Vergleich der Wärmeerzeuger und Heizungsoptimierung Dipl.-Ing.(FH) Jutta Maria Betz Energieberaternetzwerk Mittelfranken - Fortbildung 18. November 2016, Energie Campus Nürnberg Wer wir sind E-CO 2 ist ein Netzwerk aus drei eigenverantwortlich arbeitenden Energieberatern: Dipl-Phys. Klaus Kretzschmar Dipl.-Ing.(FH) und Dipl.-Umweltwiss. Herbert Schuhmann Dipl.-Ing.(FH) Jutta Maria Betz Zu meiner Person - Studium Maschinenbau/Energietechnik - Planung von Heizungs-, Lüftungs-, MSR-Anlagen, GLT, BHKW, Energiekonzepte, Bauüberwachung - seit 1995 selbständig im Bereich Energieberatung für Wohnbereich, Gewerbe, Kommunen, Kirchen (und Haustechnikplanung) - Gründungsmitglied des Deutschen Energieberaternetzwerk e.v. und Referententätigkeit DEN-Akademie, Landessprecherin Bayern 2 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Wer wir sind Gründung des Vereins im Jahr 2001 Zusammenschluß von Ingenieuren, Architekten, Planungsbüros und Technikern aktuell ca. 700 Mitglieder Hauptmerkmal: Neutralität und Unabhängigkeit in Sachen Energieberatung Qualitätssicherung für Energieberater mit dem Ziel eines staatlich anerkannten Berufsbildes Kompetenzteams in allen wichtigen Gebieten der Energieberatung (Wohngebäude, Nichtwohngebäude, Gewerbe, BHKW, Kälte, Thermografie, Luftdichtheit, Baubegleitung, Denkmalschutz, Landwirtschaft.) Netzwerkpartner der EEE-Liste, eigene Suchmaschine für Energiedienstleistungen, zahlreiche Rabattierungen für Normen, Software usw. Politische Arbeit mehr Infos unter: www.den-ev.de Vereinseigene Bildungseinrichtung: DEN-Akademie aktuelles Programm unter www.den-akademie.de 3 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Für jeden Gebäude die richtige Heizung Quelle: Energieagentur NRW 4 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Grundlagen Diese Punkte sind zuerst zu klären: Kesselleistung und Wärmeverbrauch, evtl. aus bisherigem Verbrauch und Kesselbestand abschätzen oder berechnen Kann der Wärmeverbrauch vor der Erneuerung der Heizung verringert werden kann, z.b. durch Dämmung? optimal: Ermittlung einer Jahresdauerlinie erforderliches Temperaturniveau? welche Heizflächen: Heizkörper, Fußbodenheizung... welches Verteilsystem: Einrohr- oder Zweirohrheizung Stromverbrauch räumliche Gegebenheiten (Lage und Größe des Heizraums, Brennstofflagers, Kamine) Wärmeleistung in kw 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Geordnete Jahresdauerlinie Wärme 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Stunden pro Jahr Verfügbare Energieträger: ist ein Fern- oder Nahwärmeanschluß möglich, ist eine Erdgasleitung in der Nähe 5 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Primärenergie und Treibhausgase 6 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Heizöl- oder Erdgas- Niedertemperaturkessel Quelle: Energieagentur NRW 7 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Heizöl- oder Erdgas-Brennwertkessel Quelle: Energieagentur NRW 8 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Brennwerteffekt Abhängig von der Abgas bzw. Rücklauftemperatur Quelle: Energieagentur NRW 9 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Effizienz bei unterschiedlicher Auslastung Quelle: Energieagentur NRW 10 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Kraft-Wärme-Kopplung Eine Form der Kraft-Wärme-Kopplung: Blockheizkraftwerke (=BHKW) zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und Strom verschiedene Brennstoffe möglich: Erdgas, Heizöl, RME, Pflanzenöl meist als Grundlast- Wärmeerzeuger Nutzung des Stroms i.d.r. im Betrieb hohe Laufzeiten erforderlich Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung möglich KWK-Gesetz, EEG Quelle: ASUE 11 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Kraft-Wärme-Kopplung 