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Regenerative Energien in Klima-/Lüftungstechnik: Unterschied zwischen den Versionen
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Regenerative Energien in Klima-/Lüftungstechnik (Quelltext anzeigen)
Version vom 25. März 2011, 18:25 Uhr
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'''Alleine die heute verfügbaren Technologien zur Nutzung der [[regenerativen Energie]]n in der Klima- und Lüftungstechnik können rund 9% zur Erreichung der Klimaschutzziele der Bundesregierung bis 2020 beitragen.''' | '''Alleine die heute verfügbaren Technologien zur Nutzung der [[Regenerative Energie|regenerativen Energie]]n in der Klima- und Lüftungstechnik können rund 9% zur Erreichung der Klimaschutzziele der Bundesregierung bis 2020 beitragen.''' | ||
Damit leistet die Klima- und Lüftungstechnik einen wesentlichen Betrag zur '''Energieeinsparung''', '''[[CO2-Einsparung|CO<sub>2</sub> – Reduktion]]''' , '''Ressourcenschonung''' und zum '''Klimaschutz''' | Damit leistet die Klima- und Lüftungstechnik einen wesentlichen Betrag zur '''Energieeinsparung''', '''[[CO2-Einsparung|CO<sub>2</sub> – Reduktion]]''' , '''Ressourcenschonung''' und zum '''Klimaschutz''' | ||
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Mit einem Anstieg des Anteils von erneuerbaren Energien im Wärme- und Kältebereich soll ein erheblicher Beitrag zur europäischen Energieversorgungssicherheit, zur Schaffung neuer Arbeitsplätze und zur Verbesserung der Umwelt geleistet werden. Weiterhin soll eine signifikante Reduzierung der Nachfrage in Europa nach konventionellen Energien, des allgemeinen [[Energieverbrauch]]s der EU im Heiz- und Kühlbereich, der Abhängigkeit insbesondere von Öl und Gas und zur Senkung der Energiekosten für die privaten und gewerblichen Verbraucher erreicht werden. | Mit einem Anstieg des Anteils von erneuerbaren Energien im Wärme- und Kältebereich soll ein erheblicher Beitrag zur europäischen Energieversorgungssicherheit, zur Schaffung neuer Arbeitsplätze und zur Verbesserung der Umwelt geleistet werden. Weiterhin soll eine signifikante Reduzierung der Nachfrage in Europa nach konventionellen Energien, des allgemeinen [[Energieverbrauch]]s der EU im Heiz- und Kühlbereich, der Abhängigkeit insbesondere von Öl und Gas und zur Senkung der Energiekosten für die privaten und gewerblichen Verbraucher erreicht werden. | ||
Mit dem vorliegenden Status-Report Nr. 10 „Regenerative Energien in der Klima- und Lüftungstechnik“ zeigt das Fachinstitut Gebäude-Klima e.V. als wesentlicher Verband der deutschen Klima- und Lüftungstechnik in Industrie und Wissenschaft die verschiedenen Systeme und Verfahren zur Nutzung von [[Regenerativen Energie]]n in der Klima- und | Mit dem vorliegenden Status-Report Nr. 10 „Regenerative Energien in der Klima- und Lüftungstechnik“ zeigt das Fachinstitut Gebäude-Klima e.V. als wesentlicher Verband der deutschen Klima- und Lüftungstechnik in Industrie und Wissenschaft die verschiedenen Systeme und Verfahren zur Nutzung von [[Regenerative Energie|Regenerativen Energie]]n in der Klima- und | ||
Lüftungstechnik auf. Das Fachinstitut Gebäude Klima e.V. setzt sich für den Grundsatz der Energieeffizienz und die verstärkte Verwendung von [[Regenerativen Energie]]n unter Berücksichtigung der Behaglichkeit, des Raumkomforts, der Hygiene und der Gesundheit der Nutzer ein. | Lüftungstechnik auf. Das Fachinstitut Gebäude Klima e.V. setzt sich für den Grundsatz der Energieeffizienz und die verstärkte Verwendung von [[Regenerative Energie|Regenerativen Energie]]n unter Berücksichtigung der Behaglichkeit, des Raumkomforts, der Hygiene und der Gesundheit der Nutzer ein. | ||
