Raimund Kalinowski
Unternehmensberatung
und Sachverständigenbüro
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[Anm.:
(falls Sie auf diese Seite direkt durch einen link einer Suchmaschine
gekommen sein sollten), der Verfasser lädt Sie zum stöbern ein und freut sich über Rückmeldungen - bitte beachten Sie die Hinweise zum copyright unter Kontakt] Der allererste Schritt, vor dem ersten Schritt - Die Vor‑Projektphase Wenn man ein Projekt beginnt, sollte man zunächst einen Plan anfertigen oder bereits einen Plan haben? Kann man scheinbar eindeutige Formulierungen falsch auffassen? Könnte eine Weinkönigin vielleicht von einem Juristen als Heulsuse mit Erfahrung interpretiert werden? So oder so ähnlich gestaltet sich häufig der Einstieg eines Beraters in ein „laufendes“ Projekt. Man diskutiert Formulierungen und überlegt, ob einzelne Worte falsch verstanden werden könnten. Die vorrangigste Aufgabe des Beraters ist in diesem Projektstadium, Detail-Fehler und deren Folgen zu minimieren oder zu korrigieren. Die grundsätzlichen Entscheidungen sind in der Regel weder diskutier- noch korrigierbar, sie werden als gottgegeben betrachtet. Aber Gott war in den allermeisten Fällen in den Entscheidungsprozess nicht eingebunden. So wird z.B. „alternativlos“ entschieden die NH3-Direktverdampfungs-Kälteanlage gegen eine „umweltverträglichere“ auszutauschen oder zukünftig eine mit Biogas betriebene Kraftwärmekopplung zu betreiben. Insbesondere wenn die Politik über die Medien „Wissen“ massiv verbreitet, sind viele geneigt, der vorherrschenden Meinung zu folgen. An einem Beispiel soll gezeigt werden, dass es sinnvoll ist, einen „Plan“ zu haben, bevor man ein Projekt beginnt. Advocatus Diaboli gegen Fehlleitungen Wenn ein neues Projekt ansteht, hat natürlich jeder eine Meinung dazu, was richtig und was falsch ist. Hilfe nimmt man in der Regel nur für Wissenslücken in Anspruch oder um seine Meinung bestätigt zu bekommen. Häufig machte es aber mehr Sinn, die eigene Meinung durch einen Advocatus Diaboli, statt durch einen Fürsprecher, „überprüfen“ zu lassen. Durch gezielte Gegenargumente und eine (sanfte) Provokation kann die eigene Meinung hinterfragt, gefestigt oder auch revidiert werden. Bevor die Arbeit am Lastenheft begonnen wird, ist es hilfreich die Gedanken vorsortiert zu haben. An einem Beispiel, zu dem es Informationen offensichtlich im Überfluss gibt und nahezu jeder eine relativ klare Meinung hat, sollen einige Punkte der Vor-Projektüberlegungen behandelt werden: Eine Heizungsanlage für Büro- oder Wohngebäude. Wenn eine neue Heizung angeschafft werden soll, wird in der Regel eine vorhandene Anlage ersetzt. Zur Vereinfachung soll hier davon ausgegangen werden, dass Erdgas als Brennstoff eingesetzt wird. Falls Lagertanks für Heizöl vorhanden sind, sollte dies natürlich bei einer Betrachtung berücksichtigt werden. Grundlagen auffrischen Der brennbare Anteil des in Deutschland zur Verfügung stehenden Erdgases besteht fast ausschließlich aus Methan. Heizwert Methan: 9,9675kWh/m³ (Wirkungsgrad-Grundlage der Heizungsbauer) Brennwert Methan: 11,061kWh/m³ (Abrechnungsgrundlage der Versorger) Heizwert zu Brennwert = 100 zu 111 (zum Vergleich Heizöl EL: Heizwert zu Brennwert ≈ 100 zu 106) 1kWh Methan (Brennwert) + 259g Sauerstoff ⟶ 178g CO2 + 146g H2O 259g O2 sind in ~1m³ Luft enthalten Daten zum Brennwertgerät (Quelle: Buderus Planungsunterlage [http://documents.buderus.com/download/pdf/file/6720649201.pdf]) Kondensatmenge bei Nennleistung (40/30°C): 124g/kWh Kesselwirkungsgrad (DIN 4701-10) bei Vollast: 97,5% bei 30% Teillast: 107,2% Kesselwirkungsgrad bei max. Leistung 80°C/60°C: 97,5% 50°C/30°C: 106% bei Normnutzungsgrad: 75°C/60°C: 105,8% 40°C/30°C: 109,1% Dass die Daten eines einzelnen Herstellers die Vergleichbarkeit verschiedener Betriebszustände (Vor-/Rücklauftemperatur, Teil-/Volllast) kaum zulassen, scheint gewollt zu sein (Anm.: Die Daten anderer Anbieter sind häufig noch weniger verwendbar, als die im Beispiel von Buderus). Da die Größe des Wärmeübertragers der