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LEITFADEN ENERGIEEFFIZIENZ IM HANDWERK


Finden Sie hilfreiche Hinweise zum Thema Energie und Effizienz in unserem umfangreichen Nachschlagewerk

Querschnittsthemen / Heizung/Klima/Lüftung / Systeme in Betrieben und Potentiale

In gewerblichen Unternehmen sind neben den Stromkosten die Kosten für die Wärmebereitstellung für Heizung und Warmwasser die größten Energiekostenträger. Die bestehenden Heizungssysteme sind teilweise überdimensioniert, veraltet oder arbeiten nicht energieeffizient. In den Wärmeversorgungssystemen steckt ein erhebliches Energieeinsparpotential. Der erste Schritt zur Energieeffizienzsteigerung sollte die Optimierung des gesamten Heizungssystems in Verbindung mit dem hydraulischen Abgleich sein. Verbesserungsmaßnahmen zur Energieeffizienz im Wärmeversorgungssystem können aber auch über die einzelnen Komponenten, wie Wärmeerzeuger, Pumpen und Rohrleitungen, Speicher, Wärmeüberträger sowie Steuerung und Regelung erreicht werden.

Die Heizungssysteme in Unternehmen des Handwerks unterscheiden sich von denen im Wohnungsbau. Sie werden im folgenden Abschnitt kurz vorgestellt und miteinander verglichen.

Heizsysteme in Hallen

Die gewerblichen Betriebsgebäude umfassen in der Regel Büro- und Verwaltungsräume als auch Werkstätten oder Werkhallen. Durch das breite Spektrum der Gewerbebauten und die verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten kommen mehr Heizungsvarianten zum Einsatz als in Wohn- oder Bürogebäuden.

Bei Werkstatt- oder Produktionshallen unter­scheidet man die Heizsysteme:


  • Warmluftheizungen,  direkt oder indirekt befeuert (gas-strombetrieben, Warmwasserheizung, Elektro)

  • Strahlungsheizung

    Infrarotheizung als Hellstrahler (Gas), Dunkelstrahler (Gas)

    Deckenstrahl­platten (Warmwasser)

  • Flächenheizungen

    Fußbodenheizungen (Warmwasserheizung, Elektro), Bauteilaktivierung



Welches Heizsystem für den Betrieb optimal und energiesparend ist, hängt von der Art der Nutzung und den baulichen Gegebenheiten ab. Eine weiterführende Information „Beheizung von Hallen und hohen Räumen“ hat die Energieagentur Nordrhein-Westfalen im Jahre 2007 herausgegeben. Diese betrachtet die verschiedenen Hallenheizungssysteme unter den Kriterien Funktionsweise, Regelung und Einsatzbereiche.

Die folgende Abbildung vergleicht die gängigsten Heizsysteme, die in Hallen und Werkstätten zu finden sind.


Hallenbeheizungssysteme
Copyright: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Berlin



Lufterhitzer
Copyright: Kampmann GmbH


Lufterhitzer
Copyright: Kampmann GmbH



Hellstrahler
Copyright: eco-hall


Dunkelstrahler
Copyright: Schulte GmbH



Deckenstrahlheizung
Copyright: Handwerkskammer Koblenz

Luftheizungen (siehe Beispielfoto Kampmann) sind in der Anschaffung kostengünstige Systeme, die allerdings im typischen Umluftbetrieb z. T. erhebliche Geräuschemissionen erzeugen und vor allem in staubintensiven Bereichen zu starken Staubaufwirbelungen führen. Bei nur sporadisch genutzten oder mit relativ geringen Raumlufttemperaturen betriebenen Hallen werden Luftheizungen gerne eingesetzt, da sie aufgrund der schnellen Aufheizung der Raumluft eine kostengünstige Lösung darstellen.

Im Werkstattbereich ist allerdings eine Strahlungsheizung, wie z.B. Deckenstrahlplatten, das optimale System, da dieses System wenig Konvektionswirkung und somit nur geringe Staubverwirbelungen verursacht.

Die Deckenstrahlplatten geben ihre Heizenergie zu 60 - 70 % als Wärmestrahlung ab, der Rest wird durch Konvektion an die umgebende Luft übertragen. Der Vorteil der Wärmestrahlung gegenüber der Konvektion liegt in der unmittelbaren Wärmeeinwirkung auf den Körper, ohne dass ein anderes Medium erwärmt werden muss. Die Wärme wird ohne Staubaufwirbelung wirksam. Es wird ein gleichmäßiges, angenehmes Raumklima erzeugt. Durch den Einsatz von Deckenstrahlplattenheizungen können bis zu 30°% Energie gegenüber statischen Heizkörpersystemen eingespart werden. Die sonst übliche Temperaturschichtung über die gesamte Raumhöhe wird stark vermindert. Deckenstrahlplatten werden in hohen Räumen eingesetzt, wenn Heizkörper stören und für diese kein Platz vorhanden ist, wenn die Bodenfläche vollständig genutzt wird oder wenn in großen Hallen lokale Erwärmungen notwendig sind. Deckenstrahlheizungen sind für geringe Raumhöhen nur bedingt geeignet, da die Erwärmung in Kopfhöhe als unangenehm empfunden wird (hier ist die Regelbarkeit der Heizsystemstemperatur ausschlaggebend). Wenn niedrige Systemtemperaturen möglich sind, kann auch in diesem Fall mit Deckenstrahlheizung gearbeitet werden. Im Sommer können Deckenstrahlplatten auch zur Kühlung eingesetzt werden, wenn eine entsprechende “Kühlquelle” zur Verfügung steht.

Wärmeerzeugung

Zur Übersicht sind die möglichen Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung in der Tabelle dargestellt und werden anschließend erläutert.


Maßnahmen Wärmeerzeugung
Copyright: Handwerkskammer Koblenz


Die Heizlast eines Gebäudes wird in der Regel über zentrale Feuerungsanlagen gedeckt. Einzelraumfeuerungsanlagen wie Öl- oder Kaminöfen o. ä. sind in Hallen und Werkstätten selten vertreten. Die am häufigsten eingesetzten Wärmeerzeuger sind Gas- und Ölfeuerungsanlagen. Laut Bundesverband des Schornsteinfegerhandwerks – Zentralinnungsverband (ZIV) – waren 2014 in Deutschland über 5,6 Mio. Ölfeuerungsanlagen und mehr als 8,9 Mio. Gasfeuerungsanlagen in Betrieb. Moderne Wärmeerzeuger arbeiten mit Brennwerttechnik (Gas- und Öl), Kraftwärmekopplung (Blockheizkraftwerke), Wärmepumpentechnik oder Solartechnik (Solarthermie). Außerdem wird zunehmend Holz als Brennstoff eingesetzt (Stückholz, Holzhackschnitzel oder Pellets). Diese modernen Wärmeerzeuger stellen allerdings noch einen deutlich geringeren Anteil der Heizungsanlagen dar als die klassischen Gas- und Öl-Feuerungsanlagen mit Standardkesseln. Durch den Einsatz von Holz oder Sonnenenergie zu Heizungszwecken wird der CO2 - Ausstoß nahezu gegen Null geführt. Dieser Effekt wird häufig auch als "klimaneutral" oder "CO2-neutral" bezeichnet.

Der Wärmeerzeuger ist eine der Heizungskomponenten, bei der Maßnahmen zur Energieeinsparung möglich und sinnvoll sind.

