Keine dieser drei S\u00e4ulen darf zugunsten einer andern geschw\u00e4cht werden, sonst besteht Einsturzgefahr. Die Geb\u00e4udetechnik ber\u00fchrt dieses Thema in vielerlei Hinsicht. Wesentliche Anliegen sind die Verbesserung von technischen Einrichtungen und das Bauen von guten Anlagen. Das ist das Thema dieses Buches.<\/p>\n
Allerdings ist es nicht damit getan, Energie effizient bereitzustellen und zu nutzen. Zunehmend wichtig werden Gen\u00fcgsamkeit und eine Stabilisierung der Bev\u00f6lkerungszahl. Das \u00abnachhaltige Wirtschaftswachstum\u00bb erweist sich weitgehend als Illusion. Doch das ist nicht Thema dieses Buches.<\/p>\n
Begriffe<\/h3>\n
Prim\u00e4renergie<\/em> ist die Energie in ihrer Rohform, bevor sie transportiert oder umgeformt wird: Roh\u00f6l, Erdgas, Kohle und Uran in geologischen Lagerst\u00e4tten, Holz im Wald, die potenzielle Energie des Wassers, die Solarstrahlung sowie die kinetische Energie des Windes. Man unterscheidet:<\/p>\n Endenergie<\/em> ist die dem Verbraucher von der letzten Stufe des Handels gelieferte Energie in Form der Energietr\u00e4ger Heiz\u00f6l, Gas, Holz, Fernw\u00e4rme und Elektrizit\u00e4t. Bei Brennstoffen bezieht sie sich auf den Brennwert. Wird vom Verbraucher selbst produzierte Energie an den Handel zur\u00fcckgeliefert, ergibt sich die netto gelieferte Energie<\/em>.<\/p>\n Vorsicht:<\/em> Im Handel wird mitunter die Endenergie auf den Heizwert bezogen.<\/p>\n Treibhausgase<\/em> sind neben dem Kohlendioxid CO2<\/sub> vor allem Methan, Stickoxide und Fluorkohlenwasserstoffe. Diese Gase sind unterschiedlich klimawirksam. Um die Angaben zu vereinheitlichen, werden sie in \u00e4quivalente Mengen von CO2<\/sub> umgerechnet. Treibhausgase sind nebst der Prim\u00e4renergie die haupts\u00e4chliche Beurteilungsgr\u00f6sse im Konzept der 2000-Watt-Gesellschaft.<\/p>\n Einige heute noch billige Prim\u00e4renergien gehen fr\u00fcher oder sp\u00e4ter zur Neige (Bild 1.1). Der \u00dcbergang zu teureren Nachfolgeenergien zwingt l\u00e4ngerfristig zur Senkung des Prim\u00e4renergieverbrauchs. Bei der Umwandlung der Prim\u00e4renergie in Nutzenergie geht heute weit mehr als die H\u00e4lfte verloren. Dabei entstehen Umweltbelastungen (Bild 1.2). Bei der Umwandlung s\u00e4mtlicher Prim\u00e4renergien in Nutzenergie werden heute auch fossile Brennstoffe eingesetzt.<\/p>\n Bild 1.1 Der Verbrauch der Ressourcen<\/span><\/p>\n Bild 1.2 Umwelteinfl\u00fcsse der Prim\u00e4renergien unmittelbar und mittelbar<\/span><\/p>\n Der Betriebs-Energieverbrauch im Geb\u00e4ude sinkt dank baulicher und technischer Massnahmen. Die w\u00e4hrend des Lebenszyklus der Geb\u00e4ude umgesetzte Prim\u00e4renergie ist ein massgeblicher \u00f6kologischer Einflussfaktor (Bild 1.3). Zum Vergleich: Ein Mensch nimmt im Verlauf seines Lebens etwa 150 GJ in Form von Nahrung auf.<\/p>\n Bild 1.3 Prim\u00e4renergieverbrauch bez\u00fcglich der Energiebezugsfl\u00e4che und Geb\u00e4ude-Lebenszyklus<\/span><\/p>\n Ein System wird anhand einer Bilanz beurteilt. Wird beispielsweise ein Geb\u00e4ude isoliert betrachtet, f\u00e4llt das Resultat ganz anders aus als beim System Geb\u00e4ude-Transportweg (Bild 1.4). Die t\u00e4gliche Autofahrt verbraucht j\u00e4hrlich 2000 Liter Brennstoff. Das ist weit mehr, als das ganze Niedrigenergiehaus ben\u00f6tigt.