Gebäudetechnik 21.09.2007, 19:30 Uhr

Mit den intelligenten Komponenten fängt das Energiesparen an  

VDI nachrichten, Berlin, 21. 9. 07, rok – Energieeffizienz beim Beheizen und Kühlen von Gebäuden ist immer das Ergebnis des Zusammenspiels von Planung, Konstruktion und wirksamer Steuerung. Dr. Norbert Kämmer, Vice President Engineering Copeland Europe, erläutert im folgenden Interview, welche Rolle die Entwicklung der Anlagenkomponenten spielt.

Kämmer: Moderne Gebäudetechnik bietet eine Vielzahl verschiedener Ansatzpunkte, den Energieverbrauch zu senken, von eher bautechnischen Maßnahmen über solche zur intelligenteren Regelung und Nutzung bis zum Austausch der fossilen oder elektrischen Heizung durch eine Wärmepumpe. Je nach Gegebenheiten bietet sich hauptsächlich das Erdreich oder die Umgebungsluft als Wärmequelle für die Wärmepumpe an.

VDI nachrichten: Geht es dabei nur um die Beheizung, das Warmwasser, oder auch die Kühlung?

Kämmer: Die Kombination von Heizen und Kühlen spielt bislang eher eine Rolle im südlichen Europa, wo man verstärkt Kaltwassersätze für die Klimatisierung nun auch als Wärmepumpe nutzt. Aber es ist zu erwarten, dass mit wärmerem Klima und höheren Komfortansprüchen kombiniertes Heizen und Kühlen auch in unseren mittleren Breiten an Bedeutung gewinnt. Wärmepumpen sind hierfür geradezu ideal geeignet, wobei sich jedoch unsere traditionelle Wärmeverteilung über Wasserkreisläufe nicht einfach zu Kühlzwecken nutzen lässt.

VDI nachrichten: Wo und warum spielen die Komponenten hier eine maßgebliche Rolle?

Kämmer: Natürlich spielt die Energieeffizienz der Komponenten eine große Rolle. Die größten Verbraucher elektrischer Energie sind die Verdichter, aber auch die Ventilatoren der Verdampfer und Kondensatoren bzw. die Pumpen bei erdgebundenen Wärmepumpen. Die Steigerung deren Energieeffizienz schlägt sich direkt in niedrigerem Energieverbrauch nieder.

VDI nachrichten: Wird die Wärmepumpe vielleicht sogar die wichtigste zukünftige Technikkomponente für die Gebäudeklimatisierung, weil universal einsetzbar?

Kämmer: In Bezug auf die Gebäudeheizung besitzt die Wärmepumpe eine herausragende Stellung. Denn sie erlaubt z. B. beim Austausch einer Ölheizung die Senkung des Primärenergieverbrauches um 30 % und eine damit verbundene Reduzierung der CO2- Emissionen um 42 %. Bei mehr als 4,5 Mio. Ölheizungen in Deutschland bereits ein beachtenswertes Potenzial!

Aber auch beim Ersatz von Gasheizungen, die bei den ca. 14,5 Mio. Ein- und Zweifamilienhäusern dominieren, lassen sich Einsparungen in ähnlicher Größenordnung erzielen. Selbstverständlich können die Wärmepumpen die fossilen Heizungen nicht gänzlich ersetzen, sondern wir erwarten über viele Jahre hinweg einen stetigen Bedarf an Wärmepumpen für die Heizungserneuerung im Gebäudebestand, und zwar dort, wo es wirtschaftlich und ökologisch Sinn macht.

VDI nachrichten: Wie hoch schätzen Sie die Einsparmöglichkeiten ein, auch verglichen mit anderen Maßnahmen?

Kämmer: Natürlich steht der Einbau einer Wärmepumpe neben Anstrengungen zur Wärmedämmung, die den Bedarf an Energie senken. Welche Maßnahme bei gegebenem Investitionsrahmen die ökologisch effizienteste ist, muss man fallweise entscheiden.