Leistungsanpassung

Eine Grundvoraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb von Heizkesseln ist deren richtige regelungstechnische und hydraulische Einbindung in das Gesamtkonzept. Nur so können geforderte Volumenströme und Temperaturen eingehalten werden. Die Wärmeerzeuger sind oft überdimensioniert. Dadurch kommt es zu einem höheren Brennstoffverbrauch, mehr Brennerstarts (Verschleiß Brenner und Düsen) und somit zu vermeidbaren Emissionen. Reduziert werden kann dies in gewissem Rahmen durch eine Leistungsanpassung des Wärmeerzeugers. Bei modernen Heizungen ist die Regelung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur Pflicht. Bei älteren Anlagen kann diese Technik auch vorhanden sein, ist aber oft nicht richtig eingestellt. Nach Wärmedämmmaßnahmen der Gebäudehülle ist die Vorlauftemperatur an die geänderten Verhältnisse anzupassen und ggf. zu senken, um den Energieverbrauch zu senken.

Eine Temperaturabsenkung bei Abwesenheit oder zu bestimmten Zeiten, z. B. Nacht, Wochenende, Betriebsurlaub spart Energie ein. Allerdings sind große Temperaturabsenkungen zu vermeiden, da das Wiederaufheizen sehr energieintensiv ist. Durch eine gute Gebäudedämmung und große Speichermassen (massives Mauerwerk) wird die nächtliche Auskühlung verzögert. So kann der Energieverlust minimiert werden.

Brenneraustausch

Bei Heizungsanlagen, deren einzelne Komponenten noch funktionsfähig sind und aufgrund ihres Alters eigentlich nicht ausgetauscht werden müssten, kann es empfehlenswert sein, zur Energie- und Kosteneinsparung den Brenner auszutauschen.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Wärmeerzeugerauslegung der Heizungsanlagen oft überdimensioniert ist.

Der Brenner einer Öl- oder Gasheizung wird häufig via Taktbetrieb in der Leistung dem Bedarf angepasst. Dies ist  technisch die einfachste Lösung, jedoch mit Blick auf die Energieeffizienz und die Abgasqualität nicht optimal im Vergleich zu einem modulierenden Brenner.

Neuere Heizkessel sind bereits mit modulierenden oder drehzahlgeregelten Brennern ausgerüstet, deren Leistung stetig nach dem Bedarf geregelt wird. Modulierende Brenner (Erdgasbetrieb) reduzieren die Stillstands- und Anfahrverluste. Sie werden zunehmend auch für kleinere Leistungen angeboten und bei einigen Produkten ist ein stetig geregelter Brennerbetrieb bis teilweise unter 20 % der Nennleistung möglich. [1] Der Brennstoffverbrauch und natürlich auch die Kosten können so zwischen 2 und 10 Prozent gesenkt werden. Durch die Drehzahlregelung des Gebläses reduziert sich natürlich auch der Stromverbrauch und die entsprechenden Kosten.

Ein Ölbrenner kann jedoch maximal im mehrstufigen Betrieb arbeiten (eine stufenlose Modulation ist derzeitig technisch noch nicht ausgereift). Durch das Takten des Brenners (Ausschalten des Brenners wegen zu heißem und schnellen Rücklauf des Heizungswassers, Ruhezeit mit Abkühlung, Start des Brenners mit zuerst instabiler Flamme und Laufzeit bis zum nächsten Ausschalten) entstehen Wärmeverluste. Die Wärme geht größtenteils durch den Schornstein verloren. Eine unnötig hohe Taktfrequenz kann auch auftreten, wenn die Brennerleistung unnötig hoch eingestellt ist und/oder wenn der von der Heizungs-Umwälzpumpe verursachte Wasserdurchfluss zu gering ist. Eine Möglichkeit, die Taktfrequenz (Takthäufigkeit) stark zu reduzieren, ist der Einsatz eines Pufferspeichers. Dadurch werden ungleichmäßige Wärmeabnahmen des Heizungsverteilersystems nivelliert. Dies löst allerdings nicht das Problem der erhöhten Abgastemperatur.

Austausch des Heizkessels

Der technische Fortschritt im „Heizungskeller“ sollte genutzt werden, wenn der Kessel erneuert werden muss oder wenn beim Neubau ein Heizkessel eingebaut wird. Die heutigen Heizkessel bieten ein hohes Maß an Energieeinsparung und Umweltentlastung. Die Wirkungsgrade der Heizkessel sind in den letzten Jahren von rund 60–70°% auf 90 bis über 100 % (beim Brennwertkessel) verbessert worden. Von den modernen Geräten wird viel weniger Wärme an den Aufstellraum abgestrahlt bzw. über das Abgas in die Außenluft abgegeben. Der Schadstoffausstoß konnte um über 80 % reduziert werden.

„Bei der Auswahl eines neuen Heizkessels ist Folgendes zu beachten:


  • Möglichst einen Brennwertkessel auswählen (Systemtemperaturen beachten).

  • Der Kessel sollte keinen Mindestvolumenstrom haben, also über einen genügend großen Wasserinhalt (bei Ölkesseln) oder eine hohe Leistungsanpassung (Modulationsgrad bei Gaskesseln bis auf 17 % der maximalen Leistung) verfügen. Dies ist befriedigend heute nur bei Gaskesseln möglich.

  • Im Heizkreis sollte immer eine einstellbare druckdifferenzgeregelte Hocheffizienzpumpe eingesetzt werden.

  • Wichtiger als ein hoher Umwandlungswirkungsgrad von 95 oder 98 Prozent bezogen auf den Brennwert ist ein geringer Stillstandsverlust von 0,5 bis max.1,4 Prozent.

  • Der Kessel sollte möglichst im beheizten Bereich aufgestellt werden.

  • Bei Pufferspeichereinsatz sollte dieser möglichst geringe Bereitschaftsverluste haben / gut gedämmt sein mit mind. 10 cm Dämmstärke.

  • Der Kessel soll nicht überdimensioniert sein.

  • Der Kessel sollte sich möglichst auf 10 bis 15 Prozent der Höchstleistung herunterregeln lassen (nur bei wenigen Gaskesseln möglich), bei Ölkesseln meist 35 bis 40 Prozent in zwei Stufen.

  • Wärmemengenzähler nach dem Wärmeerzeuger zur Effizienzkontrolle sind empfehlenswert. Man kann sie auch ungeeicht und gebraucht erwerben.[2]



Mindeststandard wird künftig die Brennwerttechnik sein, ineffiziente Niedertemperaturheizgeräte, die die im Abgas enthaltene Energie nicht nutzen, sind künftig nicht mehr zulassungsfähig und werden vom Markt verschwinden.

Seit Herbst 2015 finden Verbraucher an neuen Heizungen ein einheitliches Energieeffizienzlabel vor. 2019 wird die Klasse A 3plus hinzukommen, die Klassen E - G entfallen dann. Aber: Die bessere Effizienzklasse einer Heizung bedeutet nicht automatisch eine Senkung der Betriebskosten. Denn welche Heizung die energie- bzw. kosteneffizienteste ist, hängt stark von den individuellen Gegebenheiten des Gebäudes ab.

Biomasse-Heizungen wie Holzhackschnitzel-Anlagen und andere Feststoffgeräte müssen derzeit noch kein Energieeffizienzlabel tragen, dieser Schritt soll zu einem späteren Zeitpunkt folgen.

Heizlastberechnung

Wird eine komplette Heizungsmodernisierung durchgeführt, so ist die Heizlast des Gebäudes grundsätzlich raumweise nach DIN EN 12831 zu berechnen. Alternativ kann das Vorgehen, wie es im Optimusverfahren (FH Wolfenbüttel) vorgeschlagen wird, verwendet werden. Diese Vorgehensweise bietet sich insbesondere dann an, wenn Teile der Altbausubstanz weiterverwendet werden sollen (alte Rohrleitungen, unveränderte Wandaufbauten).[3]

Die Berechnung der Heizlast mit Schätzwerten wie 100 W/m² führen zur Über- bzw. Unterdimensionierung der Wärmeerzeuger bzw. der Heizflächen.

