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Gesamtbericht

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Stromsparkonzept Heidelberg Bahnstadt
Gesamtbericht

Wohnen

Büro

Einzelhandel/Fachmarkt

Labore

Stromsparkonzept Heidelberg Bahnstadt
Gesamtbericht
Erstellt:	 Ergänzt und aktualisiert:	 im Auftrag von:	 	 Projektleitung:	 Inhaltliche Bearbeitung:	 	 	 	 Konzeptionelle Begleitung:	 	 	 	 Juli 2011 März 2012 Stadt Heidelberg, Amt für Umweltschutz, Gewerbeaufsicht und Energie Dipl.-Phys. Rosemarie Hellmann Dipl.-Phys. Rosemarie Hellmann Dipl.-Phys. Ursula Rath (CONSISTE) Prof. Gernot Brose Dipl.-Phys. Matthias Laidig Dipl.-Ing. Alexander Krohn Dipl.-Ing. (FH) Robert Persch Dipl.-Phys. Ralf Bermich Dr. Hans-Wolf Zirkwitz

Inhaltsverzeichnis

Ziele im Neubaugebiet Bahnstadt	 Einleitung			

8 10

1	 1.1	 1.2	 1.3	

Allgemeinstrom	 Verbrauchergruppen	 Kennwerte Allgemeinstrom	 Zusammenfassung und Empfehlungen	

13 13 15 16

2	 2.1	 2.2	

Aufzüge		 Verbrauchsanteile bei Aufzügen	 Zusammenfassung und Empfehlungen	

17 17 20

3	 3.1	 3.2	 3.3	 3.4	 3.5	 3.6	

Umwälzpumpen	 Einsparpotenziale bei Umwälzpumpen	 Kennzeichnung von Umwälzpumpen	 Wärmeverteilung und hydraulischer Abgleich	 Wirtschaftlichkeit	 Kennwerte Pumpen	 Zusammenfassung und Empfehlung	

21 21 22 24 24 24 25

4	 4.1	 	 	 	 	 	 4.2	 	 	 	 	 	 	 	 	 4.3	

Lüftung und Klimatisierung	 Lüftung		 4.1.1	 4.1.2	 4.1.3	 4.1.4	 4.1.5	 Einflussfaktoren für den Einsatz mechanischer Lüftungsanlagen	 Rationeller Stromeinsatz bei Lüftungsanlagen	 Regelung	 Allgemeine Auswahlkriterien	 Kennwerte Lüftung	

26 27 27 27 28 29 31 32 32 33 34 35 36 37 37 38 39

Kühlung		 4.2.1	 4.2.2	 4.2.3	 4.2.4	 4.2.5	 4.2.6	 4.2.7	 4.2.8	 Einflussfaktoren für Kühlbedarf	 Möglichkeiten der Abfuhr von Wärmelasten	 Wirtschaftliche Bewertung von Kühlsystemen	 Ökologische Bewertung von Kühlsystemen	 Regelung	 Rationeller Stromeinsatz bei Kälteanlagen / effiziente Kälteanlagen	 Auswahlkriterien für Kühlung	 Kennwerte Kühlung	

Zusammenfassung und Empfehlungen	

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 4

5	 5.1	 5.2	 5.3	 5.4	 5.5	 5.6	

Beleuchtung	 Technische Eckdaten	 Beleuchtung am Arbeitsplatz	 Beleuchtung im Wohnbereich	 Dekorationsbeleuchtung im Verkauf	 Kennwerte Beleuchtung	 Zusammenfassung und Empfehlungen	

40 40 46 46 47 47 48

6	 6.1	 	 6.2	 	 6.3	 6.4	

Informations- und Kommunikationstechnik	 Rechenzentren und Serverräume	 6.1.1	 Determinanten für den Stromverbrauch	

49 49 49 50 50 52 53

Informations- und Kommunikationstechnik dezentral	 6.2.1	 Stromverbrauch am Arbeitsplatz	

Kennwerte Informations- und Kommunikationstechnik	 Zusammenfassung und Empfehlungen	

7	 7.1	 7.2	

Unterhaltungselektronik	 Kennwerte Unterhaltungselektronik	 Zusammenfassung und Empfehlungen	

54 55 56

8	 8.1	 8.2	 	 	 	 	 8.3	 8.4	

Haushaltsgeräte	 Kennzeichnung von Haushaltsgroßgeräten	 Einzelgeräte im Haushalt/in der Teeküche	 8.2.1	 8.2.2	 8.2.3	 8.2.4	 Kühl- und Gefriergeräte	 Spülmaschinen	 Waschmaschinen	 Wäschetrockner	

