt vier unterschiedliche Typen von Entwässerungssystemen, die in Europa angewandt werden. In Deutschland gilt System I die Einzelfallleitungsanlage mit Entwässerungsgegenstand Einzelanschlussleitung DU [l/s] WC mit 6,0 Liter Spülkasten DN 90 2 Waschbecken DN 40 0,5 Dusche ohne Stöpsel DN 50 0,6 Abbildung 1: Auszug DIN , Tab.6 teilbefüllten Anschlussleitungen mit einem Füllungsgrad von 0,5. In liegenden Entwässerungsleitungen muss eine bestimmte Schwemmtiefe gegeben sein, um die Fäkalien abtransportieren zu können. Die Schwemmtiefe wird durch den Füllungsgrad definiert. Dieser bezeichnet bei liegenden Abwasserleitungen das Verhältnis der Wassertiefe (h) in der Wasserströmung zum Rohrinnendurchmesser (d i ). Um Fäkalien schwimmend abtransportieren zu können, wird ein Füllungsgrad h/d i von 0,5 benötigt. Das Rohr sollte also während des Entwässerungsvorgangs zur Hälfte mit Wasser gefüllt sein. DN K = 0,5 K = 0,7 K = 1,0 max. Leitungslänge max. Umlenkungen 90 max. Höhendifferenz h max. S DU [l/s] max. S DU [l/s] max. S DU [l/s] [m] n [m] , ) 9 4,6 2,2 90 2) ,4 1) keine WCs 2) max. 2 WCs Abbildung 2: Auszug DIN , Tab.7 4,0 10, BTGA-Almanach 2014

43 Einzelanschlussleitung Bestimmend für die Dimensionierung der Anschlussleitung am WC ist der Anschlusswert DU (Design Unit). Dieser Wert definiert die Wassermenge, die vom Sanitärobjekt pro Sekunde abfließt. Für die heute üblichen Spülkästen mit einer Spülwassermenge von 6 Litern beträgt der Anschlusswert DU = 2 l/s. In Anlehnung an DIN , Tab.6 (siehe Abbildung 1), ist bei diesem Wert die Anschlussleitung mit DN 90 richtig dimensioniert. Viele Verbraucher entscheiden sich jedoch aus Wasserspargründen für WC-Keramiken, die mit 4 oder 4,5 Litern Wasser gespült werden. Der Anschlusswert beträgt bei diesen WCs dann nur noch 1,8 l/s. Eine Anschlussleitung mit Nennweite DN 90 ist in diesem Fall zwingend, da mit einer herkömmlichen Leitung DN 100 der notwendige Füllungsgrad von 0,5 nicht mehr erreicht wird. Sammelanschlussleitung In Wohnhäusern können gemäß DIN , Tab.7 (siehe Abbildung 2) die Sammelanschlussleitungen ebenfalls mit DN 90 dimensioniert werden. Bedingung ist, dass die Ablaufleistung aller Sanitärobjekte 13 l/s ( DU) nicht überschreitet und dass nicht mehr als zwei WCs angeschlossen sind. Auch in Gebäuden mit einer höheren Gleichzeitigkeit der Benutzung (Abflusskennzahl K= 0,7 oder 1,0), wie beispielsweise in Schulen, Krankenhäusern oder auch in öffentlichen Anlagen, können Sammelanschlussleitungen in der Nennweite DN 90 ausgeführt werden, sofern die Begrenzungsparameter der Tab.7, DIN , nicht überschritten werden. Achtung: Werden die Anwendungsgrenzen für unbelüftete Einzel- oder Sammelanschlussleitungen wie Leitungslänge, Höhendifferenz oder Anzahl der Bögen überschritten, muss die Leitung belüftet werden, um eine störungsfreie Ableitung des Abwassers zu gewährleisten. Der Wechsel zu einer größeren Dimension, zum Beispiel von DN 90 auf DN 100, ist nicht zielführend. Wirtschaft, Recht und Berufsbildung RLT GOES EUROPE Gute Ideen kennen keine Ländergrenzen. Nur Klimageräte mit dem RLT Energieeffzienzlabel und TUV-SÜD Prüfzeichen garantieren auch im europäischen Ausland die höchste Energieeffizienz. Für höchste Planungssicherheit - Europaweit. ERFOLGS MODELL sicher, wirtschaftlich, energieeffizient Fallleitung Um die Nennweite einer Fallleitung mit Hauptlüftung zu bestimmen, muss der Schmutzwasserabfluss Q ww berechnet werden. Dazu müssen wie bei den Sammelanschlussleitungen die Anzahl und die Anschlusswerte der Sanitärobjekte sowie der Gebäudetyp bekannt sein. Aus dem Gebäudetyp ergibt sich die Abflusskennzahl K. Es gilt: Q WW K D U BTGA-Almanach 2014 Herstellerverband Raumlufttechnische Geräte e.v. Danziger Straße Bietigheim-Bissingen info@rlt-geraete.de

44 Die Bemessung der Fallleitungen erfolgt nach DIN , Tab.8 (vgl. Abbildung 3). Darin werden zwei unterschiedliche Belastungsgrade von Fallleitungen unterschieden Verwendung von Abzweigen mit Innenradius und ohne Innenradius. Beim Einsatz von Abzweigen mit Innenradius kann eine Fallleitung mit Hauptlüftung mit Q WW = 3,5 l/s belastet werden, während ein scharfkantiger Abzweig die max. zulässige Grenze bei Q WW = 2,7 l/s setzt. Abzweige mit Innenradius bewirken günstigere Einströmverhältnisse in die Fallleitung und ermöglichen eine optimale Luftströmung in der Fall- und Anschlussleitung, was wiederum den erforderlichen Druckausgleich sicherstellt. Beispiel an einem mehrgeschossigen Wohnhaus Welche Möglichkeiten bieten sich aus dem vorab Gezeigten für die Entwässerung vor allem im Wohnungsbau? Ein Rechenbeispiel zeigt, welchen Spielraum Planer und Installateure heute beim Einsatz von Abwasserleitungen DN 90 haben: Ein typisches Badezimmer in einem Mehrfamilienwohnhaus (Abflusskennzahl K = 0,5) ist mit einem WC, einem Waschtisch und einer Dusche oder Badewanne ausgestattet (siehe Abbildung 4). Die Entwässerungsgegenstände sind an eine Sammelanschlussleitung angeschlossen. Das Abwasser der übereinanderliegenden Badezimmer wird über eine gemeinsame Fallleitung abgeleitet. Es werden Abzweige mit Innenradius eingesetzt. Der Anschlusswert der Sammelanschlussleitung DU SAL errechnet sich zu: DU SAL = DU WC + DU WT + DU DU = (2,0 + 0,5 + 0,6 l/s = 3,1 l/s) Wie viele Geschosse können an diese Fallleitung DN 90 angeschlossen werden? n DU FL Geschosse 2 QWW,max 3, 5 49 K 0, 5 DU DU FL SAL , 8 3, 1 Der maximale Anschlusswert der Fallleitung DU FL beträgt 49 l/s. Der Quotient DU FL / DU SAL ergibt die maximale Anzahl an Geschossen, die an eine Fallleitung DN 90 angeschlossen werden können. Im vorliegenden Rechenbeispiel sind das 15 Geschosse. Fallleitung mit Hauptlüftung Abzweige ohne Innenradius Abzweige mit Innenradius DN Q WW, max [l/s] Q WW, max [l/s] 70 1, ,7 3, , ,8 7, ,5 12,4 Abbildung 3: Auszug DIN , Tab.8 Fazit Durch die Weiterentwicklung der WC- Spültechnik wurden die Abwassermengen stetig reduziert. Für die Dimensionierung von Abwasserleitungen in Wohngebäuden bedeutet das in vielen Anwendungsfällen einen Wechsel von der früher üblichen Nennweite DN 100 auf die Nennweite DN 90. Die Vorzüge der kleineren Dimension liegen auf der Hand: Die Kosten für Rohre, Formstücke, Befestigungen und Brandschutzmaßnahmen sinken. Auch das Endprodukt das Entwässerungssystem wird letztlich optimiert, denn die hydraulischen Eigenschaften einer Abwasserinstallation mit angepasster Rohr- Nennweite sind deutlich besser als die Eigenschaften einer überdimensionierten Installation. Der höhere Füllungsgrad der Nennweite DN 90 bedingt eine höhere Schwemmtiefe und garantiert damit den schwimmenden Abtransport der Fäkalien. Auch die Fließgeschwindigkeit wird beim Einsatz der kleineren Dimension erhöht und damit eine bessere Selbstreinigungsfähigkeit des Abwassersystems erreicht. Die Gefahr von Rohrverstopfungen sinkt. Für den Bauherren bieten die kleineren Rohrdimensionen einen weiteren Vorteil: geringere Schacht- und Vorwandtiefen. Der Gewinn an nutzbarem Raum scheint zwar auf den ersten Blick gering zu sein, im Kontext eines vielstöckigen Gebäudes hingegen gewinnt er jedoch an Bedeutung. Die hinzugewonnene Grundfläche summiert sich und zahlt sich schließlich beim Verkauf oder bei der Vermietung der Wohnungen aus. Abbildung 4: Typisches Badezimmer in einem Mehrfamilienhaus. 42 BTGA-Almanach 2014

45 Wilo verspricht nicht, Wilo hält. Einfach, schnell und zukunftssicher. Wilo-Hocheffizienzpumpen sind ErP-konform. Für jede Anforderung haben wir das passende Modell. Das spart Zeit und Geld. Ein gutes Argument, auch für Ihre Kunden. Wilo-Stratos GIGA, die Leistungsstarke ƒ Einsatz in Heizungs-, Kälte- und Klimaanlagen ƒ Hocheffizienter EC-Motor ƒ Besonders hoher Gesamtwirkungsgrad ƒ Einfache Einbindung in die Gebäudeautomation ƒ Natürlich: ErP-konform

46 Pumpenbestände im öffentlichen Bau und Wirtschaftsbau frühzeitig tauschen Ökologisch sinnvoll, betriebswirtschaftlich ratsam In der Gebäudetechnik sind die Pumpenbestände oftmals nicht auf dem neuesten Stand der Technik angesiedelt Pumpen werden häufig erst dann ausgetauscht, wenn sie nicht mehr funktionstüchtig sind. Dabei sind die Energiekosten einer Pumpe für ihre Wirtschaftlichkeit ausschlaggebend, denn sie stellen mit rund 80 Prozent den größten Kostenblock im Lebenszyklus einer Pumpe dar. Hocheffiziente Pumpenanlagen bieten in der Gebäudetechnik somit hohe Einsparpotenziale. Peter Herhold, Manager Immobilienwirtschaft, Dienstleister und Verbände bei Wilo SE Die europäische Ökodesign-(ErP-)Richtlinie hat den Stromverbrauch von Pumpen für Heizung und Klima neuerdings verstärkt in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt. Die EU-Verordnungen im Rahmen der ErP-Richtlinie, die zwischen 2011 und 2020 zunehmend strenge Grenzwerte für die Energieeffizienz von Elektromotoren und Umwälzpumpen sowie den hydraulischen Wirkungsgrad von Trockenläuferpumpen definieren, haben eines deutlich gemacht: Die meisten Pum- pen im Gebäudebestand verbrauchen zu viel Strom und sind mit einer hohen Belastung für die Umwelt verbunden. Etwa 10 % des weltweit verursachten Stromverbrauchs gehen auf das Konto von Pumpen im Gebäudemanagement, in der Wasserversorgung und beim Betrieb von Industrieanlagen. Oftmals sind hier noch ungeregelte, veraltete Pumpen im Einsatz, zusätzlich sind diese oft überdimensioniert. Je nach Bauart, Einsatzbereich und Nutzungsprofil entstehen so schnell jährliche Stromkosten von mehreren Hundert Euro pro Pumpe. Auch wenn die EU durch entsprechende Verordnungen dafür sorgt, dass nur noch besonders effiziente Pumpen in den Markt gelangen, wird es jedoch Jahrzehnte dauern, bis diese flächendeckend im Einsatz sind. Eine schnelle Entlastung des Klimas ist dadurch nicht zu erwarten. Pumpentausch birgt hohen Nutzen Dabei bieten Vorhaben wie bauliche Umstrukturierungen, Erweiterungen oder Sanierungen des Gebäudebestands in der Regel eine gute Gelegenheit, auch die vorhandene Pumpentechnik auf den Prüfstand zu stellen selbst dann, wenn die aktiven Pumpen noch in gutem Zustand sind. Denn im Vergleich zu den neuesten Generationen hocheffizienter Pumpen für Heiz-, Klimaund Kältekreisläufe verbrauchen selbst manche elektronisch geregelte Pumpen noch viel Strom. Gegenüber völlig ungeregelten Pumpen kann das Stromsparpotenzial je nach Hocheffizienzpumpen-Modell und Anwendungsbereich bis zu 90 % betragen. So kann ein Update auf hocheffiziente Pumpentechnik zum einen den Stromverbrauch und somit die Betriebskosten reduzieren. Dies wirkt sich nicht zuletzt auch positiv auf die CO 2 -Bilanz eines Unternehmens oder Bild 1: Im Gebäudemanagement, der Wasserversorgung und beim Betrieb von Industrieanlagen gehen etwa 10 % des weltweit verursachten Stromverbrauchs auf das Konto von Pumpen. Bild 2: Der Pumpenaustausch ist eine effektive und im Vergleich zu anderen Maßnahmen kostengünstige Möglichkeit, den Energieverbrauch im öffentlichen und wirtschaftlichen Sektor zu reduzieren. 44 BTGA-Almanach 2014

47 einer Kommune aus. Gerade in Zeiten ständiger Energiepreissteigerungen und angesichts der Möglichkeit, dass in Zukunft auch die pauschalen Rabatte für Großverbraucher kippen könnten, ist die Erschließung von Stromsparpotenzialen ein betriebswirtschaftlicher Faktor. Zudem kann ein Tausch ungeregelter Altpumpen gegen elektronisch geregelte Pumpen auch in vielen Fällen zu einer Verbesserung des Anlagenbetriebs führen. Beispielsweise ist in einem Heizkreis, der direkt durch eine geregelte Pumpe bedarfsgerecht versorgt wird, in der Regel der Wärmeverlust geringer als in einem Heizkreis, bei dem die Technische Trends und Normung Pumpe mit einem kontinuierlichen Volumenstrom arbeitet und dieser bei geringerem Wärmebedarf entsprechend längere Zeit über einen separaten Primärkreis zirkulieren muss. So sind je nach Anlagenkonfiguration durch eine bedarfsgerechte Regulierung des Volumenstroms mit einer geregelten Pumpe auch Einsparungen bei der Primärenergie möglich. Objektiver Wirtschaftlichkeitsvergleich Jedoch sind diese Vorteile und Zusammenhänge nicht immer auf Anhieb für jeden offensichtlich, insbesondere dann nicht, wenn sie nicht durch konkrete Zahlen belegt werden. Dies ist eines der meist bedienten Ar- Für Profis! Fachmagazin für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz in Gebäuden Profiwissen für Planer und Fachhandwerker 8x jährlich 10 Oktober 2013 Solarstrom speichern Seite 22 Montageanleitungen für Solarmodule Seite 30 Heizlast von Gebäuden Seite 51 11/12 Dezember 2013 IKZ-Energy_ _Layout :40 Seite 1 Bild 3: Zu den energiesparenden Hocheffizienzpumpen für das Gebäudemanagement zählt die Wilo- Stratos-Produktfamilie. FORM FOLLOWS FUNCTION Louis Sullivan, amerikanischer Architekt, Der Thermostat Erdwärme und PV Seite 30 Heizen mit Eis Seite 45 Kleinwind-Energie-Anlagen Seite 61 Jetzt Probeheft anfordern! Tel oder an: leserservice@strobel-verlag.de Bild 4: Im Vergleich zu ungeregelten Pumpen können Energiesparkosten von bis zu Euro mit hocheffizienten Modellen wie der Wilo-Stratos GIGA eingespart werden. BTGA-Almanach 2014 STROBEL VERLAG GmbH & Co KG Zur Feldmühle Arnsberg Tel Fax

48 Bild 5: Anlagenbauer spielen oftmals eine bedeutende Vermittlerrolle gegenüber Entscheidern und Investoren, um den Nutzen eines vorfris tigen Pumpentausches zu erläutern. gumente seitens des Betreibers gegen einen frühzeitigen Pumpentausch die Höhe der Anschaffungskosten. Vor allem, wenn die vorhandene Technik noch funktioniert, wird oft nicht direkt die Notwendigkeit für eine Investition in modernere Technik gesehen. In der Regel machen die Anschaffungskosten aber nur einen kleinen Teil an den gesamten Lebenszykluskosten (engl.: Life- Cycle-Costs, kurz: LCC) einer Pumpe aus unabhängig von ihrem Anwendungsbereich. Den Löwenanteil verursachen die Energiekosten. Je nach Einsatzgebiet der Pumpe schlagen noch die Wartungskosten mehr oder weniger zu Buche. Die Durchführung einer Lebenszykluskostenanalyse durch den Anlagenbauer kann daher den entscheidenden Akteuren eines Modernisierungs- oder Bauprojekts eine solide Grundlage liefern, um den Nutzen eines frühzeitigen Pumpentauschs zu beurteilen. Mit dem kostenlosen Wilo-LCC-Check ( etwa lassen sich in drei Schritten anlagenspezifische Wirtschaftlichkeitsvergleiche zwischen Bestandspumpen und modernen Hocheffizienzpumpen erstellen. Einsparpotenziale Wirtschaftlichkeitsvergleiche können auch für Pumpenbaureihen, die technisch noch nicht völlig veraltet und bereits elektronisch geregelt sind, oftmals Effizienzdefizite gegenüber den neuesten Hocheffizienzpumpen-Baureihen aufzeigen. Ein Praxisbeispiel ist die berufsbildende Schule in Einbeck. Hier konnte durch den vorzeitigen Pumpenaustausch der Pumpenstromverbrauch um 95 Prozent gesenkt werden. Denn die alten Pumpen waren nicht nur ungeregelt, sondern zudem auch überdimensioniert: Die Reduzierung von 39 auf 16 Pumpen ermöglichte im Zusammenspiel mit Hocheffizienztechnologie enorme Einsparpotenziale. Auf diese Weise vermindert sich der jährliche durch Pumpen verursachte Stromverbrauch der Schule von kwh auf kwh. Fazit Der Austausch technisch nicht mehr aktueller Pumpen kann in der Gebäude- wie Prozesstechnik erhebliche Einsparpotenziale erschließen. Mit moderner hocheffizienter Pumpentechnik lassen sich die Betriebskosten bei kurzen Amortisationszeiten nachhaltig senken. Gleichzeitig können Unternehmen und Kommunen ein Zeichen für Ressourcenschutz und Nachhaltigkeit setzen. Um Investoren und Entscheider von der Anschaffung neuer Pumpentechnik zu überzeugen, bedarf es jedoch valider und aussagekräftiger Entscheidungsgrundlagen. Mit einer Lebenszykluskostenanalyse, einem Wirtschaftlichkeitsvergleich oder einem praktischen Vergleichstest können Anlagenbauer ihren Kunden diese Entscheidungsgrundlage bieten und somit auf eine ökologisch und betriebswirtschaftlich sinnvolle Entscheidung einwirken. Weitere Informationen: WILO SE, Nortkirchenstraße 100, D Dortmund Tel.: +49 (0) 2 31 / , Fax: +49 (0) 2 31 / wilo@wilo.com, Internet: 46 BTGA-Almanach 2014

49 Für Imtech hat nicht allein die Erzeugung alternativer Energieträger, sondern vor allem auch die effiziente Nutzung von Energie Priorität. Über die Technologien und das Know-how für EnergieEffizienz verfügen wir bereits heute. Beides setzen wir intelligent, wirtschaftlich und nachhaltig ein. Energie und EnergieEffizienz stehen im Mittelpunkt unseres unternehmerischen Denkens und Handelns. Imtech realisiert innovative Anlagen und Dienstleistungen für einen effizienteren Umgang mit Energie. Ob in der Industrie, für Flughäfen oder Stadien, in Rechenzentren oder Krankenhäusern es gibt kaum ein Kompetenzfeld, welches nicht von Imtech-Leistungen im Bereich EnergieEffizienz berührt wird. Imtech ist Deutschlands führendes Unternehmen in der Energieund Gebäudetechnik mit Mitarbeitern an mehr als 60 Standorten im Bundesgebiet, in Österreich und in einigen Ländern Osteuropas.

50 Hocheffizienzpumpen optimieren Heiz- und Kälteanlagen Permanenter Abgleich zwischen Anlagenanforderung und Pumpleistung 40 % der in Deutschland benötigten Energie wird für das Beheizen von Gebäuden und die Bereitstellung von Warmwasser verbraucht der Erfolg der Energiewende hängt in hohem Maße davon ab, die beträchtlichen Einsparpotenziale zu realisieren. Beispielsweise mit moderner Pumpentechnik: Die heute verfügbaren Hocheffizienzpumpen arbeiten nicht nur äußerst sparsam, sie reagieren zudem auf kleinste Veränderungen in der Anlagentechnik und greifen aktiv in das Geschehen ein. Dipl.-Ing. André Schweitzer, Grundfos GmbH (Prokurist und Vertriebsdirektor Projekte, Gebäudetechnik Deutschland) Ein Großteil der heutigen Gebäude ist mehr als 35 Jahre alt und verfügt weder über eine geeignete Gebäudedämmung noch über eine zeitgemäße Heizungs- und Gebäudetechnik. Nur etwa fünf Prozent des Gebäudebestandes sind energetisch auf der Höhe der Zeit. Der Rest muss über die kommenden Jahrzehnte saniert werden. Die Allianz für Gebäude-Energie-Effizienz (geea) hat Ende November 2013 in einem offenen Zehn-Punkte-Papier die wichtigsten notwendigen Schritte zusammengestellt, um die energetische Gebäudesanierung deutlich voranzubringen. Die effizientere Nutzung von Energie ist eine entscheidende Voraussetzung für das Gelingen der Energiewende, betont Stephan Kohler, Geschäftsführer der Deutschen Energie-Agentur (dena) und Sprecher der geea: Das größte wirtschaftliche Einsparpotenzial liegt im Bereich der Energieeffizienz von Gebäuden. Hier müssen wirksame Instrumente geschaffen werden, damit der seit Langem bestehende Sanierungsstau endlich aufgelöst wird. Leider ist die Politik diesem Aufruf nicht gefolgt: Die große Koalition aus CDU/CSU und SPD hat in ihrem Regierungsprogramm steuerliche Anreize zur energetischen Sanierung gestrichen. Natürlich macht Effizienztechnik auch ohne Förderung Sinn: Vermieter und Verwal- ter verbessern mit einer effizienten Gebäudetechnik ihre Marktchancen. Eine lausige Energiebilanz drückt hingegen schon heute die Miet- und Immobilienpreise. Energiebedarf um 80 % verringern Pumpen arbeiten in der Heiz- und Dampfzentrale, in der Klimatechnik, sie erhöhen den Wasserdruck für höher gelegene Geschosse, fördern das Abwasser in die Kanalisation. Schätzungsweise sind in Deutschland in Wohngebäuden rund 23 Millionen Heizungsumwälzpumpen installiert. Für diese Arbeit verbrauchen sie viel Energie - je nach Gebäudegröße zwischen 10 und 20 % der gesamten elektrischen Energie. Die Industrie stellt mittlerweile Pumpen zur Verfügung, deren Energiebedarf 80 % unter dem von Pumpen älterer Baujahre liegt. Der erheblich geringere Energiebedarf solcher Hocheffizienzpumpen ist wesentlich auf drei Punkte zurückzuführen: Permanentmagnetmotor-Technik Drehzahlregelung über Frequenzumrichter korrekte Sollwert-Einstellung. Permanentmagnetmotor-Technik In einem Permanentmagnetmotor (PM- Motor) wird der Elektromagnetismus des Stators, wie er auch in herkömmlichen Elektromotoren angewendet wird, mit dem Permanentmagnetismus des Rotors kombiniert. Dieser spezielle Motor benötigt also für die Magnetisierung seines Rotors keine Energie. Nur der Stator erfordert eine Versorgung mit elektrischer Energie. Der PM-Motor weist deshalb im Vergleich zu konventionellen Motoren einen deutlich höheren Wirkungsgrad auf. Drehzahlregelung Über einen Frequenzumformer drehzahlgeregelte E-Pumpen kommen in Anlagen mit betrieblich bedingten Lastschwankungen zum Einsatz und bei Anwendungen, wo eine Anlagenregelung wichtig ist: Beispielsweise in raumlufttechnischen Anlagen (Heizungsund Klimaanlagen) und in Druckerhöhungsanlagen. Drehzahlgeregelte Pumpen arbeiten sparsamer: Da die Leistungsaufnahme einer Kreiselpumpe nach dem Affinitätsgesetz mit der dritten Potenz der Drehzahl steigt, macht sich eine unnötig hohe Pumpendrehzahl Bild 1: Rund 40 Prozent der Energie wird in Deutschland in Gebäuden,verbraucht durch fachgerechtes Sanieren und moderne Gebäudetechnik können teilweise bis zu 80 Prozent des Energiebedarfs eingespart werden (Quelle: BMVI). 48 BTGA-Almanach 2014

51 Technische Trends und Normung beim Energieverbrauch deutlich bemerkbar (siehe Bild 3). Korrekte Sollwert-Einstellung Die Drehzahlregelung allein ist jedoch noch kein Garant für den optimalen Betrieb. Bei jeder Drehzahlregelung ist zunächst der Sollwert korrekt einzustellen, ansonsten arbeitet die Pumpe zwar geregelt, aber möglicherweise auf zu hohem oder zu niedrigem Drehzahlniveau. Insbesondere in Bestandsanlagen, bei denen häufig weder der Sollwert für die Förderhöhe, noch der erforderliche Förderstrom bekannt sind, ist das exakte Einstellen der Pumpe oft nicht möglich. Die so genannte AutoAdapt-Funktion löst dieses Problem: Diese Technologie analysiert permanent die Anlagenverhältnisse und findet die optimale Einstellung zwischen hohem Komfort und minimalem Energieverbrauch. Wenn Hydraulik, Antrieb und MSR-Technik auf diese Weise bestmöglich aufeinander abgestimmt sind, nennt Grundfos das eine isolution. Intelligente Pumpenregelung Dahinter steht ein modularer Ansatz, der einen präzisen Abgleich zwischen den Anlagenanforderungen und den verwendeten elektronischen Bauteilen sicherstellt. So erbringen isolutions-pumpen mit integriertem Frequenzumrichter exakt die Leistung, die das Lastprofil und die Betriebsdaten der Anlage vorgeben. Darüber hinaus sorgen intelligente Regelungsmodi für eine gesicherte Integration in alle TGA-Standardanwendungen. Bild 2: Es gibt in Deutschland rund 18 Millionen Wohngebäude mit 40 Millionen Wohneinheiten 75 Prozent davon wurden vor Inkrafttreten der ersten Wärmeschutzverordnung (1979) errichtet. Ein gigantisches Sanierungspotenzial wartet auf die Umsetzung wenn denn die Politik die geeigneten Anreize setzt (Quelle: BMVBS). Beispielsweise bietet die 3. Generation des MGE-Motors diese Zusatzfunktionen: Durch Anschluss von zwei Temperatur-/ Drucksensoren kann der entsprechende Wert ermittelt und danach geregelt werden. Durch Kopplung von zwei Pumpen über den internen Funk (GeniAir) können Pumpen im Doppelpumpen-Management betrieben werden. Eine leere Förderleitung wird mit reduzierter Förderleistung befüllt, um Druckschläge zu verhindern. Dieser MGE-Motor (Leistung: derzeit bis 2,2 kw) wurde speziell für den Pumpenbetrieb und eine optimierte Drehzahlregelung entwickelt und bietet mit einem besseren Wirkungsgrad als von IE4 gefordert eine ausgezeichnete Energieeffizienz. Für höhere Leistungen steht eine IE4-Standard-Motorentechnologie von Siemens bereit (siehe Bild 4). Bild 3: Drehzahlgeregelte E-Pumpen sind vorteilhaft in Anlagen mit betrieblich bedingten Lastschwankungen und bei Anwendungen, wo eine Anlagenregelung wichtig ist: Beispielsweise in raumlufttechnischen Anlagen (Heizungs- und Klimaanlagen) und in Druckerhöhungsanlagen.. BTGA-Almanach

52 Eine Hochleistungspumpe muss sich an Veränderungen von Durchfluss, Druck oder Differenzdruck in Kombination mit der Temperatur anpassen. Das Herzstück besteht aus zuverlässigen und robusten Sensoren, die für eine präzise Übertragung der Anlagendaten sorgen. Deren patentierte Silicoat-Beschich- tung ermöglicht einen direkten Kontakt mit dem Medium im Dauereinsatz; das gewährleistet eine kurze Ansprechzeit auf schnelle Temperaturänderungen in der Anlage. Interessant für OEM-Hersteller und Systemanbieter sind isolutions-produkte mit integrierten Sensoren, die kostengünstiger sind als eine herkömmliche Durchfluss- und Druckmessung. Integrierte Sensoren sind als Durchfluss-, Differenzdruck- und Relativdrucksensoren in Kombination mit einer Temperaturmessung verfügbar. Nicht nur die geringeren Investitionskosten überzeugen: Integrierte Messfunktionen reduzieren die Zahl der Systemkomponenten, damit den Montageaufwand und insgesamt die Komplexität. Produktbeispiel: Norm- und Blockpumpen NKE/NBE Norm- (NK) bzw. Blockpumpen (NB) sind für Anwendungen konzipiert, wo im Objektbau größere Wassermengen effizient und zuverlässig zu fördern sind: Beispielsweise in leistungsstarken Heizungs- und Kälteanlagen, zur Versorgung von Fernheizungen, Klimaanlagen und Kühltürmen. Bild 4: Der MGE-Motor der 3. Generation (Leistung: derzeit bis 2,2 kw) wurde speziell für den Pumpenbetrieb und eine optimierte Drehzahlregelung entwickelt und bietet mit einem besseren Wirkungsgrad als von IE4 gefordert eine ausgezeichnete Energieeffizienz. Durch die hochwertige Kataphorese-Beschichtung (mit Hilfe einer kathodischen Elektrotauchlackierung aufgebrachte Epoxid-Beschichtung zum Schutz vor Korrosion) sind die Pumpen bereits in der Standard- Gussversion für die meisten Aufgaben in der Gebäudetechnik geeignet. Alternativ können hochwertige Edelstahlvarianten ( und ) eingesetzt werden. Die drehzahlvariablen Ausführungen NKE und NBE gewährleisten insbesondere mit dem neuen MGE-Permanentmagnetmotor neben Komfort-Regelungsarten auch einen sehr sparsamen Betrieb. Der neue MGE-Motor ist in allen Pumpen- Kombinationen zudem kommunikativ: Er verfügt über eine interne Bus-Kommunikation via Funk (GeniAir), Verkabelungen z. B. für ein Doppelpumpensystem sind überflüssig. Der integrierte Verbindungsassistent stellt schnell und problemlos eine Verbindung zur gekoppelten Pumpe her. Beide Pumpen werden dann entweder im Kaskadenbetrieb, im Wechselbetrieb oder im Arbeits-/Standby-Modus gemeinsam gesteuert. Eine traditionelle GeniBus-Kommunikation via Kabel ist weiterhin möglich. Mit der App Grundfos Go hat der Installateur zahlreiche Möglichkeiten, den MGE-Motor zu parametrieren oder auszulesen. Bild 5: Norm- (NK) bzw. Blockpumpen (NB) sind für Anwendungen konzipiert, wo im Objektbau größere Wassermengen effizient und zuverlässig zu fördern sind: Beispielsweise in leistungsstarken Heizungs- und Kälteanlagen, zur Versorgung von Fernheizungen, Klimaanlagen und Kühltürmen. Wichtig für den Betreiber ist die Prozessbauweise der NB(E)- und NK(E)-Pumpen; sie ermöglicht einen einfachen Ausbau von Motor und Laufrad ohne zusätzliche Arbeiten an Pumpengehäuse oder Rohrleitungen. Bei NB- Pumpen kann die Motor- und Laufradeinheit 50 BTGA-Almanach 2014

53 Technische Trends und Normung Bild 6: Die Amortisationszeit ist ein Risikomaß, kein Rentabilitätsmaß. Die Kapitalrendite (auch interne Verzinsung genannt) ist ein geeignetes Maß (Quelle: Dr. Dirk Köwener, BSR Sustainability GmbH, Bay. Landesamt für Umwelt). separat ausgebaut werden (Back-pull-out-Design), was die Wartung erheblich vereinfacht. Bei NK-Pumpen ist es möglich, ohne Demontage des Motors die gesamte Laufeinheit zu entfernen (siehe Bild 5). Wann rechnet sich energieeffiziente Technik? Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine Investition zu beurteilen. In der Praxis wird oft die Amortisationszeit als Kriterium herangezogen. Mit der Amortisation wird jedoch nicht die Rentabilität einer Investition gemessen, sondern der Zeitbedarf, um das Geld wieder einzuspielen. Deswegen handelt es sich bei der Amortisationszeit auch nicht um ein Rentabilitätsmaß - es ist ein Risikomaß. Setzt ein Facility Manager für alle Investitionen die gleiche Amortisationszeit als Maßstab an (z. B. drei Jahre), stellt er gegenüber langfristigen Investitionen implizit höhere Rentabilitätsanforderungen. Bei Investitionen im Energiebereich, die sich durch eine lange Nutzungsdauer auszeichnen, lässt er dadurch erhebliche Einsparpotenziale ungenutzt. Um dies zu verhindern, sollte besser die Rentabilität betrachtet werden. Ein geeignetes Rentabilitätsmaß ist die Kapitalrendite (auch interne Verzinsung genannt). Das Bayerische Landesamt für Umwelt verdeutlicht das beispielhaft (siehe Bild 6): Eine Produktionsanlage mit fünfjähriger Nutzungsdauer verdient bei einer geforderten Amortisationszeit von drei Jahren noch zwei Jahre Geld. Eine Anlage mit zwölf Jahren Nutzungsdauer verdient bei gleicher Amortisationszeit neun Jahre lang Geld und ist damit unter sonst gleichen Bedingungen deutlich rentabler als die vorgenannte Produktionsanlage. In Zahlen ausgedrückt: Bei Amortisationszeiten von zwei bzw. drei Jahren und einer Nutzungsdauer von 15 Jahren haben Energieeffizienzmaßnahmen sehr hohe Kapitalrenditen (50 bzw. 33 Prozent). Auch bei doppelt so langen Amortisationszeiten (vier bzw. sechs Jahren) weisen solche Investitionen eine gute Rentabilität auf (24 bzw. 15 %). Investitionen mit einer internen Verzinsung unter 10 % (Amortisationszeit: acht Jahre) werden von Unternehmen als nicht rentabel angesehen. Fazit: Energieeffizienz ist die sauberste, sicherste und wirtschaftlichste Energiequelle, die wir haben. Es ist bedauerlich, dass die große Koalition aus CDU/CSU und SPD in ihrem Regierungsprogramm steuerliche Anreize zur energetischen Sanierung gestrichen hat. Aber auch ohne Förderung macht Effizienztechnik Sinn: Facility Manager, die heute Hocheffizienzpumpen installieren, verbessern ihre Marktchancen, können sie doch bei der so genannten 2. Miete beim Wettbewerb um Mieter Punkte sammeln. Auch wer eine Immobilie verkaufen möchte, steigert mit energieeffizienter Technik den Wert seines Objekts. BTGA-Almanach

54 Neue Harmonie in Europas Märkten Rüdiger Gurny, Leiter Produktmanagement Brandschutztechnik, Trox Martin Mosters, Leiter Entwicklung/ Konstruktion Produktmanagement Brandschutztechnik, Trox Mit Einführung der Bauproduktenverordnung soll der freie Warenverkehr gefördert und der europäische Binnenmarkt harmonisiert werden. Die Bauproduktenverordnung stellt nicht nur neue Regeln auf, es kommen auch neue Begriffe mit ihr in den Umlauf. Mit deren Besonderheiten macht der folgende Beitrag vertraut und erläutert anhand praktischer Beispiele die wichtigsten Sachverhalte. Im Zusammenhang mit der Bauproduktenverordnung sind sowohl englische als auch deutsche Begriffe und Abkürzungen gebräuchlich. Dazu zählt auch CPR, die englische Abkürzung für Construction Products Regulation, auf Deutsch Bauproduktenverordnung. Um im Begriffsdschungel eine schnelle und praktische Orientierungshilfe zu geben, haben wir in einer Übersicht die wichtigsten Abkürzungen und ihre Bedeutungen zusammengefasst (Abb. 1). BauPVO verbindlich für Brandschutzklappen und Entrauchungsventilatoren Am 1. Juli 2013 löste die europäische Bauproduktenverordnung BauPVO (englisch: CPR) die Bauproduktenrichtlinie BPR (englisch: Construct Product Directive) ab. Als europäische Verordnung ist die BauPVO unmittelbar in allen EU-Mitgliedsstaaten wirksam, eine Umsetzung in nationales Recht deshalb nicht erforderlich. Dass sie sich wegen ungeregelter Sachverhalte, wie fälschlicherweise an der einen oder anderen Stelle publiziert, noch in einer Art Schwebezustand befände, trifft nicht zu. So sind Brandschutzklappen oder Entrauchungsventilatoren in harmonisierten technischen Spezifikationen, in diesen Fällen harmonisierten europäischen Normen (hen), erfasst. Damit ist der Sach- verhalt eindeutig: Diese gebäudetechnischen Komponenten fallen seit dem 1. Juli unter die Vorgaben der BauPVO. Was wird vom Hersteller verlangt? Laut BauPVO muss für Produkte, die unter eine harmonisierte europäische Norm fallen, eine CE -Kennzeichnung, europaweit und nach einheitlichen Vorgaben, erfolgen. So auch für Brandschutzklappen (EN 15650) und Entrauchungsventilatoren (EN ). Mit der CE -Kennzeichnung fordert die BauPVO von Herstellern eine Leistungserklärung (LE), im Englischen: Declaration of Performance (DoP). Die Leistungserklärung, aus der auch wesentliche Merkmale, wie die geprüften Verwendungen, hervorgehen, ist zentraler Bestandteil der Hersteller- Dokumentation. Mit ihr sind weitere technische Dokumente inklusive einer Betriebs und Montageanleitung bereitzustellen. Im Klartext: keine CE -Kennzeichnung des Produkts ohne Leistungserklärung und umgekehrt. Und es gilt: keine Leistungserklärung ohne dazugehörige Betriebs und Montageanleitung. Mit Inkrafttreten der BauPVO ändert sich aber auch die Bedeutung der CE-Kennzeichnung. Sie steht nicht mehr nur für die Übereinstimmung eines Produkts mit den Bestimmungen einer harmonisierten technischen Spezifikation. Sondern auch dafür, und das ist das Entscheidende, dokumentiert der Hersteller, dass er auch die Verantwortung für die Übereinstimmung des Bauprodukts mit der in der Leistungserklärung angegebenen Leistung übernimmt. BauPVO CPR BPR CPD CE LE DoP ETB ETA ETA früher npd hen* Ziele der BauPVO Die Europäische Kommission verfolgt für Bauprodukte folgende übergeordnete Ziele: Schaffung harmonisierter technischer Spezifikationen, die zu EU -weiten Produkt und Prüfstandards werden. eine einheitliche technische Sprache Für die BauPVO gelten diese Ziele: CE -gekennzeichnete Bauprodukte mit einer eindeutigen Leistungerklärung und zugehöriger Betriebs- und Montageanleitung freier Warenverkehr und Abbau technischer Handelshemmnisse Was bedeutet eigentlich CE? CE hat sich in unserem Sprachgebrauch über die letzten Jahrzehnte quasi verselbständigt. Aber was heißt CE eigentlich? CE steht für Communauté Européenne und ist gleich bedeutend mit dem deutschen Begriff Europäische Gemeinschaft. So wurde das CE -Zeichen, das 1993 eingeführt wurde, in der früheren deutschen Gesetzgebung auch EG -Zeichen genannt. Laut Auskunft der Europäischen Kommission hat das Bildzeichen CE jedoch keine buchstäbliche Bedeutung mehr. Es ist nur noch Symbol für die Freiverkehrsfähigkeit in der EU. Und es ist kein Prüfsiegel, sondern ein rein verwaltungstechnisches Kennzeichen (Abb. 2). Die CE -Kennzeichnung eines Bauprodukts darf nach Erstellung und Bereitstellung der Leistungserklärung angebracht werden. In der Leistungserklärung werden die Leistungen des Bauprodukts und dessen wesentliche Merkmale angegeben. Welche Merkmale für ein Bauprodukt wesentlich sind, ergibt sich Abb. 1: Abkürzungen im Zusammenhang mit der BauPVO. Bauproduktenverordnung (Rechtsakt mit allgemeiner Wirkung, wird automatisch nationales Recht) Construction Product Regulation, englisches Pendant zum BauPVO Bauproduktenrichtlinie Construction Product Directive, englisches Pendant zur BPR Communauté Européenne, Europäische Gemeinschaft Leistungserklärung Declaration of Performance, englisches Pendant zur LE Europäische Technische Bewertung European Technical Assessment, englisches Pendant zur ETB European Technical Approval, deutsch: Europäische Technische Zulassung no performance determined (keine Angabe) harmonisierte Europäische Norm. * Harmonisierte europäische Normen (hen) werden auf Basis eines Mandats der Europäischen Kommission erarbeitet. Eine Norm ist dann harmonisiert, wenn sie im Amtsblatt der Europäischen Kommission veröffentlicht wurde. Nicht jede mit EN gekennzeichnete Norm ist harmonisiert. 52 BTGA-Almanach 2014