<\/p>\n Bild 1.4 Problematik des Niedrigenergiehauses im Gr\u00fcnen<\/span><\/p>\n Bei gleichen Geb\u00e4uden und gleicher Nutzung werden Unterschiede im Energieverbrauch bis zu einem Faktor drei festgestellt. Hohe Verbr\u00e4uche sind beispielsweise zur\u00fcckzuf\u00fchren auf:<\/p>\n Energiekonzept:<\/em> Die Bauherrschaft w\u00e4hlt das Energiekonzept des Geb\u00e4udes und beeinflusst damit direkt den Verbrauch. Ans\u00e4tze zur Relativierung \u00fcbertriebener Anspr\u00fcche sind in den Normen bereits vorhanden, z.B. sind Raumtemperaturabweichungen bei extremen Wetterverh\u00e4ltnissen zul\u00e4ssig.<\/p>\n Bedienungskonzept:<\/em> Je nach Bedienungskonzept wird ein energiebewusstes Nutzerverhalten gef\u00f6rdert oder erschwert.<\/p>\n Komplexit\u00e4t:<\/em> Um gute Energienutzung und Komfort zu erreichen, werden immer komplexere Anlagen gebaut. Dabei steigt der Aufwand f\u00fcr Inbetriebnahme und Betriebsoptimierung. Die schwierige Durchschaubarkeit komplexer Systeme f\u00fchrt oft dazu, dass das Ziel (Betriebsoptimum) verfehlt wird. Nicht selten erweisen sich technische \u00abVerbesserungen\u00bb als nutzlos oder gar kontraproduktiv. Es sollten nur wirklich ben\u00f6tigte Funktionen eingebaut werden. Vermiedene Ger\u00e4te m\u00fcssen nicht produziert, installiert, bedient, gewartet, unterhalten und entsorgt werden. Auch die \u00f6kologischen \u00dcberlegungen sprechen im Zweifelsfall f\u00fcr das einfachere Konzept.<\/p>\n Zug\u00e4nglichkeit:<\/em> Geb\u00e4udetechnische Installationen haben eine viel k\u00fcrzere Nutzungsdauer als B\u00f6den und W\u00e4nde. Aus einem manchmal fragw\u00fcrdigen Sch\u00f6nheitsempfinden heraus wird die Technik unter die Oberfl\u00e4che verbannt. Zwischen den Wandschlitzen bleiben oft nur noch k\u00fcmmerliche Mauerreste \u00fcbrig. Reparatur und Ersatz sind dann sehr aufwendig. Eine klare Trennung von Baukonstruktion und Geb\u00e4udetechnik-Elementen ist deshalb anzustreben durch offene Leitungsf\u00fchrung und Installationssch\u00e4chte. Damit erh\u00f6ht sich auch die Flexibilit\u00e4t bei k\u00fcnftigen Nutzungs\u00e4nderungen und verbessert sich die R\u00fcckbaubarkeit.<\/p>\n Die dem Geb\u00e4ude zugef\u00fchrte Endenergie und die verwendeten Stoffe sind unter Einsatz von Energie verarbeitet worden. Diese Energie ihrerseits ist aus Prim\u00e4renergie erzeugt worden. Der Prim\u00e4renergieinhalt der Stoffe, auch als graue Energie bezeichnet, h\u00e4ngt ab von den zugrunde liegenden Produktionsprozessen und von der Wahl der Bilanzgrenzen. Nach Der Prim\u00e4renergiefaktor<\/em> ist das Verh\u00e4ltnis von Prim\u00e4renergie zur Endenergie.<\/p>\n Der Treibhausgasemissionskoeffizient<\/em> ist die \u00e4quivalente CO2<\/sub>-Menge, die pro Einheit der Endenergie emittiert wird. Er enth\u00e4lt nebst der grauen Emission auch die Emission bei der Verbrennung innerhalb des Geb\u00e4udes.<\/p>\n Die Werte nach Bild 1.5 stellen den gegenw\u00e4rtigen Stand der Technik und der Analyse dar.<\/p>\n Bild 1.5 Prim\u00e4renergiefaktor nicht erneuerbar von Endenergietr\u00e4gern (in MJ Prim\u00e4renergie pro MJ Endenergie) und Treibhausgasemissionskoeffizient (in kg CO2<\/sub> pro MJ Endenergie), Auszug In In \u00fcblichen Wohnbauten betr\u00e4gt die graue Energie der geb\u00e4udetechnischen Installationen 400 bis 1000 MJ\/m2<\/sup> Energiebezugsfl\u00e4che. Es zeigt sich, dass Effizienz-Verbesserungen an der Geb\u00e4udetechnik vergleichsweise rasch energetisch amortisiert sind.