Ziel: Entwicklung Energieeffizienter Gebüude, unter berücksichtigung von komfort, ressourcenschonung und Klimaschutz .

• gebäude sollen schützen und möglichst wenig energie verbrauchen- im idealfall sogar Energie erzeugen —> Plusenergie haus

• gebäudetechnik = integralen bestandteil der architekut

Ziel moderner Gebäudetechnik ist es, den energieverbauch und die CO2 emmissionen von Geböuden zu reduzieren und gleichzeitug den Komfort der Nutzer sicherzustellen.

• immer mehr heiße/ wüstentage

• —> Klimawandel ist auch in deutschalnd messbar!

• mehr Hitze bedeutet:

• Gebädue überhitzt shcneller

• Klimaanlagen werden häufiger benötigt

• bauschäden enstehen

• Energiebedarf für kühlung steigt

• stromverbrauch steigt

• thermischer Komfort verschlechtert sich

• schlussvolgerung: andere planung:

  verschattung, nachtlüftung , begrünugn, gute dämmung, sonnenschutz, natürliche lüftung, speichermasse

verschiedene Szenarien des Klimawandels

-_> wie entwickelt sich das KLima abhängig davon , wie viele Treibhausgas ewir ausstoßen.

pessimistischste Szenario

• wir machen fast so weiter wie bisher

• hoher CO₂-Ausstoß

• wenig Klimaschutz

• starke Erwärmung

• wenn nichts passiert, steigt die globale Temperatur deutlich an

• —> Zunahme an EXtremereignissen

• sie ist die Energie, wie sie in der natur vorkommt, bevor sie umgewandelt wird

beispiel: Erdöl, Erdgas, Kohle, Uran, Sonne, Wind, Wasserkraft, Biomasse

• das gegenteil ist Endenergie, die beim Verbraucher ankommt, zb STrom aus der Steckdose

—> Primärenergievrbrauch ist gesunken

—> Erneuerbare energie hat zugenommen

—> 2004 bei 6%

—> 2014 bei 22% zunahme

—> bis 2030 40%

umfasst die gesamte Energie, die von den Verrauchern genutzt wird :

Haushalte , industrie , gewerbe, verkehr

—> also die gesamte Energie, die tatsächlich verbraucht wird

Um den Verbrauch fossiler Energieträger zu reduzieren, CO₂-Emissionen zu senken und die Klimaziele zu erreichen.

• ERNEUERBARE ENERGIE:

• windenergie : wind treibt Rotoren an—> Stromerzeugung —> IN DT DEN GRÖßTEN ANTEIL DES ENEURBAREN STROMS

• Solarenegrie —> Phtotvoltaik erzeugt Strom, SOlarthermie erzeugt wärme

• Wasserkraft: fließendes Wassr trebt turbinen an

• Bioenergie: als strm und als Wärme

• Geothermie: nutzung der Erdwärme —> vA für Wärmepumpe

Beschreibt die momentan benötigte elektrische Leisung bzw den Strombedarf

zb norwegen e´mehr als 100% -> erzeugt mehr erneuerbaren strom durch wasserkraft als benötigt wird —> überschüssiger strom wird exportiert

—>hängt von natürlichen vroraussetzungen und Energiepolitik ab

Deutschland

• viele Windparks

• viel Photovoltaik

• trotzdem noch Kohle- und Gaskraftwerke

↓

mittlerer Anteil

beschreibt die Zusammensetzung aller Energiequellen.

Also:

• Öl, Gas, Kohle, erneuerbare Energien, Kernenergie

• STEPS Stated Policies Scenario

  → Es werden nur die bereits beschlossenen Maßnahmen umgesetzt.

- APS Announced Pledges Scenario

Die Staaten halten ihre angekündigten Klimaversprechen ein.

→ mehr erneuerbare Energien

→ weniger fossile Energieträger

- NZE Net Zero Emissions 2050

Das ehrgeizigste Szenario.

Bis 2050 sollen netto keine CO₂-Emissionen mehr entstehen.

Gebäude werden zunehmend elektrifiziert.

Weil immer mehr Gebäude

• Wärmepumpen,

• elektrische Heizsysteme,

• Elektroautos,

• Photovoltaik

• und Batteriespeicher

nutzen

mehr elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen.

“Solar is now the cheapest electricity in history.”—> IEA

—> Massenproduktion

—> technischer Vortschritt—> es wird immer effizienter

—> längere lebensdauer

—> keine Brennstoffkosten

con:

liefert nciht ontinuierlich Strom, sondern nur bei Sonneneinstrahlung

für sichere Stromversorgung: Speicher (Batterien),Netzausbau, Reservekraftwerke oder andere flexible Energiequellen.

Sie bestehen aus Metallionen, organischen Molekülen,

die zusammen eine Art dreidimensionales Schwammgerüst bilden.

—> extrem große innere Oberfläche

Zum Beispiel:

- Speicherung von Wasserstoff

für Brennstoffzellen.

- Speicherung von Methan

als Energieträger.

- CO₂ aufnehmen

Sie können Kohlendioxid aus der Luft oder aus Abgasen adsorbieren (an ihrer Oberfläche festhalten).

- Luftreinigung

Schadstoffe können aus der Luft entfernt werden.

- Wärmespeicherung

Es wird erforscht, ob MOFs Wärme speichern oder Wärmepumpen effizienter machen können.

Wohlbefinden im Innenraum

• mehrere Faktoren, die entscheiden, ob wir einen Raum als angenehm empfinden

• 🌡️ Thermische Behaglichkeit (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung, Strahlungstemperatur)

• 💡 Visuelle Behaglichkeit (ausreichendes und blendfreies Licht)

• 🔊 Akustische Behaglichkeit (wenig störender Lärm)

• 🌬️ Lufthygienische Behaglichkeit (gute Luftqualität, ausreichend Frischluft, wenig Schadstoffe)

• —> Behaglichkeit beschreibt den Zustand, in dem sich ein Mensch in seiner Umgebung wohlfühlt und weder den Wunsch hat, dass es wärmer noch kälter, heller, dunkler oder leiser sein soll.

subjaktiv

-Die Antwort liegt im menschlichen Körper.

Unser Körper produziert ständig Wärme.

Je aktiver wir sind, ➡ desto mehr Wärme entsteht.

Das nennt man den Stoffwechsel oder die metabolische Leistung.

• wärmeproduktion des Körpers: Met-Rate , Metabolismus

• personenabhänig , jung /alt

• muss für alle Nutzergruppen angenehm sein

• Kleidung : Wärmedämmwirkung in clo : mehr kleidung , höherer clo - wert —> besserre wärmedämmung, weniger wärmeverlust

1. Temperatur 🌡️°C

Dazu gehören:

• Raumlufttemperatur

• Oberflächentemperatur der Wände

• Temperaturunterschiede im Raum

2. Luft 🌬️

Hierzu zählen:

• Luftfeuchtigkeit %

• Luftgeschwindigkeit m/s

• Luftqualität

• Schadstoffe

3. Strahlung ☀️ Lux beleuchtungsstärke

Nicht nur die Luft erwärmt uns.

Auch Wärmestrahlung.

Zum Beispiel

• warme Fußbodenheizung

• Sonne durchs Fenster

• warmer Kamin

• warme Wand

fühlen sich angenehm an. Umgekehrt strahlen kalte Fenster oder Außenwände weniger Wärme ab und können dem Körper Wärme entziehen.

4. Licht 💡

Dazu gehören

• Tageslicht

• künstliches Licht

• Helligkeit

• Blendung

• Lichtverteilung

Ein Raum mit schlechter Beleuchtung wirkt oft ungemütlich, selbst wenn Temperatur und Luftqualität stimmen.

• Gebäudetechnik umfasst alle technischen Systeme, die ein Gebäude funktionsfähig, sicher, energieeffizient und komfortabel machen.

• 🔥 Heizungsanlagen

• ❄️ Kühlanlagen

• 🌬️ Lüftungsanlagen

• 🚰 Trinkwasserinstallation

• 🚽 Abwasserinstallation

• ⚡ Elektroinstallation

• 💡 Beleuchtung

• ☀️ Photovoltaik

• 🌡️ Gebäudeautomation (Smart Building)

—> Ein Gebäude soll

ein komfortables und sicheres Innenraumklima bei möglichst geringem Energie- und Ressourcenverbrauch schaffen.

• technik als mittel dass sich der Mensch wohlfühlt

1. Energiebedarf reduzeiren —> Die Energie, die man gar nicht erst benötigt, muss später auch nicht erzeugt werden. —> passive planung

   gute Dämmung, kompakte Gebäudeform, verschattung

2. effiziente Systeme einsetzen ,Zum Beispiel:

   • Wärmepumpe

   • Lüftung mit Wärmerückgewinnung

   • effiziente Beleuchtung

   • moderne Heizsysteme

   Nicht irgendeine Technik, sondern möglichst effizient.

3. erneuerbare Energie nutzen —> verbleiebenden Energiebedarf decken

   Photovoltaik, Solarthermie, Geothermie, Biomasse, Windenergie, Fernwärme aus erneuerbaren Quelle

4. Smart Building —> Intelligente regelug —>Zum Beispiel:

   • Sensoren, automatische Verschattung, intelligente Lüftung, Lastmanagement, Batteriespeicher, Gebäudeautomation

   Dadurch wird noch einmal Energie eingespart.

—> Zuerst den Energiebedarf minimieren, danach die Technik optimieren.

Weil ein geringer Energiebedarf kleinere und effizientere technische Anlagen ermöglicht. Dadurch sinken Investitionskosten, Betriebskosten und CO₂-Emissionen.

• 1. Der Bedarf ist die theoretisch benötigte Energiemenge, um ein Gebäude unter bestimmten Bedingungen zu beheizen oder zu versorgen.

• Der Bedarf wird berechnet und hängt von der Qualität des Gebäudes ab:

  • Dämmung,Fenster, Dach, Wärmebrücken, Gebäudeform, Ausrichtung, Lüftungsverluste

  • Er beschreibt also das Gebäude selbst, nicht das Verhalten der Bewohner.

  • —> theorethisch berechnet

• 2. Der Verbrauch ist die Energie, die tatsächlich genutzt wurde.

Er wird gemessen. Zum Beispiel: Stromzähler, Gaszähler, Wärmezähler

Der Verbrauch hängt stark vom Nutzerverhalten ab.

—> tatsächlich gemessen

Der Energiebedarf beschreibt die theoretisch erforderliche Energiemenge eines Gebäudes unter genormten Bedingungen. Der Energieverbrauch ist die tatsächlich verbrauchte Energiemenge und hängt zusätzlich vom Nutzerverhalten und den Betriebsbedingungen ab.

Windrad

↓

Stromnetz

↓

Steckdose

↓

Wärmepumpe

↓

Heizkörper

↓

warmer Raum

Auf diesem Weg entstehen immer Verluste.

