Theiß Rationelle Energieanwendungen in der Gebäudetechnik. Energieeffiziente Systemtechnologien der Kraft- und Wärmetechnik

Anlagenkonzepte, Anwendungen, Praxistipps
1. Auflage 2012
ISBN: 978-3-8167-8837-9
Verlag: Fraunhofer IRB Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 341 Seiten

Aufgrund der steigenden Energiepreise und knapper werdenden Ressourcen, müssen bestehende, energieintensive Systeme überdacht und innovative Lösungsansätze entwickelt werden.Der Autor beschreibt neue Nutzungsmöglichkeiten der rationellen Energie und erste Forschungsergebnisse bei Neu- und Altbauten. Für jede Technologie, egal ob Photovoltaik, Windkraft, Wasserkraft, Solarthermie oder Wärmepumpe, werden die entsprechenden Regelwerke, Verordnungen und Richtlinien genannt. Zur Vertiefung finden sich Beispiele, Anlagenbeschreibungen und eine Auflistung von Referenzprojekten. Ein Vergleich von Zusatznutzen mit den finanziellen Möglichkeiten des Förderungs-, Steuer- und Marktanreizprogramms rundet das Buch ab und macht es so zum idealen Ratgeber für Ingenieure, Architekten und Bauherren.

Autoren/Hrsg.

Theiß, Eric

Inhaltsverzeichnis

1;Impressum;5
2;Vorwort;6
3;Inhaltsverzeichnis;8
4;1.0Grundlagen;14
4.1;1.1Allgemein;14
4.1.1;1.1.1 Baukörper und technische Systeme der Energieverwendung;14
4.1.2;1.1.2 Kosten und Nutzen von Maßnahmen zur Energieeinsparung;14
4.1.3;1.1.3Gesetzliche Rahmenbedingungen;15
4.1.3.1;1.1.3.1Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG);15
4.1.3.2;1.1.3.2Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft);15
4.1.3.3;1.1.3.3Zentrale Stromerzeugung;17
4.1.4;1.1.4Energiearten;17
4.1.4.1;1.1.4.1Energiewertigkeit der Wärme;18
4.1.4.2;1.1.4.2Energiebegriffe und Umwandlungen;18
4.1.4.3;1.1.4.3Energiebilanz für technische Systeme;23
4.1.5;1.1.5Energieeffizienz: Energieprofil von Gebäuden;24
4.1.5.1;1.1.5.1Energieeinsparverordnung (EnEV);26
4.1.5.2;1.1.5.2Neuerungen in der EnEV 2007;27
4.1.5.3;1.1.5.3Neuerungen in der EnEV 2009;27
4.1.5.4;1.1.5.4Anwendung der EnEV auf den Gebäudebestand;28
4.1.6;1.1.6Lebenszykluskosten (Life-Cycle-Costs);29
4.1.6.1;1.1.6.1Nutzungskosten;31
4.1.6.2;1.1.6.2Ver- und Entsorgungskosten;31
4.1.6.3;1.1.6.3Reinigung, Wartung, Instandsetzung;31
4.1.6.4;1.1.6.4Veränderte Randbedingungen;32
4.1.6.5;1.1.6.5Objektbeispiel;32
4.2;1.2Maßnahmen zur Energieeinsparung;33
4.2.1;1.2.1Energetische Bewertung und Nutzerverhalten;34
4.2.1.1;1.2.1.1Energieeinsparung durch Raumtemperaturabsenkung;34
4.2.1.2;1.2.1.2Nachtabsenkung;34
4.2.1.3;1.2.1.3Wärmedämmung und Anlagentechnik;35