12 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Kraft-Wärme-Kopplung Korrekte Dimensionierung ist entscheidend für wirtschaftlichen Erfolg Geordnete Jahresdauerlinie Wärme Wärmeleistung in kw 35 30 25 20 15 10 5 0 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 Gesamt-Wärmebedarf BHKW Kessel Für Einfamilienhäuser und kleinere Mehrfamilienhäuser in der Regel nicht wirtschaftlich. Stunden pro Jahr 13 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Kraft-Wärme-Kopplung kwh 140 120 100 80 60 40 20 0 00:15:00 01:00:00 Dimensionierung nach Jahresdauerlinie für die Wärme und typischem Tageslastgang für den Strom 23.01.2007 01:45:00 02:30:00 03:15:00 04:00:00 04:45:00 05:30:00 06:15:00 07:00:00 07:45:00 08:30:00 09:15:00 10:00:00 10:45:00 11:30:00 12:15:00 13:00:00 13:45:00 14:30:00 15:15:00 16:00:00 16:45:00 17:30:00 18:15:00 19:00:00 19:45:00 20:30:00 21:15:00 22:00:00 22:45:00 23:30:00 Pufferspeicher Abgasleitung Gasanschluß Generator Steuerung und Regelung Motor Schalldämmendes Gehäuse auf schwingungsentkoppeltem Grundrahmen Wärmetauscher 14 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Kraft-Wärme-Kopplung 15 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Kraft-Wärme-Kopplung Sonderform eines Blockheizkraftwerkes (BHKW): Geräte mit Stirling-Motor Auch für Einfamilienhäuser und kleinere Mehrfamilienhäuser wirtschaftlich interessant Quelle: Senertec, Vaillant, Viessmann 16 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Wärmepumpe 17 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Wärmepumpe System Jahresarbeitszahl Besonderheiten Luft-Wasser-WP (Wärmequelle Außenluft) Sole-Wasser-WP (Wärmequelle: Erdreich) Wasser-Wasser-WP (Wärmequelle Grundwasser) Vorlauftemperatur 35 C 55 C ca. 3,3 (2,8-3,5) ca. 3,8 (3,0-4,8) ca. 4,3 3,5 4,7) ca. 2,8 (2,6-3,2) ca. 3,3 (2,6-3,2) ca. 3,8 (3,0-4,2) Geräuschbelastung ausreichende Fläche bzw. geeigneter Untergrund erforderlich Genehmigung erforderlich, Probleme mit Zusetzung möglich 18 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Wärmepumpe Quelle: Energieagentur NRW 19 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Wärmepumpe 20 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Mehrere Wärmeerzeuger 21 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Hybrid-Kompaktgeräte mit WP Quelle: Viessmann, Junkers 22 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Passivhaus-Kompaktgeräte Zentrale Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung und Wärmepumpe Quelle: Aerex 23 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Gas-Wärmepumpen Absorption Adsorption Stoffpaarung: Flüssigkeit/Gas Feststoff (Zeolith)/Flüssigkeit, Gas Prozess: kontinuierlich diskontinuierlich 24 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Gas-Wärmepumpen 25 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Stückholz-Verbrennung Stand der Technik: Holz-Vergaser-Kessel 26 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Holz-Pelletheizung Quelle: KWB 27 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Holz-Pellet-Wärmeerzeuger Quelle: Energieagentur NRW 28 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Holzpellets-Lager Quelle: Energieagentur NRW 29 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Holzpellets-Lager Quelle: Energieagentur NRW / Paradigma 30 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Wartungsaufwand Pelletkessel Quelle: Energieagentur NRW 31 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Holz-Hackschnitzelung Technik ähnlich wie bei Pellets, jedoch Lagertechnik und Wartung aufwendiger 32 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Solarunterstützung 33 