57 57 58 58 59 59 61 62 62

Kennwerte Haushaltsgeräte	 Zusammenfassung und Empfehlungen	

9	 9.1	 9.2	

Übersichten	 Übersicht Kennwerte	 Übersicht Empfehlungen	

63 63 64

10	

Literaturverzeichnis	

70

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 5

Abbildungen und Tabellen

Abbildungsverzeichnis
Abb. 1	 Abb. 2	 Abb. 3	 Abb. 4	 	 	 Abb. 5	 Abb. 6	 Abb. 7	 	 Abb. 8	 Abb. 9	 Abb. 10	 Abb. 11	 Abb. 12	 	 Stromeinsparpotenzial in Deutschland [www.dena.de]	 Serielle Planung – Integrale Planung [Energiemanagement 2003]	 Ausschlaggebende Beweggründe für Klimaschutzmaßnahmen nach [IBM 2008]	 Unterschiede im Stand-by-Betrieb von Aufzugsanlagen zwischen 40 Watt bei guter technischer Lösung (Stand der Technik) und 150 W bei technisch suboptimaler Ausführung [Nipkow06]	 Derzeit verwendetes Label für Umwälzpumpen [Europump]	 Drehzahlgeregelte Kleinpumpen der Firmen Biral, Grundfos und Wilo [Herstellerfotos]	 Auswirkung der beschlossenen Anforderungen auf das Angebot an Heizungsumwälzpumpen (Quelle Europump/VDMA) [BAM + UBA 09]	 Betriebsoptimierung von raumlufttechnischen Anlagen [dena]	 Kältebedarf in Deutschland [BINE 20]	 Kühlkonzepte im Vergleich [BINE I / 2007] TABS = ThermoAktive Bauteilsysteme	 Auslaufen ineffizienter Leuchtmittel gemäß EU-Richtlinie [UBA 09]	 Verteilung des Stromverbrauchs am Arbeitsplatz auf die typischerweise vorkommenden Geräte [PC-Arbeitsplatz]	 10 11 12

18 22 22 23 28 32 34 42 50

Tabellenverzeichnis
Tab. 1	 Tab. 2	 	 Tab. 3	 Tab. 4	 	 Tab. 5	 	 Tab. 6	 	 	 Tab. 7	 	 Tab. 8	 Tab. 9	 Tab. 10	 	 Tab. 11	 Tab. 12	 Tab. 13	 Tab. 14	 Allgemeinstromverbraucher in Wohngebäuden [Allgemeinstrom 09]	 Allgemeinstromverbrauch und –kosten in Wohngebäuden in Deutschland; nach: [Allgemeinstrom 09]	 Kennwerte Allgemeinstrom nach [Allgemeinstrom 09]	 Stromverbrauch typischer Aufzüge im Bestand in der Schweiz; unterschiedliche Nutzung [Nipkow 06]	 Stromverbrauch verschiedener Beleuchtungssysteme in Aufzügen; nach [Nipkow 06] und eigener Recherche	 Stromverbrauch typischer Aufzüge im Bestand bei unterschiedlicher Nutzung-Messwerte (Antrieb getriebelos mit frequenzgeregeltem P ermanentmagnetmotor) [Nipkow 06]	 Energieverbrauchsetikett Aufzüge gemäß VDI 4707 für einen effizienten Aufzug [Böhnke 2008]	 Anforderungen an Umwälzpumpen [BAM + UBA 09]	 Grenz- und Zielwert des Wirkungsgrads von Umwälzpumpen; nach [SIA380/4]	 Grenz- und Zielwerte des flächenbezogenen Energiebedarfs für Lüftung und Klimatisierung (gLK und zLK) für häufig auftretende Nutzungsarten im Nichtwohnbereich	 Empfehlung für die spezifische elektrische Ventilatorleistung von Lüftungsgeräten	 Empfehlung für den Wärmebereitstellungsgrad von Lüftungsgeräten	 Empfehlung für die Arbeitszahl von Kältemaschinen nach [SIA 380/4]	 Anteil Beleuchtung am Stromverbrauch in den Sektoren [Potenziale Effizienz]	 14 15 15 17 18

