Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber BENA - Nachhaltigkeit an der UDE – auf dem Weg zu einem green urban campus 1 Alexander Wiegel Volker Eickholt Prof. Dr. Christoph Weber Verbesserung der Gebäudeenergieeffizienz - Beispielhafte Untersuchung eines Gebäudes am Campus Essen [Ergebnisse einer Diplom-Arbeit im WS 09/10]

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Hintergrund der Arbeit Der Gebäudebestand in Deutschland umfasst: –Zirka 17,3 Millionen Wohngebäude mit ungefähr 40 Millionen Wohneinheiten –Zirka 1,5 Millionen private und öffentliche Nichtwohngebäude Darunter Schulen 315 staatliche oder staatlich anerkannte Hochschulen Rund 40% des Endenergieverbrauchs entfallen in Deutschland auf den Gebäudebereich –Raumwärme, Warmwasser, Raumlufttechnik (RLT) etc. Großteil der Bestandsgebäude ist vor 1978 gebaut worden und erfüllt nicht die Anforderungen der ersten Wärmeschutzverordnung von 1977

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Fragestellungen der Diplomarbeit Wie ist die energetische Qualität des untersuchten Gebäudes (technische Aspekte)? Welche energiesparenden Maßnahmen können für das Gebäude sinnvoll sein? Welche Auswirkungen haben die Modernisierungsmaßnahmen auf den Energiebedarf, die CO 2 -Emissionen (ökologischer Aspekt) und die Energiekosten (ökonomischer Aspekt)?

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Betrachtetes Gebäude R11 T-Gebäude (Baujahr 1976), ca m²

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Datenlage Datenlage in Bezug auf Energieverbräuche und Energieverbraucher am Campus Essen grundsätzlich unzureichend Notwendigkeit der eigenen Datenaufnahme durch mehrfache Gebäudebegehungen inklusive eigener Zählungen, Messungen, Fotoanalyse –Aufnahme von Fenstermaßen und Heizkörpern –Zählung von Fenstern, Beleuchtung, Heizung, elektrischen Geräten –stichprobenartige Kontrollmessungen von Raumumfang und Raumhöhe Analyse von etlichen CAD-Plänen Expertengespräche mit Mitarbeitern der Betriebstechnik, des Gebäudedezernats, Ingenieuren Entwicklung eines Excel-Modells zur eigenen Berechnung

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Zuordnung von Räumen zu Nutzungsprofilen Nr. (DIN V ) NutzungsprofilNGF m²Anteil % 1Einzelbüro 7733% 2Gruppenbüros % 4Besprechung, Seminar, Sitzung % 9Hörsaal 3601,4% 14Küchen in NWG 310,12% 16WC/Sanitär in NWG 7042,8% 17Sonstige Aufenthaltsräume 2100,8% 18Nebenfläche 1810,7% 19Verkehrsfläche % 20Lager, Technik, Archiv % 28Bibliothek-Lesesaal % 29Bibliothek-Freihandbereich 12305% Summe %

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Ermittelte Verbrauchskennwerte für das R11 T-Gebäude R11-Komplex (selbst ermittelt) R12-Komplex (selbst ermittelt) Vergleichswert EnEV 2009 Vergleichswert Mischnutzung Heizung Strom

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Komplexitätsreduktion Aufgrund der enormen Komplexität konnte in der Diplomarbeit nur ein Teil des Gebäudes näher analysiert werden Modernisierungsmaßnahmen nehmen Bezug auf einen virtuellen Komplex bestehend aus den Etagen R11 T03 bis T07 Aussagekraft der ermittelten Ergebnisse dadurch entsprechend begrenzt Zudem nur Nutzung einer Demo-Modellierungssoftware zur Verbrauchsberechnung

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Betrachtete Modernisierungsmaßnahmen Austausch der Isolierglasscheiben mit dem U-Wert von 2,7 kWh/m²K durch Wärmeschutzglasscheiben mit einem U-Wert von 1,6 kWh/m²K und neue Fensterdichtungen. –U-Wert-Verbesserung ergibt ∆U=1,1 kWh/m²K. Die benötigte Glasgesamtfläche beträgt m². Anbringen eines Wärmedämmverbundsystems –Die Gesamtfläche beträgt m². Austausch der Vorschaltgeräte von KVG (konventionelle Vorschaltgeräte) zu EVG (elektronisch) bei der Beleuchtung in den Seminarräumen. –1.868 paarweise betriebene Leuchtstofflampen –934 EVG werden benötigt. Austausch alter 2K-Thermostate gegen moderne 1K-Thermostate Maßnahmenpaket: eine Kombination der vier Einzelmaßnahmen

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Berechnete Einsparungen für den virtuellen Komplex Maßnahme Nutzenergie kWh/m²a Endenergie kWh/m²a Primärenergie kWh/m²a CO 2 kg/m²a IST-Zustand Gebäude Wärmeschutzglas78 (-16%)98 (-16%)96 (-5%)21 (-11%) Wärmedämm- verbundsystem 80 (-15%)99 (-15%)97 (-5%)21 (-10%) Elektronische Vorschaltgeräte 89 (-11%)111 (-1,3%)94 (-8%)22 (-4%) Mod. Thermostat- ventile 91 (+0,1%)112 (-1,1%)101 (-0,4%)22,7 (-0,8%) Kombination ∆ absolut 65 (-41%) kWh/a 81 (-40%) kWh/a 83 (-22%) kWh/a 18 (-31%) kg/a

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Dynamische Berechnung Annahme: Mittlerer zukünftiger Wärmepreis = 3,57 ct./kWh Annahme: nur Mehrkosten bei sowieso anstehender Erneuerung werden berücksichtigt (Kopplungsprinzip) 11 Wirtschaftlichkeit WärmeschutzglasWDVS Vorschalt EVG Thermostat- ventil Kombination aller Maßn. Einsparkosten Ct/kWh 2,221,8714,91,672,63 Wirtschaftlichkeit gegeben? ja neinja

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Fazit Die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit zeigte, dass die einzelnen Maßnahmen „Wärmeschutzglas“, „Wärmedämmverbundsystem“ und „Thermostatventile-Wechsel“ vorteilhaft sind Aber: Nur Betrachtung eines virtuellen Gebäudes Viele Annahmen, Abschätzungen und Hochrechnungen aufgrund schlechter Datenlage Gilt zunächst nur bei sowieso anstehender Sanierung

Lehrstuhl für Energiewirtschaft Prof. Dr. Christoph Weber Mögliche weitere Schritte Systematische Erfassung aller Energieverbrauchskennwerte als solide Grundlage für zukünftige Berechnungen dringend erforderlich Aufbau einer Datenbank mit allen relevanten Daten Expertenrunden mit Teilnehmern des BLB, Baudezernat, Betriebstechnik etc. Ableitung eines Maßnahmenkatalogs mit Rangfolge durchzuführender Maßnahmen