Shell BDH Hauswärme-Studie - HWWI

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Shell BDH Hauswärme-Studie
Heiztechnik
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solarthermischen Anlagen, Scheit-/Stückholzkesseln,
Kaminöfen mit Wassertasche oder
Wärmepumpen möglich. Kombinationen mit
solarthermischen Anlagen und einem Öloder
Gaskessel sind sowohl im Ein- und
Zweifamilienhaus als auch im Mehrfamilienhaus
Stand der Technik. Darüber hinaus gibt
es Kombinationen von Luft-Wasser-Wärmefamilienhaus
oft in Kombination mit einem
zweiten Wärmeerzeuger eingesetzt, der
keine manuelle Beschickung benötigt.
Stand der Technik & Markttrends
In Hybridheizungen können alle marktgängigen
Geräte verwendet werden, so ist die
Kombination von Brennwertgeräten mit
System-Optimierung
Heizungssysteme
Für Neubau und Altbau sowie für alle
Energieträger stehen optimale Systemlösungen
der Heizungstechnik zur Verfügung.
Größtmögliche Energieeinsparpotenziale
moderner Wärmeerzeuger kommen nur zum
Tragen, wenn alle Komponenten des
Heizungssystems optimal aufeinander
abgestimmt sind. Wärmeerzeugung,
Wärmespeicherung, Wärmeverteilung und
Wärmeübergabe sowie eine intelligente
Heizungsregelung müssen immer als
Gesamtsystem betrachtet werden. Richtig
dimensionierte Heizkörper oder Flächenheizungen
als Wärmeübertrager sind Voraussetzung,
um niedrige Systemtemperaturen im
Heizungssystem zu realisieren. Nur so
können die hohen Effizienzwerte der
modernen Wärmeerzeuger erreicht und
erneuerbare Energien sinnvoll eingebunden
werden. Wärmespeicher bieten die Möglichkeit,
erneuerbare Energien aus Solarthermie
und Einzelholzfeuerungen in die Wärmeversorgung
einzubinden. Zusätzlich bieten sie
die Option, Wärmeerzeugung und -verbrauch
zu entkoppeln. Wärmeerzeugung
und Wärmebereitstellung erfolgen voneinander
zeitlich getrennt.
Moderne Hocheffizienzpumpen, Thermostatventile
und Armaturen sowie die Durchführung
eines hydraulischen Abgleichs sorgen
für eine energieeffiziente Wärmeverteilung
bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch.
Intelligente Regelungs- und Kommunikationseinrichtungen
ermöglichen das optimale
Zusammenspiel aller Komponenten eines
modernen Heizungssystems.
Heizungsregelung
Eine moderne Heizungsregelung steuert
bedarfsgerecht die Systemtemperaturen
und den Massestrom in Abhängigkeit von
den Witterungsverhältnissen, dem Nutzerverhalten
und der Anwesenheit der Nutzer.
Moderne Heizungsregelungen und ein
optimiertes Heizungssystem bieten das
Potenzial, den Energieverbrauch für die
Beheizung der Gebäude und die Warmwasserbereitung
zu senken. Zukünftig kann unter
Zuhilfenahme aktueller Preissignale durch
Einsatz von beispielsweise Smart Metern der
Betrieb der Heizungsanlage wirtschaftlich
optimiert werden. Neueste Heizungsregelungen
ermöglichen z. B. über Smartphones die
Überwachung und Steuerung der eigenen
Wärmeversorgung von jedem Standort aus.
12/HeizSystem mit hydraulischem Abgleich (links) und Ohne (rechts)
Quelle: eigene Darstellung
pumpen mit speziell entwickelten externen
Brennwertgeräten bzw. Komplettlösungen
von Luft-Wasser-Wärmepumpe und Brennwertgerät
als Einheit. Die Regelung dieser
Geräte soll die Wärmekosten durch Wahl
der optimalen Betriebsart minimieren.
Hocheffizienzpumpe
Der Heizwasserkreislauf einer modernen
Zentralheizung wird von einer Umwälzpumpe
angetrieben; sie transportiert das Heizwasser
vom Kessel zu den Heizkörpern bzw. -flächen.
Eine ungeregelte Standardpumpe drückt das
Heizwasser stets mit voller Leistung durch die
Leitungen und verbraucht dabei viel Strom.
