Regenerative Energien in Klima-/Lüftungstechnik: Unterschied zwischen den Versionen

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Elektrische Systeme für die Lüftung und Klimatisierung, die über netzgekoppelte Photovoltaiksysteme versorgt werden, sind nicht Gegenstand der Betrachtung, weil sich diese Systeme prinzipiell nicht von den konventionellen Systemen unterscheiden. In Deutschland und Europa hat sich die Betrachtungsweise durchgesetzt, dass die photovoltaische Stromerzeugung als Teil des Stromnetzes angesehen wird und nicht als Teil des Gebäudes.
Elektrische Systeme für die Lüftung und Klimatisierung, die über netzgekoppelte Photovoltaiksysteme versorgt werden, sind nicht Gegenstand der Betrachtung, weil sich diese Systeme prinzipiell nicht von den konventionellen Systemen unterscheiden. In Deutschland und Europa hat sich die Betrachtungsweise durchgesetzt, dass die photovoltaische Stromerzeugung als Teil des Stromnetzes angesehen wird und nicht als Teil des Gebäudes.


Grundsätzlich wird in Abhängigkeit der verwendeten Technologie ab einem solaren Deckungsanteil von 25 bis 40 % die Schwelle erreicht, die eine [[Primärenergie]]einsparung durch solare Kühlung ermöglicht <ref>Wolkenhauer, Henning, Franzke, Albers, Hindenburg: ''Energieeinsparung durch Einbeziehung solarunterstützter Klimatisierung in zukünftige Planungsprozesse'', FIA Bericht Nummer 68, 2002</ref>. Ein solarer Deckungsanteil von 70 % bedeutet demnach, dass 70 % der zum Antrieb des Kühlverfahrens notwendigen thermischen Energie von der [[Solaranlage]] geliefert werden. Bei realistischen solaren Deckungsanteilen im Bereich von 70 bis 85 % sind – bezogen auf eine gleichwertige konventionelle Referenzanlage – [[Primärenergie]]einsparungen zwischen 30 und 60 % möglich.
Grundsätzlich wird in Abhängigkeit der verwendeten Technologie ab einem solaren Deckungsanteil von 25 bis 40 % die Schwelle erreicht, die eine [[Primärenergie]]einsparung durch solare Kühlung ermöglicht <ref name="Quelle_1" />. Ein solarer Deckungsanteil von 70 % bedeutet demnach, dass 70 % der zum Antrieb des Kühlverfahrens notwendigen thermischen Energie von der [[Solaranlage]] geliefert werden. Bei realistischen solaren Deckungsanteilen im Bereich von 70 bis 85 % sind – bezogen auf eine gleichwertige konventionelle Referenzanlage – [[Primärenergie]]einsparungen zwischen 30 und 60 % möglich.
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| [[Bild:Luft energie co2-einsparung kaltwasser.gif|thumb|upright=2|Mögl. [[CO2-Einsparung|CO<sub>2</sub>-Einsparung]] solarer Kaltwassererzeugung, Abhängig v. rel. Anteil neu installierter Systeme]]
| [[Bild:Luft energie co2-einsparung kaltwasser.gif|thumb|upright=2|Mögl. [[CO2-Einsparung|CO<sub>2</sub>-Einsparung]] solarer Kaltwassererzeugung, Abhängig v. rel. Anteil neu installierter Systeme]]
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Nach einer Schätzung <ref name="Quelle_2">Schätzung der Marktzahlen nach EUROVENT Jahr 2000</ref> werden in Deutschland pro Jahr Kaltwassererzeuger mit einer Gesamtkälteleistung von etwa 1.100 MW verkauft. Dies beinhaltet die Maschinen für Neubau und [[Sanierung]]. Unterstellt man, dass ca. 40 % davon für die Komfortklimatisierung eingesetzt und diese mit 700 Vollbenutzungsstunden betrieben werden, so ergibt sich für die jährlich neu verkauften Kaltwassererzeuger ein Gesamtstrombedarf von ca. 263,4 GWh (EER = 3,5).
Nach einer Schätzung <ref name="Quelle_2" /> werden in Deutschland pro Jahr Kaltwassererzeuger mit einer Gesamtkälteleistung von etwa 1.100 MW verkauft. Dies beinhaltet die Maschinen für Neubau und [[Sanierung]]. Unterstellt man, dass ca. 40 % davon für die Komfortklimatisierung eingesetzt und diese mit 700 Vollbenutzungsstunden betrieben werden, so ergibt sich für die jährlich neu verkauften Kaltwassererzeuger ein Gesamtstrombedarf von ca. 263,4 GWh (EER = 3,5).