55 Technische Trends und Normung Weitere Merkmale nach EN 15650: Nennbedingungen der Aktivierung/ Empfindlichkeit nach ISO (Schmelzlotprüfung) Schließzeit nach EN (rechtzeitiges Schließen der Brandschutzklappe) Öffnungs und Schließversuch nach EN (50 Zyklen vor der Brandprüfung) Dauerhaftigkeit der Ansprechverzögerung nach ISO (Prüfung der thermoelektrischen Auslösung des Federrücklaufantriebs) Zyklische Prüfungen nach EN (Dauerhaftigkeit der Betriebssicherheit = 300 oder Zyklen mit Federrücklaufantrieb) Abb. 2: CE-Logo Schriftbild, Proportionen und 5 mm Mindesthöhe sind festgelegt. aus den harmonisierten technischen Spezifikationen. Sie gehen zurück auf die Erfüllung von Grundanforderungen an Bauwerke (Abb. 4). Eine der Grundanforderungen ist der Brandschutz. Das CE -Logo lässt für sich alleine noch keine Rückschlüsse auf Leistungen und Prüfungen (Brandschutz) zu. Diese werden erst mit den Angaben auf dem CE- Typenschild genauer benannt. (Abb. 3). Wie hat eine Leistungserklärung auszusehen? Die Leistungserklärung dokumentiert die Leistung eines Bauprodukts in Bezug auf seine wesentlichen Merkmale. Sie sind in den harmonisierten technischen Spezifikationen festgelegt, z. B in einer Produktnorm wie der EN für Brandschutzklappen. Grundlage für die Leistungserklärung ist eine vom Hersteller zu erstellende technische Dokumentation (Abb. 6: Beispiel einer LE). Die Leistungserklärung ist vom Hersteller gemäß dem im Anhang III der BauPVO enthaltenen Muster zu erstellen. Sie muss in gedruckter oder in elektronischer Form verfügbar sein. Wesentliche Änderungen in der Leistungserklärung, z. B. ein Wechsel der notifizierten Stelle, ein neuer Produktname, die Änderung wesentlicher Merkmale oder der Leistung des Produkts, bedingen eine neue Leistungserklärung. Sie muss dann mit einer neuen Nummer versehen werden. Wegen der neuen Nummer geht damit auch eine Erneuerung des CE- Typenschilds einher. Anhand eines Auszugs einer Leistungserklärung für TROX Brandschutzklappen erklären wir Ihnen Inhalt und Aufbau. Weitere Beispiele: www. trox.de oder tlt.de. Die wesentlichen Merkmale einer Brandschutzklappe sind: Baugröße Tragkonstruktion, z. B. Wand Bauart der Tragkonstruktion, z. B. leichte Trennwand Einbauart, z. B. Nasseinbau, Einbausatz oder Weichschott Leistungsklasse, z. B. Feuerwiderstand Abb. 3: Geforderte Angaben bei der CE-Kennzeichnung am Beispiel eines Typenschilds für eine Brandschutzklappe CE-Logo Identifikationssnummer der Zertifizierungsstelle 3 Herstellername und Anschrift 4 Letzten beiden Ziffern des Jahres, in dem die CE-Kennzeichnung letztmalig angebracht wurde 5 Nummer der Leistungserklärung 6 Nummer und Ausgabejahr hamonisierte Norm (hen) 7 Produktbeschreibung 8 Produkttyp/-serie 9 Erläuterung der Klassifizierung EI Étanchéité Isolation - Feuerwiderstandsklasse TT: Feuerwiderstandsfähigkeit in Minuten, z. B. 90, siehe Leistungserklärung ve: vertikaler Einbau (Wand) ho: horizontaler Einbau (Boden/Decke) i < > o: inside/outside innen/außen S: smoke leakage Rauch Leckage 300 Pa: Messbedingungen (Druckdifferenz in Pa) Abb. 4 Grundanforderungen an Bauwerke 1. Mechanische Festigkeit und Standsicherheit 2. Brandschutz 3. Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz Neu: Der gesamte Lebenszyklus des Bauwerks ist zu betrachten. Zu berücksichtigen sind nun auch die Freisetzung gefährlicher Stoffe in das Trinkwasser und die Freisetzung klimarelevanter Stoffe wie Treibhausgase. 4. Sicherheit und Barrierefreiheit bei der Nutzung Neu: der Aspekt der Barrierefreiheit 5. Schallschutz 6. Energieeinsparung und Wärmeschutz 7. Nachhaltige Nutzung und natürliche Ressourcen Neu: Die ergänzte Grundanforderung zielt darauf ab, ein Bauwerk so zu entwerfen und zu errichten, dass die eingesetzten natürlichen Ressourcen nach Abriss wiederverwendet oder recycelt werden können BTGA-Almanach

56 Weitere mögliche Angaben: Korrosionsschutz (EN und EN ) Klappenleckage (EN 1751) Gehäuseleckage (EN 1751) Angaben über die Art der Tragkonstruktion und des Klappeneinbaus sind wichtige Informationen für den Kunden. Denn damit kann er unmittelbar erkennen, für welche Einbausituationen das Produkt verwendet werden darf. Wichtig ist hierbei auch, dass Hersteller nur die wesentlichen Merkmale in Produktbroschüren wie einer Betriebs und Montageanleitung benennen dürfen, die sie auch in der Leistungsklärung aufgeführt haben (BauPVO, Artikel 4, 2). Das schafft Klarheit und Eindeutigkeit. Bauprodukte, die unter eine harmonisierte europäische Norm (hen) fallen, stehen in den Bauregellisten B Teil 1. Die entsprechenden Anwendungsregeln sind in Teil II der Liste der technischen Baubestimmungen aufgeführt. Die EU sieht in den zusätzlichen nationalen Zulassungen, die in der Bauregelliste gefordert werden, einen Verstoß, weil der Marktzugang dadurch unrechtmäßig erschwert würde. Erhöhte Anforderungen an die Marktüberwachung Die BauPVO beinhaltet Rahmenvorschriften für eine wirksame Marktüberwachung in der europäischen Gemeinschaft und die Kontrolle von Produkten aus Drittstaaten. Die Marktüberwachung soll dazu beitragen, dass Bauprodukte, die in den freien Warenverkehr innerhalb der EU gelangen, den gestellten Sicherheitsanforderungen genügen. Dabei wird auch auf eine rechtmäßige und korrekte CE- Kennzeichnung geachtet. Im Falle eines Verstoßes wird das Inverkehrbringen und der freie Warenverkehr mit unberechtigt gekennzeichneten Bauprodukten unterbunden und eine Kennzeichnung mit dem CE -Zeichen entwertet. Die Marktüberwachung in Deutschland erfolgt durch die Länder, in der Regel durch die Bauministerien oder die obersten Bauaufsichtsbehörden in Kooperation mit der zentralen Koordinierungsstelle (DIBt). Die EU-Mitgliedsstaaten sind verpflichtet zu kontrollieren. Dabei werden die Merkmale der Bauprodukte anhand angemessener Stichproben im Fachhandel oder auf besonderen Vertriebswegen überprüft: Dies ist die sogenannte eigeninitiierte, aktive Überwachung. Alternativ werden anlassbezogene, reaktive Prüfungen von Bauprodukten aufgrund von Anzeigen und Beschwerden oder Meldungen des Zolls durchgeführt, um einem Verdacht auf Unregelmäßigkeiten nachzugehen. Fazit Die Europäische Kommission verfolgt das Ziel, mit der Bauproduktenverordnung ein unternehmerfreundliches Wirtschaftsumfeld in Europa zu schaffen und einen freien Warenverkehr zu gewährleisten. Für die Abnehmer von Bauprodukten schafft sie mehr Sicherheit und Klarheit: Sicherheit durch die Leistungserklärungen der Hersteller, die, sofern sie ausführlich und vollständig erstellt sind, sofort einen Überblick über das Leistungsvermögen eines Produktes geben. Klarheit und Transparenz, da durch die Leistungserklärung und den vorgeschriebenen Informationsfluss eine Vergleichbarkeit der Marktteilnehmer gegeben ist. Außerdem dürfen keine leeren Versprechungen mit Abb. 5: Systeme zum Nachweis der Leistungsbeständigkeit nach BauPVO Aufgaben Hersteller Notifizierte Stelle System Typenprüfung des Bauprodukts Werkseigene Produktionskontrolle Prüfungen nach Prüfplan Typprüfung des Bauprodukts Erstinspektion des Werks Regelüberwachungen + Stichprobenprüfung Zertifizierung Nach EN ist bei Brandschutzklappen System 1 anzuwenden. /DE/de/2013/001 Abb. 6: Auszug aus einer Leistungserklärung Leistungserklärung DoP / FK-EU / DE / 2013 / 001 Absperrvorrichtung gegen Brandübertragung in Lüftungsleitungen, Brandschutzklappe FK-EU TROX GmbH Heinrich-Trox-Platz D Neukirchen-Vluyn Die notifizierten Stellen BCCA und IBS haben die Erstinspektion des Werks und der werkseigenen Produktionskontrolle sowie die laufende Überwachung, Bewertung und Evaluierung der werkseigenen Produktionskontrolle nach dem System 1 der Bauproduktenverordnung durchgeführt und das Konformitätszertifikat CPD - BC und CPD /01 ausgestellt. 2 Erklärte Leistung 1 Wesentliche Merkmale Leistungsklasse Baugröße Tragkonstruktion Bauart Einbauart EN 15650:2010 (EI TT) d 125 mm, ρ 600 kg/m 3, Abstand Gehäuse zueinander 100 mm, Nasseinbau in der EI 90 (ho i o) S x 200 Mindestabstand zu tragenden Decke (mit Mörtel) (300 Pa) bis 1500 x Massivdecke Bauteilen 40 mm 800 [mm] Trockeneinbau in d 150 mm, ρ 600 kg/m 3 EI 120 (ho i o) S - der Decke (300 Pa) (Weichschott) Anmerkung: In keinem Fall kann die Leistungsklasse der Brandschutzklappe höher sein als die Leistungsklasse der Wand/ Decke, in der sie installiert ist. In diesem Fall wird die Leistungsklasse der Brandschutzklappe auf die nachgewiesene Leistungsklasse der Wand/Decke reduziert. Leistungserklärung FK-EU 0. Nummer der Leistungserklärung 1. Kenncode des Produkttyps 2. Kennzeichen zur Identifikation des Bauprodukts 3. Verwendungszweck 4. Hersteller, Kontaktanschrift 5. Bevollmächtigter 6 Werbeaussagen vermittelt werden. Denn nur noch das, was in der Leistungserklärung steht, darf auch als wesentliches Bauproduktmerkmal in einer Produktbroschüre stehen. Käufer von Bauprodukten sollten erstens darauf achten, inwiefern die Leistungserklärung der Forderung nach konkreter und umfassender Information gerecht wird. Umso größer ist die Sicherheit, dass das Produkt das zu leisten vermag, was gefordert ist. Zweitens ist zu überprüfen, ob ein Produkt die CE -Kennzeichnung in korrekter Weise trägt. Weitere Informationen: DE/de/2013/ Wesentliche Merkmale Nennbedingungen der Aktivierung/Empfindlichkeit nach ISO : - Belastbarkeit Messfühler - Ansprechtemperatur Messfühler Schließzeit nach EN : Öffnungs- und Schließversuch nach : Dauerhaftigkeit der Ansprechverzögerung nach ISO : - Ansprechen des Messfühlers auf Temperatur und Belastbarkeit Leistung Erfüllt Erfüllt Erfüllt Erfüllt Zyklische Prüfungen nach EN 15650: B(L)F-T-(ST)-TR: Zyklen Erfüllt SFR T (SLC): Zyklen Erfüllt ExMax 15-BF-TR: Zyklen Erfüllt Pneumatischer Stellantrieb: Zyklen Erfüllt Korrosionsschutz gemäß EN : NPD Klappenleckage nach EN 1751: Min. Klasse 2 Gehäuseleckage nach EN 1751: Min. Klasse B Die Leistung des Produkts FK-EU entspricht der erklärten Leistung. Verantwortlich für die 10 Erstellung dieser Leistungserklärung ist allein der Hersteller. 5 Unterzeichnet für den Hersteller und im Namen des Herstellers von Dipl.-Ing. Jan Heymann CE Chief Officer Leiter Qualitätsmanagement Neukirchen-Vluyn, Leistungserklärung FK-EU 6. System zur Bewertung der Leistungsbeständigkeit 7. Notifizierte Stelle 8../. Nur im Falle einer ETB erfordrlich, hier liegt hen vor 9. Erklärte Leistung 10. Erklärung der Leistungskonformität 54 BTGA-Almanach 2014

57 VERLANGEN SIE MEHR INTELLIGENZ VON IHREM PUMPENSYSTEM FORDERN SIE GRUNDFOS isolutions DER INTELLIGENTE SYSTEMANSATZ AUSSCHLIESSLICH FÜR PUMPEN KOMPLETTE INTELLIGENZ AUF ANFRAGE Grundfos isolutions sind speziell für den Pumpenbetrieb entwickelt worden. Durch eine intelligente Kombination von Komponenten und kompetenter Beratung von Grundfos werden Ihre Kosten gesenkt, die Spezifikationszeit reduziert und die Messlatte in Bezug auf energieeffiziente Leistung angehoben. Für mehr Informationen gehen Sie auf

58 Gas-Adsorptionswärmepumpen etablieren sich im Markt Neue Kombination aus Gas-Brennwerttechnik und Zeolith-Wärmepumpe für Ein- und Zweifamilienhäuser Klimaschutz und Energiepreisentwicklung erfordern die verstärkte Nutzung sowohl hocheffizienter Technologien als auch regenerativer Energien. Gas-Adsorptionswärmepumpen verbinden beides in einem Gerät. Sie ermöglichen auch in Zukunft eine klimaschonende und zugleich sichere sowie für den Betreiber bezahlbare Wärmeversorgung. Seit Ende 2013 wird ein solches Gerät für Ein- und Zweifamilienhäuser in den Markt eingeführt. Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Rogatty Viessmann Werke GmbH & Co KG, Allendorf Die bisher effizienteste Technologie zur Wärmeerzeugung, die Brennwerttechnik für Gas bzw. Öl, erzielt Nutzungsgrade bis zu 98 % (Hs). Damit wandelt sie die im Brennstoff enthaltene Energie nahezu vollständig in nutzbare Wärme um. Signifikante Effizienzsteigerungen sind deshalb von dieser Technologie nicht mehr zu erwarten. Eine Möglichkeit, mit einem Brennwert- Wärmeerzeuger dennoch deutlich höhere Nutzungsgrade zu erreichen, ist die Einkopplung von Umweltwärme. Gas-Adsorptionswärmepumpen verbinden die Brennwerttechnik mit der Nutzung von Wärme aus dem Erdreich oder von der Sonne. Gegenüber der herkömmlichen Brennwerttechnik lässt sich so die Effizienz um rund 25 % steigern (Bild 1). Die neue, Ende 2013 in den Markt eingeführte Gas-Adsorptionswärmepumpe Vito sorp 200-F, erreicht gemäß VDI 4650 Blatt 2 1 ) bei einer Vorlauf-/Rücklauf-Temperaturpaarung von 35/28 Celsius einen Jahresnutzungsgrad von 124 % (Hs) (bestätigt durch TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH). 1 ) VDI 4650 Blatt 2, Kurzverfahren zur Berechnung der Jahresheizzahl und des Jahresnutzungsgrads von Sorptionswärmepumpenanlagen Gas-Wärmepumpen zur Raumheizung und Warmwasserbereitung Bild 1: Gas-Adsorptionswärmepumpe Vitosorp 200-F hier mit ergänzendem Speicher-Wassererwärmer. Wärmepumpenmodul leistet bis zu 80 % der Jahresheizarbeit Bei der Gas-Adsorptionswärmepumpe trägt das Wärmepumpenmodul mit kostenloser Wärme aus dem Erdreich die Grundlast der Gebäudebeheizung, während das Gas-Brennwertgerät den Wärmepumpenprozess antreibt und an kalten Tagen die Bedarfsspitzen deckt (Bild 2). Mit Leistungen zwischen 1,6 und 4,8 kw deckt das Wärmepumpenmodul bis zu 80 % der Jahresheizarbeit. Das Gas-Brennwertgerät unterstützt das Wärmepumpenmodul ab einer Heizlast von 4,8 kw und leistet bis zu 11 kw, für die schnelle Trinkwassererwärmung steht eine Boosterleistung von 15 kw zur Verfügung. Vitosorp 200-F ist damit besonders für Einund Zweifamilienhäuser als Neubau, aber auch für teil- und vollsanierte Bestandsobjekte geeignet. Die Gas-Adsorptionswärmepumpe besteht aus dem Brennwert- und dem innovativen Zeolith-Wärmepumpenmodul (Bild 3). Während bei herkömmlichen Elektro-Wärmepumpen der Kälteprozess auf Phasenänderung eines leicht verdampfenden Kältemittels basiert, funktionieren Adsorptionswärmepumpen mit dem festen, stationären Adsorptionsmittel Zeolith und Wasser als Kältemittel. Beide Stoffe sind absolut ungiftig und umweltverträglich. Bei Zeolith (griech. Siedestein) handelt es sich um ein auch in der Natur vorkommendes keramisches Mineral. Dessen mikrofeine Poren können Wasser aufnehmen und binden, wobei gleichzeitig Wärme bei hohen Temperaturen abgegeben wird. Beim Einsatz in der Gaswärmepumpe findet ein Kreislauf statt aus Adsorption (Bindung von Wasserdampf und Abgabe von Sorptionswärme) und Desorption (Freigabe von Wasserdampf und Abgabe von Kondensationswärme). Die freiwerdende Wärme wird zum Heizen genutzt. Der Adsorptions- 56 BTGA-Almanach 2014

59 Technische Trends und Normung Wasser wird dabei ausgedampft (desorbiert) und strömt als Dampf zum Verflüssiger. Im Verflüssiger kondensiert der Wasserdampf und gibt dabei die Kondensationswärme an das Heiznetz ab. Die Wärmezufuhr wird beendet, wenn der Zeolith getrocknet ist. 2. Adsorption Verdampfung In der zweiten Phase wird der im selben Vakuumbehälter unten angeordnete Verdampfer mit dem kondensierten Wasser berieselt. Durch die jetzt zugeführte Umweltwärme verdampft das Wasser an der Verdampferoberfläche, strömt zum Sorber zurück und wird dort vom Sorber adsorbiert. Die dabei abgegebene Wärme gelangt über den Sorber- Wärmetauscher in das Heizsystem. Sobald der Zeolith mit Wasser gesättigt ist, beginnt wieder die Desorptionsphase. Die Umschaltung erfolgt weitgehend ohne technische Schaltvorgänge, es wird lediglich die Rieselpumpe am Verdampfer ein- und ausgeschaltet. Das sorgt für einen betriebssicheren Adsorptionsprozess und macht die Gas-Adsorptionswärmepumpe so robust wie ein Gas-Brennwertgerät. Bild 2: Gas-Brennwert-Wärmezelle (1), Nachschalt- Wärmetauscher (2), Systemtrennung (3), Hochtemperatur-Sorberkreispumpe (4), Niedertemperatur- Sorberkreispumpe (5), Heizkreispumpe (6), Pumpe Wärmequelle (7), interner Prozesspuffer (8), Regelventil (9) und Wärmepumpenmodul (10). prozess wird durch den Gasbrennwertkessel angetrieben, die Effizienzsteigerung erfolgt durch Einkopplung von Umweltwärme (Erdwärme oder Solar). Funktionsprinzip Der Zeolith hat die Eigenschaft, Wasserdampf zu adsorbieren und dabei Bindungswärme im Temperaturbereich bis zirka 120 C abzugeben. Im Gegensatz zur klassischen Kompressionswärmepumpe ist der Vorgang von Wärmeaufnahme und -abgabe in der Adsorptions-Wärmepumpe periodisch, erfolgt also in zeitlich unterschiedlichen Betriebsphasen (Bild 4): 1. Desorption Verflüssigung In dieser Phase wird dem mit Zeolith beschichteten Wärmetauscher dem Sorber Wärme zugeführt. Das im Zeolith gebundene Das besondere Konstruktionsprinzip der Gas-Adsorptionswärmepumpe ist der direkt mit Zeolith beschichtete Sorber und der Hochleistungs-Filmverdampfer. Im Vergleich zu Lösungen, bei denen der Zeolith als lose aufgeschüttetes Granulat den Wärmetauscher umgibt und deshalb nur punktförmig dessen Oberfläche berührt, hat der beschichtete Wärmetauscher eine vielfach größere Wärmeübertragungsfläche. Zusammen mit der effizienten Filmverdampfung auf der Verdampferoberfläche ist eine hohe Wärmepumpenleistung bei gleichzeitig kompakten Abmessungen und hohem Jahresnutzungsgrad möglich. Günstige Wärmequellen-Erschließung Zur Erschließung der Wärmequelle für Vitosorp 200-F mit Erdsonden reichen in der Regel Bohrtiefen von etwa 50 bis 60 Metern. Die Bohrkosten können deshalb um bis zu 50 % niedriger sein als bei Erdsondenbohrungen für herkömmliche Kompressionswärmepumpen vergleichbarer Leistung. Für die geringen Bohrtiefen ist normalerweise auch kein schweres Gerät erforderlich. Hier bieten sich neben den herkömmlichen Verfahren an entsprechend geeigneten Standorten auch Verdrängungsbohrverfahren an. Dabei wird während des Bohrvorgangs das Bohrgut im Bohrloch lediglich verdrängt und nicht ausgespült oder ausgeblasen. Bild 3: Das Wärmepumpenmodul der Vitosorp 200-F nutzt kein synthetisches Kältemittel, sondern natürliches Wasser; der obere Bereich zeigt den mit Zeolith beschichteten Wärmetauscher. Installation und Service wie bei der bekannten Gas-Brennwerttechnik Anlagenplanung, Montage und Service von Gas-Adsorptionswärmepumpen wie der Vitosorp 200-F stellen an den Fachhandwerker keine neuen Anforderungen. Bis auf wenige Details entsprechen diese Tätigkeiten den Arbeiten an üblichen Gas-Brennwertgeräten. So ist das Gerät in jeder geschlossenen Warmwasserheizung einsetzbar. Ideal ist die Kombination mit Flächenheizungen, da niedrige Systemtemperaturen die volle Ausschöpfung der Effizienzpotenziale ermöglichen. Zur Warmwasserbereitung bietet sich die Kombination mit einem üblichen Speicher- Wassererwärmer an, auch mit bivalenten Speichern zur Einkopplung von Solarthermie für die Trinkwassererwärmung (Bild 5). Auch der Installationsaufwand entspricht im Wesentlichen dem üblicher Gas-Brenn- BTGA-Almanach

60 wertgeräte. Wärmepumpenmodul und Gas- Brennwertgerät werden für die einfache Einbringung getrennt angeliefert. Für den Aufstellort bestehen keine Einschränkungen. Mit seinen kompakten Abmessungen (600 mm breit, 595 mm tief, mm hoch) fügt sich das Gerät ideal in gängige Küchenraster ein und kann daher auch im Wohnbereich aufgestellt werden. Dazu tragen auch die umweltneutralen Betriebsstoffe und das niedrige Betriebsgeräusch bei. Die gas- und wasserseitigen Anschlüsse sowie das Abgassystem werden wie bei einer üblichen Gas-Brennwertheizung gehandhabt. Durch die integrierte Systemtrennung lässt sich die Gas-Adsorptionswärmepumpe problemlos mit bestehenden Heizsystemen kombinieren. Lediglich zwei weitere Anschlüsse müssen zur Erdwärmesonde bzw. zum Erdwärmekollektor gelegt werden. Bild 4: Die Adsorptionswärmepumpe wird periodisch mit den Phasen aus Adsorption (Aufnahme und Bindung von Wasserdampf) und Desorption (Freigabe von Wasserdampf) betrieben. Sowohl die Adsorptionsals auch die Verflüssigungswärme werden zum Heizen genutzt. Die Erstinbetriebnahme ist durch den integrierten Inbetriebnahmeassistenten besonders komfortabel. Die Assistenzfunktion startet automatisch nach dem Einschalten und führt alle erforderlichen Abläufe für den Erststart selbständig durch. So initiiert und überwacht sie das Füllen und Entlüften des Prozess- und des Sekundärkreises, führt den Aktorentest durch und erfragt verschiedene Einstellparameter (Bild 6). Darüber hinaus stellt sich das Gerät mit seiner Verbrennungsregelung Lambda Pro Control selbständig auf die jeweilige Gasart ein, Einstellarbeiten sind nicht erforderlich. Ein besonderes Merkmal der Gas-Adsorptionswärmepumpe ist die Möglichkeit, einen automatisierten hydraulischen Abgleich durchzuführen. Der Fachhandwerker kann damit in der Regel in weniger als einer Stunde die Optimierung der gesamten Anlagenhydraulik durchführen. Die Effizienz der gesamten Anlage Heizkreis und Wärmeerzeuger kann so nochmals deutlich gesteigert werden. Bild 5: Prinzip-Beispiel für eine Anlage mit Gas-Adsorptionswärmepumpe, Erdwärmesonde und thermischer Solaranlage zur Trinkwassererwärmung. Wartungs- und Servicearbeiten an der Vitosorp 200-F sind identisch mit denen von Vitodens Gas-Brennwertgeräten. Das Wärmepumpenmodul ist hermetisch geschlossen und damit über die gesamte Nutzungsdauer wartungsfrei. Alle wichtigen Komponenten wie zum Beispiel der MatriX-Zylinderbrenner und der Inox-Radial-Edelstahl-Wärmetauscher (10 Jahre Garantie auf Undichtigkeiten durch Korrosion, garantie) sind gut und von vorne zugänglich. 58 BTGA-Almanach 2014

61 Technische Trends und Normung Fazit Gas-Adsorptionswärmepumpen für Einfamilienhäuser verbinden Brennwerteffizienz mit Umweltwärme und erzielen gegenüber Brennwertkesseln deutlich höhere Nutzungsgrade. So benötigt die Ende 2013 neu in den Markt eingeführte Vitosorp 200-F durch Einkoppeln von Erdwärme mittels einer gasbetriebenen Zeolith-Wärmepumpe rund 25 % weniger Brennstoff. Da das Wärmepumpenmodul hermetisch geschlossen ist, erfordert es während der gesamten Nutzungsdauer keine Wartung. Deshalb lässt sich die Gas- Adsorptionswärmepumpe bei Montage, Betrieb und Service praktisch wie ein Gas- Brennwertgerät handhaben einziger Unterschied ist der zusätzliche Anschluss von Erdwärmesonden bzw. -kollektoren. Gas-Adsorptionswärmepumpen sind damit prädestiniert, in die Jahre gekommene Gasgeräte abzulösen. Bild 6: Inbetriebnahmeassistent im Einsatz. Reflex. Weil es immer ums Ganze geht. Ganz gleich, ob Heizung, Klima oder Wasser management: Verlassen Sie sich auf höchstes Know-how und perfekte Funktionalität von Reflex. Vom Membran-Druckausdehnungsgefäß im neuen, grauen Look bis zur preisgekrönten Control Steuerung, die in der Kombi nation von Druckhaltung, Entgasung und Nachspeisung den abso luten Maßstab setzt. Mehr unter Reflex Winkelmann GmbH Gersteinstraße Ahlen, Germany

62 Dynamischer hydraulischer Abgleich von Heizungs- und Kühlanlagen Der Dynamische hydraulische Abgleich reduziert den Zeitaufwand für das Einregulieren von Strangarmaturen deutlich und optimiert Betriebszustände der Anlage Dipl.-Ing. Walther Tillner, Leiter Marketing, Fa. Oventrop GmbH & Co. KG Der hydraulische Abgleich von Heizungsund Kühlanlagen mit mehreren Strängen ist eine wesentliche Voraussetzung für einen energieeffizienten Betrieb. Gerade die mangelhafte Verteilung des Heiz- bzw. Kühlmittelvolumenstromes erhöht extrem den Ener- gieverbrauch und reduziert damit gleichzeitig den Komfort der Anlagen (Abb. 1 und 2). Heizungs- und Kühlanlagen durchlaufen innerhalb eines Jahres verschiedene Betriebszustände. Dabei entfällt die längste Zeit auf den Teillastbetrieb. Aber auch der Volllastbetrieb ist entsprechend zu berücksichtigen. Beide Betriebszustände sind durch einen hydraulischen Abgleich zu regeln (vgl. Abb. 3). Der dynamische hydraulische Abgleich lässt sich mit folgenden Oventrop Armaturen bewerkstelligen: Hydrocontrol VTR Strangregulierventil als Messventil (evtl. auch als Drosselarmatur) Hydromat DTR Differenzdruckregler hält einen minimal erforderlichen strangseitigen Differenzdruck konstant (siehe Abb. 4 und 5) Einregulieren von Strangarmaturen Das hydraulische Einregulieren speziell der Strangarmaturen kann erfahrungsgemäß sehr aufwendig sein. Herkömmliche Einregulierungsmethoden erfordern oftmals mehrere Durchgänge beim Einstellen der Strangarmaturen. Der Grund dafür ist, dass jede geänderte Einstellung an einem Strangregulierventil gleichzeitig den Durchfluss in anderen Strängen ändert. Wird bei der Kontrollmessung an einer der ersten einregulierten Armaturen eine zu große Abweichung festgestellt, muss daher ein weiterer Einregulierungsdurchgang vorgenommen werden. Dieses ist sehr zeit- und arbeitsaufwendig. Die richtige Wahl von Strangarmaturen und geeigneten Messmethoden kann den Aufwand erheblich reduzieren. Daher ist die Dynamische Einregulierung zu bevorzugen. Voraussetzung ist der Einsatz von Strangregulierventilen (z. B. Hydrocontrol VTR/MTR ) im Vorlauf und Differenzdruckreglern (z. B. Hydromat DTR ) im Rücklauf. Das Strangregulierventil muss dabei mit einem Messadapter zur Aufnahme der Impulsleitung des Differenzdruckreglers und gleichzeitiger Messmöglichkeit ausgestattet sein. Differenzdruck p Abb.1: nicht einregulierte Anlage. pungeregelt pkonstant Teillastbereich Auslegungspunkt pgleitend Anlagenkennlinien Pumpenkennlinie Abb.2: einregulierte Anlage. Abb. 3: Volllast und Teillastbetrieb. Volumenstrom V. 60 BTGA-Almanach 2014

63 Technische Trends und Normung Die Dynamische Einregulierung basiert auf der Einregulierung des Durchflusses im Strang. Dazu wird ein minimal erforderlicher Differenzdruck am Differenzdruckregler eingestellt (ggf. in Kombination mit der Voreinstellung der Strangregulierventile). Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass jeder Strang nur einmal einreguliert wird. Der Arbeits- und Zeitaufwand kann dadurch minimiert werden. Einmal auf den entsprechenden Durchfluss eingestellt, hält der Differenzdruckregler selbst dann den Durchfluss konstant, wenn noch die restlichen Stränge einreguliert werden. Abb. 6: System-Beispiel: Armaturenkombination für den Dynamischen hydraulischen Abgleich. Vorgehensweise bei der Dynamischen Einregulierung und Verwendung des Messgerätes (Abb. 7): 1. Strang-Volumenströme (Sollwerte) bestimmen 2. Thermostatventile öffnen (Thermostatkopf demontieren) und voreinstellen Abb. 7: Dynamische Einregulierung. Das neue Oventrop Messsystem OV- DMPC mit USB-Schnittstelle kann zum vereinfachten Einregulieren genutzt werden. Das OV-DMPC bestimmt über einen USBfähigen Messumwandler den Differenzdruck und ermittelt permanent den Durchfluss im Strang. Durch die Änderung des Differenzdruckes im Strang (mittels Drehen am Differenzdruckregler Hydromat DTR ) ändert sich auch der Durchfluss bis der gewünschte Sollwert erreicht ist. Somit ist der Strangdifferenzdruck für den Volllastbetrieb eingestellt und wird auch im Teillastbetrieb nicht überschritten. Fazit: Der Dynamische Hydraulische Abgleich ist die ideale Lösung für das Einstellen von Durchflüssen in den Strängen von Heizungsund Kühlanlagen. Eine Armaturenkombination aus Strangregulierventil und Differenzdruckregler ermöglicht das Einregulieren aller Betriebszustände (Teillast- und Volllastbetrieb). Dabei werden sowohl die Durchflüsse als auch der Differenzdruck einreguliert. Letzterer ist speziell für den Teillastbereich wichtig. Geräuschentwicklungen an Regelventilen (z. B. Thermostatventilen) werden vermieden. 3. Pumpe auf Nennleistung/Förderhöhe einstellen 4. Beginn der Einregulierung am pumpennahen Strang Abb. 4: Hydrocontrol VTR Strangregulierventil. 5. Volumenstrom am Strangregulierventil (stetige Messung) ermitteln 6. erforderlichen Volumenstrom durch Reduzierung des Strang-Differenzdruckes am Differenzdruckregler einstellen Abb. 5: Hydromat DTR Differenzdruckregler. BTGA-Almanach

64 Behaglich, effizient und wirtschaftlich Studie zu Lebenszykluskosten und thermischer Behaglichkeit vergleicht verschiedene Heiz- und Kühllösungen für Bürogebäude Wirtschaftlichkeit ist im heutigen Büro- und Gewerbebau das Planungskriterium Nr. 1. Hinzu kommen steigende Nutzeranforderungen an die Ausstattung, den Komfort und das Innenraumklima. Dabei sind energieeffiziente Heizund Kühlsysteme heute nicht bloß eine Option, sondern vielmehr fester Bestandteil eines wirtschaftlichen Gebäudekonzeptes und damit wichtig für die erfolgreiche Vermarktung moderner Immobilien. Die nachfolgend vorgestellte Studie vergleicht deshalb anhand eines Bürogebäudes die Lebenszykluskosten und Kennwerte zur Beurteilung der thermischen Behaglichkeit von Heiz- und Kühllösungen auf Basis von Betonkernaktivierungssystemen mit denen herkömmlicher Klimatisierungslösungen wie Gebläsekonvektoren und VVS-Systeme. Dipl.-Ing. (FH) Holmer Deecke, Abteilungsleiter im Bereich Engineering und Design, Uponor Dr.-Ing. Jan Babiak, Projektmanager im Bereich Engineering und Design, Uponor Zur Untersuchung der Vollkosten sowie der erreichbaren thermischen Behaglichkeit verschiedener Heiz- und Kühlsysteme für Gewerbegebäude wurde ein typisches Bürogebäude mit einer Fläche von m² ausgewählt. Dieses besteht aus Einzel- und Großraumbüros sowie einem Atrium, um verschiedene Konstellationen zu untersuchen und ein möglichst repräsentatives Gebäudemodell darzustellen. Die von Equa Simulations Oy (Finnland) durchgeführte Gebäudesimulation (IDA-ICE) umfasst die Bewertung der betrachteten Systeme zur Beheizung und Kühlung für 10 Gebäudestandorte in 5 Ländern. Alle Kostenanalysen wurden von Mott Mac Donald, einem weltweit agierenden Consultant und Engineering-Unternehmen für Gebäudetechnik bereitgestellt. Luft versus Wasser: Systeme im Vergleich Um einen objektiven Vergleich der HLK- Systeme zu ermöglichen, mussten die Gesamtsysteme mit allen Komponenten von der Wärme- bzw. Kälteversorgung über deren Verteilung bis hin zur Übergabe an den Raum berücksichtigt werden. Die Heiz-/ Kühlzentrale sowie alle Anlagen-Komponenten wurden anhand der Heiz- und Kühllasten sowie der erforderlichen Luftwechselraten aus dem Simulationsmodell dimensioniert. Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der Anlagenkonfigurationen in den einzelnen Varianten. So wurde zur Versorgung der Bauteilaktivierung eine Variante mit separater Bereitstellung von Heiz- und Kühlenergie über einen Brennwert-Heizkessel sowie eine Kältemaschine betrachtet. Eine weitere Variante arbeitet mit einer erdgekoppelten, reversierbaren Wärmepumpe, deren Sonden im Sommer für die passive Kühlung sowie eine Regeneration der Wärmequelle sorgen. Die beiden luftgestützten Varianten arbeiten jeweils mit einer separaten Wärme- und Kälteversorgung. Bei der Varianten mit Gebläsekonvektoren, die an der Decke über den Fenstern installiert sind, wird der hygienisch erforderliche Außenluftvolumenstrom über ein Zentralgerät mit Wärmerückgewinnung und Kühlung aufbereitet und bereitgestellt. Für die Varianten mit TAB-S- wird der hygienisch erforderliche Luftwechsel ebenfalls über ein Zentralgerät mit WRG eingebracht. Die hier vorgestellten Ergebnisse der Studie beziehen sich auf den Standort Hamburg. Das Gebäudemodell entspricht den Anforderungen der EnEV Bild 1 zeigt Grundriss und planerische Eckdaten sowie die daraus hervorgehenden Sollwerte und internen Lasten. Tabelle 1: Übersicht der betrachteten Heiz- und Kühlsysteme. 62 BTGA-Almanach 2014