Das Fachinstitut Gebäude-Klima e.V. wünscht sich Rahmenbedingungen für eine technologie- und energieträgerneutrale Förderung und eine Beschleunigung bei der Implementierung der hohen Energieeinsparpotenziale in den Neubau und in den Gebäudebestand. | Das Fachinstitut Gebäude-Klima e.V. wünscht sich Rahmenbedingungen für eine technologie- und energieträgerneutrale Förderung und eine Beschleunigung bei der Implementierung der hohen Energieeinsparpotenziale in den Neubau und in den Gebäudebestand. | ||
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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 | 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 | 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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* Sorptionsklimasysteme mit festen Absorbern | * Sorptionsklimasysteme mit festen Absorbern | ||
* Sorptionsklimasysteme mit flüssigen Absorbern | * Sorptionsklimasysteme mit flüssigen Absorbern | ||
Beide Verfahren arbeiten nach dem selben Prinzip. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, dass bei festen Absorbern der Absorber wechselweise von Zuluft und von Regenerationsluft durchströmt werden muss, während bei flüssigen Systemen die Absorptionsflüssigkeit zwischen Absorption und Regeneration gepumpt werden kann. | Beide Verfahren arbeiten nach dem selben Prinzip. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, dass bei festen Absorbern der Absorber wechselweise von Zuluft und von Regenerationsluft durchströmt werden muss, während bei flüssigen Systemen die Absorptionsflüssigkeit zwischen [[Absorption]] und Regeneration gepumpt werden kann. | ||
Damit der Prozess kontinuierlich ablaufen kann, muss das Wasser aus den | Damit der Prozess kontinuierlich ablaufen kann, muss das Wasser aus den [[Absorption]]smedien wieder entfernt werden. Diese Austreibung geschieht durch Wärmezufuhr. Vorteilhaft bei beiden Systemen ist, dass keine sehr hohen Temperaturen für das Austreiben des Wassers notwendig sind und deshalb sehr einfach solare Wärme oder Niedertemperaturabwärme aus industriellen Prozessen und [[Kraft-Wärme-Kopplung]]sanlagen verwendet werden kann. | ||
Beide Verfahren können somit überall dort eingesetzt werden, wo die Luft gekühlt und ggf. entfeuchtet werden soll. Prinzipbedingt ist bei diesen Systemen gleichzeitig eine sehr effiziente Wärme- und ggf. auch Feuchterückgewinnung vorhanden (vergl. [[#Luft/Luft – Wärmerückgewinnung|Abschnitt 5.1 Luft/Luft – Wärmerückgewinnung]]). Dies ermöglicht auch einen energieeffizienten Betrieb im Winter. | Beide Verfahren können somit überall dort eingesetzt werden, wo die Luft gekühlt und ggf. entfeuchtet werden soll. Prinzipbedingt ist bei diesen Systemen gleichzeitig eine sehr effiziente Wärme- und ggf. auch Feuchterückgewinnung vorhanden (vergl. [[#Luft/Luft – Wärmerückgewinnung|Abschnitt 5.1 Luft/Luft – Wärmerückgewinnung]]). Dies ermöglicht auch einen energieeffizienten Betrieb im Winter. | ||
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;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Sorptionsklimasysteme | ;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Sorptionsklimasysteme | ||
Nach einer Erhebung von Beck im Jahr 2000 | 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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=====[[Sorptionsklimasystem - Absorber flüssig|Sorptionsklimasysteme mit flüssigen Absorbern]]===== | =====[[Sorptionsklimasystem - Absorber flüssig|Sorptionsklimasysteme mit flüssigen 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 | | [[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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Eine weitere Verbreitung haben derartige Systeme im Bereich der [[Wohnungslüftung]] gefunden. Dort steht üblicherweise der notwendige Platz zur Verfügung, und die Dimensionen erlauben einen kostengünstigen Einsatz von geeigneten Rohrmaterialien und Systemausführungen. | Eine weitere Verbreitung haben derartige Systeme im Bereich der [[Wohnungslüftung]] gefunden. Dort steht üblicherweise der notwendige Platz zur Verfügung, und die Dimensionen erlauben einen kostengünstigen Einsatz von geeigneten Rohrmaterialien und Systemausführungen. | ||
