sparsame nutzung externer energiequellen l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Sparsame Nutzung externer Energiequellen PowerPoint Presentation
Download Presentation
Sparsame Nutzung externer Energiequellen

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 34

Sparsame Nutzung externer Energiequellen - PowerPoint PPT Presentation


  • 87 Views
  • Uploaded on

4. Sparsame Nutzung externer Energiequellen. 4. Sparsame Nutzung externer Energiequellen. 4.1 Aus der Bauphysik: W ärmeschutz, Gebäudekonzepte, Passivhaus 4.10 Einführung: Energiedienstleistungen im Haushalt 4.11 Bauphysik - Wärmeschutz

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Sparsame Nutzung externer Energiequellen' - noelle


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide2

4. Sparsame Nutzung externerEnergiequellen

4.1 Aus der Bauphysik: Wärmeschutz, Gebäudekonzepte, Passivhaus

4.10 Einführung: Energiedienstleistungen im Haushalt

4.11 Bauphysik - Wärmeschutz

.111Wärmetransport durch Wände .112Wärmetransport durch Fenster

.113Lüftungsverluste

.114 Instationäre Heizung4.11a Ergänzung: Bauphysik - Wärmeverluste von Feuerungsanlagen4.12 Zukunftsorientierte Gebäudekonzepte

NEH = Niedrigenergiehaus ; PH = Passivhaus ; Nullenergiehaus

4.13 Das Passivhaus

4.14 Die EnergieEinsparVerordnung EnEV

slide4

Energiedienstleistungen im Haushalt

W.Feist: „Energie im Haushalt“, in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002), Springer Verlag; p.815-838

slide5

Energiedienstleistungen im Haushalt

W.Feist: „Energie im Haushalt“, in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002), Springer Verlag; p.815-838, Tab 5.3-1;p816

slide6

Endenergie in [ kWh/(m2a)]

88 % Einsparung durch effizienteEnergienuzung

210 kWh /(m2a)

10.5

Vergleich desdurchschnittlichen Energieverbrauchs in einem deutschen Haushalt (1996)mit dem gemessenen Verbrauch im 4 Familienhaus"Passivhaus Darmstadt Kranichstein".Durch konsequente Anwendung von Effizienztechniken ist es gelungen,88 % des üblichen Energieeinsatzes einzusparen.Die Geräteausstattung und der Komfort sind dabei nochbesserals im Durchschnitt

W.Feist: „Energie im Haushalt“, in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002), Tab 5.3-1;p816

slide7

4.11

Bauphysik - Wärmeschutz

Das Wichtigste in (für Physiker angemessener) Kürze

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859

slide8

Exkurs: Einige allgemeinere Worte zur Bauphysik

goto: V4.1a_Bauphysik_Uebersicht.ppt

slide9

4.111

Wärmetransport durch Wände

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859

slide10

Wärmetransport in opaken Bauteilen

Stationärer 1-dim. Wärmetransport :

q =  /d * T

 = WärmeLeitfähigkeit

Analogie :Wärmefluss ~ el. Stromstärkeq ~ I Temperaturdifferenz ~ el. SpannungT ~ V

Ohm‘sches und Kirchhoff‘sche Gesetze gelten analog.

R =  Rn ; „U“ = 1/ R

U = „Wärmedurchgangskoeffizient“

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859, Abb. 5.4-2,p.842

slide11

Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen

Massive, nicht poröse Baustoffe : um  = 1 [ W/(mK)] (Stein, Beton, Glas)

Kunststoffe, Holz (typisch):  = 0,2 [ W/(mK)]

 von Dämmstoffen: konventionelle Dämmstoffe : um 0,035 - 0,040 [ W/(mK)] mit Schwergasfüllung : bis auf 0,020 - 0,025