Energie, wie sie ursprünglich in der Natur vorhanden ist.

Beispiele:

• Erdgas

• Erdöl

• Kohle

• Sonne

• Wind

• Wasserkraft

• Biomasse

Diese Energie muss erst umgewandelt werden.

Bevor die Energie beim Gebäude ankommt,

gehen bereits Verluste verloren.

Zum Beispiel:

Wind

↓

Generator

↓

Transformator

↓

Stromleitung

↓

Steckdose

Jeder Schritt kostet etwas Energie.

Die Energie, die beim Verbraucher ankommt.

Beispiele:

• Strom aus der Steckdose

• Erdgas aus der Gasleitung

• Fernwärme am Hausanschluss

Diese Energie bezahlt man normalerweise

—> Aber auch jetzt entstehen noch Verluste. Nicht jede Kilowattstunde wird zu nutzbarer Wärme.

Die Energie, die tatsächlich ihren Zweck erfüllt.

Zum Beispiel:

• warme Raumluft

• warmes Duschwasser

• Licht einer Lampe

• gekühlter Raum

Das ist die Energie, die der Mensch letztendlich nutzt.

Wasserhahn

Primärenergie

Der Stausee.

Dort ist das Wasser gespeichert.

Endenergie

Das Wasser kommt bei dir aus dem Wasserhahn.

Nutzenergie

Du duschst tatsächlich mit dem Wasser.

Bei jeder Umwandlung entsteht unter anderem:

• Wärme

• Reibung

• elektrische Verluste

• Leitungsverluste

Deshalb gilt:

Primärenergie > Endenergie > Nutzenergie

Die Energiemenge wird entlang der Kette immer kleiner.

Er beschreibt: Wie viel Primärenergie benötigt wird, um 1 kWh Endenergie bereitzustellen.

Beispiel

Du nutzt

1 kWh Strom

Um diese bereitzustellen,

mussten vielleicht

1,8 kWh Primärenergie

eingesetzt werden.

Dann beträgt der

Primärenergiefaktor

1,8.

Je kleiner der Faktor,

desto nachhaltiger ist der Energieträger.

Gebäude werden im GEG nicht nur nach ihrem Energieverbrauch, sondern auch nach ihrer Umweltwirkung bewertet.

Ein Gebäude mit niedrigem Primärenergiebedarf verursacht in der Regel weniger CO₂-Emissionen.

1. Technische Ebene (Endenergie)

Wie viel Brennstoff muss ich kaufen?

Zum Beispiel:

• Wie viele Liter Heizöl?

• Wie viele Kubikmeter Erdgas?

• Wie viele Kilogramm Holz?

• Wie viele kWh Strom?

Das ist die Eingangsenergie, die in das Heizsystem hineingeht. Deshalb heißt sie Heizenergie.

Beispiel:Du hast eine Gasheizung.

Der Gaszähler zeigt: 1.500 m³ Erdgas

Das ist Endenergie. Du hast also 1.500 m³ Brennstoff gekauft.

Davon gehen verloren:

• Abgasverluste

• Leitungsverluste

• Verluste im Heizkessel

Am Ende kommen vielleicht 1400 m^3 raus

Heizenergie

=

die Energie,

die in die Heizung hineingeht.

2. Physikalische Ebene (Nutzenergie)

Jetzt interessiert uns nicht mehr der Brennstoff.

Wie viel Wärme kommt tatsächlich im Raum an?

Das kann man angeben in:

• kWh oder MJ

Das ist die Heizwärme.

Beispiel

Du verbrennst Erdgas.

↓

Das Wasser im Heizkessel wird warm.

↓

Der Heizkörper gibt Wärme an den Raum ab.

↓

Der Raum erreicht 21 °C.

👉 Diese tatsächlich nutzbare Wärme nach den Verlusten nennt man Heizwärme.

Heizwärme

=

die Wärme,

die den Raum tatsächlich erwärmt.

Der Brennwert beschreibt,

wie viel Energie in einem Brennstoff steckt.

Oder einfacher: Wie viel Wärme kann ich aus einem Brennstoff gewinnen?

Beispiel: du verbrennst 1 kg Holz.

Dadurch entstehen ungefähr 4–5 kWh Wärmeenergie.

Das nennt man den Brennwert.

• untersch. Einheiten: Je nachdem, wie der Brennstoff verkauft wird.

• Feste Brennstoffe werden nach Gewicht verkauft.

  Zum Beispiel: Holz, Kohle in kWh/kg

• Flüssige Brennstoffe werden nach Litern verkauft.

  Zum Beispiel: Heizöl-> kWh/l

  Gas wird nach Volumen verkauft. -> kWh/m³

—> Aus derselben Menge verschiedener Brennstoffe erhält man unterschiedlich viel Wärme.

Heizwert (Hi)

• berücksichtigt nicht die Kondensationswärme des Wasserdampfs im Abgas.

Brennwert (Hs)

• berücksichtigt zusätzlich diese Kondensationswärme. —> effizienter

Deshalb gilt immer:

Brennwert > Heizwert

—> Es gibt hauptsächlich zwei Zwecke.

Nutzwärmebedarf

1.Heizwärmebedarf HWB

Das ist die Wärme, die benötigt wird, um die Räume warm zu halten.

2.Warmwasserwärmebedarf (WWWB)

Das ist die Wärme, die benötigt wird, um Wasser zu erwärmen.

Beispiel

Eine Familie fährt im Sommer in Urlaub. Dann braucht das Haus

praktisch keine Heizwärme mehr.

Aber: Geduscht wird trotzdem.

↓

Warmwasserbedarf bleibt bestehen.

Das zeigt schön, dass beide Bedarfe unabhängig voneinander sind.

Wärmemenge,die den Räumen zugeführt werden muss,damit die gewünschte Raumtemperatur eingehalten wird.

Einheit kWh/m²a

—> Wie viel Heizenergie braucht 1 m² Gebäudefläche innerhalb eines Jahres?

Je kleiner dieser Wert, desto besser das Gebäude.

Wärmemenge, die benötigt wird, damit die hygienischen Anforderungen erfüllt werden.

Das heißt: Es muss genügend warmes Wasser vorhanden sein

zum Duschen, Waschen, Putzen

Vor allem von

• Anzahl der Personen

• Duschverhalten

• Badewanne oder Dusche

• Warmwasserverbrauch

Nicht so sehr von der Dämmung.

Die gesamte benötigte Nutzwärme setzt sich zusammen aus:

• Raumheizung

• Warmwasser

—> sagt , wie viel wärme der Mensch braucht

Die Heizung arbeitet nicht verlustfrei. Deshalb muss mehr Energie eingesetzt werden.

Energieaufwandszahl

Wie viel Energie muss ich einsetzen, damit 1 kWh Nutzwärme entsteht?

Sehr gute Wärmepumpe

100 kWh Nutzwärme

↓

110 kWh Energieeinsatz

↓

e_awz = 1,1

Niedrige e_awz = wenig Verluste = effizientes System

Sie berücksichtigt:

✔ Brennstoff

✔ Verluste

✔ Hilfsenergie: nicht die eigentliche Heizenergie sondern Strom, der benötigt wird, damit die Anlage funktioniert.

✔ erneuerbare Energien

versch berechnungsverfahren

1. Stationäre (statische) Berechnungen

2. Dynamische Berechnungen (Simulationen)

Gebäude wird vereinfacht betrachtet

stationär = unveränderlich

Hier betrachtet man das Gebäude vereinfacht.

Man nimmt an:

• konstante Temperaturen

• durchschnittliches Wetter

• durchschnittliche Nutzung

Das Gebäude wird also so behandelt, als würde sich nichts verändern.

Wofür wird es benutzt?

Zum Beispiel für

• Energieausweis

• Heizwärmebedarf

• U-Wert-Berechnungen

• GEG-Nachweise

Es ist relativ einfach und schnell.

Hier wird jede Stunde (oder sogar jede Minute) berechnet.

Es verändert sich ständig:

• Außentemperatur

• Sonneneinstrahlung

• Wind

• Personen im Raum

• Beleuchtung

• Lüftung

• Nutzung

Deshalb entstehen die Kurven :Dynamisch —> Zeitlicher Verlauf.

Thermisch-dynamische Simulation

Hier untersucht man

• Temperaturen

• Überhitzung

• Heizbedarf

• Kühlbedarf

über einen längeren Zeitraum.

CFD=Computational Fluid Dynamics berechnetwie Luft strömt.

Lichtsimulation: Tageslicht, Blendung, Beleuchtungsstärke

Wärmebrückensimulation : Wärmeverluste , Tauwasser, Schimmelrisiko

zeigt, wie sich die Innentemperatur im Laufe des Sommers verändert.

Bilanz bedeutet: Eingänge = Ausgänge

Ein Gebäude gewinnt Wärme.

Zum Beispiel durch: Sonne, Menschen, Geräte, Heizung

Gleichzeitig verliert es Wärme durch: Fenster, Dach , Außenwände, Lüftung

—> betrachtet das Gleichgewicht zwischen Gewinnen und Verlusten.

—> Unter Wärme- oder Energiebilanz versteht man

das Gleichgewicht aller Wärme- oder Energieströme die während einer Referenzperiode in das Gebäude hinein oder aus dem Gebäude hinaus transportiert werden.

• Räumlich begrenzt

• Zeitlich begrenzt

• Einheitliche Nutzungszonen

• Einheitliche Temperaturzonen

1. Zielwertberechnung

Man überprüft,ob Anforderungen eingehalten werden.

Zum Beispiel: Komfort, Energieverbrauch

2. Energieausweis

bewertet, wie energieeffizient ein Gebäude ist. zum Beispiel den Heizenergiebedarf.

3. U-Wert

beschreibt, wie viel Wärme durch ein Bauteil verloren geht.

Je kleiner der U-Wert, desto besser ist die Dämmung.

4. Feuchteberechnung

Hier prüft man, ob Tauwasser oder Schimmel entstehen können.

5. Sommerlicher Wärmeschutz

Hier prüft man, ob das Gebäude im Sommer zu heiß wird.

1. Objektdaten: allgemeinen Informationen über das Gebäude. Baujahr, Gebäudetyp (Wohnhaus, Büro...) , Wohnfläche, Anzahl der Geschosse, Geometrie (Grundfläche, Dachform usw.)

2. Transmissionsverluste: Wärmeübertragung durch Bauteile.—> wärme die da durch verloren geht

Draußen: 0 °C ; Innen: 21 °C

Die Wärme möchte immer zur kälteren Seite.—>Sie wandert durch die Wand nach draußen. Das nennt man Transmissionswärmeverlust.

