Noch bis zum Ende des 18. Jahrhunderts deckte man den Großteil des
Energiebedarfes an Wärme mit Brennholz, man nutzte Wasser- und Windkraft
z. B. mit Hilfe von Mühlen. Mit dem Beginn der Industrialisierung im 19.
Jahrhundert begann die Menschheit, die fossilen Energieressourcen der Erde
im verstärktem Maße auszubeuten, was einer der Gründe für die rasante
technische Entwicklung und dem damit verbundenen heutigen Wohlstand ist.
Energie aus fossilen Energieträgern ist relativ preiswert, einfach zu
transportieren, in ausreichendem Maße verfügbar und sehr gut dosierbar.
Heute wird mehr als 90% des Primärenergieverbrauchs durch fossile
Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas gedeckt.
Diese Entwicklung hat aber eine Kehrseite: Bei der Verbrennung fossiler
Energieträger wird in wenigen Jahrzehnten das Kohlendioxid (CO2)
freigesetzt, das in Jahrmillionen durch Pflanzen der Atmosphäre entzogen
wurde. Der rapide Anstieg des CO2-Gehaltes und anderer Gase wie Methan
(CH4) oder Distickoxid bzw. Lachgas (N2O) führt zum Treibhauseffekt und
seinen Folgen: Kurzwellige Sonnenstrahlung vermag relativ ungehindert die
Atmosphäre zu durchdringen. Dadurch erwärmt sie die Oberfläche, die
ihrerseits langwellige Wärmestrahlung abgibt. Die Treibhausgase in der
Atmosphäre reflektieren bzw. absorbieren diese langwellige Strahlung. Steigt
nun der Anteil der Treibhausgase in der Atmosphäre, so wird auch mehr
langwellige Strahlung reflektiert bzw. absorbiert, was zur „Globalen
Erwärmung“ führt: Intensität und Stärke von Unwettern, Stürmen und
Überschwemmungen nehmen zu, Steppen und Wüsten breiten sich aus, die
Polkappen schmelzen, damit steigt der Meeresspiegel und weite
Küstenregionen werden für immer von der Landkarte verschwinden.
Weiterhin entstehen bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe giftige
Schadstoffe, die Mensch und Umwelt belasten. Der „saure Regen“, der
dadurch verursacht wird, führt zum bekannten Waldsterben. Auch der
sogenannte „Sommersmog“ – eine überhöhte Ozonbelastung – wird durch
giftige Abgase verursacht.
Ein Aspekt, der ein Umdenken in dieser und den kommenden Generationen
zwingend erforderlich macht, ist die Endlichkeit der fossilen
Energieressourcen. Erdöl- und Erdgasvorkommen werden wahrscheinlich
noch in diesem Jahrhundert vollständig aufgebraucht, nur Kohle steht noch
länger zur Verfügung. [...]
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Energieeinsparung – warum?
1.2 Energiesparende Wärmeerzeuger
2 Aufgabenstellung
3 Untersuchte Wärmeerzeuger
3.1 Gasbetriebene Wärmepumpe Loganova GWP
3.1.1 Diffusions-Absorptions-Wärmepumpe (DAWP)
3.1.2 Gas-Brennwertgerät
3.1.3 Kombigerät Loganova GWP
3.1.3.1 Aufbau und Funktionsweise
3.1.3.2 Planung
3.1.3.3 Feldtest
3.2 Öl-Niedertemperatur-Heizkessel
3.2.1 Aufbau und Funktionsweise
3.2.2 Planung
3.3 Gas-Brennwertkessel
3.3.1 Aufbau und Funktionsweise
3.3.2 Planung
3.4 Holzpellets-Kessel
3.4.1 Holzpellets
3.4.2 Aufbau und Funktionsweise
3.4.3 Planung
3.5 Elektro-Wärmepumpe
3.5.1 Aufbau und Funktionsweise
3.5.2 Planung
4 Untersuchte Gebäudetypen
4.1 Jahres-Nutzenergiebedarf
4.2 Bestehendes Gebäude
4.3 Neubau gemäß EnEV
4.4 Ultra-Niedrigenergiehaus
4.5 Ergebnisse
5 Primärenergiebedarf
