Wärmeerzeugung
Blockheizkraftwerke ermöglichen eine effektive Kraft-Wärme-Kopplung und erhöhen die Energieeffizienz in Industrie- und Gewerbeanwendungen
Die Auswahl des passenden Wärmeerzeugers hat eine entscheidende Bedeutung für die Effizienz und Nachhaltigkeit von Heizsystemen in Unternehmen. Wärmepumpen nutzen Umweltwärme, um umweltschonende und energieeffiziente Heizlösungen bereitzustellen. Gas- und Ölbrennwertkessel gewährleisten eine zuverlässige Wärmeversorgung und tragen gleichzeitig zur Reduzierung von Emissionen und Energieverbrauch bei.
Heizsystemen durch innovative Technologien und effiziente Wärmeerzeugung
Grundlegende Anforderungen der Gebäudenutzung: Die zentrale Rolle der Wärmeversorgung
Fachgerechte Installation der Fußbodenheizung
Ein Facharbeiter verlegt sorgfältig Heizrohre auf dem Boden, um eine effiziente Wärmeverteilung zu gewährleisten.
Im Zusammenhang mit der Gebäudenutzung zählen neben der Elektroversorgung und dem Schutz vor Witterungseinflüssen zweifellos die Beheizung zu den grundlegenden Anforderungen. Hierbei denken wir primär an die stationäre Raumheizung, also an die Aspekte der Wärmeerzeugung, Wärmeverteilung und Heizkörper, wenn wir über Heizung sprechen. Dennoch ist die Wärmeerzeugung über die statische Raumheizung hinaus auch von wesentlicher Bedeutung für verschiedene Bereiche.
Die Bedeutung der Wärmeerzeugung für Sanitär, Lüftung und Klimatechnik
Sanitär (Gebrauchs-Warmwasserbereitung),
Lüftung (Lufterwärmung)
und Klimatechnik (Wiedererwärmung nach der Luftkühlung im Zuge der Entfeuchtung).
Ganzheitliche Planung und Optimierung von Heizungsanlagen: Ein Überblick für Facility Manager
Im Interesse der Übersichtlichkeit werden die zuvor genannten Gewerke einzeln behandelt. Dennoch ist es wichtig zu verstehen, dass in der Praxis eine mehr oder weniger komplexe Überlappung stattfindet. Demnach erfordert die Planung einen ganzheitlichen Ansatz. Für den Facility Manager bedeutet das, bei der Errichtung von Anlagen diese Aspekte planerisch zu berücksichtigen. Eine isolierte Planung, die sich lediglich auf die Heizung beschränkt, sollte der Vergangenheit angehören.
In der Realität zeigt sich oft, dass Fragen zur Heizung leichtfertig angegangen werden. Es wird keine genaue Berechnung des raumbezogenen Wärmebedarfs durchgeführt, und Rohrleitungssysteme werden nicht optimiert, basierend auf dem Bedarf an Volumenstrom und zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten. Dies führt zu Beschwerden über kalte oder überhitzte Räume, unzureichende wärmephysiologische Verhältnisse sowie zu hohem Energieverbrauch oder rauschenden Heizkörperventilen.
Häufig wird auch an den Heizungsanlagen herumjustiert, in der Annahme, der Selbstregulierungseffekt würde schon funktionieren, ohne eine umfassende Betrachtung oder Nachberechnung. Es sollte den Verantwortlichen bewusst sein, dass jede Veränderung, selbst in Teilen, die Gesamtverantwortung für die Hydraulik einer Heizungsanlage mit sich bringt.
In diesem Kontext gewinnt die Aufbewahrung der Bestandsdokumente und deren fortlaufende Aktualisierung an Bedeutung. Wenn solche Unterlagen bei baulichen Maßnahmen nicht verfügbar sind, muss der Planer den Ist-Zustand der gesamten Heizungsanlage erfassen, bevor er Änderungen einplanen kann. Häufig wird aus Kostengründen auf diesen Schritt verzichtet, in der Annahme, es werde schon irgendwie funktionieren, oder aufgrund mangelnden Verständnisses der physikalischen Zusammenhänge.
Raumluftfeuchtigkeit und Raumtemperatur für optimales Wohlbefinden
Luftfeuchte und Temperatur
Behaglichkeitsbereich
Eine entscheidende Basis für die Planung von Heizungsanlagen liegt in der Kenntnis des Zustandsbereichs für Raumlufttemperatur und Luftfeuchte, in dem wir Menschen uns (bei angemessener Kleidung) wohlfühlen.
Der Anspruch an die Heizungsplanung (auch in Verbindung mit Klimatisierung und Lüftung) besteht darin, derartige Anlagen zu entwerfen und funktional einzustellen, sodass sich die Menschen behaglich fühlen, unabhängig davon,
ob sich das Gebäude in einer geschützten Innenstadt, am Meer oder im Gebirge befindet,
ob es schneit und stürmt, regnet oder ob die Sonne brütet,
ob sich die Räume unter dem Dach oder im Erdgeschoss befinden,
ob in ihnen gearbeitet, geschlafen oder geduscht wird
und wie weit sich die Räume räumlich (hydraulisch) von der Wärmeerzeugungsanlage entfernt befinden.
Die entscheidende Rolle präziser Heizungsplanung für langfristige Behaglichkeit und Effizienz
Komfortbereich der Heizkörperleistung
Ordnungsgemäße Ausführung
Der Anspruch an Behaglichkeit besteht stets zurecht. Architekten, Planer, Heizungsbauer und letztlich Facility Manager müssen den Bereich des Wohlfühlens, vorzugsweise den "roten Bereich", treffend gestalten, da andernfalls Unzufriedenheit und Beschwerden auftreten können. Dies gelingt umso besser, je genauer die oben genannten Fachkräfte arbeiten.