—> hänt von : dämmung , U-wert, Gräße der Außenfläche , temp unterschied innnen außen

3. Lüftungsverluste—> im winter kostet wieder heizenergie fpr wärmen—> deshalb heute Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung

4. Solare Gewinne—> sonne scheit druch ein Südfenster und raum wird kostenlos erwärmt

5. Interne Gewinne—> Auch Menschen und Geräte erzeugen Wärme.

Menschen, Computer, Fernseher, Kühlschrank, Beleuchtung, Backofen

6. Haustechnik—> Zb photovoltaik , kühlung, heizungsanlage

7. Sommerlicher Wärmeschutz—> Verschattung, speichermasse, nachtlüftung

—> Der Energieausweis berücksichtigt Verluste und Gewinne.

Verluste :Transmission Lüftung

Gewinne: Sonne Menschen Geräte

bewertet wie viel Energie ein Gebäude jählich benötigt in kWh/m²a

A+ sehr energieeffizient zB: Passivhaus, Plusenergiehaus, Neubauten mit sehr guter Dämmung

bis

H —>250 Sehr hoher Energieverbrauch. Oft ältere, unsanierte Gebäude.

Vergleich mit einem Referenzgebäude

—> virtuelles Vergleichsgebäude, das nach festen gesetzlichen Vorgaben erstellt wird. Die Bauteile und die Gebäudetechnik entsprechen den im Gesetz festgelegten Referenzwerten.

1. Jahres-Primärenergiebedarf

2. Transmissionswärmeverlust

Das Ziel

Das geplante Gebäude darf nicht schlechter sein als das Referenzgebäude.

heute GEG!!

für welche gesetzliche Anforderung gilt überhaupt das Gebäude

—> Gebäude mithöchstens 50 m² Nutzfläche fallen nicht unter diese Regelung.

• berechnung nutzfläche untersch. zw.

• WOhngebäude : Die Gebäudenutzfläche ANAN​ kann näherungsweise aus dem beheizten Gebäudevolumen VeVe​ berechnet werden.

• und Nochtwohngebäude: mit Norm, die regelt, wie Flächen und Rauminhalte von Gebäuden berechnet werden. zb Bruttogrundfläche

alles was die grenze überschreitet wird Bilaziert

wenn gewinne nicht ausreichen—> Qh

• INfiltration: unkontrollierte Luftströme durch Fugen , undichte Fenster, Türen

• Distribution: Verteilverluste zb warm eHeizrohre im Keller

• storage verluste—> wasser verliert langsam die Wärme

WÄRMEGEWINNE :drei Hauptquellen.

1. Heizung —> künstlich erzeugte Wärme.

2. Interne Gewinne:Menschen, Geräte, Beleuchtung.

3. Solare Gewinne: Sonne durch Fenster.

   
   

   Wärmeverluste: drei Hauptarten.

1. Transmission: durch Bauteile.

2. Lüftung: kontrollierter Luftaustausch.

3. Infiltration: unkontrollierter Luftaustausch.

Lüftung ist der kontrollierte Luftaustausch, beispielsweise über Fenster oder Lüftungsanlagen. Infiltration ist der unkontrollierte Luftaustausch durch Undichtigkeiten der Gebäudehülle.

Der Heizwärmebedarf entspricht den Wärmeverlusten minus den nutzbaren Wärmegewinnen.

Qh—> Wie viel Wärme muss ich erzeugen, damit es im Gebäude warm bleibt?

Verluste−Gewinne

Stell dir vor: Ein Raum verliert 100 kWh Wärme.

Gleichzeitig liefert die Sonne 20 kWh.

Dann muss die Heizung nicht mehr 100 kWh liefern, sondern nur noch 80 kWh.

Der Heizwärmebedarf ergibt sich aus den Transmissionswärmeverlusten und den Lüftungswärmeverlusten abzüglich der nutzbaren solaren und internen Wärmegewinne. Da nicht alle Wärmegewinne vollständig genutzt werden können, werden sie mit dem Ausnutzungsgrad η multipliziert.

Im Winter scheint mittags die Sonne. Der Raum wird angenehm warm.

↓

Fast die gesamte Sonnenenergie hilft beim Heizen.

Hier ist η hoch.

Jetzt Sommer. Die Sonne scheint genauso stark.

Der Raum hat aber bereits 27 °C.

Die zusätzliche Sonnenwärme hilft überhaupt nicht.

Im Gegenteil, sie führt zur Überhitzung.

Hier ist η klein.

η beschreibt,

wie viel Prozent der vorhandenen Wärmegewinne tatsächlich den Heizwärmebedarf verringern.

durchläuft vier stufen : Primärenergie :

—> Raum wird Warm

Auf jeder Stufe entstehen Verluste!

• Wärmebereitstellung ist die Erzeugung der Wärme—> Energie wird in Wärme umgewandelt . Bereitstellungsverluste (Qg).

• Wärmespeicherung—> Wärme wird nciht sofort benötigt , deswegen Speicher: Warmwasserspeicher, Pufferspeicher ,Speicherverluste (Qs).

• Wärmeverteilung: Transport durch gebäude über Heizungsrohre, Fußbodenheizung, Steigleitungen, unterwegs Verteilverluste (Qd).

• Wärmeabgabe: gelangt endlich in den Raum : Das passiert über

  Heizkörper, Fußbodenheizung, Wandheizung, Deckenheizung

• —> hier ensteht die eigentliche nutzeneergie

Qem Emission = Wärmeabgabe

Das ist die letzte Stufe.

Also der Heizkörper oder die Fußbodenheizung gibt Wärme an den Raum ab.

Qd Distribution =. Wärmeverteilung

Das sind die Heizungsrohre.

Qs (Storage) Storage = Speicherung.

Das ist der Warmwasserspeicher oder Pufferspeicher.

Qg Generation = Bereitstellung.

Also die Wärmeerzeugung.

Zum Beispiel die Wärmepumpe, Gasheizung, Pelletheizung.

Distribution ist die Verteilung der Wärme vom Wärmeerzeuger zu den Heizflächen, beispielsweise über Heizungsrohre.

Emission bezeichnet die Wärmeabgabe an den Raum, z. B. durch Heizkörper oder eine Fußbodenheizung.

In Neubauten innerhalb von Neubaugebieten müssen Heizungen mindestens 65 % erneuerbare Energien nutzen.

—> Heizung muss überwiegendmit erneurbaren Energie arbeiten

Bestehende Gebäude: Nicht jedes alte Haus muss sofort umgebaut werden.

Für Bestandsgebäude gibt es Übergangsfristen und Ausnahmen. Das GEG unterscheidet also zwischen Neubauten und bestehenden Gebäuden.

Zentrale Wärmebereitstellung

Eine Heizungsanlage versorgt das ganze Gebäude.

Beispiele: Mehrfamilienhaus.

Ein Heizkessel im Keller, Eine Wärmepumpe für das ganze Haus, Fernwärmeanschluss

Von dort wird die Wärme über Rohre verteilt.

Dezentrale Wärmebereitstellung

Jede Wohnung besitzt ihre eigene Anlage.

Zum Beispiel: Mehrfamilienhaus

eigene Gastherme, eigener Durchlauferhitzer

Es gibt also keinen gemeinsamen Heizraum.

Raumheizung (RH)

Die Heizung erwärmt die Räume.

Beispiel: Heizkörper, Fußbodenheizung

Warmwasser (WW)

Hier wird Trinkwasser erwärmt.

Zum Beispiel für: Duschen, Baden, Küche

Variante 1

Eine Anlage macht beides.

↓

Heizung

Warmwasser

Das ist heute bei Einfamilienhäusern sehr häufig.

Variante 2

Heizung getrennt

Warmwasser getrennt

Beispiel:

Fernwärme für Heizung

elektrischer Durchlauferhitzer für Warmwasser.

Das bedeutet, dass Luft als Wärmequelle dient.

Typisches Beispiel:

Luft-Wasser-Wärmepumpe. Sie entzieht der Außenluft Wärme.

Hier stammt die Wärme aus Wasser.

Zum Beispiel:

• Grundwasser

• See

• Fluss

Das sind

Wasser-Wasser-Wärmepumpen.

1. Heizkessel

Das sind klassische Heizungen.

- Standardheizkessel

Ältere Technik. Hohe Verluste. Heute kaum noch eingebaut.

- Niedertemperaturkessel

Arbeitet mit niedrigeren Temperaturen. Etwas effizienter.

Brennwertkessel ⭐⭐⭐⭐⭐

Er nutzt zusätzlich die Wärme aus den Abgasen. Dadurch erreicht er einen höheren Wirkungsgrad als ältere Heizkessel.

2. Durchlauferhitzer

Hier wird Warmwasser erst dann erwärmt,

wenn jemand den Wasserhahn öffnet.

Es gibt also keinen Warmwasserspeicher.

Vorteil: keine Speicherverluste

Nachteil: Hohe leistung beim Zapfen notwendig

3. Elektroboiler

Hier wird Warmwasser in einem Speicher bereitgehalten.

—> Wasser ist bereits warm gespeichert

4. Fernwärme

Hier besitzt das Gebäude keine eigene Heizung.

Die Wärme kommt über ein Fernwärmenetz von einem Heizkraftwerk.

Im Gebäude befindet sich nur die Hausübergabestation.

5. Wärmepumpe

Sie nutzt Umweltwärme. Je nach Quelle unterscheidet man: Luft, Wasser, Erde

6. Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Hier werden gleichzeitig erzeugt: Strom, Wärme

Das erhöht den Gesamtwirkungsgrad.

7. Solarthermie

Solarthermie —>erzeugt Wärme.

Photovoltaik —>erzeugt Strom.

Wärmetauscher

Überträgt Wärme von einem Medium auf ein anderes, ohne dass sich die Medien vermischen.

Ein Durchlauferhitzer erwärmt Wasser erst beim Öffnen des Wasserhahns und benötigt keinen Speicher. Ein Elektroboiler hält bereits erwärmtes Wasser in einem Speicher bereit.

Diese Stoffe nennt man Energieträger.

Ein Energieträger ist also:

Ein Stoff oder Medium, das Energie enthält und zur Wärmeerzeugung genutzt werden kann.

Energieträger sagt woher die Energie kommt

zb kohle, Gas, Öl , Biomassse, Strom

Er beschreibt, wie viel CO₂ bei der Bereitstellung von 1 kWh Energie entsteht.

Die Einheit ist: g CO₂/kWh

hilft, verschiedene Energieträger miteinander zu vergleichen.

Nicht jede Kilowattstunde verursacht gleich viele Emissionen.

Von den klassischen fossilen Energieträgern verursacht Kohle die höchsten Emissionen, Öl und Erdgas liegen darunter. Erneuerbare Energieträger wie Biomasse oder Umweltwärme (z. B. über Wärmepumpen) haben deutlich geringere Emissionen – wobei die tatsächlichen Emissionen einer Wärmepumpe auch vom verwendeten Strommix abhängen.