Wärmeverteilung

Neben dem Wärmeerzeuger einer Heizungsanlage sind auch die Komponenten Pumpen, Rohrleitungen und Speicher Ansatzpunkte für die Energieeffizienzbetrachtung und die Kosteneinsparung.


Maßnahmen Pumpentechnik
Copyright: Handwerkskammer Koblenz


Heizungspumpe

Die Umwälzpumpe in einer Heizungsanlage ist eine Kreiselpumpe, die das erwärmte Wärmeträgermedium (meist Wasser) zu den Heizkörpern und Hausanschlussstationen fördert und gleichzeitig von dort das abgekühlte Wasser über den Rücklauf wieder zurückführt, um es in dem Wärmeerzeuger erneut zu erwärmen. Die Heizungsumwälzpumpe muss nicht ständig laufen. Sie sollte nur in Betrieb sein, wenn im Heizkreis Wärme benötigt wird. Hierzu ist jedoch eine moderne Heizungsregelung erforderlich. In vielen Heizungsregelungen ist eine zeitgeführte Steuerung vorhanden, wird aber nicht genutzt.

Eine Heizungsanlage wird vorwiegend im Teillastbereich betrieben. Durch die bedarfsgerechte Regelung der Pumpen kann die umgewälzte Wassermenge und somit die Pumpenleistung reduziert werden. Moderne hocheffiziente Umwälzpumpen sind druckdifferenzgeregelt. „Die Hocheffizienten” sind leistungsstark und verbrauchen bis zu 80% weniger Energie. Der Pumpentausch lohnt sich finanziell oft schon nach 2 bis 4 Jahren. Würden in Deutschland alle älteren Heizungsumwälzpumpen durch neue hocheffiziente Heizungsumwälzpumpen ersetzt, so ließen sich circa vier Milliarden Kilowattstunden (kWh) elektrische Energie einsparen. Das entspricht einem jährlichen Stromverbrauch von etwa 1 Million Haushalten oder 2,5 Millionen Tonnen CO2-Ausstoß.

Umwälzpumpen sind häufig überdimensioniert. Um die Betriebskosten der Umwälzpumpen gering zu halten, ist es sinnvoll, sie mit der geringstmöglichen Leistung zu betreiben. Viele Umwälzpumpen haben eine Stufeneinstellung. Die Werkseinstellung ist die höchste Stufe. Sie wurde bei der Inbetriebnahme meistens nicht verändert. Die Umschaltung auf eine kleinere Stufe kostet nichts und kann jederzeit wieder rückgängig gemacht werden. Liefert der Heizkessel keine Wärmeenergie, z.B. während der Nachtabsenkungsphase, kann evtl. die Pumpe abgeschaltet werden, jedoch ist die Heizungsregelung meist von einer dauerhaften Umwälzung des Heizmediums abhängig.

Seit 2005 tragen Umwälzpumpen ein Energielabel. Je kleiner der Energieeffizienz-Index (EEI), desto besser schneidet die Pumpe bei der Klassifizierung ab. Eine Pumpe der Energieklasse A benötigt zum Beispiel durchschnittlich nur rund 33 Prozent der elektrischen Energie einer Pumpe der Klasse D. Seit dem 1. Januar 2013 dürfen laut europäischer Ökodesign-Richtlinie (ErP) ungeregelte Heizungs-Umwälzpumpen nicht mehr in den Verkehr gebracht werden. Dieses betraf zunächst keine in ein Produkt integrierten Umwälzpumpen, da diese spezielle Pumpengehäuse haben oder mit einer Drehzahlsteuerung nur zur Nutzung in dem Produkt ausgelegt sind. Seit dem 1. August 2015 gelten jedoch auch für in neue Wärmeerzeuger und Solarstationen integrierte Umwälzpumpen diese Effizienzanforderungen und ab dem 1. Januar 2020 gelten auch bei Austausch von integrierten Umwälzpumpen in vor dem 1. August 2015 in den Verkehr gebrachten Wärmeerzeugern und Solarstationen Effizienzanforderungen. Dann müssen also auch die von den Herstellern als Original-Ersatzteile gelieferten Pumpen für ältere Geräte die strengen Grenzwerte einhalten.[4]

Zirkulationspumpe für Warmwasser

Nach den Vorschriften der Trinkwasserverordnung 2013 sowie der Arbeitsblätter W 551 (Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserleitungsanlagen; Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums; Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasser-Installationen) und W 553 (Bemessung von Zirkulationssystemen in zentralen Trinkwassererwärmungsanlagen) des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfachs e.V. müssen Zirkulationspumpen in Warmwasserverteilungsanlagen, die an einen Warmwasserspeicher angeschlossen sind, zur Vorbeugung gegen Legionellenbildung so geregelt sein, dass die Ausgangstemperatur am Wasserspeicher min 60°C und am Rücklaufeingang des Wasserspeichers min 55°C beträgt. Das führt dazu, dass eine zeitweise Abschaltung der Zirkulationspumpe in der Nacht, an Wochenenden oder dann, wenn kein Warmwasser benötigt wird nur über eine entsprechende Temperaturregelung zulässig ist.



Lassen Sie einen zugelassenen Fachmann überprüfen, welchen Standard die Trinkwarmwasseranlage in Ihrem Gebäude hat.



Wärmeverteilnetz

Bei der Verlegung eines Rohrnetzes sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Das Rohrnetz ist möglichst so zu verlegen, dass die Zahl der Richtungsänderungen auf ein Minimum reduziert wird. Grund hierfür ist der zusätzliche Druckverlust im Rohrnetz, der über die Förderpumpe überwunden werden muss. Je größer der Druckverlust, umso größer die Pumpe, und umso höher sind Investitions- und Betriebskosten.

Der Einbau von Einrohr-Heizungsanlagen war in den 70-er Jahren Standard. Alle Heizkörper werden durch eine Ringleitung nacheinander mit warmem Heizwasser versorgt. Dieses System hat gegenüber den Zweirohr-Anlagen einige Nachteile. Unabhängig vom Wärmebedarf bleibt die Ringwassermenge immer konstant, so dass die Pumpe folglich permanent hohe Leistungen bringen muss. Bei Teillastbetrieb, der ca. 96 % der Betriebsphase einer Heizungsanlage ausmacht, kann die energieeffizientere Brennwerttechnik ihre Vorteile nicht ausnutzen.

Die Wärmeverteilung ist sehr stark von der Position des Heizkörpers in der Ringleitung abhängig. Bei hoher Wärmeabnahme der vorgelagerten Heizkörper werden die Heizkörper am Ende der Ringleitung kaum mehr warm. Da ein hydraulischer Abgleich in Einrohrsystemen nicht möglich ist, muss zur konsequenten Optimierung ein Einrohrsystem in ein Zweirohrsystem überführt werden. Allerdings gibt es zwischenzeitlich Möglichkeiten, Einrohrheizungen zu sanieren, indem die Heizkörperventile gegen spezielle regelbare Ventile ausgetauscht werden. Diese regeln in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme an den Heizkörpern den Massestrom und halten die ausgelegte Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf. Dadurch ist es auch möglich, Hocheffizienzpumpen und moderne Brennwerttechnik wirkungsvoll einzusetzen. .[5]

Dämmung von Verteilungskomponenten

Sind Rohrleitungen, Armaturen oder Rohrhalterungen völlig oder teilweise nicht gedämmt, müssen die Anlagenteile nachträglich gemäß EnEV gedämmt werden. Rohrleitungen in nicht zugänglichen Schächten und im beheizten Bereich sind davon nicht betroffen. Sollten jedoch Rohrleitungen, die in Schächten oder unter Putz verlegt waren, im Rahmen von Umbaumaßnahmen freigelegt werden, sind sie ebenfalls nach EnEV (Anlage 5) zu dämmen. Es wird empfohlen, vorhandene Dämmung, die erkennbar schlechter ist als nach EnEV (z. B. Gipsdämmung), gegen moderne Dämmung auszutauschen.[6]

 

Heizkreise

Mehrere Heizkreise in einem Gebäude erhöhen den Heizkomfort, da die Heizwärme bedarfsgerechter und evtl. energieeffizienter verteilt werden kann. Werden die Räumlichkeiten unterschiedlich und zu verschiedenen Zeiten genutzt, sind mehrere Heizkreise von Vorteil. Bestehende Unternehmen haben in der Regel jedoch nur einen Heizkreis, über den die Wärme in alle Räume verteilt wird. Ein nachträglicher Einbau mehrerer Heizkreise ist baulich selten umsetzbar. In diesem Fall bieten individuell einstellbare Raumthermostate eine Alternative. Allerdings müssen diese elektronisch ansteuerbar sein und die Heizungspumpe sollte eine hohe Leistungsspreizung haben.