65 Technische Trends und Normung Das VVS-System arbeitet je nach interner Last als sogenanntes Nur-Luft-System mit variablem Luftvolumenstrom, der zentral in einem kombinierten Zu- und Abluftgerät mit Entfeuchtung aufbereitet und über ein Kanalnetz an die Räume übergeben wird. Die Abluft der innenliegenden WCs ist in allen Varianten an eine separate Lüftungsanlage angeschlossen. Ermittlung der Gesamtkosten Die Lebenszykluskostenberechnung wurde für alle Varianten mithilfe der Kapitalwert- Methode über einen Betrachtungszeitraum von 15 Jahren vorgenommen. Dabei werden alle Zahlungen im Betrachtungszeitraum unter Berücksichtigung der jeweiligen Teuerung beispielsweise für Brennstoff auf den Anfangszeitraum diskontiert. Die wirtschaftlichste gebäudetechnische Lösung ist diejenige mit dem geringsten Kapitalwert der Gesamtkosten über den Betrachtungszeitraum. Aufgrund der unterschiedlichen Lebensdauer der verschiedenen Komponenten ergeben sich sowohl Ersatzinvestitionen als auch Restwerte nach Ablauf des 15-jährigen Betrachtungszeitraums, die jeweils berücksichtigt wurden. So müssen in Anlehnung an die Nutzungszeiträume der VDI 2067 Ventilatoren und Pumpen nach etwa 10 Jahren mit den dann zu erwartenden Wiederbeschaffungswerten ersetzt werden, während langlebige Komponenten wie die thermische Bauteilaktivierung oder die Erdsonden den Betrachtungszeitraum mit einem Restwert überdauern. In den Lebenszykluskosten finden gem. EU-Verordnung 244:12 außerdem folgende Kostenarten Berücksichtigung: Investitionskosten einschl. Material- und Lohnkosten, Projektmanagement- und Planungskosten. Betriebskosten einschl. Wartung, Instandsetzung. Ersatzinvestition für Anlagenkomponenten. Energiekosten und Nebenkosten wie Anschluss und Zählergebühren. (372 Euro/m²). Aufgrund der Erdsondenbohrungen liegen die Kosten für TAB-S mit Erdwärmepumpe mit 435 Euro/m² zunächst deutlich über den Investitionskosten der anderen Systeme. Dieses Bild kehrt sich allerdings bei der Betrachtung der Energiekosten entsprechend um, sodass die Energieverbrauchskosten einschließlich Hilfsenergien für das TAB-S mit erdgekoppelter Wärmepumpe unter 3 Euro/m²a liegen, während das VVS-System Energiekosten von über 7 Euro/m²a erzeugt (Bild 3). Hier wirkt sich insbesondere die Nutzungsmöglichkeit freier Kühlung (ca. 70% des Jahreskühlenergiebedarfs) aber auch die hohe Effizienz niedriger Systemtemperaturen im Heizbetrieb besonders positiv für die thermische Bauteilaktivierung aus. Auswertung der Gesamtkosten Die in Bild 4 dargestellten Gesamtkosten beziehen sich als Kapitalwert aller Aufwendungen aus einen Zeitraum von 15 Jahren und enthalten eine eher moderate mittlere Preissteigerung von 3 % pro Jahr für Gas und Strombezug. Für das TAB-S mit Gas-Brennwertkessel und einer separaten Kältemaschine ergeben sich die geringsten Gesamtkosten aller betrachteten Varianten. Auf etwas glei- Investitions- und Energiekosten im Überblick Die Auswertung der Investitionskosten zeigt Bild 2. Für die Bauteilaktivierung in Verbindung mit einem Gas-Brennwertkessel und einer Kältemaschine ergeben sich mit 271 Euro/m² insgesamt die geringsten Investitionskosten gefolgt vom VVS-System (292 Euro/m²) und den Gebläsekonvektoren Bild 1: Grundriss und Planungsdaten des Gebäudemodells. BTGA-Almanach

66 chem Kostenniveau folgen dann TAB-S mit erdgekoppelter Wärmepumpe sowie das VVS-System. Liegen die jährlichen Teuerungsraten für Gas und Strom im Mittel höher als in dieser konservativen Berechnung angenommen, so ist das Gesamtsystem TAB-S mit Erdwärmepumpe wirtschaftlicher als ein VVS-System, wie die errechneten Energiekosten der Varianten zeigen. Bild 2: Investitionskosten der Varianten im Überblick Thermische Behaglichkeit im Vergleich In der vorliegenden Studie wurden für die verschiedenen Anlagensysteme Kennwerte des Innenraumklimas näher untersucht und gegenübergestellt. Somit erfolgt neben einer Betrachtung der energetischen Effizienz und der Gesamtkosten verschiedener Anlagensysteme auch eine Bewertung der erreichbaren thermischen Behaglichkeit. Hierzu werden die innenraumklimatischen Kennwerte PMV und PPD genutzt. Der PMV- Index (predicted mean vote) beschreibt die mittlere subjektive Klimabewertung der Raumnutzer. Der PPD-Index stellt hingegen den Prozentsatz der Raumnutzer dar, die mit den raumklimatischen Verhältnissen nicht zufrieden sind. Je weiter die Solltemperatur von 22 C im Winter und 24,5 C im Sommer abweicht, desto höher ist der Anteil an Unzufriedenen (Bild 5). Bild 3: Energiekosten für Heizung, Kühlung und Hilfsenergie. Der Vergleich der thermischen Behaglichkeit in dieser Studie zeigt, dass die Varianten mit Bauteilaktivierung unter den untersuchten Varianten am ehesten als thermisch behaglich (PMV = 0) zu erachten sind und somit die beste Einstufung erhalten. Der PMV liegt in einem südlich ausgerichteten Raum unter dem Dach bei TAB-S zu 49 % der Nutzungszeit in der Klasse A, der gleiche Raum mit einem VVS- oder Gebläsekonvektoren- System hingegen befindet sich % der Nutzungszeit in der Klasse A (Bild 6). Die Kühlung durch luftbasierte Systeme funktioniert im Wesentlichen durch Konvektion. Ohne gekühlte Strahlungsflächen werden größere Luftmengen und mehr Kühlenergie zur Erreichung derselben operativen Temperatur benötigt. Dies geht einher mit höheren Investitions- und Energiekosten. Darüber hinaus besteht das Risiko, dass sich die Anzahl unzufriedener Raumnutzer aufgrund von Zugluft oder Geräuschentwicklung erhöht. Bild 4: Gesamtkosten als Kapitalwert aller Kostenarten über einen Betrachtungszeitraum von 15 Jahren. 64 BTGA-Almanach 2014

67 Technische Trends und Normung Fazit Die Studie zeigt, dass wasserbasierte Heizund Kühlsysteme, kombiniert mit einer auf den hygienischen Luftwechsel ausgelegten Lüftungsanlage bezüglich des Energieverbrauchs und der thermischen Behaglichkeit ein Optimum darstellen. Durch die Installation einer thermischen Bauteilaktivierung befindet sich das anhand des PMV bewertete Raumklima bis zu 25 % länger in der Behaglichkeits-Klasse A der ISO-Norm 7730 und wird somit höchsten Anforderungen an das Raumklima gerecht. Darüber hinaus können die Gesamtkosten im Vergleich zur Variante TAB-S in Bild 4 gegenüber konvektiven Systemen um 13 % (VVS-Systeme) und bis zu 28 % (Gebläsekonvektoren) gesenkt werden und führen somit zu einer kosteneffizienten Lösung. Bild 5: PMV-Index zur Bewertung der thermischen Behaglichkeit und Anforderungsklassen der ISO Bild 6: Jahresdauerlinien des PMV-Index sowie der operativen Raumtemperatur der betrachteten Varianten. BTGA-Almanach

68 Witness-Test bei Präzisionsklimasystemen: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser Entscheidet sich ein RZ-Betreiber für eine bestimmte Klimatisierungslösung, geht er damit eine lange Bindung zu Hersteller und Produkt ein. Denn die in Rechenzentren eingesetzten Präzisionsklimasysteme haben eine Nutzungsdauer von etwa zehn bis 15 Jahren. Entscheidende Faktoren bei der Kaufentscheidung sind Energieeffizienz und Leistungsangaben. Folgerichtig wird erwartet, dass die angegebenen Werte auch in der Praxis erreicht werden. Wer es genau wissen will, kann sein Präzisionsklimasystem individuell testen lassen: Beim Witness-Test werden Kühlleistung und Energieverbrauch in einem kalibrierten Testcenter überprüft dass kann sich gerade bei Großanlagen schnell bezahlt machen. Dipl.-Ing. / Wirt.-Ing. Stephan Hülskamp (Leiter Prüfstand), Stulz, Hamburg Sebastian Beyer (Stellvertretender Leiter Prüfstand), Stulz, Hamburg Papier ist geduldig, das gilt nicht selten auch für die Leistungsangaben von Klimageräten. Zwar sind die technischen Spezifikationen grundsätzlich durch die Messnorm Prüfung zur Feststellung der Gesamtkühlleistung nach DIN EN geregelt, Anbieter neigen naturgemäß jedoch dazu, ihre Klimalösungen in einem möglichst positiven Licht erscheinen zu lassen. Zwischen Theorie und Praxis können sich dann durch- aus gravierende Unterschiede zeigen. Da Rechenzentrumskühlung ein teures Gut ist, summieren sich versteckte Minderleistungen leicht zu Investitionsbeträgen in Höhe von mehreren hunderttausend Euro. Hinzu kommt: Steigende Energiepreise lassen die Betriebskosten für eine mäßig abgestimmte RZ-Klimatisierung schnell anwachsen, so dass ein wirtschaftlicher RZ-Betrieb quasi nicht mehr gegeben ist. Stimmen die angegebenen Leistungs- und Wirkungsgradwerte des Klimasystems nicht, können in der Folge hohe Stromkosten entstehen, und dies über Jahre hinweg. Individuelle Prüfung liefert zuverlässige Leistungsdaten Die Leistungswerte einer Klimalösung werden maßgeblich von der Qualität der verwendeten Klimakomponenten, den Betriebspunkten von Teillastsystemen wie Verdichtern, Pumpen und Lüftern sowie von den jeweiligen Umgebungsbedingungen bestimmt. Temperatur und Luftfeuchte von Zu- und Abluft sowie die zu kühlenden Abwärmemengen beeinflussen sowohl Kälteleistung als auch Energieeffizienz. Doch diese Faktoren unterscheiden sich von Rechenzentrum zu Rechenzentrum. Um schon im Planungsvorfeld eine optimale Dimensionierung der RZ- Klimatisierung sicherzustellen, erwarten IT- Kunden deshalb zunehmend einen genauen Nachweis der Klimaleistungsdaten. Einige Hersteller reagieren auf diese Forderungen und bieten ihren Kunden deshalb individualisierte Leistungstests an, darunter auch der Hamburger Präzisionsklimatisierungsspezialist Stulz. Leistungsmessung als wichtige Planungshilfe Auf rund 700 qm Fläche betreibt Stulz eine der modernsten Prüfeinrichtungen für Klimatechnik in Europa (Abb.1). Ausgerüstet mit zwei separaten Klimakammern und insgesamt vier Konditionierungsanlagen stellt die Testanlage eine Kälteleistung von bis zu 1000 kw im Rückkühlerbetrieb bereit und erreicht einen Luftvolumenstrom von m³/h. Kunden erhalten hier zu- Abb. 1: Auf rund 700 qm Fläche betreibt Stulz eine der modernsten Prüfeinrichtungen für Klimatechnik in Europa. Die Anlage bietet zwei separate Klimakammern und vier Konditionierungsanlagen. 66 BTGA-Almanach 2014

69 Technische Trends und Normung verlässige Aussagen über Leistung und Energieverbrauch ihrer Stulz-Klimalösungen. Und dies völlig unabhängig davon, ob das geplante Rechenzentrum künftig in London, Hongkong oder Dubai stehen soll denn Rücklufttemperatur und andere Betriebsparameter können im Testcenter nach individuellen Vorgaben simuliert werden. Die messtechnische Überprüfung im Testcenter unterstützt Fachplaner und Betreiber bei der passgenauen Auslegung der Klimatechnik. Die umfangreiche Dokumentation gilt außerdem als technischer Nachweis über Kühlleistung und Energieeffizienz. Deshalb gehören im europäischen Ausland Leistungstests nach individuellen Kundenvorgaben mittlerweile zum festen Standardprozedere. Da etwa in England die Verbindlichkeit von Leistungsangaben strenger geregelt ist, verschaffen sich Fachplaner und Betreiber so schon im Vorfeld Gewissheit über die Leistungs- und Energieverbrauchsdaten der RZ-Kühlung. Ein Trend, der sich auch in Deutschland durchsetzen könnte, zumal die Energieeinsparungsverordnung (EnEV) mittlerweile bei Klimaanlagen über 12 kw energetische Inspektionen verpflichtend vorsieht und bei Neuinstallationen höhere Maßstäbe anlegt. Kalkulationssicherheit bei der Berechnung der Energieeffizienz Ursprünglich als interne Prüfeinrichtung konzipiert, um schon während der Konstruktions- und Entwicklungsphase neue Prototypen testen zu können, stellt Stulz heute sein Prüfcenter auch Fachplanern und Rechenzentrumsbetreibern zur Verfügung. Das Testcenter ist zugelassen für Prüfungen nach DIN EN (Leistung von Luftkonditionierern, Flüssigkeitskühlsätzen und Wärmepumpen), EN 1216 (Wärmeaustauscher - Luftkühler und Lufterhitzer für erzwungene Konvektion) und ISO 9614 (Schallleistungspegel). Die Testläufe unter kundenspezifischen Bedingungen zeigen die Kälteleistung der Klimatisierungslösungen im Feldeinsatz und geben Kunden damit Kalkulationssicherheit bei der Berechnung der zu erwartenden Energiekosten. Zur Leistungsermittlung stehen dabei das Kalorimeteroder das Luft-Enthalpieverfahren zur Wahl beide Prüfmethoden sind in der Norm zugelassen. Beim Luft-Enthalpieverfahren wird die Leistung über den Luftvolumenstrom und die dazugehörigen Ein- und Austrittsbedingungen der Luft bestimmt. Das Kalorimeter- Verfahren eignet sich insbesondere für die Simulation von Teillastbedingungen im Rahmen sogenannter Full-Load-Tests. Gebäudetechnik Modern und zuverlässig: Unser Auftrag! Unsere Werte! Ausstattung, Wartung, Betrieb die beste Technik ist die, die stets verlässlich funktioniert. Heute, morgen und in Zukunft. Wir gehen für Sie den einen Schritt weiter. WISAG heißt Wertschätzung! WISAG heißt Einsatz! WISAG heißt bunt! BTGA-Almanach

70 Abb.2: Im Konditionierungsbetrieb simuliert die Klimakammer eine herkömmliche Doppelboden-ULK mit variabler Wärmelast und vorgegebener Luftfeuchte. Abb.3: Seitenkühler eignen sich speziell für kleine und mittelgroße Rechenzentren. Die konsequente Trennung von Kalt- und Warmluft mittels Kaltgangeinhausung macht zusätzlich hohe Energieeinsparungen möglich. Maßgeschneiderte Testszenarien Das Stulz-Testzentrum bietet drei wesentliche Testszenarien: den Konditionierungsbetrieb, die Simulation einer RZ-Kühlung mit ergänzender Kalt- bzw. Warmgang-Einhausung sowie den Umweltsimulationsbetrieb für die Darstellung spezifischer Außenluftbedingungen. Alle Tests können mit variablen Wärme- und Luftmengen und individuellen Luftfeuchtewerten durchgeführt werden auch die gewünschten Rücklufttemperaturen lassen sich exakt simulieren. Erstes Szenario: Der Standardtest Der Konditionierungsbetrieb entspricht dem üblichen Standardtest, hier werden alle wichtigen Leistungsdaten dokumentiert. Das Testszenario simuliert eine herkömmliche ULK-Klimatisierung, mit oder ohne Doppelboden, dabei sind die Temperaturen sind in einem Bereich von - 20 bis + 55 Celsius frei regelbar; die Messdaten stehen anschließend in der Leitwarte in Echtzeit zur Verfügung und können dort ausgegeben und analysiert werden (Abb. 2). Zweites Szenario: Simulation eines Seitenkühler-Systems mit Kaltgang- Einhausung In den letzten Jahren hat sich im Rechenzentrumsbereich das Kaltgang- bzw. Warmgang-Prinzip bewährt. Leicht zu installierende Schottwände trennen dabei die warme Abluft der Server von der kalten Zuluft. Die konsequente Trennung von Kalt- und Warmluft verhindert eine chaotische Luftführung, d. h. die Vermischung der warmen Abluft der Server mit der bereits herunter gekühlten Raumluft. Dieses Prinzip reduziert nicht nur den Klimastromverbrauch, sondern ermöglicht auch die optimale Steuerung der Rücklufttemperaturen (Abb.3). Die Rücklufttemperatur ist ein entscheidender Wert im Kältesystem eines Rechenzentrums denn je höher dieser Wert ist, desto effizienter können die Verdichter im Innengerät arbeiten. Grenzen setzt hier die empfindliche IT-Technik bzw. die Temperaturfenster der für die RZ-Klimatisierung als De-facto-Standard geltende ASHRAE-Richtlinie Temperaturen von etwa 27 Grad Celsius gelten heute als erstrebenswert. Drittes Szenario: Test von Innen- und Außengeräten im Verbund Dank der separaten Klimakammern können im Prüfcenter von Stulz ebenfalls komplette Kältesysteme im Verbund, also als Gesamtsystem mit Innen- und Außengeräten getestet werden. Die Kammern eins und zwei lassen sich dazu miteinander koppeln. In der ersten Klimakammer wird durch die Konditionierungsanlagen die gewünschte Wärmelast erzeugt diese entspricht der erwarteten IT-Last des Rechenzentrums und durch das zu prüfende Innengerät heruntergekühlt. Die Innengeräte können dabei sowohl als Kompressor- (DX) oder als Kaltwasser-System (CW) ausgeführt sein. In der zweiten Klimakammer lassen sich ergänzend die jeweils länderspezifischen Außenbedingungen simulieren, um die Wärmeabfuhr über Rückkühler oder Kaltwassersätze darzustellen. Alles in allem sind RZ-Betreiber und Fachplaner gut beraten, ihre Hersteller stärker in die Pflicht zu nehmen und das Angebot eines Leistungstest unter kundenspezifischen Bedingungen für sich zu nutzen. Das gilt besonders, wenn es im Rahmen von Großprojekten um hohe Gerätestückzahlen geht. Hier macht sich die Investition in einen Leistungstest schnell bezahlt. Dabei ist nicht nur der Leistungsnachweis an sich ausschlaggebend, denn auch die Begleitdokumentation zum Witness-Test stellt einen bleibenden Mehrwert dar. Sie kann im späteren Rechenzentrumsbetrieb gute Dienste leisten, etwa als Grundlage für die Parametrierung der RZ- Kühlung. 68 BTGA-Almanach 2014

71 Das neue Sonderheft! Ausgabe Februar 2014 MAGAZIN FÜR GEBÄUDE- UND ENERGIETECHNIK SONDERHEFT Gebäudeentwässerung 2014 Entwässerung vom Dach bis zur Kellersohle! studiodg - Fotolia.com Planung Ausführung Wartung Forschung und Lehre Praxiswissen Marktübersicht Brandschutz Produkte Das Sonderheft zum Thema Gebäudeentwässerung 2014 sollte in keinem Haustechnik-Fachbetrieb fehlen. 132 Seiten stark! Sichern Sie sich Ihr persönliches Exemplar (Einzelpreis 10,- inkl. MwSt. inkl. Versand)! Heftbestellungen bitte schriftlich an: leserservice@strobel-verlag.de Kontakt für Rückfragen: Eva Lukowski, Tel STROBEL VERLAG GmbH & Co KG Zur Feldmühle Arnsberg Tel Fax Besser informiert.

72 Effizient heizen aber ohne Magnetit Über Ursachen und Lösungsmöglichkeiten Wie weit lassen sich Verschmutzungen tolerieren? Wann sollten sie wirkungsvoll bekämpft werden? Und vor allem wie? Je effizienter Heizungs- und Kühlsysteme heute arbeiten, desto anfälliger sind sie für (überflüssige) Substanzen, die sich dauerhaft negativ auswirken. Der wohl massivste, weil hartnäckigste Gegenspieler heißt Magnetit. Über falsche Einschätzungen und richtige Lösungsoptionen. Harald Schwenzig, Leiter After Sales + Service, Reflex Winkelmann GmbH Installationen sind wasserdicht aber nicht gasdicht. Sie sind vor allem nicht resistent gegen Luft und Schlamm. Betroffen sind in der Regel Systeme, in denen verschiedene Metalle auftreten. Die Anlagentechnik ist heute zwar effizienter, dafür aber auch viel komplexer aufgebaut. Mit der Folge, dass bei massiven Störungen die Ursachen nur schwer zu ergründen sind. Bei Schlamm durch luftbedingte Störungen ist der alleinige Einsatz von Luft- und Schlammabscheidern nicht ausreichend. Luft ist ein erheblich schlechterer Wärmeträger als Wasser. Die Folge sind Zirkulationsstörungen und Strömungsgeräusche, zudem eine ungleichmäßige Wärmeverteilung. Schleichende Korrosionsprozesse werden häufig erst spät identifiziert. Von diesen Prozessen ist Magnetit in Heizungssystemen ein Produkt mit hohem Störungspotenzial. Die geringen Spaltmaße von Pumpen etwa sind prädestiniert für ein Absetzen oder Anlagern des extrem schädlichen Magnetit-Schlamms, der auch die Mechanik von Thermostaten negativ beeinflussen kann. Nach VDI-Richtlinie 2035 Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen müssen Heizungsanlagen korrosionstechnisch geschlossen sein. Wichtig dabei: die Druckhaltung. Erfolgen Auslegung, Einstellung und Wartung fachmännisch und ergänzend mit Abscheide- und Entgasungsoptionen, haben wir einen durchgängigen Lösungsansatz. Doch wie sieht die Realität aus? So kommt es zur Magnetit-Bildung Zur Einordnung kurz vorab: Nicht selten treten Luft und damit Sauerstoff in die Anlage ein, weil diese korrosionstechnisch nicht geschlossen ist. Sauerstoff sucht sich Bindungspartner, die vor allem in Stahlrohrsystemen als Eisenwerkstoff vorliegen. Eisenoxidhydroxid ( brauner Rost ) bildet sich. Eisen oxid Fe2O3 (Hämatit) beziehungsweise Fe3O4 (Magnetit) sind weitere Folgeerscheinungen. Der gravierende Unterschied: Rost und Hämatit sind nicht magnetisch Magnetit ist es, erkennbar als feiner schwarzer Schlamm. Welche Wege zum Ziel führen können Der Einsatz apparativer Einrichtungen ausschließlich reicht nicht aus. Wichtig ist es, die Kontaminierung der Anlage mit Luft und damit mit Sauerstoff zu eliminieren. Ebenso gilt es, neben dem Magnetit, den Schlamm aus dem System zu entfernen. Einige Hersteller bieten Magnetabscheider quasi als Allheilmittel an. Das Angebot hat Tücken und Schwächen. Ein Überblick: Variante: Abscheider mittels Magneten Bei Abscheidern, die allein mit Magneten Magnetit abscheiden, wird der Volumenstrom oder ein Teilstrom über entsprechende magnetische Einrichtungen geführt. Nach einer Betriebsunterbrechung kann entleert und gewartet werden. Alternativ wird ein Bypass-Betrieb durch Öffnen des Gehäuses angeboten plus Entfernung der Magnetit- Schlammschichten. Ein Prozess, der kritisch zu betrachten ist, weil ausschließlich Magnetit und ferromagnetische Substanzen sich angesprochen fühlen von der Kraft der Magneten. Zurück bleiben die antimagnetischen Korrosionsvorstufen Hämatit und brauner Rost. Variante: Magnetunterstützung im Hauptstrom Für diesen Schlammabscheider ist der Dichteunterschied zwischen der Anlagenflüssigkeit und dem entsprechenden Schmutzpartikel von Relevanz. Die spezifisch schwereren Schmutzpartikel erhalten einen Impuls, 70 BTGA-Almanach 2014

73 Technische Trends und Normung um ihre natürliche Absetzbewegung zu fördern. Fern des Hauptstroms, quasi in einer Ruhezone, setzen sich die Partikel ab. Fügt man im Hauptstrom einen Magneten hinzu, werden ferromagnetische Substanzen erfasst und festgehalten. Zwei Optionen sind gängig: erstens ein außen am Gehäuse installierter Magnet, zweitens ein Magnet via Tauchhülse im Gehäuse-Innern. Nun: Magnetit, Hämatit und brauner Rost werden abgeschieden. So weit, so gut. Doch es gibt ein extrem hohes Funktionsrisiko bedingt durch falsche Bedienung oder ausbleibende, regelmäßige Wartung. Ursachenforschung und zu ergreifende Maßnahmen Der Anspruch sollte es sein, das Problem ganzheitlich zu sehen. Fakt ist, dass Magnetit in flüssig geführten Systemen aus einem mehrstufigen Korrosionsprozess resultiert. Welche Maßnahmen sind nun möglichst effizient und nachhaltig? Schritt eins: Ursache der Korrosion ermitteln. Ziel muss es sein, ein korrosionstechnisch geschlossenes System herzustellen, mit einer fachgerecht ausgelegten und betriebenen Druckhaltung. Schritt zwei sieht vor, die Schmutzfracht aus dem System zu eliminieren. Dazu gibt es Komponenten Reflex bietet sie beispielsweise an, die Partikelgrößen bis zu 5 Mikron abscheiden. Ganz gleich, ob diese Partikel magnetisch sind oder nicht. Allerdings ist die bloße Ausrichtung auf die Abscheidung von Magnetit nicht ausreichend. Es wird allein der magnetische Teil der Schmutzfracht abgeschieden. Hämatit und Rost verbleiben demnach im System. Es ist keineswegs sinnvoll, Rostschlamm über einen längeren Zeitraum in der Anlage verweilen zu lassen, bis Teile dieser Substanz ferromagnetische Eigenschaften entwickeln, um dann endlich mittels Magneten aus dem System entfernt werden zu können. Wird zur Unterstützung ein Magnet bei der Schlammabscheidung gewünscht? Dann ist bei der Systemauswahl zwingend zu beachten, dass die beschriebenen negativen Auswirkungen durch mögliche Fehlbedienungen ausgeschlossen sind. Der Markt bietet heute zur Entfernung von Verschmutzungen und Ablagerungen aus Heiz- und Kühlkreisläufen einige effiziente Lösungen an, die sich in der Praxis bewährt haben. Von Vorteil ist es, wenn möglichst viele Systemkomponenten, von der Druckhaltung über die Nachspeisung und Wärmeübertragung bis zur Entgasung und Abscheidung, aus der Produktion eines einzigen Herstellers kommen. Reflex bietet Schlamm- und Schmutzabscheider an, die im Rücklauf vor Wärmeerzeugern und Wärmeübertragern, ebenso vor sensiblen Verbrauchern zum Einsatz kommen. Diese Abscheider sind sowohl mit als auch ohne Magneten lieferbar und garantieren, dass sich schwebende Verunreinigungen problemlos im Gerät absetzen können. Die Vorteile dieser Lösung liegen auf der Hand. So ist ein geringer Druckverlust zu vernachlässigen. Die Wartungszeit ohne Betriebsunterbrechung beträgt nur wenige Sekunden. Und es existiert eine permanent freie Durchflussöffnung für das Wasser. Dabei können Ausführungen in Messing und Stahl verwendet werden. Zur Auswahl stehen mit Gewinde, Flansch, Klemmring und Schweißanschluss insgesamt vier Anschlussoptionen. SEIT GENERATIONEN BEWÄHRT: DIE LÖSUNGEN VON SPIROTECH. Analyse Entwicklung Produkte Service BTGA-Almanach

74 Intelligente Gebäudeautomation Karl-Heinz Schäfer, Bereichsleiter MSR Technik und Prokurist der Helmut Herbert GmbH & Co., Bensheim Dr. Sven Herbert, Geschäftsführer der Unternehmensgruppe Herbert, Bensheim Die Gebäudetechnik eines Gebäudes stellt ein komplexes Gesamtsystem dar. Die einzelnen Gewerke erfüllen dabei unterschiedliche Funktionen. Gleichsam wie bei einem menschlichen Organismus funktioniert die Lüftungstechnik wie die Lunge. Heiztechnik und Kühlung sorgen für eine bedarfsgerechte Temperierung; dem entspräche die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur über die Energieumwandlung in den Zellen. Die Versorgung mit Wasser und Energie gleicht der Nahrungsaufnahme. Außerdem verfügt ein Gebäude über komplexe Verteilungssysteme, über die z. B. Strom, Gas, Wärme, Wasser und Luft bereitgestellt werden, ähnlich wie beim Blutkreislauf. Und das benutzte Wasser wird über ein Abwassersystem in die Kanalisation,ausgeschieden. spiel den Anlagenbetrieb zu optimieren, Störungen zu diagnostizieren oder Wartungsarbeiten zu planen. Systeme mit verteilter Intelligenz Die einzelnen Gewerke sind mit eigener Intelligenz ausgestattet. Das heißt, in der Regel übernimmt eine frei programmierbare Steuerung (DDC) die Ansteuerung der sogenannten Aktoren (das können z. B. Ventile oder Stellklappen sein) und überwacht mit geeigneter Sensorik die für die Regelungen relevanten Ist-Werte und vergleicht diese mit Soll-Werten, die entweder statisch vorgegeben sind oder bedarfsgerecht angepasst werden. Über Aktoren werden Prozessparameter verändert. Die Sensoren sind, gleichsam wie unsere Sinnesorgane, die Schnittstellen der Gebäudeautomation zur Prozesswirklichkeit. In der Gebäudetechnik spielen folgende Größen häufig eine Rolle: Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Volumenstrom, Luftqualität über CO 2 - Anteil oder Lichtstärke. In die Aktoren sind heute häufig schon intelligente Regler integriert, die z. B. den Öffnungsgrad eines elektronischen Ventils selbstständig einstellen, die Drehzahl eines Verdichters in der Kälteanlage regeln oder drehzahlgeregelte Lüfter ansteuern. Wie im menschlichen Körper auch werden so bestimmte Funktionen dezentral und relativ unabhängig geregelt, vergleichbar Organen, die als Einheiten spezialisierter Zellen eine organische Teilfunktion verwirklichen. Komplexe Kommunikations- Infrastruktur Damit ein Organismus als Ganzes,funktioniert, kommt es ganz entscheidend auf den Austausch von Informationen zwischen einzelnen Körperfunktionen an. Soll beispielsweise bei Belastung mehr Wärme an die Umwelt abgeführt werden, muss die Haut für genügend Transpiration sorgen, um den Körper zu kühlen. So werden die Körperfunktionen im Idealfall immer bedarfsgerecht und mit geringstmöglichem Energieeinsatz aufeinander abgestimmt. Hierbei kommt es ganz entscheidend auf den schnellen Informationsaustausch über das Nervensystem an. Ganz ähnliche Ziele verfolgt auch die Gebäudeautomation, indem sie eine durchgängige Kommunikations-Infrastruktur zwischen alle Systemkomponenten aufbaut. Hierfür haben sich in der Gebäudeautomation einige Bussysteme etabliert, die die Kommunikation zwischen Leitrechner, Steuerungen, Reglern, Sensoren und Aktoren ermöglichen. Die Schwierigkeit bei der intelligenten Vernetzung aller Gewerke besteht darin, dass nicht auf allen Bussystemen und allen Ebenen der Gebäudeautomation dieselbe Spra- Zwischen Gebäuden mit Gebäudetechnik und einem Organismus gibt es viele Analogien. Der Vergleich legt auch nahe, dass Gebäudetechnik mehr als die Summe der Gewerke ist. Ähnlich wie Gehirn und Nervensystem die einzelnen Körperfunktionen steuern und aufeinander abstimmen, verfügen heute auch Gebäude über hochkomplexe elektronische Systeme zur Gebäudeautomation, die die Prozesse aller technischen Anlagen intelligent vernetzen, steuern und aufeinander abstimmen. Gebäudeautomation verbindet die Gewerke zu einem integrierten System. Als oberste Instanz (Gehirn) fungiert hier die Gebäudeleittechnik; das ist meist ein PC oder Server, der alle Subsysteme überwacht. Hier werden alle Systemdaten gesammelt und über eine Bedienoberfläche dargestellt. Das technische Gebäudemanagement kann darüber Parameter einstellen oder das Anlagenverhalten analysieren, um zum Bei- Komfortable Steuerung der Gebäudetechnik über Touchpanel. 72 BTGA-Almanach 2014

75 Technische Trends und Normung che gesprochen wird. Viele Steuerungen unterstützen heute verschiedene Schnittstellen und fungieren so gleichzeitig als Gateways, die die Informationen übersetzen. Ein solches Anwendungsprotokoll ist z.b. Modbus, das eine besonders einfache Vernetzung von Geräten unterschiedlicher Hersteller erlaubt. Es wurde bei der Gebäudeautomation für ein Laborgebäude in Trebur genutzt, um die Sensoren und Aktoren an die Einzelraumregler anzubinden. Auf der Ebene der Gebäudeleittechnik werden alle Daten aus den Steuerungen der einzelnen Gewerke zusammengeführt. Erst dadurch wird es möglich, auf Gewerke als Teile eines komplexen Gesamtsystems gezielt Einfluss zu nehmen. Das Laborgebäude-Projekt wurde mit einer herstellerunabhängigen Gebäudeleittechnik realisiert, was ohne Modbus kaum möglich gewesen wäre. ISP02 Lüftung 10 Display PCD3 Switch 24V 230V Labor R201, R202, R203, R207 4x PCD1.M2120 6x WPF04PS-ModBus 2x WPF04PS-Standard Labor R201, R202, R203, R207 4x Volumenstromregler ISP01 Heizung 10 Display PCD3 Switch 24V 230V Büro R206, R210, R211 3x WPF04PS-ModBus Büro R206, R210, R211 3x Umluftkühlgeräte ISP 200 ext. Meldung BSK ISP 220 ext. Meldung BSK Wärmepumpe Kältemaschine 1. OG ISP 100 ext. Meldung BSK Büro R108, R113, R114, R115, R116, R117, R122 7x WPF04PS-ModBus Büro R108, R113, R114, R115, R116, R117, R122 7x Umluftkühlgeräte Labor R101, R102, R103, R104, R105, R109, R110, R119 8x PCD1.M2120 8x WPF04PS-Standard Labor R101, R102, R103, R104, R105, R109, R110, R119 11x Volumenstromregler Labor R121, R123, R124, R125, R127, R130, R133 7x PCD1.M2120 7x WPF04PS-Standard Labor R121, R123, R124, R125, R127, R130, R133 7x Volumenstromregler EG ISP003 24VDC 230VAC PCD1 Switch ISP004 24VDC 230VAC PCD1 Switch Labor R006, R010, R013, R015, R016, R017, R018, R021, R024, R026 10x PCD1.M x WPF04PS-Standard Labor R006, R010, R013, R015, R016, R017, R018, R021, R024, R026 10x Volumenstromregler ISP 029 ext. Meldung BSK Büro RZ001, RZ002, RZ003 3x WPF04PS-ModBus Büro RZ001, RZ002, RZ003 3x Umluftkühlgeräte Vereinfachte Darstellung der Gebäudeleittechnik und Gebäudeautomation des Labor-Gebäudes. BTGA-Almanach