Arten der Wärmespeicherung

1. Kein Wärmespeicher

Hier wird Wärme sofort genutzt. Beispiel: Durchlauferhitzer. Er speichert nichts.

2. Direkter Wärmespeicher

Hier wird das eigentliche Heizmedium gespeichert. Zum Beispiel heißes Wasser.

3. Indirekter Wärmespeicher

Hier wird Wärme über einen Wärmetauscher an einen Speicher übertragen.

Diese Art findet man häufig bei Solaranlagen oder Wärmepumpen.

ungedämmte Anschlüsse könnnen wärme verlieren

—> deswegen besser gedämmt

Lage des Speichers: kann stehen

Konditionierter Raum

Zum Beispiel im Hauswirtschaftsraum.

Hier gehen Verluste nicht vollständig verloren, weil sie das Gebäude mit erwärmen.

Unkonditionierter Raum

zB. Garage, Keller, Außenraum. Dort gehen Speicherverluste wirklich verloren.

Das ist ein elektrischer Heizstab. Er kann den Speicher zusätzlich aufheizen.

Zum Beispiel, wenn die Wärmepumpe nicht genügend Leistung bringt.

• meistens Wasser

• spezielle Salze

• Phasenwechselmaterialien PCM, die bes viel Wärme aufnehmen können

1. Wasserspeicher

Das ist der klassische Warmwasserspeicher. Das gesamte Wasser befindet sich

im gleichen Behälter. Die Temperatur ist relativ gleichmäßig verteilt.

2. Schichtspeicher

Dieser Speicher nutzt ein physikalisches Prinzip. Warmes Wasser ist leichter

als kaltes Wasser. Deshalb steigt es nach oben. Kaltes Wasser bleibt unten.

Es entstehen verschiedene Temperaturschichten.

Oben sehr heiß. —> für Warmwasser. Mitte—> mittelwarm.

Unten kühler.—> hier kommt das Rücklaufwasser an.

besser: Man kann bereits heißes Wasser entnehmen, obwohl der Speicher noch nicht vollständig aufgeheizt ist. Dadurch arbeitet das Heizsystem effizienter.

Wärme wird gespeichert, damit sie auch dann zur Verfügung steht, wenn sie nicht genau zum Zeitpunkt der Erzeugung benötigt wird. Dadurch kann die Heizungsanlage effizienter arbeiten.

Ein Schichtspeicher nutzt die natürliche Temperaturschichtung des Wassers. Dadurch steht heißes Wasser bereits im oberen Bereich zur Verfügung, obwohl der gesamte Speicher noch nicht vollständig aufgeheizt ist. Das verbessert die Effizienz des Heizsystems.

Der Emissionsfaktor gibt an, wie viel CO₂-Äquivalent pro erzeugter Kilowattstunde Energie entsteht. Er dient zum Vergleich der Klimawirkung verschiedener Energieträger.

zentral und dezentral

Verteilleitung

Das ist die Hauptleitung. Sie transportiert die Wärme durch das Gebäude.

Steigleitung

Das sind die senkrechten Leitungen. Sie verbinden zum Beispiel Keller

1. OG

2. OG

3. OG

Stichleitung

Das ist die letzte Leitung zum Heizkörper. Also vom Hauptrohr zum einzelnen Heizkörper.

Heizung

│

Verteilleitung

│

Steigleitung

│

Stichleitung

│

Heizkörper

Hier wird nicht Wasser, sondern warme Luft transportiert.

Zum Beispiel: Lüftungsheizung oder Fan-Coil-Systeme.

Das ist das klassische Heizsystem. Hier transportiert heißes Wasser die Wärme.

Zum Beispiel bei

• Heizkörpern

• Fußbodenheizung

die Faktoren,

die die Wärmeverluste beeinflussen.

Leitungslänge

Je länger die Rohre, desto mehr Wärme geht unterwegs verloren.

Leitungsdimension

Große Rohre haben mehr Oberfläche. Dadurch können mehr Wärmeverluste entstehen. Die Dimension muss deshalb passend gewählt werden.

Wärmedämmung

Gedämmte Rohre verlieren viel weniger Wärme.

Deshalb werden Heizungsrohre fast immer gedämmt.

Armaturendämmung

Nicht nur die Rohre, sondern auch

• Ventile

• Pumpen

• Armaturen

werden häufig gedämmt. Sonst entstehen dort unnötige Wärmeverluste.

Temperatur der Leitung

Je größer der Temperaturunterschied zwischen Rohr und Umgebung,

desto größer der Wärmeverlust.

1. Radiatoren

Das sind die klassischen Heizkörper. Sie erwärmen die Raumluft.

2. Flächenheizung

Hier wird eine große Fläche leicht erwärmt.

Zum Beispiel:

• Fußbodenheizung

• Wandheizung

• Deckenheizung

Vorteil

Gleichmäßige Wärme. Niedrige Vorlauftemperaturen. Sehr gut für Wärmepumpen.

3. Einzelraumheizung

Jeder Raum kann separat geregelt werden. Zum Beispiel über Thermostate.

4. Gebläsekonvektor (Fan-Coil)

Das ist ein Heizregister mit Ventilator. Der Ventilator bläst Luft über den Wärmetauscher. Dadurch wird der Raum schnell erwärmt. Fan-Coils können oft auch zum Kühlen genutzt werden.

Vorlauf

Das heiße Wasser,das zur Heizung fließt.

Rücklauf

Das abgekühlte Wasser, das zur Heizungsanlage zurückkehrt.

Steuerung und Regelung

Die Heizung läuft nicht ständig mit voller Leistung. Sie wird geregelt.

Zum Beispiel durch

• Thermostatventile

• Raumthermostate

• Außentemperaturfühler

• Zeitschaltprogramme

Dadurch wird Energie gespart.

Abrechnung durch Wärmemengenzähler, Heizkostenverteiler

1. Aktivität

2. Alter bzw. Personengruppe

3. Kleidung

Gebäudebezogene Faktoren

• Temperatur

• Luftqualität

• Strahlung

• Licht

Messbar – Analysierbar – Vergleichbar

Dadurch kann man Gebäude objektiv vergleichen.

Die thermische Behaglichkeit wird sowohl von personenbezogenen Faktoren (Aktivität, Alter, Kleidung) als auch von raumbezogenen Faktoren beeinflusst. Zu den raumbezogenen Faktoren gehören Raum- und Oberflächentemperatur, Luftqualität (Feuchte, Schadstoffe, Luftbewegung), Wärmestrahlung sowie die Beleuchtung.

• Raumtemperaturen durch innere Wärmequellen nicht zu weit nach oben gleiten lassen (<23 °C)—> interne Wärmequellen auch vorhandne

• Oberflächentemperaturen der Umgebungsflächen—> Wämde Decke Boden Fenster solle auch warm sein—> sonst wander Körperwärme zur kalten Oberfläche obwohl raum warm ist —> WÄRMEDÄMMUNG

• Fußbodenheizung

• niedrige Luftgeschwindigkeit < 0,15 m/s—> je geringer desto angenehmer

• 40–60 % relative Luftfeuchte

Früher

war Gas die häufigste Heizung.

Heute

werden überwiegend Wärmepumpen eingebaut.

Warum?

• Klimaschutz

• GEG

• weniger CO₂

• steigende Gaspreise

• Förderung

Der Anteil der erneuerbaren Energien steigt.

Der Anteil der fossilen Energieträger nimmt ab.

kW

Die Heizlast ist die Leistung, die benötigt wird, um die Wärmeverluste eines Gebäudes auszugleichen und die gewünschte Innentemperatur aufrechtzuerhalten.

Heizlast = Leistung nicht energie

kWh

Energie

Heizleistung × Zeit

Heizung:

5 kW läuft 10 Stunden.

↓

5 × 10=50 kWh Heizwärme.

—> abgegebene Wärmeenergie

Heizwärme + Transportenergie + Verluste

Heizenergie > Heizwärme

Damit am Heizkörper z. B. 100 kWh ankommen, muss der Wärmeerzeuger mehr Energie bereitstellen, weil unterwegs Verluste entstehen (z. B. in Leitungen oder im Speicher).

die tatsächlich benötigte Wärmemenge.

Sie hängt von vielen Faktoren ab:

• Wetter

• Lüften

• Nutzung

• Verhalten der Bewohner

Deshalb ist der Wärmeverbrauch

nicht jedes Jahr gleich.

tatsächlich benötigte wärmemenge über einem jahr

Energie = Leistung × Zeit

kW = Leistung.

Wie stark arbeitet die Heizung gerade?

kWh = Energie.

Wie viel Wärme wurde insgesamt erzeugt oder verbraucht?

Vorlauf → heißes Wasser fließt vom Wärmeerzeuger zum Heizkörper

Rücklauf → abgekühltes Wasser fließt vom Heizkörper zurück zum Wärmeerzeuger

Die Vorlauftemperatur ist also die Temperatur des Wassers, wenn es die Heizung verlässt.

• hohe Vorlauftemperatur : ca. 70 °C—>Dadurch reicht bereits ein kleiner Heizkörper, um den Raum zu erwärmen.

• niedrige Vorlauftemperatur: 25–45 °C.—> andere Lösung—> wärmepumpe, Solarthermie

Wenn das Wasser nur 35 °C warm ist – wie bekomme ich den Raum trotzdem warm?

—>durch größere Heizflächen

fußbodenheizung, Wandheizung, Deckenstrahlungsheizung, BauteilaktivierungHeizrohre direkt in massive Bauteile (meist Betondecken oder -böden) eingebau

—> weil die Wärmeerzeugung effizienter wird

Hohe Vorlauftemperatur = kleine Heizfläche

• Gussheizkörper

• Plattenheizkörper

• Radiatoren

• Gebläsekonvektoren

• Fußleistenkonvektoren

Weil Wärmepumpen bei niedrigen Vorlauftemperaturen besonders effizient arbeiten.

Fußbodenheizungen besitzen eine sehr große Heizfläche.

Dadurch reichen bereits

30–35 °C Vorlauf,

um den Raum angenehm zu erwärmen.

—> das gerät das wärme erzeugt

1. Gasheizung

2. Ölheizung

3. Biomasseheizung

—>Ein Brennstoff wird verbrannt und dabei entsteht Wärme.

1. Konventioneller Heizkessel

Das ist die älteste Bauart. Hier wird: Gas, Öl oder Biomasse verbrannt.

Die Wärme wird an das Heizwasser abgegeben.Die heißen Abgase verschwinden anschließend durch den Schornstein.

Problem: Mit den heißen Abgasen geht viel Energie verloren. Der Wirkungsgrad ist deshalb relativ gering.

2. Niedertemperaturkessel

Hier wird das Heizwasser nicht mehr ständig auf sehr hohe Temperaturen erhitzt.

