Der effiziente Einsatz von Ressourcen ist ein gesamtgesellschaftliches Anliegen und mittlerweile ein fester Bestandteil politischer Beschlüsse auf fast allen Ebenen: In den Institutionen der Europäischen Union, von der Regierung der Bundesrepublik Deutschland, in den meisten Landesregie-rungen und in vielen Kommunen wurden Ziele zur Verringerung des CO2-Ausstoßes verabschiedet. Neben dem Ausbau erneuerbarer Energien ist die Steigerung der Energieeffizienz dabei das zentrale Instrument, um die verabschiedeten Ziele zu erreichen. Auch aus finanziellen Gründen spielt der Energieverbrauch eine immer größer werdende Rolle: Die Energiekosten der Universität Kassel weisen seit vielen Jahren eine stark ansteigende Tendenz auf und überstiegen 2010 erstmals den Betrag von sechs Millionen Euro. Es zeigt sich also, dass den Energiekosten eine zunehmend bedeutende Rolle im Budget der Universität zukommt.
Laut einer ersten, konservativen Abschätzung aus dem Jahr 2009 lassen sich die Wärmekosten um 10 % und die Stromkosten um 15 % reduzieren. Mit welchen konkreten Maßnahmen diese Einsparungen jedoch erzielt werden können, konnte bislang nur in Teilen geklärt werden. Die vorliegende Arbeit soll das Potenzial thermischer Energieeinsparung genauer untersuchen und behandelt das Thema „Verbesserungen in der Wärmeversorgungstechnik am Beispiel eines technischen Institutsgebäudes der Universität Kassel“. Verbesserungen sind im Sinne dieser Arbeit all jene Maßnahmen, die langfristig den Energieverbrauch senken, ohne dabei die Nutzenergiebereitstellung zu beeinträchtigen. Dabei wird anhand eines im Rahmen dieser Arbeit aus dem Bestand auszuwählenden Gebäudes exemplarisch das Einsparpotenzial thermischer Energie abgeschätzt.
Im Einzelnen werden mit der vorliegenden Arbeit die folgenden Ziele verfolgt: • Die Identifizierung von Effizienzmaßnahmen in der Wärmeversorgung des Gebäudes. • Die Quantifizierung der Einsparungen.
Der Fokus der Arbeit liegt in jenen Bereichen der Anlagentechnik, die direkten Einfluss auf die Wärmeversorgung des auszuwählenden Gebäudes haben. Neben der klassischen Heizungstechnik betrifft das vor allem Systeme zur Klimatisierung.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Verbrauchsdatenanalyse
2.1 Auswahl des Gebäudes Technik III/2
2.2 Detailanalyse monatlicher Zählerstände
3 Bestandsaufnahme
3.1 Wärmeversorgung im Gebäude Technik III/2
3.2 Messtechnische Bestimmung der Wärmeverluste
3.3 Ermittlung des jährlichen Wärmeverbrauchs nach Nutzung
4 Maßnahmen im Netz der statischen Heizung
4.1 Dämmung von Pumpen und Armaturen
4.2 Regelung
4.3 Hydraulischer Abgleich
4.4 Erneuern von Thermostatventilen
4.5 Austausch der Pumpen
5 Maßnahmen im Netz der dynamischen Heizung
5.1 Anschluss der Weiss - Klimageräte
5.2 Außentemperaturregelung des dynamischen Netzes
5.3 Wärmeversorgung der Nachheizregister
5.4 Wärmerückgewinnung durch die Kälteanlage
5.5 Pufferspeicher der Wärmerückgewinnung
6 Abschaltung des Nahwärmenetzes im Sommer
7 Zusammenfassung der Einsparmaßnahmen
8 Fazit
A Anhang
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht das Potenzial zur Einsparung thermischer Energie in einem technischen Institutsgebäude der Universität Kassel und entwickelt hierzu ein systematisches Vorgehen zur Identifizierung von Effizienzmaßnahmen. Die Forschungsfrage fokussiert sich darauf, mit welchen konkreten technischen Maßnahmen in der Wärmeversorgungstechnik der Energieverbrauch langfristig gesenkt werden kann, ohne die Nutzung des Gebäudes zu beeinträchtigen.
- Analyse und Optimierung der Wärmeversorgungstechnik (statische und dynamische Heiznetze).
- Systematische Identifizierung und Quantifizierung von Energieeffizienzpotenzialen.
- Optimierung von Regelungstechnik, Dämmung und hydraulischen Abgleichprozessen.
- Bewertung von innovativen Ansätzen wie dezentralen Pumpensystemen und Wärmerückgewinnung.
- Erstellung einer fundierten Entscheidungsgrundlage für investive Maßnahmen.
Auszug aus dem Buch
4.1 Dämmung von Pumpen und Armaturen
Die Rohrleitungsdämmung ist für ein Bestandsgebäude auf einem guten Stand. Im Regelfall sind alle Rohrleitungen sowie größere Einbauten wie Absperrventile oder Schmutzfänger gedämmt. Als Dämmmaterial wird dabei üblicherweise Mineralwolle verwendet.