76 Unsichtbar, aber spürbar Als normaler Nutzer des Gebäudes kommt man mit der Gebäudeautomation am ehesten an Raumbediengeräten in Berührung. Sie sind die Schnittstellen für Nutzereingaben, also z. B. die Einstellung der gewünschten Temperatur. Ein Großteil der Gebäudeautomation spielt sich völlig unbemerkt,hinter den Wänden ab, sorgt aber dafür, dass wir überhaupt komplexe Gebäude mit komfortablen und sicheren Lebens- und Arbeitsbedingungen nutzen können. Darüber hinaus sind integrierte Lösungen für die Gebäudeleittechnik eine Grundvoraussetzung für eine effiziente Nutzung von Energie und Ressourcen, denn durch sie wird es möglich, alle Gewerke ganzheitlich zu koordinieren und zu kontrollieren. Einzelraumreglung mit Modbus Modbus ist ein Anwendungsprotokoll, das auf einer Master-/Slave- bzw. Client-/Server- Architektur basiert. Master kann zum Beispiel ein übergeordneter PC oder eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) sein, Slave zum Beispiel ein Regelungsgerät, das einen Volumenstrom oder die Temperatur regelt. Modbus ist ein De-facto-Standard in der industriellen Automatisierung. Es handelt sich um ein offenes, herstellerunabhängiges und robustes Anwendungsprotokoll. Viele Hersteller und Geräte unterstützen Modbus direkt über entsprechende Schnittstellen oder indirekt über Gateways. Modbus bietet eine Client-/Server-Kommunikation zwischen diversen Geräten, die über verschiedene Netzwerke verbunden sind. In vielen Fällen ist ein Modbus-System der gemeinsame Nenner, um Daten zwischen unterschiedlichen Geräten und Systemen auszutauschen. Zur Vernetzung können verschiedene Kommunikationsmedien genutzt werden. Modbus-TCP/IP steht für die ethernet-basierte Kommunikation zur Verfügung, Modbus-RTU für die serielle Datenübertragung. Modbus in der Gebäudeautomation Wie hat man sich die Kommunikation via Modbus vorzustellen und welche Vorteile bringt das in der Gebäudeautomation? Jeder Busteilnehmer hat eine eindeutige Adresse und darf Nachrichten über den Bus senden. In der Regel geschieht dies jedoch auf Initiative des Masters, der zum Beispiel Sollwerte vorgibt, und der,angesprochene Slave antwortet. In einem Bussegment können bis zu 32 Teilnehmer eingebunden werden, das sich aber auf 63 erweitern lässt. Modbus macht Gebäudeautomation so flexibel und individuell, wie sie sein sollte. Der Kunde ist völlig frei bei der Wahl der sonstigen Regelungstechnik und Gebäudeleittechnik (SPS, GLT), denn das herstellerunabhängige Protokoll schränkt ihn hier nicht ein, was bei proprietären Lösungen häufig der Fall ist. Gebäudeautomation mit Modbus richtet sich kompromisslos nach den individuellen Anforderungen des Kunden und erlaubt einen hohen Integrationsgrad aller gebäudetechnischen Subsysteme. Bei dem Projekt für Atotech wurden die einzelnen Raumbediengeräte zur Temperaturerfassung und manuellen Bedienung von Heizung, Lüftung und Klima per Modbus in das Regelungssystem integriert. Das universelle Raumbediengerät verfügt über eine Modbus-Schnittstelle (RS-485), über die die Funktionen der Bedientasten abgefragt bzw. angesteuert werden können. Sämtliche Sensoren und Aktoren wurden über Modbus an den Einzelraumregler angebunden, z. B. auch die Volumenstromregler. Dies erlaubt einen einfachen Abgleich der Luftmengen und ermöglicht so eine bedarfsabhängige Regelung der Volumenströme. Durch den offenen Austausch von Prozessdaten sind jederzeit Rückschlüsse auf die Gesamtfunktion der Anlage möglich. Falls gewünscht, können beispielsweise die einzelnen Volumenströme dokumentiert und ausgewertet werden. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für Komfort, Energieeffizienz und Sicherheit einer komplexen gebäudetechnischen Anlage. Der Verkabelungsaufwand für ein Modbus-Netzwerk ist im Vergleich mit analogen und digitalen Einund Ausgangssystemen erheblich geringer, was die Inbetriebnahme beschleunigt. Die Modbus-Topologie erlaubt es, Netzwerke sukzessive aufzubauen. Bei dem Projekt Laborgebäude konnten die Einzelraumreglungen komfortabel nacheinander in Betrieb genommen und auf die übergeordnete Gebäudeleittechnik,aufgeschaltet werden. 74 BTGA-Almanach 2014

77 IKZ Social Media Über Mitglieder! Werden Sie Fan der IKZ-HAUSTECHNIK auf Facebook, folgen Sie IKZ auf Twitter und verpassen Sie künftig keine wichtigen Branchen-News mehr. Melden Sie sich kostenlos im XING-Forum Haus- und Gebäudetechnik an (moderiert durch die IKZ-Redaktion) und diskutieren Sie mit Fachleuten der Branche über aktuelle Themen. Bleiben Sie informiert! Social Media XING Facebook Twitter STROBEL VERLAG GmbH & Co KG Zur Feldmühle Arnsberg Tel Fax

78 Gebäudeautomation hinter nostalgischer Konzertfassade Energieeffiziente Lüftungsanlage in der Laeiszhalle Die Laeiszhalle, Hamburgs traditionsreiches Konzerthaus und erste Adresse für klassische Musik, begeistert jährlich über Besucher mit hochkarätigen Konzerten. Dabei ist nicht nur die Akustik von großer Bedeutung, auch die Atmosphäre in den Sälen muss zum Wohlfühlen einladen. Der große Saal des Hauses hat allein 2023 Plätze und die drei kleineren Säle zählen insgesamt weitere 869 Plätze. Wo viele Menschen sind, wird viel Wärme produziert, verschiedenste Gerüche vermischen sich und durch die Atmung steigt der CO 2 -Gehalt der Raumluft an. Damit der Besucher unter diesen Umständen sein Konzert trotzdem genießen kann, bedarf es ausgeklügelter Gebäudemanagementsysteme. Das beinhaltet nutzungsgerechte Belüftungsanlagen, die nicht nur die Temperatur und Luftzufuhr, sondern auch die CO 2 -Emissionen regulieren und der Außentemperatur gerecht werden. Letztlich können mit einem fortschrittlichen, auf das Gebäude angepassten Regelsystem nicht nur die Atmosphäre für die Besucher verbessert, sondern auch große Einsparpotenziale auf Veranstalterseite ausgeschöpft werden. Das dachten sich auch die Betreiber der Laeiszhalle und ließen ihre alte Regelungstechnik durch moderne Geräte austauschen. Fred Klevenow, Vertriebsgebietsleiter Nord, Priva Building Intelligence GmbH Zur Erneuerung der Belüftungsanlagen der Laeiszhalle und zur Steigerung der Energieeffizienz wurde von der Geschäftsführung ein geeignetes System für die Gebäudeautomation gesucht. Es sollten zuerst nur zwei der vier Lüftungsanlagen erneuert werden, um zu testen, ob die Investition in die moderne Technik sich tatsächlich auszahlt. In der Ausschreibung hat sich das Konzept des langjährigen Priva-Partners WARO gegen vier andere Bewerber durchgesetzt. Ausschlaggebend war laut Angaben des Betreibers neben dem Preis-Leistungsverhältnis auch die Beratungsleistung bei der Auswahl der nötigen Technik. Thomas Robowsky, verantwortlich für DDC-Regelungen und Gebäudetechnik bei WARO, stand beratend bei der Auslegung der Regelungstechnik für das Belüftungssystem zur Seite: Bei dem Konzept ging es besonders darum, die benötigte Luftmenge dem ständig wechselndem Bedarf anzupassen. Herausfordernd war hier die Integration der Feldgeräte. So mussten beispielsweise die Raumtemperaturfühler in alte Gehäuse eingepasst werden, um den nostalgischen Charme des Gebäudes zu erhalten. Der Planungsentwurf stellte hohe Anforderungen an das zu implementierende System: Zur Aufgabenstellung gehörten die Integration einiger Feldgeräte in die alten Gehäuse, die Vermeidung von Zug im Konzertsaal und die automatische Regulierung der Innentemperatur im Abgleich mit der Außentemperatur. Vor diesem Hintergrund war die Belüftung über den Fußraum eine anspruchsvolle planerische Aufgabe auch angesichts weniger Aufzeichnungen über die vorhandene Anlage. Mit dem Ziel, die bedarfsgerechte Nutzung der Belüftungsanlage zu gewährleisten, konzipierte WARO in Zusammenarbeit mit ihrem Partnerunternehmen, der Firma con-tec aus Sereetz, und den zuständigen Ingenieuren ein Regelsystem, dass zentral über die Gebäudeleittechnik (GLT) bedienerfreundlich angepasst werden kann. Bild 1: Der Austausch von Lüftungsanlagen in der Laeiszhalle verringerte den Stromverbrauch für die Belüftung um 30 %. Thies Raetzke. 76 BTGA-Almanach 2014

79 Technische Trends und Normung Innovative Technik trifft traditionelles Bauwerk Das Konzerthaus Baujahr 1908 verfügt über vier Lüftungsanlagen mit einer Luftleistung von je m 3 /h. Bei zwei der Lüftungsanlagen wurde ein zentrales Gebäudeleitsystem ersetzt. Dabei wurde auf die HX-Produktreihe von Priva gesetzt. Als Basis dient das Modul Compri HX8E, an dessen Schnittstellen (RS232 und RS485) u. a. PCs, Modems, Verknüpfungen, Netzwerkverbindungen zu anderen Compri-Regelcomputern sowie das Touchscreen angeschlossen werden können. Diesem Basismodul wurden zwei Erweiterungsmodule des Typs XM1 hinzugefügt, welche es ermöglichten, die Anzahl der anzuschaltenden E/A-Module auf insgesamt 30 zu erhöhen. Diese regulieren nun die Frischluftzufuhr, die Abluft und die Temperatur. Die Regelcomputer sind frei programmier- und erweiterbar, so dass zukünftig das System beliebig ausgebaut werden kann. Zudem unterstützt das Basismodul ein GSM-Modem, so dass eine drahtlose Kommunikation ermöglicht wird. Denn es war keine Festnetz-Telefonleitung vorhanden, die in das System hätte integriert werden können. Stattdessen lässt sich das System nun vor Ort über das Intranet oder per Fernzugriff über das Internet bedienen. Bei einer Fehlermeldung kann so unverzüglich eine SMS mit der Problembeschreibung auf das Handy des Facility Managers gesendet und auch WARO als Dienstleister benachrichtigt werden, der sich über das Internet in das Netzwerk einwählen kann, um Fehlermeldungen zu ergründen und zu beheben. Die Browser-Bedienung des Compri HX basiert dabei auf XML. Ein wichtiger Vorteil von XML besteht darin, dass außer den Daten selbst auch deren Bedeutung versendet wird und somit keine Missverständnisse bei der Fehlerdiagnostik auftreten können. Für die Laeiszhalle war das vor allem in der Einführungsphase von Bedeutung. Über das Bild 2: Konzertsaal der Laeiszhalle: Verbesserte Belüftung stößt bei Besuchern auf positive Resonanz. Mehmet Alatur. Internet konnten so letzte Feinjustierungen des Systems unverzüglich und ohne lange Anfahrt durchgeführt werden. Einfache Bildsprache Für eine anwenderfreundliche Bedienung, Überwachung und Anpassung des Systems wurde das Gebäude mit allen Geräten visualisiert. Abrufbar ist die Visualisierung über den GLT-Rechner. Die Regeltechnik lässt sich zentral und überschaubar auf der Visualisierungssoftware TC-Vision von Priva 1:1 darstellen. Die Techniker des Konzerthauses können übersichtlich und intuitiv notwendige Änderungen und Anpassungen bestimmter Parameter umsetzen. Umbau zahlt sich aus Bereits ein halbes Jahr nach der Inbetriebnahme des modularen Systems konnten die Betreiber eine Energiekosteneinsparung von einem Drittel gegenüber der alten Technik verzeichnen. Dies vor dem Hintergrund, dass die Anlagen jetzt während der Veranstaltungen ununterbrochen in Betrieb sind; vor der Sanierung wurde wegen häufiger Besucherhinweise auf Zugluft die Lüftung immer wieder ausgeschaltet. Heute bestehen angenehme Luftverhältnisse: Die Luftqualität hat sich verbessert und die Temperaturen werden konstant gehalten, was dem Betreiber zufolge vielen Besuchern positiv aufgefallen ist. Daher entschied der Betreiber, auch die restlichen alten Lüftungsanlagen mit der Technik von Priva auszustatten. In einem zweiten Schritt wurde die komplette Kälteanlage saniert. BTGA-Almanach

80 Power-to-Gas Speicherung von Strom aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen in der Erdgasinfrastruktur Um den Anteil von Windkraft und Solarenergie an der Stromerzeugung zu erhöhen, ist ein umfassender Ausbau von Speichern für elektrische Energie erforderlich. Als geeignete Techniken sind im Wesentlichen Pumpspeicherkraftwerke, Druckluftspeicher und chemische Energieträger einsetzbar. Chemische Energieträger wie Wasserstoff und Methan könnten in Kombination mit der vorhandenen Erdgasinfrastruktur interessante Speichermöglichkeiten eröffnen. Um die gut ausgebaute Erdgasinfrastruktur für den Transport und die Speicherung zu nutzen, könnte aus Überschussstrom Wasserstoff (H 2 ) mit Hilfe von Elektrolyseuren erzeugt und ggfs. zusätzlich hierzu dieser Wasserstoff mit Methanisierungsanlagen in Methan (CH 4 ) umgewandelt werden (Power-to-Gas-Konzept). Diese Gase könnten dann zeit- und ortsverschoben entweder wieder in Strom zurückverwandelt, für die Wärmebereitstellung eingesetzt oder im Verkehrssektor genutzt werden. Untersuchungen des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) gehen davon aus, dass dem Erdgas im Netz im Mittel bis zu etwa 10 % Wasserstoff beigemischt werden könnte. Die H 2 -Verträglichkeit von Bauelementen im Erdgasnetz und bei Gas verbrauchenden Techniken ist dabei in den meisten Fällen gewährleistet. Die CH 4 - Verträglichkeit der Erdgasinfrastruktur ist ohnehin gegeben. Die spezifischen Kosten von Power-to-Gas-Konzepten hängen stark von den jeweiligen Standortbedingungen ab. Eine Wirtschaftlichkeit lässt sich unter heutigen Kostenstrukturen auch bei optimalen Standortbedingungen nicht erreichen, ist jedoch auf lange Sicht hin nicht ausgeschlossen. Prof. Dr.-Ing. Martin Dehli, Hochschule Esslingen 1. Fluktuierende Stromerzeugung aus Sonne und Wind führt künftig zu einem hohen Anpassungs- und Speicherbedarf Die Bundesrepublik Deutschland hat sich sehr ambitionierte Ziele gesetzt, um den Aspekten des Klimaschutzes, der Energieeffizienz sowie der stärkeren Nutzung erneuerbarer Energien gerecht zu werden. Die bis zum Herbst 2013 amtierende Bundesregierung formulierte u. a., dass die CO 2 -Emissionen bezogen auf den Wert des Jahres 1990 bis 2020 um 40 % und bis 2050 um 80 % gesenkt werden sollen. Weiter soll der Strombedarf bis 2020 zu 35 % und bis 2050 zu 80 % durch erneuerbare Energien gedeckt werden [1 4]. Angesichts der zahlreichen Anstrengungen hierzu, den damit verbundenen Mehrkosten, einer im Gegensatz dazu absehbaren Preisstabilität bei Erdgas, Steinkohle und Braunkohle [5 8], dem inzwischen nicht unerheblichen Strompreisanstieg [8] und einer eher reservierten Haltung anderer Staaten zu Teilen der deutschen Energiewende ist es offen, wie weit diese Ziele für die jetzige Regierung und künftige Regierungen verbindlich bleiben. Im Jahr 2013 wurden in Deutschland 23,4 % der elektrischen Energie aus erneuerbaren Energien erzeugt; deren Beitrag belief sich auf 147,3 Mrd. kwh. Dazu trugen Biomassen sowie Wind- und Sonnenenergie am stärksten bei: Strom aus Windenergie belief sich auf 49,8 Mrd. kwh (7,9 %), Strom aus Photovoltaikanlagen auf 28,3 Mrd. kwh (4,5 %) sowie Strom aus festen, flüssigen und gasförmigen Biomassen auf 48,0 Mrd. kwh (7,6 %) [5]. Die Potenziale von Sonnen- und Windenergie werden für die künftige Entwicklung als erheblich eingeschätzt: Für 2020 wurden in [4] für Strom aus Wind- und Sonnenenergie insgesamt 103 Mrd. kwh erwartet (53,5 Mrd. kwh aus landgestützten Windkraftanlagen, 33,7 Mrd. kwh aus seegestützten Windkraftanlagen und 15,5 Mrd. kwh aus Photovoltaikanlagen) [4]. Bereits 2014 wird der erzeugte Photovoltaikstrom mindestens doppelt so hoch sein wie der in [4] für 2020 erwartete Wert. Die Erzeugung von Strom aus Windkraft und Sonneneinstrahlung findet in der Regel nicht bedarfsnah statt und ist starken zeitlichen und mengenmäßigen Schwankungen unterworfen: Die Schwankungsbreite kann sich im Bereich von Monaten (infolge der Jahreszeiten) und örtlich im Bereich von Stunden bis hin zu Sekunden (z. B. infolge von Wolkenbeschattung, örtlichen Wetterlagen oder plötzlicher Windstille) bewegen. Deshalb ist Strom aus Windkraft nur zu etwa 8 bis 15 % grundlastwirksam [9]; ähnliche Werte gelten für Strom aus Photovoltaikanlagen. Das Stromnetz weist für sich genommen keine Speicherkapazität auf; deshalb muss zu jeder Zeit Strom in demselben Umfang erzeugt werden, wie er dem Netz entnommen wird. Schwankungen bei der Stromer- 78 BTGA-Almanach 2014

81 Technische Trends und Normung zeugung und bei der Stromnachfrage müssen sofort ausgeglichen werden, indem mit Kraftwerken, Speichern und Regelsystemen Strom in großem Umfang und flexibel erzeugt sowie ein- und ausgespeichert wird. Inzwischen liegen Untersuchungen vor, die den Bedarf an Speicherkapazitäten abschätzen, die künftig zum Ausgleich des fluktuierend erzeugten Stroms aus Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen nötig sein werden; dabei wurden komplexe Modelle entwickelt, die auf unterschiedlichen Szenarien hinsichtlich des Beitrags von Strom aus erneuerbaren Energien, auf unterschiedlichen Annahmen zur Stromnachfrage, auf Entwicklungen im Wärmemarkt und im Verkehrssektor, auf verschiedenen Lastmanagementkonzepten und auf statistischen Daten etwa auf Wetterdaten beruhen. [10 13]. bei etwa 17 Mrd. kwh bzw. 25 Mrd. kwh läge [14]. Die vorhandene Infrastruktur in Deutschland verfügt bei Weitem nicht über die erforderlichen mechanischen oder elektrochemischen Speicheranlagen, mit denen ein solcher Speicherbedarf gedeckt werden könnte. Als eine Möglichkeit zur Speicherung von Überschussstrom und zur raschen Bereitstellung im Bedarfsfalle gilt die Erzeugung von gasförmigen Brennstoffen und die gleichzeitige Nutzung der vorhandenen Erdgasinfrastruktur. Gegenwärtig verfügen die Gasversorgungsunternehmen in Deutschland über Eines der Ergebnisse dieser Untersuchungen ist, dass im deutschen Stromnetz bereits bei weniger als 50 % Anteil der erneuerbaren Energien an der Gesamtstrombereitstellung Spitzenleistungen auftreten können, die über den tatsächlichen Bedarf hinausgehen [10]. In einer weiteren Untersuchung ([13], Umweltbundesamt, Szenario Regionenverbund ) werden für das Jahr 2050 Werte von bis zu etwa MW an Überschussleistung gegenüber der erforderlichen Leistung sowie kurzzeitig verschoben umgekehrt bis zu rund MW Leistungsdefizit zwischen der notwendigen Leistung und der gerade verfügbaren Leistung aus erneuerbaren Energien ausgewiesen. Dabei wird davon ausgegangen, dass erneuerbare Energien 100 % der Stromerzeugung abdecken und dass die Höchstlast der Stromversorgung in Deutschland im Bereich von etwa MW liegen dürfte. Im Hinblick auf den Verlauf der Stromnachfrage und auf die stark fluktuierende Stromerzeugung werden im Netz hohe Speicherkapazitäten benötigt; andernfalls würden Stromüberschüsse sowie Stromdefizite zu großen Problemen führen. Bereits 2012 und 2013 wurde Strom teilweise weit unter den Gestehungskosten z. B. in ausländische Netze abgegeben und zum Teil ein negativer Strompreis in Kauf genommen [9]. Bild 1: Schema der Anlage in Werlte zur Erzeugung von Methan aus Windstrom (e-gas-erzeugungsanlage der Audi AG) [25]. Beispielsweise kann aus dem genannten Szenario des Umweltbundesamts [13] gefolgert werden, dass bei einer maximalen residualen Last von kurzzeitig knapp MW unter der Annahme eines zwei- bzw. dreiwöchigen Überbrückungszeitraumes, der z. B. durch Windflauten verursacht wird der Speicherbedarf dementsprechend Bild 2: Zumischgrenzen von Wasserstoff in Erdgase [22]. BTGA-Almanach

82 unterirdische Poren- und Kavernenspeicher mit einem Speicherraum von knapp 25 Mrd. Normkubikmeter Erdgas (Nm³) [15]; dies entspricht einer Speicherkapazität von etwa 240 Mrd. kwh. Bereits im Bau befindliche Speicher sowie in absehbarer Zeit verwirklichte Vorhaben werden den Speicherraum auf mehr als 36 Mrd. Nm³ (entsprechend rund 350 Mrd. kwh) ausweiten [16]. Gemäß [14] übersteigt diese Kapazität den angenommenen Bedarf zur Pufferung der fluktuierenden Stromerzeugung aus Sonnen- und Windenergie um ein Vielfaches. Der jährliche Verbrauch an Erdgas lag in Deutschland im Jahr 2013 bei etwa 89,6 Mrd. Nm³ (875 Mrd. kwh [5]). Damit beträgt das Bild 3: Wirkungsgrade der Power-to-Gas-Pfade [26]. Verhältnis von Speicherkapazität zu jährlich verbrauchtem Erdgas etwa 23 %; dies entspricht einer Zeit von etwa 80 bis 90 Tagen im Jahr, innerhalb derer ein mittlerer Verbrauch aus den Speichern gedeckt werden könnte. Geht man von einem künftig sinkenden Verbrauch an fossilem Erdgas aus [12], würden zusätzliche Speicherkapazitäten frei werden. 2. Speichertechniken Als Möglichkeiten zur direkten und indirekten Speicherung elektrischer Energie gelten die folgenden Techniken (vgl. [17, 18]): Pumpspeicherkraftwerke sowie Speicherwasserkraftwerke haben in der jetzigen Struktur der Elektrizitätswirtschaft die größte Bedeutung bei der Bereitstellung von Regelenergie. Dabei wird Wasser aus tiefer liegenden in höher liegende Wasserspeicher gepumpt und auf damit elektrische Energie in potentielle Energie umgewandelt. Bei erhöhtem Strombedarf wird das Wasser über Turbinen wieder in tiefer liegende Speicher geleitet. Der Wirkungsgrad beträgt bei neueren Kraftwerken bis zu 85 % [19]; er übertrifft damit andere Speichermöglichkeiten. Neue Pumpspeicherkraftwerke die spezifisch kostengünstigste Art der Energiespeicherung sind in Deutschland politisch schwer durchzusetzen [18]. Die Speicherkapazität entspricht rund 2,3 % des mittleren Tagesstrombedarfs in Deutschland und ist damit zu gering, um den künftig erhöhten Anforderungen zu genügen. [21]. Dem Bau und der Nutzung von Pumpspeicherkraftwerken etwa in Norwegen für die deutsche Stromversorgung stehen fehlende Höchstspannungsverbindungen entgegen. Druckluftspeicherkraftwerke: In Deutschland liegen Erfahrungen mit der Speicherung von Druckluft in einer Anlage in Nordwestdeutschland vor. Dabei wird Strom zur Verdichtung von Luft auf hohen Druck eingesetzt; bei erhöhtem Strombedarf wird die dadurch gespeicherte Energie durch Entspannen über Turbinen wieder in Strom rückumgewandelt. Hierzu sind große Druckluftspeicher etwa Untertage-Kavernen nötig. Um künftig Wirkungsgrade von 50 bis 60 % zu erreichen, muss die bei der Kompression anfallende Wärme der Luft entzogen, gleichfalls gespeichert und bei der Expansion der Luft wieder zugeführt werden Bild 4: Wirkungsgrade der Power-to-Gas-Kette bei einer Stromerzeugung aus Wasserstoff (oben) sowie aus Methan (unten) [26, ] 80 BTGA-Almanach 2014

83 Technische Trends und Normung [19]; solche Verfahren sind künftig technisch möglich und könnten die spezifischen Kosten der Druckluftspeicherung, die heute deutlich über denen von Pumpspeicherkraftwerken liegen, senken. Schwungräder, elektrochemische Kondensatoren und supraleitende Spulen sind geeignet, kurzzeitig etwa im Sekundenbereich erhebliche Mengen an Energie aufzunehmen und wieder abzugeben. Der Wirkungsgrad sinkt bei wachsender Speicherdauer (z. B. im Stundenbereich) bis zur vollständigen Entladung stark: deshalb sind diese Speicher nicht als Langzeitspeicher geeignet. Deren hohe spezifische Kosten machen sie nicht für einen Einsatz in der Stromwirtschaft attraktiv. Bei elektrochemischen Speichern werden Reaktanden (Edukte) durch eine endotherme elektrochemische Reaktion z. B. unter Stromzufuhr in Produkte mit einem höheren chemischen Energieinhalt umgewandelt. Bei Bedarf lässt sich über die entsprechende Rückreaktion Strom erzeugen. Bei elektrochemischen Speichern mit interner Speicherung sind der Reaktionsraum und der Ort der Energiespeicherung identisch (z. B. bei Blei-Säure- und Lithium- Ionen-Akkumulatoren). Zurzeit hohe spezifische Kosten, eine geringe Energiedichte sowie eine allmähliche Selbstentladung und Degradation sind nachteilig. Bei elektrochemischen Speichern mit externem Speicher (z. B. Wasserstoffdruckspeicher) werden die Produkte getrennt gespeichert. Damit sind große Speicher und lange Speicherzeiten möglich [14]. Die genannten Sachverhalte verdeutlichen, dass chemische Energieträger technisch interessant sind, um hohe volumetrische Energiedichten bei der Speicherung verwirklichen zu können. Hierzu erscheint insbesondere gasförmiger Wasserstoff (H 2 ) geeignet, da dieser sich über die Elektrolyse von Wasser mit Hilfe von Überschussstrom erzeugen, darauf speichern und bei Bedarf wieder verstromen lässt. Allerdings gibt es in Deutschland abgesehen von einem H 2 -Verbundsystem im rheinischen Revier keine flächendeckende Infrastruktur für den Transport, die Verteilung, die Speicherung und die Anwendung von H 2. Andererseits verfügt die Gaswirtschaft über umfassende Erfahrungen mit diesem Gas, da es mit über 50 % Anteil die Hauptkomponente des bis in die siebziger Jahre des 20. Jahrhunderts eingesetzten Energieträgers Stadtgas war und auch heute noch im Kokereigas ähnliche anteilige Bedeutung hat. H 2 kann innerhalb technisch vertretbarer Grenzen dem Erdgas beigemischt werden. Aktuelle Untersuchungen, auf die im Folgenden eingegangen wird, zeigen auf, dass Zumischraten mindestens im einstelligen Prozentbereich technisch problemlos erscheinen [22, 14]. Ergänzend zu Wasserstoff als Energiespeicher erscheint auch Methan CH 4 attraktiv. Die volumetrische Energiedichte von CH 4 ist rund dreimal so groß wie die von H 2 [23] und mehr als 26-mal so groß wie die von auf den gleichen Druck verdichteter Druckluft. Für Methan spricht auch, dass es vielseitig und leicht zu handhaben ist: Alle bestehenden Heizgeräte, erdgasbetriebenen Kraftfahrzeuge und weitere Erdgasanwendungen können ohne Nachteile auch mit synthetisch erzeugtem Methan (SNG) betrieben werden. Für Aufgaben des Wärmemarkts würde sich SNG in großem Umfang eignen. Auch für eine erneute Verstromung, z. B. zur Erzeugung von Spitzenstrom und Strom für Regelaufgaben erscheint SNG gut geeignet. Ein Beispiel für die Erzeugung von Wasserstoff aus Windstrom, dessen Umwandlung in Methan und die Nutzung von Methan in erdgasbetriebenen Kraftfahrzeugen stellt die Initiative eines süddeutschen Automobilherstellers dar (vgl. Bild 1) [25]. Aus Sicht der Gaswirtschaft sind chemische Energiespeicher zum Ausgleich der fluktuierenden Stromerzeugung eine sinnvolle Lösung, wie dies in zahlreichen Stellungnahmen und Untersuchungen zum Ausdruck gebracht wird (z. B. in [22]). Im Rahmen einer möglichen Konfiguration eines Verbunds aus H 2 - bzw. ggfs. auch CH 4 - Erzeugungsanlagen, Speichern und Netzanbindungen wird der folgende Weg präferiert: Aus Überschussstrom wird in einem Elektrolyseur Wasserstoff erzeugt, der anschließend ins Erdgasnetz eingespeist und darüber hinaus auch zur Synthese von Methan (SNG) als chemischem Energiespeicher verwendet wird. Nicht allein H 2, sondern gegebenenfalls auch ein Gemisch aus H 2 und SNG kann ins Erdgasnetz eingespeist werden. Als Absatzgebiete können dann über das vorhandene Gasnetz Kraftwerke, Heizkraftwerke bzw. dezentrale Blockheizkraftwerke, der Gebäudewärmemarkt, der gewerbliche und industrielle Wärmemarkt sowie der Verkehrssektor (Bild 1) erschlossen werden [14]. In DVGW-Forschungsvorhaben ist die maximale Zumischgrenze von Wasserstoff im Hinblick auf die Gasinfrastruktur und Gasverwendung differenziert nach den jeweiligen Techniken untersucht worden (vgl. [22, 23]). Sollen der maximale energetische Wirkungsgrad der Prozesskette und vertretbare Kosten erreicht werden sowie zugleich den Anforderungen des DVGW-Regelwerks entsprochen werden, sollte H 2 bis zur möglichen Zumischgrenze direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden. Erst nach Ausschöpfung dieser Möglichkeit sollte weiterer Überschussstrom über den Weg der H 2 -Produktion in einem zusätzlichen Schritt zur Erzeugung von Methan genutzt werden. Die Zumischgrenzen von Wasserstoff sind je nach Beschaffenheit des aufnehmenden Erdgases unterschiedlich (Bild 2 [22]). Gute Möglichkeiten eröffnen sich für eine Beimischung zu Erdgas L aus heimischen und aus niederländischen Quellen (in Bild 2 als Erdgas L Holland bezeichnet): Diesem Gas Bild 5: Drei Elektrolyseure der e-gas-anlage Werlte (Alkali-Elektrolyse bei Umgebungsdruck; eingesetzte elektrische Leistung jeweils etwa 2 MW). BTGA-Almanach

84 könnten bis zu knapp 15 Volumen-% H 2 beigemischt werden. Auch dem brennwertreicheren Erdgas H aus der Nordsee (in Bild 2 als Erdgas H Nordsee bezeichnet) könnten bis zu knapp 15 Volumen-% H 2 beigemischt werden. Demgegenüber sind die Zumischmöglichkeiten von H 2 in westsibirisches Erdgas (in Bild 2 als Erdgas H Russland bezeichnet) mit höchstens etwa 3 % wesentlich geringer. Diese Zumischwerte wurden entsprechend den Vorgaben der für die Beschaffenheit von Brenngasen für die öffentliche Gasversorgung maßgebenden DVGW- Technischen Regel Arbeitsblatt DVGW G 260 [27] ermittelt, wobei die dort festgelegten Grenzen hinsichtlich des normvolumenbezogenen Brennwerts H s,n, der relativen Dichte d und des normvolumenbezogenen Wobbe- Index W s,n berücksichtigt wurden. In der die Sicht des DVGW repräsentierenden Studie [22] wird somit festgestellt: Es ist davon auszugehen, dass die bestehende Erdgasinfrastruktur weitgehend für ca. 10 Vol-% H 2 im Erdgas geeignet ist. In der Gaswirtschaft wird u. a. auch eine Modifikation des DVGW- Arbeitsblatts G 260 diskutiert. Die Wirkungsgrade der Gesamtprozesskette von der erneuerbaren Energiequelle bis zum ins Hochdrucknetz eingespeisten Wasserstoff betragen je nach eingesetzter Technik und örtlichen Voraussetzungen (z. B. hinsichtlich des Netzdrucks) 54 bis 77 %. Wird Wasserstoff noch weiter zu Methan umgewandelt, belaufen sich die Wirkungsgrade auf 49 bis 65 %. Dabei ist vorausgesetzt, dass die in H 2 bzw. CH 4 gespeicherte chemische Energie mit der primär erzeugten elektrischen Energie verglichen wird (vgl. Bild 3 [26, 28 30]). Durch die Nutzung von Abwärme als Heiz- oder Prozesswärme könnte der energetische Wirkungsgrad bei einzelnen, örtlich günstigen Vorhaben erhöht werden. Die Wirkungsgradketten bei der Erzeugung von Strom in einem Gas- und Dampfturbinen(GuD)-Kraftwerk aus den Gasen Wasserstoff bzw. Methan, die zuvor mit Hilfe von Strom aus Windkraft und Solarstrom gewonnen wurden, sind in Bild 4 dargestellt [26, 28 30]. Diese begrenzten Wirkungsgrade wirken sich entsprechend auf den technischen Aufwand für die Powerto-Gas-Konzepte sowie auf deren spezifische Stromerzeugungskosten aus. Geht man von einem möglichen mittleren Wasserstoffanteil von etwa 10 % aus, dann könnten bei einem Erdgasverbrauch in Deutschland von etwa 90 Mrd. Nm³/a theoretisch rund 8 bis knapp 9 Mrd. Nm³/a H 2 zugemischt werden. Zu dessen Erzeugung würden 38 Mrd. kwh/a Strom benötigt, wovon bei Annahme eines optimal hohen Wirkungsgrades von 80 % etwa 30 Mrd. kwh/a in Form von H 2 im Erdgasnetz gespeichert würden. Geht man von einem möglichen mittleren Wasserstoffanteil von etwa 5 % aus, oder nimmt man bei 10 % H 2 -Anteil eine Verringerung des Erdgasverbrauchs in Deutschland bis zum Jahr 2050 auf 45 Mrd. Nm³/a an, würden theoretisch rund 4 bis 4,5 Mrd. Nm³/a H 2 zugemischt werden können. Hierfür wären 19 Mrd. kwh/a Strom nötig, wovon bei Annahme eines Wirkungsgrades von 80 % rund 15 Mrd. kwh/a in Form von H 2 im Erdgasnetz gespeichert würden (vgl. auch [14]). 4. H 2 -Toleranz von Bauelementen im Erdgasnetz und bei Gas verbrauchenden Techniken Bei Rohrleitungen des Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdrucknetzes wird eine H 2 -Beimischung von bis zu 50 Vol.-% als unkritisch eingeschätzt. Die Permeation von H 2 durch Stahl- und Kunststoffrohrleitungen, Verbindungstechniken, Dichtungen und Membranen kann unter technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten vernachlässigt werden [22]. Bestehende Gasturbinenanlagen können durch H 2 -Beimischungen im Erdgas geschädigt werden. Je nach Hersteller wird dort die H 2 -Konzentration auf 1 bis 5 Vol.-% begrenzt. Neue Turbinen werden von verschiedenen Herstellern auf größere H 2 -Beimischungen hin ausgelegt. Dasselbe gilt für Gasturbinen als Antriebsmaschinen von Verdichtern im Erdgasnetz. Diese können jedoch ggfs. mit einer Brenngasmethanisierung ausgerüstet werden [22]. Ferngasnetzbetreiber erwarten deshalb hinsichtlich ihrer mit Gasturbinen als Antriebsmaschinen ausgerüsteten Verdichterstationen nennenswerte Umrüstkosten im Falle einer Beimischung von 5 bis 10 Vol.-% H 2 ins Erdgas [31]. Entsprechende Überlegungen sind im Netzentwicklungsplan Gas von 2012 festgehalten [32]. Bei Untergrundspeichern weniger bei Kavernengasspeichern und eher bei Porengasspeichern können höhere H 2 -Gehalte im Erdgas zur Stimulation einer bakteriellen Bildung von H 2 S führen [22, 33]. Ultraschall-, Turbinen- und Balgengaszähler werden als geeignet auch für hohe H 2 -Konzentrationen eingestuft. Mengenumwerter können ohne Einschränkungen für Gasgemische mit bis zu 10 Vol.-% H 2 eingesetzt werden [22]. Zurzeit verwendete Prozessgaschromatographen mit Helium als Trägergas zur Gasbeschaffenheitsmessung können H 2 nicht eindeutig detektieren. Seit 2013 ist jedoch eine weiterentwickelte Technik verfügbar, die auch den Anteil von H 2 in Brenngasen erfassen kann [34]. Bild 6: Ansicht der e-gas-anlage Werlte zur Erzeugung von Methan aus Windstrom. In Deutschland werden Gasdruckregelanlagen, Armaturen, Gashausinstallationen 82 BTGA-Almanach 2014