=====[[Absorptionskälteanlagen]]=====
=====[[Absorptionskälteanlagen]]=====
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;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Sorptionsklimasysteme
;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Sorptionsklimasysteme
Nach einer Erhebung von Beck im Jahr 2000 <ref name="Quelle_3" />E. Beck: ''[[Energieverbrauch]], -einsparpotenzial und -grenzwerte von Lüftungsanlagen'' FIA-Bericht Nr. 86, 2000</ref> werden in Deutschland pro Jahr ca. 38.000 [[RLT-Anlage|RLT-Zentralgeräte]] mit einer Luftleistung von insgesamt 658 Mio m3/h verkauft. Unterstellt man, dass 60 % des Luftvolumenstromes Zuluft und davon 49 % mit Kühlung ausgestattet sind, dann ergibt sich ein jährlicher [[Primärenergiebedarf]] für Kühlung von rund 331 GWh. In sehr vielen Fällen ist ein alternativer Einsatz von Sorptionsklimasystemen mit Solar- oder Abwärmenutzung möglich.  
Nach einer Erhebung von Beck im Jahr 2000 <ref name="Quelle_3" /> werden in Deutschland pro Jahr ca. 38.000 [[RLT-Anlage|RLT-Zentralgeräte]] mit einer Luftleistung von insgesamt 658 Mio m3/h verkauft. Unterstellt man, dass 60 % des Luftvolumenstromes Zuluft und davon 49 % mit Kühlung ausgestattet sind, dann ergibt sich ein jährlicher [[Primärenergiebedarf]] für Kühlung von rund 331 GWh. In sehr vielen Fällen ist ein alternativer Einsatz von Sorptionsklimasystemen mit Solar- oder Abwärmenutzung möglich.  


=====[[Sorptionsklimasystem - Absorber fest|Sorptionsklimasysteme mit festen Absorbern]]=====
=====[[Sorptionsklimasystem - Absorber fest|Sorptionsklimasysteme mit festen Absorbern]]=====
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In Abhängigkeit des Temperaturniveaus des aus dem Erdreich strömenden Trägermediums und der erreichbaren Leistung (Wärmesenke) können ohne eine zusätzliche Kältemaschine verschiedenartige Raumkühlsysteme im Gebäude zum Einsatz kommen:
In Abhängigkeit des Temperaturniveaus des aus dem Erdreich strömenden Trägermediums und der erreichbaren Leistung (Wärmesenke) können ohne eine zusätzliche Kältemaschine verschiedenartige Raumkühlsysteme im Gebäude zum Einsatz kommen:
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| [[Bild:Luft energie raumkuehlsysteme.gif|thumb|450px|upright=2|Übersicht über Raumkühlsysteme [4]]]
| [[Bild:Luft energie raumkuehlsysteme.gif|thumb|450px|upright=2|Übersicht über Raumkühlsysteme <ref name="Quelle_4" />]]
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* Decken-, Wand- und Brüstungskonvektoren bis ca. 14 - 16 °C Austrittstemperatur aus dem Erdreich
* Decken-, Wand- und Brüstungskonvektoren bis ca. 14 - 16 °C Austrittstemperatur aus dem Erdreich
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;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Erdreich-Wärmeübertrager bei Lüftungsanlagen im Wohnungsbau
;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Erdreich-Wärmeübertrager bei Lüftungsanlagen im Wohnungsbau
Das Diagramm zeigt die mögliche [[Primärenergie]]einsparung, wenn Lüftungsanlagen im Wohnungsbau mit Erdreich-Wärmeübertrager ausgerüstet werden. Nimmt man beispielsweise an, dass zu einem zukünftigen Zeitpunkt 10 % des gesamten Gebäudebestandes mit Lüftungsanlagen ausgerüstet sind, dann ergeben sich beim Einbau von Erdreich-
Das Diagramm zeigt die mögliche [[Primärenergie]]einsparung, wenn Lüftungsanlagen im Wohnungsbau mit Erdreich-Wärmeübertrager ausgerüstet werden. Nimmt man beispielsweise an, dass zu einem zukünftigen Zeitpunkt 10 % des gesamten Gebäudebestandes mit Lüftungsanlagen ausgerüstet sind, dann ergeben sich beim Einbau von Erdreich-
Wärmeübertragern zusätzliche Energieeinsparungen von 729 GWh pro Jahr [6], [7].