4.2.1.4;1.2.1.4 Gestalterischer Freiraum durch bessere Anlagentechnik (Kompensationsprinzip);39
4.2.2;1.2.2Gebäudestandards und Energiespargebäude;42
4.2.2.1;1.2.2.1Niedrigenergiehaus;42
4.2.2.2;1.2.2.2Nullenergiehaus;46
4.2.2.3;1.2.2.3Passivenergiehaus;47
4.2.3;1.2.3Energieoptimierte Gebäudehülle;49
4.2.3.1;1.2.3.1Energieoptimiertes Bauen (EnOB);50
4.2.3.2;1.2.3.2Solararchitektur;51
4.2.3.3;1.2.3.3Green-Building-Architektur;51
4.2.3.4;1.2.3.4LowEx-Gebäude;51
4.2.4;1.2.4Bauphysik;52
4.2.4.1;1.2.4.1Wärmeschutz und Energieeinsparung nach DIN 4108;53
4.2.4.2;1.2.4.2Innovative Wärmedämmungen;53
4.2.4.3;1.2.4.3Thermochemische Speicherung;54
4.2.5;1.2.5Passive Sonnennutzung;57
4.2.5.1;1.2.5.1 Nutzung der Sonnenenergie ohne technische Umwandlungsprozesse;58
4.2.6;1.2.6Bauteilaktivierung;59
4.2.6.1;1.2.6.1Aktivierbare Speichermasse;60
4.2.6.2;1.2.6.2Hybridsysteme;62
4.2.6.3;1.2.6.3LowEx-TGA-Systeme;62
4.3;1.3Contracting;63
4.3.1;1.3.1Contractinggesellschaftsform;63
4.3.2;1.3.2Energiesparcontracting (Performancecontracting);66
4.3.3;1.3.3Wärmecontracting ohne Eigenkapital;66
4.3.4;1.3.4Anlagencontracting;67
4.3.5;1.3.5Betriebsführungs- und/oder Instandhaltungscontracting;68
4.3.6;1.3.6Referenzprojekte;68
4.4;1.4Förderprogramme;68
4.4.1;1.4.1 ERP-Umwelt- und Energiesparprogramm (Darlehen für Umweltschutzmaßnahmen);68
4.4.2;1.4.2Förderungen im Marktanreizprogramm;69
4.4.3;1.4.3Zusätzliche Förderungsmöglichkeiten;69
4.4.3.1;1.4.3.1Förderbedingungen der KfW (Anpassung an die EnEV);69
4.4.3.2;1.4.3.2 Förderungen nach dem EEWärmeG;71
4.5;1.5Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen;71
5;2.0Regelwerke;76
5.1;2.1Begriffsbestimmungen, Definitionen;76
5.1.1;2.1.1 Normen und Richtlinien in der Europäischen Gemeinschaft;76
5.1.2;2.1.2Nationales Recht (Bundesrecht);76
5.1.3;2.1.3Landesrecht;76
5.2;2.2Regelwerksystematik;77
5.2.1;2.2.1Normenkenntnis als Notwendigkeit;77
5.2.2;2.2.2Entstehung der Normen;77
5.2.3;2.2.3Die Bedeutung des Farbdrucks bei der Normung;78
5.2.4;2.2.4Gesetzeslage der Normung;78
5.2.4.1;2.2.4.1Anerkannte Regel der Technik;79
5.2.4.2;2.2.4.2Stand der Technik;79
5.2.4.3;2.2.4.3Stand von Wissenschaft und Technik;80
5.2.4.4;2.2.4.4Einhaltung der Normen und Vorschriften;80
5.3;2.3Richtlinien und Verordnungen;81
5.3.1;2.3.1VDI-Richtlinien (Technische Regeln);81
5.3.2;2.3.2VDE-Bestimmungen;81
5.3.3;2.3.3VdS-Richtlinien;81
5.3.4;2.3.4Sonstige Richtlinien und Merkblätter;82
5.4;2.4Verzeichnis der Normen in Kapitel 1 bis 5;82
5.5;2.5 Verzeichnis der Richtlinien und Verordnungen in Kapitel 1 bis 5;89