85 Technische Trends und Normung und Gasströmungswächter entsprechend dem DVGW-Arbeitsblatt G 260 geplant, gebaut und betrieben. Insoweit ergeben sich bei H 2 -Anteilen in den Grenzen des DVGW- Arbeitsblatts G 260 keine Einschränkungen [22]. Bei häuslichen Gasendgeräten werden in Deutschland seit Jahrzehnten die Vorgaben des DVGW-Arbeitsblatts G 260 berücksichtigt. Moderne vormischende Geräte zeigen auch bei 20 Vol.-% H 2 im Erdgas keine Beeinträchtigungen. Möglicherweise können jedoch ältere Gasgeräte im Bestand für H 2 - Konzentrationen über 10 Vol.-% nicht geeignet sein. Gasanwendungsgeräte werden seit Langem mit Gasen unterschiedlicher Beschaffenheit darunter mit einem 12 Vol.-% H 2 enthaltenden Erdgas getestet [22]. Alle für den Einsatz in der öffentlichen Gasversorgung vorgesehenen Gasgeräte für die Gruppe Erdgas H sind nach DIN EN 437 mit einem Prüfgas mit einem H 2 -Anteil von 23 Vol.-% auf einen zumindest kurzfristig sicheren Betrieb zu prüfen [24]. Bei Gasgeräten im industriellen Bereich erscheinen Praxisuntersuchungen für einzelne Anwendungsfälle hinsichtlich Emissionen und Wirkungsgraden angebracht, um die Wirkung von H 2 -Zumischungen, die bei 10 Vol.-% und höher liegen, überprüfen zu können. Bei einzelnen Industriezweigen (z. B. der Glas- und Keramikindustrie) stellt offenbar nicht der H 2 -Gehalt im Erdgas, sondern eher eine schwankende Gasbeschaffenheit (auch wenn diese innerhalb der Grenzen des DVGW-Arbeitsblatts G 260 liegt) ein Problem dar [35]. Es ist denkbar, dass H 2 bei einzelnen industriellen Prozessen aus dem Brenngas zu entfernen oder eine Alternativversorgung einzurichten ist [22]. Bei Erdgastanks und Erdgas-Tankstellen wird in [22] ein Untersuchungsbedarf hinsichtlich der Druckwechselbeanspruchung der eingesetzten Stahltanks gesehen. In laufenden Vorhaben werden werkstofftechnische Fragen untersucht. Bei Gasmotoren werden bei H 2 -Anteilen von bis zu 20 Vol.-% und bei Einhaltung der motorenspezifischen Methanzahlen (MZ) keine Probleme erwartet. Doch stellt die DIN mit der Vorgabe einer maximalen H 2 -Zumischung von 2 Vol.-% eine starke Restriktion dar. Deshalb wird zurzeit überprüft, ob diese Restriktion gelockert werden kann. Als positiv wird gesehen, dass bei einer H 2 -Zumischung die Zündgrenzen erweitert werden sowie die Flammengeschwindigkeit steigt und sich deshalb bei sehr mageren Gas-Luft-Gemischen eine effizientere Verbrennung ergibt. Die Verminderung der Methanzahl infolge einer H 2 -Zumischung kann bei Gasen mit einer niedrigen Methanzahl (etwa bei Nordsee- Erdgas oder schweren Flüssigerdgas-Sorten) zu Problemen führen [22]. 5. Elektrolyse Zur Erzeugung von H 2 aus Überschussstrom kann u. a. die stark endotherme Wasser-Elektrolyse eingesetzt werden. Dabei wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gemäß der Reaktionsgleichung 2 H 2 O (fl) <-> 2 H 2 (g) + O 2 (g) RH = MJ/kmol (Gl. 1) zerlegt. Die zuzuführende molare Reaktionsenthalpie beträgt RH = MJ/kmol. Es sind im Wesentlichen zwei Techniken einsetzbar: die alkalische Elektrolyse (Bild 5) und die PEM-Elektrolyse (PEM = Proton Exchange Membrane), die sich sowohl bei Umgebungsdruck als auch unter Drücken von bis zu 30 bar bei Temperaturen von 50 bis 80 C betreiben lassen. Die Wirkungsgrade können bei neuen Techniken bis zu 80 % erreichen [14]. Ein weiteres Verfahren zur Wasserspaltung ist die Hochtemperatur- Thermolyse, die allerdings nicht kommerziell verfügbar ist [36, 37]. Die alkalische Elektrolyse ist die am häufigsten eingesetzte Technik. Dabei werden Anode und Kathode durch ein für OH-Ionen durchlässiges Diaphragma getrennt. Als Elektrolyt dient eine KOH-Lösung. Die PEM- Elektrolyse findet bisher nur im kleinen Maßstab Verwendung. Als Elektrolyt wird eine H+ -leitende Feststoff-Membran aus Kunststoff eingesetzt. Die spezifischen Kosten liegen zurzeit wesentlich höher als bei der alkalischen Elektrolyse. Die Standzeiten und die Lebensdauer weisen noch Verbesserungspotenzial auf, wobei Erfahrungen aus der Weiterentwicklung der PEM-Brennstoffzelle einfließen können [38 40]. Bei der Nutzung von stark schwankendem Strom aus Sonnen- und Windenergie werden hohe Anforderungen an eine zeitlich und mengenmäßig flexible Betriebsweise von Elektrolyseanlagen gestellt. Weiter sollte H 2 für die Netzeinspeisung sowie für eine ggfs. nötige Methanisierung am Besten bei Drücken von mehr als 10 bis 30 bar verfügbar sein. Diese Anforderungen könnte der PEM- Elektrolyseur erfüllen, da er u. a. aufgrund seines Feststoff-Elektrolyten einen einfachen Aufbau hat, der eine bessere Anpassung auf höhere Drücke ermöglicht. Auch könnte das PEM-Verfahren u. a. wegen seiner peripheren Technik (etwa für die Wasser- und Gasreinigung) auf schnelle Lastwechsel flexibel reagieren [14, 38]. 6. Methanisierung Falls bei der Einspeisung von Wasserstoff in die Erdgasleitungen die durch das DVGW- Arbeitsblatt G 260 vorgegebenen Grenzen erreicht werden, ist bei einer Verfügbarkeit von darüber hinausgehendem Überschussstrom eine Methanisierung des Wasserstoffs erforderlich [41 49]; Methan kann ohne Einschränkungen in beliebig großen Anteilen ins Gasnetz eingespeist werden. Allerdings ist damit ein beträchtlicher Mehraufwand sowie ein Rückgang des Gesamtwirkungsgrades verbunden. Nachteilig ist, dass die beiden infrage kommenden Methanisierungsreaktionen stark exotherm sind: Bei der CO-Methanisierung aus einem Synthesegas mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff als Komponenten (Gl. 2) beträgt die molare Reaktionsenthalpie RH = 206 MJ/kmol: CO (g) + 3 H 2 (g) CH 4 (g) + H 2 O (g) RH = 206 MJ/kmol (Gl. 2) Wird die CO 2 -Methanisierung aus einem Synthesegas mit Kohlendioxid und Wasserstoff als Komponenten betrachtet (Gl. 3), so beträgt die molare Reaktionsenthalpie RH = 165 MJ/kmol: CO 2 (g) + 4 H 2 (g) CH 4 (g) + 2 H 2 O (g) RH = 165 MJ/kmol (Gl. 3) Die CO-Methanisierungsreaktion benötigt einen Feststoff-Katalysator z. B. mit Nickel. Nickelkatalysatoren setzen eine hohe Reinheit des Gases hinsichtlich Schwefelverbindungen und Sauerstoff voraus und erfordern Temperaturen von mindestens 200 bis 220 C. Die CO-Methanisierung kann als Kombination der CO-Konvertierung (Gl. 4) und der CO 2 -Methanisierung (Gl. 3) aufgefasst werden. Bei der CO-Konvertierungsreaktion (Gl. 4) wird eine molare Reaktionsenthalpie von RH = 41 MJ/kmol frei: CO (g) + H 2 O (g) H 2 (g) + CO 2 (g) RH = 41 MJ/kmol (Gl. 4) Methanisierungsverfahren wurden in den 1970er Jahren zur Gewinnung von Methan bzw. SNG aus Synthesegasen auf Kohlebasis entwickelt. Inzwischen stehen auch Synthesegase aus Feststoff-Biomasse (Holz) im Blickpunkt. Die seit den 1970er Jahren bis heute entwickelten Verfahren und Anla- BTGA-Almanach

86 gentechniken (vgl. z. B. Bild 6) können gemäß [14] in der folgenden Weise eingeteilt werden: 2-Phasen-Systeme (Einsatzstoffe gasförmig, Katalysator fest) mit Festbettreaktor oder Wirbelschichtreaktor (Stand der Technik) oder mit beschichteten Waben (großtechnische Einsetzbarkeit noch nicht gegeben) 3-Phasen-System (Einsatzstoffe gasförmig, Wärmeträgermedium flüssig, Katalysator fest): mit Blasensäulen-Reaktor (Stand der Technik) Dabei ist die Abfuhr der hohen molaren Reaktionsenthalpie von Bedeutung. Bei den 2-Phasen-Systemen mit Festbett-Reaktoren sind mehrere Reaktoren hintereinander geschaltet und zwischen den Reaktoren Wärmeübertrager zur isobaren Kühlung verwirklicht. Je nach Verfahren werden 2 bis 6 Stufen mit teilweise komplizierten Anlagenschaltungen eingesetzt. Bei den 2-Phasen-Systemen mit Wirbelschichtreaktor ist nur ein Reaktor notwendig; damit ist ein einfacherer Aufbau gegeben. Nachteilig sind die begrenzten Standzeiten des Katalysators. Bei einem weiteren Methanisierungsverfahren ist die Verwendung von metallischen Wabenstrukturen im Zwei-Phasen-System vorgesehen [28, 29]; der Nachweis der großtechnischen Einsetzbarkeit ist noch nicht erbracht. Zweiphasige Reaktorkonzepte haben gemäß [14] den Nachteil, dass ein effizienter Betrieb nur dann möglich ist, wenn ein ausreichender Gasstrom der Einsatzstoffe verfügbar ist. Bei einer Unterbrechung des aus dem Elektrolyseur kommenden H 2 -Stroms wie dies bei zeitlich schwankenden Mengen an Überschussstrom für die Elektrolyse zu erwarten ist kühlt der Reaktor rasch ab, und es ist der Reaktor durch Nachheizung wieder auf Betriebstemperatur zu erwärmen. Dieser Nachteil wird gemäß [14] beim 3-Phasen-System mit einem flüssigen Wärmeträgermedium vermieden: Dort wird der Feststoff-Katalysator in einem mineralischen Öl aufgeschwemmt und durch die aufsteigenden Gasblasen fluidisiert. Das Verfahren wurde 1976 patentiert [48]. Das Konzept wird derzeit von einer DVGW-Forschungsstelle weiterentwickelt. Dabei stehen die Modulierbarkeit und das Teillastverhalten im Blickpunkt [49]. 7. Standort-Analysen: Erfordernisse und Rahmenbedingungen an den Gas- Einspeisepunkten Die spezifischen Investitions- und Betriebskosten von Elektrolyseuren und ggfs. erforderlichen Methanisierungsanlagen hängen stark von den Anlagengrößen ab. Dies spricht dafür, Anlagen von zumindest 100 MW el bis einigen hundert MW el an ausgewählten Standorten vorzusehen [31]; dagegen erscheinen viele kleine, dezentral eingesetzte Anlagen aus wirtschaftlicher Sicht nicht zielführend. Ein optimaler Standort sollte die folgenden Randbedingungen aufweisen [31]: Zugang zum elektrischen Hoch- bzw. Höchstspannungsnetz Umfeld mit vielen Anlagen zur Stromerzeugung aus Windkraft bzw. Solarenergie Zugang zu einem Gas-Hochdrucknetz mit großem Gasvolumenstrom und gleichmäßig hoher Auslastung Zugang zu einem Wassernetz (im Bestfall zu einem Fernwassernetz mit hohem Durchfluss) Verfügbarkeit von CO 2 aus regenerativen Quellen (z. B. aus Biogasanlagen) oder ggfs. aus nichtregenerativen Quellen (konventionelle Wärmekraftwerke, Industrieanlagen mit CO 2 -Emissionen) Verwertbarkeit von Abwärme aus der Elektrolyse Benachbarte technische Großanlagen oder Siedlungen mit Bedarf an Prozesswärme oder Heizwärme aus der Methanisierung Benachbarte technische Großanlagen mit Bedarf an elektrolytisch erzeugtem Sauerstoff Benachbarte technische Großanlagen oder Siedlungen mit Bedarf an speziellen Prozessgasen z. B. zur Eigenstromerzeugung und/oder Wärmeerzeugung Es wird nicht möglich sein, Standorte zu finden, die allen genannten Kriterien entsprechen können. Erste Untersuchungen hierzu sind in [31, 50, 51] ausgewiesen. In [22] sind Standortanalysen dargestellt, die durch vier verschiedene Rahmenbedingungen z. B. hinsichtlich der Verfügbarkeit elektrischer Überschussenergie, den Gaseinspeisemöglichkeiten und den dabei erreichbaren jährlichen Volllastbenutzungsstunden der Anlagentechniken gekennzeichnet sind. Dabei wird nicht von einer örtlich möglichen Wärme- und Sauerstoffnutzung ausgegangen: 1. Standort in Norddeutschland mit Verbund von mehreren Windkraftparks; Einspeisung des erzeugten Gases in eine regionale Gastransportleitung mit geringem jahrestypischem Erdgaslastfluss 2. Standort in Norddeutschland mit Verbund von mehreren großen Windkraftparks; Einspeisung des erzeugten Gases in eine überregionale Gastransportleitung mit einem hohen, stark schwankenden Erdgaslastfluss 3. Standort in Nordostdeutschland mit einigen Windkraftanlagen; Einspeisung des erzeugten Gases in eine regionale Gastransportleitung mit einem geringen jahrestypischen Erdgaslastfluss 4. Standort in Südwestdeutschland mit mehreren Photovoltaikanlagen; Einspeisung des erzeugten Gases in ein regionales Gasverteilnetz Die Ergebnisse weisen aus, dass am Standort 1 eine Methaneinspeisung und an den Standorten 2 und 4 eine Wasserstoffeinspeisung sinnvoll wäre. Beim Standort 3 wäre wegen zu geringen jährlichen Volllastbenutzungsstunden keine sinnvolle Lösung möglich. Bild 7: Power-to-Gas-Anlage RH2-WKA in Grapzow [56]. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zeigt entsprechend [22] bei einer Bewertung von 5 Ct/kWh des eingesetzten Überschussstroms spezifische Kosten der Gaserzeugung auf, die bei 1200 jährlichen Volllast- 84 BTGA-Almanach 2014

87 Technische Trends und Normung benutzungsstunden zwischen etwa 28,2 und 93,9 Ct/kWh und bei 7000 jährlichen Volllastbenutzungsstunden zwischen rund 13 und 26 Ct/kWh liegen würden. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass für die vier betrachteten Fälle aus heutiger Sicht keine wirtschaftlichen Voraussetzungen für Powerto-Gas-Systeme gegeben sind. Gemäß [22] könnte jedoch im Falle einer erfolgreichen Markteinführung bei den eingesetzten Techniken noch mit größeren Kostensenkungspotenzialen gerechnet werden. 8. Pilotprojekte Zur Erforschung und Entwicklung der Power-to-Gas-Techniken sind inzwischen verschiedene Test- bzw. Pilotanlagen sowie bereits eine Anlage nach industriellem Maßstab in Betrieb oder in Planung. Auf einige dieser Anlagen wird im Folgenden kurz eingegangen [52-54]: Die SolarFuel Alpha-Anlage ging im Jahr 2009 in Stuttgart in Betrieb [54]. Sie erzeugte bis zu 25 Nm³ Methan je Tag. Eine zweite Testanlage mit einer Methan-Erzeugungsleistung von 300 Nm³ je Tag nahm dort 2012 den Betrieb auf. Betreiber der Anlagen ist der Anlagenbauer Etogas GmbH (früher Solarfuel), unterstützt durch das Fraunhofer IWES und das Zentrum für Solarenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW) wurde das Hybridkraftwerk der Firma Enertrag AG in Wittenhof bei Prenzlau (Brandenburg) in Betrieb genommen [54]. Mit einem 500 kw-druckelektrolyseur (alkalisch) werden rund 120 Nm³/h H 2 gewonnen. Zu dessen Zwischenspeicherung sind Gasspeicher vorhanden. Die Anlage kombiniert Windpark, Elektrolyseur, Biogasanlage, Blockheizkraftwerk und H 2 -Tankstelle. Eine Methanisierung von H 2 erfolgt nicht. Ziel der Anlage ist u. a. der Nachweis, dass die Stromerzeugung an den wechselnden Strombedarf im Netz angepasst werden kann, um eine an der Nachfrage orientierte Vermarktung von Strom aus erneuerbaren Energien und dessen Einsatz als Regelenergie zu ermöglichen. Bild 8: Power-to-Gas-Anlage der E.ON in Falkenhagen [58]. Der Windpark RH2-Werder/Kessin/Altentreptow (RH2-WKA) ist ein landgestützter Windkraftpark mit einer elektrischen Leistung von maximal 140 MW in der Gemeinde Grapzow (Mecklenburg-Vorpommern) (Bild 7). Sie verfügt seit 2011 über eine integrierte Wasserstoff-Erzeugungsanlage und ein kleines Blockheizkraftwerk. Ziel von RH2-WKA ist die Konzeption und der Betrieb eines Windparks als so genanntes Regeneratives Regelkraftwerk zur optimierten Netzintegration von erneuerbaren Energien. Dieses Wind-Wasserstoff-System mit einer Strom-Einspeiseleistung von 500 kw und einer H 2 -Erzeugungsleistung von 120 Nm³/h speichert diskontinuierlichen Windstrom und kann diesen zu einem späteren Zeitpunkt bedarfsorientiert wieder zurückspeisen [54]. Seit 2013 wird die SolarFuel Beta-Anlage im Rahmen des g-tron -Projektes der Audi AG in Werlte im Emsland betrieben, die von der Firma Etogas GmbH errichtet wurde (Bilder 1, 5 und 6). Die Anlage soll eine CO 2 -neutrale Mobilität nachweisen. Hierzu wird überschüssiger Strom aus seegestützten Windkraftanlagen zur Erzeugung von H 2 über drei Alkali-Elektrolyseure genutzt. In einem Rohrbündel-Festbettreaktor wird aus H 2 und CO 2 synthetisches Methan erzeugt, das ins Gasnetz eingespeist wird. Nutzer von Erdgas-Kraftfahrzeugen können ab 2014 an Erdgastankstellen das so genannte e-gas erwerben. Die Lieferung des für die Methanisierung erforderlichen CO 2 erfolgt aus einer Biogasanlage. Die Anlage stellt mit 6,3 MW elektrischer Anschlussleistung und einer CH 4 -Erzeugung von rund Nm³/h die erste größere Anlage dar. Der angestrebte Wirkungsgrad beträgt etwa 54 % [25, 54]. Die E.ON AG betreibt seit 2013 eine Pilotanlage in Falkenhagen (Brandenburg) (Bild 8). Die Anlage gewinnt aus Strom mittels Alkali-Elektrolyse rund 360 Nm³/h H 2, der als Beimischkomponente ins Erdgasnetz eingespeist wird. Der Standort Falkenhagen wurde u. a. wegen der nahe gelegenen Stromund Gasinfrastruktur sowie wegen des günstigen Windangebots im umliegenden Gebiet gewählt [54]. Die RWE Power AG betreibt an ihrem Braunkohle-Kraftwerksstandort Niederaußen eine Anlage zur Methanisierung von Wasserstoff. Dort werden betriebstechnische Fragen untersucht [54]. Das Projekt steht in Verbindung mit einer weiteren Power-to-Gas- Initiative, die unter der Bezeichnung CO 2- rrect von 15 Partnern aus der chemischen Industrie, der Energiewirtschaft und der Wissenschaft getragen wird. Die RWE Deutschland AG errichtet in Ibbenbüren eine Power-to-Gas-Demonstrationsanlage mit einer elektrischen Leistung von 100 kw, womit eine PEM-Elektrolysetechnik der Firma Ceram Hyd getestet wird. Der erzeugte Wasserstoff wird ins RWE-Gasnetz eingespeist und kann bei Bedarf unter Ausnutzung von Kraft-Wärme-Kopplung wieder rückverstromt werden. Ziel ist der Nachweis, dass diese Technik die Leistungsgradienten bei der Stromerzeugung aus Wind und Photovoltaik im teilweise intermittierenden Betrieb abfahren kann und somit zur Systemintegration der regenerativen Stromerzeugung beiträgt [54]. BTGA-Almanach

88 9. Quellen [1]: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU): 100 Prozent Klimaschutz Die Nationale Klimaschutzinitiative des Bundesumweltministeriums. Berlin [2]: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU): Die Energiewende Zukunft made in Germany. Berlin [3]: Nitsch et al.: Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global. Bericht zur Leitstudie im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), DLR Stuttgart, Fraunhofer-IWES Kassel, IFNE Teltow. 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Esslingen [19]: Ter-Gazarian, A.: Energy Storage for Power Systems; Stevenage: Peter Peregrinus Ltd., Norwich, NY: Knovel, [20]: Tamme, R.: Speichertechnologien für erneuerbare Energien Voraussetzung für eine nachhaltige Energieversorgung; Forschungsverbund Sonnenenergie FVS, Themen [21]: Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU); Sondergutachten Wege zur 100 % erneuerbaren Stromversorgung; [22]: Müller-Syring, Gert; Henel, Marco; Köppel, Wolfgang; Mlaker, Herwig; Sterner, Michael; Höcher, Thomas: Entwicklung von modularen Konzepten zur Erzeugung, Speicherung und Einspeisung von Wasserstoff und Methan ins Erdgasnetz. Deutscher Verein des Gas- und Wasserfachs e.v., Bonn [23]: Hüttenrauch, J.; Müller-Syring, G.: Zumischung von Wasserstoff zum Erdgas; energie wasser-praxis, 10/2010, S. 68/71. [24]: Cerbe, Günter; Dehli, Martin; Kätelhön, Jan Eibe; Kleiber, Torsten; Kuck, Jürgen; Lendt, Benno; Mischner, Jens; Mundus, Bernhard; Pietsch, Hartmut; Spohn, Dietmar; Thielen, Walter: Grundlagen der Gastechnik. 7., vollständig neu bearbeitete Auflage. Carl Hanser Verlag, München Wien [25]: Rieke, Stephan: Erste industrielle Power-to- Gas-Anlage mit 6 Megawatt. Gwf-Gas Erdgas 9/2013, S. 660/664. [26]: Keles, Sanem: Effiziente Einbindung von Erneuerbaren Energien durch das Power-to-Gas Konzept Betrachtung von Technologie, Marktumfeld und wirtschaftlichen Potenzialen. Diplomarbeit an der Technischen Universität Darmstadt. Darmstadt [27]: DVGW Technische Regel Arbeitsblatt DVGW G 260. Nutzung von Gasen in der öffentlichen Gasversorgung. Deutscher Verein des Gas- und Wasserfachs e.v., Bonn [28]: Sterner, M.; Jentsch, M.; Holzhammer, U.: Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung eines Windgas-Angebotes. Im Auftrag von: Greenpeace Energy e.g., Fraunhofer IWES, Kassel [29]: Wietschel, M.: Welche Rolle spielt die Speicherung erneuerbarer Energien im zukünftigen Energiesystem?. Fachvortrag im Rahmen der Veranstaltung ETP Energy Innovation Day Windgas, Berlin : Fraunhofer ISI, [30]: Müller-Syring, G./ Henel, M.: Power-to-Gas: Konzepte, Kosten, Potenziale. Fachvortrag im Rahmen der Veranstaltung DBI Fachforum: Energiespeicherkonzepte und Wasserstoff, , Berlin. DBI Gasund Umwelttechnik GmbH, [31]: Schmücker, Arnd; Danker, Christian; Raß, Nicolai; Sandmann, Wilko; Tschirner, Inga; Wolf, Marcus: Power to Gas Beitrag der Ferngasnetze zur Energiewende. Information des Unternehmens Open Grid Europe. energie wasser-praxis 9/2013, S. 179/182. [32]: Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi): Plattform Zukunftsfähige Netze (Hinweis auf den Netz entwicklungsplan Gas). Berlin [33]: DVGW Technische Regel Arbeitsblatt DVGW G 262 (A) Nutzung von Gasen aus regenerativen Quellen in der öffentlichen Gasversorgung. Deutscher Verein des Gas- und Wasserfachs e.v., Bonn [34]:Sturm, Hannes, Suhr, Jan, Zajc, Achim: Gasbeschaffenheitsmessung von neuen Erdgasqualitäten Einspeisung von wasserstoffhaltigen Gasen. gwf-gas Erdgas 9/2013, S. 684/687. [35]: Fleischmann, Bernhard: Einfluss von Gasbeschaffenheitsänderungen auf industrielle Prozessfeuerungen am Beispiel der Glasindustrie. energie wasser-praxis 9/2013, S. 158/161. [36]: Haussinger, P. et al.: Hydrogen; Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry: Electronic Release [37]: Pregger, T. et al.: Perspektiven solarthermischer Verfahren zur Wasserstofferzeugung; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v. (DLR), Stuttgart, [38]: Smolinka, T.: Wasserstoff aus Elektrolyse ein technologischer Vergleich der alkalischen und PEM-Wasserelektrolyse; FVS Workshop [39]: Wenske, M.: Wasserstoff Herstellung per Elektrolyse; Vortrag REGWA FH Stralsund, ; Enertrag AG, [40]: Brinner, A.; Hug, W.: Dezentrale Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse; Vortrag; Institut für Fahrzeugkonzepte des DLR, Stuttgart; Hydrotechnik GmbH, Karlsruhe; [41]: Informationen des Zentrums für Sonnenenergieund Wasserstoffforschung Baden-Württemberg zu im Rahmen des Verbundprojekts Power to Gas geförderten Forschungsarbeiten. Stuttgart [42]: Deutsche Energie Agentur GmbH (dena) Energiesysteme und Energiedienstleistungen: Integration erneuerbaren Stroms in das Erdgasnetz. Power to Gas eine innovative Systemlösung für die Energieversorgung von morgen entwickeln. Berlin [43]: Liese, Torsten: Erfahrungen und Ergebnisse aus dem RWE Power-to-Gas-Projekt am Standort Niederaußem. RWE Power AG, Essen. Vortrag auf der Gasfachlichen Aussprachetagung (gat), Nürnberg [44]: Kopyscinski, J.: Production of synthetic natural gas (SNG) from coal and dry biomass A technology review from 1950 to Paul Scherrer Institut; Fuel, 89 (2010) 8, S [45]: Eisenlohr et al., Fuels ACS. Div Preprints [46]: Henrich et al.: Potential von katalysatorbeschichteten strukturierten Packungen für die Methanisierung biomassestämmiger Synthesegase; DVGW- Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut, DGMK- Tagungsbericht Energetische Nutzung von Biomasse, ISBN , [47]: Bajohr, S.; Henrich, T.: Entwicklung eines Verfahrens zur Methanisierung von biomassestämmigem Synthesegas in Wabenkatalysatoren; DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut, gfw-gas Erdgas 150, [48]: Alper, S. B.; Sherwin, M. B.; Cochran, N. P.: United States Patent 3,989, November [49]: Bajohr, Siegfried: Aktuelle Entwicklungen auf dem Gebiet der Methanisierung. DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technlogie (KIT). Vortrag auf der Gasfachlichen Aussprachetagung (gat), Nürnberg [50]: Stademann, Arnd: Einspeisung von Wasserstoff ins Gasnetz Sicht der Gasnetzbetreiber. Ontras VHG Gastransport GmbH, Leipzig. Vortrag auf der Gasfachlichen Aussprachetagung (gat), Nürnberg [51]: Müller-Syring, Gert: Energiespeicherkonzepte mit Power-to-Gas eine technoökonomische Bewertung. DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, Leipzig. Vortrag auf der Gasfachlichen Aussprachetagung (gat), Nürnberg [52] Projekte des Leuchtturms Wind-Wasserstoff- Kopplung der Bundesregierung. Berlin forschungsinitiative-energiespeicher [53]: dena Strategieplattform Power-to-Gas: [54] Strategieplattform Power to Gas: powertogas.info/strategieplattform/strategieplattform. htm 86 BTGA-Almanach 2014

89 Ausgabe Dezember 2012 MAGAZIN FÜR GEBÄUDE- UND ENERGIETECHNIK SONDERHEFT Trinkwasserhygiene 2013 Neuauflage unter Berücksichtigung der zweiten Novelle der Trinkwasserverordnung! Keine Kompromisse beim Trinkwasser! Eisenhans - Fotolia.com Trinkwassernovelle Forschung und Lehre Praxiswissen Planung Installationstechnik Marktübersicht Produkte Das Sonderheft zum Thema Trinkwasserhygiene 2013 sollte in keinem Haustechnik-Fachbetrieb fehlen. 132 Seiten stark! Sichern Sie sich Ihr persönliches Exemplar (Einzelpreis 10,- inkl. MwSt. inkl. Versand)! Heftbestellungen bitte schriftlich an: leserservice@strobel-verlag.de Kontakt für Rückfragen: Eva Lukowski, Tel STROBEL VERLAG GmbH & Co KG Zur Feldmühle Arnsberg Tel Fax Besser informiert.

90 Building Information Modeling (BIM) Eine bisher weitgehend unbekannte Größe in der TGA Building Information Modeling als ganzheitliche Planungsmethode wird schon seit Jahren in vielen Ländern standardmäßig eingesetzt und ist mittlerweile auch bei uns in Deutschland auf dem Vormarsch. Für viele Fachleute aus dem TGA-Bereich ist der Begriff aber noch weitgehend unbekannt. Dieser Artikel soll einige grundsätzliche Fragestellungen zu diesem Thema klären. Gerade bei Großprojekten ist oftmals eine Vielzahl von Akteuren (z. B. Architekt, Planer, TGA-Anlagenbauer) an Planung, Bau und Betrieb beteiligt. Schaut man sich hier zu Lande aktuelle Bauprojekte an, werden diese zudem immer komplexer und anspruchsvoller, was Ausstattung und Architektur anbelangt, dies betrifft besonders den TGA-Bereich. Die Vernetzung der einzelnen TGA-Planungsgewerke miteinander und mit anderen Gewerken nimmt stetig zu. Das hängt nicht zuletzt auch mit der Energiepolitik der Bundesregierung und den Anforderungen des Nutzers zusammen. Heutige Gebäude müssen energieeffizient sein, den Komponenten- Hersteller Architekt Facility- Manager Dipl.-Ing. Stefan Tuschy, Technischer Referent des BTGA e.v. BIM digitales Gebäudemodell Lieferanten Bauherr Baustellen- Management notwendigen Komfort bieten und dem aktuellen Stand der Technik entsprechen. Auch die Kosten müssen während der Bau- und Bewirtschaftungsphase ständig im vereinbarten Rahmen bleiben. Aber wie behalten alle Beteiligten eines Projektes die Übersicht über die Planungsfortschritte? Schon für ein Gewerk alleine ist jede Änderung oder Anpassung unter Umständen ein anspruchsvolles Unterfangen. Eine Unterstützung an dieser Stelle bietet BIM. Was versteht man unter BIM? Eine Definition des National Institute of Building Science beschreibt BIM folgendermaßen: BIM ist die digitale Abbildung der physikalischen und funktionalen Eigenschaften eines Bauwerks von der Grundlagenermittlung bis zum Rückbau/Abriss. Als solches dient es als Informationsquelle und Datendrehscheibe für die Zusammenarbeit über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks. Zunächst sei klargestellt, dass es sich bei BIM nicht um eine Software, sondern um Bauunternehmer TGA- Anlagenbauer TGA- Planer Abbildung 1: BIM- Grundgedanke. eine Methode handelt, die eine passende Softwarelösung für eine effektive Arbeitsweise benötigt. Ziel dieser Methode ist es, durch die Verkettung aller am Bau beteiligten Fachdisziplinen eine optimale Planung, Ausführung und den bestmöglichen Betrieb eines Gebäudes zu gewährleisten. Zu diesem Zweck werden alle wichtigen Gebäudedaten digital erfasst, kombiniert und in einem virtuellen Gebäudemodell geometrisch dargestellt. Der Grundgedanke von BIM ist also das gemeinschaftliche Handeln bei Aufrechterhaltung der jeweiligen Verantwortungsbereiche (siehe Abbildung 1). Mittlerweile lässt sich BIM auf jede Art von Gebäude anwenden, unabhängig von der Objektgröße. BIM ist grundsätzlich in allen Bereichen des Bausektors anwendbar, somit auch im TGA-Anlagenbau. Wie ist der aktuelle Stand in Deutschland? Gerade in Deutschland ist BIM bislang noch nicht ausreichend bekannt. So ergab eine Studie aus dem Jahr 2008, dass gerade einmal 12 % der hier tätigen Ingenieure die Methode überhaupt kannten. In skandinavischen Ländern lag die Quote im gleichen Zeitraum bei rund 60 %. Nach Einschätzung entsprechender Organisationen die sich mit dem Thema BIM auseinandersetzen, wie dem buildingsmart e.v., beruht der Einsatz heute in Deutschland hauptsächlich auf Insellösungen in Architektur- und Ingenieurbüros sowie in sehr großen Baufirmen. Grund für die zurückhaltende Anwendung sind zum einen die rechtlichen Rahmenbedingungen (z. B. Preisrecht, Vertragsgestaltung, etc.), zum anderen ist bei vielen Auftraggebern der Nutzen dieser Methode noch nicht hinreichend bekannt. Ebenso liegt in Deutschland meist eine Trennung zwischen der Planung und der Bauausführung vor. Somit sind zum Zeitpunkt der Einschaltung eines rein ausführenden Unternehmens in der Regel bereits wesentliche Leistungen in Sachen Planung erbracht worden. Die hierdurch entstehende separate Durchführung der einzelnen Arbeitsabläufe erschwert die 88 BTGA-Almanach 2014

91 Technische Trends und Normung Wer sind die Beteiligten in einem BIM-Prozess? Wie bereits beschrieben, bietet BIM die Möglichkeit, alle Projektbeteiligten in einem Gebäudemodell zu vereinen. Diese bilden dann eine Planungsgemeinschaft, die einen vereinbarten BIM-Vertrag erfüllt. Jedoch erfordert die Anwendung der Methode gleichzeitig eine neue Bewertung der Aufwandsverteilung zwischen den jeweiligen Parteien eines Bauprojektes, da man eine gemeinsame Projektverantwortung hat. Abbildung 2: Vergleich von BIM zu einem herkömmlichen Bauablauf 1. flächendeckende Einführung der Methode in Deutschland. Erwartet wird jedoch, dass der Einsatz der BIM-Technologie durch Unternehmen, Planer und Architekten in den kommenden Jahren weiter stark zunehmen wird. Welche Vorteile bringt die BIM-Methode mit sich? Einer der Hauptvorteile der BIM-Methode ist die Möglichkeit, die Arbeitsschritte aller Projektbeteiligten, wie Bauherr, Architekt, Planung und Ausführung in einem Gebäudemodell zu integrieren und somit jederzeit einsehen und ändern zu können. Dies führt zu einer deutlichen Steigerung der Transparenz und Aktualität von Projektdaten und erhöht gleichzeitig die Qualität der Informationen. In der klassischen Projektplanung wird beispielsweise die Kostenkalkulation anhand einer Massenermittlung auf Basis der vorhandenen Baupläne erstellt. Kommt es während der Planungs- und Bauphase zu Änderungen, müssen die Pläne angepasst, die Massenermittlung erneut durchgeführt und dies jedes Mal mit den Projektbeteiligten abgestimmt werden. Somit hat man oftmals einen zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand, der nur schwer kalkulierbar ist. Dieser kann mit der BIM-Methode deutlich eingeschränkt werden. Im virtuellen Gebäudemodell wird eine entsprechende Änderung vorgenommen und ist für alle Beteiligten direkt sichtbar. Alle relevanten Ansichten bleiben konsistent und werden automatisch angeglichen. Der Massenauszug, welcher als Grundlage der Kostenkalkulation dient, wird ebenso automatisch aktualisiert. Viele Planungs- und Ausführungsprobleme können im Gebäudemodell gemeinsam bewertet und geklärt werden. Auch enthält BIM gegenüber der klassischen Planung zusätzliche Leistungen (Kollisionsprüfung, Variantenanalysen vor Baubeginn, vereinfachte Lebenszyklusbetrachtungen), die zu einem erheblichen Mehrwert innerhalb eines Bauprojektes führen. Durch die Nutzung der BIM-Methode liegen Informationen schon zu einem frühen Zeitpunkt der Projektphase in einer sehr hohen Genauigkeit vor, was gleichermaßen auf die Baukosten als auch Lebenszykluskosten, wie z. B. den Energieverbrauch des Gebäudes, zutrifft. Ebenso können Planungs- und Baufehler durch den Einsatz von BIM-Methoden frühzeitig erkannt und korrigiert werden. Erfordert BIM einen Mehraufwand? Es ist richtig, dass beim Einsatz von BIM der Aufwand an strukturierenden und koordinierenden Leistungen gerade zu Beginn eines Bauprojektes deutlich zunimmt. Die Entwicklung von Arbeitsvorgaben zur internen Zusammenarbeit hat zunächst oberste Priorität. Allerdings kommt es bei genauerer Betrachtung nur zu einer Verlagerung des Gesamtarbeitsaufwandes Wie Abbildung 2 zeigt, entsteht besonders in der Vorentwurfsphase durch den Aufbau des virtuellen Gebäudemodells ein höherer Bearbeitungsaufwand im Vergleich zu einer herkömmlichen Arbeitsweise. Dieser Bearbeitungsaufwand neutralisiert sich aber spätestens im Bereich der Entwurfsplanung wieder, da Planungsprobleme nun schon frühzeitig erkannt und im Gebäudemodell gemeinsam korrigiert werden können. Je früher die BIM-Methode im gesamten Prozess zum Einsatz kommt, desto größer sind im Regelfall der zeitliche Vorteil sowie der Einfluss auf die Gesamtkosten und somit einhergehend auch die Kostenersparnis. So muss von Beginn an festgelegt werden, durch wen die vordefinierten Aufgaben (z. B. Modellentwicklung, Datenmanagement etc.) ausgeführt werden. Für die Koordination des gesamten Projektteams sollte aus diesem Grund ein so genannter BIM-Manager eingesetzt werden, zu dessen Aufgaben auch die regelmäßige Dokumentation des Arbeitsstandes gehört. Ein organisiertes Management bildet die Grundlage für die Implementierung der BIM-Methode. Grundsätzlich kann jeder der Projektbeteiligten die Rolle des BIM-Managers übernehmen, entscheidend sind jedoch Kompetenz und Koordinationsfähigkeit über den gesamten Prozess. Ebenso besteht die Möglichkeit, einen externen Dienstleister mit dieser Aufgabe zu betrauen. Handelt es sich bei BIM um eine Zusatzleistung und welche Auswirkungen hat BIM auf die Vergütungsstruktur nach HOAI? Planungsleistungen von Architekten und Ingenieuren werden in Deutschland in der Regel über die HOAI abgerechnet. Gegenüber der bisherigen Planung führt die Nutzung der BIM-Methode allerdings zu einer Aufwandsverschiebung in den einzelnen Projektphasen. Daher ist die klassische Anwendung der HOAI innerhalb eines BIM- Projektes schwierig, da eine planungsbereichsübergreifende Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten angestrebt wird. Um ein gemeinschaftliches Handeln und Planen auf Basis der BIM-Methode zu ermöglichen, fehlen bislang entsprechende Regularien und Vertragsmuster. In der neuen HOAI 2013 wird BIM erstmals namentlich genannt, allerdings als besondere Leistung in der Vorplanung, was häufig zu Fehlinterpretationen führt. Denn bei der Anwendung von BIM handelt es sich nicht um eine Zusatzleistung, sondern um eine bestimmte Planungsmethode, die bessere Planungsqualität bei weniger Aufwand mit sich bringen soll. BTGA-Almanach