Wärmeübertragung

 


Maßnahmen Wärmeübertragung
Copyright: Handwerkskammer Koblenz


Heizkörper

Zur Energieoptimierung der Wärmeübertragung wird empfohlen, die Heizkörper auf folgende Punkte zu prüfen.


  • Einbausituationen der Heizkörper: Kann die Luft frei zu- und abströmen oder wird die Zirkulation der Luft durch Frontverkleidungen, Sockel, überstehende Fensterbänke oder dicht anliegende Hinterkleidung durch Wärmedämmung behindert und somit die Wärmeabgabe durch Konvektion verringert?

  • Dicke mehrschichtige Anstriche behindern eine effektive Wärmeübertragung

  • Heizkörper mit Funktionseinschränkungen oder mit sichtbaren Korrosionsschäden, die die Gefahr von Wasserschäden im Betrieb mit sich bringen, sollten gegen moderne Heizkörper ausgetauscht werden.



Ist ein Austausch von Heizkörpern erforderlich, sollte eine Neuberechnung der Raumheizlast und der Heizkörperauslegung erfolgen, um eine optimale Heizsituation zu erreichen. Die Gesamtwärmeleistung der neuen Heizkörper muss mindestens der errechneten Heizlast des Raums entsprechen. Wird die Gesamtwärmeleistung aller Heizkörper zu groß ausgelegt, wird dadurch die Vorlauftemperatur abgesenkt. Durch die geringere Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf sinken die Verluste bei der Wärmeverteilung und -erzeugung. Dies spart Heizkosten.

Heizkörperthermostate

Die üblichen Thermostatventile an Heizkörpern regeln die Wärmeabgabe der Heizkörper anhand der Raumtemperatur selbständig. Durch den Einbau von zeitprogrammierbaren digitalen Heizkörperventilen lässt sich die Wärmeabgabe der Heizkörper zusätzlich an die individuelle Raumnutzung anpassen. Dadurch lassen sich Heizkosten sparen. Veraltete, nicht oder nur ungenau einstellbare Thermostatventile können die Raumtemperatur nicht richtig regeln. Wenn möglich sollten diese Thermostatventile gegen voreinstellbare ausgetauscht werden, welche den maximalen Durchfluss begrenzen. Das vermeidet eine Überversorgung von Heizkörpern.

Manche Heizungsthermostatventile verfügen über Tür/Fenster-Kontakte. Diese Ventile erkennen, wenn Türen und Fenster zum Lüften geöffnet werden und regeln sich selbständig herunter.

Voraussetzung für die Funktion des Thermostatventils ist die korrekte Einstellung von Heizkurve (Vorlauftemperatur) und Pumpenleistung. Wenn die Heizkurve zu hoch eingestellt ist, müssen die Thermostatventile zusätzlich zu den anfallenden Gewinnen (z.B. solare Gewinne, interne Gewinne durch andere Wärmequellen wie elektrische Geräte) auch das Überangebot an Leistung kompensieren, das aus der erhöhten Vorlauftemperatur resultiert. Infolgedessen verschlechtert sich das Regelverhalten. Ist die Pumpenförderhöhe zu groß eingestellt, das heißt, wird dem Heizungswasser zu viel Druck mitgegeben, können die Thermostatventile nicht optimal arbeiten. Herrscht an den noch geöffneten Ventilen ein größerer Druck als nötig, schließen sie etwas verspätet.[7]

Eine Absenkung der Raumtemperatur um 1°C entspricht einer Heizenergieeinsparung von etwa 6 bis 8 %.



Veraltete oder schlecht funktionierende Thermostatventile gegen moderne, effektive austauschen. Bis zu 15 % des Heizenergiebedarfs kann so eingespart werden.



Speicher

„Ein großer Wasserspeicher im Wärmeversorgungssystem puffert Wärme: In Zeiten mit Wärmeüberangebot heizt der Speicher auf, in Zeiten mit Wärmemangel gibt er die Wärme wieder ab. Das hat einerseits viele Vorteile und kann zwischen 5 und 10 Prozent Energie sparen - und zwar für eine ganze Reihe von Heizsystemen. Andererseits verliert der Speicher auch ständig geringe Wärmemengen pro Stunde. Anders als ein Warmwasserspeicher enthält ein Pufferspeicher kein Trinkwasser, sondern warmes Wasser zum Heizen. Er kann Wärme aus verschiedenen Quellen zusammenführen und zeitversetzt wieder abgeben. Je nach Heizsystem hat ein Pufferspeicher ganz unterschiedliche Funktionen.[8]

Heizsysteme wie Solaranlagen, Blockheizkraftwerke oder Scheitholzkessel benötigen zu einem optimalen Betrieb einen Pufferspeicher zur Wärmespeicherung. Viele Kesselkonstruktionen kommen mit einem sehr kleinen Wasserinhalt des Kessels im Verhältnis zu seiner Leistung aus. Daher kann es sinnvoll und effektiver sein, diese mit einem Pfufferspeicher oder einer hydraulischen Weiche zu betreiben. Der Kessel springt nicht beim kleinsten Wärmebedarf an, das verbrauchsintensive Stop-and-Go entfällt (Taktung der Heizung wird reduziert). Das verbessert die Abgaswerte und den Wirkungsgrad und erhöht die Lebensdauer der Heizungsanlagen.

Ein Speicher kühlt täglich etwa um ein bis fünf Grad ab. Deshalb ist es entscheidend, den Speicher extrem gut gegen Wärmeverluste zu dämmen. Die Oberflächentemperatur der gedämmten Speicherhülle sollte nicht mehr als ein Grad über der Raumtemperatur liegen. Die Speicherdämmung lässt sich auch nachträglich verbessern.

Besonders verlustreich sind die Anschlüsse des Speichers. Ein einziger wärmeführender, schlecht gedämmter Anschluss am Speicher verliert unnötigerweise durchschnittlich etwa 0,1 Kilowattstunden Energie pro Tag. Mit dämmenden Manschetten mit Klettverschlüssen lassen sich Wärmverluste leicht vermindern.[9]

Bestehen Sie auf eine ausführliche technische Dokumentation zu Ihrer Anlage und lassen Sie sich eine verständliche Einweisung in die sachgerechte Nutzung geben. Das erspart Ärger und verbessert die Energieeffizienz der Anlage.



Wählen Sie als Aufstellort des Pufferspeichers möglichst einen Raum im beheizten Teil Ihres Gebäudes. So sparen Sie eine gewisse Menge Energie. Sie können etwaige Wärmeverluste direkt nutzen.