Evakuierte Dämmstoffe : 0,002 - 0,005

Zum Vergleich Kupfer : = 390

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ ,.... ,p.841

slide12

Beispiele für die Berechnung von U-Werten:

siehe PHHP2002 Programm- Blatt U-Wert

U-Wert von Außenwand

U-Wert von Dach etc.

slide13

nur zur Vollständigkeit

Wärmespeicher

Analogie :

Wärmespeicher ~ el. KapazitätQS=ρ *cp*Volumen~ C = ε0ε * A/d

Kapazitiver Blindstrom:

I = - jωQS * T(ω) ~ I = - jω*C *U(ω)

In einem homogenen Materialstück ist

Leitfähigkeit und Speicherfähigkeit verteilt.

Analogie zur Mikrowellentechnik mit einer

„induktionslosen (!)“ Leitung.

Konzepte der Elektrotechnik und Mikrowellentechnik wie: Ersatzschaltbilder, Zwei- und Mehrtore, komplexe Leitwerte, Frequenzabhängige Ortskurven, harmonische Analyse mit Laplace-und Fourier Transformationen etc. kann man auch auf Wärmeleitungsphänomene anwenden.

Bei Publikum erntet man meist Staunen –Unverständnis- Ablehnung, es sei denn man findet einen echten Bau-Physiker

slide14

4.112

Wärmetransport durch Fenster

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859

slide15

Edelgas

IR- Reflexschicht

Wärmetransport durch Fenster: Ersatzschaltbild

Wärmeschutzverglasung mitWiderstands- Ersatzschaltbild:

Rs = Strahlungswiderstand

RL = Wärmeleitungs- Widerstand

Ra = 1/ alpha_a = äußerer Wärmeübergangswiderstand

Ri = 1/ alpha_i = innerer Wärmeübergangswiderstand

ggg

U -Wert des Fensters in W/(m2K)

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859, Abb. 5.4-5,p.845

slide16

Luft

Ar

Kr

Xe

U -Wert und Scheibenabstand d bei versch. Füllgasen

U -Wert von Zweischeibenverglasungen

mit IR-Beschichtung (= 0,05)

mit verschiedenen Füllgasen

als Funktion des Scheibenabstands d .

Füllungen:

(...) Luft(-) Argon(---) Krypton, (- .-) Xenon

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859, Abb. 5.4-6,p.845

slide17

Sonnenstrahlung, Augenempfindlichkeit und Wärmestrahlung

Terrestrisches Spektrum der Sonnenstrahlung für AM 1,5 ,Hellempfindlichkeitsgrad des Auges und Schwarzkörperstrahlung bei T = 10°C

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859, Abb. 5.4-7,p.846

slide18

Optische Eigenschaften einer Spezial-Glasscheibe

Reflexions-grad

Transmissions-grad

Metallisch beschichtete4 mm dicke Glasscheibe mithoher Transmission im sichtbaren und solaren Bereichsowie mit hohem Reflexionsgrad (= niedrigem Emissionsgrad) im IR .

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859, Abb. 5.4-7,p.846

slide19

4.113

Lüftungsverluste

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859

slide20

Rechenwert für jährliche Lüftungs-Wärmeverluste

Jährliche Lüftungswärmeverluste nach WSchV 1995 :

qL= 28.56 * V * hLWin [kWh]

L = 28,56 [ kWh / (m3 / h) ]

hLW = Luftwechsel-Rate

Grobe NebenRechnung:L =r * cp * Heizgradstunden

1,3[kg/m3] * 1000 /3600[Wh/(kg*K)] * 79 000 [Kh]

= 28,53 [ kWh / (m3/h) ]

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859; p.854

slide21

Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung

Schematische Darstellung einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung

J.Fricke und A.Beck: „Bauphysik, Wohnen und Energieeinsatz“ , in E.Rebhan(Hrg.) Energiehandbuch (2002) ; p.839-859, Abb.5.4-15,p.855

slide22

4.114

Instationärer Heizbetrieb

Für den Heizwärmeverbrauch alleine maßgebend ist die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen, gemittelt über die gesamte Heizperiode.