92 Abbildung 3: BTGA-Informationstag zum Thema BIM mit Podiumsdiskussion (v.l.n.r.): Prof. Hans-Georg Oltmanns, Oltmanns & Partner GmbH; Philipp Dohmen, Drees & Sommer; Günther Mertz, Hauptgeschäftsführer des BTGA; Matthias Reif, Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung; Karl-Walter Schuster, Caverion Deutschland GmbH. Allerdings stimmt es auch, dass die Anwendung von BIM eine Bewertung zwischen den Leistungsphasen notwendig macht die sich von der bisherigen Betrachtungsweise unterscheidet. Außerdem kommen für die Beteiligten neue Aufgabenfelder hinzu. In einem Gutachten im Rahmen der Forschungsinitiative Zukunft Bau (Mai 2011) wurden die Auswirkungen von Building Information Modeling auf die Leistungsbilder der HOAI sowie auf die Vertragsgestaltung im Rahmen eines Bauvorhabens genaustens untersucht. Demnach ist eine leistungsgerechte Verteilung der Vergütungen hiernach zwischen den Projektbeteiligten ergänzend zur HOAI untereinander zu verhandeln. Nur so kann sich ein langfristiges Verteilungsgefüge ergeben, in dem sich die Effekte der BIM-Methode für alle Parteien positiv auswirken. Hierzu muss projektabhängig eine umfangreiche Leistungsbeschreibung der BIM-Methode und des geschuldeten Leistungserfolges jedes Projektbeteiligten erstellt werden. Ein Vertrag zwischen Auftraggeber und Auftragnehmern, in dem sich beide Seiten auf die Anwendung der BIM-Methode einigen, ist laut Gutachten vermutlich ebenso als Werkvertrag nach 631 ff. BGB anzusehen, wie bisherige Verträge auch. So schuldet der Auftragnehmer dem Auftraggeber die mängelfreie Herstellung des Werkes. Welche technischen Anforderungen bestehen bei der Anwendung von BIM? Die auf dem Markt existierenden CAD- Austauschformate wie DXF, DWG, DFW selbst sind nicht in der Lage, Bauwerksmodelle an weitere Nutzer zu übergeben. Auch ist es gerade für öffentliche Auftraggeber sehr wichtig, BIM-Leistungen neutral, ohne Nennung einer speziellen Softwarelösung, auszuschreiben. Daher wird für die Übertragung des digitalen Gebäudemodells ein neutrales hersteller- und länderübergreifendes Austauschformat benötigt. Eingesetzt werden kann an dieser Stelle die Industry Foundation Classes (IFC) nach ISO-Standard (ISO 16739). Dabei handelt es sich um Basisdatenmodelle für geometrische und inhaltliche Bauwerksinformationen. Die IFC beschreiben alle Bestandteile und Eigenschaften des digitalen Gebäudemodells, egal in welcher Phase (Planung, Ausführung und Bewirtschaftung) es sich befindet und wer daran beteiligt ist. Der überwiegende Anteil der Programme, die diesen Standard nutzen, sind in der Lage, Objekte als Objekte zu betrachten und zu verarbeiten. Durch die gemeinsame Schnittstelle lassen sich alle Aspekte eines Gebäudes bis ins kleinste Detail beschreiben. Das Gebäudemodell kann dabei in regelmäßigen Abständen zusammengefügt oder als ein gemeinsames Server- Modell verwendet werden. Um einen Datenaustausch durchzuführen, müssen jedoch Empfänger und Sender eine identische IFC Version und den gleichen IFC View nutzen. Die aktuellste IFC Version ist IFC 2x Edition 3 Technical Corrigendum 1. In der derzeit am häufigsten genutzten BIM-Methode erarbeitet jeder der Projektbeteiligten ein Teilmodell, welches regelmäßig in einem zentralen Gebäudemodell mit weiteren Teilmodellen zusammengeführt wird, da dieses Grundlage für die Berechnungen, Simulationen, Terminabläufe und Kostenkalkulationen ist. Hierbei können unterschiedliche Softwareprogramme verwendet werden, die alle über eine identische Schnittstelle verfügen müssen. Alle Projektbeteiligten können dabei ständig auf das zentrale Gebäudemodell zugreifen und ihre Daten dort einbringen. Man bezeichnet diese Methode üblicherweise als big open BIM. Was versteht man unter einem 3D-, 4Doder 5D-Gebäudemodell? Wie bereits erwähnt, werden in der BIM- Methode alle wichtigen Gebäudedaten digital erfasst, kombiniert und in einem virtuellen Gebäudemodell geometrisch dargestellt. Dies geschieht in den überwiegenden Fällen in dreidimensionaler Form. Aus dem 3D-Gebäudemodell lassen sich die benötigten Daten, wie z. B. die Massenermittlung, Pläne oder Kostenkalkulationen, ermitteln. Dennoch spricht man mittlerweile auch von 4D- und 5D-Gebäudemodellen. Gemeint ist hiermit lediglich die Vernetzung des dreidimensionalen Gebäudemodells mit dem Terminplan (4D), mit der Kalkulation (5D), der Betrachtung einer optimierten Nachhaltigkeit (6D) und mit dem sogenannten Life Cycle Management (Gebäude- und Anlagenmanagement) (7D). Ebenso können mit nd beliebig viele weitere Informationen mit dem virtuellen Gebäudemodell vernetzt werden. 90 BTGA-Almanach 2014

93 Technische Trends und Normung Fazit Die Nutzung der BIM-Methode wird auf kurz oder lang zu einem Strukturwandel im Bauwesen führen und für eine Neustrukturierung innerhalb des Planungsprozesses gerade im Bezug auf die Organisation und verwendete Technologien sorgen. Dies ermöglicht eine deutliche Effizienzsteigerung. Dabei sollte BIM als ganzheitliche, lebenszyklusübergreifende Methode genutzt werden, bei der transparent mit Schwierigkeiten und Herausforderungen während des gesamten Prozesses umgegangen wird. Je früher sich alle Projektbeteiligten mit der Thematik auseinander setzen, desto größer ist der effektive Nutzen, wie die guten Erfahrungen aus anderen Ländern bereits zeigen. Summa summarum wird man langfristig nicht mehr an BIM vorbeikommen, sofern alle Möglichkeiten der computergestützten Planung voll und ganz ausgeschöpft werden sollen. In Deutschland bestehen für die Anwendung bereits gute Grundvoraussetzungen. So hat man neben einer Vielzahl von bereits vorhandenen Softwaremöglichkeiten auch weltweit akzeptierte Fachkreise, die die Marktakzeptanz von BIM vorantreiben. Um die BIM-Methode langfristig zu etablieren ist es allerdings dringend notwendig, dass die noch fehlenden Rahmenbedingungen geschaffen werden (z. B. Eingliederung in die HOAI) und BIM schnellstmöglich Einzug in die Lehre findet. Hierzu gehört neben der Beherrschung der für die Arbeit mit BIM verwendeten Technik ebenso das Verständnis für den ganzheitlichen Ansatz. Es nützt nichts die Methode voran zu treiben, ohne die entsprechenden Fachleute aus- und weiterzubilden. 1) Quelle: Die Auswirkungen von Building Information Modeling (BIM) auf die Leistungsbilder und Vergütungsstruktur für Architekten und Ingenieure sowie auf die Vertragsgestaltung, 2011, Schlussbericht des Forschungsvorhabens Zukunft Bau BIM-HOAI Auch der BTGA e.v. befasst sich daher schon seit vielen Jahren mit der ganzheitlichen Planungsmethode und ist Mitglied in der buildingsmart e.v., deren Ziel es ist, den modellbasierten Ansatz für die Optimierung der Planungs-, Ausführungs- und Bewirtschaftungsprozesse im Bauwesen zu etablieren. Denn die erfolgreiche Abwicklung der Technischen Gebäudeausrüstung ist ein Schlüsselfaktor für die Sicherstellung des Erfolges eines Großprojektes. 19 Oktober 2013 Besser informiert. magazin für gebäude- und energietechnik Medienpartner des zvshk und von shk-fachverbänden Fachzeitschrift Web-TV SHK-Branche Website Licht im Bad Seite 18 Brennwertanlagen Seite 40 Juni 2013 Handwerkerporträt Seite 66 magazin für planer, berater entscheider der gebäudetec und hnik -Newsletter LÜFTUNGS- UND KLIMATECHNIK VON AL-KO ATEASY I einfache, schnelle Auslegung I kurze Lieferzeiten I Attraktives Preis-LeistungsVerhältnis ATFLEX I individuell und flexibel I Änderungen bis 4 Wochen vor Auslieferung möglich I mittlere bis große Luftmengen AL-KO THERM GMBH I Bereich Luft- und Klimatechnik I Hauptstraße I Fon I Fax Jettingen-Scheppach I klima.technik@al-ko.de I Germany I Berührungslose Waschtischarm aturen Brandschutz Energie- und Risikoberatung STROBEL VERLAG GmbH & Co KG Zur Feldmühle Arnsberg Tel Fax Fotolia.co m TGA-Branche Seite 8 Miha i Simonia Fachzeitschrift Seite 22 Seite 26 z.de/face book z.de/tw itter z.de/xin g Mobile App 11-12_S ocial-me dia_visit enkarte.indd 1 Social Media :13 :06

94 Hygieneanforderungen an Lüftungsund Klimaanlagen Sachstand zur VDI-Richtlinie 6022 Mit der Richtlinienreihe VDI 6022 liegt seit nunmehr 16 Jahren ein umfangreiches technisches Regelwerk für den hygienegerechten Umgang mit Lüftungs- und Klimaanlagen vor. Im Verlauf der letzten beiden Jahre hat die Reihe wesentliche Umstrukturierungen und Erweiterungen erfahren. Der Artikel zeigt die wichtigsten Entwicklungen insbesondere bezüglich der Weiterbildung von Personen im Umgang mit Lüftungs- und Klimaanlagen auf. Dipl. Ing. (FH) Clemens Schickel, Technischer Referent, BTGA e.v. Unsere Atemluft ist das wichtigste Lebensmittel. Wir benötigen sie zu jeder Minute und nehmen sie an jedem Ort, an dem wir uns gerade aufhalten, auf. Dass dieses Lebensmittel hygienisch unbedenklich sein muss, versteht sich von selbst. Das gilt auch für behandelte Außenluft, wie sie von Lüftungsund Klimaanlagen für konditionierte Räume in Gebäuden bereitgestellt wird. Kommen Zweifel an der gesundheitlichen Unbedenklichkeit der Räume auf, ist schnell vom Sick- Building-Syndrom, kurz SBS, die Rede. So geschehen auch Anfang der 1990er Jahre. Kennzeichnend für das SBS sind vermehrte Klagen zu gesundheitlichen Beschwerden von Personen, nachdem sie sich in einem (klimatisierten) Raum aufgehalten haben. Auch wenn verschiedene Untersuchungen [1] [2] damals einen Zusammenhang zwischen der maschinellen Klimatisierung und den aufgetretenen Gesundheitsbeschwerden nicht zweifelsfrei nachweisen konnten, standen Lüftungs- und Klimaanlagen bezüglich der hygienegerechten Ausführung und ihres Betriebs in der Diskussion. Spezielle Hygienevorgaben für solche Anlagen waren über die Inhalte einschlägiger technischer Planungsnormen hinaus nicht verbindlich vorgeschrieben. BTGA, damals BHKS, maßgeblich beteiligt. Dieser Ausschuss erarbeitete ein Papier, das mit Herausgabedatum Juli 1998 als Weißdruck der VDI 6022 Blatt 1 Hygienische Anforderungen an raumlufttechnische Anlagen - Büro- und Versammlungsräume veröffentlicht werden konnte. Erstmals wurden Hygienekontrollen und -inspektionen beschrieben und eingefordert. Zusätzlich wurden neben den hygienegerechten Anforderungen an Komponenten sowie an die Anlagenplanung und -ausführung auch Vorgaben für den Betrieb der Systeme formuliert. Zwischenzeitlich wurde die Richtlinienreihe mehrfach überarbeitet und erweitert. Aktuell gehören insgesamt 12 Einzelblätter zur VDI 6022 mit Themen wie Lufthygiene, Qualifizierung von Personen oder Qualitätssicherung (Tabelle 1: Übersicht zur Richtlinienreihe VDI 6022). Wird die Anwendung der VDI 6022 vertraglich vereinbart, ist das Einhalten von hygienischen Aspekten bei der Komponentenauswahl, der Planung und der Installation von Lüftungs- und Klimaanlagen verbindlich vorgeschrieben. Eine der Grundlagen, die zur Einhaltung von Qualitätsstandards unerlässlich ist, ist der Einsatz von qualifiziertem und entsprechend weitergebildetem Personal. Diesem Grundsatz folgend, wurde bis Dezember 1999 das Blatt 2 der VDI 6022 entwickelt und mit dem Untertitel Anforderungen an die Hygieneschulung veröffentlicht. Damit wurden erstmals verbindliche Vorgaben zur beruflichen Vorbildung von Personen, die mit Fragestellungen zur Hygiene in raumlufttechnischen Anlagen befasst sind, festgeschrieben. Für das bei Planung, Bau und Betrieb eingesetzte Personal gibt es seither eindeutige Anforderungen an dessen berufliche Ausbildung und an die im Rahmen von Schulungen ergänzend zu vermittelnden Kenntnisse. Die Schulungen nach Blatt 2 aus Als eine Folge der in diesem Punkt bis dahin nur unzureichend vorhandenen anerkannten Regeln der Technik gründete sich ein Richtlinienausschuss im VDI. Hieran war der Bild 1: Aufkleber Hygieneinspektion nach VDI 6022 Blatt BTGA-Almanach 2014

95 Technische Trends und Normung 1999, dessen Inhalte aktuell Bestandteil des Blattes 4 Qualifikation von Personal für Hygienekontrollen, Hygieneinspektionen und die Beurteilung der Raumluftqualität sind, schließt mit einer schriftlichen Prüfung ab. Entsprechen die beruflichen Vorkenntnisse des Teilnehmers den Anforderungen und wurde die Prüfung bestanden, kann dieser eine VDI-Urkunde nach VDI 6022 geprüft in einer der zwei Kategorien A oder B erhalten. Zur Vergabe der VDI-Urkunde sind Veranstalter berechtigt, die sich als Schulungspartner des VDI qualifiziert haben. Kategorie A Inhalt und Umfang der verschiedenen Schulungen entsprechen dem vorgesehenen Tätigkeitsfeld des Teilnehmers. Die erforderliche Vorbildung, der Schulungsinhalt und der Prüfungsumfang werden in Kategorien unterteilt. Eine Ausbildung nach Kategorie A ist für Personen erforderlich, die anspruchsvolle Hygienetätigkeiten und Prüfungen an RLT-Anlagen durchzuführen haben. Sie werden ergänzend zur beruflichen Vorbildung als Meister oder Techniker im Bereich TGA mit mehrjähriger Berufserfahrung an RLT- Anlagen vorrangig in den Bereichen hygienische Bedeutung von Luftbehandlungsverfahren und in der Anwendung von physikalischen sowie chemischen Messverfahren unterrichtet. Kenntnisse nach Klasse A sind bei der Planung von Anlagen, der Überwachung, des Errichtens sowie für die Durchführung von Hygieneinspektionen erforderlich. Diese Inspektionen beginnen nach der Inbetriebnahme mit der Hygiene-Erstinspektion und werden in der Betriebsphase durch regelmäßige Hygieneinspektionen ergänzt. Entsprechend den Vorgaben des Blattes VDI Prüfung von Raumlufttechnischen Anlagen ist von Herstellern der Komponenten einer Lüftungsanlage und von deren Errichter gefordert, eine entsprechende Erklärung bezüglich der Übereinstimmung mit den Anforderungen nach Blatt 1 auszustellen. Auch diese Bescheinigung ist von einer im Rahmen der Kategorie A geschulten Person zu unterzeichnen. Kategorie B Kategorie B-Schulungen werden von Personen besucht, die mit einfachen Hygienetätigkeiten wie Wartung, Reinigung, Luftfilterwechsel oder Ähnlichem betraut sind. Der Teilnehmer soll eine Ausbildung zum Fachmonteur der Lüftungs- oder Anlagentechnik erfolgreich abgeschlossen haben, oder zumindest mehrjährige Berufserfahrung bei der Wartung von Lüftungsanlagen nachweisen können. Nach Kategorie B geschulte Personen sind befähigt, unter Anleitung einer Kategorie A geschulten Person, Anlagen zu errichten, zu warten und instand zu setzen. Die ursprünglich erhobene Forderung, dass solche Schulungen auch von Personen, die einfache RLT-Anlagen z. B. mit nur einer thermodynamischen Luftbehandlungsstufe betreiben, besucht werden müssen, wurde inzwischen abgeschwächt. Richtlinie VDI 6022, Stand März 2014 Kategorie C Die für Betreiber von einfachen Lüftungsanlagen notwendige Unterweisung wird nach aktuellem Blatt 4 der Richtlinienreihe als Kategorie C-Schulung beschrieben. Die Einweisung erfolgt einmalig an der individuellen Anlage. Es sollte ein Zeitrahmen von ca. 60 Min. für diese Einweisung vorgesehen werden. Für die Betreiber gewerblich genutzter Kleinanlagen wird allerdings zusätzlich gefordert, dass diese bereits vor der Unterweisung Grundkenntnisse der Hygiene, beispielsweise im Bereich der Lebensmittelhygiene, besitzen. Die Unterweisung des Betreibers darf durch eine nach Kategorie A geschulte Person durchgeführt werden. Die Qualität der Raumluft, mit der die Nutzer in Kontakt kommen, ist jedoch nicht nur von der raumlufttechnischen Anlage und deren Wartungszustand abhängig. Vielmehr haben die verschiedenen Lasten in Blatt-Nr. Titel Ausgabedatum Blatt 1 Blatt 1.1 Blatt 1.2 Blatt 1.3 Blatt 2 Blatt 3 Blatt 3.2 Blatt 4 Blatt 4.1 Blatt 5 Blatt 6 Blatt 7.1 Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte - Prüfung von Raumlufttechnischen Anlagen Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte - Hinweise zu erdverlegten Luftleitungen Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische Anlagen und Geräte - Sauberkeit von Luftleitungen Raumlufttechnik - Raumluftqualität - Hygieneanforderungen an die Lüftungstechnik in Fahrzeugen Raumlufttechnik - Raumluftqualität - Beurteilung der Raumluftqualität Raumlufttechnik - Raumluftqualität - Beurteilung der Luftqualität in Fahrzeugen Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Qualifizierung von Personal für Hygienekontrollen, Hygieneinspektionen und die Beurteilung der Raumluftqualität Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Qualifizierung von Personal für Hygienekontrollen, Hygieneinspektionen und die Beurteilung der Raumluftqualität - Nachweis der Qualifizierung in Schulungskategorie A und Schulungskategorie B Hygieneanforderungen an die Lüftungstechnik in Fahrzeugen - Qualifizierung von Personal Raumlufttechnik - Raumluftqualität - Luftbefeuchtung über dezentrale Geräte - Planung, Bau, Betrieb, Instandhaltung Raumlufttechnik, Raumluftqualität - Branchenspezifische Leitfäden - Abfallbehandlungsanlagen 07: :2012 Entwurf 08:2013 in Bearbeitung in Bearbeitung 07:2011 in Bearbeitung 08: :2014 in Bearbeitung 12: :2013 Tabelle 1: Übersicht zur Richtlinienreihe VDI 6022 (kursiv: ortsveränderliche Räume) BTGA-Almanach

96 den versorgten Räumen, beispielsweise der Betrieb von Geräten oder Anlagen, Ausdünstungen von Einrichtungsgegenständen oder von Teppichen sowie Wandbelägen, einen wesentlichen Einfluss. Die von einer raumlufttechnischen Anlage aufbereitete Zuluft erreicht den Raumnutzer daher in der Regel nicht in der am Zuluftauslass bereitgestellten Zusammensetzung und Qualität. Für die Dimensionierung der Anlagen sehen daher die einschlägigen Planungsnormen wie DIN EN ) oder DIN EN ) je nach Ausstattungsqualität der Gebäude unterschiedliche Zuschläge zum Außenluftanteil vor. Insbesondere eine mögliche Raucherlaubnis führt zur erheblichen Steigerung der Außenluftrate [3]. Bei geringer Belastung der Raumluft durch die eingesetzten Bauteile und die im Betrieb verwendeten Geräte kann bereits in der Planungsphase eine erhebliche Reduzierung des Volumenstromes und damit der zu erwartenden Betriebskosten erreicht werden. Kategorie RLQ Die umfängliche Beurteilung der Raumluftqualität erfordert Kenntnisse, die über die Inhalte der Schulung nach Kategorie A hinausgehen. Mit der Herausgabe des Blattes 4 im August 2012 wurde aus diesem Grunde die Kategorie RLQ neu eingeführt. Das Kürzel RLQ steht für Raumluftqualität und will auf die eigentliche Zielrichtung der Richtlinienreihe VDI 6022 hinweisen: die Qualität der durch Nutzer von Innenräumen eingeatmeten Luft. Die Teilnahme an einer Schulung der Kategorie RLQ erfordert eine Ingenieurausbildung in der Fachrichtung Technische Gebäudeausrüstung, Versorgungstechnik oder einer gleichwertigen Studienrichtung. Zusätzlich sind eine mindestens fünfjährige Berufserfahrung und eine bestandene Prüfung nach Kategorie A Voraussetzung. Der Schulungsplan zur Weiterbildung zum VDIgeprüften Fachingenieur RLQ sieht eine mindestens dreitägige Weiterbildung, abgeschlossen durch eine Prüfung in Theorie und Praxis, vor. Der RLQ-Fachingenieur ist nach erfolgreich abgeschlossener Weiterbildung befähigt, die nach Kategorie A geschulten Personen bei der Durchführung von Hygiene-Inspektionen zu unterstützen und insbesondere die Bewertung der Raumluftqualität bis zur Beurteilungsstufe 2 des Blattes 3 der Bezeichnung Raumluftqualität Empfohlen für Typische Anwendung RAL 1 hoch Räume, die von Personen mit erhöhtem Gesundheitsrisiko genutzt werden RAL 2 mittel/normal Räume für dauerhaften Aufenthalt von Personen RAL 3 mäßig/moderat Räume für dauerhaften Aufenthalt von Personen RAL 4 niedrig Räume für zeitlich begrenzten Aufenthalt von Personen Intensiv- und Pflegeräume mit besonderen Anforderungen Räume in Seniorenhäusern oder Kindergärten Räume in neu errichteten Gebäuden oder renovierte Räume mit Einfluss der Renovierung auf die Raumlufttechnik bzw. Raumluftqualität Räume mit besonderer Eignung für Allergiker Räume mit Raumlufttechnik im Bestand; keine Veränderung im Raum, die eine Luftqualitätsänderung zur Folge haben kann - Treppenräume Flure Lagerräume Nebenräume Tabelle 2: VDI :2011, Tab. 1 Raumluftqualitäten und empfohlene Anwendungsbereiche Richtlinienreihe durchzuführen (Tabelle 2: Beurteilungsstufen Raumluftqualität nach VDI 6022 Blatt 3). Weiterhin kann er eine Gefährdungsbeurteilung des Systems bezüglich Fragen der Hygiene vornehmen. Zur Qualitätssicherung der Ausbildung zum RLQ-Fachingenieur hat der VDI gemeinsam mit der DIN CERTCO GmbH ein Qualitätssicherungssystem aufgebaut. Dabei werden an die Schulungsanbieter und die Ausstattung der Schulungsstätten strenge Anforderungen gestellt. Die berufliche Vorbildung der Referenten wird ebenso überprüft wie die Inhalte der jeweiligen Vorträge. Ebenso muss sich das Prüfungsverfahren strengen Regularien unterwerfen. Schließlich wird auch die Eingangsqualifikation der Schulungsteilnehmer überprüft. Werden alle Vorgaben der dafür eigens entwickelten Geschäftsordnung eingehalten, kann der Absolvent das Zertifikat VDI-geprüfter Fachingenieur RLQ erhalten. Außerdem wird ihm eine individuelle Prüfnummer zugeteilt, die ihn als RLQ-Fachingenieur ausweist und identifiziert. Das Zertifikat berechtigt zur Prüfung von RLT-Anlagen nach VDI 6022 Blatt 1.1 und der Kennzeichnung der Anlage mit dem VDI-Prüfsiegel (Bild 1: Aufkleber Hygieneinspektion nach VDI 6022 Blatt 1.1). Dieses Siegel kennzeichnet erstmals die Übereinstimmung des gesamten raumlufttechnischen Systems mit den jeweils relevanten Inhalten der Richtlinienreihe VDI 6022 und geht damit deutlich über eine Baumusterprüfung von Komponenten hinaus. Es ist beabsichtigt, dem Nutzer durch die Vergabe des Siegels eine höhere Betreibersicherheit und Transparenz bezüglich der Güte der raumlufttechnischen Anlage zu bieten. Transparenz soll auch für Personen, die nach den Kategorien A und B geschult wurden, erreicht werden. Das erst im März 2014 herausgegebene Blatt 4.1 beschreibt die Vergabe eines VDI-Ausweises Lufthygiene an Personen, die erfolgreich die jeweilige Schulung bei einem Schulungspartner des VDI abgeschlossen haben. Der VDI-Ausweis Lufthygiene in Kategorie A und Kategorie B wird ebenfalls mit einer individuellen Registernummer auf den jeweiligen Teilnehmer 1 ) DIN EN Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden - Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik 2 ) DIN EN Lüftung von Nichtwohngebäuden - Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für Lüftungsund Klimaanlagen und Raumkühlsysteme 94 BTGA-Almanach 2014

97 Technische Trends und Normung ausgestellt. Die Vergabe des Ausweises soll, ähnlich wie das Prüfsiegel VDI-geprüfter Fachingenieur RLQ, über DIN CERTCO GmbH erfolgen. Das jüngste Blatt der Richtlinienreihe befasst sich mit der Sauberkeit von Luftleitungen. Nach dem Erscheinen der DIN EN ) im Januar 2012 entstand eine Verunsicherung der Projektbeteiligten bezüglich der zulässigen Staubbelastung von Lüftungskanälen. Die nach VDI 6022 Blatt 1 vorgesehene Bewertung der Staubbelastung von Kanalnetzen wird nach der europäischen Norm in anderer Weise interpretiert als im Rahmen der Richtlinie. Mit Herausgabe des Blattes 1.3 Sauberkeit von Luftleitungen soll bezüglich dieser Frage eine Klärung herbeigeführt werden. Inzwischen ist ein ganzer Strauß von Regelungen, Vorschriften, Ausweisen, Geschäftsordnungen etc. rund um die Richtlinienreihe VDI 6022 entstanden. Ob damit allerdings das ursprüngliche Ziel, nämlich die Bereitstellung einer gesundheitlich unbedenklichen Atemluft für jeden Raumnutzer, wirklich unterstützt und vorangetrieben wird, bleibt abzuwarten. Letztlich wird die Akzeptanz dieser Qualitätssicherungsmaßnahmen und Siegel durch die Nutzer von Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen über deren Bedeutung entscheiden. Dass seit der ersten Herausgabe der VDI 6022 im Jahr 1998 bereits mehr als Personen bei VDI-Schulungspartnern geschult wurden, weißt allerdings auf ein breites Bedürfnis der Marktteilnehmer hin, gesundheitlich unbedenkliche Umgebungsbedingungen auch in Räumen anzubieten, die aus raumlufttechnischen Anlagen mit dem Lebensmittel Luft versorgt werden. [1] Projekt Klima und Arbeit (ProKlimA), Laufzeit: , Förderung: BMBF [2] Expositionen und gesundheitliche Beeinträchtigungen in Bürogebäuden ISBN [3] Leitfaden Normung Nr. 3, Lüftung von Nichtwohngebäuden, BHKS Juli 2005 Der Newsletter der IKZ informiert über die wichtigsten News aus der Haustechnikbranche Sorgfältig recherchiert und bearbeitet durch die IKZ-Redaktion Jede Woche neu und kostenlos 3 ) DIN EN Lüftung von Gebäuden - Luftleitungen - Sauberkeit von Lüftungsanlagen BTGA-Almanach 2014 STROBEL VERLAG GmbH & CO. KG Zur Feldmühle Arnsberg Telefon Telefax leserservice@strobel-verlag.de

98 Energieverbrauch und Energieerzeugung in Deutschland 2013 Zu viel Energie, zu wenig Wende Trotz der stetig steigenden Anteile regenerativer Energien am Primärenergieverbrauch und bei der Stromerzeugung kommt die Energiewende in Deutschland nur im Schneckentempo voran. Damit dürfte bereits heute feststehen, dass bis 2020 in Deutschland die politischen Ziele 20 % weniger Treibhausgasemissionen, 20 % Effizienzsteigerung und 20 % Anteil regenerativer Energien am Gesamtenergieverbrauch (im Vergleich zu 1990) nur teilweise erreicht werden können. Dies zeigt eine Analyse neuer statistischer Energiedaten aus zwei Veröffentlichungen, die Ende 2013 erschienen sind. Günther Mertz M.A., Hauptgeschäftsführer des BTGA e.v. Veröffentlichung eins hat den Titel Energieverbrauch steigt moderat und kommt von der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.v, Köln. Die AG Energiebilanzen wertet vorhandene Statistiken aus allen Gebieten der Energiewirtschaft nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten aus und erstellt daraus jährliche Energiebilanzen für die Bundesrepublik Deutschland. Der Verbrauch an Primärenergien Ersten Hochrechnungen der AG zufolge ist im Jahr 2013 der Primärenergieverbrauch gegenüber 2012 um 2,6 % auf TWh angestiegen. Wesentlich dafür verantwortlich Erneuerbare - 11,8 (11,5) Kernenergie - 7,6 (8,0) Braunkohle - 11,6 (12,1) Steinkohle - 12,7 (12,5) Sonstige einschließlich Stromaustauschsaldo - 0,8 (1,1) AGEB AG Energiebilanzen e.v. Mineralöl - 33,0 (33,2) Erdgas - 22,5 (21,6) Abbildung 1: Prozentuale Anteile der verschiedenen Energieträger am Primärenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2013 (Klammerangaben = 2012); Quelle: AG Energiebilanzen. ist laut AG das kalte Wetter in der ersten Jahreshälfte, das zu einem deutlichen Anstieg des Energiebedarfs für Wärme geführt habe. Bereinigt um diesen Einfluss wäre der Energieverbrauch nur um etwa 1 % höher gewesen als Abbildung 1 und Tabelle 1 zeigen die Verteilung der verschiedenen Energieträger auf den Primärenergieverbrauch im Jahr Diese Mehrverbräuche und die damit einhergehenden CO 2 -Emissionen konnten die regenera-tiven Energien trotz eines Zuwachses um 5,8 % nicht kompensieren. Der witterungsbedingte Zuwachs beim Verbrauch von Wärmeenergien sowie der erhöhte Einsatz von Steinkohle in Kraftwerken haben 2013 voraussichtlich zu einer Steigerung des CO 2 -Ausstoßes in Deutschland geführt, so das ernüchternde Ergebnis der AG Energiebilanzen für Noch ernüchternder ist ein Blick auf die nationalen Bemühungen zum Energiesparen. Dazu sind in Tabelle 2 die Primärenergieverbräuche seit 1990 aufgeführt. Zu berücksichtigen ist ein weiterer Aspekt. Bezogen auf das Jahr 2012 wurde der Primärenergiebedarf in Deutschland zu 79 % mit fossilen Energien gedeckt. Davon entfallen 67 % auf Öl, Gas und Steinkohle, von denen insgesamt 91 % importiert werden. Durch die heimische Braunkohle (12 %), regenerative Energien (12 %) und weitere Energieträger wird der gesamte Primärenergiebedarf zu lediglich rund 32 % aus inländischen Quellen gedeckt. Zwischenergebnis eins: Beim Verbrauch an Primärenergien ist bislang eine nur sehr geringe abnehmende Tendenz erkennbar. Die Ersteller der Statistiken begründen die Stagnation im Energieverbrauch wesentlich mit kühleren Wintern und dem daraus folgenden Mehrverbrauch an Verbrauch in TWh Anteil Zunahme zu 2012 Mineralöl ,0% 2,6% Erdgas ,5% 6,7% Steinkohle ,7% 4,1% Braunkohle ,6% -1,2% Kernenergie 296 7,6% -2,5% regenerativ ,8% 5,8% sonstige 32 0,8% Tabelle 1: Primärenergieverbräuche im Jahr 2013 in Abhängigkeit von den Energieträgern; besonders wegen des kalten Winters stiegen die Verbräuche von Erdgas um 6,7 % und von Öl um 2,6 %. Energieträgern zur Wärmeerzeugung. Eine nachhaltige Entwicklung zur Verringerung des Primärenergieverbrauchs lässt sich aus den Daten nicht ableiten. Mit einem Anteil von 11,8 % sind die regenerativen Energien noch weit davon entfernt, zu 20 % den Primärenergiebedarf zu decken. Mehr als zwei Drittel aller in Deutschland verbrauchten Primärenergien stammen aus Importen von Öl, Gas und Steinkohle. Die Erzeugung und der Verbrauch von Strom Durch den weiteren Ausbau der regenerativen Energien haben Wind, Sonne, Wasser und Biomasse im Jahr 2013 knapp 23 % zur Stromerzeugung in Deutschland beigetragen. 96 BTGA-Almanach 2014

99 Wirtschaft, Recht und Berufsbildung Verbrauch Veränderung -4,3% 0,9% 1,1% -2,4% -4,9% 1,0% 2,6% Tabelle 2: Der Primärenergieverbrauch in Deutschland von 1990 bis 2013 in TWh. Von 1990 bis 2013 gab es eine Verringerung um lediglich 6,1 %, von 2000 bis 2013 sank der Verbrauch nur um 2,8 %, also um durchschnittlich 0,2 % pro Jahr. Der Einsatz der Kernenergie sank um 3 %, die Nutzung von Gas zur Stromerzeugung um 13 %. Diese Daten ermittelte die Agora Energiewende, Berlin, für die AG Energiebilanzen. Im Bericht Die Energiewende im Stromsektor 2013 Erzeugung, Verbrauch, Erneuerbare Energien und CO 2 -Emissionen fasst die Agora Energiewende aktuelle Daten und Zahlen aus den Jahren 2000 bis 2013 zusammen. Im Jahr 2013 blieb die Stromerzeugung in Deutschland mit 629 TWh auf dem Niveau von 2012 mit 630 TWh. Allerdings sank in Deutschland der Verbrauch an Strom von 2012 mit 607 TWh um 2 % auf 596 TWh in Gleichzeitig stieg 2013 der Export von Strom um 43 % auf 33 TWh (2012 = 23 TWh), was einem Anteil von über 5 % des insgesamt in Deutschland erzeugten Stroms entspricht ist der Anteil regenerativer Energien an der Stromerzeugung auf einen Rekordwert gestiegen. 22,6 % (2012: 22,1 %, 2010: 15,9 %) des Stroms und damit fast jede vierte erzeugte Kilowattstunde stammten aus Wind-, Solar-, Wasser-, Biogas- und Erdwärmekraftwerken. Weitere Details zeigen Tabelle 3 und Abbildungen 2 bis 4. Differenz zwischen Erzeugung und Verbrauch entspricht dem Export an Strom; Quelle: Agora Energiewende. Welche Bereiche verbrauchen den Strom? Eine Statistik darüber lag Anfang 2014 für das Jahr 2013 noch nicht vor. Daher ein Blick auf die Verbrauchsstrukturen der wichtigsten Abnehmer in den Jahren 2000 bis 2012, die in Tabelle 4 aufgeführt sind. Wie die Daten in Tabelle 4 verdeutlichen, konnten von 2000 bis 2012 in keinem Stromverbrauchssektor Einsparungen erreicht werden. Im Gegenteil, bei Haushalten gab es einen Strommehrverbrauch von rund 5 %, und in den Bereichen Handel und Gewerbe, öffentliche Einrichtungen und in der Landwirtschaft stiegen die Verbräuche sogar zweistellig. Zwischenergebnis zwei: Bei der Stromerzeugung mit regenerativen Energien ist Deutschland auf einem guten Weg. Von 2010 bis 2013 hat die Stromerzeugung mit regenerativen Energien um 40 % zugenommen und mittlerweile einen Anteil von fast 23 % erreicht. Gleichzeitig zeigen die Daten aber auch, dass die seit 2000 eingeleiteten Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz bei strombetriebenen Geräten, Systemen und Anlagen bislang nicht wie erwartet gefruchtet haben. Von 2000 bis 2013 stiegen die Stromerzeugung um 8,5 % und der Stromverbrauch um 3,4 %. Da zur Stromerzeugung seit 2010 recht konstant etwa 56 % fossile Energieträger (Kohle, Gas) eingesetzt werden, konnten die regenerativen Energien bislang lediglich die rückläufige Kernkraft substituieren TWh % TWh % TWh % TWh % Braunkohle 11,0% , , , ,1 Steinkohle 6,0% , , , ,5 Kernenergie -31,2% 97 15, , , ,3 Gas -25,8% 66 10, , , ,1 Wind 31,6% 50 8,0 51 8,1 49 8,0 38 6,0 Biomasse 43,3% 43 6,8 40 6,3 33 5,4 30 4,7 Solar 133,3% 28 4,5 26 4,2 20 3,3 12 1,9 Wasser 0,0% 21 3,3 22 3,5 18 2,9 21 3,3 sonstiges 38 6,0 38 6,0 37 6,0 39 6,1 Summe -0,6% Verbrauch -3,1% Export 83,3% CO 2 -Emissionen 4,60% kg CO 2 /kwh 6,30% 0,51 0,5 0,5 0,48 Tabelle 3: Entwicklung der verschiedenen Energieträger an der Stromerzeugung in Deutschland von 2010 bis 2013; zugenommen haben Solarstrom (+133%), Biomasse (+43%) und Windkraft (+32%), aber auch Kohle (+8%). Rückläufig sind Kernkraft (-31%) und Gas zur Verstromung (-26%). (Die Tabelle wurde auf Basis der Werte im Agora-Bericht und der AG Energiebilanzen erstellt.) BTGA-Almanach

100 Abbildung 2: Anteile der Energieträger an der Stromproduktion im Jahr 2013 (Klammerangaben = 2012); Quelle: Agora Energiewende. Abbildung 3: Stromerzeugung und Stromverbrauch in Deutschland von 2010 bis 2013 in TWh; von 2000 bis 2013 stieg die Stromerzeugung um 8,5 % und der Stromverbrauch um 3,4 %. Die jeweilige Differenz zwischen Erzeugung und Verbrauch entspricht dem Export an Strom; Quelle: Agora Energiewende ,9 50,7 49, ,8 44,7 47, ,3 37,6 26,4 28, ,7 19,6 17,7 21,8 21, Windkraft Wasserkraft Biomasse (inkl. biogener Anteil des Hausmülls) Solarenergie Abbildung 4: Stromerzeugungen aus regenerativen Energien (in TWh) in Deutschland von 2010 bis 2013; in diesem Zeitraum ist die Stromerzeugung aus regenerativen Energien von 105 TWh (2010) um 40 % auf 147 TWh (2013) angestiegen; Quelle: Agora Energiewende. Abbildung 5: CO 2-Emissionen der deutschen Stromerzeugung von 2000 bis 2013 in Mio. t.; Quelle: Agora Energiewende. Steigende CO 2 -Emissionen Im Bericht erläutert die Agora Energiewende auch ein Energiewende-Paradoxon. Trotz des spürbar gestiegenen Anteils an regenerativen (CO 2 -freien) Energien an der Stromerzeugung sind die gesamten CO 2 -Emissionen bei der Stromerzeugung von 2010 bis 2013 um 4,6 % auf 319 Mio. t gestiegen. Die Energiewende ist zwar auf einem guten Weg, aber Sorge bereitet uns, dass die Stromzeugung Bergbau und verarbeitendes Gewerbe durch den zunehmenden Einsatz von Kohle klimaschädlicher geworden ist, erläutert Agora. Tatsächlich ist der Einsatz von Braunund Steinkohlen, die starke CO 2 -Emissionen erzeugen, von 2010 bis 2013 um fast 9 % auf 286 TWh angestiegen betrug der Anteil von Kohle an der gesamten Stromerzeugung weiterhin 45,5 %. Agora zufolge geht der Zuwachs beim klimaschädlichen (Kohle-)Strom vor allem auf den zunehmenden Export an Veränderung % Haushalte 5% Handel und Gewerbe 11% öffentl. Einrichtungen 16% Verkehr 4% Landwirtschaft 18% Tabelle 4: Wesentliche Stromverbraucher in Deutschland von 2000 bis 2012 (Angaben in TWh); Quelle: AG Energiebilanzen. Strom zurück, der 2013 auf den Rekordwert von 33 TWh angestiegen ist. Zusammenfassung Im Jahr 2009 veröffentlichte die Agentur für Erneuerbare Energien, Berlin, eine Grafik, wie im Jahr 2020 in Deutschland die Stromerzeugung aussehen könnte beziehungsweise sollte (siehe Abbildung 6). Vergleicht man die Ist-Werte für 2013 mit den Ziel-Werten für 2020, ergeben sich die in Tabelle 5 aufgeführten Daten. Tabelle 5 zeigt folgende Tendenzen: Der gesamte Strombedarf sinkt von 2013 bis 2020 um 5,4 %, also um durchschnittlich weniger als 1 % pro Jahr. Der Anteil der fossilen Energieträger an der Stromerzeugung soll bis 2020 um insgesamt 21 % verringert werden. Dabei soll insbesondere der Einsatz der emissionsstarken Braunkohle um 39 % reduziert werden. Die Kernenergie verliert, gemäß den politischen Vorgaben zum Ausstieg aus der Atomkraft, um mehr als 90 %. Gleichzeitig verdoppeln die regenerativen Energien bis 2020 ihren Anteil an der Stro- 98 BTGA-Almanach 2014