Wärmeübertragern zusätzliche Energieeinsparungen von 729 GWh pro Jahr <ref name="Quelle_6" />, <ref name="Quelle_7" />.
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* Lärmschutz und Akustik.
* Lärmschutz und Akustik.
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| [[Bild:Luft energie nachtlueftung temperatur.gif|thumb|upright=2|Beispiele für Temperatur-verhalten bei freier Nachtlüftung [13]]]
| [[Bild:Luft energie nachtlueftung temperatur.gif|thumb|upright=2|Beispiele für Temperatur-verhalten bei freier Nachtlüftung <ref name="Quelle_13" />]]
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Dies bedeutet, dass eine Nachtlüftung ausschließlich über die Fenster in vielen Fällen nicht dauerhaft wirksam sein kann. Je nach den Randbedingungen können unterschiedliche Mechanismen der ventilatorgestützten freien Kühlung zum Einsatz kommen:
Dies bedeutet, dass eine Nachtlüftung ausschließlich über die Fenster in vielen Fällen nicht dauerhaft wirksam sein kann. Je nach den Randbedingungen können unterschiedliche Mechanismen der ventilatorgestützten freien Kühlung zum Einsatz kommen:
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====Wärmeverschiebung im Gebäude====
====Wärmeverschiebung im Gebäude====
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| [[Bild:Luft energie waermeverschiebung.gif|thumb|upright=2|Wärmeverschiebung mittels Flächensystemen [14] oder VRV-Klimasystemen [15]]]
| [[Bild:Luft energie waermeverschiebung.gif|thumb|upright=2|Wärmeverschiebung mittels Flächensystemen <ref name="Quelle_14" /> oder VRV-Klimasystemen <ref name="Quelle_15" />]]
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Nichtwohngebäude werden typischerweise sehr vielfältig und unterschiedlich genutzt. Oftmals sind einzelne Bereiche thermisch sehr hoch belastet (viele Personen und/oder hohe technische Ausstattung) und andere Bereiche sind thermisch nur sehr gering belastet. Dies führt dazu, dass besonders in der Übergangszeit im Frühjahr und im Herbst ein Teilbereich des Gebäudes gekühlt und ein anderer Teilbereich des Gebäudes geheizt werden muss. Die Wärmeverschiebung innerhalb des Gebäudes kann mit verschiedenen Technologien erreicht werden:
Nichtwohngebäude werden typischerweise sehr vielfältig und unterschiedlich genutzt. Oftmals sind einzelne Bereiche thermisch sehr hoch belastet (viele Personen und/oder hohe technische Ausstattung) und andere Bereiche sind thermisch nur sehr gering belastet. Dies führt dazu, dass besonders in der Übergangszeit im Frühjahr und im Herbst ein Teilbereich des Gebäudes gekühlt und ein anderer Teilbereich des Gebäudes geheizt werden muss. Die Wärmeverschiebung innerhalb des Gebäudes kann mit verschiedenen Technologien erreicht werden:
* Flächenhafte Systeme, die großflächig die geringen Temperaturunterschiede innerhalb des Gebäudes auf einen Wasserkreislauf übertragen können. Zum Beispiel kommen hier Kapillarrohrsysteme zum Einsatz (Forschungsvorhaben LowEx [14])
* Flächenhafte Systeme, die großflächig die geringen Temperaturunterschiede innerhalb des Gebäudes auf einen Wasserkreislauf übertragen können. Zum Beispiel kommen hier Kapillarrohrsysteme zum Einsatz (Forschungsvorhaben LowEx <ref name="Quelle_14" />)
* Drehzahlgeregelte Multi-Split-Klimasysteme für den gleichzeitigen Heiz- und Kühlbetrieb, sogenannte VRV- oder VRF-Systeme nutzen das [[Wärmepumpe]]nprinzip auch innerhalb des Gebäudes und können somit auch geringste Temperaturunterschiede für den Heiz- und Kühlbetrieb verwerten.<div style="clear: both; visibility: hidden;">dient Zeilenumbruch</div>