Vielfach werden auch größere [[ | Vielfach werden auch größere [[Lüftungsanlage]] an Erdreich-Luft-Wärmeübertrager angeschlossen. Die dort verwendeten Rohrmaterialien (oftmals Abwasserrohre aus Beton) sind aber kritisch bezüglich einer ausreichenden Lufthygiene anzusehen.<div style="clear: both; visibility: hidden;">dient Zeilenumbruch</div> | ||
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| [[Bild:Luft energie pe-einsparung erdreich-waermeuebertragung.gif|thumb|upright=2|Energieeinsparpotenziale durch Erdreich-Wärmeübertrager]] | | [[Bild:Luft energie pe-einsparung erdreich-waermeuebertragung.gif|thumb|upright=2|Energieeinsparpotenziale durch Erdreich-Wärmeübertrager]] | ||
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| [[Bild:Luft energie co2-einsparung erdreich-waermeuebertragung.gif|thumb|upright=2|[[CO2-Einsparung|CO<sub>2</sub>-Minderung]] durch Erdreich-Wärmeübertrager im Wohnungsbau]] | | [[Bild:Luft energie co2-einsparung erdreich-waermeuebertragung.gif|thumb|upright=2|[[CO2-Einsparung|CO<sub>2</sub>-Minderung]] durch Erdreich-Wärmeübertrager im Wohnungsbau]] | ||
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;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Erdreich-Wärmeübertrager bei | ;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch Erdreich-Wärmeübertrager bei [[Lüftungsanlage]]n im Wohnungsbau | ||
Das Diagramm zeigt die mögliche [[Primärenergie]]einsparung, wenn | Das Diagramm zeigt die mögliche [[Primärenergie]]einsparung, wenn [[Lüftungsanlage]]n im Wohnungsbau mit Erdreich-Wärmeübertrager ausgerüstet werden. Nimmt man beispielsweise an, dass zu einem zukünftigen Zeitpunkt 10 % des gesamten Gebäudebestandes mit [[Lüftungsanlage]]n ausgerüstet sind, dann ergeben sich beim Einbau von Erdreich- | ||
Wärmeübertragern zusätzliche Energieeinsparungen von 729 GWh pro Jahr | Wärmeübertragern zusätzliche Energieeinsparungen von 729 GWh pro Jahr <ref name="Quelle_6" />, <ref name="Quelle_7" />. | ||
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;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch die Nutzung des Erdreiches als Wärmesenke bei der Klimakaltwassererzeugung. | ;Mögliche [[Primärenergie]]einsparung durch die Nutzung des Erdreiches als Wärmesenke bei der Klimakaltwassererzeugung. | ||
Analog der Schätzung der pro Jahr in Deutschland verkauften Kaltwassererzeuger | Analog der Schätzung der pro Jahr in Deutschland verkauften Kaltwassererzeuger <ref name="Quelle_2" /> und den Abschätzungen nach [[#Thermische Kälteerzeugung – Klimakaltwassererzeugung aus Solarenergie|Abschnitt 2.1 -Thermische Kälteerzeugung ...]] beträgt der Gesamtstrombedarf der jährlich neu verkauften Kaltwassererzeuger für die Gebäudeklimatisierung ca. 263 GWh [[Primärenergie]] (PE) (Neubau und Sanierung). | ||
Das Diagramm zeigt die Auswirkungen auf den [[Energiebedarf]] unter der Annahme, dass 10 bis 30 % der neu ausgelieferten Kaltwassersysteme (Neubau und Sanierung) mit einer [[Geothermie|geothermischen]] Rückkühlung ausgestattet werden. | Das Diagramm zeigt die Auswirkungen auf den [[Energiebedarf]] unter der Annahme, dass 10 bis 30 % der neu ausgelieferten Kaltwassersysteme (Neubau und Sanierung) mit einer [[Geothermie|geothermischen]] Rückkühlung ausgestattet werden. | ||
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* '''Offene Kühltürme''': Das zu kühlende Wasser wird mittels Sprühdüsen über Kunststoff-Rieseleinbauten verteilt. Das Kühlwasser ist offen in direktem Kontakt mit der Luft. Es erfolgt eine sensible und latente Wärmeübertragung an die Außenluft. | * '''Offene Kühltürme''': Das zu kühlende Wasser wird mittels Sprühdüsen über Kunststoff-Rieseleinbauten verteilt. Das Kühlwasser ist offen in direktem Kontakt mit der Luft. Es erfolgt eine sensible und latente Wärmeübertragung an die Außenluft. | ||
