Vermeidbare Energieverluste in Großanlagen. Beispielprojekt WEG mit 5700 m² Wohnfläche.<

Beispiel der Optimierung einer großen Heizungsanlage.

Zusammenfassung des Beitrags.

Gebäude 5700 m² Wohnfläche, Baujahr 1974, ohne zentrale Warmwasserversorgung,

Ölverbrauch 1.454.000 kWh im Jahr für die Heizung. CO2 Eintrag 465 Tonnen im Jahr.

Heizungssanierung 1995,

Gasverbrauch danach 752.000 kWh im Jahr, CO2 Eintrag 166 Tonnen im Jahr.

Heizungsoptimierung 2009,

Gasverbrauch danach 524.000 kWh im Jahr, CO2 Eintrag 115 Tonnen im Jahr.

Detaillierte Beschreibung.

Für eine Wohnanlage ohne zentrale Warmwasserbereitung, 5700 m² beheizte Fläche, wurde in der Bauzeit in den siebziger Jahren eine Heizlast von 530 KW berechnet. Da zu dieser Zeit gern in die Zukunft gedacht wurde, wurden nicht 530 KW eingebaut, sondern 750 KW. Es könnte ja irgendwann in der Zukunft eine Erweiterung erfolgen. Diese Heizleistung wurde in drei Ölkessel a 250 KW aufgeteilt. Die Kesselfolge wurde durch eine sogenannte Kesselrolle gesteuert. Da das  Programmieren von Kesselrollen eine schwierigere Aufgabe ist, wurden in den Jahren durchgängig alle Kessel auf 75°C gefahren. Verbrauch ca. 1.454.000 kWh Öl im Jahr. 255 kWh pro m² und Jahr.

Das waren 465 Tonnen CO2 Eintrag in einem Jahr ohne Bewertung des Stromverbrauchs.

Ich bin sicher, in vielen Gemeinden und Schulen sind solche Kesselanlagen noch in Gebrauch. Sollte das der Fall sein, kann ich nur dringend empfehlen, die Anlagen zu modernisieren, auch wenn sie aus der Austauschpflicht nach EnEV 2014 herausfallen. Stromeinsparungen 70 – 90% Brennstoffeinsparungrn 50% aufwärts, erhebliche CO2 Einsparungen könnten verzeichnet werden bei Einbau heutiger moderner Anlagen. Es bestehen Fördermöglichkeiten,  für Kommunale Gebäude, durch die N-Bank oder durch die PTJ in Jülich. Für Wohnanlagen usw. Förderungen durch die KFW und die BAFA.

Kesselerneuerung.

Zurück zum Beispiel, die Kesselanlage wurde ca. 1995 durch den Einbau neuer Kessel mit Gasgebläsebrenner saniert. Die Heizleistung des Gebäudes zur Auslegung der Heizkessel wurde nicht neu berechnet, es wurde einfach geschätzt.

Es wurden drei Kessel mit je 200 KW Gesamt 600 KW ( immer noch deutlich zu groß) Heizleistung eingebaut. Es wurde auch der Schaltschrank mit der zu der Zeit modernsten Heizkreisregelung und Kesselfolgeschaltung der Fa. Buderus eingebaut. Der Erfolg: der Verbrauch ist durch die neue Kesselanlage auf ca. 132 kWh pro m² und Jahr, also 752.000 kWh Gas im Jahr gesenkt worden. Sanierungskosten ca. 160.000 €.

CO2 Eintrag 166 Tonnen im Jahr. Eine CO2  Einsparung von 299 Tonnen gegenüber der alten Ölanlage. 

Anlagenoptimierung.

Als mein Betrieb 2009 den Auftrag bekam, die Wartung der Anlage zu übernehmen, wurde mir schon bei der ersten Besichtigung klar, dass in der Anlage ein großes Problem besteht.

Es waren alle drei Kessel warm bei 75°C und das bei sommerlichen 24°C Außentemperatur. Die drei Kesselkreispumpen liefen mit je 0,6 KW Leistung.  Die Heizkreispumpen waren auf das Maximale, also 0,48 kw eingestellt.

Ursache für die Problematik.

Nachfrage bei dem Hausmeister, er schilderte mir, dass es immer wieder in drei Wohnungen im von der Heizzentrale abgelegenen Bereich der Wohnanlage, zu Problemen mit kalten Heizkörpern kam. Die Installationsfirma hat einige Verstellungen in der Anlage vorgenommen, danach kamen aus den Wohnungen keine Beschwerden mehr.  Nach dieser Verstellung wurden nun in einigen Heizkörpern erhebliche Geräusche beklagt. (Dieses Problem wurde mir so oder ähnlich in anderen Anlagen geschildert. )  Ursache dieser gesamten Verstellung ist die Wasserverteilung in der Anlage, sie ist nicht optimiert. Die vorderen Heizkörper werden gut versorgt, je weiter es von der Heizzentrale weggeht, desto weniger Heizwasser kommt in den Heizkörpern an. Vor einer Optimierung der Regeltechnik musste erst das Grundproblem behoben werden. 