Heizungsoptimierung


Heizungsoptimierung
Copyright: Handwerkskammer Koblenz


Die energetische Optimierung bestehender Heizungsanlagen ist ökonomisch sinnvoll und ökologisch unerlässlich. Die meisten Heizungsanlagen sind völlig falsch oder gar nicht eingestellt und verbrauchen deshalb unnötig viel Energie. Eine Optimierung spart zwischen 10 und 20 Prozent Brennstoffkosten.[10] Eine sinnvolle Maßnahme ist die Durchführung des hydraulischen Abgleichs.

 

Hydraulischer Abgleich

Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass die verschiedenen Komponenten einer Heizanlage optimal aufeinander abgestimmt werden. So wird sichergestellt, dass alle Heizkörper gleichmäßig erwärmt werden und die Wärme dahin gelangen kann, wo sie benötigt wird. Ein Fachmann nimmt die Anlage in Augenschein und errechnet die Heizlast für jeden Raum und analysiert die Rohrnetze und Heizflächen. Hieraus ergibt sich der notwendige raumabhängige und gesamte Wärmebedarf und der optimale Druck und Volumenstrom für die Heizungsoptimierung.

Wurde der hydraulische Abgleich bei der ersten Inbetriebnahme der neuen Heizung ordnungsgemäß durchgeführt, arbeitet die Heizung deutlich effizienter und benötigt bis zu 15 Prozent weniger Brennstoff als eine nicht abgeglichene Heizungsanlage.[11]

Mehr Informationen findet Sie im Leitfaden „Wasser nimmt den einfachsten Weg - Grundlagen des Hydraulischen Abgleichs“ der Vereinigung der deutschen Zentralheizungswirtschaft e.V.(VdZ).

Regelung der Heizung

Viele Heizungsanlagen stammen aus der Zeit niedriger Energiepreise. Eine Überdimensionierung des Kessels war üblich. Dieser großzügige Aufschlag rächt sich inzwischen durch hohe Energiekosten. Je größer die Überdimensionierung ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad der Anlage. Bei Öl- und Gaskesseln hilft oft eine Änderung der Düse oder die Brennstoffdosierung um die Leistung zu reduzieren. Diese Maßnahme sollte durch einen Fachmann durchgeführt werden, um die notwendige Mindesttemperatur im Kessel zu gewährleisten. Weiterhin können durch Pufferspeicher die Laufzeiten pro Brennerstart verlängert werden und so die Anzahl der Startvorgänge und damit die Verluste reduziert werden. http://www.energieagentur.nrw.de/unternehmen/waermeerzeugung-3915.asp

Durch die Anpassung der Heizkurve lassen sich die Temperaturen um 1 oder 2 Grad Celsius absenken und somit einige Prozent an Heizkosten sparen. Sollte die Heizung nicht regelbar sein, ist eine Heizungserneuerung zu empfehlen.

 

Dämmung

Lassen Sie einmal durch einen Fachbetrieb prüfen, ob Heizkessel, Verrohrung und - falls vorhanden - Speicher gut oder überhaupt gedämmt sind. Hier wird eine Menge Sparpotential verschenkt. Bei zugänglichen, freiliegenden Heizungsleitungen besteht die Verpflichtung zur Rohrleitungsdämmung.

 

Solarenergie

Eine weitere Möglichkeit zur Heizungssanierung: die Heizung mit Solarthermie nachrüsten. Vor allem in den Sommer- und Übergangsmonaten sparen Sie mit Solarthermie Heizkosten für Warmwasser. Auch hierauf sollten Sie einmal ihren Fachmann ansprechen.

Mehr Informatinen finden Sie unter dem Querschnittsthema Solartechnik.

 

Wartung der Heizungsanlage

Die Wartung von technischen Geräten verbessert die Energieeffizienz. Bei einem Brenner oder Motor sieht das jeder sofort ein, aber auch eine Fußboden- oder Wandheizung sollte irgendwann mal gewartet werden, so der Zentralverband Sanitär Heizung. Auch wenn man das der Fußbodenheizung nicht unmittelbar ansieht, auch diese unterliegt einem Verschleiß. Das kann ganz vordergründig der Fußbodenverteiler sein, bei dem die Ventile nicht ordnungsgemäß öffnen oder schließen. Eventuell sind Raumthermostat oder Stellmotoren im Laufe der Jahre defekt geworden. Aber auch das Rohr selber ist nicht mehr im gleichen Zustand wie beim Einbau. Dabei geht es weniger um die Qualität und Lebensdauer der Rohrleitung. Dieser bleibt über Jahrzehnte auf einen ausreichenden Niveau. Problematisch ist eher, dass durch das Fußbodenheizungsrohr früheren Baujahres, das zumeist aus unvernetztem Kunststoff besteht, Sauerstoff in das Leitungswasser diffundiert. Dies gilt sowohl für diffusionsoffene Rohrleitungen als auch, wenn auch deutlich reduziert, für sauerstoffgesperrtes Rohr. Dieser eingetragene Sauerstoff führt dazu, dass die Bauteile aus metallischen Werkstoffen (Wärmetauscher im Kessel, Ventile,…) korrodieren. Die Korrosionsprodukte lagern sich im Rohr der Fußbodenheizung ab und führen langsam aber sicher dazu, dass der freie Querschnitt immer kleiner wird und zu einer verringerten Wärmeabgabe oder im schlimmsten Fall zu einem Verschluss der Rohrleitung führt. Grundsätzlich empfiehlt sich, dass nach ca. zehn Jahren die Heizkreise von einem Fachmann gespült werden. Ablagerungen werden so rechtzeitig entfernt. Gleichzeitig können die Verteiler, Ventile und Pumpe einer Funktionsprüfung unterzogen werden. Und wenn der Handwerker schon im Haus ist, kann man gleich die komplette Heizung durch einen ZVSHK Heizungs-Checks überprüfen lassen. Viele alte Fußbodenheizungen haben zum Beispiel noch keine Einzelraumregelung. Diese lässt sich relativ unproblematisch durch Funklösungen nachrüsten. Eventuell wurde bei der alten Fußbodenheizung kein hydraulischer Abgleich durchgeführt. Vermutlich lässt sich die Pumpe tauschen.

Während alte Pumpen häufig noch mit einer Leistung von 50-100 W über viele Tausend Stunden im Jahr betrieben werden, reduziert sich die benötigte Energie um ein Vielfaches, da die erforderliche Leistung bei modernen Hocheffizienzpumpen im Einfamilienhaus bei  5 bis 10 W liegt. Da sind 50 € im Jahr alleine bei den Stromkosten schnell gespart. Vielleicht lässt sich auch durch die Heizkurve etwas nach unten verschieben. Wenn man all diese Optimierungsschritte zusammen nimmt, sind die Brennstoffkosten dauerhaft schnell um 10 % gesenkt. Unter günstigen Randbedingungen können es aber auch deutlich mehr sein. Die Wartung mit anschließender Optimierung sorgt also nicht nur für eine dauerhaft zuverlässige Heizungsanlage, sie spart darüber hinaus bares Geld.

 

Beheizung von Teilbereichen

In einigen Betrieben werden innerhalb einer Halle verschiedene Temperaturen benötigt. Dies kann z. B. bei der punktuellen Beheizung einzelner Arbeitsplätze oder -bereiche aber auch bei Abschnitten mit verschiedenen Arbeitsanforderungen der Fall sein. Hier bietet sich die Installation einer Strahlungsheizung an, die direkt die entsprechenden Bereiche erwärmen, wobei die übrigen Bereiche kühler bleiben und keine Zugerscheinungen auftreten. Bei einer Warmluftheizung sind diese Temperaturunterschiede nur durch die Einbringung von Zwischenwänden oder Vorhängen zu realisieren.