19 20 23 24 30 31 31 38 40

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 6

Tab. 15	 Tab. 16	 Tab. 17	 	 Tab. 18	 Tab. 19:	 	 Tab. 20	 Tab. 21	 Tab. 22	 	 Tab. 23	 	 Tab. 24	 	 Tab. 25	 	 Tab. 26	 Tab. 27	 	 Tab. 28	 	 Tab. 29	 	 Tab. 30	 Tab. 31	 Tab. 32	 Tab. 33	

Kenndaten verschiedener Leuchtmittel [Allgemeinstrom 09]	 Vergleich verschiedener Leuchtmittel bei jeweils gleicher Helligkeit [Allgemeinstrom 09]	 Spezifische Lichtleistung bei unterschiedlicher Beleuchtungsstärke (PB,e Leistungswert Beleuchtung einfach, PB,v verbessert) [LEE 2000]	 Erforderliche Beleuchtungsstärke bei verschiedenen Sehaufgaben [DIN EN 12464-1]	 Richt- und Grenzwerten für Beleuchtungsstrom aus dem Leitfaden Elektrische Energie im Hochbau (LEE 2000) (übernommen aus SIA 380/4)	 Kennwert nach [LEE 2000] und Angaben der Lampenhersteller	 Einsparmöglichkeiten beim Lichtstromverbrauch; nach [Allgemeinstrom 09]	 Vergleich des Strombedarfs von Geräten der Informationstechnik [Herstellerangaben; Stiftung Warentest]	 Anforderungen an die Leistung von Geräten der Informations- und Kommunikationstechnik nach EuP-Richtlinie	 Spanne des Stromverbrauchs von Unterhaltungselektronik im Stand-by und im Betrieb [Herstellerangaben; Stiftung Warentest]	 Anforderungen an die Leistung von Geräten der Unterhaltungselektronik nach EuP-Richtlinie	 Klassifizierung der derzeit am Markt erhältlichen Haushaltsgroßgeräte nach EU-Label	 Stromverbrauch verschieden effizienter Kühlschränke mit Gefrierfach (Stand 2009) [VZ NRW, 99 Wege Strom zu sparen, 2009]	 Strombedarf und -kosten für Spülmaschinen verschiedener Energieeffizienzklassen (Vergleich Sonnenkollektor/ Nahwärmenetz) [NEI-Liste 2011 und Herstellerangaben]	 Betriebskostenvergleich für Waschmaschinen mit und ohne Warmwasseranschluss [NEI-Liste 2011 und Herstellerangaben]	 Vergleich für Waschprogramme unterschiedlicher Temperatur [ecotopten.de Dez. 2009]	 Betriebskostenvergleich für unterschiedlicher Trockner [VZ NRW 09]	 Neue Effizienzklassen als Entscheidungskriterium für den Kauf von Haushaltsgroßgeräten	 Anforderungen an die Leistung von Geräten in Stand-by-Stellung nach EuP-Richtlinie	

40 41 42 43 45 47 48 51 52 54 55 57 58 59 60 60 61 62 62

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 7

Ziele im Neubaugebiet Bahnstadt

Für das Baugebiet Bahnstadt ist der Passivhausstandard verbindlich und flächendeckend eingeführt worden. Um eine möglichst niedrige Primärenergiekennzahl und damit geringe CO2-Emission zu erreichen, soll zudem der Stromeinsatz den technischen Möglichkeiten entsprechend minimiert werden. Daher werden, soweit dies technisch sinnvoll darstellbar ist, im Folgenden diesbezügliche Mindestanforderungen aufgestellt, die bei der Qualitätssicherung durch die Stadt Heidelberg überprüfbar sind. Für die für mehrere Sektoren relevanten Querschnittsanwendungen 	 	 	 	 	 	 Allgemeinstrom Gebäude, Beleuchtung, Informations- und Kommunikationstechnik, Lüftungstechnik und Klimatisierung sowie Pumpen

werden wichtige grundsätzliche Aussagen und Kenndaten im Gesamtbericht jeweils in einem eigenen Kapitel erläutert. Die Anforderungen werden für die Bereiche 	 	 	 	 Bürobereich, Wohnen, Einzelhandel/Fachmarkt und Labore