* '''Geschlossene Kühltürme''': Die zu kühlende Flüssigkeit (Wasser oder [[Glykol]]-Wasser-Mischung) zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf in einem Wärmeübertrager. Dieser wird von außen mit einem separaten Kreislauf mit Wasser besprüht. Es erfolgt eine sensible und latente Wärmeübertragung an die Außenluft. | * '''Geschlossene Kühltürme''': Die zu kühlende Flüssigkeit (Wasser oder [[Glykole|Glykol]]-Wasser-Mischung) zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf in einem Wärmeübertrager. Dieser wird von außen mit einem separaten Kreislauf mit Wasser besprüht. Es erfolgt eine sensible und latente Wärmeübertragung an die Außenluft. | ||
* '''Trockene Rückkühlung''': Wasser zirkuliert nur in einem geschlossen Kreislauf, und der Wärmetauscher wird nicht besprüht. Es erfolgt nur eine sensible Wärmeübertragung an die Außenluft. | * '''Trockene Rückkühlung''': Wasser zirkuliert nur in einem geschlossen Kreislauf, und der Wärmetauscher wird nicht besprüht. Es erfolgt nur eine sensible Wärmeübertragung an die Außenluft. | ||
* '''Hybride Kühltürme''': Ein hybrider Kühlturm ist eine Kombination von geschlossenem und trockenem Rückkühler. Je nach Außenkonditionen erfolgt die Wärmeübertragung sensibel, latent oder in Kombination. | * '''Hybride Kühltürme''': Ein hybrider Kühlturm ist eine Kombination von geschlossenem und trockenem Rückkühler. Je nach Außenkonditionen erfolgt die Wärmeübertragung sensibel, latent oder in Kombination. | ||
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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 | | [[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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=====[[Verdunstungskühlung indirekt mit Abluft|Indirekte Verdunstungskühlung mit Abluft]]===== | =====[[Verdunstungskühlung indirekt mit Abluft|Indirekte Verdunstungskühlung mit Abluft]]===== | ||
- ''Dieser | - ''Dieser Abschnitt ist ausgelagert, siehe: [[Verdunstungskühlung indirekt mit Abluft|Indirekte Verdunstungskühlung mit Abluft]]'' | ||
=====[[Verdunstungskühlung indirekt mit Außenluft|Indirekte Verdunstungskühlung mit Außenluft]]===== | =====[[Verdunstungskühlung indirekt mit Außenluft|Indirekte Verdunstungskühlung mit Außenluft]]===== | ||
- ''Dieser | - ''Dieser Abschnitt ist ausgelagert, siehe: [[Verdunstungskühlung indirekt mit Außenluft|Indirekte Verdunstungskühlung mit Außenluft]]'' | ||
=====Einsparpotenziale durch die indirekte Verdunstungskühlung===== | =====Einsparpotenziale durch die indirekte Verdunstungskühlung===== | ||
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;[[Wärmerückgewinnung]] ist eine [[Regenerative Energie]]quelle! | ;[[Wärmerückgewinnung]] ist eine [[Regenerative Energie]]quelle! | ||
Oft stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage, ob die [[Wärmerückgewinnung]] aus der [[Lüftung]] eine [[Regenerative Energie]]quelle darstellt. Diese Frage ist zunächst nicht so einfach zu beantworten und ist stets eine Frage der gewählten Bilanzgrenze. Man kann jedoch Folgendes feststellen: | Oft stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage, ob die [[Wärmerückgewinnung]] aus der [[Lüftung]] eine [[Regenerative Energie]]quelle darstellt. Diese Frage ist zunächst nicht so einfach zu beantworten und ist stets eine Frage der gewählten Bilanzgrenze. Man kann jedoch Folgendes feststellen: | ||