* Drehzahlgeregelte Multi-Split-Klimasysteme für den gleichzeitigen Heiz- und Kühlbetrieb, sogenannte VRV- oder VRF-Systeme nutzen das [[Wärmepumpe]]nprinzip auch innerhalb des Gebäudes und können somit auch geringste Temperaturunterschiede für den Heiz- und Kühlbetrieb verwerten.<div style="clear: both; visibility: hidden;">dient Zeilenumbruch</div>


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| colspan="2" | '''Wohnfläche Wohngebäude''' ||align="center"| Bestand
| colspan="2" | '''Wohnfläche Wohngebäude''' ||align="center"| Bestand
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|width="260"| 1 bis 2 Wohneinheiten ||width="260" align="right"| 1,8747 Mrd. m<sup>2</sup>||width="100" align="center"| [6] 2003
|width="260"| 1 bis 2 Wohneinheiten ||width="260" align="right"| 1,8747 Mrd. m<sup>2</sup>||width="100" align="center"| <ref name="Quelle_6" /> 2003
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|3 und mehr Wohneinheiten||align="right"| 1,3001 Mrd. m<sup>2</sup>||align="center"|
|3 und mehr Wohneinheiten||align="right"| 1,3001 Mrd. m<sup>2</sup>||align="center"|
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| class="hintergrundfarbe2" colspan="3" |'''[[Energieverbrauch]]szahlen:'''
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|valign="top"|'''[[Primärenergie]]verbrauch BRD''' ||align="right"| 14.334 PJ <br /> 3.981.000 GWh||valign="top" align="center"|[8] 2003
|valign="top"|'''[[Primärenergie]]verbrauch BRD''' ||align="right"| 14.334 PJ <br /> 3.981.000 GWh||valign="top" align="center"|<ref name="Quelle_8" /> 2003
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|'''Energiebedingte CO<sub>2</sub>-Emissionen''' ||align="right"| 833 Mio to [[CO2|CO<sub>2</sub>]]||align="center"| [9] 1999
|'''Energiebedingte CO<sub>2</sub>-Emissionen''' ||align="right"| 833 Mio to [[CO2|CO<sub>2</sub>]]||align="center"| <ref name="Quelle_9" /> 1999
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|valign="top"|'''Kälteerzeugung'''||align="right"| 66.000 GWh Strom<br />11.000 GWh andere<br />22 % davon Klimatisierung||valign="top" align="center"| [10] 2006
|valign="top"|'''Kälteerzeugung'''||align="right"| 66.000 GWh Strom<br />11.000 GWh andere<br />22 % davon Klimatisierung||valign="top" align="center"| <ref name="Quelle_10" /> 2006
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| ||align="right"|3.500 GWh Strom <br />Kälte für Klimatisierung von Büros||valign="top" align="center"| [12] 2006
| ||align="right"|3.500 GWh Strom <br />Kälte für Klimatisierung von Büros||valign="top" align="center"| <ref name="Quelle_12" /> 2006
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| valign="top" |'''[[Regenerative Energie]]n'''||align="right"| 11 % an Stromproduktion<br />25 % in 2020 (Schätzung)||valign="top" align="center"| [11] 2007
| valign="top" |'''[[Regenerative Energie]]n'''||align="right"| 11 % an Stromproduktion<br />25 % in 2020 (Schätzung)||valign="top" align="center"| <ref name="Quelle_11" /> 2007
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| '''Heizenergiebedarf Wohngebäude'''||align="right"|[[Endenergie]] 603.889 GWh||align="center"|[16] 2005
| '''Heizenergiebedarf Wohngebäude'''||align="right"|[[Endenergie]] 603.889 GWh||align="center"|<ref name="Quelle_16" /> 2005
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| '''Raumwärme GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 193.000 GWh||align="center"| [16] 2005
| '''Raumwärme GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 193.000 GWh||align="center"| <ref name="Quelle_16" /> 2005
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| '''Kühlen und Lüften GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 21.444 GWh||align="center"| [16] 2005
| '''Kühlen und Lüften GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 21.444 GWh||align="center"| <ref name="Quelle_16" /> 2005
