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Wärmeerzeugung

Heizsystemen durch innovative Technologien und effiziente Wärmeerzeugung

Wärmeerzeugung
Behaglichkeitsbegriff
Zusammenhang
Bemerkenswerter Einfluss

Wärmeerzeugung

Im Zuge der Nutzung von Gebäuden ist neben der Versorgung mit Elektrotechnik und der Abschirmung von den Witterungseinflüssen wohl die Beheizung eine der wesentlichen Grundlagen. So denken wir zunächst hauptsächlich an die statische Raumheizung, also an die Elemente der Wärmeerzeugung, Wärmeverteilung und an die Heizkörper, wenn wir von Heizung sprechen. Aber darüber hinaus hat die Erzeugung von Wärme auch eine wesentliche Bedeutung für die Bereiche

Sanitär (Gebrauchs-Warmwasserbereitung),
Lüftung (Lufterwärmung)
und Klimatechnik (Wiedererwärmung nach der Luftkühlung im Zuge der Entfeuchtung).

Aus Gründen der Übersicht werden die oben genannten Gewerke einzeln behandelt. Gleichwohl muss klar sein, dass in der Praxis eine mehr oder weniger komplexe Überlagerung stattfindet. Es ist also bei der Planung ein gesamtheitlicher Ansatz gefordert. Für den Facility Manager heißt das nichts anderes, als dies bei der Anlagenerstellung planerisch zu berücksichtigen. Eine autarke Planung, die sich lediglich auf die Heizung reduziert, dürfte der Vergangenheit angehören.

In der Praxis zeigt sich immer wieder, dass die Fragen der Heizung oftmals nonchalant angegangen werden. So erfolgt keine korrekte Berechnung des raumbezogenen Wärmebedarfs und die optimierende Auslegung der Rohrleitungssysteme nach dem Bedarf an Volumenstrom und zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten. Die Folge sind Beschwerden über zu kalte oder überheizte Räume, mangelnde wärmephysiologische Verhältnisse und zu hohe Verbräuche oder gar rauschende Heizkörperventile.

Vielfach wird auch an den Heizungsanlagen im Vertrauen auf den Selbstregulierungseffekt herumgefummelt, ohne eine gesamtheitliche Betrachtung, geschweige denn Nachrechnung.

So sollte den Verantwortlichen klar sein, dass man in die Gesamtverantwortung für die Hydraulik einer Heizungsanlage gelangt, wenn man auch nur Teile von ihr verändert.

In diesem Zusammenhang bekommt die Aufbewahrung der Bestandsdokumente und deren laufende Aktualisierung eine große Bedeutung. Sind nämlich solche Unterlagen bei baulichen Maßnahmen nicht zur Verfügung, muss der Planer (um korrekt zu arbeiten) die gesamte Heizungsanlage aufnehmen und ihren Ist-Zustand bestimmen, bevor er Änderungen einplanen kann. Allzu oft wird dies aus Kostengründen jedoch nicht getan in der Hoffnung, es wird schon irgendwie gehen oder aus Unkenntnis der physikalischen Zusammenhänge.

Behaglichkeitsbegriff

Behaglichkeitsbereich

Eine entscheidende Grundlage für die Planung von Heizungsanlagen ist die Kenntnis über den Zustandsbereich von Raumlufttemperatur und Luftfeuchte, in welchem wir Menschen uns (sinnvolle Kleidung vorausgesetzt) behaglich fühlen.

Zusammenhang mit Planung und Betrieb

Der Anspruch an die Heizungsplanung (auch in Verbindung mit Klimatisierung und Lüftung) ist es, solche Anlagen zu errichten und funktionell einzuregulieren, dass die Menschen sich 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.

Ordnungsgemäße Ausführung

Stets besteht berechtigt der Anspruch auf Behaglichkeit.

Architekt, Planer, Heizungsbauer und letztlich der Facility Manager müssen den Behaglichkeitsbereich, am besten den roten, „treffen“, sonst gibt es Ärger und Beschwerden.