# Die Wärmequelle Außenluft wird üblicherweise als [[Regenerative Energie]]quelle angesehen (Bsp Außenluft-[[Wärmepumpe]] zur Beheizung). Damit ist die Außenluft eine Umweltenergie und die Abluft einer Lüftungsanlage wird zur Außenluft, wenn sie das Gebäude verlässt. Die Nutzung der Abluft als Wärmequelle ist aufgrund des höheren Temperaturniveaus in jedem Fall effizienter als die Nutzung der Außenluft. | # Die Wärmequelle Außenluft wird üblicherweise als [[Regenerative Energie]]quelle angesehen (Bsp Außenluft-[[Wärmepumpe]] zur Beheizung). Damit ist die Außenluft eine Umweltenergie und die Abluft einer [[Lüftungsanlage]] wird zur Außenluft, wenn sie das Gebäude verlässt. Die Nutzung der Abluft als Wärmequelle ist aufgrund des höheren Temperaturniveaus in jedem Fall effizienter als die Nutzung der Außenluft. | ||
# Ein großer Teil der inneren Wärmequellen in Gebäuden stammt aus regenerativen Quellen: | # Ein großer Teil der inneren Wärmequellen in Gebäuden stammt aus regenerativen Quellen: | ||
## [[Passive Solarnutzung|Passive solare Gewinne]] über die Verglasung (100 % regenerativ) | ## [[Passive Solarnutzung|Passive solare Gewinne]] über die Verglasung (100 % regenerativ) | ||
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Wärmerückgewinner übertragen die Wärme (oder Kälte) der Abluft auf die Außenluft. Mit Sorptionsrotoren wird zusätzlich auch Feuchte übertragen. Dadurch kann nicht nur weitere Energie eingespart werden; auch die Investition für die Kälteerzeugung wird erheblich reduziert. | Wärmerückgewinner übertragen die Wärme (oder Kälte) der Abluft auf die Außenluft. Mit Sorptionsrotoren wird zusätzlich auch Feuchte übertragen. Dadurch kann nicht nur weitere Energie eingespart werden; auch die Investition für die Kälteerzeugung wird erheblich reduziert. | ||
;Systeme | ;Systeme | ||
Man unterscheidet rekuperative (Wärmeleitung) und regenerative (Wärmespeicherung) Verfahren. Folgende Systeme werden eingesetzt (Stückprozente): | Man unterscheidet rekuperative ([[Wärmeleitung]]) und regenerative ([[Wärmespeicherfähigkeit|Wärmespeicherung]]) Verfahren. Folgende Systeme werden eingesetzt (Stückprozente): | ||
* Plattenwärmeaustauscher (ca. 40 %) | * Plattenwärmeaustauscher (ca. 40 %) | ||
* Rotationswärmeaustauscher (ca. 30 %) | * Rotationswärmeaustauscher (ca. 30 %) | ||
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| [[Bild:Luft energie luft-luft warmerueckgewinnung1.gif|thumb|upright=2|Luft/Luft – Wärmerückgewinnung]] | | [[Bild:Luft energie luft-luft warmerueckgewinnung1.gif|thumb|upright=2|Luft/Luft – Wärmerückgewinnung]] | ||
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[[Wärmerückgewinnung]] aus der Abluft ist die effizienteste Möglichkeit zur Energieeinsparung in | [[Wärmerückgewinnung]] aus der Abluft ist die effizienteste Möglichkeit zur Energieeinsparung in [[Lüftungsanlage]]n. Daraus resultieren aber noch weitere Vorteile: | ||
* geringere Betriebskosten → Wirtschaftlichkeit | * geringere Betriebskosten → Wirtschaftlichkeit | ||
* reduzierte Schadstoffemissionen → Umweltschutz | * reduzierte Schadstoffemissionen → Umweltschutz | ||
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=====[[Wärmerückgewinnung - Nichtwohnbereich|Wärmerückgewinnung im Nichtwohnbereich]]===== | =====[[Wärmerückgewinnung - Nichtwohnbereich|Wärmerückgewinnung im Nichtwohnbereich]]===== | ||
- ''Dieser | - ''Dieser Abschnitt ist ausgelagert, siehe: [[Wärmerückgewinnung - Nichtwohnbereich|Wärmerückgewinnung im Nichtwohnbereich]]'' | ||
=====[[Wärmerückgewinnung - Wohnbereich|Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung im Wohnbereich]]===== | =====[[Wärmerückgewinnung - Wohnbereich|Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung im Wohnbereich]]===== | ||
- ''Dieser | - ''Dieser Abschnitt ist ausgelagert, siehe: [[Wärmerückgewinnung - Wohnbereich|Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung im Wohnbereich]]'' | ||
<div style="clear: both; visibility: hidden;">dient Zeilenumbruch</div> | <div style="clear: both; visibility: hidden;">dient Zeilenumbruch</div> | ||
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| [[Bild:Luft energie kompaktgeraet.gif|thumb|upright=2|Schema Kompaktgerät zur Abluftwärmenutzung im [[Passivhaus]] mit [[Wärmerückgewinnung]], [[Wärmepumpe]], Trinkwarmwasserspeicher und Solareinbindung]] | | [[Bild:Luft energie kompaktgeraet.gif|thumb|upright=2|Schema Kompaktgerät zur Abluftwärmenutzung im [[Passivhaus]] mit [[Wärmerückgewinnung]], [[Wärmepumpe]], Trinkwarmwasserspeicher und Solareinbindung]] | ||