konkretisiert und dargestellt. Für die genannten Bereiche werden nur die jeweils hierfür relevanten Aussagen aufgeführt. Diese Kapitel werden als separate Informationsblätter für die entsprechenden Adressatengruppen aus dem Bericht ausgekoppelt. Vieles wird einmal im Querschnittsthemenfeld erläutert und wiederholt sich dann im Bereichskapitel. Spezielle Aussagen, die nur für einen Sektor relevant sind, wie z.B. fest installierte Kühlmöbel für Verkaufsflächen, werden auch nur dort erläutert. Wo dies sinnvoll möglich ist, werden Zielwerte für die spezifisch pro Quadratmeter zu installierende Leistung oder andere Kennwerte genannt, nach denen ein Gebäude Anforderungen nach einem effizienten Betrieb erfüllen kann. Dies gilt z.B. für die Beleuchtung und teilweise auch Lüftung und Klimatisierung. Wenig sinnvoll hingegen ist dies beispielsweise für Aufzüge oder für Haushaltsgeräte in Teeküchen von Bürogebäuden sowie in Haushalten. Hier gibt es andere Effizienzkriterien, die dann in den entsprechenden Kapiteln benannt und erläutert sind. Haupt-Kriterium zur Erreichung des Passivhausstandards für Wohn- und Nichtwohngebäude ist die Einhaltung des Primärenergiekennwerts von 120 kWh/m2a. Dieser Kennwert darf in der Gesamtbilanz für Wärme und Strom nicht überschritten werden. Die Gesamtbilanz für Wohngebäude umfasst die Energieanwendungen für die Haustechnik mit Hilfsstrom und den Haushaltsstrom, die Gesamtbilanz für Nichtwohngebäude alle nutzungsbedingten Energieanwendungen für Heizung, Lüftung, Kühlung, Trinkwarmwasser, Hilfsstrom und nutzungsbedingte elektrische Anwendungen wie Beleuchtung, Arbeitshilfen und Küchen in Nichtwohngebäuden. Je besser die energetische Qualität der Gebäudehülle, desto bedeutender wird das Stromkonzept für die Gesamtbilanz. Die Ausstattung von Gebäuden mit effizienten Geräten senkt nicht nur direkt den Anteil des Stromverbrauchs an der Gesamtbilanz eines Gebäudes. Sie bedeutet ebenso einen Beitrag zum sommerlichen Wärmeschutz durch die Begrenzung interner Wärmelasten.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 8

Dieses Stromsparkonzept soll eine Anleitung dafür sein, mit welchen Komponenten inklusive ihrer jeweiligen Nutzung der Primärenergiekennwert für Passivhausgebäude erreicht werden kann. In einem ersten Schritt werden deshalb Geräte und Systeme für die verschiedenen Querschnittsanwendungen dargestellt und entsprechende Kriterien aus Normen und Zertifizierungsreglements zusammengetragen. In einem zweiten Schritt soll versucht werden, eine möglichst einfache Darstellung von Kriterien zu finden, z.B. durch die Formulierung übergeordneter Kennwerte für einzelne Stromanwendungen. Für die verschiedenen Nutzungsbereiche werden „Best Practice“-Beispiele vorgestellt.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 9

Einleitung

Energiepolitik ist ein zentrales Handlungsfeld kommunaler Zukunftsplanung. Während frühere Energiekonzepte eher unter den Zielvorgaben einer sicheren und kostengünstigen Energieversorgung erarbeitet wurden, sind heutige Energiekonzepte von der Zielvorstellung eines wirksamen Klimaschutzes geprägt. Die Stadt Heidelberg ließ Anfang der 90er Jahre als eine der ersten Städte in Deutschland ein kommunales Klimaschutzkonzept erstellen [Stadt Heidelberg 1992]. Aufgrund ihrer Handlungsmöglichkeiten im Bereich der städtischen Gebäude hat die Stadtverwaltung gezeigt, dass CO2-Minderungen von etwa 25 Prozent innerhalb von 10 Jahren erreichbar sind. Sollten sich die anderen Bereiche, auf die die Stadt weit weniger Zugriffsmöglichkeiten hat (Privathaushalte, Gewerbe, Industrie), dies als Vorbild nehmen und entsprechend aktiv werden, wären CO2Minderungen um 20 Prozent für die gesamte Stadt bis zum Jahr 2015 trotz weiteren Wachstums denkbar.