Dies gelingt umso besser, je präziser von den o.g. Fachleuten gearbeitet wurde bzw. wird.

Schon jetzt lässt sich erahnen, dass die ganze schöne Verlässlichkeit und alle vorherigen Bemühungen für die Katz sind, wenn mal eben etwas angebaut wird und die Heizungsanlage ohne Berücksichtigung genannter Zusammenhänge nach dem Prinzip „Selbstregelungseffekt“ erweitert bzw. geändert wird oder Raumfunktionen verändert werden (z.B. aus Abstellraum wird Büro). Es wäre reiner Zufall, würde alles optimal funktionieren.

Die Bildfolge verdeutlicht – auch ohne Darstellung der einschlägigen Grundlagen der Thermodynamik – auf anschauliche Weise, welche Bedeutung die korrekte Heizungsberechnung hat. Um eine solche immer wieder im Laufe des Lebenszyklus‘ einer Immobilie durchführen zu können, sind stets aktuelle Bestandsunterlagen unabdingbar.

sporadisches Ergebnis

Wenn ein nach den Regeln der Technik geplantes und errichtetes Heizungssystem im Laufe der Zeit verändert wird, erfolgt das in nicht wenigen Fällen ohne Bezugnahme auf die ursprünglichen Planungsunterlagen der Berechnungen und Bauausführung.

Es kann bezüglich der Behaglichkeitsgrenzen eine Ausführung ähnlich dem folgenden Bild herauskommen.

„Hingefummeltes“ System

Ein mögliches Ergebnis sporadischer Veränderungen am Heizungssystem z.B. durch einen Erweiterungsbau zeigt beispielhaft das Bild oben. Die Lage der Heizkörper ist zufällig. Die blauen Heizkörper befinden sich außerhalb der Möglichkeit, ein behagliches Klima im Raum zu erzeugen.

Infolge ständiger Beschwerden u.ä. wird versucht, die Sache hinzutricksen. So wird beispielsweise die Kesselwassertemperatur erhöht. Zumindest verstummen so die Beschwerden.

Der Behaglichkeitsbereich wird durch unwirtschaftliche Anlagenfahrweise „erkauft“

Aber die negativen – oft völlig unbemerkten – Konsequenzen bezüglich der nunmehrigen schlechteren Wirtschaftlichkeit der Anlage zeigt das nächste Bild.

Zusätzlich sind zum korrekten und wirtschaftlichen Funktionieren einer Heizungsanlage folgende wichtigen Parameter zu beachten:

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.

Bereits dieser kleine Exkurs aus dem Blickwinkel behaglicher Raumtemperaturen ist geeignet, die ganze Komplexität von Heizsystemen erahnen zu lassen.

Deshalb erfolgt die Auslegung von Fachplanern, und Fachfirmen bauen die Anlagen.

Bemerkenswerter Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit

Idealer Betriebspunkt

Die Ausführungen zum Thema Wärmeerzeugung und Heizung sollen dem Facility Manager einen groben Überblick über die Belange dieses Gewerkes geben, damit er in der Lage ist, die richtigen Entscheidungen bezüglich Planung, Ausführung und Betrieb von Wärmeversorgungsanlagen treffen zu können. Wegen der Komplexität der Gesamtmaterie ist dies natürlich in dieser Darstellung lediglich allgemein und recht vereinfacht möglich.

Auch ohne vertiefte Fachkenntnis dürfte man zu der Erkenntnis gelangen, dass ein Heizungssystem umso wirtschaftlicher arbeiten würde, je präziser es gelänge, alle Heizkörper im Bereich des violetten Kreises arbeiten zu lassen. Bereits im Bereich von 18 °C wäre Behaglichkeit für alle erreichbar.

Unter der Annahme, dass die Raumtemperaturabsenkung um 1 grd eine Energieeinsparung in Höhe von 6 % bringt, ergäbe eine Absenkung von beispielsweise bislang gewohnten 22 °C auf 18 °C eine Energieeinsparung von ungefähr einem Viertel! Das lassen wir mal so stehen, denn wir wollen den Betriebsrat nicht verärgern.