Heizungsanlage konstant ist, steigt die Menge des Kondensats und damit der Wirkungsgrad eines Brennwertgeräts an, wenn die Rücklauftemperatur oder/und die Last geringer werden. Dies ist logisch an den Zahlen des Beispiels nachvollziehbar. Wenn bei Vollast und VL=50°C/RL=30°C ein Wirkungsgrad von 106% erzielt wird, müsste bei VL=40°C/RL=30°C und Nennleistung (=Vollast?) eigentlich ein höherer Wirkungsgrad möglich sein, da durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit auf der Wasserseite der Wärmeübergang zunimmt und die mittlere Temperaturdifferenz zum Abgas steigt. Anerkannte Regeln der Technik Da ein Berührungsschutz von Heizkörpern und Heizungsrohren in Räumen unüblich ist, sollte man davon ausgehen können, dass die Anlage mit einer max. Vorlauftemperatur von 60°C betrieben werden kann. Üblicherweise sind alle Heizkörper mit Thermostatventilen ausgestattet, die eine fest-einstellbare Öffnungsbegrenzung aufweisen, damit ein hydraulischer Abgleich durchgeführt werden kann. Die Kennlinie der Heizung kann in Steigung und Nullpunkt eingestellt werden. Die Vorlauftemperatur wird automatisch durch die eingestellte Kennlinie und der gemessenen Außenlufttemperatur vorgegeben. Die Vorlauftemperatur wird um einen einstellbaren Wert für eine einstellbare Zeit reduziert (sogenannte Nachtabsenkung). Brennwertgeräte werden zwar seit mehr als 30 Jahren installiert, aber es ist nicht sicher, ob sie bereits zu den anerkannten Regeln der Technik zählen. Zahlreiche Heizungsinstallateure raten von der Installation von Brennwertheizgeräten ab. Meistens werden sehr weiche, nicht überprüfbare Argumente hierfür verwendet. Programmierbare Heizkörperthermostate, eine automatisch regelnde Heizungsvorlaufpumpe (p=const.) oder eine Regelung der maximalen Rücklauftemperatur am Heizkörper, gehören zwar zum Stand der Technik, aber (noch) nicht zu den anerkannten Regeln der Technik. Übliche Empfehlungen Wer heute ein Brennwertgerät nach dem Stand der Technik wählt, wird seine vorhandenen Heizkörperthermostate vermutlich nicht ersetzen, aber eine geregelte Vorlaufpumpe wählen. Warum die Thermostatventile üblicherweise im Vorlauf sitzen wird häufig damit erklärt, dass sie dort leichter zugänglich wären. Wenn aber die Heizung korrekt justiert ist und in allen Räumen immer die gewünschte Temperatur herrscht, spielt die Zugänglichkeit keine Rolle, da man die Thermostate äußerst selten bedienen muss. Wenn ein Thermostatventil im Rücklauf sitzt und auch die Rücklauftemperatur begrenzt, erübrigt sich möglicherweise ein hydraulischer Abgleich. Die Kennlinie und die Nachtabsenkung werden nach Erfahrung des Installateurs oder mit Hilfe von PC-Programmen einmalig eingestellt. Ein hydraulischer Abgleich wird heute grundsätzlich nach berechneten Daten durchgeführt. Ein vereinfachtes Berechnungsprogramm hierfür liefert z.B. Danfoss (DanBasic V). In der Regel werden die KVS-Werte der Heizungsventile nicht einzeln ausgelegt. Wenn ein Heizkörperventil im EG voll geöffnet ist, wird mehr Wasser hindurchströmen, als durch das identisch geöffnete Ventil im 2.OG. Durch den hydraulischen Abgleich soll die maximale Öffnung sämtlicher Ventile so begrenzt werden, dass immer alle Heizkörper bestimmungsgemäß versorgt werden. Alles logisch nachvollziehbar? Wenn durch einen Heizkörper deutlich mehr Wasser strömt als erforderlich, müsste es in diesem Raum unerträglich warm sein. Bei einer Temperaturdifferenz Heizkörperein- zu -austritt von 20K und einer Heizleistung von 2kW ergibt sich ein Volumenstrom von 1,4l/min. milde Außentemperatur Heizleistung 2 kW: ΔT = 20K und 2kW Leistung [45°C/25°C] kalte Außentemperatur Heizleistung 4 kW: oder ΔT = 40K und 4 kW Leistung [65°C/25°C] ΔT = 10K und 4 kW Leistung [50°C/40°C]
