IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 9/2003, Seite 35 ff.

HEIZUNGSTECHNIK

Energieeinsparverordnung 2002

Wärmedämmung oder Biomassekessel?

Georg Fröling*

Vor rund einem Jahr trat die Energieeinsparverordnung (EnEV) in Kraft. Die Verordnung schreibt für alle Neubauten eine deutliche Senkung des Primärenergieverbrauchs vor. Viele Bauherren und Architekten befürchten, dass mit dieser Verschärfung eine weitere Erhöhung der Baukosten einhergeht. Dies wäre sicher dann der Fall, wenn die Senkung des Energiebedarfs mit entsprechend mehr Wärmedämmung erkauft würde. Es gibt aber auch andere, sinnvolle Maßnahmen, die Vorgaben der EnEV einzuhalten, wie der nachfolgende Beitrag zeigt.

Der große Vorteil der EnEV ist, dass sie freistellt, ob die Primärenergieeinsparung über mehr Wärmedämmung oder eine effizientere Heizungsanlage oder auch durch den Einsatz von regenerativen Energien erzielt wird. So kann bei intelligenter Planung und Einsatz von modernen hocheffizienten Heizungsanlagen die geforderte Energieeinsparung oft ohne zusätzliche Mehrkosten realisiert werden. Eine bisher weniger beachtete Möglichkeit konventionelle Primärenergie einzusparen ist der Einsatz von Biomasse als Brennstoff für die Gebäudewärmeversorgung. Innovative Kesselhersteller haben sich auf dieses Metier konzentriert und bieten für verschiedene Biomasse-Brennstoffe (Stückholz, Hackschnitzel, Pellets) ein effizientes Kesselprogramm an.

Holzvergaser- und Pelletkessel.

Was führt zu einer effizienten Heizungsanlage?

Die Anlagenaufwandszahlen eP nach DIN V 4701-10 repräsentieren die Effizienz der Anlagentechnik und mit den darin eingesetzten Energien. Letztere werden durch die "Primärenergiefaktoren fP" bewertet und haben auf die Anlagenaufwandszahlen einen gravierenden Einfluss. Die konventionellen Primärenergieträger Gas und Heizöl EL haben z.B. den Primärenergiefaktor fP = 1,1, elektrischer Strom fP = 3. Einen besonderen Bonus haben die regenerativen Energien. So hat Solarenergie den Primärenergiefaktor fP = 0, wobei allerdings zu berücksichtigen ist, dass der elektrische Strom zum Betrieb der Kollektorpumpe mit dem Primärenergiefaktor 3 eingeht. In der derzeit gültigen DIN V 4701-10 ist Biomasse als Brennstoff noch nicht enthalten. Eine überarbeitete und ergänzte Fassung der Norm, in der jetzt auch Biomasse mit aufgenommen wurde, hat der zuständige Normenausschuss im Februar 2003 auf seiner Hauptausschusssitzung verabschiedet. Für Holzbrennstoffe wurde der Primärenergiefaktor fP = 0,2 festgelegt.

Die Effizienz der eingesetzten Wärmeerzeuger wird durch die "Erzeuger-Aufwandszahl eg" bewertet und übt auf die "Anlagenaufwandszahlen eP" einen großen Einfluss aus. Die Erzeuger-Aufwandszahlen können als Standardwerte aus einer Tabelle der DIN V 4701-10 entnommen oder individuell, nach Herstellerangaben berechnet werden. Letzteres führt in der Regel zu besseren Ergebnissen. In der neu überarbeiteten Fassung der DIN V 4701-10, die voraussichtlich Mitte 2003 als Druck erscheinen wird, sind auch Stückholz- und Pelletkessel mit aufgenommen worden.

Primärenergiebedarf unterschiedlicher Anlagensysteme.

Biomassebrennstoffe

Den regenerativen Energien wie Solar und Wärmepumpen wurde bisher schon in der DIN V 4701-10 und infolgedessen in der EnEV ein großer Stellenwert eingeräumt. Umso begrüßenswerter ist, dass die nicht weniger zukunftsträchtigen Holz- und Pellet-Wärmeerzeuger jetzt in der überarbeiteten Fassung der Norm Eingang gefunden haben. Für den Marktdurchbruch von Biomasse-Wärmeerzeugern dürfte dies von großer Bedeutung sein.

