Effizienzsteigerung in Gebäuden

In der Praxis können bei selbst genutzten Objekten oft noch mehr als diese 10 und 15% Energie, bei fremdgenutzten eher weniger, eingespart werden. Die energetische Betriebsoptimierung (eBO) in Gebäuden kann jedenfalls einen handfesten Beitrag zu mehr Effizienz liefern und sie entlastet obendrein die Nutzer und/oder Eigentümer von unnötigen Kosten. Das Merkblatt SIA 2048 definiert die eBO folgendermassen: «Die eBO zeigt Massnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz auf, die für Gebäudenutzer keine merklichen Komforteinbussen bewirken, eine kurze Payback-Dauer (in der Regel kürzer als 2 Jahre) aufweisen, kostengünstig sind und in der Regel ohne ordentlichen Planungsprozess umgesetzt werden können. Die eBO stellt ein schrittweises Vorgehen mit strukturierter Planung und Umsetzung einzelner Massnahmen dar. Das Resultat ist die Summe der erfolgreich und dauerhaft umgesetzten Massnahmen».

«In der Praxis ist eBO immer ein Projekt mit definiertem Beginn und Ende», sagt Matthias Balmer, federführender Autor des aktuellen Standardwerks «Energetische Betriebsoptimierung» zur Materie. «Die eBO umfasst aber immer auch Vorkehrungen, die einmal getroffene Massnahmen über längere Zeit – also über das Projektende hinaus – sicherstellen.» Eine eBO umfasst:

• Die Überprüfung der Nutzeranforderungen.
• Die Dokumentation der (erwogenen, verworfenen, durchgeführten) Massnahmen sowie der erwarteten Bedarfsreduktion.
• Das Planen, Einrichten und allenfalls Verbessern eines Energiemonitorings.
• Eingriffe in die Regelung (Sollwerte, Betriebszeiten etc.).

Folgende – ebenso wichtige – Aktivitäten gelten nicht als eBO:

• Alle Aktivitäten vor der Abnahme und Übergabe eines Gebäudes, einer Anlage oder eines Bauteils an den Besteller/Eigentümer. Darunter fallen bauliche Massnahmen, Installationsarbeiten und Montagen, die Inbetriebnahme, integrale Tests (im Sinne des Merkblatts SIA 2046) und die Abnahme;
• Planung von Anlagenersatz;
• (Teil-)Ersatz von Anlagen;
• Evaluation und Ausschreibung neuer Geräte;
• übliche Aktivitäten für die Instandhaltung/Wartung;
• alters- oder funktionsbedingte Instandsetzungen;
• Kontrolle der Einhaltung gesetzlicher Regelungen.

Oft treten im Verlauf einer eBO Mängel an Anlagen oder Teilen davon zu Tage. Solche Mängel zu beheben ist jedoch nicht Teil einer eBO. Dies müsste idealerweise vor Beginn durch den Ersteller der Anlage erledigt werden. Weil aufgedeckte Mängel die Resultate einer eBO signifikant beeinflussen können, lassen sie sich in meisten Fällen aber nicht ignorieren.

«Eine eBO trägt auf vielfältige Weise zur Nachhaltigkeit des Betriebs von Gebäuden oder Anlagen bei», betont Balmer. «Zu nennen wären etwa der verringerte Energieaufwand und dadurch die Reduktion der damit verbundenen Emissionen, die Verlängerung der Anlagenlebensdauer durch besser überwachte Betriebe, die Erhöhung der Aufenthaltsqualität für die Nutzer oder die Verbesserung der Dokumentation zum Objekt. Letzteres wiederum steigert den Immobilienwert und erleichtert die Beurteilung von Umnutzungen.»

Heizung

Von eBO an Heizungsanlagen kann fast jedes Gebäude profitieren. In kleineren Gebäuden werden meist «Quick-Checks» durchgeführt, bei grösseren und komplexen Anlagen braucht es umfangreichere Betriebsoptimierungsprojekte. Im Zentrum stehen laut Mitverfasser Angelo Lozza Wohngebäude und Hotels, Büros, Heime und Spitäler, Sportanlagen sowie Bildungsstätten.