<\/p>\n Viele Emissionen bei der Verbrennung sind durch die technische Entwicklung \u2013 auf die Energieeinheit bezogen \u2013 geringer geworden. Die Emission von Kohlendioxid ist hingegen nicht beeinflussbar. Bild 1.7 stellt den Stand der Technik dar. Aus Immissionsgrenzwerten Bild 1.6 Emission, Transmission, Immission<\/span><\/p>\n Bild 1.7 Schadstoffemission bei der Nutzung von Brenn- und Treibstoffen in mg\/MJ Endenergie (bez\u00fcglich Heizwert)<\/span><\/p>\n W\u00e4rmeerzeuger weisen w\u00e4hrend des Anfahrens und des Ausbrandes h\u00f6here Emissionen auf als im station\u00e4ren Betrieb. Zwecks Verminderung der Emission und Erh\u00f6hung der Lebensdauer sind deshalb minimale Laufzeiten erforderlich, z.B. 4\u2008min bei Brennern, 1\u2008h bei BHKWs.<\/p>\n Die Immissionsgrenzwerte von Stickstoffdioxid (NO2<\/sub>) werden am h\u00e4ufigsten \u00fcberschritten. NO2<\/sub> ruft Reizungen und Erkrankungen der Atemorgane hervor. Sonnenlicht bildet Ozon aus NO2<\/sub> und Kohlenwasserstoffen (HC). Ozon greift ebenfalls die Atemorgane an und sch\u00e4digt Pflanzen. Kohlenmonoxid (CO) beeintr\u00e4chtigt in h\u00f6herer Konzentration die Sauerstoffaufnahme des Bluts, kann aber bez\u00fcglich Auswirkung auf die Umwelt vernachl\u00e4ssigt werden, da es zu CO2<\/sub> aufoxidiert.<\/p>\n Kohlendioxid<\/em> (CO2<\/sub>) wirkt nicht toxisch, kann aber durch Verst\u00e4rkung des Treibhauseffekts grosse Folgen zeitigen. Bei Holz besteht eine ausgeglichene CO2<\/sub>-Bilanz, sofern es nachhaltig genutzt wird. Es wird beim Wachstum gleich viel CO2<\/sub> gebunden, wie bei der Verbrennung oder der nat\u00fcrlichen Verrottung freigesetzt wird. Behandeltes Abfallholz ist emissionsm\u00e4ssig \u00e4usserst problematisch.<\/p>\n Die fr\u00fcher als K\u00e4ltemittel und Treibmittel eingesetzten Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe sind nicht toxisch. Sie greifen aber in der Stratosph\u00e4re den Ozon-Strahlungsschutzschild an, welcher f\u00fcr die ganze Biologie von grosser Bedeutung ist. Wegen ihres Ozonabbaupotenzials und ihres Treibhauspotenzials sind einige fr\u00fcher sehr gebr\u00e4uchliche K\u00e4ltemittel verboten: R11, R12, R22, R502. In dieser Hinsicht umweltfreundlichere, chlorfreie K\u00e4ltemittel sind eingef\u00fchrt.<\/p>\n In einfachen F\u00e4llen, wie dargelegt anhand der Bewertungsfaktoren f\u00fcr Luftschadstoffe, lassen sich die Umweltbelastungen verschiedener Energiesysteme vergleichen. Grunds\u00e4tzlichere methodische Schwierigkeiten ergeben sich, wenn beispielsweise Luftschadstoffe und radioaktive Abf\u00e4lle gegeneinander abgewogen werden m\u00fcssen.<\/p>\n Ans\u00e4tze, solche Schwierigkeiten zu \u00fcberwinden, sind beispielsweise:<\/p>\n Grunds\u00e4tzlich bleibt die Aussagekraft solcher Methoden immer recht eingeschr\u00e4nkt. Zweifelsfrei ist jedoch: Minderverbrauch f\u00fchrt zu Umweltentlastung<\/em>.<\/p>\n Bild 1.8 Energiepreise und kalkulatorische Energiepreiszuschl\u00e4ge 1990\u20131992 aufgrund von Schadenkosten und Treibhauseffekt-Vermeidungskosten Nicht alle Energien haben dieselbe hohe Wertigkeit wie mechanische oder elektrische Energie. Energie kann unterteilt werden in Exergie<\/em> und Anergie<\/em>. Exergie ist der in mechanische Arbeit umwandelbare Teil. Anergie ist der nicht umwandelbare Teil.