Kartenstapel

• ohne Luft gibt es kein Leben

• man braucht Luft zum Atmen (Sauerstoff)

• über Luft kann man Wasser transportieren und daruch regent es

• MIttlerer Luftdruck auf Meeresniveau. 1013 +/- 30 hPa

>75%

Besatnd:

ca. 200 kWh/m²a

Neubau:

35/45 mWh/m²a

77% Raumwärme

• Bestandsgebäude 150-275 kWh/m²/a

• Niedrigenergiehaus 35-75 kWh/m²/a

• Niedrigstenergiehuas = KFW Effizienzhaus 55 < 40 kWh/m²/a

• Passivhaus 10-15 kWh/m²/a

• Erlaubter Energiebedarf: ca. 35 – 75 kWh/m²/a

Erforderliche Maßnahmen:

• Lage des Hauses, Orientierung, Zonierung , A/V-Verhältnis

• sehr gute Wärmedämmung:

• Lüftung:

  • luftdichte Ausführung des Gebäudes

  • kontrollierte Lüftungsanlage zur Be- und Entlüftung

Der Primärenergiebedarf eines Effizienz-40-Hauses liegt bei 40 Prozent eines Neubaus – es ist also um 60 Prozent besser

Ein Effizienzhaus 40 ist also energieeffizienter als ein Effizienzhaus 55. Beispiel: Das Effizienzhaus 55 benötigt nur 55 % der Primärenergie verglichen zum Referenzgebäude, das im Gebäudeenergiegesetz (GEG) festgelegt ist.

• Erlaubter jährlicher Heizenergiebedarf: < 15 kWh/m²/a

• spez. Primärenergiebedarf (Heizung, Warmwasser, Strom) : < 120 kWh/m²/a

• ohne bzw. mit nur sehr geringer aktiver Heizung temperierbar

  • keine klassische Heizanlage notwendig, sondern z. B. über Lüftungsanlage möglich

Erforderliche Maßnahmen:

• extrem gute Wärmedämmung und absolute Luftdichtheit

• weitgehendes Decken des Wärmebedarfs aus passiven Quellen

  (Sonne und interne Quellen wie Personen, Hausgeräte, etc.)

• reduzierte transluzente Flächen bzw. mit Sonnenschutz

• Lüftungsanlage mit WRG (→ Lüftungsverluste weitgehend reduzieren!)

• ökonomischer Mehraufwand: ca. 5 – 15 %

Anforderungen:

• U-Werte opake Außenbauteile: < 0,15 W/(m²K)

• U-Werte Fenster / transluzente Bauteilen: < 0,8 W/(m²K)

• Transluzente Fläche

• Zulufttemperaturen

• Heizkostenersparnis bis 90 Prozent im Vergleich zu unsanierten Bestandsgebäuden,

• bis 75 Prozent gegenüber Häusern mit Niedrigenergiestandard

• zum großen Teil Unabhängigkeit von Energiepreisen

• enorme CO2-Ersparnis

• hoher Wohnkomfort durch verbesserten Schallschutz und Vermeidung von Zugluft, Innenwände und Fußböden gleichmäßig warm.

• keine Heizanlage, kein Brennstofflager und kein Schornstein nötig

• gesundes Raumklima durch pollenfreie und staubarme Luft im Haus

• höhere Investitionskosten als bei konventionellen Neubauten

• Anforderungen an den Bauplatz: Südorientierung

• aufwendige Planung der einzelnen Komponenten, insbesondere der Regulierung der Warmluftströme

• höhere Fehlerquote beim Einbau der komplexen Lüftungstechnik

• gleichmäßige Temperatur in allen Räumen (z.B in Wohnzimmer und Schlafzimmer)

• Stillstand der Lüftungsanlage bei Stromausfall

• schnelles Aufheizen im Sommer oder wenn viele Menschen im Haus sind

• man hat eig. keine Heizung

• an Tagen wo es kälter ist, ist es eine Gradwanderung mit der Lütung zwischen angenhem und nicht mehr angenehm -> lüftung muss energetisch angepasst sein

• es kann an sehr kalten Tagen kritsich werden, das man da eine extra Heizung bracht z.B Heizlüfter

• Passive Systeme:

  • Bauliche Maßnahmen, Gebäudehülle Maßnahmen (große, kleine Fenster)

• Aktive Systeme:

  • Aperaturen wo Energie mehr brauchen

-> erst passiv ändern dann aktiv

• Heizung NICHT als erste austauschen !!! weil dann Heizung zu hoch dimensioniert

• deshalb erst Dämmung, Fenster austauschen und dann Heizung alles langfristig berücksichtigen

• Heizung auf den Heizbedraf anpassen

• Weiterentwicklung des Passivhauses

• Maßnahmen und zentrale Elemente:

  • große Fensterflächen nach Süden, im Winter unverschattet

  • geringes A/V-Verhältni

  • sehr gute Wärmedämmung (Fassade, Dach, Fenster, Türen)

  • Luftdichtheit

  • Warmwasser-Wärmespeicher und Massivbauweise

  • Einsatz von thermischen Solaranlagen, Photovoltaikanlage, Wärmepumpe, BHKW

    -> Energeieinspraung mit PV Anlage an größten

• Einmalige KOsten

• laufende Energiekosten

• bei effizienterer Technik tendieren Nutzer zu häufigerem oder längerem Gebrauch (da sparsam)

  -> man hat ja eine energiesparende Lampe, da kann ich sie ja brennen lassen und dann im Endeffekt doch mehr verbraucht, deswegen ist es wieder gestiegen nach Betriebsoptimierung

-> beim nutzer selbst ist das größte Einsparpotenzial

• Einbeziehung aller passiven (Bauweise) und aktiven (bestimmte Technik anzuwenden) Maßnahmen

• Abstimmung zwischen passiven und aktiven Maßnahmen in wirtschaftlich vertretbarem Rahmen

• notwendig: auf das Energiekonzept abgestimmtes Nutzerverhalten!!

• Grundstückswahl:

  • Landverbrauch, Standortwahl, Verkehrsanbindung, Topographie, Bebauungsdichte

• Entwurf:

  • Orientierung, Baukörperform, Zonierung, Besonnung, Verschattung, Sonnenschutz

• Konstruktion:

  • Dichtheit, Wärmedämmung, -speicherung, Wärmebrücken, Solarnutzung

• Baumaterialien:

  • Verfügbarkeit, Primärenergieaufwand (Herstellung, Transport, Einbau, Entsorgung), Wiederverwertbarkeit (Recycling)

• Passive Systeme:

  • Energieeinsparung durch Materialien u. Konstruktion, Nutzung v. Solarenergie, intelligente Fassadenkonstruktionen, Wahl der Verglasung, …

• Aktive Systeme:

  • auf das Energiekonzept abgestimmte energieoptimierte Systeme für Heizung,

    Warmwasser, Lüftung, Klimatisierung, Beleuchtung (inkl. Lichtlenkung), Steuerung,

    sparsamer Wasserverbrauch (mit Regenwassernutzung), sparsame Geräte

• Einsatz regenerativer Energien:

  • Verwendung von Biomasse oder Umweltenergie für Heizung u. Warmwasserbereitung,

    regenerative Stromversorgung, …

• Kühlung im Sommer:

  • Vorkühlung der Zuluft über Erdkanäle, nächtliches Querlüften, Aktivierung der

    Bauteilmasse, Betonkernaktivierung, Verschattung, Abluftführung, …

A) Auswahl Passiver Maßnahmen:

• Reduzierung des Energiebedrafs

  • Windschutz

  • Besonnung und Verschattung

  • Baukörper

    -> Vorteilhaft eine gringe Oberfläche bezogen auf das Volumen

    • Massivbauweise

      -> hohe Wärmekapazität, gute stabilität

    • Leichtbauweise

      -> leicht änderbar, günstig

  • Grundrisszonung

    -> klare Aufteilung in Kalte und Wambereiche

  • Dichtheit der Gebäudehülle

• Nutzung der Sonnenenergie

  • Orientierung ud Größe der Fenster

  • Wärmespeicherung

  • Sonnenschutzmaßnahmen

  • passive Systeme zur Sonnenenergienutzung

B) Auswahl aktiver Systeme:

• Brennstoffwahl und Heizsysteme

  • günstige Anordnung der Heizleitungen

  • Auswahl eines energieeffizienten Wärmeerzeugers

  • sparsame Warmwasserbereitungssysteme

• Einsatz regenerativer Energien

  • Nutzung

  • solare Warmwasserbereitung

  • Einsatz von Wärmepumpen zur Beheizung und Warmwasserbereitung

C) Einfluss auf das Nutzerverhalten

• Abstimmung des Heizsystems auf das passive Energiekonzpte

• Abstimmung des Heizsystems auf die Erfordernisse der Nutzer

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Einfluss passiver baulicher Maßnahmen auf das Innenklima:

• Die bauliche Konstruktion eines Bestandsgebäudes existiert bereits

  → Änderungen sind nur in sehr begrenztem Maße möglich bzw. sinnvoll

• Abriss und Neubau bedeutet aber einen enormen Einsatz zusätzlicher „grauer Energie“ – sowie zusätzlich ein Entsorgungsproblem des Bauschutts

  → rein aus energetischer Sicht ist eine Gebäudesanierung in dem meisten Fällen die bessere Lösung

1) Analyse des Objektes (= Energiesystem) -> Ist-Analyse

2) Vergleich mit Soll-Werten zur Bewertung

3) Suche nach Sanierungsvarianten nach dem ARC-Konzept:

• Vermeiden

  -> Analyse welche Energieflüsse gegebenfalls gänzlich vermieden werden können

• Reduzieren

  -> Wie lassen sich nicht-vermeidbare Energieflüsse reduzieren

• Kombinieren

  -> Lässt sich die Verlustenergie anderweitig nutzen oder speichern?

