Lehrstuhl fr Energiewirtschaft Prof Dr Christoph Weber BENA
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber BENA - Nachhaltigkeit an der UDE – auf dem Weg zu einem green urban campus Verbesserung der Gebäudeenergieeffizienz - Beispielhafte Untersuchung eines Gebäudes am Campus Essen [Ergebnisse einer Diplom-Arbeit im WS 09/10] Alexander Wiegel Volker Eickholt Prof. Dr. Christoph Weber 21. 09. 2010 1
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Hintergrund der Arbeit • Der Gebäudebestand in Deutschland umfasst: – Zirka 17, 3 Millionen Wohngebäude mit ungefähr 40 Millionen Wohneinheiten – Zirka 1, 5 Millionen private und öffentliche Nichtwohngebäude • Darunter 40. 000 Schulen • 315 staatliche oder staatlich anerkannte Hochschulen • Rund 40% des Endenergieverbrauchs entfallen in Deutschland auf den Gebäudebereich – Raumwärme, Warmwasser, Raumlufttechnik (RLT) etc. • Großteil der Bestandsgebäude ist vor 1978 gebaut worden und erfüllt nicht die Anforderungen der ersten Wärmeschutzverordnung von 1977 21. 09. 2010 2
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Fragestellungen der Diplomarbeit • Wie ist die energetische Qualität des untersuchten Gebäudes (technische Aspekte)? • Welche energiesparenden Maßnahmen können für das Gebäude sinnvoll sein? • Welche Auswirkungen haben die Modernisierungsmaßnahmen auf den Energiebedarf, die CO 2 -Emissionen (ökologischer Aspekt) und die Energiekosten (ökonomischer Aspekt)? 21. 09. 2010 3
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Betrachtetes Gebäude R 11 T-Gebäude (Baujahr 1976), ca. 25. 500 m² 21. 09. 2010 4
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Datenlage • Datenlage in Bezug auf Energieverbräuche und Energieverbraucher am Campus Essen grundsätzlich unzureichend • Notwendigkeit der eigenen Datenaufnahme durch mehrfache Gebäudebegehungen inklusive eigener Zählungen, Messungen, Fotoanalyse – Aufnahme von Fenstermaßen und Heizkörpern – Zählung von Fenstern, Beleuchtung, Heizung, elektrischen Geräten – stichprobenartige Kontrollmessungen von Raumumfang und Raumhöhe • Analyse von etlichen CAD-Plänen • Expertengespräche mit Mitarbeitern der Betriebstechnik, des Gebäudedezernats, Ingenieuren • Entwicklung eines Excel-Modells zur eigenen Berechnung 21. 09. 2010 5
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Zuordnung von Räumen zu Nutzungsprofilen Nr. (DIN V 18599 -10) 1 2 4 9 14 16 17 18 19 20 28 29 21. 09. 2010 Nutzungsprofil Einzelbüro Gruppenbüros Besprechung, Seminar, Sitzung Hörsaal Küchen in NWG WC/Sanitär in NWG Sonstige Aufenthaltsräume Nebenfläche Verkehrsfläche Lager, Technik, Archiv Bibliothek-Lesesaal Bibliothek-Freihandbereich Summe NGF m² Anteil % 773 2. 273 3. 623 360 31 704 210 181 6. 015 5. 830 4. 260 1230 25. 500 3% 9% 14% 1, 4% 0, 12% 2, 8% 0, 7% 24% 23% 17% 5% 100% 6
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Ermittelte Verbrauchskennwerte für das R 11 T-Gebäude • R 11 -Komplex (selbst ermittelt) R 12 -Komplex (selbst ermittelt) Vergleichswert En. EV 2009 Vergleichswert Mischnutzung Heizung 61 110 85 82 Strom 60 58 35 41 21. 09. 2010 7
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Komplexitätsreduktion • Aufgrund der enormen Komplexität konnte in der Diplomarbeit nur ein Teil des Gebäudes näher analysiert werden • Modernisierungsmaßnahmen nehmen Bezug auf einen virtuellen Komplex bestehend aus den Etagen R 11 T 03 bis T 07 • Aussagekraft der ermittelten Ergebnisse dadurch entsprechend begrenzt • Zudem nur Nutzung einer Demo-Modellierungssoftware zur Verbrauchsberechnung 21. 09. 2010 8
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Betrachtete Modernisierungsmaßnahmen • Austausch der Isolierglasscheiben mit dem U-Wert von 2, 7 k. Wh/m²K durch Wärmeschutzglasscheiben mit einem U-Wert von 1, 6 k. Wh/m²K und neue Fensterdichtungen. – U-Wert-Verbesserung ergibt ∆U=1, 1 k. Wh/m²K. Die benötigte Glasgesamtfläche beträgt 1. 722 m². • Anbringen eines Wärmedämmverbundsystems – Die Gesamtfläche beträgt 2. 329 m². • Austausch der Vorschaltgeräte von KVG (konventionelle Vorschaltgeräte) zu EVG (elektronisch) bei der Beleuchtung in den Seminarräumen. – 1. 868 paarweise betriebene Leuchtstofflampen – 934 EVG werden benötigt. • Austausch alter 2 K-Thermostate gegen moderne 1 K-Thermostate • Maßnahmenpaket: eine Kombination der vier Einzelmaßnahmen 21. 09. 2010 9
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Berechnete Einsparungen für den virtuellen Komplex Maßnahme IST-Zustand Gebäude Wärmeschutzglas Wärmedämmverbundsystem Elektronische Vorschaltgeräte Mod. Thermostatventile Nutzenergie k. Wh/m²a Endenergie k. Wh/m²a Primärenergie k. Wh/m²a CO 2 kg/m²a 91 113 102 23 78 (-16%) 96 (-5%) 21 (-11%) 80 (-15%) 99 (-15%) 97 (-5%) 21 (-10%) 89 (-11%) 111 (-1, 3%) 94 (-8%) 22 (-4%) 91 (+0, 1%) 112 (-1, 1%) 101 (-0, 4%) 22, 7 (-0, 8%) Kombination 65 (-41%) 81 (-40%) 83 (-22%) 18 (-31%) ∆ absolut -170. 000 k. Wh/a -207. 000 k. Wh/a -118. 000 k. Wh/a -35. 100 kg/a 21. 09. 2010 10
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Wirtschaftlichkeit • Dynamische Berechnung • Annahme: Mittlerer zukünftiger Wärmepreis = 3, 57 ct. /k. Wh • Annahme: nur Mehrkosten bei sowieso anstehender Erneuerung werden berücksichtigt (Kopplungsprinzip) Einsparkosten Ct/k. Wh Wirtschaftlichkeit gegeben? 21. 09. 2010 Wärmeschutzglas WDVS Vorschalt EVG Thermostatventil Kombination aller Maßn. 2, 22 1, 87 14, 9 1, 67 2, 63 ja ja nein ja ja 11
Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Fazit • Die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit zeigte, dass die einzelnen Maßnahmen „Wärmeschutzglas“, „Wärmedämmverbundsystem“ und „Thermostatventile-Wechsel“ vorteilhaft sind Aber: • Nur Betrachtung eines virtuellen Gebäudes • Viele Annahmen, Abschätzungen und Hochrechnungen aufgrund schlechter Datenlage • Gilt zunächst nur bei sowieso anstehender Sanierung 21. 09. 2010 12
- Slides: 12