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21. Oktober 2012 Autor: Thomas Dreher
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Vergleich von Industrie- und Sporthallenheizsystemen

Industrie- und Gewerbehallen lassen sich mit einer Reihe unterschiedlicher Heizsysteme betreiben. Die Vielzahl der Bauarten und Verwendungszwecke von Hallen machte einen Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen den Heizsystemen bisher beinahe unmöglich. Technologie und Lüftungsgewohnheiten sind besonders stark nutzerabhängig, so dass diesbezügliche Angaben zum Heizenergiebedarf und -verbrauch sehr stark schwanken. Die zur energetischen Bewertung anzuwendende EnEV 2009 und die DIN V 18599 betrachten Hallenheizsysteme recht undifferenziert. Speziell die Norm gilt als sperrig und weist für die Betrachtung von Hallengebäuden Schwächen auf. 
Der folgende Beitrag basiert auf einer ausführlichen Betrachtung des Vergleichs von Industriehallenheizungen von Dr. Michael Günther, Uponor, und fasst relevante Aspekte daraus zusammen.  Dr. Günther bezieht sich bei seinen Reflektionen und Ausführungen besonders auf die sogenannte GAEEH-Studie (Gesamtanalyse Energieeffizienz von Hallengebäuden) und eine Untersuchung zur Wirtschaftlichkeit verschiedener Hallenheizsysteme.

Die Lebenszykluskosten verschiedener Hallenheizungssysteme

Die GAEEH-Studie – Hintergründe und Empfehlung

Wegen der Vielfältigkeit von Gebäudetypen, Wärmeschutz, technischer Gebäudeausrüstung und Nutzungsverhalten wurden Hallenheizungssysteme bisher in der Literatur kaum berücksichtigt. Dabei werden jährlich rund 15.000 Hallenneubauten in Deutschland errichtet, die mit Heizsystemen ausgestattet werden müssen. Die GAEEH-Studie, initiiert von der FIGAWA (Firmen im Gas- und Wasserfach e. V.) und durchgeführt vom ITG Institut, Dresden, im Rahmen der „Initiative Zukunft Bau“ mit Unterstützung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Straßenwesen, hat einen umfassenden Vergleich von Verbrauchswerten realer Gebäude erarbeitet mit entsprechenden Energiebedarfswerten sowie eine qualifizierte Schätzung des Gesamtheizenergieverbrauchs für Hallengebäude. Die Autoren stellen heraus, dass in diesem Sektor erhebliche Energieeinsparpotentiale schlummern. Besonders Maßnahmen im Gebäudebestand bieten größere Möglichkeiten zu mehr Energieeffizienz als eine zukünftige Verschärfung der Anforderung an Neubauten. Die Autoren merken an, dass Energiebedarfsberechnungen nach DIN V 18599 fast immer deutlich höhere Energiebedarfswerte ausweisen, als durch reale Verbräuche nachgewiesen werden. Als Werkzeug für Energieberatungen und Wirtschaftlichkeitsberechnungen sei die Norm daher nur bedingt geeignet. Außerdem bilde die Norm marktübliche Hallenheizsysteme nur wenig praxisgerecht ab.
Die Studie empfiehlt unter anderem Korrekturen der DIN V 18599 bei der Bewertung von Lüftungsverhalten und Gebäudedichtheit, beim Faktor des Strahlungseinflusses und der Bestimmung der Erzeugerverluste dezentraler Wärmeerzeuger in Hallen.

Die Lebenszykluskosten verschiedener Hallenheizungssysteme

Für die effiziente Wärmeversorgung von Hallenbauten spielt neben der Gebäudestruktur die verwendete Anlagentechnik eine entscheidende Rolle. Marktübliche Systeme unterscheiden sich teils deutlich bezüglich der Kostenbilanz. In der Diplomarbeit „Industriehallenheizungen – Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit“, erstellt an der HTW Dresden, wurde die Effizienz von Hellstrahlern, Dunkelstrahlern, dezentralen Warmluftheizungen, Deckenstrahlplatten und Fußbodenheizungen zur Heizung von Industrie- und Sporthallen untersucht. Die Arbeit bezieht in den Kostenvergleich nicht nur Investitions- und Betriebskosten, sondern auch Wartungs- und Instandhaltungsaufwendungen (nach VDI 2067) mit ein. So ermöglicht der Autor die betriebswirtschaftliche Gesamtbetrachtung eines Hallenheizungssystems bereits in der Planungsphase.