• lohnt sich energetische Sanierung

• Algen auf gedämmten Außenfassaden

• Schimmelprobleme in gedämmten Häusern

• Sinnhaftigkiet von Lüftungsanlagen

Erkenntnisse:

• Wärmeverlust variieren in Abhängigkeiten von Außentemperatur

  -> je niedriger die Außentemperatur desto höher die Wärmeverluste

• Solare Gewinne variieren stark:

  -> je nach Verglasung an sonnigen Tagen hohe Wärmegewinne möglich

• INterne Gewinne sind hier in Nährung als Konsant angenommne

• Notwendige Heizleistungen

  • variiert mit der Außentemperatur, wie die Gesamtwärmeverluste

  • An sonnigen Tagen stark Reduzierung, wenn entsprechende solare ewinne über Vergalung vorhanden sind

1. Hauptsatz: Energie wird weder erzeugt noch vernichtet

2. Hauptsatz: Energieumwandlungen nur wenn dS ≥ 0

Existenz verschiedener Wirkungsgrade:

• Wirkungsgrad eines Blockheizkraftwerks (BHKW):

  • n = 60 %

• Wärmekraftmaschine oder „Motor“

  • n = 30 % (mechanische Energie)

• Wirkungsgrad eines konventionellen Heizkessels:

  • n = 90 %

• Wirkungsgrad eines Brennwertkessels:

  • bis n ≤ 111 %

• Wirkungsgrad einer Elektroheizung:

  • n = 100 % (1)

  • n = 5 % (0,95) Überlandleitung Verlust

  • n = 42 % (0,42) Kraftwerk

• Wirkungsgrad einer Wärmepumpe:

  • COP = 3 – 5 > 1 (!) (> 100 %)

• Solar betriebene Heizung:

  • n = 75% (0,75)

  • n = 5 % (0,95) Verluste

• Direkte Nutzung solarer Einstrahlung zu Heizzwecken:

  • n = 70 % (0,7)

HIER DANN:

n = ( Th - Tc ) / Th

Exergie:

• Anteil der Energie, der sich mit reversiblen Prozessen unbeschränkt in jede andere Energieform umwandeln lässt

• z.B Arbeit

Anergie:

• Restlicher Anteil der Energie, der nicht in andere Energieformen umwandelbar ist. Der Anteil ist abhängig vom Temperaturniveau der Umgebung. Energie auf und unter Umgebungstemperaturniveau ist komplett Anergie!!

Exergie + Anergie = Energie

• Heizenergie bei niedrigem Temperaturniveau, Umgebungstemperatur (d.h. bei 20 – 25°C) ist der Anteil der enthaltenen Exergie äußerst gering.

• bei Einsatz von chemischer Energie, die zu einem hohen Anteil aus Exergie besteht, wird diese für die Nutzung als Raumheizwärme fast vollständig in Anergie umgewandelt und somit „entwertet“.

• Bei einer Wärmepumpe hebt sich der geringe Faktor weitgehend auf, speziell je näher die Vorlauftemperatur an der Raumtemperatur liegt!

Exergetisch gesehen ist Solarenergienutzung auch nicht besser?

• Ja, da auch hier der (hohe) Exergieanteil bei Raumwärme in Anergie umgewandelt wird.

• Aber: ohne Nutzung über Solarkollektoren wird die Solarstrahlung komplett in Umgebungswärme und damit Anergie umgewandelt.

Welche Kosten gibt es?

• Fixe Kosten

• Variable Kosten

Welche Verfahren gibt es?

• Statische Verfahren

• Dynamische Verfahren

  
  

Beispiel:

Nach einer Investition in eine neue Heizungsanlage für 12 000 € spart man im Mittel jährlich Heizkosten von 900 € ein. Wie lange ist die Amortisationszeit?

2 Mio angesetzt das was die Energiewende kostet geben wir aus für die Konventionelle Energie

• Biomasse

• Blockheizkraftwerke (KWK)

• Stirling-Motoren (Heißluftmotor)

• Brennstoffzellen

• Wärmepumpen

• Solarkollektoren (mit Speicher)

ein input zwei output von rohstoffen, man stellt wäre und strom

gleichzeitig her und wird auch gelichzeitig benutzt , im sommer bekommt man

die wärme nicht los, sinnvoll bei KH, Indurstire bei trocknungsprozesse

Voraussetzung für sinnvollen Einsatz:

• Rücklauftemperatur muss deutlich unter der Taupunktstemperatur liegen, um dieses zur Kondensation zu bringen.