Schon jetzt wird deutlich, dass die gesamte Zuverlässigkeit und alle vorangegangenen Bemühungen zunichtegemacht werden, wenn Erweiterungen oder Änderungen an der Heizungsanlage vorgenommen werden, ohne die genannten Zusammenhänge zu berücksichtigen und nach dem Prinzip des "Selbstregelungseffekts" vorzugehen, oder wenn Raumfunktionen verändert werden (z. B. von Lagerraum zu Büro). Es wäre reiner Zufall, wenn alles optimal funktionieren würde.
Die Bildfolge verdeutlicht anschaulich - auch ohne explizite Darstellung der thermodynamischen Grundlagen - welche Bedeutung eine präzise Heizungsberechnung hat. Um solche Berechnungen im Verlauf des Lebenszyklus einer Immobilie wiederholt durchführen zu können, sind immer aktuelle Bestandsunterlagen unerlässlich.
Veränderungen an Heizungssystemen: Risiken bei Missachtung der ursprünglichen Planungsgrundlagen
Fehlberechnung der Anlage und Komfortverlust
sporadisches Ergebnis
Wenn ein Heizungssystem, das gemäß den technischen Standards geplant und errichtet wurde, im Verlauf der Zeit verändert wird, geschieht dies oft ohne Berücksichtigung der ursprünglichen Planungsunterlagen und Berechnungen. In Bezug auf die Grenzen des Wohlfühlbereichs kann es zu einer Situation ähnlich der Darstellung im folgenden Bild kommen.
Auswirkungen unkoordinierter Änderungen an Heizungssystemen: Ein Beispiel für Fehlplanungen
Anpassung der Heizleistung zur Raumtemperatur
„Hingefummeltes“ System
Ein potenzielles Ergebnis sporadischer Änderungen am Heizungssystem, wie z.B. durch einen Erweiterungsbau, wird im obigen Bild beispielhaft dargestellt. Die Anordnung der Heizkörper ist zufällig. Die blauen Heizkörper befinden sich außerhalb der Reichweite, um ein angenehmes Raumklima zu schaffen.
Angesichts wiederholter Beschwerden und ähnlicher Probleme wird versucht, die Situation zu bewältigen. Beispielsweise kann die Wassertemperatur im Kessel erhöht werden. Auf diese Weise werden zumindest die Beschwerden vorübergehend gedämpft.
Versteckte Kosten: Negative Auswirkungen unbedachter Anpassungen an Heizungsanlagen
Systemauswirkungen auf das Raumklima
Der Behaglichkeitsbereich wird durch unwirtschaftliche Anlagenfahrweise „erkauft“
Jedoch werden die negativen Konsequenzen in Bezug auf die nunmehr verschlechterte Wirtschaftlichkeit der Anlage im nächsten Bild deutlich, häufig unbemerkt.
Zusätzlich müssen für eine korrekte und wirtschaftliche Funktionsweise einer Heizungsanlage die folgenden wichtigen Parameter beachtet werden:
Luftfeuchte (Deren Einfluss ist ebenfalls oben dargestellt, jedoch der Einfachheit nicht weiter diskutiert worden.)
Luftgeschwindigkeit (Wegen der direkt proportionalen Abhängigkeit von Wärmeübergang und Strömungsgeschwindigkeit kommt es zur „gefühlten“ Temperatur. Eine ansonsten korrekte Anlage kann z.B. durch zu hohe Luftaustrittsgeschwindigkeiten bei den RLT-Anlagen zu Unbehaglichkeit führen.
Ebenso ist es sinnvoll, die konvektiven Anteile und Strahlungsanteile bei Heizungsanlagen zu beachten.
Die Komplexität von Heizsystemen: Fachplanung als Schlüssel zum Erfolg
Bereits dieser kurze Einblick aus der Perspektive angenehmer Raumtemperaturen ist ausreichend, um die gesamte Komplexität von Heizsystemen zu erahnen. Daher liegt die Auslegung in den Händen von Fachplanern, während Fachunternehmen die Anlagen bauen.
Bemerkenswerter Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit
Optimale Luftfeuchtigkeit und Temperatur
Idealer Betriebspunkt
Die Ausführungen zum Thema Wärmeerzeugung und Heizung haben das Ziel, dem Facility Manager einen groben Überblick über die Aspekte dieses Gewerks zu verschaffen. Dadurch ist er in der Lage, die angemessenen Entscheidungen bezüglich Planung, Umsetzung und Betrieb von Wärmeversorgungsanlagen zu treffen. Aufgrund der umfangreichen Komplexität des Themas ist es in dieser Darstellung natürlich nur allgemein und recht einfach möglich.
Selbst ohne tiefgehendes Fachwissen dürfte klar werden, dass ein Heizungssystem umso effizienter arbeitet, je genauer es gelingt, alle Heizkörper im Bereich des violetten Kreises zu betreiben. Bereits bei einer Temperatur von 18 °C wäre für alle eine behagliche Umgebung gegeben.
Wenn wir annehmen, dass eine Absenkung der Raumtemperatur um 1 Grad eine Energieeinsparung von 6 % bewirkt, ergäbe eine Absenkung von beispielsweise den bisherigen 22 °C auf 18 °C eine Energieeinsparung von etwa einem Viertel! Wir lassen das an dieser Stelle stehen, um den Betriebsrat nicht zu verärgern.