Bei der Gebäudeklimatisierung – in Deutschland hauptsächlich für Bürogebäude und öffentliche Bauten – konzentrieren sich die Anstrengungen auf eine Steigerung des jahreszeitlich gemittelten Wirkungsgrades. Wir stellen hier einen Trend fest, bei dem einzelne Großverdichter mit ungünstigen Teillastwirkungsgraden ersetzt werden durch mehrere kleinere Verdichter, so dass die Anlage auch bei verringertem Kühlbedarf nahe am Wirkungsgradoptimum arbeitet. Uns freut natürlich, dass hier vielfach unsere Scrollverdichter zum Einsatz kommen.

VDI nachrichten: Was kann ein Komponentenlieferant wie Copeland tun, um die Effizienz von Wärmpumpen oder Klimaanlagen zu steigern?

Kämmer: Es gibt zwei Ansatzpunkte für uns als Komponentenlieferant. Wir bemühen uns ständig, die energetische Effizienz der Produkte zu erhöhen. Allerdings befinden wir uns bereits auf einem recht guten Niveau und großartige Steigerungen sind hier nicht mehr zu erwarten.

Ein anderer Ansatz wird bei den Regelkomponenten deutlich, die ja selbst so gut wie keine Energie für ihren Betrieb benötigen. Trotzdem können sie einen nennenswerten Beitrag zu Energieeinsparung leisten, wenn sie effizientere Betriebsweisen ermöglichen. Hier sei das elektronische Expansionsventil genannt, mit dem gegenüber mechanisch arbeitenden Ventilen Kältekreisläufe effizienter betrieben werden können. Gleiches gilt für die Verdichter. Diese werden von uns so weiterentwickelt, dass sie es gestatten, thermodynamisch effizientere Kreisläufe kosteneffektiv zu verwirklichen, so z. B. durch Verdichter mit Dampfeinspritzung.

VDI nachrichten: Gibt es andere Maßnahmen, die Sie in Zusammenarbeit mit Geräteherstellern unternehmen, um Energie zu sparen?

Kämmer: Viele neue Ideen und Konzepte werden ausprobiert, wobei wir als Verdichterhersteller nahezu immer unseren Beitrag leisten können. So ist die Frage des Kältemittels nicht einheitlich beantwortet. Hier geht es sowohl um den Energieverbrauch als auch um den Treibhauseffekt. Auch an einer besseren Anpassung der Heizleistung an die Schwankungen im täglichen und jahreszeitlichen Bedarf wird gearbeitet, was zu neuen Verdichterkonstruktionen führt.

VDI nachrichten: Ist die Akzeptanz, Wärme und Kühlung mit Strom zu erzeugen, Ihrer Ansicht nach derzeit ein Hemmnis für den Einsatz?

Kämmer: Es besteht durchaus ein Hindernis gerade für die Wärmepumpe, denn es gibt gelegentlich eine Haltung, nach der alles Heizen unter Zuhilfenahme elektrischer Energie schlecht ist. Ich wünschte mir, man würde häufiger die folgende Überlegung anstellen: Um ein Haus mit 1000 Wh Heizenergie zu versorgen, bedarf es ca. 1111 Wh Primärenergie bei einer fossilen Heizung. Eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 3.5 benötigt dafür 286 Wh elektrische Energie, die wiederum mit einem Einsatz von 771 Wh an Primärenergie in Deutschland hergestellt werden. Der Großteil der Heizwärme wird also von der Umgebung geliefert, während der Primärenergieeinsatz deutlich niedriger ist als bei einer fossilen Heizung.

Neben weiteren Einflüssen ist aber für eine gesteigerte Akzeptanz der Wärmepumpe entscheidend, dass sich ihre höhere Investition schnell amortisiert. Alle Signale wie Komponentenentwicklung, Systemverbesserungen, Energiepreise und Produktionsvolumen weisen nun in eine für die Wärmepumpe positive Richtung.

VDI nachrichten: Und wo liegen die Grenzen eines Komponentenherstellers beim Energiesparen?

Kämmer: Unsere Grenzen liegen da, wo wir nur auf den Energieverbrauch unserer eigenen Produkte Einfluss nehmen können. Bedeutsamere Verbesserungen lassen sich erreichen, wenn das Zusammenspiel aller Systemelemente und das Nutzungsverhalten betrachtet wird. ROLF O. KARIS

Von Rolf O. Karis

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