[1] = Heizungskessel: unter: https://de.wikipedia.org/wiki/Heizkessel
[2] = Bund der Energieverbraucher: unter URL http://www.energieverbraucher.dehttp://www.energieverbraucher.de/de/heizkessel__2587/
[3] = Zentralverband Sanitär Heizung Klima: Optimierung von Heizungsanlagen im Bestand, St. Augustin, 4-2010
[4] = BINE Informationsdienst: Hocheffiziente Pumpentechnik unter URL http://www.bine.info/themen/industrie-gewerbe/antriebe-pumpen/news/hocheffiziente-pumpentechnik-wird-pflicht/
[5] = online-Portal für das SHK-Handkwerk: unter URL http://www.shk-profi-de, Einrohr-Heizungsanlagen sind sanierbar, 26.02.2013
[6] = Zentralverband Sanitär Heizung Klima: Optimierung von Heizungsanlagen im Bestand, St. Augustin, 4-2010
[7] = Bund der Energieverbraucher: unter URL http://www.energieverbraucher.dehttp://www.energieverbraucher.de/de/heizkessel__2587/
[8] = Dr.-Ing. Kati Jagnow, Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff: Projekt OPTIMUS, Abschlussbericht Teil 2:Technische Optimierung und Energieeinsparung, 2008
[9] = Dr.-Ing. Kati Jagnow, Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff: Projekt OPTIMUS, Abschlussbericht Teil 2:Technische Optimierung und Energieeinsparung, 2008
[10] = Bund der Energieverbraucher: unter URL http://www.energieverbraucher.dehttp://www.energieverbraucher.de/de/heizkessel__2587/
[11] = Bund der Energieverbraucher: unter URL http://www.energieverbraucher.dehttp://www.energieverbraucher.de/de/heizkessel__2587/

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„Der größte Energieverbrauch im Betrieb einer Klima- und Lüftungsanlage entsteht bei der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Arbeit. Hauptverbraucher sind Kälte- und Wärmeversorger zur Konditionierung der Luft sowie Ventilatoren. Hier lassen sich deutliche Energieeffizienzpotentiale erschließen. Zusätzlich erzielt eine bedarfsgerechte Steuerung des Systems deutliche Energieeinsparungen von bis zu 30 Prozent. Bereits automatische Regelung der Leistungsstufe des Ventilators kann dessen Leistungsaufnahme z. B. um bis zu 50 Prozent senken.

Die Klima- und Lüftungstechnik umfasst den Luftaustausch sowie die Aufbereitung der Raumluft durch Beheizung, Kühlung, Be- und Entfeuchtung. Je nach Anforderung an das System kann dies einen erheblichen Energiebedarf verursachen. In klimatisierten Produktionsräumen werden beispielsweise je durchschnittlicher verbrauchter Kilowattstunde Strom zusätzlich 0,3 kWh für die Bereitstellung der Kälte benötigt. Ein Großteil der zugeführten Kälte erfüllt den Zweck, entstehende Wärme der Produktion auszugleichen und die Anforderungen zur Einhaltung der Raumtemperatur einzuhalten. Ziel der Klima- und Lüftungstechnik ist es, sowohl ein förderliches, angenehmes und behagliches Umfeld für Menschen als auch ein betriebssicheres Umfeld für Maschinen und Anlagen zu schaffen. Die Anforderungen an die Raumluftkonditionen können dabei sehr unterschiedlich sein; sie sind in einer Lebensmittelverarbeitung beispielsweise höher als in einer Montagehalle.[1]

Je nach Einsatz der Lüftungs- und Klimatechnik wird zwischen Prozesslufttechnik und Raumlufttechnik unterschieden. In Handwerksunternehmen werden in der Regel in den Werkstätten keine raumlufttechnischen Anlagen eingesetzt. Bei einigen Gewerken sind prozesslufttechnische Anlagen erforderlich. So wird Prozessluft beispielsweise in Trocknungsanlagen (Lackierung in Tischlereien und im Kfz-bereich), Absauganlagen (Späneabsaugung in Tischlereien und bei Schweißarbeiten im Metallbau) benötigt. An einzelnen Arbeitsplätzen entstehen prozessbedingt Luftverschlechterungen durch Staub, Gase, Schadstoffe, die durch ein entsprechendes Abluftsystem gezielt aufgenommen und abgeführt werden müssen.

Die Energieeinsparpotentiale bei der Prozesslufttechnik der verschiedenen Handwerksbereiche werden in den gewerkespezifischen Teilen des Leitfadens betrachtet.

Ansätze zur energetischen Optimierung von Klima- und Lüftungsanlagen zeigt das Schema einer Klimaanlage.

 

Gliederung der Lufttechnik
Copyright: Deutsche Energieagentur



Optimierung Raumlufttechnik
Copyright: Deutsche Energieagentur


Die Anwendung der DIN EN 13779 stellt für neue und bestehende Lüftungs- und Klimaanlagen sicher, dass die Mindestanforderungen an die Gebäudeenergieeffizienz und die Nutzeranforderungen sichergestellt sind. Sie beschreibt den Stand der Technik und ist damit im Zusammenwirken mit der Arbeitsstättenverordnung von zentraler Bedeutung bei der Planung von Lüftungs- und Klimaanlagen für Nichtwohngebäude. Die Technische Regel für Arbeitsstätten - ein wesentliches Hilfsmittel für die praktische Umsetzung der Arbeitsstättenrichtlinie ArbStättV - sind die Technischen Regeln für Arbeitsstätten. Die ASR 3.6 konkretisiert die Anforderungen an die Lüftung bzgl. Stofflasten, -Feuchtelasten oder -Wärmelasten. Die ASR 3.5 definiert die minimale Raumtemperatur in Abhängigkeit von der Arbeitsschwere und der Körperhaltung. Eine Raumtemperatur von 26°C sollte nicht überschritten werden. Die Arbeitsstättenrichtlinie macht auch Vorgaben für die relative Luftfeuchtigkeit und den maximalen CO2-Gehalt der Raumluft. So müssen ab einer CO2-Konzentration > 1.000 ppm Maßnahmen zur Erhöhung der Luftwechselrate ergriffen werden.[2] Handelt es sich am Arbeitsplatz um einen Gefahrstoff, sind die Vorgaben der Gefahrstoffverordnung einzuhalten.

Die typischen Energieverluste der lüftungs- und Klimatechnischen Anlagen zeigt die folgende Abbildung.


Verlustleistung Lüftung
Copyright: Deutsche Energieagentur



Maßnahmenkatalog Klimatechnik
Copyright: Handwerkskammer Koblenz


Luftkanalnetz

Die Auslegung des Luftkanalnetzes sollte mit großer Sorgfalt erfolgen, da die Dimensionierung der Leitungen bzw. Kanäle einen erheblichen Einfluss auf den Energiebedarf hat. Im Sinne der Energieeffizienz und der Hygiene sind runde Kanäle den eckigen Querschnitten vorzuziehen, da die Druckverluste geringer sind, die Luftströmung homogener und sich damit ein geringerer Energiebedarf für den Ventilator ergibt. Eine weitere Quelle für Druckverluste sind Leckage und Undichtigkeiten im Lüftungsnetz, die sowohl bei der Installation aber auch im späteren Betrieb vermieden werden sollten. Durch kurze und gerade, nicht verwinkelte Kanalwege, geringe Strömungsgeschwindigkeiten in Kanälen und Apparaturen (wobei funktionsbedingte Geschwindigkeiten bzw. Druckverluste zu beachten sind) und generell strömungsgünstige Formgebung, lassen sich geringe Druckverluste realisieren.[3]

Die gesamte lufttechnische Anlage ist regelmäßig zu überprüfen und in Augenschein zu nehmen. Die Luftführung ist auf Leckage zu prüfen, um Druckverluste zu reduzieren. Gerade bei Be- und Abluftanlagen ohne Wärmerückgewinnung, entstehen durch die Undichtigkeiten erhebliche Wärmeverluste.