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Anlagenkombinationen Mehrfamilienhaus Neubau KfW 55 77 Wohneinheiten Ersatzneubau in Fürth Baujahr 2014 Wärmebrückennachweis (0,02 W/m 2 K) Luftdichtheitstest n 50 -Werte: 0,97 (Laubengang) 0,44 1/h Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Luft-Wärmepumpen als Grundlast-Wärmeerzeuger Erdgas-Brennwert-Kessel als Spitzenlast-Wärmeerzeuger Photovoltaik-Anlage mit 29 kw p Q p = 22 kwh/m 2 a H T = 0,37 W/m 2 K 34 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Anlagenkombinationen Mehrfamilienhaus Neubau KfW 55 Verteiler/Sammler mit Heizkreis FB-Heizung Puffer 850 l BW-Kessel 2 x 100 kw L-WP 31 kw L-WP 31 kw Brauch- wasser- Speicher 1.000 l Brauch- wasser- Speicher 1.000 l Brauch- wasser- Speicher 800 l Sole / Wasser- WP 13 kw Abluftventilator mit WT 35 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Wirtschaftlichkeitsvergleich 36 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Wirtschaftlichkeitsvergleich Wohnanlage mit 60 WE, Baujahr 1971 37 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Witterungsgeführte Regelung Quelle: Energieagentur NRW 38 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Heizkurve Quelle: Energieagentur NRW 39 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Hydraulischer Abgleich Die gleichmäßige Verteilung des Heizmediums auf alle Heizflächen ist Voraussetzung für das reibungslose und energiesparende Funktionieren einer Heizungsanlage. Deshalb muß ein hydraulischer Abgleich des Heizungssystems durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil des hydraulischen Abgleiches ist die Verringerung der Pumpenleistung. Eine Heizungspumpe ist in der Regel ca. 5.000-6.500 h/a in Betrieb und verursacht bei zu hoher Leistung erhebliche Stromkosten. In einigen Förderprogrammen ist die Auszahlung der Fördermittel an den Nachweis eines hydraulischen Abgleiches geknüpft. Unangenehme Geräusche an den heizungsnahen und zu wenig Wärme an den heizungsfernen Heizkörpern kann dadurch behoben werden. 40 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Energieeffiziente Pumpen seit 1. Januar 2013 gilt 41 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Energielabel für neue Heizungen Gesetzliche Verordnung 811/2013 für energierelevante Produkte (kurz ErP) bewertet unterschiedliche Gerätetypen und vergleicht die Wirkungsgrade der einzelnen Heizungssysteme. Das europaweit einheitliche Energielabel kennzeichnet seit September 2015 Geräte und Anlagen mit folgenden Komponenten: - Konventionelle Heizgeräte - Kraft-Wärme-Kopplung - (Niedertemperatur-) Wärmepumpen - Solarthermie - Temperaturregler - Wasserspeicher Quelle: Amtsblatt der Europäischen Union Für Nennleistung von maximal 70 kw oder einem Wasserspeicher bis zu 500 Liter Speicherinhalt (bei Verbundanlagen bis 2.000 l). Biomasse-Heizungen werden ab 01.April 2017 in das Kennzeichnungssystem einbezogen. 42 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Energielabel für neue Heizungen Effizienzklassen nach 2015/1187/EU 43 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung Energielabel für bestehende Heizungen Kennzeichnungpflicht gilt zunächst nur für Heizgeräte die gasförmige und flüssige Brennstoffe nutzen Nennleistung bis 400 kw älter als 15 Jahre Schornsteinfeger, Heizungsinstallateure sowie Gebäudeenergieberater des Handwerks und EnEV-Aussteller ( 21 EnEV) sind autorisiert das Etikett anzubringen. ab dem Jahr 2016 1986 2017 < 1991 2018 < 1993 2019 < 1995 2020 < 1997 2021 < 2001 2022 < 2005 2023 < 2008 Etikettierung auf Heizgeräten der Baujahre 2024 ab 2009, sofern sie mindestens 15 Jahre alt sind 44 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 45 Wärmeerzeuger - Heizungsoptimierung