Die Vorlauftemperatur wird an den tatsächlichen Bedarf angepasst. Dadurch entstehen geringere Verluste. Der Wirkungsgrad ist besser als beim konventionellen Heizkessel.

3. Brennwertkessel

Das ist heute die modernste Form eines Gas- oder Ölkessels.

Er nutzt auch die Wärme,bdie nochbim Wasserdampf der Abgase steckt.

Dazu werden die Abgase so weit abgekühlt, dass der Wasserdampf kondensiert. Beim Kondensieren wird zusätzliche Wärme frei. Diese Wärme wird ebenfalls an das Heizwasser abgegeben. Dadurch steigt der Wirkungsgrad deutlich.

Bei der Verbrennung von Gas oder Öl entsteht Wärme. Diese erwärmt das Heizwasser im Heizkessel. Das warme Wasser fließt über den Vorlauf zu den Heizflächen und gibt dort Wärme an den Raum ab. Anschließend fließt das abgekühlte Wasser über den Rücklauf zurück zum Heizkessel und wird erneut erwärmt.

• Beim verbrennen durch abgase über den schornstein

• Heizkessel selbst gibt Wärme an seine Umgebung ab.

• Rohrleitungen. Während des Weges geht ebenfalls Wärme verloren

• Je länger und schlechter gedämmt die Leitungen sind, desto größer sind die Transportverluste.

Abgasverluste—> Brennwertkessel einsetzen.

Kesselverluste

• gute Wärmedämmung des Kessels

• effiziente Technik

Transportverluste

• kurze Leitungen

• gut gedämmte Rohre

• Heizraum möglichst nahe an den Heizflächen

kon: arbeitet mit hohen Temperaturen.—> keine kondesation erlaubt

nieder: Hier wird die Kesseltemperatur nicht mehr konstant hoch gehalten.

passt sich dem Heizbedarf an.kondensation möglich

brenn: kondensationswasser nötig —> Kondensationswärme (latente Wärme)

kompakter Heizkessel, der meist direkt in der Wohnung oder im Haus hängt.

Sie übernimmt häufig: Raumheizung und Warmwasserbereitung gleichzeitig.

Sie verbrennt Erdgas. Dabei entsteht Wärme. Diese wird

→ auf Heizwasser übertragen

→ anschließend zu Heizkörpern oder Fußbodenheizung transportiert.

brenner braucht von außen angesautes Sauerstoff

eher fpr einfamilienhäuder und wohnungen geignet

kombiniert Heizung + Warmwasser

erst beim benutzen —> wasser erhitzt—> keinen speicher

biomasse—> Holzpellets

im gegensatz zu gas muss der brennsoff gelagert werden

Vorteile

✅ erneuerbare Energie

✅ nahezu CO₂-neutral (bei nachhaltiger Forstwirtschaft)

✅ hohe Heizleistung

Nachteile

❌ Lagerraum notwendig

❌ Asche entsteht

❌ regelmäßige Reinigung

❌ Pellets müssen geliefert werden

Freistehende Heizzentrale: Heizhaus steht außerhalb des eigentlichen Gebäudes.

typisch: Krankenhäuser, UNiversitäten , Industrien

Vorteile

• kein Lärm im Gebäude, mehr Platz, hohe Brandsicherheit

  Nachteile

• lange Leitungen, höhere Wärmeverluste ,höhere Baukosten

Heizzentrale Im Keller: Von dort aus verlaufen Steigleitungen nach oben.

Vorteile

• kurze Leitungen, einfach erreichbar, wenig Platzverlust

• Nachteile: Keller notwendig

Dachzentrale

typisch: Hochhäuser, Bürogebäude , Hotels

Vor allem wenn

• kein Keller vorhanden ist

• Technikflächen auf dem Dach geplant sind

• Vorteile: Keller bleibt frei , Technik lässt sich gut bündeln

W

ärme nicht durch Verbrennen (wie ein Gas- oder Ölkessel), sondern transportiert vorhandene Umweltwärme ins Gebäude.

Sie pumpt Wärme von einem kalten Ort zu einem warmen Ort.

Wärmequellen: außenluft , erdreich, Grundwasser

vier schritte :

1. verdampfen eines Kältemittels

2. Verdichten —> Kompressor , wird ein Gas zusammengedrückt, steigt seine Temperatur.

3. Verflüssigen: heiße Gas gibt seine Wärme an Heizungswasser ab, gas kült wieder ab und wird wieder flüssig

4. entspannen—> druck wird wieder abgesenkt

5. Die Wärmepumpe

   ❌ erzeugt keine Wärme.

   Sie

   ✅ transportiert vorhandene Umweltwärme.

Je wärmer die Umweltquelle ist,

desto weniger Arbeit muss der Kompressor leisten.

Die Heizung sollte

keine extrem heißen Heizkörper benötigen.

zu hohe temp—> steigt Stromverbrauch deutlich.

nutzt Strom,

um Umweltwärme nutzbar zu machen.

größtenteils erneuerbar

strom aber fossil

Ein Kraftwerk oder Heizwerk erwärmt Wasser. Dieses heiße Wasser fließt durch isolierte Rohrleitungen zu vielen Gebäuden. Das Gebäude muss also keinen eigenen Heizkessel besitzen.

ie Wärme wird bereits außerhalb produziert

Er überträgt Wärme vom Fernwärmenetz auf das Heizsystem des Gebäudes, ohne dass sich die beiden Wasserkreisläufe vermischen.

Sie verbindet das Fernwärmenetz mit dem Heizsystem des Gebäudes und ermöglicht die sichere Wärmeübertragung sowie die Verbrauchserfassung.

1. Die Wärme wird zentral in einem Heizwerk oder Kraftwerk erzeugt und über ein Rohrnetz zum Gebäude transportiert.

2. In der Übergabestation sorgt ein Plattenwärmetauscher dafür, dass die Wärme auf das hausinterne Heizsystem übertragen wird, ohne die Wasserkreisläufe zu vermischen.

3. Ein Wärmemengenzähler erfasst die gelieferte Wärmemenge für die Abrechnung.

eine Anlage, die gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt.

bei der Stromerzeugung sehr viel Wärme verloren.

BHKW nutzt diese Wärme aber zum Heizen.

"Kraft" bedeutet hier:

➡️ elektrische Energie (Strom)

"Wärme" bedeutet:

➡️ Heizwärme oder Warmwasser

"Kopplung" bedeutet:

➡️ Beides entsteht gleichzeitig aus einem Brennstoff.

heiße Abwärme genutzt.

Auch der Motor selbst

wird heiß.

Normalerweise müsste er gekühlt werden.

Beim BHKW nutzt man

auch diese Wärme. Kühlwasserwärme

Dadurch steigt der Wirkungsgrad nochmals.

2 wärmequellen 1. Abgaswärme 2. Motorwärme

Eine Solarthermieanlage nutzt die Sonnenstrahlung zur Wärmeerzeugung.

Eigentlich möchte der Mensch:

warme Füße, angenehme Temperatur auf Körperhöhe, etwas kühlere Luft im Kopfbereich.

Warum? Warme Luft steigt nach oben. Wenn oben 26 °C sind und unten 19 °C, fühlt sich der Raum trotzdem unangenehm an.

Radiatorheizung

Der klassische Heizkörper arbeitet überwiegend mit Konvektion. luftzirkulation

ideal—>

2. Fußbodenheizung —>warme Füße, gleichmäßige Temperatur, hoher Komfort

3. Deckenheizung—>Wärme überwiegend als Wärmestrahlung abgegeben. Temperatur ebenfalls relativ gleichmäßig.

Fußbodenheizung (bzw. Flächenheizung).

E

in Radiator ist ein Heizkörper, der warmes Heizungswasser enthält. Dieses gibt Wärme an den Raum ab.

Zwei Arten

Gliederheizkörper

Viele einzelne Rippen. aus Gusseisen

Plattenheizkörper

Flache Stahlplatten.

Ein Radiator gibt Wärme ab durch:

Konvektion (Erwärmung der Luft)

Er erwärmt die Luft. —>warme Luft steigt auf.

Strahlung

Die Oberfläche des Heizkörpers sendet Wärmestrahlung aus.

Dadurch werden

• Menschen

• Möbel

• Wände

direkt erwärmt.

sie arbeiten mit ca. 70 % Konvektion und ca. 30 % Wärmestrahlung.

✅ frei im Raum platzierbar

✅ schöne Gestaltung

✅ teilweise größere Oberfläche

Nachteile

❌ nehmen Platz weg

❌ können Möbel einschränken

Hier wurden Heizkörper hinter Verkleidungen versteckt.

Die warme Luft kann schlechter aufsteigen.

Die Luftzirkulation wird behindert.

Dadurch sinkt die Heizleistung.

Folge

Der Heizkörper muss

• heißer werden

• länger laufen

damit dieselbe Raumtemperatur erreicht wird.

Je freier ein Heizkörper steht,

desto besser kann er arbeiten.

Arbeitet ausschließlich durch Konvektion = Erwärmung der Luft

Wie funktioniert ein Konvektor?

Im Inneren befinden sich viele dünne Metalllamellen.

Diese werden vom warmen Heizwasser erhitzt.

Dadurch wird die vorbeiströmende Luft erwärmt.

Die warme Luft steigt nach oben.

Von unten strömt kalte Luft nach.

So entsteht ständig ein Luftkreislauf.

Vorteile eines Konvektors

✅ sehr schnelle Aufheizung

✅ hohe Heizleistung trotz kleiner Baugröße

✅ ideal vor großen Glasflächen

✅ verhindert Kaltluftabfall an Fenstern

Nachteile

❌ bewegt viel Luft

→ Staub wird mittransportiert

❌ trocknet die Raumluft etwas stärker aus

❌ weniger Strahlungswärme

→ subjektiv oft weniger angenehm als Flächenheizungen

liegen im Boden, meistens direkt vor bodentiefen Fenstern

Warum baut man sie dort ein?

Große Fenster erzeugen im Winter einen Kaltluftabfall.

Die kalte Luft sinkt an der Scheibe nach unten.

Der Unterflurkonvektor erwärmt diese Luft sofort wieder.

Dadurch entsteht ein Warmluftschleier.

Die Kaltluft gelangt nicht in den Raum

Das sind frei stehende Konvektoren.

Sie sehen moderner aus als klassische Heizkörper.

Sie arbeiten ebenfalls überwiegend mit Konvektion.

Hier befindet sich der Konvektor entlang der Sockelleiste.Er erwärmt die Luft direkt an der Wand.

Die warme Luft steigt an der Wand nach oben.

Dadurch wird gleichzeitig auch die Wand etwas erwärmt.

Unter dem Boden liegen Heizungsrohre.

Durch diese Rohre fließt warmes Wasser. Die wärme steigt langsam nach oben.

Je kleiner der Rohrabstand,

desto gleichmäßiger wird die Oberflächentemperatur.