Um einen Vergleich zu ermöglichen, wurden drei typische Hallentypen herangezogen, zwei Industriehallen und eine Sporthalle. Dabei sind die Kosten für die Heizsysteme zwischen Bestands- und Neubauten differenziert. Die Bewertung der Systeme erfolgte nach der EnEV 2009 bzw. nach DIN V 18599 (2007). Die Gesamtkostenberechnung entspricht dem Annuitätenverfahren gemäß VDI 2067. Für die Kalkulationen gelten die folgenden Annahmen:

• 2 Industriehallen mit den Nutzflächen:
      AFB,N,H1 = 1749 m² (53 m x 33 m)
      AFB,N,H2 = 462 m² (42 m x 11 m)
• 1 Sporthalle (DIN 18032 – Typologie für 11 Hallen; verwendet wird die Zweifachhalle mit den Abmessungen 44 m x 22 m x 7 m)
• Nutzerprofil 22.1 für Industriehallen und 31 für Sporthallen
• Differenzierte Flächenbelegungsvorgaben (Verkehrs-, Abstellfläche, Regale und Maschinen)
• Baulicher Wärmeschutz und Heizlast typisch für Neubau und Bestand
• Raumtemperaturen 17 °C bzw. 20 °C
• Zentrale Wärmeerzeugung durch Erdgas-Brennwerttechnik
• Luftwechselzahl 0,14 h-1 (Sporthalle) und 0,24 h-1 (Industriehalle)
• Heizlasten nach Tabelle 1:

Tabelle 1: Die Heizlasten für die Fußbodenheizung liegen generell etwas über den Werten nach DIN EN 12831. /1/   Tabelle 1: Die Heizlasten für die Fußbodenheizung liegen generell etwas über den Werten nach DIN EN 12831. /1/   
Für die Berechnung der verbrauchsgebundenen Kosten wurden folgende Annahmen getroffen:
• Heizung (Gas) – Grundpreis 14,88 €/Monat, Arbeitspreis 5,77 Cent/kWh
• Elektro – Grundpreis 14,13 €/Monat, Arbeitspreis 21,24 Cent/kWh
 

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Artikelnummer: cci16265

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Leserbrief zum Artikel
Vergleich von Industrie- und Sporthallenheizsystemen


Als Hersteller von Luftheizsystemen verfügen wir über mehr als 30 Jahre Betriebserfahrung. Bei dem Artikel fällt uns auf, dass das zum Vergleich herangezogene Luftheizsystem nicht dem Stand der Technik entspricht. Dadurch erhält man falsche Ergebnisse. Das betrifft vor allem die Anzahl der Geräte (und damit die Investition und die Montagekosten) und den Endenergieverbrauch.

Basis unserer Anmerkung ist, dass für den Vergleich Luftheizgeräte in Wandmontage verwendet wurden. Es ist bekannt, dass solche
• relativ geringe Luftleistungen haben und somit nur eine kleine
Hallenfläche pro Gerät abdecken
• die Zuluft über einen Luftdurchlass mit geringer Induktion und verhältnismässig hoher Temperatur in die Halle einblasen
• durch die Anordnung an der Wand eine deutliche Temperaturschichtung (Stratifikation) mit entsprechendem Transmissionswärmeverlust ermöglichen

Seit vielen Jahren bereits gibt es hochwertige Luftheizgeräte verschiedener Hersteller, die die o.g. Nachteile nicht haben. In der dem Artikel zu Grunde liegenden Studie sind folgende Punkte interessant und wichtig:

Anordnung
Moderne Geräte werden an der Hallendecke installiert und blasen die Zuluft vertikal nach unten in den Aufenthaltsbereich. Damit wird eine große Hallenfläche zugfrei beaufschlagt, was eine höhere Luft- und Heizleistung pro Gerät ermöglicht.

Luftdurchlass
Es werden Luftdurchlässe mit hoher Induktion verwendet, d. h., dem Ventilatorluftstrom wird ein Vielfaches an Raumluft zugemischt. Dies hat zwei Auswirkungen:
? Die Ausblastemperatur wird, bei gleicher Heizleistung, reduziert.
? Der Zuluftstrom wird erhöht, so dass damit wiederum eine größere Hallenfläche abgedeckt wird. Auch die Durchmischung der Luft (Mischlüftung) wird verbessert; es resultiert ein gleichmäßiges Temperaturniveau in der Halle.

Stratifikation
Aus den obigen Punkten ergibt sich, dass die Stratifikation in der Halle, verglichen mit Wandgeräten, erheblich geringer ist. Messungen beweisen, dass selbst bei hohen Wärmelasten Temperaturgradienten von maximal 0,2 K/m vorliegen. Damit lässt sich der im Artikel angeführte hohe Endenergiebedarf nicht aufrechterhalten; eine Reduktion bis zu 15 % ist realistisch.

Kosten
Verglichen mit den Gerätedaten des Artikels beheizen moderne Deckengeräte ziem-lich genau die vierfache Hallenfläche. Das bedeutet, dass – je nach Hallengeometrie - nur etwa ein Viertel der in der Studie angegebenen Geräteanzahl benötigt wird.
Die Investitionskosten sind dadurch deutlich kleiner. Reduziert werden auch die Montagekosten sowie die Wartungs¬kosten.

Fazit
Moderne, dem Stand der Technik entsprechende Luftheizsysteme weisen tatsächlich geringere Kosten und einen niedrigeren Energiebedarf auf, als die in der Studie betrachteten einfachen Wandgeräte. Somit ist das Ergebnis der Studie irreführend; sie sollte daher überarbeitet werden.


Dipl.-Ing. (FH) Peter Wimböck VDI
Geschäftsführer Hoval GmbH
Peter Wimböck 09.01.2013

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  • Fußbodenkühlung
  • Deckenluftkühler
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