Geregelte Standardpumpen arbeiten demgegenüber
hauptsächlich im Teillastbetrieb. Ab
2015 werden gemäß der Ökodesign-Anforderungen
nur noch geregelte Hocheffizienzpumpen
mit optimierter Motortechnik angeboten,
die der verschärften Energieeffizienzklasse A
entsprechen. Diese besitzen einen hohen Wirkungsgrad
und passen sich den veränderten
Leistungsanforderungen der Anlage stufenlos
an. Gegenüber ungeregelten Heizungspumpen
können Stromeinsparungen bis zu 80 %
erzielt werden.
Hydraulischer Abgleich
Für eine einwandfrei funktionierende und
energieeffiziente Heizungsanlage ist, neben
der Auswahl von hocheffizienten Anlagenkomponenten,
das aufeinander abgestimmte
Zusammenwirken aller Einzelkomponenten
Voraussetzung. Grundlage bildet die richtige
Planung der Heizungsanlage mit einer
korrekten Dimensionierung und Einstellung
der Anlagenteile. Beim Einbau einer neuen
Heizungsanlage ist die Durchführung des
hydraulischen Abgleichs Pflicht. Dagegen
sind Bestandsanlagen häufig nicht hydraulisch
abgeglichen. Eine effektive Maßnahme
zur Optimierung des Zusammenspiels von
Wärmeerzeugung, -verteilung und -übergabe
ist die Durchführung eines hydraulischen
Abgleichs.
Beim Ersatz eines alten Wärmeerzeugers
durch Brennwerttechnik oder eine Wärmepumpe
muss die Deckung des Wärmebedarfs
beim Betrieb der vorhandenen Heizflächen
mit niedrigeren Systemtemperaturen gewährleistet
sein. Ist dies nicht der Fall, müssen
gegebenenfalls Heizkörper ersetzt oder
ergänzt werden. Ein hydraulisch abgegli-
chenes Heizungsnetz gewährleistet die
Versorgung der Heizkörper mit den jeweils
notwendigen Masseströmen und damit
einen energieeffizienten und wirtschaftlichen
Betrieb der Heizungsanlage. Zudem
werden Komforteinbußen wie die Unter- bzw.
Überversorgung der Heizkörper (Räume) mit
Wärme sowie mögliche Strömungsgeräusche
an den Heizkörperventilen verhindert. Im
Mittel bewirkt ein hydraulischer Abgleich
eine Energieeinsparung, wobei die Einsparungen
bei Neubauten höher ausfallen als bei
schlechter gedämmten Altbauten.
Als Indizien für nicht abgeglichene Anlagen
gelten etwa starke Strömungsgeräusche in
den Rohrleitungen und an den Thermostatventilen,
ebenso auf Maximalleistung eingestellte
Heizkreispumpen und von der Anlagenauslegung
abweichende (höhere) Systemtemperaturen
(SAENA 2011). Für die Anlagentechnik
sind es fehlende einstellbare Thermostatventile,
Rücklaufverschraubungen Strangregulierventile
und bzw. oder Differenzdruckregler
(bei größeren Anlagen). Wenn sich Thermostatventileinsätze
bzw. einstellbare Rücklaufverschraubungen
in der gleichen Einstellung
befinden, ist dies ein weiteres Indiz.
Ist nur eine der anlagenseitigen Voraussetzungen
nicht erfüllt, kann davon ausgegangen
werden, dass der hydraulische Abgleich nicht
erfolgt ist. Daraus ergibt sich unter Umständen
für den nachträglichen hydraulischen
Abgleich ein Maßnahmenpaket aus verschiedenen
gering investiven Maßnahmen,
welche jede für sich zu weiteren Energieeinsparungen
führt: Eingebaut werden können
eine automatisch geregelte Heizungspumpe
bzw. Hocheffizienzpumpe, voreinstellbare
Thermostatventile und Strang-Regulierventile
bzw. Strang-Differenzdruckregler (wenn
erforderlich).
Grundlage für den hydraulischen Abgleich
für Neuanlagen ist die Rohrnetzberechnung.
Die Armaturen für den hydraulischen
Abgleich sind entsprechend einzustellen. Für
Altanlagen ist diese Methode nicht so einfach
geeignet. Es gibt aber andere Möglichkeiten,
unter anderem Berechnungstools für den
hydraulischen Abgleich bei größeren Anlagen
und bei häufigerer Anwendung sowie
manuelle Datenschieber für EFH und MFH mit
maximal zehn Wohneinheiten.
Handwerker sind nach EnEV verpflichtet,
neue Heizungsrohrnetze hydraulisch abzugleichen.