101 Wirtschaft, Recht und Berufsbildung Quellen für den Beitrag: Die Energiewende im Stromsektor Erzeugung, Verbrauch, Erneuerbare Energien und CO 2-Emissionen. Agora Energiewende, Berlin, Dezember 2013 ( Energieverbrauch steigt moderat. AG Energiebilanzen e.v., Köln, Dezember 2013 ( Energieverbrauch in Deutschland im Jahr AG Energiebilanzen e.v., Köln, März 2013 ( Abbildung 6: Der Strommix im Jahr 2020; Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien. Energie in Deutschland. Trends und Hintergründe zur Energieversorgung. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Berlin, Februar 2013 ( merzeugung auf 47 %. Dabei hat in diesem Szenario der Ausbau der Windkraft eine überragende Bedeutung und soll um den Faktor Drei auf fast 150 TWh zulegen. Damit käme im Jahr 2020 jede vierte Kilowattstunde aus der Windenergie. Der Verfasser ist der Meinung, dass der in Deutschland eingeschlagene Weg der Energiewende auch für die kommenden Jahre den richtigen Kurs vorgibt, wobei in dieser Einschätzung der Themenkomplex Gebäudeenergieeffizienz bewusst ausgeklammert ist. Allerdings sind die bislang erreichten Ergebnisse im Hinblick auf die Bedeutung der regenerativen Energien an der Deckung des Primärenergiebedarfs (inklusive Wärme und Strom) deutlich hinter den Zielen und Erwartungen zurückgeblieben. Auch die Bemü- hungen zur Steigerung der Energieeffizienz besonders im Stromsektor haben angesichts der Daten bisher nur ansatzweise gefruchtet. Daher ist davon auszugehen, dass es auch ein neu geschaffenes Energieministerium, selbst mit erheblicher Unterstützung der Regierung und des Wirtschafts-, Umwelt- und Finanzministeriums, kaum schaffen kann und wird, die Ziele der Energiewende bis 2020 zu realisieren. Angesichts der noch ausstehenden Zeit von lediglich sechs Jahren wären die Anstrengungen und die damit einhergehenden Maßnahmen (Förderungen, Steuerabschreibungen, Gesetze und Verordnungen), um die Wende doch noch hinzubekommen, aus heutiger Sicht illusorisch und astronomisch. Es wird wohl bei einer kleinen Wende bleiben Zuwachs TWh % TWh % % Braunkohle , ,6-38,9 Steinkohle , ,2-8,1 Kernenergie 97 15,4 9 1,5-90,7 Gas 66 10, ,9-1,5 Wind 50 8, ,0 198,0 Biomasse 43 6,8 54 9,1 25,6 Solar 28 4,5 48 8,1 71,4 Wasser 21 3,3 29 4,9 38,1 sonstiges 38 6,0 28 4,7-25,6 Summe Tabelle 5: Vergleich der verschiedenen Primärenergien zur Stromerzeugung in Deutschland von 2013 (Ist) bis 2020 (Ziel). BTGA-Almanach

102 Gute Aussichten für die TGA-Branche Wirtschaftliche Entwicklung in Bauwirtschaft, Technischer Gebäudeausrüstung und HKS-Branche Die Konjunkturaussichten für die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) und die HKS-Branche hellen sich auf. Prognosen zufolge werden sowohl das Bauvolumen als auch die Bauinvestitionen im Jahr 2014 wachsen. Dieser Trend spiegelt sich auch in Umsatzprognosen wieder. Dipl. Angl. Harald Talarczyk, Referent für Wirtschaft und Öffentlichkeitsarbeit, BTGA e.v. nehmigungen. Eine Steigerung von deutlich über 4 Prozent wird für die Entwicklung des Wohnungsbaus im Jahr 2014 prognostiziert. Dafür sprechen neben einer hohen Auslastung auch gefüllte Auftragsbücher und die hohe Zahl genehmigter Bauvorhaben. Steigendes Bauvolumen im öffentlichen Bau Ein noch größeres Wachstum des Bauvolumens von über 7 Prozent erwartet das DIW für den öffentlichen Bau. Begründet wird diese Steigerungsrate mit positiven Impulsen, die aus der guten Entwicklung der Auftragseingänge des öffentlichen Hochbaus zu ersehen seien. Ein weiterer wichtiger Faktor sei die Fluthilfe, deren Mittel in Höhe von acht Milliarden Euro zum großen Teil für öffentliche Bauten (4 Milliarden Euro) bereitstehen. Für die Zeit direkt nach 2014 rechnet das Institut für den öffentlichen Bau wieder mit einem Bauvolumen, das dem der Jahre Nach dem Rückgang des realen Bauvolumens in 2012 (- 1,3 Prozent) und der Stagnation im vergangenen Jahr zeichnet sich laut DIW (Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung e.v.) Berlin für 2014 ein Zuwachs ab. Demnach wird ein Wachstum des realen (preisbereinigten) Bauvolumens von rund 4 Prozent prognostiziert (siehe Tabelle 1). Bei den Bauinvestitionen ist der Gemeinschaftsdiagnose zufolge eine parallele Entwicklung zu erwarten (+4,2 Prozent Zuwachs, vgl. Tabelle 2). Daraus ergeben sich auch positive Aussichten für die dem Ausbaugewerbe zugehörige Bauinstallation, die sowohl die Technische Gebäudeausrüstung als auch die HKS-Branche (Heizung, Klima, Sanitär) umfasst. Bei der Aufschlüsselung des Bauvolumens nach Produzentengruppen zeigt die Prognose für 2014 sowohl im Bauhaupt- als auch im von der Bauinstallation geprägten Ausbaugewerbe jeweils Zuwächse von über 4 Prozent. Dies wäre, nach den von Stagnation und Minuswerten geprägten Vorjahren, eine auffallend positive Entwicklung. Wachstum im Wirtschafts- und im Wohnungsbau Für den Wirtschaftsbau, dessen Rückgänge in den Jahren 2012 und 2013 sich auf die Eurokrise und Witterungseinflüsse zurückführen lassen, rechnet das DIW im Jahr 2014 wieder mit einem Wachstum des Bauvolumens von mehr als 2 Prozent. Diese Zunahme ergibt sich aus der Aufwärtstendenz bei den Auftragseingängen sowie den Bauge- Tabelle 1: Entwicklung des Bauvolumens in Deutschland In Milliarden Euro zu jeweiligen Preisen Bauvolumen insgesamt 272,55 283,30 305,73 309,37 315,96 335,94 Preisindex 2005 = 100 Preisentwicklung real 113,46 115,04 118,84 121,81 124,25 127,00 Real, Kettenindex 2005 = 100 Bauvolumen insgesamt real 103,98 106,58 111,47 110,06 110,20 114,75 Nach Baubereichen Wohnungsbau 99,39 103,44 108,64 109,99 111,31 116,21 Wirtschaftsbau 112,34 112,97 119,72 117,45 114,98 117,40 Öffentlicher Bau 104,57 105,76 106,05 96,53 97,50 104,90 Nach Produzentengruppen Bauhauptgewerbe 101,47 99,63 107,32 105,30 105,20 109,87 Ausbaugewerbe 110,73 115,59 117,43 115,09 115,78 120,68 Sonstige Bauleistungen 98,78 103,04 108,80 109,01 108,76 112,77 Veränderung gegenüber dem Vorjahr in Prozent Bauvolumen insgesamt 3,9 7,9 1,2 2,1 6,3 Preisentwicklung real 1,4 3,3 2,5 2,0 2,2 Bauvolumen insgesamt 2,5 4,6-1,3 0,1 4,1 Nach Baubereichen Wohnungsbau 4,1 5,0 1,2 1,2 4,4 Wirtschaftsbau 0,6 6,0-1,9-2,1 2,1 Öffentlicher Bau 1,1 0,3-9,0 1,0 7,6 Nach Produzentengruppen Bauhauptgewerbe -1,8 7,7-1,9-0,1 4,4 Quelle: Bau- Ausbaugewerbe 4,4 1,6-2,0 0,6 volumenrech- nung des DIW 4,2 Sonstige Bauleistungen 4,3 5,6 0,2-0,2 3,7 Berlin, Tabelle 2: Reale Bauinvestitionen* Anteil in Prozent Veränderung gegenüber dem Vorjahr in Prozent Wohnungsbau 58,1 4,6 8,9 1,1 1,4 4,3 Nichwohnungsbau 41,9 1,4 6,4-4,6-1,4 4,1 Gewerblicher Bau 30,2 2,1 8,7-1,9-1,7 2,2 Öffentlicher Bau 11,7 0,0 1,4-10,8-0,6 8,7 Bauinvestitionen 100,0 3,2 7,8-1,4 0,2 4,2 * Angaben der Projektgruppe Gemeinschaftsdiagnose, Herbst Quellen: Statistisches Bundesamt; Berechnungen der Institute; 2013 und 2014: Prognose der Institute. 100 BTGA-Almanach 2014

103 Wirtschaft, Recht und Berufsbildung DK DK Kiel Kiel Hamburg Bremen Hannover NL Düsseldorf Nordrhein-Westfalen Nord-West Berlin Potsdam Magdeburg Erfurt Schwerin Nord-Ost Mitte-Ost PL Dresden Hannover NL Düsseldorf Nordrhein-Westfalen Bremen Hamburg Nord-West Berlin Potsdam Magdeburg Erfurt Schwerin Nord-Ost Mitte-Ost PL Dresden BE LU Mitte-West Mainz Saarbrücken Wiesbaden CZ Deutschland BE LU Mitte-West Mainz Saarbrücken Wiesbaden CZ Deutschland FR Stuttgart 38 Süd FR Stuttgart Süd München AT Bauhauptgewerbe Ausbaugewerbe Sonstige München AT Wohnungsbau Wirtschaftsbau Öffentlicher Bau CH CH 100 km BBSR Bonn km BBSR Bonn 2013 Datenbasis: Bauvolumenrechnung des DIW Geometrische Grundlage: BKG, Länder, Datenbasis: Bauvolumenrechnung des DIW Geometrische Grundlage: BKG, Länder, Abbildung 1: Anteil der Produzentengruppen am Bauvolumen in 2012 (in %), Quelle: BBSR. Abbildung 2: Anteil der Bauarten am Bauvolumen in 2012 (in %), Quelle: BBSR und 2011 entspricht. Dazu ist anzumerken, dass die Mittel zur Beseitigung der Flutschäden aus dem Jahr 2013 nicht nur im öffentlichen Bau eingesetzt werden, sondern auch im Wirtschafts- und im Wohnbau. Es ist jedoch abzuwarten, inwiefern das daraus resultierende Auftragsvolumen auf die Wirtschaft in den vom Hochwasser betroffenen Regionen beschränkt bleibt oder darüber hinaus von Bedeutung sein wird. Unklar ist ebenfalls, über welchen Zeitraum die bereitstehenden Mittel investiert werden und ob sie vollumfänglich abgerufen werden. 140,0 130,0 Die regionale Verteilung der Bauarten zeigt, dass Wirtschaftsbau und öffentlicher Bau im Osten ein größeres Gewicht haben als im Westen (Abbildung 2). Daher wirkte sich das Minus des Bauvolumens, das diese Bauarten im Jahr 2012 aufwiesen, insbesondere in den östlichen Ländern aus. Es ist damit zu rechnen, dass sich die für Wirtschaftsbau und öffentlichen Bau vom DIW prognostizierten Zuwächse des Bauvolumens im Jahr Struktur des Bauvolumens nach Produzentengruppen Ost-West-Vergleich des Bauvolumens Die regionale Bauvolumenrechnung des BBSR (Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung) erlaubt für das Jahr 2012 einen Ost-West-Vergleich. Hier fällt bei Betrachtung des Anteils der Produzentengruppen am Bauvolumen auf, dass das Ausbaugewerbe insbesondere in den westlichen und nordöstlichen Bundesländern mit 38 bis 40 Prozent den höchsten Anteil hat, während in Mitte-Ost das Bauhauptgewerbe überwiegt (Abbildung 1). Abbildung 3: Quelle: BBSR, Bericht zur Lage und Perspektive der Bauwirtschaft Mrd. zu jeweiligen Preisen 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60, Bauhauptgewerbe Sonstige Bauleistungen Ausbaugewerbe BTGA-Almanach

104 2014 (Tabelle 1) gerade in den östlichen Ländern positiv bemerkbar machen. Dominanz des Ausbaugewerbes Insgesamt ermittelt die Bauvolumenstatistik ein deutlich größeres Gewicht des Ausbaugewerbes gegenüber Bauhauptgewerbe und Hochbau als die amtliche Statistik, die einen Fokus auf das Bauhauptgewerbe legt. So ist das Ausbaugewerbe seit geraumer Zeit die Produzentengruppe, die ein höheres Bauvolumen als das gesamte Bauhauptgewerbe (mit Hoch- und Tiefbau) aufweist. Dies gilt seit über 10 Jahren und geht aus der vom DIW im Auftrag des BBSR erstellten Bauvolumenrechnung zu jeweiligen Preisen hervor (siehe Abbildung 3). In den Jahren 2008 bis 2009, während der Finanz- und Wirtschaftskrise, zeigt sich beim Bauhauptgewerbe eine deutlich flachere Zunahme als im Ausbaugewerbe. Beim Ausbaugewerbe scheint sich die Krise weniger negativ ausgewirkt zu haben als im Fall des Bauhauptgewerbes. Eine Erklärung für die Dominanz des Ausbaugewerbes in der Bauvolumenstatistik ist laut BBSR, dass mehr als zwei Drittel des Bauvolumens auf überwiegend vom Ausbaugewerbe erbrachte Bestandsleistungen entfallen. Im Jahr 2012 lag demnach der Anteil der Bestandsleistungen bei rund 66 Prozent im Nichtwohnbau bzw. bei 74 Prozent im Wohnbau. Umsatzentwicklung bei den Installierenden Unternehmen Weiter gehende Informationen zur wirtschaftlichen Entwicklung speziell der TGA- Branche gehen aus den vom ifo-institut München zusammen gestellten Marktdaten hervor (siehe Tabelle 3). Bei den Installierenden Unternehmen erwartet das ifo-institut nach einem Minuswert von rund 0,9 (2012) ein Umsatzwachstum im Jahr 2013, das im Vergleich zum Vorjahr auf 1,7 bis 2 Prozent geschätzt wird dürfte die Zunahme bei etwa 2 Prozent liegen. Für die HKS-Branche insgesamt (Installierende Unternehmen, Handwerk, Industrie und Großhandel), deren Umsatz im Jahr 2012 erstmals die 50 Milliarden Euro-Grenze überschritt, rechnet das Institut mit rund 1,5 bis 2 Prozent Umsatzwachstum im Jahr 2013 und einer weiter erhöhten Steigerungsrate von gut 2,1 Prozent im Jahr Tabelle 3: Umsätze der HKS-Branche (in Mrd. Euro) Industrie schrumpfte. In diesen beiden Bereichen ist laut ifo-institut für 2013 und 2014 eine Angleichung der Veränderungen zu erwarten. So soll der Inlandsumsatz 2013 um +1,7 Prozent und im Jahr 2014 um fast +2 Prozent zunehmen. Für den Auslandsumsatz liegen diese Veränderungsraten bei +0,6 Prozent (2013) und etwa +3 Prozent (2014). Die Stagnation des Auslandsumsatzes im Jahr 2013 korrespondiert mit dem für 2013 erwarteten Minus bei der Industrie (- 0,1 Prozent, zum Vergleich 2012: + 3,1 Prozent). Hier ist dem ifo-institut zufolge ein Zusammenhang mit dem für die Heizungswirtschaft für 2013 geschätzten Umsatzminus (- 1,1 Prozent, im Vergleich zu + 3,2 Prozent 2012) zu erkennen. Die weitere Analyse führt zum Schluss, dass sich das für die Industrie im Jahr 2014 prognostizierte Wachstum (+ 2,5 Prozent) in der erwarteten Erholung des Auslandsumsatzes (+ 3,1 Prozent) widerspiegelt. Für den Großhandel wird nach einer leichten Abschwächung in 2013 (von + 3,5 Prozent in 2012 auf + 2,0 in 2013) für das Jahr 2014 wieder ein Wachstum von 2,4 Prozent erwartet. Fazit Aktuelle Prognosen zu Bauvolumen, Bauinvestitionen und Umsatz im Jahr 2014 deuten auf eine positive Entwicklung in der TGA- und in der HKS-Branche hin. Das Ausbaugewerbe zeigt sich insgesamt weniger beeindruckt von Konjunkturausschlägen als das Bauhauptgewerbe. Aktuelle Markt- und Umsatzdaten lassen bei den Installierenden Unternehmen eine im Vergleich zu anderen Branchenbereichen verstetigte Entwicklung erkennen (Schätzung) 2014 (Prognose) % % % % % % 21,1 17,60-16,5 18,73 6,4 20,05 7,0 20,70 3,1 20,60-0,1 21,20 2,5 Großhandel 14,1 13,72-2,5 14,11 2,8 14,89 5,5 15,40 3,5 15,70 2,0 16,10 2,4 Installierende Unternehmen 33,1 33,30 0,6 35,32 6,1 37,23 5,4 36,90-0,9 37,50 1,7 38,30 2,0 HKS-Branche gesamt* 46,2 44,50-3,6 47,30 6,3 49,81 5,3 50,27 0,9 51,00 1,5 52,10 2,1 Inland 37,2 37,22 0,1 39,32 5,6 41,42 5,3 41,25-0,4 41,93 1,7 42,70 1,9 Ausland 9,0 7,28-18,8 7,98 9,6 8,39 5,1 9,02 7,5 9,07 0,6 9,40 3,1 Quelle: ifo-bericht Marktdaten der Haus- und Gebäudetechnik im Auftrag von VdZ, VDS, BDH und Messe Frankfurt, November * Bereinigt von Doppelzählungen infolge der Vorleistungen der jeweiligen Vertriebsstufen. Der Auslandsumsatz der HKS-Branche nahm 2012 deutlich zu (+7,5 Prozent), während der Inlandsumsatz (-0,4 Prozent) 102 BTGA-Almanach 2014

105 Ausgabe Dezember 2011 magazin für gebäude- und energietechnik Sonderheft raumlufthygiene 2012 Es liegt was in der Luft! lunamarina - Fotolia.com Aus dem Inhalt: Innenraumhygiene Wohnungslüftung Dezentrale Lüftung Schullüftung Schwimmbäder Software Luftfilter Messtechnik Markt Qualifizierung und Weiterbildung Wartung und Inspektion Das IKZ-HAUSTECHNIK Sonderheft zum Thema Raumlufthygiene. Geballtes Fachwissen auf 100 Seiten. Sichern Sie sich Ihr persönliches Exemplar (Einzelpreis 10,- inkl. MwSt. inkl. Versand)! Heftbestellungen bitte schriftlich an: leserservice@strobel-verlag.de Kontakt für Rückfragen: Eva Lukowski, Tel STROBEL VERLAG GmbH & Co KG Zur Feldmühle Arnsberg Tel Fax Besser informiert.

106 Der Mangelbegriff im Lichte der anerkannten Regeln der Technik Rechtsanwalt Tobias Dittmar, Justiziar des BTGA Einleitung Ziel eines Werkvertrages ist der Eintritt des vereinbarten Leistungserfolgs. Dieser wird zunächst durch die Abnahme der Werkleistung dokumentiert. Unstimmigkeiten entstehen jedoch häufig erst nach erfolgter Abnahme durch das Auftreten von Mängeln. Zur Sicherung des durch einen Werkvertrag vereinbarten Leistungserfolges bestimmen Mängelhaftungsvorschriften des gesetzlichen Werkvertragsrechts des BGB ( 633 ff. BGB) und für Bauverträge als spezielle Werkverträge die entsprechenden Vorschriften der VOB/B ( 13 VOB/B), dass der Auftragnehmer aufgetretene und vom Auftraggeber gerügte Mängel beseitigen oder den Auftraggeber auf andere Weise schadlos halten muss. Auf die anerkannten Regeln der Technik verweist in diesem Zusammenhang lediglich der Wortlaut des 13 Abs. 1 S. 2 VOB/B. In 633 Abs. 2 BGB fehlt hingegen ein entsprechender Hinweis. Dies beruht darauf, dass den anerkannten Regeln der Technik in erster Linie bei Bauleistungen Bedeutung zukommt. Sind allerdings Bauleistungen Gegenstand eines BGB-Werkvertrages, werden die anerkannten Regeln der Technik zumindest im Wege der Auslegung und Gewerbeüblichkeit in gleicher Weise Inhalt der Herstellungsverpflichtung des Unternehmers wie bei einem VOB-Vertrag. Der Beitrag zeigt die aus einer Nichteinhaltung der anerkannten Regeln der Technik resultierenden rechtlichen Konsequenzen für die werk- bzw. bauvertragliche Mängelhaftung anhand von Rechtsprechungsbeispielen auf. Wann ist eine Bauleistung mangelhaft? Anknüpfungspunkt für die Definition eines Mangels ist im BGB-Werkvertragsrecht 633 Abs. 1 BGB und bei einem VOB/B- Vertrag 13 Abs. 1 VOB/B. Während 13 Abs. 1 VOB/B sich ausschließlich auf die Ansprüche des Auftraggebers bei Sachmängeln beschränkt, enthält 633 Abs. 1 BGB eine einheitliche Gesamtregelung für den Auftraggeber bei auftretenden Sach- und Rechtsmängeln der Leistung. Nach der Abnahme wird indes nicht mehr nach der Art des vorliegenden Mangels unterschieden, vielmehr führen sowohl ein Rechts- als auch ein Sachmangel gleichermaßen zu einer mangelhaften Leistung und somit zu den Mängelansprüchen der 634 ff. BGB. Aufgrund der spezifischen Bezugnahme auf die allgemein anerkannten Regeln der Technik beschränkt sich die nachfolgende Darstellung auf den in diesem Zusammenhang relevanten Sachmangel. Zur Bestimmung des Mangelbegriffs wählen sowohl das BGB als auch die VOB/B die Umstandsbeschreibung, wann ein Werk bzw. eine Leistung frei von Sachmängeln ist. 633 Abs. 2 BGB: Das Werk ist frei von Sachmängeln, wenn es die vereinbarte Beschaffenheit hat. Soweit die Beschaffenheit nicht vereinbart ist, ist das Werk frei von Sachmängeln, 1. wenn es sich für die nach dem Vertrag vorausgesetzte, sonst 2. für die gewöhnliche Verwendung eignet und eine Beschaffenheit aufweist, die bei Werken der gleichen Art üblich ist und die der Besteller nach der Art des Werkes erwarten kann. Einem Sachmangel steht es gleich, wenn der Unternehmer ein anderes als das bestellte Werk oder das Werk in zu geringer Menge herstellt. 13 Abs. 1 VOB/B: Der Auftragnehmer hat dem Auftraggeber seine Leistung zum Zeitpunkt der Abnahme frei von Sachmängeln zu verschaffen. Die Leistung ist zur Zeit der Abnahme frei von Sachmängeln, wenn sie die vereinbarte Beschaffenheit hat und den anerkannten Regeln der Technik entspricht. Ist die Beschaffenheit nicht vereinbart, so ist die Leistung zur Zeit der Abnahme frei von Sachmängeln, 1. wenn sie sich für die nach dem Vertrag vorausgesetzte, sonst 2. für die gewöhnliche Verwendung eignet und eine Beschaffenheit aufweist, die bei Werken der gleichen Art üblich ist und die der Auftraggeber nach der Art der Leistung erwarten kann. Sowohl 13 Abs. 1 VOB/B als auch 633 Abs. 2 BGB knüpfen somit für die Bestimmung des Werkmangels in erster Linie an die im Bauvertrag vereinbarte Beschaffenheit an. Maßstab für die Feststellung eines Sachmangels ist daher die im Vertrag vereinbarte Soll-Leistung. Hierbei handelt es sich um die im Vertrag zwischen den Parteien vereinbarte Beschaffenheit, die der Auftragnehmer erreichen muss. Wurde im Bauvertrag keine Beschaffenheitsvereinbarung getroffen, ist nach 633 Abs. 2 S. 2 BGB sowie nach 13 Abs. 1 S. 3 VOB/B die Leistung nur dann frei von Sachmängeln, wenn sie sich für die nach dem Vertrag vorausgesetzte oder wenn sich keine nach dem Vertrag vorausgesetzte Verwendung ermitteln lässt für die gewöhnliche Verwendung eignet. Mangel wegen Nichteinhaltung der anerkannten Regeln der Technik Hat nach dem Wortlaut des 633 Abs. 2 VOB/B eine Beschaffenheitsvereinbarung stets Vorrang, bestimmt 13 Abs. 1 VOB/B, dass ein Mangel selbst bei vereinbarter Beschaffenheit vorliegt, wenn die vereinbarte Beschaffenheit zum Zeitpunkt der Abnahme nicht den anerkannten Regeln der Technik entspricht. Die anerkannten Regeln der Technik stellen die Summe der im Bauwesen anerkannten wissenschaftlichen, technischen und handwerklichen Erfahrungen dar, die durchweg bekannt sind sowie als richtig und notwendig anerkannt sind. Die anerkannten Regeln der Technik werden in diversen technischen Normen und 104 BTGA-Almanach 2014

107 Wirtschaft, Recht und Berufsbildung Regelwerken konkretisiert. Wichtige Regelwerke sind etwa DIN-Normen des Deutschen Instituts für Normung e.v., VDI-Richtlinien des Verbandes Deutscher Ingenieure sowie die Bestimmungen des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW). Zwar liegt nach dem Wortlaut des 633 Abs. 2 Satz 1 BGB ein Sachmangel nur vor, wenn das Werk nicht die vereinbarte Beschaffenheit hat, allerdings hat der Unternehmer nach dem Willen des Gesetzgebers (BT-Drucks. 14/6040, Seite 261) auch bei einem BGB-Werkvertrag grundsätzlich nach den anerkannten Regeln der Technik zu arbeiten. Deren Beachtung ist damit Gegenstand jeder Beschaffenheitsvereinbarung, auch ohne dass das ausdrücklich klargestellt werden muss. Rechtsprechungshinweis BGH vom VII ZR 134/12: Die Leistung eines Unternehmers ist nach 633 Abs. 2 Satz 1 BGB nur dann vertragsgerecht, wenn sie die vereinbarte Beschaffenheit aufweist. [ ] Üblicherweise verspricht der Unternehmer stillschweigend bei Vertragsschluss die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik. Entspricht die Werkleistung diesen nicht, liegt regelmäßig ein Werkmangel vor. Auch für die Fälle, in denen keine Beschaffenheitsvereinbarung getroffen wurde sowie für die Fälle, in denen die Beurteilung der Mangelhaftigkeit des Werks anhand der Bestimmung der Eignung für die gewöhnliche Verwendung erfolgt, sollten die anerkannten Regeln der Technik eingehalten werden. Sowohl eine nach dem Vertrag vorausgesetzte Verwendung als auch eine gewöhnliche Verwendung lassen in aller Regel die Einhaltung der technisch anerkannten Standards erwarten. Unsicherheit besteht in der Praxis noch immer bei der Frage, auf welchen Zeitpunkt für die Beurteilung der Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik abzustellen ist. Ist der Vertragsschluss oder die Abnahme oder der Tag der letzten mündlichen Verhandlung im Mängelprozess maßgeblich? Insoweit besteht indes bereits seit einer Entscheidung des BGH aus dem Jahr 1998 Klarheit. Rechtsprechungshinweis BGH vom VII ZR 184/97: Der Besteller kann redlicherweise erwarten, dass das Werk zum Zeitpunkt der Fertigstellung und Abnahme diejenigen Qualitäts- und Komfortstandards erfüllt, die auch vergleichbare andere zeitgleich fertiggestellte und abgenommene Bauwerke erfüllen. Der Unternehmer sichert üblicherweise stillschweigend bei Vertragsschluss die Einhaltung dieses Standards zu. Es kommt deshalb im Allgemeinen auf den Stand der anerkannten Regeln der Technik zur Zeit der Abnahme an. Ändern sich die anerkannten Regeln der Technik nach der Abnahme, bleibt es bei der ursprünglich mangelfreien Leistung. Schwieriger wird es für den Auftragnehmer jedoch dann, wenn es zwischen Vertragsschluss und Abnahme zu einer Änderung der anerkannten Regeln der Technik kommt. Um zum Zeitpunkt der Abnahme ein mangelfreies Werk präsentieren zu können, ist der Auftragnehmer durch die geänderten anerkannten Regeln der Technik möglicherweise gezwungen, eine Mehrleistung zu erbringen, die so in dem ursprünglich geschlossenen Vertrag nicht vereinbart war. Insofern muss jedoch beachtet werden, dass die VOB/B die Einstandspflicht des Auftragnehmers dann einschränkt, wenn dieser nach 4 Abs. 3 VOB/B gegenüber dem Auftraggeber Bedenken gegen die vereinbarte Beschaffenheit angemeldet hat ( 13 Abs. 3 i.v. m. 4 Abs. 3 VOB/B). Die Änderung der anerkannten Regeln der Technik kann jedoch nicht anders beurteilt werden als andere Fälle der Bedenkenanmeldung nach 4 Abs. 3 VOB/B. Auch bei einer Änderung der anerkannten Regeln der Technik handelt es sich um Umstände, welche bei Kalkulation, Angebotsabgabe und Vertragsschluss in der Regel nicht vorhersehbar waren. Gegenüber dem Auftraggeber muss der Auftragnehmer bei der Bedenkenanmeldung eindeutig klarstellen, in welchem Umfang die Änderung der anerkannten Regeln der Technik Einfluss auf die Mangelfreiheit seiner Werkleistung hat. 13 Abs. 3 VOB/B: Ist ein Mangel zurückzuführen auf die Leistungsbeschreibung oder auf Anordnungen des Auftraggebers, auf die von diesem gelieferten oder vorgeschriebenen Stoffe oder Bauteile oder die Beschaffenheit von Vorleistungen eines anderen Unternehmers, haftet der Auftragnehmer, es sei denn, er hat die ihm nach 4 Abs. 3 obliegende Mitteilung gemacht. 4 Abs. 3 VOB/B: Hat der Auftragnehmer Bedenken gegen die vorgesehene Art der Ausführung (auch wegen der Sicherung gegen Unfallgefahren), gegen die Güte der vom Auftraggeber gelieferten Stoffe oder Bauteile oder gegen die Leistungen anderer Unternehmer, so hat er sie dem Auftraggeber unverzüglich möglichst schon vor Beginn der Arbeiten schriftlich mitzuteilen; der Auftraggeber bleibt jedoch für seine Angaben, Anordnungen oder Lieferungen verantwortlich. Der Auftraggeber hat daraufhin seinerseits zu prüfen, ob er die Bauausführung modifizieren möchte und nach 1 Abs. 3 VOB/B Änderungen des Bauentwurfs anordnet oder gegebenenfalls nach 1 Abs. 4 S. 1 VOB/B auch zusätzliche Leistungen beauftragt. Für die geänderte bzw. zusätzliche Leistung kann der Auftragnehmer dann nach 2 Abs. 5 bzw. Abs. 6 VOB/B eine gesonderte Vergütung verlangen. Verzichtet der Auftraggeber auf eine Änderung des Bauentwurfs oder die zusätzliche Beauftragung von Leistungen, wird der Auftragnehmer von seiner Gewährleistungshaftung frei ( 13 Abs. 3 i.v.m. 4 Abs. 3 VOB/B). 1 Abs. 3 VOB/B: Änderungen des Bauentwurfs anzuordnen, bleibt dem Auftraggeber vorbehalten. 1 Abs. 4 S. 1 VOB/B: Nicht vereinbarte Leistungen, die zur Ausführung der vertraglichen Leistung erforderlich werden, hat der Auftragnehmer auf Verlangen des Auftraggebers mit auszuführen, außer wenn sein Betrieb auf derartige Leistungen nicht eingerichtet ist. 2 Abs. 5 VOB/B: Werden durch Änderungen des Bauentwurfs oder andere Anordnungen des Auftraggebers die Grundlagen des Preises für eine im Vertrag vorgesehene Leistung geändert, so ist ein neuer Preis unter Berücksichtigung der Mehr- oder Minderkosten zu vereinbaren. Die Vereinbarung soll vor der Ausführung getroffen werden. BTGA-Almanach

108 2 Abs. 6 VOB/B: 1. Wird eine im Vertrag nicht vorgesehene Leistung gefordert, so hat der Auftragnehmer Anspruch auf besondere Vergütung. Er muss jedoch den Anspruch dem Auftraggeber ankündigen, bevor er mit der Ausführung der Leistung beginnt. 2. Die Vergütung bestimmt sich nach den Grundlagen der Preisermittlung für die vertragliche Leistung und den besonderen Kosten der geforderten Leistung. Sie ist möglichst vor Beginn der Ausführung zu vereinbaren. Die Darlegungs- und Beweislast dafür, dass der Ausschlusstatbestand des 13 Abs. 3 i.v. m. 4 Abs. 3 VOB/B erfüllt ist, trägt dabei der Auftragnehmer. Im Rahmen eines BGB-Vertrages ist es ebenfalls nicht sachgerecht, bei einer Änderung der anerkannten Regeln der Technik nach Vertragsschluss dem Unternehmer das daraus resultierende Kostenrisiko aufzubürden. Für Änderungs- oder Zusatzleistungen, die auf technischen Fortschritt zurückzuführen sind, sollte daher ein Anspruch auf Mehrvergütung unter den Voraussetzungen des 313 BGB (Störung der Geschäftsgrundlage) geltend gemacht werden. Die Kostentragung der sich durch eine Änderung der anerkannten Regeln der Technik ergebenden Mehraufwendungen muss dabei ebenfalls danach beurteilt werden, ob die Änderungen vorhersehbar waren und der Unternehmer dieses Risiko bereits hätte einkalkulieren müssen. Des Weiteren müssen im Hinblick auf Änderungen in der Bauausführung der Zeitpunkt und der Umfang der Unterrichtung des Bestellers durch den Unternehmer berücksichtigt werden. Mangel trotz Einhaltung einschlägiger DIN-Normen Häufig begegnet dem Praktiker der Einwand, dass eine den DIN-Normen entsprechende Bauleistung automatisch auch den anerkannten Regeln der Technik entspricht und deshalb unter keinen Umständen mangelhaft sein könne. Zwar ist in der Regel davon auszugehen, dass ein Auftragnehmer, der gegen eine technische Norm verstößt, in der Regel eine mangelhafte Bauleistung erbringt, soweit diese im Zusammenhang mit dem Leistungserfolg steht (BGH vom X ZR 242/99), allerdings geben DIN-Normen nicht ohne Weiteres aus sich heraus die anerkannten Regeln der Technik wieder. Vielmehr können die anerkannten Regeln der Technik im Einzelfall auch über die in DIN-Normen getroffenen Festlegungen hinausgehen. Die DIN-Normen sind daher den anerkannten Regeln der Technik unterzuordnen. Hat der bautechnische Fortschritt die DIN-Norm überholt, kann die Werkleistung mangelhaft sein, obwohl sie der einschlägigen DIN-Vorschrift entspricht. Rechtsprechungshinweis BGH vom VII ZR 184/97: DIN-Normen sind keine rechtlich verbindlichen Vorschriften, sondern lediglich private technische Regelungen mit Empfehlungscharakter, die die anerkannten Regeln der Technik wiedergeben oder auch hinter diesen zurückbleiben können. Ein Problem für den Auftragnehmer liegt nun darin, dass sich DIN-Normen nur bei einer Fortschreibung sichtbar verändern. Die anerkannten Regeln der Technik unterliegen hingegen einer stetigen Fortentwicklung, die mitunter noch nicht in technischen Regelwerken schriftlich fixiert wurde. Hält sich der Auftragnehmer daher nicht aus eigenem Antrieb auf dem neuesten Stand, kann er mitunter folgenschweren Irrtümern unterliegen. Deshalb darf sich der Auftragnehmer in keinem Fall nur auf die Einhaltung der DIN-Normen verlassen, sondern muss immer prüfen, ob diese noch dem aktuellen Stand der anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Rechtsprechungshinweis OLG Brandenburg vom U 183/12: Die Leistung kann auch dann mangelhaft sein, wenn der Auftragnehmer die Vorgaben der einschlägigen DIN-Normen eingehalten hat. Anmerkung: Zwar hatte der Auftragnehmer im zugrunde liegenden Fall die technischen Empfehlungen berücksichtigt, gleichwohl wäre es ihm nach den Feststellungen des vor Gericht gehörten Sachverständigen ein Leichtes gewesen, ein besseres Ergebnis zu erzielen. In derartigen Fällen darf sich der Auftragnehmer nicht allein auf die DIN-Werte zurückziehen, sonders schuldet auch dann, wenn keine gesonderte, über die DIN-Vorgaben hinausgehende Beschaffenheitsvereinbarung vorliegt, eine den anerkannten Regeln der Technik entsprechende Werkleistung. Hinzuweisen ist indes darauf, dass dem Bauherrn im Prozess die Darlegungs- und Beweislast obliegt, dass die erbrachte Leistung trotz Berücksichtigung der DIN-Vorgaben wegen Verstoßes gegen die anerkannten Regeln der Technik mangelhaft ist. Rechtsprechungshinweis OLG Hamm vom U 5/96: Für den Fall, dass der Werkunternehmer die geschuldete Leistung entsprechend dem aktuellen Stand der einschlägigen DIN-Normen erbracht hat, kommt ihm die widerlegbare Tatsachenvermutung zugute, seine Leistung sei mangelfrei. Bedeutet eine den DIN-Normen entsprechende Bauleistung nicht automatisch eine Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik, bedeutet auf der anderen Seite ein Verstoß gegen DIN-Normen (etwa im Hinblick auf die vom Bauunternehmer verwendeten Baustoffe) auch nicht automatisch die Mangelhaftigkeit des errichteten Werks. Rechtsprechungshinweis OLG Celle vom U 52/11: Die anerkannten Regeln der Technik werden nicht allein durch die DIN-Normen festgelegt. Denn hierbei handelt es sich lediglich um private technische Regelungen mit Empfehlungscharakter, welche hinter den anerkannten Regeln der Technik zurückbleiben oder im Zeitpunkt ihres Inkrafttretens sogar noch darüber hinausgehen können. Auch bei einer Abweichung von DIN-Normen kann deren bezweckter Erfolg erreicht werden. Die DIN-Normen befreien folglich nicht davon, sich mit dem jeweiligen Einzelfall auseinanderzusetzen. 106 BTGA-Almanach 2014