6;3.0Energetische Potenziale in der Wärmetechnik;96
6.1;3.1Gesetzliche Rahmenbedingungen;96
6.1.1;3.1.1Energetische Bewertung von Gebäuden nach DIN V 18599 (Berechnung des Nutz- und Endenergiebedarfs);96
6.1.1.1;3.1.1.1 Allgemeine Bilanzierungsverfahren: Begriffe, Zonierung und Bewertung der Energieträger (DIN V 18599-1);97
6.1.1.2;3.1.1.2 Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen (DIN V 18599-2);97
6.1.1.3;3.1.1.3Endenergiebedarf von Heizsystemen (DIN V 18599-5);98
6.1.1.4;3.1.1.4Nutz- und Endenergiebedarf von Warmwasserbereitungssystemen (DIN V 18599-8);99
6.1.2;3.1.2 Verfahren zur Berechnung der Normheizlast nach DIN EN 12831;100
6.2;3.2Komponenten-Optimierungen;101
6.2.1;3.2.1Verbrennungsregelungen;101
6.2.1.1;3.2.1.1Brennverhalten – Betriebsbedingungen;102
6.2.1.2;3.2.1.2Brennerlaufzeiten;103
6.2.1.3;3.2.1.3Lambda-Control-System (LCS);103
6.2.1.4;3.2.1.4Das SCOT-Control-Verfahren;104
6.2.2;3.2.2Pumpenregelungen;105
6.2.2.1;3.2.2.1Regelungsmöglichkeiten von Pumpen und energetisch Effekte;106
6.2.2.2;3.2.2.2Optimierung der Pumpensteuerungen;107
6.2.2.3;3.2.2.3Innovative Umwälzpumpentechnologie;109
6.2.3;3.2.3Hydraulischer Abgleich;113
6.2.3.1;3.2.3.1Zortström-Hydraulik;114
6.2.3.2;3.2.3.2Hydraulischer Nullpunkt;115
6.2.4;3.2.4 Mess-, Steuer- und Regelungstechnik/Gebäudeleittechnik;121
6.2.4.1;3.2.4.1Die »Weltnorm« DIN EN ISO 16484;121
6.2.4.2;3.2.4.2Energieeffiziente Gebäudeautomation;123
6.2.4.3;3.2.4.3Vier Effizienzklassen der Gebäudeautomationssysteme;123
6.2.4.4;3.2.4.4Gebäudeautomation und Feldbustechnologie;124
6.2.4.5;3.2.4.5Normierte Standardbussysteme;127
6.2.4.6;3.2.4.6Referenzprojekte;130
6.2.5;3.2.5Wärmespeichersysteme;131
6.2.5.1;3.2.5.1Latentwärmespeicher;131
6.2.5.2;3.2.5.2Thermochemische Speicher;133
6.2.5.3;3.2.5.3Adsorptionswärmespeicher;134
6.2.5.4;3.2.5.4 Innovation der thermochemischen Speicherung mit einem Absorptionsverfahren;135
6.2.6;3.2.6Wärme- und Kälteschutz;135
6.2.6.1;3.2.6.1Wärmeverteilungsdämmung;136
6.2.6.2;3.2.6.2Kältetechnische Verteilungsdämmung;136
6.3;3.3Brennwerttechnologie;137
6.3.1;3.3.1Gas-Brennwerttechnologie;138
6.3.1.1;3.3.1.1Einflussgrößen der Brennwertnutzung;138
6.3.1.2;3.3.1.2Optimale Brennwertnutzung;147
6.3.2;3.3.2Öl-Brennwerttechnologie;151
6.3.2.1;3.3.2.1Öl-Brennwerttechnologie und Solarthermie;151
6.3.3;3.3.3Objektbeispiel und Referenzprojekte;153
6.3.4;3.3.4Förderungen und normative Rahmenbedingungen;154
6.3.5;3.3.5Wirtschaftlichkeit;155
6.4;3.4Kraft-Wärme-Kopplung;156
6.4.1;3.4.1Grundlagen;156
