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Inhaltsverzeichnis

Vorwort zur Schriftenreihe

Vorwort

I Einleitung: Das Quartier „Rintheimer Feld“

I.1 Das Wohnquartier

I.2 Ergebnisse der Quartiersanalyse

II Quartiers-Energiebilanz – Ausgangsdaten 2008

III Quartiers-Energiekonzept Karlsruhe-Rintheim

III.1 Einleitung

III.2 Energiekonzept

III.3 Gebäudesanierungs-Zeitplan

III.4 Entwicklung der Quartiers-Energiebilanz 2008–2015

III.4.1 Eckpunkte der Bilanzierung

III.4.2 Gemessener Wärmeverbrauch 2012

III.4.3 Entwicklung des spezifischen Heizenergiebedarfs bis 2015

III.4.4 Primärenergie- und CO₂ -Bilanz Quartier Rintheimer Feld (VOLKSWOHNuNGS- Gebäude), 1997 bis 2015

III.4.5 Wirkungsgrade der Hausübergabestationen (HÜS)

III.4.6 Volllastbenutzungsdauern der installierten HÜS-Heizleistungen

IV Forschungsgebäude

IV.1 „Standardsanierung“: Vergleichsgebäude

IV.2 Forschungsansatz für die beiden Forschungsgebäude

IV.3 „3-Liter-Gebäude“: Heilbronner Straße 33–37

IV.4 „Experimentiergebäude“: Mannheimer Straße 43–47

IV.5 Rechnerische Energiekennzahlen für das „Experimentiergebäude“

IV.6 Messtechnische Begleitung und Evaluierung: Stand 2013

IV.7 Übersichtsauswertung Forschungsgebäude

IV.7.1 Heizenergieverbrauch

IV.7.2 Verbrauch an Trinkwarmwasser

V Zusammenfassung der Ergebnisse und Schlussfolgerungen

V.1 Einleitung

V.2 Ergebnisse der „konventionellen energetischen Sanierung“ von Mehrfamilienhäusern im Quartier

V.3 Sanierung von Bestands-Mehrfamilienhäusern und Quartierskonzept – integraler Ansatz

V.4 Energiecontrolling

V.5 Forschungsgebäude – Betriebserfahrungen

V.6 Schlussfolgerungen

Literatur

Anhang I: Methoden der energetischen Bilanzierung

AI-1: Primärenergie- und CO₂ -Emissions-Faktoren

AI-2: Nahwärmenetz Rintheim: Primärenergie- und CO₂-Emissions-Faktoren

AI-3: Energiebilanz auf Quartiersebene

AI-4: Heizgradtage und Temperaturbereinigung

AI-4.1 Berechnung des Jahres-Heizenergieverbauchs mit der Heizgradtag-Methode

AI-4.2 Rechenhilfen für den Gebäude-Energiemanager

Anhang II: Gebäude- und Quartiersoptimierung

AII-1 Optimierung des Wärmeschutzes der Gebäude-Hüllflächen

AII-1.1 Kostenstruktur der Wärmeschutzmaßnahmen

AII-1.2 Wirtschaftliches Optimum der Dämmstärke

AII-1.2.1 Energieeinsparung durch Wärmedämmung

AII-1.2.2 Graue Energie der Wärmedämmung

AII-1.2.3 Energieeinsparkosten durch Dämmung der Hüllflächen

AII-1.3 Gebäudebetrachtung

AII-1.3.1 Heizenergieverbrauch

AII-1.3.2 Wirtschaftlichkeit von energetischen Verbesserungsmaßnahmen der Hüllfläche

AII-1.3.3 Energetische Verbesserungsmaßnahmen der technischen Gebäudeausrüstung: Einzelgebäude

AII-1.4 Nahwärmeversorgung

AII-1.5 Gesamtbetrachtung der Gebäude-Modernisierung

AII-2: Verluste der Wärmeverteilung im Gebäude

Anhang III: Wirtschaftlichkeitsrechnung: Nahwärme und Wohnungsunternehmen

AIII-1: Nahwärmenetz Rintheim

AIII-2: Kosten und Wirtschaftlichkeit in der Wohnungswirtschaft

AIII-2.1 Wirtschaftlichkeitsanalysen in der Wohnungswirtschaft

AIII-2.2 Integrale Energieplanung

Danksagung

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Im Rahmen des Forschungsvorhabens erfolgte eine Potentialanalyse der Energiequelle Abwasser innerhalb von Gebäuden. Hierzu wurden an zwei Studentenwohnheimen, einem Hotelgebäude und einem Krankenhausgebäude Messungen von Abwassertemperatur und Durchfluss durchgeführt und in repräsentative Ganglinien transformiert. Auf Grundlage dieser Profile wurden mit einem Berechnungstool verschiedene dezentrale Abwasserwärmepumpensysteme zur Trinkwarmwassererzeugung auf ökologische und ökonomische Vorteilhaftigkeit untersucht und bewertet.