Speichereffekte und generell instationäres Verhalten können höchstens bei der Frage der Ausnutzung von Überwärmunge (z.B. durch passive Solarenergie) eine Rolle spielen.

(Vermeidung von überflüssigem Lüften zur Abkühlung eines überhitzten Raumes).

Quelle: Luther, G. : „Einsparung von Heizkosten durch zeitweises Abschalten der Heizung“; GI - GesundheitsIngenieur; Bd. 100,Heft 12 (1979), p.384-386

slide23

Quelle: Luther, G. : „Einsparung von Heizkosten durch zeitweises Abschalten der Heizung“; GI - GesundheitsIngenieur; Bd. 100,Heft 12 (1979), p.384-386

slide24

4.12

Zukunftsorientierte Gebäudekonzepte

aktuell verfügbar und sogar wirtschaftlich:

Niedrigenergiehaus ( NEH )

Passivhaus (PH )

technisch möglich:

NullHeizenergiehaus, Nullenergiehaus

slide25

Endenergiebedarf von Wohngebäuden

mit therm.Solaranlage

Werte beziehensich auf

Einfamilienhäuser.

Der externe Energiebedarf von Wohngebäuden (Endenergie) unterschiedlichen Standards im Vergleich.

Anmerkungen _>

Luther, J. und Voss,K.: „Solares bauen-Neue Märkte und Konzepte“ ; Abb.1; p.62; inFVS Themen 2000;p.62-71

slide26

Anmerkungen zu Endenergiebedarf von Wohngebäuden:

1. Größere Gebäude haben in der Regel einen geringeren Heizwärmebedarf (Kompaktheit) bei höherem Warmwasserbedarf (Verluste durch Zirkulation).

2. Die Konzepte Wärmeschutzverordnung (WschVo) bzw. Energieeinsparverordnung (EnEV)

beschreiben den bis bzw. ab 2002_0201 gültigen gesetzlichen Standard.

3. Ab dem Niedrigenergiehaus 2001 (NEH 2001) ist eine thermische Solaranlage berücksichtigt.

4. Für das Nullemissionshaus ist eine eine Solarstromanlage (PV) berücksichtigt. Die Solarstromanlage ist im Beispiel so dimensioniert, dass ihr primärenergetisch gewichteter Ertrag den Primärenergieaufwand von Haustechnikstrom, Heizung und Warmwasserbereitung in der Jahresbilanz vollständig deckt. 5. Der Stromverbrauch im Haushalt kann in allen Fällen durch erhöhte Geräteeffizienz ohne Komfortverzicht halbiert werden.

Luther, J. und Voss,K.: „Solares bauen-Neue Märkte und Konzepte“ ; Abb.1; p.62; inFVS Themen 2000;p.62-71

slide27

Zwei in sich geschlossen stimmige energiesparende Gebäudekonzepte :

das Niedrigenergiehaus

das Passivhaus

slide28

Das Niedrigenergiehaus (NEH)

Def.:DerEnergiekennwert Heizwärme vonNiedrigenergiehäuser beträgt unter 70 kWh/(m2a) (Jahresheizwärmebedarf bezogen auf die Wohnflache).

Dies kann erreicht werden durch:

guten Wärmeschutz,Wärmeschutzverglasungenund eine kosten-günstige Abluft -Lüftungsanlage

Solch ein Niedrigenergiehaus benötigt aber noch eine konventionelle warmwasserführende Heizanlage:

Quelle: Feist, W.: „Passivhäuser-Behaglichkeit ohne Heizung“; in 1Passivhaustagung-1996; p.29-40;p.29

slide29

NEH braucht noch konventionelle WW-Heizung:

1. Der Wärmebedarf istohne Wärmerückgewinnung aus der Abluftauch bei sehr guter Dämmungnicht unter ~25 kWh/(m2a)zu senken (maximale Heizlast ~25 W/m2 am Auslegungstag), was über eineZuluftnacherwärmung allein nicht abzudecken ist.