5.1 Primärenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung
5.2 Primärenergiebedarf für die Lüftungsanlage
5.3 Primärenergiebedarf für die Heizung
5.4 Bewertung
5.5 Ergebnisse
6 Schadstoffemissionen
6.1 CO2-Äquivalent
6.2 SO2-Äquivalent
6.3 O3-Vorläufer-Äquivalent
6.4 GEMIS
6.5 Ergebnisse
7 Wirtschaftlichkeit
7.1 Kapitalwertmethode
7.2 Randbedingungen
7.2.1 Szenario
7.2.2 Investitionskosten
7.2.3 Energiepreise
7.2.4 Betriebskosten
7.3 Ergebnisse
8 Schlussbetrachtung
8.1 Qualität der Ergebnisse
8.2 Zusammenfassung der Ergebnisse
8.3 Ausblick
9 Verzeichnisse
9.1 Gedruckte Literatur
9.2 Websites
9.3 Abbildungen, Tabellen und Gleichungen
9.4 Formelzeichen
10 Anhang
10.1 Lageplan, Ansichten
10.2 Jahres-Heizwärmebedarf
10.2.1 Bestehendes Gebäude
10.2.2 Neubau gemäß EnEV
10.2.3 Ultra-Niedrigenergiehaus
10.3 Primärenergieverbrauch
10.3.1 Bestehendes Gebäude
10.3.2 Neubau gemäß EnEV
10.3.3 Ultra-Niedrigenergiehaus
10.3.4 Übersicht berechnete Energiemengen
10.4 Wirtschaftlichkeit
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Beurteilung verschiedener Wärmeerzeuger in einem Einfamilienhaus hinsichtlich ihrer Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit, um eine Entscheidungshilfe für die Auswahl moderner Heiztechnologien zu bieten.
- Vergleich fünf verschiedener Wärmeerzeuger (u.a. Loganova GWP, Öl-Niedertemperaturkessel, Holzpellets-Kessel).
- Bewertung auf Basis von drei Gebäudetypen (Bestand, EnEV-Neubau, Ultra-Niedrigenergiehaus).
- Analyse des Primärenergiebedarfs und der Schadstoffemissionen unter Verwendung des Programms GEMIS.
- Wirtschaftlichkeitsprüfung mittels der Kapitalwertmethode unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen wie Energiepreise und Investitionskosten.
Auszug aus dem Buch
3.1.1 Diffusions-Absorptions-Wärmepumpe (DAWP)
Wärmepumpen wandeln Wärme niedriger Temperatur in Wärme hoher Temperatur um (das Temperaturniveau wird „hochgepumpt“). Dies geschieht in einem geschlossenen Kreisprozess durch ständiges Ändern des Aggregatzustandes des Arbeitsmittels (Verdampfen, Komprimieren, Verflüssigen, Expandieren). In dem geschlossenen Kreislauf zirkuliert das Kältemittel, das im Verdampfer der Umwelt (aus Erde, Wasser oder Luft) einen kleinen Teil der darin gespeicherten Sonnenwärme - durch Änderung des Aggregatzustandes von flüssig auf gasförmig - entzieht. Das nunmehr gasförmige Kältemittel wird anschließend im Verdichter komprimiert und somit erhitzt. Von dort gelangt es in den Verflüssiger, wo das Kältemittel die aufgenommene Umweltwärme sowie die Antriebsenergie an das Heizsystem abgibt und dabei wieder flüssig wird. Nachdem es im Expansionsventil wieder auf das ursprüngliche Druckniveau gebracht wurde und dabei abgekühlt ist, kann der Kreislauf von neuem beginnen.
Man unterscheidet Wärmepumpen nach der Art des Verdichters. Weit verbreitet sind Wärmepumpen mit einem elektrisch angetriebenen Verdichter, der das Kältemittel mechanisch komprimiert. Die gasbetriebene Wärmepumpe Loganova GWP 102 funktioniert mit einem Diffusions-Absorptions-Verdichter.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung beleuchtet die historische Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und die damit verbundene Notwendigkeit für Energieeinsparungen und effizientere Wärmeerzeuger.