Wenn nachts die Vorlauftemperatur abgesenkt wird, werden die Thermostatventile automatisch öffnen und die regelbare Vorlaufpumpe wird den Volumenstrom bis auf 100% erhöhen, um die für den Tag eingestellte Wohlfühltemperatur auch jetzt zu erreichen. Programmierbare Heizkörperthermostate und eine Vorlaufpumpe, die in die Nachtabsenkung logisch integriert ist, sind die Ausnahme. Wird der hydraulische Abgleich für diese Betriebsbedingung durchgeführt, oder für den Tagesbetrieb? Üblicherweise sollte der hydraulische Abgleich beim max. Volumenstrom, d.h. für die Nachtabsenkung durchgeführt werden. Alle Thermostatventile öffnen nämlich nun bis zur eingestellten Begrenzung und in allen Räumen fällt die Temperatur auf einen gewünschten Wert ab. Bestimmte Räume können beim hydraulischen Abgleich entsprechend unterschiedlich bedacht werden, sodass der Pförtner nicht zwangsläufig nachts frieren muss. Die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf erreicht während der Nachtabsenkung ihr Minimum. Da die Heizungsventile max. geöffnet sind und die Heizungspumpe den höchstmöglichen Volumenstrom liefert, kann die Raumtemperatur nur über die Vorlauftemperatur geregelt werden, d.h. die Heizungskurve, die die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit des Außentemperaturfühlers regelt, macht ebenso wie der hydraulische Abgleich nur während der Nachtabsenkung Sinn? Alternativen Alle reden von Elektromobilität obwohl Batterien systembedingt einem Treibstofftank bei den Kriterien: Kosten, Speicherkapazität, Füllgeschwindigkeit, Gewicht und Haltbarkeit deutlich unterlegen sind. Elektrischer Strom gilt als umweltfreundlicher und zukunftsorientierter als Erdgas oder Diesel. Lohnt sich zukünftig vielleicht wieder eine Elektro-(Speicher-)Heizung? Für Kraftwärmekopplungen sind hohe Investitionskosten erforderlich. Damit die Einsparungen zu einer wirtschaftlichen Entlastung führen, benötigt man eine entsprechend hohe durchschnittliche Auslastung; bei üblichen Gebäudeheizungen werden die erforderlichen Betriebszeiten nicht erreicht. Wenn man statt eines Verbrennungsmotors einen Stirlingmotor verwendet, werden in der Regel weder die Einschaltdauer noch die Wirtschaftlichkeit verbessert. Beim Einsatz von Wärmepumpen ist zu bedenken, dass der Strompreis zukünftig möglicherweise stärker ansteigen wird, als der Gaspreis. Die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe wird durch die Temperaturdifferenz von Kondensations- zu Verdampfungstemperatur bestimmt. Anzustreben ist ein Temperaturunterschied von unter 35K. Statt mit Wasser als Wärmeträger zu arbeiten, wäre eine Erwärmung der Luft direkt durch den Kondensator zu empfehlen, der Verdampfer sollte bevorzugt bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes betrieben werden, wie man dies mit Hilfe von Gewässern oder im Erdreich erreichen kann. Diese Voraussetzungen wird man bei den meisten vorhandenen Gebäuden nur mit sehr hohen Investitions-Kosten erreichen können. Vaillant erprobt gegenwärtig Brennstoffzellen-Heizgeräte, die bis zu 25% Primärenergie und bis zu 50% CO2 einsparen sollen. „Der Autor dieser Zeilen konzipiert gerade ein Gerät, dass Erdgas zerlegt, den Wasserstoff in einer Brennstoffstelle in Strom und Wärme wandelt und den Kohlenstoff des Erdgases zur Erzeugung von Diamanten verwendet, sodass in diesem Verfahrensschritt der im Erdgas enthaltene Kohlenstoff nicht als CO2 in die Atmosphäre gelangt. Durch den Verkauf der Diamanten können bis zu 95% der Betriebs-Kosten gedeckt werden.“
Bedienung des Kessels für Träger einer Gleitsichtbrille nicht vorgesehen - zum Vergleich klappbare ergonomische Bedienung eines Druckers Fazit Nur weil eine genügend große Anzahl von Personen oder Medien etwas behauptet, muss dies nicht wahr sein. Wer schwierig vergleichbare Zahlen mit den Zusätzen „bis zu“ nennt, sollte Misstrauen erwecken. Vergleiche mit „konventionellen“ Anlagen machen nur Sinn, wenn diese klar definiert werden. Eine simple Gebäudeheizung als Beispiel zeigt, dass es in der Regel sinnvoll ist, Grundlagen aufzufrischen und alle Aussagen, die nicht vollständig logisch oder nachvollziehbar sind, zunächst zu überdenken. Bevor man ein Projekt beginnt sollte man einen Plan haben und über genügend Wissen verfügen. Nur weil bestimmte Strömungen herrschen, muss man sich nicht mit Ihnen treiben lassen. |