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[[Wärmepumpe]]n sind grundsätzlich dazu geeignet, die folgenden [[regenerativen Energie]]quellen oder Umweltenergiequellen zu nutzen: | [[Wärmepumpe]]n sind grundsätzlich dazu geeignet, die folgenden [[Regenerative Energie|regenerativen Energie]]quellen oder Umweltenergiequellen zu nutzen: | ||
* Erdreich | * Erdreich | ||
* Außenluft | * Außenluft | ||
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====Wärmeverschiebung im Gebäude==== | ====Wärmeverschiebung im Gebäude==== | ||
{|align="right" | {|align="right" | ||
| [[Bild:Luft energie waermeverschiebung.gif|thumb|upright=2|Wärmeverschiebung mittels Flächensystemen | | [[Bild:Luft energie waermeverschiebung.gif|thumb|upright=2|Wärmeverschiebung mittels Flächensystemen <ref name="Quelle_14" /> oder VRV-Klimasystemen <ref name="Quelle_15" />]] | ||
|} | |} | ||
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 | * 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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====Gasmotorische Klimageräte==== | ====Gasmotorische Klimageräte==== | ||
Schon heute stehen gasmotorisch betriebene Klimageräte (Erdgas) zur Verfügung. Statt eines Elektromotors treibt ein Gasmotor den Verdichter des Klimaprozesses an. Durch zukünftige Anpassungen am Gasmotor ist auch eine Verwendung von [[Biogas]] oder anderen synthetischen Kraftstoffen möglich. Damit werden neben der Nutzung von [[Regenerativen Energie]]quellen auch die Stromnetze insbesondere in den Sommermonaten entlastet. | Schon heute stehen gasmotorisch betriebene Klimageräte (Erdgas) zur Verfügung. Statt eines Elektromotors treibt ein Gasmotor den Verdichter des Klimaprozesses an. Durch zukünftige Anpassungen am Gasmotor ist auch eine Verwendung von [[Biogas]] oder anderen synthetischen Kraftstoffen möglich. Damit werden neben der Nutzung von [[Regenerative Energie|Regenerativen Energie]]quellen auch die Stromnetze insbesondere in den Sommermonaten entlastet. | ||
====Gas-Absorptionswärmepumpen für Heizen und Kühlen==== | ====Gas-Absorptionswärmepumpen für Heizen und Kühlen==== | ||
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===Zusammenfassende Einsparpotenziale Szenario 30 %=== | ===Zusammenfassende Einsparpotenziale Szenario 30 %=== | ||
Im Folgenden ist ein Szenario bis zum Jahr 2020 dargestellt, bei dem durch verbesserte wirtschaftliche, öffentlichkeitswirksame und verordnungsrechtliche Rahmenbedingungen der Einsatz von [[Regenerativen Energie]]n in der Klima- und Lüftungstechnik so gefördert wird, dass etwa 30 % des Marktes jedes Jahr durch diese Maßnahmen entwickelt werden. | Im Folgenden ist ein Szenario bis zum Jahr 2020 dargestellt, bei dem durch verbesserte wirtschaftliche, öffentlichkeitswirksame und verordnungsrechtliche Rahmenbedingungen der Einsatz von [[Regenerative Energie|Regenerativen Energie]]n in der Klima- und Lüftungstechnik so gefördert wird, dass etwa 30 % des Marktes jedes Jahr durch diese Maßnahmen entwickelt werden. | ||
Im Einzelnen sind dies: | Im Einzelnen sind dies: | ||
* 30 % der jährlich neu verkauften Kaltwassersysteme werden mit solarer Wärme oder Abwärme betrieben. | * 30 % der jährlich neu verkauften Kaltwassersysteme werden mit solarer Wärme oder Abwärme betrieben. | ||
* 30 % der jährlich neu verkauften zentralen Klimageräte mit Kühlungs- und Lüftungsfunktion werden mit sorptionsgestützten Kühlsystemen ausgestattet, die solare Wärme oder Abwärme für die Kälteerzeugung nutzen oder auch Abluftbefeuchtung für die Kühlung einsetzen. | * 30 % der jährlich neu verkauften zentralen Klimageräte mit Kühlungs- und Lüftungsfunktion werden mit sorptionsgestützten Kühlsystemen ausgestattet, die solare Wärme oder Abwärme für die Kälteerzeugung nutzen oder auch Abluftbefeuchtung für die Kühlung einsetzen. | ||
