Effizienzsteigerung durch Modellkonfiguration in BHKW-Anlagen. Abschlussbericht

3. Planung von Heizungsanlagen
DIN-Taschenbuch, Band 493
2., Aufl.
2021, 612 S., 210 mm, Softcover
Beuth

 

 

Fachplaner, Installateure und Handwerker im Bereich TGA/SHK können für die Heiztechnik auf ein breit gefächertes und fundiertes Angebot von Produktnormen zugreifen, angefangen beim Erzeuger über die Verteilung bis hin zu Emissionsgeräten. Unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung steigt die Bedeutung und die Nachfrage nach der Systembetrachtung und der entsprechenden Erarbeitung von Systemnormen für die Heiztechnik. Das DIN-Taschenbuch 493 stellt eine Sammlung der wichtigsten Normen (Originalfassungen) für die Gebäudeplanung bereit, die im Europäischen Normungsgremium "Heizungsanlagen in Gebäuden" erarbeitet wurden. Im Mittelpunkt steht dabei die DIN EN 12831 "Heizsysteme in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast", die eine der Grundlagen für die Gebäudeplanung darstellt. Sie wird durch nationale Festlegungen ergänzt, die für die Anwendung der DIN EN 12831 vonnöten sind (u. a. das Vereinfachte Verfahren zur Heizlastberechnung). Ebenfalls enthalten sind die aktuellen Fassungen der DIN EN 12828 zur Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen sowie die in Deutschland anwendbaren Verfahren zur einmaligen und wiederkehrenden Inspektion von Heizungsanlagen aus der DIN EN 15378.

Jürgen Bonin
Wärmepumpen
Fehler vermeiden bei Planung, Installation und Betrieb
2., überarb. Aufl.
2018, 154 S., 114 überw. farb. Abb. u. 3 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Praxisband "Wärmepumpen" bietet fachkundige Unterstützung bei der Planung, Installation und Ausführung von Wärmepumpenanlagen. Aufgrund seiner langjährigen Erfahrungen aus Entwicklung, Projektierung und Begutachtung von Wärmepumpenanlagen weiß der Fachmann Jürgen Bonin, welche Fehler im Alltag speziell unter Zeitdruck häufig gemacht werden. Deshalb konzentriert sich der Autor besonders auf die Analyse dieser Planungs- und Ausführungsfehler sowie auf das Erkennen häufiger Ursachen und Fehlerquellen. Anhand von Praxisbeispielen werden Vermeidungsstrategien aufgezeigt und Handlungsempfehlungen für Planer und Installateure ausgegeben. Die zweite Auflage wurde an den aktuellen Stand der Technik angepasst.

Rolf Schmidt
Welche Heizung braucht das Haus?
Systeme der Heiz- und Lüftungstechnik im Vergleich
3., erw. Aufl.
2013, 82 S., zahlr. Abb., Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Notwendige CO2-Reduzierungen und vor allem ständig steigende Energiepreise stellen diese Frage für den Bauherrn und Hauseigentümer ganz nach vorne. Am Beispiel eines gebauten Referenzhauses werden für Neubau und Altbau auf der Grundlage der EnEV 2009 und nach den Förderkriterien der Kreditanstalt für Wiederaufbau praxisnah Gas-, Wärmepumpen- und Holzheizungen kombiniert, berechnet und miteinander verglichen. Die berechneten energetischen Werte, die Investitions- und Verbrauchskosten sind in vergleichenden Darstellungen anschaulich zusammengefasst. Erweitert wurde die 3. Auflage um das Kapitel "Stellenwert und Systeme der Wohnungslüftung". Auf Grundlage der DIN 1946-6 werden geeignete lüftungstechnische Maßnahmen nach Funktion und Kosten bestimmt und gegenübergestellt. Das Buch stellt eine Planungshilfe dar, mit der neben Architekten und Planern auch interessierte Bauherren in der Lage sind, die dargestellten Anlagenkombinationen bei Ihren eigenen Planungen energetisch und wirtschaftlich zu bewerten und die für Ihr Haus optimale Haustechnik auszuwählen.

Thomas Braun, Jörg Franke
Baustoff-integrierte Flächenheizung (BiFH)
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3177
2019, 109 S., 114 Abb. u. 22 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Forschungsarbeiten bestanden darin, mit Hilfe eines kaltaktiven Atmosphärendruckplasmas und Metallpulver eine Heizstruktur additiv auf Oberflächen im wohnlichen Umfeld aufzutragen. Ziel war es, die elektrische Flächenheizung bereits in Gipskartonplatten oder alternativen typischen Baustoffen zu integrieren und die aufgedruckten Strukturen dabei als elektrische Widerstandsheizung einzusetzen. Aufgrund der zahlreichen Vorteile wurde dafür die Plasma-Coating-Technologie verwendet, welche es erlaubt, auf einer Vielzahl von Materialien elektrisch leitende Strukturen in beliebiger Form aufzubringen. Mit Hilfe von Plasma und Metallpulver bestehend aus Mikro- bzw. Nanopartikeln kann eine dauerhafte Verbindung auf einem dreidimensionalen Basismaterial entstehen. Dadurch ist die Integration einer Heizung direkt am Baumaterial in nur einem Arbeitsschritt, innerhalb weniger Sekunden, möglich.