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| class="hintergrundfarbe2" colspan="3" |'''[[CO2|CO<sub>2</sub>]]-Faktoren'''
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===Einzelnachweise===
===Einzelnachweise===
<references />
<references>
<references />
<ref name="Quelle_1">Wolkenhauer, Henning, Franzke, Albers, Hindenburg: ''Energieeinsparung durch Einbeziehung solarunterstützter Klimatisierung in zukünftige Planungsprozesse'', FIA Bericht Nummer 68, 2002</ref>
 
<ref name="Quelle_2">Schätzung der Marktzahlen nach EUROVENT Jahr 2000</ref>
[1]
<ref name="Quelle_3">E. Beck: ''Energieverbrauch, -einsparpotenzial und -grenzwerte von Lüftungsanlagen'' FIA-Bericht Nr. 86, 2000</ref>
[2]
<ref name="Quelle_4">www.raumkuehlsysteme.de - ''Raumkühlung durch flächenorientierte Systeme''</ref>
[3]
<ref name="Quelle_5">H.M. Hellmann: ''Geothermisches Heizen und Kühlen von Bürogebäuden''</ref>
[4] <ref>www.raumkuehlsysteme.de - ''Raumkühlung durch flächenorientierte Systeme''</ref>
<ref name="Quelle_6">Forsa, ''Erhebung des [[Energieverbrauch]]s der privaten Haushalte für das Jahr 2003''</ref>
[5] <ref>H.M. Hellmann: ''Geothermisches Heizen und Kühlen von Bürogebäuden''</ref>
<ref name="Quelle_7">[[DIN V 18599]] - Energetische Bewertung von Gebäuden - Berechnung des Nutz-, End- und [[Primärenergie]]bedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung, 2005</ref>
[6] <ref>Forsa, ''Erhebung des [[Energieverbrauch]]s der privaten Haushalte für das Jahr 2003''</ref>
<ref name="Quelle_8">''Innovation und neue Energietechnologien'' - Das 5. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung, Juli 2005</ref>
[7] <ref>[[DIN V 18599]] - Energetische Bewertung von Gebäuden - Berechnung des Nutz-, End- und [[Primärenergie]]bedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung, 2005</ref>
<ref name="Quelle_9">''Für eine zukunftsfähige Energieversorgung - Nachhaltige Energiepolitik'' - Energiebericht, [[BMWi]] Oktober 2001</ref>
[8] <ref>''Innovation und neue Energietechnologien'' - Das 5. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung, Juli 2005</ref>
<ref name="Quelle_10">''Verbrauchsfaktor Kälteerzeugung'' HLH, Bd.57 Nr. 12/2006</ref>
[9] <ref>''Für eine zukunftsfähige Energieversorgung - Nachhaltige Energiepolitik'' - Energiebericht, [[BMWi]] Oktober 2001</ref>
<ref name="Quelle_11">Pressemitteilung BMU Nr. 013/07, 15.01.2007</ref>
[10] <ref>''Verbrauchsfaktor Kälteerzeugung'' HLH, Bd.57 Nr. 12/2006</ref>
<ref name="Quelle_12">''Verdunstungskühlung auch für Gebäude''; Hubert Sturies, Jens Panenberg CCI 5/2006</ref>
[11] <ref>Pressemitteilung BMU Nr. 013/07, 15.01.2007</ref>
<ref name="Quelle_13">''Passive Kühlung mit Nachtlüftung'', [[BINE]] Themeninfo I/03</ref>
[12] <ref>''Verdunstungskühlung auch für Gebäude''; Hubert Sturies, Jens Panenberg CCI 5/2006</ref>
<ref name="Quelle_14">''Forschungsvorhaben LowEx, Niedrigexergiesysteme für die Heiz- und Raumlufttechnik''; Prof. Müller, HRI TU Berlin, Hamburg 2006</ref>
[13] <ref>''Passive Kühlung mit Nachtlüftung'', [[BINE]] Themeninfo I/03</ref>
<ref name="Quelle_15">''Zukünftige Anforderungen an die Klimatechnik''; Prof. Pfeiffenberger, FGK, Oktober 2004</ref>
[14] <ref>''Forschungsvorhaben LowEx, Niedrigexergiesysteme für die Heiz- und Raumlufttechnik''; Prof. Müller, HRI TU Berlin, Hamburg 2006</ref>
<ref name="Quelle_16">''Energieszenarien für den Energiegipfel 2007'', EWI und prognos</ref>
[15] <ref>''Zukünftige Anforderungen an die Klimatechnik''; Prof. Pfeiffenberger, FGK, Oktober 2004</ref>
</references>
[16] <ref>''Energieszenarien für den Energiegipfel 2007'', EWI und prognos</ref>


===Quelle===
===Quelle===