Abb. 1 	 Stromeinsparpotenzial in Deutschland [www.dena.de]

So viel Strom und CO2 kann Deutschland sparen

Private Haushalte

Gewerbe, Handel, Dienstleistungen

Industrie

Wirtschaftliche Stromeinsparung bis 2020 in Terawattstunden pro Jahr und daraus resultierende Kohlendioxid-Reduktion nach Sektoren (ohne Verkehr, Basisjahr 2003)

Mit ihrem Modellprojekt „Bahnstadt“ will die Stadt Heidelberg dieses Ziel vorantreiben. Die Umsetzung eines „energieoptimierten Stadtteils“ [Stadt Heidelberg 2004] funktioniert nur in Verbindung mit einem interdisziplinären Planungsablauf. Denn je effizienter der Baustandard wird, desto wichtiger für die Primärenergiebilanz eines Gebäudes wird der Strombedarf, insbesondere beim angestrebten Passivhausstandard.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 10

Kosteneinsparung durch Optimierung – interdisziplinäre Planung –
Um energetisch optimierte Gebäude realisieren zu können, ist eine integrierte Betrachtung von Gebäude und Haustechnik schon in der frühen Planungsphase unabdingbar. Zudem bieten gut organisierte Planungsabläufe, wie die sogenannte „Integrale Planung“ auch viele weitere Vorzüge, wie zum Beispiel eine kosten- und zeitsichere Realisierung. Der traditionelle Planungsprozess orientiert sich an den Leistungsbildern der HOAI. Ingenieure und Energieplaner sind an der Entwurfsentscheidung häufig nicht beteiligt. Folglich werden innovative energetische Komponenten erst zu einem Zeitpunkt in die Planung eingebracht, wenn Optimierungen des Gebäudes nur noch mit erheblichem Kostenaufwand möglich sind und technisch suboptimal ausgeführt werden können. Nicht zuletzt sind damit auch erhebliche Planungsverzögerungen verbunden. Die beschriebenen Probleme können aber vermieden werden, wenn der Bauherr rechtzeitig ein interdisziplinäres Team mit hoher fachlicher und kommunikativer Kompetenz einsetzt. Alle Beteiligten sollten sowohl am Entwurfsprozess als auch an der Konkretisierung beteiligt sein.

Abb. 2 	 Serielle Planung – Integrale Planung [Energiemanagement 2003]
Serielle Planung
anfallende Kosten

Integrale Planung
Möglichkeit Kosten zu beeinflussen Architekt Fachingenieur Spezialist Unternehmer Zeitersparnis anfallende Kosten

Architekt Fachingenieur Spezialist Unternehmer

Möglichkeit Kosten zu beeinflussen

Interdisziplinäre Planung erfordert einen hohen Abstimmungsaufwand. Aber erst eine Zusammenarbeit der planenden Ingenieure verringert – unter anderem auch – den projektierten Stromverbrauch. Nur so kann die Stromverbrauchsspirale, die mit dem Wunsch nach immer besserer technischer Ausstattung in Gang gesetzt wurde, begrenzt und sogar umgekehrt werden. Welche Betriebskosten für die Nutzer während der Lebensdauer ihres Gebäudes entstehen, wird bereits mit den ersten Entwürfen der Planungsphase beeinflusst. Hier werden die Weichen für die Zukunft gestellt. Über die Lebensdauer eines Gebäudes betrachtet, machen die Betriebskosten einen etwa zwei bis dreifachen Betrag der Investitionskosten aus [www.dena.de]. Der Mehraufwand für effizientere Technik kann andererseits meist innerhalb weniger Jahre durch die geringeren Betriebskosten kompensiert werden. Eine verantwortungsvolle Planung verbessert die finanzielle Gesamtbilanz ganz ungemein! Klimaschutzaktivitäten in allen hier beschriebenen Bereichen (Privathaushalte, Verwaltungs-, Gewerbe- und Forschungsbereich) führen kurz-, mittel- und langfristig auch zu einer Forcierung der Wirtschaftskraft. Sei es durch

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 11

das vermarktbare Energie-Know-How in Handwerks- und anderen Gewerbebetrieben, durch den Imagegewinn beim Einsatz zukunftsweisender Technologien oder durch eine Verringerung von Ausgaben für Energie, die anderweitig investiert werden kann. In einer Befragung von mittelständischen Unternehmen in Norddeutschland [IBM 2008] liegen als Beweggründe für Klimaschutzmaßnahmen an erster Stelle Kostensenkungen durch weniger Energieeinsatz, persönliche Gründe und das Erfüllen gesetzlicher Auflagen. Im Mittelfeld der genannten Beweggründe liegt der Wunsch, das Unternehmensimage bei den Medien, Kunden und Geschäftspartnern zu verbessern (vgl. Abbildung).