6.4.1.1;3.4.1.1Gesetzliche Rahmenbedingungen;159
6.4.1.2;3.4.1.2KWK-Systemvarianten;160
6.4.1.3;3.4.1.3Technik und Betriebsweise;161
6.4.1.4;3.4.1.4Wirkungsgradverbesserung;162
6.4.1.5;3.4.1.5Innovative KWK-Technologien;162
6.4.2;3.4.2Kleinst-Kraft-Wärme-Kopplung;162
6.4.2.1;3.4.2.1Grundlagen;162
6.4.2.2;3.4.2.2Verbrennungsmotorische Kleinst-Kraft-Wärme-Kopplung;165
6.4.2.3;3.4.2.3Stirlingmotorische Kleinst-Kraft-Wärme-Kopplung;170
6.4.2.4;3.4.2.4Mikrogasturbinen-KWK;184
6.4.2.5;3.4.2.5Kleinst-Brennstoffzellen-KWK;193
6.4.2.6;3.4.2.6Brennstoffzellen-Innovationen;209
6.4.3;3.4.3Blockheizkraftwerke;212
6.4.3.1;3.4.3.1Verbrennungsmotor-BHKW;213
6.4.3.2;3.4.3.2Stirling-BHKW;218
6.4.3.3;3.4.3.3Organic Rankine Cycle-BHKW;218
6.4.3.4;3.4.3.4Kalina-Technologie;222
6.4.3.5;3.4.3.5Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerke;222
6.4.4;3.4.4Förderungen und normative Rahmenbedingungen;229
6.4.5;3.4.5Wirtschaftlichkeit;234
6.4.5.1;3.4.5.1Wirtschaftlichkeit eines Blockheizkraftwerks (BHKW);234
6.4.5.2;3.4.5.2Wirtschaftlichkeit einer Kraft-Wärme-Kopplung (KWK);234
6.4.5.3;3.4.5.3Wirtschaftlichkeit von Kleinst-KWK-Anlagen;235
6.5;3.5Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK);237
6.5.1;3.5.1Grundlagen;237
6.5.2;3.5.2Objektbeispiel;238
6.5.3;3.5.3Kleinst-KWKK-Anlagen;240
6.5.4;3.5.4Förderprogramme;241
7;4.0Energetische Potenziale in der Sanitärtechnik;242
7.1;4.1Abwasserwärmerückgewinnung;242
7.1.1;4.1.1Referenzprojekte;243
7.2;4.2Druckluftwärmerückgewinnungsanlagen;245
7.2.1;4.2.1Objektbeispiel;247
7.3;4.3Förderungen;249
7.4;4.4Wirtschaftlichkeit;249
8;5.0Wärmepumpentechnologie;250
8.1;5.1Grundlagen;250
8.1.1;5.1.1Gesetzliche Rahmenbedingungen;250
8.1.2;5.1.2EnEV und Wärmepumpeneinsatz bei Sanierungen;252
8.1.3;5.1.3Kurzverfahren zur Berechnung der Jahresaufwandszahlen;254
8.1.3.1;5.1.3.1Gütesiegel;254
8.1.3.2;5.1.3.2RAL-Gütesicherung »Geothermische Anlagen«;255
8.1.4;5.1.4Leistungsbetrachtungen;255
8.1.4.1;5.1.4.1Leistungs- und Arbeitszahl;255
8.1.4.2;5.1.4.2Leistungsmessungen und Normbetriebspunkte nach DIN EN 255;257
8.1.4.3;5.1.4.3Wärmequellenanlage;258
8.1.4.4;5.1.4.4Wärmepumpenfunktionsprinzip;260
8.1.4.5;5.1.4.5Scrollverdichter;262
8.1.4.6;5.1.4.6Geräuschemissionen;262
8.1.5;5.1.5Genehmigung;263
8.1.5.1;5.1.5.1Bauliche Aspekte;263
8.1.5.2;5.1.5.2Wasserrechtliche Aspekte;264
8.1.5.3;5.1.5.3Wasserrechtliche Aspekte für oberflächennahe Geothermie;265
8.2;5.2Konstruktionsvarianten;266
8.2.1;5.2.1Elektrowärmepumpe;266
8.2.2;5.2.2Gasmotorische Wärmepumpe;268