Anlagentechnik mit Biomasse im Vergleich?

Nachfolgend soll der Vergleich geführt werden, welche Auswirkungen der Einsatz eines Pelletkessels anstelle eines Gasbrennwertkessels auf die Anlagenaufwandszahl und damit auf die EnEV hat. Für den Pelletkessel wurden die Standardwerte aus der zukünftigen DIN V 4701-10 zugrunde gelegt. Wenn man für das Wärmeverteilungssystem und die Trinkwassererwärmung von gleichen Anlagenkonfigurationen ausgeht, können die Anlagenaufwandszahlen mit einem Brennwert- und Pelletkessel gegenübergestellt werden.

Gegenüberstellung CO2 Kreislauf und Verbrennungsprodukte.

Beispiel: Einfamilienhaus 200 m2 Wohnfläche

Die Wärmedämmung des Gebäudes soll nach den Mindestanforderungen der EnEV ausgeführt werden, die auf der früheren WSVO-95 basieren. Danach liegt der Jahres-Heizwärmebedarf bei etwa qh = 80 kWh/(m2 a). Die Trinkwassererwärmung erfolgt zentral über einen 200 Liter Beistellspeicher und ist mit einer Zirkulation ausgerüstet. Das Wärmeverteilungssystem wird innerhalb der beheizten Gebäudehülle verlegt und ist auf 55/45°C ausgelegt. In Abhängigkeit vom A/Ve-Verhältnis, das ein Maß für die Gebäudekompaktheit ist, fordert die EnEV die Einhaltung eines maximalen Primärenergiebedarfs von:

QPmax(EnEV) = 50,94 + 75,29 *
A/Ve + 2600/100 + AN

Für Ein- bis Zweifamilienhäuser ca. A/Ve = 0,85

QPmax(EnEV) = 123,6 kWh/(m2 a)

Beispiel 1: Pelletkessel

In der zukünftigen Fassung der DIN V 4701-10 wird für Pelletkessel mit indirekter Wärmeabgabe als Standardwert die Erzeuger-Aufwandszahl eH,g,Bio = 1,35 angegeben. Unter Berücksichtigung des geringen Primärenergiefaktors für Holz und Pellets von fP = 0,2, einerseits, aber der deutlich höheren elektrischen Hilfsenergien (2,06 kWh/m2 a) als bei Gas- oder Ölfeuerungen andererseits, wurde für das vorliegende Beispiel eine Anlagenaufwandszahl von ep = 0,5 berechnet. Danach ergibt sich der Primärenergiebedarf QP,Pellet.

QP,Pellet = 0,5 * (80 + 12,5) = 46,25 kWh/(m2 a)

Beispiel 2: Gas-Brennwertkessel

Die Erzeuger-Aufwandszahl für einen qualitativ hochwertigen Brennwertkessel, aufgestellt innerhalb der beheizten Hülle, liegt nach den vom BDH herausgegebenen Werten bei eH, g = 0,96. Aus der vorliegenden Anlagenkonfiguration ergibt sich eine Anlagenaufwandszahl von etwa ep = 1,3. Der Primärenergiebedarf QP, BWK beträgt demnach:

QP, BWK = 1,3 * (80 + 12,5) = 120,25 kWh/(m2 a)

Aus den Beispielen resultieren die folgenden Erkenntnisse:

1. Mit dem Einsatz eines modernen Brennwertkessels werden die Anforderungen der EnEV bereits erfüllt, ohne dass die Wärmedämmung über die Mindestanforderungen verstärkt werden muss.

2. Beim Einsatz eines modernen Pelletkessels werden die Anforderungen der EnEV übererfüllt. Wegen des geringen Primärenergiefaktors von Biomasse liegt der Primärenergiebedarf um mehr als die Hälfte unter dem zulässigen Grenzwert der Verordnung. Das spart Primärenergie und schont somit die Umwelt.

3. Mit moderner Anlagentechnik können die Anforderungen der EnEV ohne wesentliche Anlagenmehrkosten erfüllt werden.

Biomasse - Brennstoff der Zukunft?