Fußbodenheizung gibt Wärme hauptsächlich durch:

✅ Wärmestrahlung

und zusätzlich etwas durch

✅ Konvektion

ab.

Sie arbeitet also genau umgekehrt wie ein Konvektor.

Hier befinden sich Heizungsrohre in oder direkt unter der Decke.

Durch die Rohre fließt warmes Wasser.

Die Decke erwärmt sich und gibt ihre Wärme als Wärmestrahlung an den Raum ab.

Eine Deckenstrahlungsheizung arbeitet überwiegend mit Wärmestrahlung.—> erwärmt den boden, die möbell, menschen

Hier sind die Heizrohre hinter Metallpaneelen montiert.

Das Metall verteilt die Wärme sehr gut.

Dadurch wird die ganze Decke gleichmäßig warm.

Einsatzgebiete

• Büros

• Schulen

• Flughäfen

• Industriehallen

• Arztpraxen

Hier werden die Rohre auf einer Unterkonstruktion befestigt.

Danach wird alles mit Gipskarton verkleidet.Von außen sieht man später nichts mehr. sehrr hoher komfort Niedrige Vorlauftemperaturen

Typisch: 30–40 °C

Deshalb ideal für

• Wärmepumpen

• Solarthermie

• 3. Keine sichtbaren Heizkörper Mehr Freiheit bei der Möblierung.

• 4. Gleichmäßige Temperatur

  Keine kalten Ecken. Keine starke Luftzirkulation.

  5. Wenig Staub

  Da kaum Luft bewegt wird, wird auch weniger Staub aufgewirbelt. Gut für Allergiker.

• jedoch Hohe Investitionskosten Der Einbau ist aufwendiger als ein Heizkörper.

• Langsame Reaktion Die ganze Deckenfläche muss sich erst erwärmen. Das dauert länger.

• Nachträgliche Änderungen schwierig

  Bohrungen in die Decke müssen sorgfältig geplant werden. Man möchte schließlich keine Heizungsrohre treffen.

Beide gehören zu den Flächenheizungen.

bei der Bauteilaktivierung werden die Heizungsrohre direkt in massive Bauteile, meist die Betondecke, einbetoniert.

➡️ Nicht nur die Oberfläche wird warm, sondern die gesamte Betondecke wird zu einem Wärmespeicher.

als Wärmestrahlung an den Raum ab.

beton sehr hohe Wärmespeicherfähigkeit.—> hohen thermischen Masse.

1. Er braucht lange, bis er warm wird.

2. Bleibt dafür aber auch lange warm.

Vorlauftemperaturen von etwa 25–35 °C.

Rohre liegen nicht im Beton, sondern im Putz einer Wand oder Decke.Nur die relativ dünne Putzschicht wird erwärmt.

Dadurch reagiert das System deutlich schneller.

bauteilaktivierung kann auch kühlen—> Ja. Im Sommer wird kühles Wasser durch die Rohre geleitet. Der Beton nimmt Wärme aus dem Raum auf und sorgt für eine angenehme Kühlung.

Die Heizungsrohre werden

• auf die Wand montiert oder

• in den Putz eingelegt.

Anschließend werden sie vollständig überputzt.

1. links: Montage der Rohre an der Wand

2. rechts: Rohre werden anschließend eingeputzt

3. Warmes Wasser (ca. 25–40 °C) fließt durch die Rohre.

4. Die Wand erwärmt sich.

5. Die warme Wand gibt ihre Wärme überwiegend als Wärmestrahlung an den Raum ab.

➡️ Es wird also nicht hauptsächlich die Luft, sondern die Menschen und Gegenstände im Raum erwärmt.

1.in form von konvektion und wrmestrahlung: Ein Kaminofen verbrennt

• Holz

• Holzbriketts

• Pellets (je nach Modell)

und beheizt direkt den Raum, in dem er steht. Raumluftabhängig bedeutet:

➡️ Die Verbrennungsluft wird aus dem Aufstellraum entnommen. Dadurch braucht der Raum genügend Frischluft.

2.Ein Ölofen verbrennt Heizöl direkt im Raum.

Auch hier kommt die Verbrennungsluft aus dem Raum.

1.Gasstrahler erwärmen nicht hauptsächlich die Luft, sondern senden Infrarotstrahlung aus. Ähnlich wie die Sonne: Man fühlt sofort Wärme.

Dunkelstrahler

Der Brenner liegt im Inneren. Die Oberfläche wird warm. Sie glüht nicht sichtbar.

➡️ daher der Name Dunkelstrahler—> häufig in hallen

2.Hier glüht der Brenner sichtbar. Man sieht die orange Glut.

Deshalb: ➡️ Hellstrahler

• häufig auf Terrassen, in Werkstätten, Industriehallen

Unterschied Dunkelstrahler vs. Hellstrahler

Große Hallen besitzen sehr viel Luftvolumen.

Wenn man die ganze Luft erwärmen müsste, wäre das sehr energieaufwendig.

Gasstrahler erwärmen dagegen direkt Personen und Arbeitsbereiche durch Wärmestrahlung.

➡️ Dadurch wird Energie gespart.

Die Verbrennungsluft wird aus dem Aufstellraum entnommen.

➡️ Eine Heizung, die nur einen einzelnen Raum beheizt und nicht das gesamte Gebäude versorgt.

1.Ein elektrischer Heizkörper, der Strom direkt in Wärme umwandelt.

Er besitzt Metallrippen, die die Oberfläche vergrößern.

Die Wärme wird hauptsächlich durch Konvektion abgegeben. durch erhitzen des heizdrahts —> rippen werden warm erwärmen die lust

2.Hier wird Strom ebenfalls direkt in Wärme umgewandelt.

Der Unterschied:➡️ Die Wärme wird als Infrarotstrahlung abgegeben.

nicht die luft erwärmt sich condern menschen , möbel, wände

Konvektionsheizung

Beispiel: Heizkörper, Elektro-Rippenrohr . Die Luft wird erwärmt.

Heizkörper ↑ warme Luft ↑ ↑ ↓ kalte Luft Dadurch entsteht eine Luftzirkulation.

Nachteile

• warme Luft sammelt sich oben, kalter Boden, Staub wird aufgewirbelt

Strahlungsheizung (Infrarot)

Hier wird nicht zuerst die Luft warm. Die Wärmestrahlung trifft direkt auf

• Menschen, Möbel, Wände—>Diese geben anschließend Wärme an die Raumluft ab.

Vorteile

angenehme Wärme, keine Zugluft, kaum Staub, gleichmäßiges Wärmegefühl

Nachteile

hoher Stromverbrauch, als Hauptheizung meist unwirtschaftlich, nur sinnvoll bei sehr gut gedämmten Gebäuden oder als Zusatzheizung

Der Fan-Coil ist im Grunde ein Heizkörper mit Ventilator. Er besteht aus

• Wärmetauscher, Ventilator, Luftfilter, Regelung

Heizen

1. Warmes Wasser fließt durch den Wärmetauscher.

2. Ein Ventilator saugt Raumluft an.

3. Die Luft wird erwärmt.

4. Der Ventilator bläst die warme Luft in den Raum.

Kühlen

Dasselbe funktioniert auch umgekehrt.

Dann fließt kaltes Wasser durch den Wärmetauscher.

Die ausgeblasene Luft wird kühl.

➡️ Deshalb findet man Fan-Coils oft zusammen mit Wärmepumpen.

Brauchwasser (in der Gebäudetechnik meist Trinkwarmwasser) ist das Wasser, das wir täglich benutzen:

• 🚿 Duschen

• 🛁 Baden

• 🚰 Hände waschen

• 🍽️ Spülen

• 🧺 Waschmaschine

Nicht gemeint ist das Heizungswasser!

alle Möglichkeiten der Warmwasserbereitung

Durchflusssystem

Das Wasser wird erst erwärmt, wenn jemand den Wasserhahn öffnet.

Es gibt vier wichtige Entscheidungen bei der Warmwasserbereitung:

1. Zentral: Eine Anlage versorgt das ganze Gebäude.

2. Dezentral: Jede Entnahmestelle oder Wohnung hat ihre eigene Warmwasserbereitung.

1. Durchflusssystem: Wasser wird nur bei Bedarf erwärmt.

2. Speichersystem: Warmwasser wird in einem Speicher bevorratet.

Zentral= Das Warmwasser wird an einer einzigen Stelle erzeugt und von dort im ganzen Gebäude verteilt.

Alle Wohnungen bzw. Zapfstellen werden von einem Wärmeerzeuger versorgt.

Wenn das Wasser einfach nur in der Leitung steht, kühlt es ab.

Dann müsste man morgens erst viele Liter kaltes Wasser laufen lassen.

Deshalb gibt es eine Zirkulationsleitung.

Sie führt das warme Wasser ständig im Kreis.

Zirkulationsleitung notwendig bei >10 m Leitungslänge

Nachteil

Die Leitung bleibt ständig warm.

➡️ Dadurch gehen ständig Wärmeverluste verloren.

Deshalb steht auf der Folie:

Zirkulationsverluste bis ca. 8 kWh/m²a

Hier wird das Wasser direkt dort erwärmt, wo man es braucht.

Zum Beispiel:

• Durchlauferhitzer im Bad

• kleiner Boiler unter der Spüle

• verbrauchsnah Das bedeutet: ➡️ direkt neben Waschbecken oder Dusche.

1. Durchflusssystem

Das Wasser wird erst dann erhitzt, wenn jemand den Hahn öffnet.

Kaltwasser │ Durchlauferhitzer │ Warmwasser

Es gibt keinen Speicher.

2. Speichersystem

Hier wird Warmwasser bevorratet.

Warmwasser ↑ ┌──────────┐ │ Speicher │ └──────────┘ ↑ Kaltwasser

Man hat sofort warmes Wasser.

Gas-Durchlauferhitzer.

Er besitzt: Brenner, Wärmetauscher, Wasseranschlüsse, Gasanschluss

1. Wasserhahn wird geöffnet.

2. Wasser fließt durch das Gerät.

3. Brenner startet automatisch.

4. Wärmetauscher erwärmt das Wasser.

5. Warmwasser fließt zum Wasserhahn.

Sobald der Hahn geschlossen wird:

➡️ Brenner aus.

Es wird kein Wasser gespeichert.

➡️ Eine Leitung, die das Warmwasser ständig im Kreis zirkulieren lässt, damit an jeder Zapfstelle sofort warmes Wasser verfügbar ist.

In der Regel bei Warmwasserleitungen mit mehr als etwa 10 m Leitungslänge, damit lange Wartezeiten auf Warmwasser vermieden werden.

1. Durchfluss = Erwärmung nur bei Bedarf.

2. Speicher = Warmwasser wird auf Vorrat bereitgehalten.

Verteilleitung

Die Hauptleitung, die das warme Wasser im Gebäude verteilt.