Folgesch

Was wurde von der Installationsfirma verstellt?

  1. die Kesselfolgeschaltung ( im Bild die 8 Einstellungen links) war verstellt.
  2. Die Kesselkreisregelung war verstellt (Einstellknöpfe rechts neben der Folgeschaltung)
  3. Die Heizkreisregelungen waren zu hoch eingestellt, es lagen vor den Heizkörpern, trotz der hohen Außentemperatur, 50°C Heizungswärme vor.
  4. Die Ecco Schaltung (Schaltung, welche die Heizung nach Außentemperatur und Einstellung komplett abschaltet und bei Bedarf wieder anschaltet) stand auf 26°C, für dieses Gebäude wären mit einem Komfortplus 18°C erforderlich. Ursache der überhöhten Einstellung, die Forderung einer Mieterin, laut dem Hausmeister, sie möchte auch im Sommer ihre Strumpfhosen auf dem Heizkörper trocknen.  (Für die Verbrauchserhöhung durch das jährliche Durchheizen könnte die Dame sich jeden Tag zehn neue Strumpfhosen kaufen).
  5. Die modernen Effizienzpumpen standen auf höchster Leistung. Effizienzpumpen verbrauchen bei höchster Leistung kaum weniger Strom, ca. 15 – 20%) als Standardpumpen, die Stromeinsparungen finden erst im unteren differenzdruckangepassten Bereich statt.
  6. Weiterhin fand ich vor, dass die Weishaupt Gasgebläsebrenner nicht optimal eingestellt waren.
    1. Die bei dem Brenner machbare Modulation war nicht eingestellt.
    2. Die Luftklappen schlossen im abgeschalteten Zustand nicht komplett (Erhöhung der Stillstandsverluste)

Vortrag.

In einem Vortrag vor der Wohnungsverwaltung und dem Beirat habe ich Möglichkeiten einer Senkung des Energieverbrauchs und der Optimierung der Anlage aufgezeigt. Insbesondere, da schon die technischen Möglichkeiten vorhanden waren. Sie mussten in der Anlage nur genutzt werden. Als erste Maßnahme führte ich aus, das Problem, dass in einigen Wohnungen bei Normaleinstellung der Heizungsregelung Heizkörper kalt bleiben, muss behoben werden. Ansonsten nützen weitere Optimierungsmaßnahmen nichts. Ich erklärte, die Wasserverteilung in der Anlage zu optimieren, muss als erster Stelle der Maßnahmen stehen.

Mein Vorschlag, die Anlage hydraulisch nach der Optimus Studie abzugleichen, war der Eigentümergemeinschaft als Lösung zu teuer. Mit dem hydraulischen Abgleich wäre die Wasserverteilung auf alle Heizkörper dem Bedarf entsprechend erfolgt. Vernachlässigte Heizkörper am Ende der Verteilleitungen und Geräusche in den vorderen Heizkörpern durch zu hohe Pumpendrücke wären Historie.

Es ergab sich in der Anlage eine andere preiswertere Möglichkeit, die ich in dem Vortrag vorschlug. In den Stranganbindungen der Steigestrangabgänge in der Heizungsverteilung  befinden sich Absperrventile, MNG Kombi 3, die mit wenig Aufwand auf Differenzdruckregelventile umgebaut werden können.

Kombi 3vorhanden        MNG Kombi 3   neu zum Anbau an die Ventile

Damit können die Steigeleitungen zu den Wohnungen hydraulisch abgeglichen werden. Zu erwartender Erfolg, die unterversorgten Wohnungen werden auch mit einer korrekten Einstellung ebenso versorgt wie wie die anderen Heizkörper. Fließgeräusche sind mit dieser Maßnahme nicht mehr zu erwarten. Die verstellte Heizungsregelung, die verstellte Kesselfolgeschaltung und die Heizungspumpen können danach auf eine angemessene Einstellung zurückgestellt werden.

Maßnahmenvorschlag.

Als erste Maßnahme habe ich vorgeschlagen, unabhängig von den Hydraulikproblemen, das Stilllegen eines der drei Heizkessel. Natürlich nur soweit, das er jederzeit als Reservekessel wieder in Betrieb genommen werden konnte (wäre bei der Planung eine Heizlastberechnung erfolgt, hätten 20.000 € für den überflüssigen Kessel gespart werden können). Für die 5700 m² Wohnfläche standen in dem Fall nun noch 400 KW (70 Watt/m²) Heizleistung zur Verfügung. 400 KW ist immer noch mehr, als in der Praxis an Heizleistung in dieser kompakten Wohnanlage von 1974 gebraucht wird (erfahrungsgemäß würde eine Berechnung nach DIN 12831 eine Heizlast von ca 45 Watt/m² ergeben). Vorteil, es entfielen die Stillstandsverluste des Kessels, die Stromverbräuche für die Kesselkreispumpe und des Gebläsebrenners.