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Jörn Krimmling
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Roland Koenigsdorff
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Unabhängig von Tages- und Jahreszeit oder Klimabedingungen, steht die Erdwärme immer zur Verfügung. Wie sie in Wohngebäuden, Nichtwohngebäuden und in der Industrie genutzt werden kann, beschreibt dieses Buch. Grundlegendes zur geothermischen Energienutzung, zu Wärme- und Kältemaschinen, Gebäude- und Systemtechnik sowie das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten, werden ausführlich behandelt und liefern fundierte Einblicke in die Systemzusammenhänge. Projektbeispiele und Betriebserfahrungen verdeutlichen das Erläuterte und dessen Umsetzung in die Praxis. Der Autor befasst sich mit Rechen-, Simulations- und Auslegungsverfahren und dem erforderlichen Schutz des Grundwassers und des Untergrundes. Darüber hinaus kann die Wirtschaftlichkeit von geothermischen Systemen bewertet werden. Des Weiteren werden Informationen zu Genehmigungen und zur praktischen Planung von Geothermieanlagen geliefert.

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Rolf-Michael Lüking, Gerd Hauser
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Der Verringerung der Nutzung fossiler Energieträger zur thermischen Konditionierung von Gebäuden kommt eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Klimaschutzziele und der Sicherung der Energieversorgung zu. In der vorliegenden Studie zeigen die Autoren auf, dass eine isolierte Betrachtung von Gebäuden hierfür nicht ausreicht. Erst durch die radikale Interpretation von Gebäuden als Bestandteile des gesamten Energieversorgungssystems lassen sich die anstehenden Herausforderungen meistern.

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Forschungsberichte

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Kirsten Höttges, Michael Krause, Juan Rodriguez Santiago, Matthias Kersken, Thomas Haussmann, Stephan Schlitzberger
Erarbeitung von Bewertungsverfahren zur Berücksichtigung der Eigenschaften von PCM-Produkten im Rahmen der DIN V 18599 und DIN 4108 Teil 2. Abschlussbericht
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Für den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials, PCM) werden heute in der Baupraxis bereits verschiedene Systeme umgesetzt. Die Einsatzbereiche umfassen dabei passive Systeme (Bauplatten) sowie aktive bzw. hybride Systeme (Kühldecken und -wände, Lüftungsanlagen und Speicher). Eine rechnerische Bewertung der energetischen Effekte von PCM sowie die Auswirkungen auf den thermischen Komfort kann mittels thermischen Simulationsrechnungen auf Stundenbasis erfolgen. Im Rahmen der rechtlich erforderlichen Nachweisverfahren finden thermische Simulationsrechnungen nur in Ausnahmefällen (EnEV) bzw. nicht als Regelverfahren (DIN 4108-2) Anwendung. Wünschenswert wäre die Möglichkeit, den Einsatz von PCM in die normativen Berechnungsverfahren zu implementieren, um so eine energetische Bewertung dieser Systeme auch im Rahmen der Nachweisführung - d.h. für eine weiter verbreitete Anwendung - zu ermöglichen. Dabei geht es vor allem darum, geeignete Schnittstellen und Algorithmen (Ansätze) zu identifizieren und zu verifizieren.

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Werner Lang, Thomas Auer, Karl Martin Heissler, Jakob Metz, Isabell Nemeth
Potenziale von Niedrigtemperaturnetzen zur Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien in Quartieren. Niedrigtemperaturnetze in Quartieren. Abschlussbericht
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Heutige Nahwärmenetze arbeiten auf einem Temperaturniveau, das deutlich über dem der Umgebung liegt. Folge der Temperaturdifferenz zur Umgebung sind Verteil- sowie Exergieverluste und eine erschwerte Einbindung von erneuerbaren Energiequellen. Niedrigtemperaturnetze sind ein innovativer Ansatz um die Einbindung erneuerbarer Energien zu erleichtern. In städtischen Quartieren können durch eine thermische Vernetzung auf niedrigem Temperaturniveau erneuerbare Energiequellen sowie Umgebungs- und Restwärmepotenziale genutzt werden, die bisher nicht erschließbar waren. Niedrigtemperaturnetze bieten darüber hinaus große Potenziale durch die Minimierung der Netzverluste zur Umgebung und durch die räumliche und zeitliche Verschiebung der Wärme innerhalb des Quartieres.

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Alexander Vogt, Christoph van Treeck
Optimierung von Abwasserwärmetauschern für den gebäudetechnischen Einsatz. Abschlussbericht
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Die zentrale Problematik bei der Wärmerückgewinnung aus Abwasser ist der gehemmte Wärmeübertrag. Grund dafür ist der Biofilm auf den Wärmeüberträgern, der sich im Abwasser bildet. Dieses Biofilmwachstum wurde bisher nur unzureichend untersucht und daher zum Gegenstand dieses Forschungsprojektes gemacht. Dazu wurde ein Versuchsstand konzipiert, der es ermöglicht das Biofilmwachstum auf Wärmeübertragern ausreichend genau zu ermitteln. Es wurden verlässliche Angaben über die Biofilmentwicklung auf Wärmeübertragern sowie die Höhe der Wärmeübertragsreduktion ermittelt. Außerdem wurden verschiedene Arten der Anströmung auf den Wärmeübertrager durchgeführt und dadurch eine Reduktion des Biofilms erreicht.