Steigleitung

Eine senkrechte Leitung.

Sie führt Warmwasser oder Heizwasser nach oben. zw stcokerken

Stichleitung

Die kurze Leitung von der Hauptleitung bis zum Verbraucher.

Heizkessel erzeugt die wärme

Der Mischer mischt für gewünschte temp.:heißes Vorlaufwasser und kühles Rücklaufwasser

Der Vorlauf transportiert das warme Heizwasser vom Heizkessel zu den Heizkörpern.

Rücklauf: Nachdem das Wasser Wärme abgegeben hat, fließt es kälter zurück zum Heizkessel

Wärmetauscher + Speicher Hier wird das Trinkwasser erwärmt. Das Heizungswasser fließt durch einen Wärmetauscher. Das Trinkwasser nimmt die Wärme auf. Beide Wasserarten mischen sich nie.

Brauchwasser : Das ist das Warmwasser für: Dusche, Bad , Küche

Eine senkrechte Leitung, die Heiz- oder Warmwasser in die oberen Geschosse transportiert.

➡️ Die Hauptleitung, die warmes Wasser im Gebäude verteilt.

➡️ Eine kurze Anschlussleitung von der Hauptleitung zum Verbraucher, z. B. zu einem Waschbecken oder Heizkörper.

Zentralheizung—Ein Wärmeerzeuger versorgt mehrere Räume oder das ganze Gebäude.—>Heizkessel im Keller, Wärmepumpe, Fernwärme

Von dort wird die Wärme über Rohre im gesamten Gebäude verteilt.

① Heizkessel

Er erwärmt das Heizwasser.

② Pumpe

Die Pumpe drückt das warme Wasser durch das Gebäude.

③ Vorlauf (VL)

Das warme Wasser fließt zu den Heizkörpern.- Rot = heiß.

④ Heizkörper

Sie geben Wärme an den Raum ab. Das Wasser wird dabei kühler.

⑤ Rücklauf (RL)

Das Wasser fließt zurück.- Blau = kälter.

⑥ Heizkessel

Das Wasser wird erneut aufgeheizt. Der Kreislauf beginnt wieder.

rotes gefäß: Ausdehnungsgefäß (Membran-Ausdehnungsgefäß)—> Rohre platzen verhindern

Das Ausdehnungsgefäß nimmt das zusätzliche Wasservolumen auf. Dadurch bleibt der Druck konstant.

Sicherheitsventil—> bei zu hohem druck öffnet es sich—> system expodieren verhindern

➡️ Weil es sicher, effizient und gut regelbar ist.

Warmwasser(≤ 110 °C)

Sie sorgen für einen gleichmäßigen Wasserkreislauf und ermöglichen kleinere Rohrdurchmesser sowie eine bessere Regelung.

1. Einrohrheizung

Hier gibt es nur ein Rohr, durch das das Heizwasser nacheinander an allen Heizkörpern vorbeifließt.—> die lezten heizkörper werden schelchter warm —> jeder heizkörper beeinflusst den nächsten—> ungleichmäßige raumtemp

2. Zweirohrheizung

Hier gibt es zwei Leitungen: 🔴 Vorlauf - 🔵 Rücklauf

Jeder Heizkörper erhält direkt heißes Wasser aus dem Vorlauf. Das abgekühlte Wasser fließt separat über den Rücklauf zurück.—>Jeder Heizkörper kann einzeln geregelt werden.

➡️ Ein Verteilerkasten auf einer Etage, von dem aus jeder Heizkörper über ein eigenes Vorlauf- und Rücklaufrohr angeschlossen wird. Dadurch lässt sich jeder Heizkörper einzeln regeln und warten.

1.im neubau: im estrich

2. Im Doppelboden / Hohlraumboden—> man kann leitungn leicht außtaschen —> büro

3.unter der Decke des darunterliegenden Geschosses befestigt.

Material der Heizungsrohre—> Kupfer

1. Gute Wärmeleitfähigkeit

2. Korrosionsbeständig

3. Langlebig

4. Gut zu bearbeiten

1. Außendurchmesser = 15 mm

2. Wanddicke = 1 mm

3. Je größer der Durchmesser,

   ➡️ desto mehr Heizwasser kann transportiert werden.

4. Heizungsleitungen bestehen häufig aus Kupfer (heute auch aus Kunststoff- oder Mehrschichtverbundrohren).

5. Es gibt genormte Rohrdurchmesser (DIN EN 1057).

6. Je größer der Rohrdurchmesser, desto mehr Wasser kann transportiert werden.

1. Schutz des Innenrohres

2. leichter Austausch

3. Ausgleich der Wärmedehnung

4. einfache Verlegung

ier wird

1. Wärme erzeugt,

2. verteilt,

3. geregelt,

4. gespeichert.

Von dort fließt das Heizwasser über den Vorlauf in das Gebäude.

➡️ Sie macht das Rohr formstabil und wirkt als Sauerstoffsperre, wodurch Korrosion im Heizsystem verhindert wird.

1. In Wänden

2. Frei vor der Wand / Decke

3. Abhängung—> oberhalb einer abgehängten Decke.

Vergleich

vertikaler Hohlraum im Gebäude, in dem Leitungen mehrerer Geschosse zusammengeführt werden.

Welche Leitungen befinden sich im Schacht?

Nicht nur Heizungsleitungen.

Oft auch:

• Heizungsrohre

• Warmwasser

• Kaltwasser

• Abwasser

• Lüftung

• Elektroleitungen

• Verteilleitung

  Eine waagerechte Leitung auf einer Etag

➡️ Um sie geordnet, platzsparend, wartungsfreundlich und brandschutzgerecht zu verlegen.

• Leitungen: Führung horizontal, in Sockelleiste

• Leitungen: Führung horizontal über den Fußboden (unterhalb / in Estrich)

• stallationsplanung Horizontale Leitungsführung

• Außerhalb des Gebäudes Fernwärmeleitungstrassen

—> verlustr: Wenn warmes Wasser durch ein Rohr fließt, gibt das Rohr ständig Wärme an die Umgebung ab.

Die Dämmdicke entspricht dem Rohrdurchmesser.

Rohr durch unbeheizte Räume 100%

Rohr in Kontakt mit Außenluft 200%—> Weil draußen besonders viel Wärme verloren geht.

Rohr in Wand oder Deckendurchbruch—> 50 % Dämmung

Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen, die mit der Außenluft in

Kontakt kommen, müssen mit einer Dämmstärke von 200% gedämmt werden.

Beim Öffnen der Dusche muss der Durchlauferhitzer das kalte Wasser sofort auf etwa 40–60 °C erwärmen. Dafür braucht er in diesem Moment sehr viel Leistung.

Ein elektrischer Durchlauferhitzer hat deshalb oft 18–27 kW, während ein Speicher das Wasser langsam über längere Zeit erwärmen kann.

Vergleich

spezielle Art des Trinkwasserspeichers gezeigt.

Wärmequelle direkt im Speicher.

beheizung Direkt im Behälter durch einen elektrischen Heizstab oder einen Gasbrenner.

Wie funktioniert das?

1. Öl oder Gas wird verbrannt.

2. Der Brenner erzeugt Wärme.

3. Diese Wärme erhitzt den Speicher.

4. Der Speicher hält das Trinkwasser warm.

5. Beim Duschen oder Händewaschen wird das warme Wasser entnommen.

6. Bei der Verbrennung entstehen heiße Abgase.

   Ein Brennwertkessel nutzt diese Wärme zusätzlich aus.

Ein Pufferspeicher speichert Heizungswasser, nicht Trinkwasser.

Er sammelt überschüssige Wärme und gibt sie später wieder an die Heizung ab.

—> weniger takten: an und außschaöten der Wärmepumpe—> da wärme gespeichert wird und dann abgegebn wird langsam

= Weiterentwicklung des Pufferspeichers

Er speichert weiterhin Heizungswasser, kann aber zusätzlich Trinkwasser erwärmen.

->Trinkwasser wird nicht gespeichert, sondern erst beim Zapfen erwärmt.

Im Speicher befindet sich nur Heizungswasser.

Wenn du den Wasserhahn öffnest:

Das Trinkwasser fließt durch einen Wärmetauscher (Frischwasserstation) und nimmt dabei die Wärme des Heizungswassers auf.

ermischen sich nie.

Der Speicher kann gleichzeitig von mehreren Wärmeerzeugern beheizt werden.

Die Sonne erwärmt über einen Solarkollektor auf dem Dach eine Flüssigkeit.

Diese heiße Flüssigkeit gibt ihre Wärme im Wärmespeicher an das Wasser ab.

Das gespeicherte warme Wasser wird dann für:

• 🚿 Warmwasser (Dusche, Waschbecken)

• 🔥 Heizung

genutzt.

Falls die Sonne nicht reicht, übernimmt der Heizkessel.

Ein Eisspeicher ist ein großer, im Erdreich eingebauter Wassertank.

als Wärmespeicher.

Die Anlage arbeitet zusammen mit einer Wärmepumpe.

Man gewinnt Wärme sogar dann, wenn das Wasser zu Eis gefriert.

beim einfrieren Kristallisationsenergie (latente Wärme) frei.

Diese Energie nutzt die Wärmepumpe.

• Solarkollektoren

• oder Luftabsorber.

Diese liefern kostenlose Umweltwärme.

↓

Diese Energie lädt den Eisspeicher wieder auf.

Die Wärmepumpe nimmt dem Wasser Wärme weg.

Die Anlage entzieht einem Fluss oder Meer mit etwa 0 °C noch etwas Wärme.#

Im Behälter bilden sich kleine Eiskristalle.

Es entsteht: ice slurry

Beim Gefrieren wird wieder latente Wärme frei.diese Energie nutzt das System.

beim eisbrei—> wärme kann viel schneller übertragen werden, als beim kompletten zufrieren

Das ist ein Material, das beim Schmelzen oder Erstarren große Mengen Wärme aufnehmen oder wieder abgeben kann.

s speichert also Wärme nicht durch eine hohe Temperatur, sondern durch den Phasenwechsel.

latent= Die Energie steckt im Material, obwohl sich die Temperatur kaum verändert.

Das Material besteht häufig aus Paraffin (Wachs)

1. schmilzt bei einer definierten Temperatur,

2. ist ungiftig,

3. altert kaum,

4. speichert viel Energie.

5. Mehrere Röhren.

   In den Röhren befindet sich das PCM (Paraffin)/—> kunststoffkugeln.

   Durch die Kupferrohre fließt warmes Wasser.