Zwei der 3 Kessel.2 von 3 Großkessel

Nachdem ich in dem Vortrag erklärt habe, das sämtliche Maßnahmen wieder rückgängig gemacht werden können, wurde mir der Auftrag zur Durchführung erteilt.

Das Problem mit den Strumpfhosen wurde durch das Aufzeigen des erheblichen Mehrverbrauchs für die gesamte WEG sehr schnell gelöst.

Anmerkung,

Eigentümergemeinschaften sind sehr schwierig zu überzeugen. Grund 1: Angst, dass es nicht warm wird. Grund 2: Misstrauen gegenüber Installateuren (alle sagen etwas anderes). Grund 3: Angst vor Investitionskosten und Steigerung der Verbrauchskosten.

Was haben wir also in Absprache mit der WEG durchgeführt?

  1. Einen Kessel stillgelegt durch Zudrehen des Vor- und Rücklaufs. Abschalten der Kesselkreispumpe und des Heizkessels am Hauptschalter.
  2. Um die Ursache der zu hoch eingestellten Regelung zu beheben, sind Differenzdruckregler in die Stränge gebaut worden.
  3. Die Kesselfolgeschaltung korrekt eingestellt.
  4. Die witterungsabhängige Heizungsregelung wurde korrekt auf den Gebäudebedarf eingestellt inklusiv der ECCO Schaltung.
  5. Die Gasbrenner wurden auf Modulationsbetrieb umgestellt.
  6. Die Brennerluftklappen wurden so eingestellt, dass sie im abgeschalteten Betrieb komplett geschlossen sind.

Im Block „Einspareffekte in Großen Heizungsanlagen“ gehe ich detailliert auf die oben geschilderten Maßnahmen und auch andere Maßnahmen ein.

Der Erfolg der Maßnahmen:

In Folgejahren nach den Maßnahmen ist der Gasverbrauch für den Heizbetrieb auf 92 kWh pro m² im Jahr gesunken. Gesamtgasverbrauch 524.000 kWh Gas im Jahr. Durch die Kesselstilllegung und die Kesselfolgeeinstellung wurden auch ca. 3.000 kWh Strom im Jahr gespart.

Optimierungskosten Ca. 7.000,00 €

Der Verbrauch vor und nach der Sanierung wurde mir auf meine Bitte übermittelt, so dass ich diese Aussage machen konnte.

Der neue CO2 Eintrag Gas 115 Tonnen Im Jahr. Eine Einsparung gegenüber des CO2 Eintrags vor der Optimierung 51 t und vor dem Kesseltausch 350 Tonnen CO2 Eintrag im Jahr.  Zusätzlich die Ersparnis Strom 1,5 t und vor dem Kesseltausch 3,5 Tonnen im Jahr.

Möglickeiten bei anderen Heizkesseln.

Gegenüber der optimierten Anlage aus dem Jahr 2004 besteht mit modernen Gasbrennwertkesseln noch eine weitere Einsparmöglichkeit von 5 -7 %.

Eine thermische Sanierung des Gebäudes (Wärmedämmung, neue Fenster) würde den Verbrauch auf ca. 60 kWh pro m² sinken lassen. in dem Fall würde von den drei Heizkesseln nur noch ein Kessel gebraucht. Sanierungskosten ca. 1.800.000 €.

Wichtig für solche Anlagen ist eine kompetente Wartungsfirma und ein Wartungsmonteur, der bei Verstellungen der einzelnen Komponenten weiß, welche direkten und indirekten Folgen die Verstellung hat. Er muss auch die Ursache von Problemen erkennen.

Warum gebe ich ein so ausgiebiges Beispiel?

Ich möchte damit aufzeigen, dass in größeren, sanierten Heizungsanlagen noch erhebliches Einsparpotenzial besteht. In den ca. 60 Heizungsanlagen ähnlicher Größe (WEGs, Wohnbaugesellschaften, kommunale Gebäude),  die ich mit meiner ehemaligen Firma betreute, waren in fast allen Anlagen zu Anfang ähnliche Probleme in kleinerer aber auch größerer Form vorhanden. Insbesondere die Problematik der Kesselfolgeschaltung, somit ungebraucht warmer Kessel, wird sehr selten beachtet.

Ihr Bernd Wulfestieg

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