<\/p>\n Die Exergie einer W\u00e4rmeenergie Q betr\u00e4gt<\/p>\n Beispiel:<\/strong> Bild 1.9 Exergie einer W\u00e4rmeenergie auf verschiedenen Temperaturniveaus<\/span><\/p>\n Die Exergie ist um so gr\u00f6sser, je h\u00f6her die Temperatur ist. W\u00e4rme ist also um so wertvoller, je h\u00f6her die Temperatur ist, bei der sie zur Verf\u00fcgung steht. Die riesige W\u00e4rmeenergie bei Umgebungstemperatur besteht nur aus Anergie. Mittels W\u00e4rmepumpen kann diese Energie auf ein nutzbares Temperaturniveau gebracht werden, allerdings nur unter Einsatz h\u00f6herwertiger Energie.<\/p>\n Mit Verbrennungsw\u00e4rme kann man nicht nur R\u00e4ume heizen, sondern auch mechanische (und elektrische) Energie gewinnen (W\u00e4rme-Kraft-Kopplung). Wie das Beispiel zeigt, ist es grunds\u00e4tzlich m\u00f6glich, chemische Energie zu \u00fcber 80\u2009% in mechanische Energie umzuwandeln. Mit heute \u00fcblichen Verbrennungsmotoren lassen sich jedoch nur 30 bis 40\u2009% erreichen. Der Grund ist das thermodynamisch \u00fcberfl\u00fcssige, aber aus Werkstoff- und Schmierungsgr\u00fcnden notwendige K\u00fchlen der Zylinder.<\/p>\n Elektrische und mechanische Energien lassen sich mit Wirkungsgraden von theoretisch beliebig nahe bei eins ineinander in beide Richtungen umwandeln. Elektrische Energie ist reine Exergie. Im Rahmen einer Vorstudie oder des Vorprojektes ist eine Absch\u00e4tzung des Heizleistungsbedarfes erforderlich, da eine detaillierte Berechnung nach [EN 12831] erst sp\u00e4ter durchgef\u00fchrt wird.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"class_list":["post-140","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-non-classifiee"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/140","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=140"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/140\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":262,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/140\/revisions\/262"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=140"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=140"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=140"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}\n
Energieverbrauch<\/h3>\n
![\"Der](\"\/images\/hle\/M_1_001_001.gif\")
<\/div>\n![\"Umwelteinfl\u00fcsse](\"\/images\/hle\/bild-1-2.gif\")
<\/div>\n![\"Prim\u00e4renergieverbrauch](\"\/images\/hle\/M_1_001_003.gif\")
<\/div>\nWahl der Bilanzgrenze<\/h3>\n
![\"Problematik](\"\/images\/hle\/M_1_001_004.gif\")
<\/div>\nNutzerverhalten<\/h3>\n
\n
Geb\u00e4ude-\/Geb\u00e4udetechnikkonzept<\/h3>\n
1.1.2 Graue Energie<\/h2>\n
Umwandlung von Prim\u00e4renergie zu Endenergie<\/h3>\n
![\"Prim\u00e4renergiefaktor](\"\/images\/hle\/bild-1-5.gif\")
<\/div>\nGraue Energie im Geb\u00e4ude<\/h3>\n
Graue Energie in der Geb\u00e4udetechnik<\/h3>\n
1.1.3 Umweltbelastung<\/h2>\n
Emissionen bei der Verbrennung<\/h3>\n
![\"Emission,](\"\/images\/hle\/M_1_001_006.gif\")
<\/div>\n![\"Schadstoffemission](\"\/images\/hle\/bild-1-7.gif\")
<\/div>\nInstation\u00e4re Betriebsphasen<\/h3>\n
Schadstoffwirkung<\/h3>\n
Treibhausgase<\/h3>\n
Ozonschicht<\/h3>\n
Vergleichbarkeit der Umweltbelastung<\/h3>\n
\n
![\"Energiepreise](\"\/images\/hle\/bild-1-8.gif\")
<\/div>\n1.1.4 Wertigkeit der Energie<\/h2>\n
\n\n
\n \u03b7C<\/sub><\/td>\n Carnot-Wirkungsgrad<\/td>\n<\/tr>\n \n Tamb<\/sub><\/td>\n Umgebungstemperatur in K<\/td>\n<\/tr>\n \n T<\/td>\n Temperatur des w\u00e4rmeabgebenden Mediums in K<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
\nExergie einer W\u00e4rmeenergie Q = 100 kJ bei einer Umgebungstemperatur von 0\u2009\u00b0C (Bild 1.9).<\/p>\n![\"Exergie](\"\/images\/hle\/bild-1-9.gif\")
<\/div>\n