In diesem Bereich sind die Ansatzpunkte für die eBO vielfältig:

• Oft wurden Heizungsanlagen mit Werkseinstellungen geliefert und nicht an die tatsächlichen Nutzerprofile angepasst.
• Während der Planung waren Betreiber und Mieter unbekannt, es fehlten Kenntnisse über die tatsächlichen Nutzungsanforderungen und Bedürfnisse.
• Anlagen wurden so eingestellt, dass Reklamationen sicher ausbleiben; dies führt oft zu einem Überangebot an Wärme.
• Die Motivation für eBO hat in der Vergangenheit gefehlt.
• Oft gab es keinen Auftrag für die fachgerechte Einregulierung der Anlage.
• Es werden keine «eBO-freundlichen» Anlagen und Bedienoberflächen eingesetzt.
• Veränderungen der Nutzungsart und -bedingung wie Belegungen der Räume oder andere Nutzungszeiten stellen andere Anforderungen an die Anlagen. Dies bleibt während des Betriebs oft unberücksichtigt.

Zuallererst haben es die Nutzer selbst in der Hand, den Energiebedarf zu senken. Zu den Massnahmen, die ihnen in einer eBO vermittelt werden sollen, gehören z.B. korrektes Lüften, richtiges Einstellen der Thermostatventile oder der Einzelraumregelung, Heizkörper entlüften und kontrollieren, dass sie nicht mit Gegenständen abgedeckt werden.

Meist liesse sich die Temperatur in teilweise unbenutzten Räumen ohne Komforteinbussen senken. Grundsätzlich steht aber die bedarfsgerechte Regelung im Vordergrund. Erste Instanz sind hier korrekte Einstellungen am zentralen Heizungsregler. Die Grundfunktionen sind – ob topmodern mit Gebäudeleitsystem oder mit alten analogen Reglern – immer dieselben. Besonders bei Altbauten und Gebäuden mit kurzer Nutzungsdauer ist eine Nachtabsenkung sinnvoll. Oft ist sie zwar am Heizungsregler eingestellt, zeigt aber nicht den erwarteten Effekt und ist zu optimieren.

Oft wird die Pumpendrehzahl bei der Inbetriebnahme zu hoch eingestellt. Deshalb lässt sie sich bei einer eBO meist reduzieren, ohne dass dadurch Räume zu wenig Wärme erhalten. Bevor die Drehzahl der Pumpe verstellt wird, sollte die Heizkurvenoptimierung abgeschlossen sein.

In der Praxis ist vielfach die Brennerleistung zu hoch eingestellt oder der Wärmeerzeuger überdimensioniert. Durch genaues Einregeln auf den erforderlichen Wert lässt sich der Heizkesselwirkungsgrad um 3 bis 5% verbessern. Das kann durch Anpassen der Brennerdüsen erreicht werden. Diese Anpassung verlängert die Brennerlaufzeit und reduziert die Einschaltzyklen. Die tatsächlich erforderliche Brennerleistung (Feuerungswärmeleistung) in kW kann anhand des jährlichen Brennstoffverbrauchs grob ermittelt werden. Hierfür wird der Brennstoffverbrauch in kWh durch die normgerechte jährliche Brenner-Vollbetriebsstundenzahl dividiert. Sie beträgt:

• 2300 Stunden bei Wärmeerzeugern, die nur zum Heizen dienen;
• 2700 Stunden bei Wärmeerzeugern, die Heizung und Warmwasser bedienen;
• in Höhenlagen über 800 m: + 250 Stunden;
• bei gut gedämmten Gebäuden und Südlagen reduzieren sich die Vollaststunden auf 1500 – 2000 Stunden (ohne Warmwasserbereitung).

Das Sparpotential beim Senken der Heizkesseltemperatur beträgt 1 bis 7% pro K (mit Abgaskondensation). Der Verbraucher mit der höchsten erforderlichen Vorlauftemperatur bestimmt die Solltemperatur des Heizkessels – meist wird das die Trinkwarmwasserbereitung sein. Für die Optimierung von Brennerregelung und -laufzeit gilt generell:

• Jeder Einschaltzyklus erhöht die Anfahrverluste.
• Auf kleinen Brennerstufen ist die Abgastemperatur tiefer und somit der Wirkungsgrad höher.

Das Sparpotential beträgt hier bis zu 2%. Es lässt sich ausschöpfen, wenn zunächst die richtige Solltemperatur eingestellt wird und die Schaltdifferenz des Kesselthermostaten bei 6 bis 8 K liegt.