8.2.2.1;5.2.2.1Gasmotorisch Kaltdampfanlage bzw. Wärmepumpe ­(Gas-Heat-Pump);270
8.2.3;5.2.3Absorptionswärmepumpe;271
8.2.3.1;5.2.3.1Absorptionswärmepumpen (Heizen und Kühlen mit einem System);272
8.2.3.2;5.2.3.2Absorptionswärmepumpe und Eisspeicher;273
8.3;5.3Betriebsvarianten;274
8.3.1;5.3.1Energiequelle Luft und Umweltenergie;274
8.3.1.1;5.3.1.1Monovalenter Wärmepumpenbetrieb;275
8.3.1.2;5.3.1.2Monoenergetische Betriebsweise;275
8.3.1.3;5.3.1.3Effizienter Betrieb der bivalenten Wärmepumpe;276
8.3.1.4;5.3.1.4Bivalente alternative Betriebsweise;276
8.3.2;5.3.2Energiequelle Grund- oder Brunnenwasser sowie ­Umweltenergie wie Luft, Sonne, Wärmerückgewinnung;276
8.3.2.1;5.3.2.1Bivalente-parallele Betriebsweise;277
8.3.2.2;5.3.2.2Bivalent-teilparalleler Betrieb;277
8.3.3;5.3.3Geregelter Wärmepumpenverdichter;278
8.4;5.4Systemvarianten (Wärmequelle/Wärmesenke);279
8.4.1;5.4.1Luft/Wasser-Wärmepumpe (L/W-WP);279
8.4.2;5.4.2Luft/Luft-Wärmepumpe (L/L-WP);280
8.4.3;5.4.3Wasser/Luft-Wärmepumpe (W/L-WP);280
8.4.4;5.4.4Wasser/Wasser-Wärmepumpe (W/W-WP);281
8.4.5;5.4.5Sole/Wasser-Wärmepumpe;281
8.4.6;5.4.6Erdreich/Luft-Wärmepumpe;281
8.4.7;5.4.7Erdreich/Wasser-Wärmepumpe;281
8.4.8;5.4.8Objektbeispiele – Referenzprojekte;282
8.4.8.1;5.4.8.1Grund-/Brunnenwassernutzung;282
8.4.8.2;5.4.8.2Abwärmenutzung;283
8.4.8.3;5.4.8.3Massivabsorber (Fundamentplatten);286
8.5;5.5Oberflächennahe Geothermie;286
8.5.1;5.5.1Gesetzliche Rahmenbedingungen;287
8.5.2;5.5.2Wärmequellenerschließung;287
8.5.2.1;5.5.2.1Erdwärme-Flächenkollektoren;288
8.5.2.2;5.5.2.2Erdwärmesonden;289
8.5.2.3;5.5.2.3CO2-Erdwärmesonden;292
8.5.2.4;5.5.2.4Energiepfähle (Gründungspfähle);294
8.6;5.6Wärmepumpen-Innovationen;296
8.6.1;5.6.1Diffusions-Absorptionswärmepumpe (DAWP);296
8.6.1.1;5.6.1.1 Kombination einer Diffusions-Absorptionswärmepumpe mit einem Brennwertwärmeerzeuger;299
8.6.2;5.6.2 Vuilleumier-Wärmepumpe;300
8.6.3;5.6.3Zeolith-Wärmepumpe;302
8.7;5.7Anlagenvarianten (Hybridsysteme);304
8.7.1;5.7.1Wärmepumpe und Solarthermie;304
8.8;5.8Förderungen und normative Rahmenbedingungen;310
8.8.1;5.8.1 Förderung für Wärmepumpen und RLT-Anlagen mit Wärmerückgewinnung;311
8.8.2;5.8.2Förderungen im Marktanreizprogramm;311
8.9;5.9Wirtschaftlichkeit;313
9;6.0Glossar;318
10;7.0Literaturverzeichnis;334
10.1;7.1Online-Berichte;334
10.2;7.2Fachbücher;334
10.3;7.3Fachartikel;334
11;8.0Kontaktadressen (Weiterführende Weblinks);336
11.1;8.1Architekten;336
11.2;8.2Institute;337
11.3;8.3Vereine/Verbände;338
11.4;8.4Produkt- und Systemhersteller;339
11.5;8.5Sonstige Informationsquellen und Weblinks;342