Bedarfsgerechte Regelung

In der Praxis sind Klima- und Lüftungsanlagen oft durch fehlende Kenntnis des Lüftungsvorgangs falsch eingestellt. Eine bedarfsgerechte Regelung des Lüftungssystems kann eine Energieeinsparung von bis zu 30 % erzielen.

„Bei Neuanlagen sollte grundsätzlich der Einsatz einer bedarfsgeregelten Lüftung überprüft werden. Dabei ist immer zwischen dem hygienischen Außenluftanteil und dem Umluftanteil zur Raumluftkonditionierung zu unterscheiden. Ausnahmen bilden Bereiche, wo eine Vermischung von Außen- und Abluft nicht erwünscht ist, z. B. Krankenhäuser. Als Führungsgröße für den hygienischen Außenluftanteil kann der CO2-Gehalt oder die VOC-Verunreinigungen der Raumluft genommen werden. In kleinen Räumen mit einer Belegung von 1 bis 2 Personen sind auch Präsenzmelder einsetzbar. Ist die Raumluftkonditionierung nur über eine Lüftungsanlage möglich, dann sollte hierfür ein möglichst großer Umluftanteil eingesetzt werden. Die Führungsgrößen sind je nach Anlagetyp der Raumwärme- bzw. Kühlbedarf und die Raumluftfeuchte. Bei der Nachrüstungen einer bedarfsgeregelten Lüftung muss das vorhandene Luftverteilnetz auf eine entsprechende Eignung hierfür mit überprüft werden und ggf. Nachrüstungen vorgenommen werden.[4]

Lassen Sie die Anlage von einem Fachunternehmen überprüfen, ob eine bedarfsabhängige Lüftung der Räume über Präsenzmelder, variable Luftvolumenstromreglung über Luftqualitätssensor möglich ist und der Zu- und Abluftstrom gleich sind.



Instandhaltung und Wartung

Damit die Klima- und Lüftungstechnik in einem funktionsfähigen und energetisch optimalen Bereich betrieben werden kann, bedarf es einiger technischer und administrativer Maßnahmen.

Eine wichtige Anlagenkomponente sind die Luftfilter. Sie finden ihren Einsatz in der Zu- und Abluft, sowie Außenluft und Fortluft. Sie filtern aus der Außenluft Stäube, Pollen, Ruß, Gase und Partikel. Im Herbst setzen sich Grobfilter am Ansaugkanal leicht mit Laub zu. Wird die Anlage nicht gereinigt, setzen sich die Filter zu und durch die Erhöhung des Widerstandes kann unter Umständen der Filter reißen. Ablagerungen in Luftkanälen reduzieren die Luftführungsquerschnitte. Verschmutzungen bzw. Verschlackungen an Wärmeüberträgern, Ablagerungen oder sogar Verstopfungen an Luftauslässen können eine fehlerhafte Betriebsweise oder sogar Funktionsausfälle verursachen. Folgen der mangelnden oder fehlenden Reinigung sind: negative Belastung der Raumluftqualität durch verminderte Filterleistung, erhöhter Energiebedarf aufgrund des erhöhten Widerstandes und Verkeimung der Luft. Eine Nichtüberprüfung  führt auch zu einem extremen Anstieg der Betriebskosten. Ein regelmäßige Reinigung bzw. Austausch der Filter spart kosten, denn die Energiekosten durch Druckverlust betragen 80 % der Gesamtkosten (Strom, Instandhaltung, Entsorgung, Materialbeschaffung).[5]

Die Instandhaltung der Lüftungsanlage kann mittels Sensorik optimiert werden. Bei Abweichungen der typischen Betriebsform wird automatisch eine Meldung gegeben.

Regelmäßiges Reinigen der Komponenten der Lüftungs- und Klimaanlage. Ein 5 Prozent höherer Luftvolumenstrom ergibt einen erhöhten Stromverbrauch von ca. 17 Prozent. Mindern Sie die Leckagen.



Ventilator

Die größten Energieverluste entstehen bei den Elektromotoren. Laut Abbildung betragen sie 30 %. Alte Elektromotoren haben alte Antriebe und verbrauchen mehr Strom. Die Energieeinsparung wird durch den Einbau von Frequenzumrichtern erreicht. Sie passen die Luftmenge kontinuierlich an den jeweiligen Bedarf an. Umpolbare Ventilatorenmotoren regeln die Luftmenge in Stufen und sind nicht so energieeffizient. Bei der Nachrüstung einer Anlage auf eine bedarfsgeregelte Lüftungsanlage muss im Einzelfall das vorhandene Luftverteilnetz auf eine entsprechende Eignung hierfür überprüft werden und ggf. Nachrüstungen vorgenommen werden.[6] „Bereits eine automatische Regelung der Leistungsstufe des Ventilators kann dessen Leistungsaufnahme, z. B. um bis zu 50 % senken.[7]

Bei Neuanlagen ist grundsätzlich eine bedarfsgeregelte Lüftung durch drehzahlgeregelte Ventilatoren zu empfehlen. Ein Austausch des Motors sollte technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll sein. Bei Neuanschaffung ist unbedingt auf die Energieeffizienzklasse des Motors zu achten. Der Wirkungsgrad sollte möglichst hoch sein (IE3 Premium Efficiency oder IE4 Super Premium Efficiency).

Eine generelle Empfehlung für eine bevorzugte Bauart eines Ventilators ist nicht möglich. „Bei der Auswahl muss insbesondere auf den Wirkungsgrad, die Regelbarkeit, stabiles Verhalten im Betriebsbereich und die Geräuschentwicklung geachtet werden. Zusätzlich empfiehlt es sich, nach Möglichkeit Ventilatoren mit direktem Antrieb zu nutzen.[8]

Wärmerückgewinnung

Die einfachste Art der Wärmerückgewinnung bei raumluftechnischen Anlagen ist die Rückführung der Abluft in den Raum (Umluftfunktion), sofern die Abluft schadstofffrei ist und eine Feuchteübertragung erlaubt ist. In diesem Fall wird keine, oder nur eine möglichst geringe Menge Außenluft zugeführt. Es werden Außenluft und Abluft gemischt und dem Raum wieder als Zuluft zugeführt. Ist dies nicht möglich, wird häufig ein Wärmerückgewinnungssystem eingesetzt.

Eine energieeffiziente Bauart ist der Rotationswärmeaustauscher. Er gehört zu den Regeneratoren, die einen geringen Platzbedarf haben und auch die Feuchtigkeit der Luft regeln können. Hierbei werden die Luftströme (in/out) nicht getrennt. Es werden also Verunreinigungen und Raumfeuchte von der Abluft auf die Zuluft übertragen.

Werden raumtechnische Anlagen oder Zentralgeräte erneuert oder in Gebäude neu eingebaut, wird die Wärmerückgewinnung zur Pflicht. § 15  der Energieeinsparverordnung fordert, dass sämtliche raumlufttechnische Anlagen ab einem Volumenstrom von 4.000 m³/h Wärmerückgewinnungseinrichtungen haben müssen.