* 30 % der jährlich neu verkauften Klimakaltwassersysteme nutzen die [[Geothermie|geothermische]] „Kühlenergie“ oder nutzen das Erdreich als Wärmesenke und sind mit Einrichtungen zur freien Kühlung ausgestattet. | * 30 % der jährlich neu verkauften Klimakaltwassersysteme nutzen die [[Geothermie|geothermische]] „Kühlenergie“ oder nutzen das Erdreich als Wärmesenke und sind mit Einrichtungen zur freien Kühlung ausgestattet. | ||
* Bis zum Jahr 2020 sind 30 % der Wohngebäude mit | * Bis zum Jahr 2020 sind 30 % der Wohngebäude mit [[Lüftungsanlage]]n mit [[Wärmerückgewinnung]] ausgestattet, die auch das Erdreich im Winter nutzen. | ||
* Der mittlere thermische Nutzungsgrad der [[Wärmerückgewinnung]] der jährlich neu verkauften Lüftungszentralgeräte steigt von derzeit ca. 25 % auf ca. 75 %. | * Der mittlere thermische Nutzungsgrad der [[Wärmerückgewinnung]] der jährlich neu verkauften Lüftungszentralgeräte steigt von derzeit ca. 25 % auf ca. 75 %. | ||
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| colspan="2" | '''Wohnfläche Wohngebäude''' ||align="center"| Bestand | | colspan="2" | '''Wohnfläche Wohngebäude''' ||align="center"| Bestand | ||
|- | |- | ||
|width="260"| 1 bis 2 Wohneinheiten ||width="260" align="right"| 1,8747 Mrd. m<sup>2</sup>||width="100" align="center"| | |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 | ||
|- | |- | ||
|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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|'''Lüftungszentralgeräte'''||align="right"| 38.000 St. ||align="center"| Verkauf pro Jahr | |'''Lüftungszentralgeräte'''||align="right"| 38.000 St. ||align="center"| Verkauf pro Jahr | ||
|- | |- | ||
|Luftleistung gesamt||align="right"| 658.000.000 m<sup>3</sup>/h||align="center"| | |Luftleistung gesamt||align="right"| 658.000.000 m<sup>3</sup>/h||align="center"| <ref name="Quelle_3" /> 1997 | ||
|- | |- | ||
|colspan="2" |'''Kältemaschinen'''||align="center"| Verkauf pro Jahr | |colspan="2" |'''Kältemaschinen'''||align="center"| Verkauf pro Jahr | ||
|- | |- | ||
|Wassergekühlte Kältemaschinen||align="right"| 413.460 kW||align="center"| | |Wassergekühlte Kältemaschinen||align="right"| 413.460 kW||align="center"| <ref name="Quelle_2" /> | ||
|- | |- | ||
|Luftgekühlte Kältemaschinen||align="right"| 480.322 kW||align="center"| | |Luftgekühlte Kältemaschinen||align="right"| 480.322 kW||align="center"| | ||
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| class="hintergrundfarbe2" colspan="3" |'''[[Energieverbrauch]]szahlen:''' | | class="hintergrundfarbe2" colspan="3" |'''[[Energieverbrauch]]szahlen:''' | ||
|- | |- | ||
|valign="top"|'''[[Primärenergie]]verbrauch BRD''' ||align="right"| 14.334 PJ <br /> 3.981.000 GWh||valign="top" align="center"| | |valign="top"|'''[[Primärenergie]]verbrauch BRD''' ||align="right"| 14.334 PJ <br /> 3.981.000 GWh||valign="top" align="center"|<ref name="Quelle_8" /> 2003 | ||
|- | |- | ||
|'''Energiebedingte CO<sub>2</sub>-Emissionen''' ||align="right"| 833 Mio to [[CO2|CO<sub>2</sub>]]||align="center"| | |'''Energiebedingte CO<sub>2</sub>-Emissionen''' ||align="right"| 833 Mio to [[CO2|CO<sub>2</sub>]]||align="center"| <ref name="Quelle_9" /> 1999 | ||
|- | |- | ||
|valign="top"|'''Kälteerzeugung'''||align="right"| 66.000 GWh Strom<br />11.000 GWh andere<br />22 % davon Klimatisierung||valign="top" align="center"| | |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 | ||
|- | |- | ||
| ||align="right"|3.500 GWh Strom <br />Kälte für Klimatisierung von Büros||valign="top" align="center"| | | ||align="right"|3.500 GWh Strom <br />Kälte für Klimatisierung von Büros||valign="top" align="center"| <ref name="Quelle_12" /> 2006 | ||
|- | |- | ||