Bei Wärmepumpenanlagen gilt es, einen möglichst hohen COP anzustreben. Das heisst: die Temperatur der Wärmequelle muss möglichst hoch und die Heiztemperatur möglichst tief liegen. Die Quelltemperatur ist meist gegeben und kann mit eBO-Massnahmen nicht erhöht werden. Allenfalls muss der Wärmetauscher bei Luft-Wasser-Wärmepumpen gereinigt oder auf gleichmässige Anströmung überprüft werden. Weitere wichtige Massnahmen sind:

• Möglichst tiefe Heizkurve einstellen.
• Unter Umständen auf Nachtabsenkung verzichten, besonders bei Bodenheizungen; hier kann die erhöhte Vorlauftemperatur beim Aufheizbetrieb kontraproduktiv sein.
• Zu häufiges Ein- und Ausschalten des Kompressors ist zu vermeiden (sind Speicher installiert: vollständiges Durchladen und Entladen ermöglichen).

Warmwasseranlagen

«Wie anzunehmen ist, steht bei Warmwasseranlagen die eBO meistens in Konkurrenz zur Trinkwasserhygiene», stellt Fachbuch-Mitverfasser Roger Neukom fest. «Aber nicht nur die Wassertemperatur, sondern auch der Wasserverbrauch, die Gleichzeitigkeit des Warmwasserverbrauchs und das Abkühlverhalten der Installation beeinflussen die Effizienz».

Der Wärmebedarf für das Brauchwarmwasser (BWW) machte um 1975 nur rund 10% des Gesamtwärmebedarfs von Gebäuden aus. Bei den heutigen Anforderungen an die Gebäudehülle sind es je nach Standard zwischen 60 und 70%. Da Nutzungsvereinbarungen zwischen Betreibern/Nutzern von Gebäuden und Planern erst seit etwa 2016 verbreitet sind, werden viele Warmwasseranlagen nicht optimal betrieben.

«Die Warmwasserversorgung muss heute vielen Anforderungen gerecht werden», so Neukom. «Vor allem soll das Warmwasser mit der gewünschten Temperatur, Menge und den geforderten Ausstosszeiten zur Verfügung stehen. Auf jeden Fall muss es hygienisch einwandfrei sein. Schliesslich müssen die Anlagen sicher im Betrieb, energieeffizient und umweltschonend sein.» An Auslaufarmaturen bzw. Zapfstellen sind Massnahmen möglich wie:

• Abklären, wo Warmwasser überhaupt nötig ist und wo ohne Probleme auf nur Kaltwasser umgestellt werden kann (bei Abtrennungen hygienische Anforderungen beachten).
• Bei einzelnen, weit vom Warmwasserspeicher oder von zirkulierenden Leitungen entfernten Anlagen empfiehlt es sich zu prüfen, ob sie von der zentralen Warmwasserversorgung abgehängt werden sollen.
• Wasserverbrauch derart senken, dass nur so viel verbraucht wird wie nötig.
• Mischer verwenden, bei denen in der Mittelstellung nur kaltes Wasser läuft.
• Bei Hallenbädern, Sporthallen oder Grossduschanlagen, die Duscharmaturen mit automatischer Start- und Stoppfunktion haben, müssen die voreingestellten Laufzeiten auf ein vernünftiges Minimum eingestellt werden (bei Duscharmaturen Mischwassertemperatur so begrenzen, damit es keine Übertemperaturen gibt).

An den Warmwasseraufbereitungen und -erzeugern sind folgende Massnahmen hilfreich:

• Ladeleitungen und Stutzen bei WWSP und externen Wärmeübertragern müssen durchgehend (inkl. Armaturen etc.) gemäss kantonalen Energiegesetzen gedämmt sein.
• Im Ladekreis ein Rückschlagventil oder automatisches Absperrventil einbauen, damit keine Gegenstromzirkulation entsteht.
• Temperaturhochhaltung auf der Sekundärseite überprüfen und alternativ zum Dreiwegventil eine drehzahlgeregelte Pumpe einbauen (für tiefe Rücklauftemperarturen auf der Sekundärseite).
• Die Einbauorte der Ein-/Aus-Temperaturfühler sowie ihre Funktion prüfen und gegebenenfalls anpassen. Anschliessend eine Messung durchführen, um die Warmwasserversorgung bezüglich Nutzerverhalten energetisch zu überprüfen und zu optimieren.
• Die Leistung der Wärmetauscher (intern und extern) messen (mit 2 Temperaturfühlern, Stoppuhr und Volumenstrommessung).
• Speicher entkalken, Opferanoden austauschen, wenn deren Lebenserwartung erreicht ist.
• Anzahl Speicher bei grossen Anlagen reduzieren, wenn aufgrund des Nutzerverhaltens (Verbrauch) zu grosse Mengen an Brauchwarmwasser mit Nenntemperatur bereitgestellt wurden.