Ungedämmt sind dagegen typischerweise die folgenden Bestandteile des Heizungssystems (vgl. Abbildung 16):
• Absperrhähne
• Druckregulierventile
• Beimischventile
• Entlüftungsrohre
• Messtechnische Einrichtungen
• Pumpen und deren Flansche
Neben dem Heizungsnetz ist im Gebäude Technik III/2 auch ein Kaltwassernetz installiert. Die Kälte wird durch einen Verbund von 6 Kompressionskälteanlagen mit je 40 kW elektrischer Leistung bereitgestellt. Im Gegensatz zum Heizungssystem sind die Armaturen im Kaltwassernetz aus Gründen des Korrosionsschutzes gedämmt. In der DIN 4140 wird u.a. die Ausführung von Wärmedämmungen an betriebstechnischen Anlagen in der technischen Gebäudeausrüstung beschrieben. Die Ausführung der Dämmung von Einbauten an Kälteanlagen gelten danach „sinngemäß für Wärmedämmungen, wobei dann stets die […] Dampfbremse entfällt“ [DIN 4140, S. 53]. Die Abbildungen 17 und 18 machen den qualitativen Unterschied in der Ausführung von Kälte- und Wärmedämmungen im Gebäude Technik III/2 deutlich: Im Kaltwassernetz bleibt einzig der Motor der Pumpe ungedämmt; alle anderen Armaturen sind gedämmt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Relevanz der Energieeffizienz für die Universität Kassel und definiert das Ziel der Arbeit, Energieeinsparpotenziale in einem technischen Institutsgebäude systematisch zu untersuchen.
2 Verbrauchsdatenanalyse: Entwickelt eine Methodik zur Auswertung monatlicher Verbrauchsdaten, um geeignete Gebäude für eine detaillierte energetische Analyse auszuwählen.
3 Bestandsaufnahme: Dokumentiert den Aufbau der Wärmeversorgung im Gebäude Technik III/2 und schätzt mittels Messdaten die Höhe der Wärmeverluste ab.
4 Maßnahmen im Netz der statischen Heizung: Identifiziert Verbesserungspotenziale bei der Dämmung, Regelung, dem hydraulischen Abgleich, den Thermostatventilen und den Heizungspumpen.
5 Maßnahmen im Netz der dynamischen Heizung: Analysiert Optimierungsmöglichkeiten bei Klimageräten, der Außentemperaturregelung, den Nachheizregistern und der Wärmerückgewinnung.
6 Abschaltung des Nahwärmenetzes im Sommer: Diskutiert die Potenziale und technischen Herausforderungen bei einer sommerlichen Trennung des Gebäudes von der zentralen Wärmeversorgung.
7 Zusammenfassung der Einsparmaßnahmen: Führt die identifizierten technischen Maßnahmen und deren Potenziale tabellarisch und bewertend zusammen.
8 Fazit: Fasst die Ergebnisse zusammen und gibt Handlungsempfehlungen für das Energiemanagement und künftige Sanierungen.
A Anhang: Enthält das Literaturverzeichnis, Abbildungsverzeichnis und Tabellenverzeichnis.
Schlüsselwörter
Wärmeversorgung, Energieeffizienz, Universität Kassel, Gebäude Technik III/2, Verbrauchsdatenanalyse, Wärmeverluste, Statische Heizung, Dynamische Heizung, Hydraulischer Abgleich, Thermostatventile, Hocheffizienzpumpen, Wärmerückgewinnung, Nahwärmenetz, Energieeinsparverordnung, Energiemonitoring
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Masterarbeit befasst sich mit der systematischen Identifizierung und Quantifizierung von Energieeffizienzmaßnahmen in der Wärmeversorgungstechnik, exemplarisch durchgeführt am Gebäude Technik III/2 der Universität Kassel.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die Arbeit behandelt die Analyse von Verbrauchsdaten, die messtechnische Bestandsaufnahme der Wärmeverluste sowie technische Optimierungen in statischen und dynamischen Heizungsnetzen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Identifizierung konkreter technischer Maßnahmen zur langfristigen Senkung des Energieverbrauchs, ohne dabei die für den Betrieb erforderliche Energiebereitstellung zu beeinträchtigen.
Welche wissenschaftliche Methodik wurde verwendet?
Es wurde eine Kombination aus der Auswertung zählerbasierter Verbrauchsdaten, messtechnischen Leistungsmessungen am Gebäude sowie dem Vergleich mit energetischen Bewertungsverfahren nach DIN-Normen (z. B. DIN EN 15378) angewandt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Bestandsaufnahme und die detaillierte Ausarbeitung von Einsparmaßnahmen für die statische Heizung (z. B. Dämmung, hydraulischer Abgleich) sowie die dynamische Heizung (z. B. Klimageräte, Wärmerückgewinnung).
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Wärmeversorgung, Energieeffizienz, hydraulischer Abgleich, Hocheffizienzpumpen und Energiemonitoring charakterisieren.
Warum ist das Gebäude Technik III/2 als Fallstudie gewählt worden?
Das Gebäude wies im Vergleich zu anderen Universitätsbauten hohe absolute und spezifische Wärmeverbrauchswerte auf, was auf ein signifikantes energetisches Einsparpotenzial hindeutete.
Welche Rolle spielt die Wärmerückgewinnung der Kälteanlage?
Die Kälteanlage bietet ein ungenutztes Potenzial zur Wärmeabgabe in das Netz der dynamischen Heizung, das jedoch derzeit aufgrund unpassender Temperaturniveaus und fehlender Regelung nicht ausgeschöpft wird.
Ist der hydraulische Abgleich für das Gebäude relevant?
Ja, der hydraulische Abgleich wurde beim Bau unterlassen, weshalb er als eine der wesentlichen Maßnahmen identifiziert wurde, um die Effizienz der Heizkörper und die Pumpenleistung zu optimieren.
Was schlägt der Autor für die sommerliche Abschaltung des Nahwärmenetzes vor?
Der Autor schlägt vor, die verbleibenden Nutzer (insbesondere Klimageräte) dezentral zu versorgen, etwa durch elektrische Durchlauferhitzer, um das Nahwärmenetz im Sommer stilllegen zu können und hohe Verteilungsverluste zu vermeiden.
- Quote paper
- Niklas Alsen (Author), 2011, Verbesserungen in der Wärmeversorgungstechnik am Beispiel eines technischen Institutsgebäudes der Universität Kassel, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/190588