Holz und Pellets sind pflanzliche Produkte, die für ihr Wachstum die Energie der Sonne benötigen und aufnehmen. Wie die heute meist gebräuchlichen Primärenergieträger Gas, Öl und Kohle sind sie indirekte Solarspeicher. Im Gegensatz zu den in Jahrmillionen entstandenen und unterirdisch gelagerten Primärenergieträgern wachsen pflanzliche Brennstoffe nach und sind daher erneuerbar. Wie alle Primärenergieträger besteht Biomasse überwiegend aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). Bei der Verbrennung mit dem Luftsauerstoff reagiert der Kohlenstoff zu Kohlendioxid (CO2), und aus dem Wasserstoff entsteht Wasserdampf (H2O). Dabei wird nur so viel CO2 erzeugt, wie vorher zum Wachsen benötigt wurde. Daher verbrennt Biomasse im Gegensatz zu den konventionellen Brennstoffen CO2-neutral - ein Hauptargument, stärker auf Biomasse wie Holz und Pellets als Brennstoff zu setzen.

Intelligentes Energiemanagement: Alle Energien sowohl aus dem Pelletkessel als auch aus der Solaranlage werden zunächst auf den Pufferspeicher übertragen, in dem ein Edelstahl-Warmwasserspeicher integriert ist. Fällt genügend Solarwärme an, wird die Energie vom Pufferspeicher direkt an den Warmwasserspeicher übertragen. Ist die solare Ernte größer als der Warmwasserbedarf, kann die überschüssige Energie zur Unterstützung der Heizung genutzt werden. Reicht die solare Einstrahlung nicht aus, so übernimmt der Pelletkessel die weitere Energieversorgung.

Darüber hinaus ist zu bedenken, dass nicht genutzte Biomasse wie Holz in der Natur verfault. Faulen ist ein Oxidationsprozess wie die Verbrennung, er läuft nur sehr viel langsamer ab. Verfault z.B. Abfallholz, entsteht genauso viel CO2 wie bei dessen Verbrennung. Das bedeutet, wenn die Energie von Abfallholz nicht sinnvoll zu Heizzwecken genutzt wird, muss sie anderweitig, durch Öl oder Gas, abgedeckt werden. Dabei werden irreversible Energievorräte verbraucht, zusätzliches CO2 gelangt in die Atmosphäre. Heute sind die meisten Meteorologen und Klimaforscher davon überzeugt, dass die extremen Wetterlagen der letzten Zeit auf eine globale Temperaturerhöhung zurückzuführen sind, die aus der CO2-Anreicherung in der Erdatmosphäre rührt. Die Gebäudewärmeversorgung mit Biomasse kann einen Beitrag zur Minderung dieses Problems leisten.

Bemerkenswert ist auch die volkswirtschaftliche Bedeutung beim Heizen mit Biomasse. Die Wertschöpfung in der jeweiligen Region wird mit ca. 90% veranschlagt und liegt damit um ein vielfaches höher als bei Öl oder Gas, bei der sie mit nur 10% angesetzt ist. Österreichische Untersuchungen haben ergeben, dass durch die Substitution eines Arbeitsplatzes im Bereich Öl- oder Gasheizungen durch den Einsatz von regenerativen Energien fünf neue Arbeitsplätze hinzugewonnen werden könnten.

Verglichen mit anderen regenerativen Energien wie Sonne und Wind hat Biomasse als Energieträger zudem den Vorteil, dass sie von zeitlichen und mengenmäßigen Schwankungen unabhängig ist. Wie Heizöl und Gas stehen die Energien aus Holz und aus Holz aufbereiteten modernen Brennstoffen wie Pellets und Hackschnitzel jederzeit zur Verfügung. Sie sind als heimischer Brennstoff krisensicher und weiträumig verfügbar. Abfallholz wird manchmal sogar kostenlos zur Verfügung gestellt.

Holzpellets werden aus Abfallholz auf 6 - 8 mm Durchmesser und ca. 30 mm Länge gepresst. Der Wärmeinhalt von 2 kg Pellets entspricht etwa dem von 1 Liter Heizöl oder 1 m3 Erdgas.