2. Zweischeiben-Wärmeschutzverglasungen (k~1,3W/(m2K) haben bei -10°C Außentemperatur eine innere Oberflächentemperaturen unter 15 oC. Dadurch käme es am Fenster zumKaltluftabfall, wenn nicht ein Heizkörper unter dem Fenster für die Umkehrung der Strömungsrichtung sorgte; der Heizkörper wird zudem benötigt, um den Strahlungsvvärmeentzug auszugleichen.

3. Durch den Außenluftdurchlaß (ALD) tritt im Winter kalte Frischluft in den Raum; dies würde zu Zugerscheinungen und zum Kaltluftsee führen. Daher muss unter dem ALD ein Heizkörper stehen, der die eintretendeFrischluft in die Warmluftwalze einbindet und so Behaglichkeit garantiert

Quelle: Feist, W.: „Passivhäuser-Behaglichkeit ohne Heizung“; in 1Passivhaustagung-1996; p.29-40;p.29

slide30

Das Passivhaus (PH)

Def.:DerEnergiekennwert Heizwärme vonPassivhäusern beträgt unter 15 kWh/(m2a) (Jahresheizwärmebedarf bezogen auf die Wohnflache).

Dies kann erreicht werden durch:noch besseren WärmeschutzDreischeiben - Wärmeschutzverglasungenund eineZu -/ Abluftanlage mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung

Solch ein Passivhaus kann auf eine konventionelle Heizanlage verzichten.

Quelle: Feist, W.: „Passivhäuser-Behaglichkeit ohne Heizung“; in 1Passivhaustagung-1996; p.29-40;p.29

slide31

PH braucht keinekonventionelle Heizungsanlagemehr:

Die im Vehältnis zum Niedrigenergiehaus noch weitergehendeVerbesserungder Wärmedämmung und der Fenster und die Abluft-Wärmrückgewinnung sind für sich alleine genommen unwirtschaftlich.

Beim Passivhaus führen jedoch die Mehrinvestionen in den Wärmeschutz und die Wärmerückgewinnungzueiner konzeptionelle Vereinfachung: Die Investitionen in die Lüftungstechnikersetzen

die konventionelle Ausgaben für die Installation des Heizsystem.

Auch im Passivhaus paßt alles zusammen.

Quelle: Feist, W.: „Passivhäuser-Behaglichkeit ohne Heizung“; in 1Passivhaustagung-1996; p.29-40;p.29

slide32

Gegenüberstellung der Wärmebilanzen bei NEH und PH

Gleichgewicht vonWärmeverlusten (links) und Wärmegewinnen (rechts)

in einem "normalen Niedrigenergiehaus“ und in einem Passivhaus. Im Passivhaus werden die Wärmeverluste so stark verringert, daß die durch Fenster eingestrahlte Sonnenenergie und die inneren Wärmequellen zusammen mit der Zuluftnachheizungaus reichen, um die Verluste auszugleichen.

Quelle: W. Feist: Gestaltungsgrundlagen Passivhäuser,

(2001), Abb.3, p.

slide33

Entwicklung der Hausstandards:

vom schlecht gedämmten Altbauüber das Niedrigenergiehauszum

Passivhaus - Durch den Wegfall der Heizung werden Investitionen gespart. - Die Behaglichkeit nimmt dabei immer mehr zu - Der Energieverbrauch und die Umweltbelastung nehmen ab.Beim Nullheizenergiehausnimmt der Aufwand wegen der additiven Systeme wieder zu.

Quelle: Feist, W.: „Passivhäuser-Behaglichkeit ohne Heizung“; in 1.Passivhaustagung-1996;/PHT1-96/; p.29-40; Abb.1;p.30