 


Rotationswärmetauscher
Copyright: Klingenburg GmbH, Gladbeck


Herkömmliche Luft-Luft-Plattenwärmeüberträger sind die Gegenstrom oder Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher. Generell kommen sie überall zum Einsatz, wo Umluft nicht gestattet ist. Die Abluft wird im Innern mit der Zuluft gekreuzt, um so den Wärmeübertrag zu ermöglichen. Sie sind kompakter als Rotationswärmetauscher und haben einen geringeren Wirkungsgrad als diese (Wirkungsgrad bis 80 %)


Gegenstromwärmetauscher
Copyright: Klingenburg GmbH, Gladbeck


Kreislaufverbundsysteme (KVS-Systeme) kommen zum Einsatz, wenn Zu- und Abluft räumlich voneinander getrennt sind oder mehrere Abluftstränge ihre Wärme auf einen Zuluftstrang übertragen sollen. Die Wärme wird im Gegensatz zu den genannten Wärmetauschern über ein Wärmeübertragungsmedium, das nicht Luft ist, (Wasser; Wasser-Glykol-Gemisch) transportiert. Der Wirkungsgrad ist gegenüber den vorgenannten Wärmetauschern geringer (Wirkungsgrad bis 75 %). KVS-Systme sind gut für Nachrüstung bei Altanlagen geeignet.

Eine weitere Form der Wärmerückgewinnung der Klima- und Lüftungstechnik kann die Nutzung von Wärme und Kälte aus sekundären Prozessen darstellen. Ein typisches Beispiel ist die Nutzung der Abluft der Drucklufttechnik oder Abwärme von Backöfen zur indirekten Konditionierung der Hallenluft im Winter. [9]

Mehr Informationen findet man bei dem Querschnittsthema Abwärmenutzung oder bei dem entsprechenden Gewerk.

Wärmeüberträger (Kühler, Erhitzer)

„Auf Grundlage der Arbeitsstättenrichtlinie und DIN EN 13779 wird nur der notwendige, hygienische Außenluftvolumenstrom ermittelt, um die erforderliche bzw. gewünschte Raumluftqualität zu gewährleisten. Werden über die Lüftungsanlage die Räume auch noch beheizt bzw. gekühlt, so reicht i. d. R. der hygienische Luftstrom nicht aus um die Heiz- und Kühlfunktion mit zu übernehmen. Da der Transport von Heiz- bzw. Kühlleistung über das Medium Luft einen vielfach höheren Energieaufwand hervorruft als der Transport über ein flüssiges Medium (Heiz- oder Kaltwasser), sollten für die Heizung und Kühlung generell statische Flächen eingesetzt werden.[10] Das Heizen und Kühlen mit Radiotoren, Heiz- oder Kühldecken, Strahlungsheizungen reduziert auch den erforderlichen Luftvolumenstrom der Belüftungsanlage. „Bei bestimmten Produktionspressen kann es notwendig werden die Arbeitsräume zu kühlen bzw. zu klimatisieren. Werden feste Raumtemperaturen und -feuchtewerte verlangt, ist der Einsatz von Kälteanlagen fast immer notwendig. Wird in einer Werkhalle nur die Kühlung gewünscht, um beispielsweise die Arbeitsweise zu verbessern, dann kann die adiabate Kühlung eingesetzt werden. Der Vorteil liegt darin, dass die Kühlung über Wasserverdunstung erfolgt und kein Strom für Kältekompressoren benötigt wird.[11]

Sommerlicher Wärmeschutz

„Neben den Verwaltungsräumen werden heute in den Sommermonaten in zunehmendem Maß Fertigungsbereiche klimatisiert. Dies dient besseren Arbeitsbedingungen, ist aber oft, bei hohen Qualitätsanforderungen an die Maßhaltigkeit von fertigungstechnischen Anforderungen bestimmt. Die dichte Aufstellung von Maschinen und die hohen Abwärmemengen moderner Maschinen verstärken diesen Trend.[12] Bevor die Räume im Sommer klimatisiert werden, sollten die Möglichkeiten des sommerlichen Wärmeschutzes genutzt werden. Das ist der Sonnenschutz von außen durch Beschattung durch Bäume, Anbringen von Markisen, Rollos, Jalousien, Sonnenschutzfolie für Fenster und die Wärmedämmung. Bei der Auswahl des Dämmmaterials ist darauf zu achten, dass das Dämmmaterial auch für den sommerlichen Wärmeschutz geeignet ist. Fenster mit Sonnenschutzglas verhindern an heißen Sommertagen zu sehr aufgeheizte Innenräume. Oftmals wird Sonnenschutzglas in Isolierglas-Systeme mit mehreren Scheiben integriert, die auch mehrere Funktionen erfüllen. Die Systeme werden dann zum Sonnenschutz Fenster, erfüllen aber auch Funktionen wie Wärmedämmung oder Einbruchssicherung durch ein integriertes Verbundsicherheitsglas. Die Kühllast der Klimaanlage wird somit verringert und spart Kosten.

Dezentrale Klimatisierung

Ist eine zentrale Klimatisierung des gesamten Gebäudes nicht vorhanden oder möglich, helfen mobile und festinstallierte Klimasplitgeräte. Energetisch ist die dezentrale Klimatisierung nicht die schlechtere Lösung.

Ab 2013 haben die mobilen Kleinklimageräte (Monoblock) und die Splitgeräte mit Kühl- und Heizfunktion ein Energielabel. Die weniger effizienten, mobilen Kleinklimageräte können maximal die Effizienzklasse A  im Heizbetrieb (COP) bzw. Kältebetrieb EEP erreichen. Splitgeräte können für beide Betriebsbereiche die Effizienzklasse A erreichen. Je nach Klimaregion sind für den Kühlbetrieb (SEER) und Heizbetrieb (SCOP) unterschiedliche Energieeffizienzklasse angegeben.

Klimageräte nicht zu Heizzwecken benutzen.

   Beim Kauf von Klimageräten die höchste Energieeffizienzklasse wählen.

   Achten Sie neben der Effizienzklasse auf den Wert zur Energieeffizienzgröße und den Stromverbrauch.



Entkopplung von Lüftung und Klimatisierung

Grundsätzlich sollten klimatechnische Anlagen, unabhängig ob sie dezentral oder zentral arbeiten, nicht für reine Heizzwecke eingesetzt werden. Denn die Erzeugung von Wärme kann energieeffizienter über Heizungsanlagen bereitgestellt werden. Das Heizen und Kühlen mit statischen Systemen (Radiotoren, Heiz- oder Kühldecken, Strahlungsheizungen reduziert den erforderlichen Luftvolumenstrom einer Anlage.

[1] = Deutsche Energieagentur: Ratgeber Lüftung und Klimatisierung, Berlin, 12/2014
[2] = Deutsche Energieagentur: Ratgeber Lüftung und Klimatisierung, Berlin, 12/2014
[3] = Deutsche Energieagentur: Ratgeber Lüftung und Klimatisierung, Berlin, 12/2014
[4] = Energieagentur NRW, Matthias Kabus: Bedarfsgerechte Lüftung, Wuppertal, 4-2009
[5] = Deutsche Energieagentur: Ratgeber Lüftung und Klimatisierung, Berlin, 12/2014
[6] = Energieagentur NRW, Matthias Kabus: Bedarfsgerechte Lüftung, Wuppertal, 4-2009
[7] = Energieagentur NRW, Matthias Kabus: Bedarfsgerechte Lüftung, Wuppertal, 4-2009
[8] = Energieagentur NRW, Matthias Kabus: Bedarfsgerechte Lüftung, Wuppertal, 4-2009
[9] = Deutsche Energieagentur: Ratgeber Lüftung und Klimatisierung, Berlin, 12/2014
[10] = Energieagentur NRW, Matthias Kabus: Bedarfsgerechte Lüftung, Wuppertal, 4-2009
[11] = Energieagentur NRW:unter URL http://www.energieagentur.nrw.de/unternehmen/lueftungsanlagen-3913.asp (17.12.2015)
[12] = Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg: Betrieblicher Umweltschutz in Baden-Württemberg unter URL http://www.bubw.de/index.php?lvl=7603&word=klimatisierung


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