6. —> temp bleibt ahezu gleich aber trotzdem hoher wärmespeicher

Ein Aquifer ist eine wasserführende Gesteinsschicht unter der Erde.

wie rieseiger natürlicher schwamm

grundwasser kann wörme aufnhemen und lange speichern

idee im sommer überschüsige wärme über wärmetauscher im grundwasser speichern

—> Winter wird diese Wärme wieder herausgeholt aus aquifer und gelangt zur wärmepumpe zum heizen.—> saisonaler wärmespeicher

➡️ Weil die Temperatur des Grundwassers meist zu niedrig ist und auf ein für die Heizung nutzbares Temperaturniveau angehoben werden muss.

Warum stehen dort 110 kV und 0,4 kV?—> Spannungsebenen

-110 kV Hochspannungsnetz. —> Für große Entfernungen.

-20 kV Mittelspannung.—>Versorgt größere Stadtteile.

-0,4 kV (= 400 V) Niederspannung. Das ist das Netz vor deinem Haus. Daraus entstehen die 230 V an deiner Steckdose.

Früher erzeugten wenige große Kraftwerke genau so viel Strom, wie gebraucht wurde. Heute speisen viele erneuerbare Energiequellen unregelmäßig Strom ein, deshalb muss sich der Verbrauch teilweise an die Erzeugung anpassen.

➡️ Kraftwerke passen ihre Stromproduktion dem Verbrauch an (klassisches Energiesystem).

➡️ Verbraucher passen ihren Stromverbrauch an die schwankende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien an.

Das Energielabel zeigt auf einen Blick:

• ✅ wie energieeffizient ein Gerät ist,

• ✅ wie viel Strom es verbraucht,

• ✅ weitere wichtige Eigenschaften (Wasserverbrauch, Lautstärke usw.).

So kann man Geräte leicht miteinander vergleichen.

1. kleiner EEI → höhere Effizienz,

2. größer EEI → geringere Effizienz.

3. 50 kWh / 100 Dann bedeutet das: Für 100 Waschgänge werden insgesamt 50 kWh Strom verbraucht.—> pro Waschgang 0,5 kWh—> stromverbrauch

Die Einheiten

Die elektrische Leistung gibt an, wie viel elektrische Energie pro Zeit umgesetzt wird.

Je größer die Leistung, desto mehr Energie wird in einer bestimmten Zeit verbraucht oder abgegeben.

➡️ Die Spannung ist der elektrische Antrieb, der den Stromfluss ermöglicht.

➡️ Strom ist der Fluss elektrischer Ladungen durch einen Leiter.

PS= Motorleistungen

N: Elektrische Leistung, die ein Verbraucher effektiv nutzt. Das ist die Leistung, die den eigentlichen Zweck erfüllt.

zB 💡 Lampe: gewünschte Leistung = Licht → Licht = Nutzleistung

V: Leistung, welche nicht direkt genutzt werden kann.

Das ist Energie, die zwar aufgenommen wird, aber nicht für den eigentlichen Zweck verwendet wird. Sie geht meistens verloren als Wärme, Reibung, Schall, elektrische Verluste

Beispiel Lampe

Eine Glühlampe nimmt z.B. 100 W auf.

Davon werden vielleicht: 10 W Licht ✅, 90 W Wärme ❌

Dann gilt Nutzleistung = 10 W, Verlustleistung = 90 W

3. Gesamtleistung

Die aufgenommene Leistung setzt sich immer zusammen aus

Gesamtleistung=Nutzleistung+Verlustleistung

Der Wirkungsgrad η (Eta) in % sagt:

Wie viel der aufgenommenen Leistung tatsächlich nutzbar ist.

Je größer der Wirkungsgrad, desto kleiner die Verlustleistung.

➡️ Die Verlustleistung ist der Teil der Leistung, der nicht genutzt werden kann und z. B. als Wärme oder Schall verloren geht.

➡️ Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der aufgenommenen Leistung als Nutzleistung zur Verfügung steht.

Elektrische Arbeit = die verbrauchte elektrische Energie.

• Leistung (P) = Wie schnell Energie umgesetzt wird.= Geschwindigkeit

• Arbeit (W) = Wie viel Energie insgesamt umgesetzt wurde.= Gesamtmenge

• ➡️ Elektrische Arbeit beschreibt die elektrische Energie, die innerhalb einer bestimmten Zeit in andere Energieformen umgewandelt wird.

Energie verschwindet nicht, sie wird nur in andere Energieformen umgewandelt.

Der Stromanbieter interessiert sich nicht, wie stark dein Gerät ist, sondern

wie viel Energie insgesamt verbraucht wurde.

Gegeben:

Leistung

P=2000WP=2000W

=

2 kW

Benutzungszeit

15 Minuten

15 Minuten umrechnen

15min=1560=0,25h15min=6015​=0,25h

Jetzt einsetzen

W=P⋅tW=P⋅tW=2kW⋅0,25hW=2kW⋅0,25hW=0,5kWhW=0,5kWh

Der Föhn verbraucht also

0,5 kWh elektrische Energie.

Zusammenhang aller Formeln

Leistung

P=U⋅IP=U⋅I

Arbeit

W=P⋅tW=P⋅t

Setzt man beides zusammen,

erhält man

W=U⋅I⋅tW=U⋅I⋅t

Diese Formel wird ebenfalls häufig abgefragt.

Die Spannung (U) ist der Antrieb, der die Elektronen durch einen Leiter bewegt.

gleichspannung: Die Spannung bleibt immer gleich. Die Elektronen bewegen sich nur in eine Richtung.—> Batterie, Handyakku, Autobatterie, Solarzelle

➡️ Gleichspannung ist eine Spannung, deren Polarität und Richtung konstant bleiben. Die Elektronen fließen immer in dieselbe Richtung.

wechselspannung: Sie wechselt ständig, von positiv, nach negativ, wieder positiv

Sie lässt sich mit Transformatoren, leicht hochtransformieren, leicht heruntertransformieren.

deutlich geringere Verluste beim Transport über große Entfernungen.

Deshalb wird unser Stromnetz mit Wechselspannung betrieben

kann wieder auf 230 V heruntertransformiert werden

Haushaltssteckdose? ➡️ 230 V Wechselspannung mit 50 Hz.

➡️ Wechselspannung ändert ihre Polarität und Richtung periodisch. Die Elektronen bewegen sich abwechselnd in beide Richtungen.

➡️ Steckdose, Stromnetz, Kraftwerk.

Drehstrom (3-Phasen-Strom): drei sinus kurven: Phase U - Phase V - Phase W

120° gegeneinander verschoben—> gleichmäßigere Leistungsabgabe.

WO ? dort, wo viel Leistung benötigt wird

1. 🏗️ Baukräne, 🛗 Aufzüge, ❄️ große Klimaanlagen, 🔥 Wärmepumpen, 🛠️ Maschinen, 🚗 Wallboxen, 🏭 Industrieanlagen

Vorteile:

• höhere Leistung

• gleichmäßiger Motorlauf

• kleinere Stromstärken bei gleicher Leistung

• effizientere Energieübertragung

• 
  

  
  

Bevor ein Haus gebaut wird, muss berechnet werden, wie viel elektrische Leistung insgesamt benötigt wird.—> Leistungsbilanz.

alle großen Verbraucher.

Warum macht man das?

Damit Leitungen richtig dimensioniert werden, Sicherungen passen, Transformatoren groß genug sind, Hausanschluss ausreichend dimensioniert wird.

Dann muss geprüft werden, ob die Stromversorgung das leisten kann.

typische Leistungswerte; Wenn noch keine detaillierte Planung existiert, kann man den Strombedarf überschlagen.

➡️ Die Summe aller eingebauten elektrischen Verbraucher eines Gebäudes.

Nicht alle Geräte laufen gleichzeitig. Deshalb verwendet man den

Gleichzeitigkeitsfaktor

beschreibt, welcher Anteil der installierten Leistung tatsächlich gleichzeitig genutzt wird. Er liegt immer zwischen 0 und 1.

—> dadruch kann Hausanschluss kleiner ausgelegt werden.

Der Leistungsbedarf ist also die Leistung, für die Leitungen, Sicherungen und Hausanschluss tatsächlich ausgelegt werden.

Äußerer Blitzschutz

👉 Er schützt das Gebäude selbst vor einem direkten Blitzeinschlag

Den Blitz sicher auffangen und kontrolliert in die Erde ableiten.

aus : höchste Punkt:Fangeinrichtung - Blitzableiter (Ableitungen aus Kupfer ,Aluminium, verzinktem Stahl außen am Gebäude) - Erdungsanlage

Innerer Blitzschutz

👉 Er schützt die elektrischen Anlagen im Gebäude.

Er verhindert, Überspannungen - Funkenbildung- Schäden an Computern, Wärmepumpen, PV-Anlagen usw.

—>Potenzialausgleich

Alle leitfähigen Teile werden elektrisch miteinander verbunden.

Zum Beispiel: Wasserrohre, Heizungsrohre, Gasleitungen, Schutzleiter, Stahlkonstruktionen

Warum? Damit zwischen ihnen keine gefährlichen Spannungsunterschiede entstehen.

Blitz umgebung —> Der Überspannungsschutz leitet diese Spannungsspitzen sofort gegen Erde ab. —> schützt die geräte

1.➡️ Der Übergabepunkt zwischen öffentlichem Stromnetz und Gebäude.

2.➡️ Er enthält Stromzähler, Hauptsicherungen und Hauptschalter und erfasst den Stromverbrauch.

3.➡️ Er verteilt den Strom auf die einzelnen Stromkreise und enthält die Sicherungen.

4.➡️ Damit jede Wohnung unabhängig abgesichert und separat mit Strom versorgt werden kann.

Bei zwei Wohnungen gibt es:

• einen gemeinsamen Hausanschluss,

• aber für jede Wohnung einen eigenen Stromkreisverteiler.

So kann jede Wohnung unabhängig abgesichert werden.

für jede Wohnung eigener Stromkreisverteiler

Heute befinden sich im Hausanschlussraum meist:

• Hausanschlusskasten

• Stromzähler

• Hauptsicherungen

• Hauptschalter

• Überspannungsschutz

• Verteilerfeld

Alles ist in einem modernen Schaltschrank zusammengefasst.

Stromweg

Stromnetz → Hausanschluss → Zählerschrank → Stromkreisverteiler → Verbraucher (Licht, Steckdosen, Geräte).

➡️ Eine starre Kupfer- oder Aluminiumschiene zur Verteilung großer elektrischer Leistungen.

➡️ In großen Gebäuden oder Industrieanlagen, wenn sehr hohe Ströme übertragen werden müssen.

3= Anzahl der Adern

Das Kabel besitzt 3 Adern.

1. Braun = Phase (L)

2. Blau = Neutralleiter (N)

3. Gelb-Grün = Schutzleiter (PE)

   
   

   G = mit Schutzleiter—> Das Kabel enthält einen grün-gelben Schutzleiter.

—> kein schutzleiter = X

1,5 = Leiterquerschnitt

Je größer der Querschnitt, desto mehr Strom kann das Kabel transportieren.