109 Wirtschaft, Recht und Berufsbildung Vereinbarung einer von den anerkannten Regeln der Technik abweichenden Ausführung Vereinbarung eines Überschreitens der anerkannten Regeln der Technik Die allgemein anerkannten Regeln der Technik bilden lediglich einen Mindeststandard der vom Bauunternehmer geschuldeten Qualität einer jeden Bauleistung, was jedoch nicht heißt, dass ein diesem Mindeststandard entsprechendes Werk in jedem Fall mangelfrei ist. Denn den Werkvertragsparteien ist es unbenommen, für die Ausführung der geschuldeten Leistung auch mehr als den unbedingt erforderlichen Mindeststandard zu vereinbaren. Dieser höhere Standard ist dann geschuldet, eine davon abweichende und im Vergleich minderwertigere Leistung mangelhaft (OLG Celle v U 213/07). Vereinbarung eines Unterschreitens der anerkannten Regeln der Technik Zu der gegenläufigen Fragestellung, ob von dem durch die anerkannten Regeln der Technik festgelegte Mindeststandard durch Vereinbarung auch nach unten abgewichen werden kann, hat der BGH bereits in einem Urteil vom (VII ZR 54/07) Stellung genommen. Dabei weist der BGH deutlich darauf hin, dass ein wirksames Unterschreiten der allgemein anerkannten Regeln der Technik im Bauvertrag hohen Anforderungen unterliegt. Ein Unternehmer, der vertraglich von den allgemein anerkannten Regeln der Technik nach unten abweichen wolle, müsse dem Erwerber mit aller Klarheit verdeutlichen, welche negativen Folgen eine solche Bauweise habe. Dabei müsse der Bauunternehmer in diesem Hinweis die Unterschiede der späteren Bauausführung im Vergleich zur allgemein üblichen verständlich erklären und die Auswirkungen dieser Bauweise darlegen. Ein nicht näher erläuterter Hinweis auf ein technisches Regelwerk genüge diesen Anforderungen schon deswegen nicht, weil ein Auftraggeber in aller Regel keine Vorstellung von den Anforderungen technischer Regelwerke und deren Bedeutung für die spätere Bauqualität habe. Gelinge es dem Bauunternehmer, den Auftraggeber genau über die negativen Folgen für die spätere Wohnqualität aufzuklären und willige dieser in Kenntnis der Folgen in diese Bauausführung ein, habe die vertraglich vereinbarte Beschaffenheit grundsätzlich Vorrang (Privatautonomie). Ein Unterschreiten des Mindeststandards allgemein anerkannter Regeln der Technik durch den Unternehmer sollte daher die Ausnahme bleiben und nur bei einem umfassenden, fehlerfreien Hinweis auf sämtliche Folgen in Betracht kommen. Rechtsprechungshinweis BGH vom VII ZR 134/12: Vereinbaren die Vertragsparteien eine bestimmte Ausführungsart und entspricht diese nicht den anerkannten Regeln der Technik, liegt ein Mangel vor. Dies gilt nur dann nicht, wenn der Auftragnehmer den Auftraggeber ausdrücklich darauf hingewiesen hat. Die Leistung des Auftragnehmers muss den anerkannten Regeln der Technik entsprechen, und zwar unabhängig davon, was im Vertrag konkret vereinbart wurde. Die Vereinbarung einer Ausführungsart kann nicht dahin ausgelegt werden, dass von einem üblicherweise zu erwartenden Mindeststandard eben den anerkannten Regeln der Technik abgewichen werden soll. Mangel trotz Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik Zwar spricht die Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik zum Zeitpunkt der Leistungserbringung in der Regel dafür, dass der Auftragnehmer ein mangelfreies Werk hergestellt hat, jedoch ist auch das diesen Regeln entsprechende Werk mangelhaft, wenn es nicht den Beschaffenheitsvereinbarungen oder den erkennbaren Bedürfnissen des Bestellers entspricht oder es sonst in seiner Gebrauchsfähigkeit eingeschränkt ist. Geschuldet ist der vertraglich vereinbarte Erfolg, nicht bloß ein den Regeln der Technik entsprechendes Werk. Die Werkleistung kann somit selbst dann mangelhaft sein, wenn die erbrachte Leistung zum maßgeblichen Zeitpunkt der Abnahme den Regeln der Technik entsprochen haben sollte. Rechtsprechungshinweis BGH vom VII ZR 45/06: Auch wenn der Unternehmer regelmäßig verpflichtet ist, die aktuell anerkannten Regeln der Technik zu beachten, so schließt doch umgekehrt die Beachtung dieser Regeln die Annahme eines Sachmangels nicht aus. Zudem ist zu beachten, dass der Auftragnehmer jedenfalls soweit anderweitige Vereinbarungen fehlen neben der Einhaltung der anerkannten Regen der Technik grundsätzlich auch die Funktionstauglichkeit des Werkes schuldet. Dabei kommt es nicht auf die Frage des Verschuldens und der fehlenden Erkennbarkeit in der Phase der Planung und Ausführung an. Vielmehr hat der Gesetzgeber die Risikoverteilung hinsichtlich unvorhersehbarer Umstände dadurch vorgenommen, dass er den Werkvertrag als erfolgsbezogen ausgestaltet hat. Der Auftragnehmer trägt daher das Risiko, dass sich die anerkannten Regeln der Technik als unzulänglich erweisen und haftet in diesem Fall, obwohl er auf den ersten Blick alles richtig gemacht hat. Rechtsprechungshinweis OLG Hamm vom U 170/11: Auch die Beachtung der anerkannten Regeln der Technik befreit den Auftragnehmer nicht davon, dem Auftraggeber ein insgesamt funktionstaugliches Werk liefern zu müssen. Fazit Bei der Erstellung einer Werkleistung sind die anerkannten Regeln der Technik sowohl beim Vertrag nach VOB/B als auch bei Verträgen auf Grundlage des BGB grundsätzlich immer einzuhalten. Entspricht die Werkleistung diesen zum Zeitpunkt der Abnahme nicht, liegt regelmäßig ein Werkmangel vor. Den dadurch gesteckten Anforderungen kann der Auftragnehmer nur dadurch begegnen, dass er sich durch geeignete Fort- und Weiterbildung stets auf dem neuesten Stand der Entwicklungen hält. Die vielschichtigen von der Rechtsprechung formulierten Vorgaben sind zusätzlich zu beachten. BTGA-Almanach

110 Duales Studium der schnellere Weg in die Praxis Das duale Studium war eines der Hauptthemen in der vom Zentralen Bildungsausschuss (ZBA) des BTGA veranstalteten Herbstsitzung Im Herbst lädt der ZBA regelmäßig die fachrelevanten Vertreter der Hochschulen zu einem Meinungsaustausch ein, um aktuelle Themen zu erörtern und gemeinsame Handlungsstrategien zu erarbeiten. Für den BTGA ist die Praxisrelevanz des dualen Studiums von besonderer Bedeutung. Dipl. Ing. M. Eng Andreas Neyen, ST Gebäudetechnik GmbH, Vorsitzender des ZBA, BTGA e.v. Anwendungsbereites Fachwissen, Sozialkompetenz, selbstständiges Arbeiten, Flexibilität und Teamfähigkeit sind wünschenswerte Eigenschaften eines Absolventen. Kann ein junger Mensch mit 22 Jahren diese Eigenschaften während des Studiums genügend ausprägen und zusätzlich praktische Erfahrungen haben? Da die Studenten mit der Ausbildung schneller fertig sein sollen, bieten die Studienordnungen nach Bologna keinen Raum mehr für fachübergreifende Flexibilität. Grund- oder Vorpraktika und Zeit zum Jobben in der vorlesungsfreien Zeit gibt es nicht mehr. Das straff organisierte Studium lässt kaum Praxiserfahrungen zu. Dem Bedarf nach praxistauglichen Absolventen stehen begrenzte Möglichkeiten der Hochschulen gegenüber. Die notwendigen Inhalte in 6 Semestern unterzubringen, ist schwer genug. Das Studium kann nur eine Grundausbildung sein, lautet der einhellige Tenor der Hochschullehrer, weitergehendes Wissen muss im Master erworben werden. Praxisspezifische Kenntnisse im Projektmanagement und Baurecht sowie kaufmännisches Verständnis müssen nach dem Studium erarbeitet werden, d. h. diese Ausbildung muss in den Unternehmen erfolgen. Anwendungsbereites Fachwissen ist das, was die Unternehmen erwarten können und auch bekommen, mehr ist nicht möglich. Die persönliche Reife des Nachwuchses ist mit 22 Lebensjahren sehr differenziert. Wer dennoch Absolventen beschäftigen möchte, die nach dem Abschluss sofort einsatzbereit sind, muss die Einarbeitungszeit in die Studienzeit verlagern. Dafür ist das duale Studium geeignet. Vorteile des dualen Studiums Das duale Studium bietet jungen Leuten die Chance, innerhalb von 3 bis 4 Jahren zwei Abschlüsse zu erwerben: einen Studienabschluss und eine Ausbildung. Damit verbunden ist die Praxiserfahrung, die bei Unternehmen gefragt ist. Zum Vergleich: Zunächst eine Berufsausbildung mit anschließendem Studium dauert mindestens 3 Jahre länger. Ein weiterer wichtiger Vorteil aus Sicht der meisten Studenten ist ein Vertrag mit einem Praxispartner also einem Unternehmen. Denn natürlich steht im Anschluss an das Studium der Wunsch nach einem festen Arbeitsplatz. Außerdem können Studenten ihren Arbeitgeber vor einer möglichen Festanstellung gut kennenlernen. Für Unternehmen ist das Kennenlernen des Studenten über den gesamten Ausbildungszeitraum wichtig. Auch die Möglichkeit der Einflussnahme auf seine Ausbildungsergebnisse und die Einarbeitung in die Strukturen und Abläufe des Unternehmens werden als vorteilhaft angesehen. Die Praxisphasen während des dualen Studiums sind mit den Praxissemestern des normalen Studiums nicht zu vergleichen. Dort wird der Student für 13 Wochen grundsätzlich mit Arbeit versorgt. Je nach Engagement des Unternehmens wird die Vielfalt der Arbeitsaufgaben präsentiert und auf Wissensvermittlung und Verständnis Wert gelegt. Je nach Student wird dies mehr oder weniger angenommen. Einige Unternehmen zahlen trotz Pflichtpraktikum eine Vergütung. Die Möglichkeit, die 13 Wochen wie ein Traineeprogramm zu gestalten, ist durch die zeitliche Begrenzung eingeschränkt. Sind beide Partner zufrieden, entwickeln sich häufig weitere Schritte, wie die Betreuung einer Bachelorarbeit oder das Angebot eines festen Arbeitsvertrages. Beim dualen Studium hingegen ist der Student vom ersten Tag an Kollege, also betriebszugehörig und wird auch so behandelt. Wie beim Azubi in der Berufsausbildung wird er vom ersten Tag an zielgerichtet gefördert. Die über den gesamten Ausbildungszeitraum immer wiederkehrenden Praxisphasen ermöglichen das Kennenlernen des gesamten Unternehmens mit all seinen Abteilungen und Bereichen, die für den jeweiligen Einsatz relevant sind. Parallel zur eigentlichen fachlichen Ausbildung werden die unternehmensinternen Prozesse, Abläufe und Strukturen kennengelernt. Im Kollegenkreis bildet sich Vertrauen. Ein entscheidender Vorteil ist dabei, dass die sogenannte Einarbeitungsphase bereits parallel zur Ausbildung stattfindet. Definitionen Es gibt vier Kategorien, die sich hinsichtlich Erst- oder Zweitausbildung bzw. Voll oder Teilzeitstudium unterscheiden. Diese sollen hier nur kurz erwähnt werden, da man sich ausführlich auf diversen Internetseiten [1] informieren kann. 1. Ausbildungsintegrierende duale Studiengänge Berufliche Erstausbildung als Kombination aus Berufsausbildung mit HWK-/IHK- Abschluss, Studium mit Bachelor-Abschluss und praktischer Ausbildung im Betrieb. Der gewohnte Berufsschulunterricht wird gestrafft meist von den Hochschulen übernommen. Die Ausbildung findet tage- oder blockweise statt. Ein fester Vertrag mit einem Unternehmen ist Voraussetzung. Zulassung nicht nur mit Fach- oder Fachhochschulreife, sondern auch unter bestimmten Voraussetzungen ohne Abitur. 2. Praxisintegrierende duale Studiengänge Berufliche Erstausbildung als Kombination aus Studium mit Bachelor-Abschluss und praktische Ausbildung im Betrieb ohne Berufsausbildung IHK/HWK. Interessenten benötigen im Vorfeld keinerlei Ausbildung oder Berufserfahrung. Die Ausbildung findet tage- oder blockweise statt. Fester Vertrag mit einem Unternehmen ist Voraussetzung. Dies ist die klassische Alternative zum normalen Studium. Zugangsvoraussetzung für ein praxisorientiertes duales Studium sind in der Regel die Allgemeine Hochschulreife oder die Fachhochschulreife. 108 BTGA-Almanach 2014

111 3. Berufsintegrierende duale Studiengänge Berufliche Weiterbildung nach abgeschlossener Berufsausbildung (in der Regel Zulassungsvoraussetzung) als Kombination aus Studium mit Bachelor-Abschluss und praktische Ausbildung im Betrieb. Da nach der abgeschlossenen Berufsausbildung meist ein Arbeitsverhältnis besteht, ist im Betrieb auch der Praxisteil des dualen Studiums zu absolvieren, der tage- oder blockweise abwechselnd stattfindet. Teilweise werden Meisteroder Techniker-Abschluss vorausgesetzt, die ggf. mit angerechnet werden. Der Zugang ist auch ohne Allgemeine Hochschulreife oder Fachhochschulreife möglich. Die betriebliche Freistellung der Studierenden wird in einem Vertrag zwischen Hochschule, Studierender bzw. Studierendem und Unternehmen vereinbart. 4. Berufsbegleitende duale Studiengänge Berufliche Weiterbildung im Vollzeitjob, das klassische Fernstudium. Hier wird ein Studien-Abschluss mit einer Vollzeittätigkeit kombiniert. Die allgemeine Hochschul- oder die Fachhochschulreife sind hierbei keine Voraussetzung. Es handelt sich um ein Selbststudium, das parallel zum regulären Arbeitsalltag verläuft und Begleitseminare beinhaltet, die höchstens an einem Tag in der Woche an sogenannten Präsenzterminen stattfinden. Dabei nimmt das Unternehmen eine unterstützende Rolle ein, sei es durch Freistellung oder Erleichterung der Arbeit. Studieren ohne Abitur praxisrelevante Hochschulzugangsmöglichkeiten Die berufliche Weiterbildung von Mitarbeitern, die ihre erste Ausbildung schon abgeschlossen haben und bereits über Berufserfahrung verfügen, ist ebenfalls mittels dualem Studium komfortabel möglich. Entscheidend für die Art eines Studiums ist das Ziel, das am Ende der Ausbildung steht. Eine wissenschaftliche Karriere mit dem Ziel, in der Forschung zu arbeiten und diesen Weg ggf. mit einer Promotion zu krönen, setzt zwingend ein Abitur und eine wissenschaftliche Hochschulausbildung voraus. Das Schlagwort Studieren ohne Abitur ist etwas für Praktiker. Denn eine Vielzahl von beruflichen Qualifizierungen entsteht aus dem beruflichen Alltag heraus. Nicht nur für den klassischen Schulabgänger, der im Anschluss an die 12. Klasse zwei Abschlüsse gleichzeitig erwerben kann, ist z. B. das ausbildungsintegrierende duale Studium vorteilhaft. Gerade auch die berufstätigen Wirtschaft, Recht und Berufsbildung jungen Leute, die im Arbeitsleben ihre Entwicklungsmöglichkeiten ausschöpfen wollen, profitieren von dualen Studiengängen - insbesondere von der Möglichkeit, sich ohne Abitur im Rahmen ihrer beruflichen Tätigkeit weiter zu qualifizieren und zwar unterbrechungsfrei während des praktischen Arbeitsprozesses. In den Bundesländern gibt es diese Möglichkeit, jedoch in unterschiedlichen Ausprägungen. In der Regel sind Berufserfahrung und eine abgeschlossene Berufsausbildung nötig. Folgende Kategorien sind zu finden: Meisterprüfung oder adäquate Aufstiegsfortbildung Berufserfahrung mit fachlicher Nähe zum Studienfach, ggf. verbunden mit einer Eignungs- bzw. Feststellungsprüfung Berufserfahrung ohne Nähe zum Studienfach erfordert zwingend eine Zulassungsprüfung. Fazit Wie schnell sind die Absolventen in der Praxis einsetzbar? Sind nach dem Abschluss erst längere Einarbeitungszeiten notwendig? Müssen neben den fachlichen weitere Kompetenzen erst entwickelt werden? Diese auch stark von den einzelnen Persönlichkeiten abhängigen Fragen muss man sich beim dualen Studium nicht stellen. Mit dem dualen Studium gibt es analog zur dualen Ausbildung in einem HWK-/IHK Beruf die Möglichkeit, alles, was ein Unternehmer für wichtig hält, von Anfang an gemeinsam mit den Studenten während der Studienzeit zu entwickeln. Für Spätzünder gibt es das Studieren ohne Abitur, diese Kollegen haben ihre Praxistauglichkeit jedoch schon bewiesen. [1] Quellen : dual-studieren.html NEWS TO GO! Die News-App vom STROBEL VERLAG Holen Sie sich die wichtigsten Branchen-News auf Ihr Smartphone Kostenlos! BTGA-Almanach 2014

112 Die Fachbetriebseigenschaft nach dem Entwurf der AwSV Axel van Ray, Vorsitzender der GTGA e. V. Rechtsanwalt Tobias Dittmar, Geschäftsführer der GTGA e.v. Einleitung Zum 22. Juli 2013 hat das damalige Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) den letzten Entwurf einer Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV-E) vorgelegt. Durch diesen sollen die bisherigen Landesverordnungen über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen, die auf der Grundlage der Muster- Anlagenverordnung der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (Muster-VAwS) erlassen worden sind, abgelöst werden. Mit der neu zu schaffenden Bundesverordnung soll das Anlagenrecht zum Schutz der Gewässer, das sich in der Vergangenheit in den einzelnen Bundesländern zum Teil unterschiedlich entwickelt hat, vereinheitlicht werden. Nachdem ein erster Entwurf einer Bundesverordnung bereits zum 24. November 2010 vorgelegt worden war, ist im Jahr 2014 nunmehr endgültig mit deren Verabschiedung zu rechnen. Mit der Neuregelung gehen auch Änderungen für die Güte- und Überwachungsgemeinschaft Technische Gebäudeausrüstung (GTGA e.v.) die seit über 25 Jahren im gesamten Bundesgebiet ihren Mitgliedsunternehmen die Fachbetriebseigenschaft zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen verleiht und die von ihr betreuten Mitgliedsunternehmen einher. Zwar wurden die bereits Mitte der 80er Jahre etablierten Strukturen im Verlauf der vergangenen Jahre nur wenig angepasst, auf die Veränderungen durch die neue AwSV muss sich jedoch jeder Fachbetrieb einstellen. Ziel dieses Beitrages ist es, die Änderungen für die Fachbetriebe und die daraus resultierenden zukünftigen Anforderungen aufzuzeigen. Kurz angerissen werden sollen zudem auch die technischen Änderungen. Weiterhin: Fachbetriebspflicht für bestimmte Tätigkeiten Auch nach der neuen AwSV gilt die Fachbetriebspflicht für bestimmte sicherheitsrelevante Tätigkeiten. So dürfen folgende Anlagen einschließlich der zu ihnen gehörenden Anlagenteile nur von Fachbetrieben errichtet, von innen gereinigt, instandgesetzt und stillgelegt werden: unterirdische Anlagen, oberirdische Anlagen der Gefährdungsstufen C und D zum Umgang mit flüssigen wassergefährdenden Stoffen, oberirdische Anlagen der Gefährdungsstufe B zum Umgang mit flüssigen wassergefährdenden Stoffen innerhalb von Wasserschutzgebieten, Heizölverbraucheranlagen der Gefährdungsstufen B, C und D, Biogasanlagen, Umschlaganlagen des intermodalen Verkehrs sowie Anlagen zum Umgang mit aufschwimmenden flüssigen Stoffen. Damit soll sichergestellt werden, dass die Anlagen, die ein besonderes Risikopotenzial besitzen, so errichtet und betrieben werden, wie es die Anforderungen der Verordnung und die technischen Regeln vorsehen und Produkte nur so verwendet werden, wie vom Hersteller beabsichtigt. Zudem wird eine allgemeine Qualitätssicherung angestrebt. Gegenüber der den bisherigen Landesregelungen zugrunde liegenden Muster-Verordnung der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) wurde jedoch der Umfang der fachbetriebspflichtigen Tätigkeiten leicht reduziert. Zum einen wurde die Instandhaltung herausgenommen und zum anderen die Reinigung durch die Innenreinigung ersetzt. Reinigungsmaßnahmen an frei zugänglichen Stellen der Anlage können damit auch von Nichtfachbetrieben durchgeführt werden. Darüber hinaus dürfen von Nichtfachbetrieben lediglich solche Tätigkeiten durchgeführt werden, die keine Sicherheitsrelevanz haben. Zukünftige Zertifizierung von Fachbetrieben Wollen Betriebe zukünftig fachbetriebspflichtige Tätigkeiten durchführen, müssen sie auch nach Inkrafttreten der neuen Verordnung weiterhin als Fachbetrieb zertifiziert werden. Verliehen werden kann die Zertifizierung als Fachbetrieb wie bisher durch eine Sachverständigenorganisation oder eine Güte- und Überwachungsgemeinschaft wie die GTGA. Die Zertifizierung kann dabei auf bestimmte Tätigkeiten beschränkt werden und ist ebenfalls wie bisher auf einen Zeitraum von 2 Jahren zu befristen. Nach Ablauf dieses Zeitraums hat eine Überprüfung stattzufinden, ob der Fachbetrieb organisatorisch und fachlich auf dem aktuellen Stand ist. Eine wesentliche Änderung erfährt das Überwachungsverfahren durch die Forderung der AwSV an die Überwachungsgemeinschaften auch die praktische Arbeit des Fachbetriebs in Augenschein zu nehmen. Hierdurch wird sich eine Änderung in der Struktur der Erst- und Wiederholungsprüfungen ergeben. Zur Überprüfung wird die GTGA auch zukünftig die Dienste erfahrener Sachverständiger in Anspruch nehmen, die regional aufgeteilt die erforderlichen Erst- und Regelprüfungen in den Betrieben selbständig und unabhängig durchführen. Die fachliche und technische Leitung obliegt weiterhin Herrn Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Lühr, der ehemals das Institut für wassergefährdende Stoffe an der TU Berlin geleitet hat. Da Fachbetriebe eine besondere Verantwortung für die Sicherheit einer Anlage zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen tragen, müssen diese Betriebe auch über besondere Kenntnisse verfügen, die im Rahmen eines Zertifizierungsverfahrens nachzuweisen sind. Zudem hat der Betrieb bestimmte Geräte und Ausrüstungsteile vorzuhalten, eine betrieblich verantwortliche Person zu bestellen, die bestimmte persönliche Voraussetzungen erfüllt und darf nur Personal einsetzen, welches über die erforderlichen Fähigkeiten für die vorgesehenen Tätigkeiten verfügt und beispielsweise auch an Schulungen von Herstellern zu einzusetzenden Produkten teilgenommen hat. Zudem muss der Betrieb Arbeitsbedingungen schaf- 110 BTGA-Almanach 2014

113 GTGA fen, die eine ordnungsgemäße Ausführung der Tätigkeiten gewährleisten. Insofern legt die AwSV besonderen Wert auf die Qualitätssicherung der Fachbetriebe, indem bei der Zertifizierung nicht nur die Ausrüstung der Betriebe begutachtet wird, sondern auch die ständige Fortbildung der Mitarbeiter sowie deren praktische Tätigkeit. Von zentraler Bedeutung ist auch weiterhin die Person des betrieblich Verantwortlichen. Bestellbar ist hier nur, wer eine Meisterprüfung in einem einschlägigen Handwerk erfolgreich abgeschlossen hat, den Abschluss eines ingenieurwissenschaftlichen Studiums in einer für die ausgeübte Tätigkeit einschlägigen Fachrichtung vorweisen kann oder eine gleichwertige Ausbildung hat. Zudem müssen eine mindestens 2-jährige Praxis in dem Tätigkeitsgebiet des Fachbetriebs und ausreichende Kenntnisse in folgenden Bereichen in einer Prüfung nachgewiesen werden: Aufbau- und Funktionsweise der Anlagen sowie deren Gefährdungspotenzial, Eigenschaften der Stoffe, mit denen in der Anlage umgegangen wird, insbesondere hinsichtlich ihrer Wassergefährdung, maßgebliche Vorschriften des Wasser-, Bau-, Betriebssicherheits-, Immissionsschutz- und Abfallsrechts, Anforderungen an das Verarbeiten von bestimmten Produkten und Anlagenteilen. Zur Erbringung des erforderlichen Nachweises wird die GTGA auch zukünftig jährlich mindestens zwei Grundseminare mit schriftlicher Sachkundeprüfung anbieten. Werden die vorgenannten Anforderungen eingehalten, wird nach abgeschlossener Überprüfung eine Urkunde über die erlangte Fachbetriebseigenschaft ausgestellt. Pflichten der Fachbetriebe Fortbildung wird wichtiger Über die bereits im Rahmen der Beschreibung des Zertifizierungsverfahrens dargestellten Pflichten hinaus, statuiert die neue AwSV weitere einzuhaltende Vorgaben und von den Fachbetrieben zu erfüllende Pflichten. Intensiviert wird insbesondere die Fortbildungspflicht. Zukünftig hat jeder Fachbetrieb sicherzustellen, dass die betrieblich verantwortliche Person mindestens alle 2 Jahre sowie das eingesetzte Personal regelmäßig an Fortbildungsveranstaltungen zum Aufbau und zur Funktionsweise der Anlagen, ihrem Gefährdungspotenzial, den Eigenschaften der wassergefährdenden Stoffe, den rechtlichen Vorgaben sowie zur Verarbeitung von Bauprodukten und Bauteilen, teilnehmen. Hierbei ist besonderer Wert darauf zu legen, dass in den Schulungen nicht nur der Fachbetriebsinhaber, sondern auch der betrieblich Verantwortliche und das eingesetzte Personal angeleitet werden, wie die Bauprodukte oder Bauteile einzubauen oder zu verarbeiten sind, also welche Anforderungen an die Aufstellung, den Untergrund, die Umgebungsbedingungen bei der Verarbeitung, erforderliche Wartezeiten oder der erforderlichen Werkzeuge und technischen Geräte einzuhalten sind, damit diese Produkte oder Bauteile die optimale sicherheitstechnische Wirkung entfalten können. Die Sachverständigenorganisationen und Güte- und Überwachungsgemeinschaften sind ihrerseits aufgerufen, für ihr Tätigkeitsgebiet Schulungen anzubieten, mit denen der betrieblich Verantwortliche und das weitere eingesetzte Personal der Fachbetriebe die erforderlichen Kenntnisse insbesondere auf den soeben genannten Gebieten vermittelt werden. Nicht unbedeutend sind auch die von der AwSV statuierten administrativen Verpflichtungen. So müssen Fachbetriebe der zertifizierenden Organisation, welche sie überwacht, Änderungen ihrer betrieblichen Organisationsstruktur umgehend mitteilen. Zudem hat ein Betrieb, dem die Zertifizierung zum Fachbetrieb entzogen wurde, die Zertifizierungsurkunde der ihn zertifizierenden Organisation umgehend zurückzugeben, da diese nicht weiter verwendet werden darf. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die Sachverständigenorganisationen sowie die Güte- und Überwachungsgemeinschaften vom Verordnungsgeber verpflichtet werden, einem Fachbetrieb die Berechtigung zur Führung des Gütezeichens nicht nur dann zu entziehen, wenn er wiederholt fachbetriebspflichtige Arbeiten fehlerhaft durchgeführt hat, die Anforderungen an die personelle, gerätetechnische und organisatorische Ausstattung nicht mehr erfüllt oder den Schulungsverpflichtungen nicht nachkommt, sondern auch dann, wenn er seine administrativen Verpflichtungen nicht erfüllt. Weiterhin zu beachten für die Fachbetriebe ist der Umstand, dass die Fachbetriebseigenschaft unaufgefordert gegenüber dem Betreiber einer Anlage nachzuweisen ist, wenn dieser den Fachbetrieb mit einer fachbetriebspflichtigen Tätigkeit beauftragt. Gegenüber der zuständigen Behörde haben Fachbetriebe ihre Fachbetriebseigenschaft auf Verlangen ebenfalls nachzuweisen. Der Nachweis ist geführt, wenn der Fachbetrieb die Zertifizierungsurkunde oder eine beglaubigte Kopie der Zertifizierungsurkunde vorlegt. TGA-relevante technische Änderungen Schon im Geltungsbereich haben sich Änderungen ergeben. Außerhalb von Schutzgebieten findet die AwSV keine Anwendung bei oberirdischen Anlagen, die weniger als 220 Kilogramm flüssige oder 200 Kilogramm feste bzw. gasförmige wassergefährdende Stoffe beinhalten. Dies kann in vielen Bereichen der Kälte- und Klimatechnik von Bedeutung sein. Ebenfalls aus dem Geltungsbereich entfernt wurde der gesamte Bereich der landwirtschaftlichen Jauche- und Gülleanlagen, die weiterhin landesrechtlichen Vorschriften unterliegen. Von besonderer Bedeutung für die TGA- Betriebe sind die Anforderungen an die Rückhaltung wassergefährdender Stoffe in 18 AwSV-E. Grundsätzlich sind alle Anlagenteile doppelwandig auszubilden oder eine geeignete Rückhaltevorrichtung zu schaffen. Für die WGK 1 (z. B. Glykol) wird jedoch die Ausnahme zugelassen, dass auch infrastrukturelle Maßnahmen zur Leckageerkennung bis zu einem Füllvolumen von Liter ausreichend sind. Darüber hinaus sind auch weiterhin individuelle Lösungen zur Rückhaltung von wassergefährdenden Stoffen bei unvermeidlichem Regenwasserzutritt in Abstimmung mit der Aufsichtsbehörde ( 19 Abs. 6 AwSV-E) möglich. Eine Anpassung an die Verwendung alternativer Energiequellen wird durch 35 AwSV-E festgelegt. Hier werden die Vorgaben bzw. Ausnahmen für Erdwärme- und Solaranlagen definiert. Eine noch höhere Bedeutung als früher wird der Dokumentation beigemessen. Auch die Gütegemeinschaften sind nunmehr verpflichtet, Erhebungsstatistiken zu führen und diese der Aufsichtsbehörde mitzuteilen. Die GTGA prüft momentan die möglichen Formen des Datentransfers unter besonderer Berücksichtigung der datenschutzrechtlichen Interessen der Betriebe und beteiligen Personen. Fazit Spätestens zum Inkrafttreten der neuen AwSV werden sich Unternehmen auf die auf- BTGA-Almanach

114 gezeigten Änderungen einstellen müssen, um auch zukünftig die Anforderungen an Fachbetriebe und das betrieblich eingesetzte Personal erfüllen zu können. Die Erlangung der Fachbetriebspflicht war indes auch bisher kein Selbstläufer und Fachbetriebe mussten durch sachkundiges Personal und das Vorhalten einer vorgegebenen betrieblichen Ausrüstung gewährleisten, dass die von ihnen ausgeführten sicherheitsrelevanten Arbeiten an bestimmten Anlagen und Anlagenteilen zuverlässig und entsprechend der allgemein anerkannten Regeln der Technik so ausgeführt wurden, dass es nicht zu einer Gewässerverunreinigung kam. An diesen Anforderungen wird sich auch zukünftig im Grundsatz nichts ändern. Dass die neue AwSV gerade im Hinblick auf die stete Fortbildung des betrieblich Verantwortlichen und des weiteren eingesetzten Personals höhere Anforderungen festlegt als bisher, mag im Übrigen formal richtig sein, tatsächlich bestand eine Verantwortung zur regelmäßigen Fortbildung schon immer. So gesehen kann die Verpflichtung zur Fortbildung auch als weiterer Impuls verstanden werden, notwendige Fortbildungen nicht zuletzt durch das Argument einer starken betrieblichen Auslastung aufzuschieben. Im Übrigen wird die GTGA auch unter dem Geltungsbereich der neuen AwSV sowohl die ihr angegliederten Unternehmen als auch zukünftige Mitglieder die nicht nur aus den Reihen des industriellen Anlagenbaus der technischen Gebäudeausrüstung stammen müssen bei der Erlangung der Fachbetriebseigenschaft bestmöglich unterstützen. Seminarreihe 2014: Energetische Inspektion von Klimaanlagen nach 12 EnEV Seminarorte und -termine Berlin 11. / 12. Juni 2014 Frankfurt/Main 24. / 25. September 2014 Stuttgart 12. / 13. November 2014 anerkannt von: Architekten- und Stadtplanerkammer Hessen, Ingenieurkammer Hessen Veranstalter: BTGA Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung e.v. Hinter Hoben Bonn Telefon 0228/ Telefax 0228/ info@btga.de BTGA-Almanach 2014

115 I Attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis Abscheideranlagen Seite 10 Fachmagazin für die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Aktuelle Informationen für Fachplaner im SHK-Handwerk und Techniker im TGA-Planungsbüro Monatliche Erscheinungsweise März 2013 magazin für planer, berater und entscheider der gebäudetechnik Chlorophylle - Fotolia.com Lüftungs- und klimatechnik von al-ko easyair flat i einfache, schnelle ausfertigung i kurze Lieferzeiten, max. 4 Wochen i schnelle montage durch klick- verbindungen atflex I individuell und flexibel i Änderungen bis 4 Wochen vor auslieferung möglich I mittlere bis große Luftmengen ateasy i einfache, schnelle auslegung i kurze Lieferzeiten (ca. 6 Wochen) easyair I Energieeffizienz standardmäßig i optional mit airqualitizer : bedarfsabhängige Lüftung durch voc-sensorik al-ko THErM GMBH i Bereich Luft- und Klimatechnik i Hauptstraße i Jettingen-Scheppach i germany Fon i Fax i klima.technik@al-ko.de i Print Reichweite (Titel ab 5%) Entgasungs- und Abscheidetechnik Seite 16 Kältemittel Co ² in der Kältetechnik Seite 32 IKZ-HAUSTECHNIK TGA Fachplaner Heizungsjournal IKZ-FACHPLANER TAB HLH DE - Elektro SHK-Report ep Elektropraktiker IKZ-HAUSTECHNIK TGA Fachplaner Heizungsjournal IKZ-FACHPLANER TAB HLH SHK-Report SanitärJournal SHT IKZ-PRAXIS cci Zeitung Mod. Gebäudetechnik Heizungstechnik 15,8% 15,8% 14,7% 13,2% 11,4% 9,5% 5,5% 5,1% 4,8% Kälte- Klima-, Lüftungstechnik 21,2% 19,6% 19,0% 16,9% 15,3% 12,7% 6,9% 6,3% 6,3% 4,8% 4,8% 4,8% TGA Fachplaner IKZ-HAUSTECHNIK Heizungsjournal IKZ-FACHPLANER TAB HLH IKZ Praxis SHK-Report SHT SanitärJournal IKZ-HAUSTECHNIK TGA Fachplaner Heizungsjournal IKZ-FACHPLANER TAB HLH ep Elektropraktiker DE - Elektro Sanitärtechnik Sicherheitstechnik 21,2% 20,2% 18,2% 16,2% 15,2% 12,6% 5,6% 5,6% 5,6% 4,5% 12,7% 12,7% 11,5% 10,8% 10,2% 6,4% 6,4% 5,1% TGA Fachplaner IKZ-HAUSTECHNIK Heizungsjournal IKZ-FACHPLANER TAB HLH ep Elektropraktiker DE - Elektro SHK-Report Gesamt 15,0% 13,4% 12,8% 11,6% 10,6% 8,4% 5,3% 5,0% 4,7% Print Reichweite (Titel ab 5%, gerundet) Bitte sagen Sie mir zu jedem Titel, wie viele der letzten 12 Ausgaben Sie vom jeweiligen Titel gelesen haben. Regelmäßige Leser, d.h. mindestens jede 2. Ausgabe gelesen Grafik: Peter Hallmann, STROBEL VERLAG. Quelle: metra analyse, TGA-Gemeinschaftsstudie 2012, Auszug. Die Broschüre IKZ-Fachmedien im beruflichen Entscheidungsprozess professioneller TGA-Fachplaner ist kostenlos beim STROBEL VERLAG erhältlich.

116 Effizienz auf ganzer Linie. Im Leistungsbereich von 2 kw bis 120 MW. Beispiele aus dem Komplettangebot: Brennwerttechnik Wärmepumpen Holzheizsysteme Kraft-Wärme-Kopplung Solar-/Photovoltaiksysteme Biogasanlagen Viessmann Deutschland Allendorf (Eder) Telefon Effizienz ist die wichtigste Energie-Ressource. Unser Komplettangebot bietet für alle Anwendungsbereiche und alle Energieträger individuelle Lösungen mit effizienten Systemen. Es ist so effizient, dass die energieund klimapolitischen Ziele für 2050 bereits heute für jeden erreichbar sind. Das leben wir vor. Mit unserem strategischen Nachhaltigkeitsprojekt am Standort Allendorf (Eder). Weitere Informationen erhalten Sie auch auf unserer Homepage: Die Kompetenzen der Viessmann Group: Kessel für Öl und Gas, Kraft-Wärme-Kopplung, Wärmepumpen, Solar- und Holzheizsysteme, Biogasanlagen und Kältetechnik.