Entwicklungsstand moderner Biomassekessel

Seit den Energiekrisen Mitte der 70er-Jahre werden Holz und Holzabfallstoffe in zunehmendem Maße als Energieträger für die Gebäudebeheizung eingesetzt. Als im Herbst 2000 die Energiepreise nach Jahren der Stagnation drastisch anstiegen, gab es bei den Holz- und Pelletkesseln einen deutlichen Absatzschub. Seither verzeichnet die Branche fortlaufende Steigerungsraten. Neue Techniken zur Verfeuerung von Holzpellets, Hackschnitzeln oder auch Scheitholz haben eine Renaissance von Holz als Energieträger eingeleitet.

Nach der Zielvorgabe der EU-Kommission soll Biomasse zukünftig merklich zur klimaverträglichen Energieversorgung beitragen und daher weiter gefördert werden. Die Vorstellung ist, dass bis zum Jahr 2050 in Deutschland 50% des häuslichen Endenergieverbrauchs aus Biomasse erzeugt wird. Eine große Bedeutung für die Gebäudebeheizung wird dabei dem Holz und aus Holz aufbereiteten Brennstoffen wie Pellets und Hackschnitzel zukommen.

Gefragt sind vor allem umweltfreundliche Produkte mit hoher Energieausnutzung und einfacher Bedienung. Holz in der naturbelassenen Art ist keine einheitliche, homogene Substanz. Die Zusammensetzung der brennbaren und nicht brennbaren Bestandteile sowie die Feuchtigkeitsgehalte sind sehr unterschiedlich. Daher ist eine effiziente, schadstoffarme Verbrennung von naturbelassenem Holz nicht einfach. Die Entwicklung hocheffizienter Holzkessel setzt ein hohes Maß innovativen Ingenieurwissens und viel Erfahrung voraus. Ein umfangreiches Festbrennstoffkessel-Programm wird heute von Fröling Deutschland angeboten. Mit Wirkungsgraden von bis zu 94% erreichen diese Biomassekessel die technisch nutzbare Obergrenze.

Pelletkessel - die Favoriten bei den kleinen Holzfeuerstätten

Damit Holz als Brennstoff weiter an Attraktivität gewinnt und sich auf breiter Basis durchsetzt, müssen die Kessel über einen vergleichbaren Bedienungs- und Wartungskomfort verfügen wie Öl- und Gaskessel. Pelletkessel bieten hierfür die besten Voraussetzungen. Im kleinen Leistungsbereich für die Ein- und Zweifamilienhäuser werden ihnen die besten Marktchancen vorausgesagt. Große Fortschritte der Pellettechnologie haben Holz zum "Brennstoff für jedermann" avisiert. Wenn die Infrastruktur für Produktion und Verteilung weiter ausgebaut wird, kann der Preis für Pellets zukünftig weit unter dem von Öl und Gas liegen.

Wegweiser zum zukunftsorientierten Heizsystem

Zur diesjährigen ISH hat Fröling den "Wegweiser zum zukunftsorientierten Heizsystem" herausgebracht. Mit diesem Leitfaden möchte der Heiztechnikhersteller Heizungsbauern und Verbrauchern eine Entscheidungshilfe bei der Auswahl ihrer neuen Heizungsanlage geben. Aus einer Vielzahl von Fröling-Systemkomponenten kann der Interessent sein individuelles Heizsystem zusammenstellen. Die Auswahl erfolgt in 4 Schritten:

1. Auswahl des Brennstoffes (Öl, Gas, Scheitholz, Pellets);

2. Auswahl des Heizkessels;

3. Auswahl des hygienischen Trinkwassererwärmers;

4. Auswahl der ergänzenden Energiebausteine.

Die 24-seitige Broschüre kann unter der Rufnummer 02204/720-0 bei Fröling bestellt werden.

Internetinformationen:
www.froeling.de
www.enev-online.de

*) Georg Fröling, Geschäftsleitung Fröling GmbH & Co, 51491 Overath

L i t e r a t u r :

B i l d e r :   Fröling GmbH, Overath

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