2 Aufgabenstellung: Hier werden die Anforderungen an moderne Wärmeerzeuger definiert und die Vergleichskriterien für die Untersuchung sowie die gewählten Beispielgebäude vorgestellt.
3 Untersuchte Wärmeerzeuger: In diesem Kapitel werden die technischen Grundlagen und Funktionsweisen der fünf betrachteten Wärmeerzeuger detailliert beschrieben.
4 Untersuchte Gebäudetypen: Dieser Teil beschreibt die drei für den Vergleich herangezogenen Gebäudestandards sowie die Methodik zur Ermittlung des Jahres-Nutzenergiebedarfs.
5 Primärenergiebedarf: Dieses Kapitel widmet sich der Bewertung der Heizsysteme gemäß DIN V 4701-10 und der Berechnung des Primärenergiebedarfs für verschiedene Anwendungen.
6 Schadstoffemissionen: Hier werden die verursachten Emissionen (CO2, SO2, O3) analysiert, um die Umweltfreundlichkeit der verschiedenen Wärmeerzeuger zu bewerten.
7 Wirtschaftlichkeit: Dieses Kapitel führt eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mittels der Kapitalwertmethode durch, basierend auf Investitions-, Betriebs- und Energiekosten.
8 Schlussbetrachtung: Die Arbeit schließt mit einer Bewertung der Ergebnisse, einer Zusammenfassung der Erkenntnisse und einem Ausblick auf zukünftige Entwicklungen ab.
9 Verzeichnisse: Dieser Bereich enthält die verwendete Literatur, die Quellen für die Online-Recherchen sowie die Verzeichnisse der Abbildungen, Tabellen und Formelzeichen.
10 Anhang: Der Anhang bietet ergänzende Unterlagen, detaillierte Berechnungsblätter für die untersuchten Gebäudetypen und zusätzliche grafische Darstellungen.
Schlüsselwörter
Wärmeerzeuger, Einfamilienhaus, Umweltfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit, Primärenergiebedarf, Schadstoffemissionen, Gas-Brennwert, Loganova GWP, Wärmepumpe, Holzpellets, Heizsysteme, Energieeinsparung, Kapitalwertmethode, EnEV, Heizwärmebedarf
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Beurteilung verschiedener Wärmeerzeuger in einem Einfamilienhaus, wobei der Fokus auf deren Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit liegt.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Untersuchung?
Die zentralen Felder umfassen den Primärenergiebedarf, die Schadstoffemissionen sowie die Wirtschaftlichkeit der untersuchten Heizsysteme.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es, eine Entscheidungsgrundlage für die Auswahl moderner Wärmeerzeuger unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Aspekte bei verschiedenen Gebäudestandards zu schaffen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden statische Berechnungen nach DIN-Normen (z.B. DIN EN 832, DIN V 4701-10) sowie die Kapitalwertmethode zur wirtschaftlichen Analyse angewendet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden die technischen Spezifikationen der Wärmeerzeuger (z.B. Gas-Brennwertkessel, Wärmepumpen), die energetischen Eigenschaften von Gebäuden und die Berechnungsergebnisse für Emissionen und Wirtschaftlichkeit präsentiert.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Wärmeerzeuger, Primärenergiebedarf, Schadstoffemissionen, Kapitalwertmethode, Loganova GWP, Energieeffizienz und Holzpellets.
Wie schneidet die Loganova GWP im Vergleich ab?
Die Loganova GWP überzeugt durch ihre innovative Kombinationstechnik und erreicht beim Neubau eine hohe Effizienz, wobei die Ergebnisse stark vom jeweiligen Anwendungsfall abhängen.
Welche Rolle spielt die gewählte Energiequelle für die Umweltbilanz?
Die Energiequelle ist entscheidend; während beispielsweise Holzpellets beim Primärenergiebedarf gut abschneiden, können sie in anderen Kategorien wie den Schadstoffemissionen (z.B. O3-Vorläufer) hohe Werte aufweisen.
- Quote paper
- Thomas Wachinger (Author), 2002, Wärmeerzeuger im Einfamilienhaus - Beurteilung bezüglich Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185870