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Martin Kerner, Stefan Hindersin
Entwicklung und Testung der Anlagen- und Steuerungstechnik für eine speicherfreie Nutzung der Wärme aus einer Bioreaktorfassade in einem Wohnhaus. Abschlussbericht
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Im BIQ Das Algenhaus werden in einer Bioenergiefassade mit Sonnenlicht Mikroalgen und Wärme produziert. Allerdings war die Nutzung der Wärme aus der Fassade für die Versorgung des Gebäudes nicht optimal, da ein Großteil über lange Zeiträume im Erdreich zwischengespeichert werden musste. Um das System zu optimieren war es Ziel des vorliegenden Projektes, ein neues Energiekonzept zu entwickeln, mit dem die Speicherung der Wärme minimiert und die direkte Nutzung maximiert wird, ohne dass die Produktion an Mikroalgen gestört wird. Der Forschungsansatz bestand darin, für die am BIQ Das Algenhaus vorhandene Bioreaktorfassade eine Anlagen- und Steuerungstechnik zu entwickeln und umzusetzen, mit der die Wärme, die in der Bioreaktorfassade produziert wird, optimal zur Deckung des Bedarfs im Wohnhaus genutzt werden kann.

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Marten F. Brunk, Christopher Seybold
Dezentrale Abwasserwärmerückgewinnung zur Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2934
2015, 74 S., 43 Abb. u. 8 Tab., Softcover
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Die Forschungsarbeiten knüpfen an das im Frühjahr 2012 abgeschlossene, ebenfalls mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung geförderten Forschungsvorhaben "Dezentrale Wärmerückgewinnung aus häuslichem Abwasser" (SF-10.08.18.7-10.4) an. Ziele des aktuellen Vorhabens sind die Fortführung der messtechnischen Potentialanalyse an vier Gebäuden des Vorprojektes, die Erweiterung der messtechnischen Potentialanalyse durch Aufnahme von zwei Mehrfamilienhäusern in die Analyse, die Erstellung von repräsentativen, wochentagsabhängigen Ganglinien der Energiequelle Abwasser auf Grundlage von Langzeitmessungen und der Untersuchung der maßgebenden Einflussgrößen auf das Energiepotential sowie die Konzeption, Simulation und Bewertung von dezentralen Abwasserwärmepumpensystemen. Als Ergebnis der Potentialanalyse ist ein täglicher Pro-Kopf-Wasserverbrauch bei der Wohnnutzung von 113 - 128 Litern pro Person und Werktag sowie ein täglicher Pro-Zimmer- bzw. Pro-Bett-Wasserverbrauch von 157 - 197 Litern pro Zimmer und Tag (Hotel) und von 182 - 327 Litern pro Bett und Tag (Krankenhaus) festzustellen. Die mittleren täglichen Abwassertemperaturen von 21 bis 26 Grad Celsius zeigen das im Vergleich zu regenerativen Energiequellen hohe Temperaturniveau der Wärmequelle Abwasser. Ein mögliches Anlagenkonzept zur Nutzung der Abwasserwärme stellt die Trinkwassererwärmung mittels bivalentem Speicher-Trinkwassererwärmer dar, welcher sowohl durch eine Abwasserwärmepumpe als auch durch einen konventionellen, zweiten Erzeuger (bspw. Gaskessel) gespeist wird. Die Ergebnisse der Simulation dieses Anlagenkonzeptes für die vier betrachteten Wohngebäude zeigen - auf Basis der getroffenen Annahmen - bei einer mittleren Biofilmschichtdicke von 1 mm am abwasserseitigen Wärmeüberträger und einer Teilerwärmungstemperatur durch die Abwasserwärmepumpe von 45 Grad Celsius Jahresarbeitszahlen von 4,6 bis 5,5, was einer Energiekostenersparnis von 18,8 bis 22,6 Euro pro Person und Jahr sowie einer Redukti

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Riedel, Steffen
Mehr Effizienz im Bestand und Betrieb. Heizungsoptimierung
GEG Baupraxis, 2022

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Wie ein Blockheizkraftwerk die Energieversorgung sichert
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Kalte Nahwärme: CO2-arme Energie der Zukunft. Klimaschutzsiedlung in Neuss
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Borsch-Laaks, Robert
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Jagnow, Kati; Wolff, Dieter
Treibhausgas-Budget muss die Agenda sein. Standpunkt zur Energiewende im Gebäudesektor (kostenlos)
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