«Viele Warmwasserspeicher werden noch immer mit mehr als 60 °C betrieben», so Neukom. «Das erhöht nicht nur die Energiekosten, sondern beschleunigt auch die Verkalkung.» Zudem seien mehr als 60 °C in vielen Fällen gar nicht nötig. Deshalb gelte: Konventionelle Warmwasserspeicher sollten auf 60 °C, aber nicht höher erwärmt werden. Sollte nach der Reduktion auf 60 °C der Warmwasserbedarf nicht mehr gedeckt werden können, müssen weitere Massnahmen geprüft werden. Allenfalls genügt es, die Ladezyklen zu erhöhen und so mehr Warmwasser pro Tag bereitzustellen.

Sanitäranlagen

Bei Sanitäranlagen steht die eBO meistens auch in Zusammenhang mit dem Wasserverbrauch. «Es sollte daher bewusster mit Wasser umgegangen und möglichst wenig verbraucht werden», betont Neukom. «Auch die Wartung der Sanitäranlagen ist zentral. Wird sie regelmässig und von Fachleuten erledigt, laufen die Anlagen hygienisch einwandfrei und sparen Energie.»

Knapp 30% des Wasserverbrauchs werden in der Schweiz für das Spülen der WCs benötigt. Hierfür wäre eigentlich kein teuer aufbereitetes Trinkwasser nötig. Am einfachsten lässt sich ohne grössere Komforteinbusse die Wassermenge in den Spülkästen von 9 auf 6 l reduzieren. Dies kann einfach durch Einstellen des Schwimmerventils im Spülkasten bewerkstelligt werden.

Wenn immer möglich, sollten beim Waschen Spar- oder Kurzprogramme genutzt werden. Im Vergleich zu 10 Jahre alten Maschinen brauchen neue nur noch etwa halb so viel Energie. Wichtig ist, dass Geschirrspüler nur eingeschaltet werden sollen, wenn sie vollständig befüllt sind. In der Schweiz sind die meisten Haushaltgeschirrspüler am Kaltwasser angeschlossen. Mit dem Einbau eines Doppelventils vor dem Geschirrspüler könnten sie aber auch ohne Weiteres ans Warmwasser angeschlossen werden.

Beim Einsatz von Wasserspardüsen an den Auslaufarmaturen muss darauf geachtet werden, dass durch den reduzierten Volumenstrom keine Probleme entstehen. Besonders bei Duschbrausen können Wasserspardüsen zu Druck- und Temperaturschwankungen führen. Zudem wird davon abgeraten, in der Küche Wasserspardüsen einzubauen.

Bei Druckerhöhungsanlagen (DEA) empfehlen sich folgende Massnahmen:

• Die Volumenstromspitze bedarfsgerecht und nicht theoretisch auslegen. So können die Pumpen der DEA energetisch optimiert laufen. Anschliessend kann die Anlage auf Basis von Messungen optimiert werden.
• Bei älteren Anlagen prüfen, ob es überhaupt eine DEA braucht. Dies ist nur dann der Fall, wenn der Vordruck nicht reicht, um die Bedürfnisse der Nutzer zu erfüllen.
• Im Weiteren sind viele Druckreduzierventile (DRV) statt auf 5 bar Nachdruck nur auf 4 bar eingestellt. Grundsätzlich soll darauf geachtet werden, dass der maximale Ruhedruck von 5 bar durch die richtige Einstellung des Druckreduzierventils genutzt werden kann.
• Prüfen, ob Druckerhöhungspumpen mit hohen Laufzeiten mit einem Frequenzumformer nachgerüstet werden können.

Die Kaltwasserleitungen sollen in zugänglichen Bereichen der Untergeschosse und bei Wohnungsverteilern gedämmt sein. Ist die Dämmung schwächer als die kantonalen Vorschriften verlangen, soll nachgedämmt werden. So erwärmt sich das Kaltwasser weniger rasch, und die Ausstosszeiten verkürzen sich. Gemäss Norm SIA 385/1 und Regelwerk SVGW darf stagnierendes Kaltwasser nicht wärmer als 25 °C werden.

Wenn es in der Sanitärverteilung Filter braucht, dann sollten es rückspülbare sein. Patronenfilter müssen gemäss Regelwerk des SVGW alle 6 Monate ersetzt werden. Rückspülbare Filter reduzieren also die Instandhaltungskosten erheblich, müssen aber auch regelmässig gespült werden.

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