Martin Köhrer, Peter Hennig, Daniel Yanev
Die Zusatzheizung - Nutzung ergänzender Heizsysteme im Gebäudebereich
Auswirkung auf die Energie- und Klimabilanz von Gebäuden
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3125
2019, 169 S., 41 Abb. u. 54 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Trotz ihrer weiten Verbreitung (ca. 11 Mio. in Deutschland) ist der Einfluss von sekundären Heizsystemen auf die Gebäudeenergiebilanz bisher wenig erforscht. Insbesondere der Energieverbrauch dieser Heizsysteme sowie der Gesamtverbrauch von Gebäuden mit Zusatzheizungen sind nicht mit Zahlen belegt. Ebenfalls wurde bislang noch nicht festgestellt, ob der Gesamt-Endenergiemehrverbrauch von Gebäuden mit und Gebäuden ohne Zusatzheizungen gleich ist. Anhand von Datenanalysen wurden zu den Aspekten Höhe des Zusatzheizungsverbrauchs; Substitutionseffekt (Verdrängung des primären Heizsystems durch Nutzung von Zusatzheizung); Mehrverbrauch von Gebäuden mit Zusatzheizung gegenüber Gebäuden ohne Zusatzheizung; Minderung des Primärenergieverbrauchs durch Nutzung von Zusatzheizung, Aussagen für Ein- und Zweifamilienhäuser getroffen.

Raphael Lechner, Nicholas O'Connell, Thorsten Meierhofer, Markus Brautsch
Entwicklung, Umsetzung und Bewertung optimierter Monitoring-, Betriebs- und Regelstrategien für Blockheizkraftwerke. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3058
2018, 182 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Projekts war die Untersuchung des Potentials zur wirtschaftlichen und energetischen Verbesserung bestehender BHKW-Anlagen durch die Umsetzung optimierter Monitoring-, Betriebs- und Regelstrategien. Hierfür wurden vier BHKW-Anlagen unterschiedlicher Konfiguration und Leistungsklasse ausgewählt. Das Energiemonitoring erwies sich als geeignetes Instrument zur Identifikation von Schwachstellen und Optimierungspotentialen in der Betriebsweise und Regelung von BHKW-Anlagen, die sich insbesondere in der Übergangszeit und im Sommerbetrieb zeigten. BHKW-Anlagen mit mehreren Modulen und modulierendem Betrieb erfordern dabei eine besonders sorgfältige Abstimmung.

Martin Kriegel, Michael Klemke, Bahar Saeb Gilani
Entwicklung einer Regelung für Flächenheizsysteme zur Minderung der Pumpenergie, zur bedarfsgerechteren Beheizung und zur einfacheren Systemintegration verschiedener Heizflächen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2998
2016, 178 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In Anbetracht steigenden Hilfsenergiebedarfes zur Wärmeverteilung in Gebäuden wurden in diesem Forschungsprojekt Untersuchungen, basierend auf der intermittierenden Zufuhr von Wärme, durchgeführt. Der Heizwassermassenstrom und damit der elektrische Energiebedarf kann mit steigender Vorlauftemperatur und zunehmender Temperaturspreizung über die Flächenheizung reduziert werden. Zusätzlich kann die Aufheizzeit nach dem Absenken der Raumtemperatur verkürzt werden.

Markus Brautsch, Raphael Lechner
Effizienzsteigerung durch Modellkonfiguration in BHKW-Anlagen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2840
2013, 245 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen eines zweijährigen Forschungsvorhabens wurden am IfE Modellkonfigurationen zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und CO2-Bilanz von Blockheizkraftwerken entwickelt. Blockheizkraftwerke (BHKW) zeichnen sich durch eine hohe Energieeffizienz aus, da bei der gekoppelten Stromerzeugung die Abwärme nicht wie bei konventionellen Kraftwerken ungenutzt an die Umgebung abgeführt wird, sondern z.B. für Heizzwecke oder als Prozesswärme in Industriebetrieben eingesetzt wird. Bestehende Anlagen nutzen ihre wirtschaftlichen und ökologischen Potentiale jedoch oftmals nicht voll aus, da sie nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen, eine ungünstige Betriebsweise aufweisen oder nicht auf die aktuellen gesetzlichen Rahmenbedingungen abgestimmt sind. Vor diesem Hintergrund wurden vom IfE über einen Zeitraum von zwölf Monaten zunächst die realen Betriebsdaten von 18 bundesweit ausgewählten Blockheizkraftwerken (darunter eine Brennstoffzelle und sieben Anlagen in Bundesliegenschaften) erfasst und energetisch, wirtschaftlich und ökologisch bewertet. Dabei zeigte sich bei der Mehrzahl der Anlagen Potential die Kosten und CO2-Emissionen zu senken, z.B. durch Ersatz veralteter BHKW-Module mit modernen und effizienteren Aggregaten, Erweiterung um zusätzliche Module oder Umstellung auf einen regenerativen Brennstoff. Anhand der real existierenden Anlagen wurden daraufhin alternative Modellkonfigurationen entwickelt, die beispielhaft Möglichkeiten zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Minderung der Treibhausgasemissionen darstellen. Die Spanne der Modellkonfigurationen reicht dabei von einfachen nichtinvestiven Maßnahmen, wie z.B. die Optimierung der Wartungstermine oder die Umstellung von Erdgas auf Biomethan, über die Nachrüstung von Systemen zur Abgasnachverstromung bis hin zum Umbau des gesamten Energiesystems, z.B. auf Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen können die spez. Energiekosten der untersuchten Systeme im Mittel um ca. 9,0 Prozent und die CO2-Emissionsfaktoren für die Strom- und W