• keine Anhebung der Rücklauftemperaturen!!

• keine Einsatz von 4-Wege- Mischern, um die Anhebung der Rücklauftemperatur zu verhindern!!

Wirkungsgrad steigernde Maßnahmen:

• differenz zwischen vor- und rücklauf erhöhen

  -> dann braucht man weniger Förderstrom und man hat trozudem die gleich mittel tempertur

Nutzung von:

• sensible Wärme des Rauchgases

• latente Wärme des Wasserdampfes:

• 0,1 kWh pro Liter bei Abkühlung um 90 K -> sensible Wärme

• 0,6 kWh pro Liter Verdampfungswärme -> latente Wärme

was macht das 4 wege mischventil?

beim 3 wegementil wird der rpcklauf nicht mit warmen wasser gemischt da nur intern zerkuliere lassen darauf muss man achten bei einer brennwertheizanlage

Heizungsunterstützung durch solare Lufterwärmung in Luftkollektoren

• Vorteil: Nutzbarkeit auch niedrigerer Temperaturen

• Nachteil: kein vollwertiges Heizsystem, nur als Zusatzheizung einsetzbar

Wintergarten als Solarkollektor bzw. Pufferzone

• beeizter wintergarten ist energetisch nicht sinnvoll ein unbeheizter ist sinnvoll

• unbeheizter (!) Wintergarten dient als Pufferzone

• ein beheizterWintergarten führt jedoch zu deutlich erhöhten Wärmeverlusten

• Überhitzung (!!) im Sommer vermeiden durch Verschattung und ausreichend Lüftungsmöglichkeiten

Erdwärmetauscher zur Luftversorgung

• Ausnutzung der Erdwärme im Winter zur Vorerwärmung der Zuluft

• Ausnutzung der Kühle des Erdbodens im Sommer zur Temperierung der Zuluft

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

• Gleichzeitige Gewinnung und Nutzung von

  • mechanischer Energie

  • Wärme

innerhalb einer Anlage

was ist der unterscheid zwischen den beiden

turbiene?

bei gas turbiene : relativ hieße temperaturen über 1000 grad

abgas kommt rasu mit 500-600 grad damit kann man dann wieder

ein dampfkraftwerrk betreiben

bie dampf temepraturen 500-600 grad

• Definition: Wärmelieferung zur Versorgung von Gebäuden mit Heizwärme und Warmwasser

• Fernwärme: Erschließung ganzer Städte oder Stadtteile

• Nahwärme: örtliche Erschließung einzelner Gebäude, Gebäudeteile oder kleiner Wohnsiedlungen

Grundgedanke bei der Nutzung

• Reduzierung der Brandgefahr in Städten

• Reduzierung der Verschmutzung mit Kohle und Asche

• Erhöhung des Wirkungsgrades thermischer Kraftwerke mit KWK

Komponenten:

• Wärmeerzeuger

• Rohrleitungen

• Übergabestation beim Verbraucher, meist mit hydraulischer Trennung vom Verbraucher

-> nicht für Einfamilienhäuser, sondern für Mehrfamilienhäuser, Wohnblocks, Gewerbe da wo wie verbraucht wird

-> der Motor wandelt Wärme in elektrischer Energie um

• Der Stirlingmotor wird heute häufig in Blockheizkraftwerken eingesetzt und steigert deren Wirkungsgrade. Er kann thermische Energie besonders schadstoffarm in mechanische Energie umwandeln.

über diese kompination kann man die Gesamtwärmebereitstellung fast verdoppeln.

Primärenergieeinsparung mittels Einsatz von:

• „nur“ KWK ~ 35 %

• KWK + WP 40 - 75 %

Nachteil: höhere Anschaffungskosten für zwei Anlagen

Vorteil KWK + WP:

• Strom und Wärme erzeugen

• und den Strom sogar verwenden und einsetzten

• felxibilität am Strommarkt

• WP kann im Sommer auch als Kältemaschine fungieren

Nachteil: höhere Anschaffungskosten für zwei Anlagen

Vorteil KWK + WP:

• Strom und Wärme erzeugen

• und den Strom sogar verwenden und einsetzten

• felxibilität am Strommarkt

• WP kann im Sommer auch als Kältemaschine fungieren

• Wasser-Wasser-Wärmepumpe

• Wasser-Luft-Wärmepumpe

• Luft-Wasser-Wärmepumpe

• Luft-Luft- Wärmepumpe

• Erdreich-Wasser-Wärmepumpe

• elektrisch betriben

• MOtor betrieben