| valign="top" |'''[[Regenerative Energie]]n'''||align="right"| 11 % an Stromproduktion<br />25 % in 2020 (Schätzung)||valign="top" align="center"| | | valign="top" |'''[[Regenerative Energie]]n'''||align="right"| 11 % an Stromproduktion<br />25 % in 2020 (Schätzung)||valign="top" align="center"| <ref name="Quelle_11" /> 2007 | ||
|- | |- | ||
| '''Heizenergiebedarf Wohngebäude'''||align="right"|[[Endenergie]] 603.889 GWh||align="center"| | | '''Heizenergiebedarf Wohngebäude'''||align="right"|[[Endenergie]] 603.889 GWh||align="center"|<ref name="Quelle_16" /> 2005 | ||
|- | |- | ||
| '''Raumwärme GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 193.000 GWh||align="center"| | | '''Raumwärme GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 193.000 GWh||align="center"| <ref name="Quelle_16" /> 2005 | ||
|- | |- | ||
| '''Kühlen und Lüften GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 21.444 GWh||align="center"| | | '''Kühlen und Lüften GHD'''||align="right"| [[Endenergie]] 21.444 GWh||align="center"| <ref name="Quelle_16" /> 2005 | ||
|- | |- | ||
| class="hintergrundfarbe2" colspan="3" |'''[[CO2|CO<sub>2</sub>]]-Faktoren''' | | class="hintergrundfarbe2" colspan="3" |'''[[CO2|CO<sub>2</sub>]]-Faktoren''' | ||
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|} | |} | ||
=== | |||
===Einzelnachweise=== | |||
<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> | |||
<ref name="Quelle_3">E. Beck: ''Energieverbrauch, -einsparpotenzial und -grenzwerte von Lüftungsanlagen'' FIA-Bericht Nr. 86, 2000</ref> | |||
<ref name="Quelle_4">www.raumkuehlsysteme.de - ''Raumkühlung durch flächenorientierte Systeme''</ref> | |||
<!--<ref name="Quelle_5">H.M. Hellmann: ''Geothermisches Heizen und Kühlen von Bürogebäuden''</ref>--> | |||
<ref name="Quelle_6">Forsa, ''Erhebung des [[Energieverbrauch]]s der privaten Haushalte für das Jahr 2003''</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> | |||
<ref name="Quelle_8">''Innovation und neue Energietechnologien'' - Das 5. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung, Juli 2005</ref> | |||
<ref name="Quelle_9">''Für eine zukunftsfähige Energieversorgung - Nachhaltige Energiepolitik'' - Energiebericht, [[BMWi]] Oktober 2001</ref> | |||
<ref name="Quelle_10">''Verbrauchsfaktor Kälteerzeugung'' HLH, Bd.57 Nr. 12/2006</ref> | |||
<ref name="Quelle_11">Pressemitteilung BMU Nr. 013/07, 15.01.2007</ref> | |||
<ref name="Quelle_12">''Verdunstungskühlung auch für Gebäude''; Hubert Sturies, Jens Panenberg CCI 5/2006</ref> | |||
<ref name="Quelle_13">''Passive Kühlung mit Nachtlüftung'', [[BINE]] Themeninfo I/03</ref> | |||
<ref name="Quelle_14">''Forschungsvorhaben LowEx, Niedrigexergiesysteme für die Heiz- und Raumlufttechnik''; Prof. Müller, HRI TU Berlin, Hamburg 2006</ref> | |||
<ref name="Quelle_15">''Zukünftige Anforderungen an die Klimatechnik''; Prof. Pfeiffenberger, FGK, Oktober 2004</ref> | |||
<ref name="Quelle_16">''Energieszenarien für den Energiegipfel 2007'', EWI und prognos</ref> | |||
</references> | |||
===Quelle=== | ===Quelle=== | ||
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Autor: Dipl.-Ing. Claus Händel | Autor: Dipl.-Ing. Claus Händel | ||
==Siehe auch== | |||
* [[Komfortlüftung]] | |||
* [[Kontrollierte Lüftung]] | |||
* [[Lüftungsanlage]]n | |||
* [[Lüftungsanlagen - Hygiene]] | |||
* [[Raumluft]] | * [[Raumluft]] | ||
* [[Wohnungslüftung]] | |||
{{NAV Regenerative Energien in Klima-/Lüftungstechnik}} | {{NAV Regenerative Energien in Klima-/Lüftungstechnik}} | ||
[[Kategorie:Energie]][[Kategorie:Haustechnik]][[Kategorie:Energiestandard]][[Kategorie:Planet Erde]][[Kategorie:Konstruktion]][[Kategorie:Wohngesundheit]][[Kategorie:Bauphysik]][[Kategorie:Glossar]] | [[Kategorie:Energie]][[Kategorie:Baukonzepte]][[Kategorie:Haustechnik]][[Kategorie:Energiestandard]][[Kategorie:Planet Erde]][[Kategorie:Konstruktion]][[Kategorie:Wohngesundheit]][[Kategorie:Bauphysik]][[Kategorie:Glossar]] | ||