Der hydraulische Abgleich wird
auch von allen bundesweiten Förderprogrammen
vorgeschrieben.
Warmwasserbereitung
Bedeutung & Anforderungen
Die Warmwasserbereitung ist ein wesentlicher Bestandteil bei der Planung von
Neubauten und bei der Gebäudesanierung. Wenn man den Energiebedarf eines
Gebäudes insgesamt betrachtet, wurden deutliche Verbesserungen an der Gebäudehülle
von Neubauten erzielt, der Transmissionswärmeverlust konnte stark verringert
werden. Mit dem Einsatz von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung wird auch
der Lüftungswärmeverlust weiter reduziert.
Dem gegenüber steht ein weitgehend unveränderter Warmwasserbedarf in Wohngebäuden,
welcher durch die Komforterwartungen der Nutzer bestimmt wird. Mit Verbesserung
von Wärmedämmung und Reduzierung von Lüftungswärmeverlusten steigt
damit der Anteil des Energiebedarfes für Warmwasser am gesamten Energiebedarf
eines Gebäudes. Die Warmwasserbereitung von Wohngebäuden wird so in Zukunft
aus energetischer Sicht einen höheren Stellenwert einnehmen. An die Planung und
den Betrieb zukünftiger Warmwasserbereitungssysteme werden wesentliche Anforderungen
aus Sicht der Trinkwasserhygiene, der Energieeinsparung und des Komforts
gestellt.
Infolge der technischen Anforderungen aus hygienischer Sicht werden die Warmwasserverteilsysteme
auf hohem Temperaturniveau gehalten. Die sich daraus ergebenden
Verteilverluste sind durch geeignete Maßnahmen gering zu halten:
■ Dämmung von Leitungen und Armaturen nach den Vorgaben der EnEV,
gegebenenfalls nachträgliche Dämmung im Bestand.
■ Zeitabhängiger Betrieb der Zirkulationspumpe.
Mit solarer Warmwasserbereitung, Wärmepumpen oder Biomassekesseln erfolgt
die Trinkwassererwärmung unter Nutzung erneuerbarer Energien. Damit kann der
Verbrauch fossiler Energieträger verringert werden.
Die bereitzustellende Menge an Warmwasser muss die Komfortanforderungen der
Nutzer erfüllen. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass eine Steigerung des Anteils
von Warmwasser am gesamten Trinkwasserbedarf in Wohngebäuden zu verzeichnen
ist. Damit kann von eher steigenden Komfortanforderungen ausgegangen
werden, so dass zukünftig die hygienische und energieeffiziente Bereitstellung von
Warmwasser weiter an Bedeutung gewinnt.
Technik
Die Warmwasserbereitung kann grundsätzlich zentral (üblicherweise in der Nähe
des Wärmeerzeugers) oder dezentral in unmittelbarer Nähe zur Entnahmestelle erfolgen.
Bei einer zentralen Warmwasserbereitung ist in der Regel eine Zirkulationsleitung
mit Pumpe und Zeitsteuerung oder eine elektrische Begleitheizung erforderlich.
Zentrale Warmwasserbereitung
Bei einer zentralen Warmwasserbereitung wird Warmwasser zentral im Speicher
oder Durchlauferhitzer erwärmt und dann zu den Entnahmestellen verteilt. Aus
hygienischer Sicht werden Durchflusssysteme in größeren Anlagen an Bedeutung
zunehmen, da immer nur die notwendige Menge an Wasser erwärmt wird und eine
Speicherung von warmem Trinkwasser und den damit verbundenen höheren Temperaturen
entfällt.
Dezentrale Warmwasserbereitung
Bei einer dezentralen Warmwasserbereitung wird das Wasser wohnungsweise oder
an jeder Entnahmestelle erwärmt. Infolgedessen kann die Warmwassertemperatur
verringert werden und Verteilungsverluste entfallen weitgehend. Dezentrale Warmwasserbereitung
in Wohngebäuden erfolgt heute in der Regel mittels elektrischer
Durchlauferhitzer oder Kleinspeicher, dies ist primärenergetisch relativ ungünstig.
Alternativ kann ein zentraler Wärmeerzeuger wohnungsweise Trinkwasser mit Heizungswasser
im Durchflussprinzip erwärmen bzw. können wohnungsweise Heizgeräte
zur Beheizung und Trinkwassererwärmung (Speicher oder Durchflussprinzip) eingesetzt
werden.