Abb. 3 	 Ausschlaggebende Beweggründe für Klimaschutzmaßnahmen nach [IBM 2008]
Kosten senken durch weniger Energieeinsatz z. B. Wasser, Strom etc. sparen Ihre persönliche Überzeugung Gesetzliche Auflagen erfüllen Klimafreundliche Unternehmenskultur etablieren Image bei Medien, Kunden, Partnern verbessern Produktivität und Effizienz in Produktion bzw. Leistungserstellung steigern Förderprogramme nutzen Nachfrage der Kunden Marktanteile über klimafreundliche Produkte oder Dienstleistungen steigern 0% 20% 39,3% 39,0% 40% 60% 80% 100% 64,1% 62,0% 54,3% 76,1% 95,7% 90,2% 85,9%

Dieser Imagegewinn ergibt sich in gleichem Maße für die beteiligten Planungsbüros. Denn die Vorraussetzung für das funktionierende Konzept der „schlanken Gebäude“ ist eine bedarfsgerechte, an der Nutzung orientierte Planung ohne aufwändige und damit teure Gebäudetechnik und ist damit in entscheidendem Maße von der ständigen Einbindung eines Energieplanungsbüros abhängig. Gute Ergebnisse lassen sich insbesondere mit motivierten Bauherren erreichen, am ehesten, wenn das Gebäude vom Bauherrn selbst genutzt wird. Ein wesentliches Hemmnis für den Einsatz stromeffizienter Technik ist das fehlende Wissen um die Wirtschaftlichkeit und um die Bedeutung von Stromeffizienz. Ziel dieses Leitfadens ist es, diese Wissenslücken zu schließen, indem erprobte Techniken und best practice-Beispiele vorgestellt werden.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 12

1.	 Allgemeinstrom

1.1	

Verbrauchergruppen

Allgemeinstrom umfasst den Anteil am Stromverbrauch, der im Wohnbereich in Mehrfamilienhäusern auf alle Eigentümer- und Mietparteien nach einem vereinbarten Schlüssel umgelegt wird. Analog erfolgt üblicherweise eine Quantifizierung und Umlegung auf die verschiedenen Nutzer in Bürogebäuden. Eine Anfang 2009 veröffentlichte Studie hat diese Anteile für den Wohnbereich genauer untersucht und eine sehr umfangreiche Liste möglicher Verbraucher in den Gebäuden aufgestellt. Nicht in jedem Gebäude sind alle der nachstehend genannten Geräte und Anlagen installiert, aber jeweils doch eine erhebliche Anzahl. Manches sind auch eher exotische Anwendungen, wie z.B. schaltbare Sonnenschutzgläser, jedoch sind Regel- und Kommunikationstechnik, Beleuchtung und haustechnische Komponenten Anwendungen, die an vielfachen Stellen erforderlich und auch vorhanden sind [Allgemeinstrom 09]. Der Stromverbrauch für die genannten Verbrauchergruppen summiert sich im Wohnbereich im Mittelwert zu einem Stromverbrauch von 3,7 bis 5 kWh pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr. Umgerechnet in Kosten entspricht dies 0,93 bis 1,25 Euro/m²*a (berechnet mit einem Strompreis von 25 ct/kWh). Aufzüge, die üblicherweise ebenfalls unter Allgemeinstrom abgerechnet werden, werden als relativ große Verbraucher im anschließenden Kapitel separat behandelt. Ein nennenswerter Teil des Allgemeinstroms wird durch Antennenverstärker und Kabelanschlüsse verursacht. Dies wird anteilig an den Allgemeinstromkosten in [Allgemeinstrom 09] mit 0,01 bis 0,15 Euro/m²*a abgeschätzt (berechnet mit 25 ct/kWh). Insgesamt liegt nach Ermittlungen der Autoren der Allgemeinstromverbrauch in Wohngebäuden in Deutschland bei 5,2 bis 7 TWh pro Jahr, das sind etwa 1 bis 1,3 Prozent des Gesamtstromverbrauchs. Die verursachten Kosten liegen bei circa 1,25 Mrd. bis 1,7 Mrd. Euro pro Jahr (berechnet mit 25 ct/kWh).

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 13

1. Allgemeinstrom

Tab. 1 	 Allgemeinstromverbraucher in Wohngebäuden [Allgemeinstrom 09]

Kommunikation und Unterhaltung
	 Klingel-Türöffnungs-Anlage (ohne/mit Sprech	 funktion, ohne/mit Namensschildbeleuchtung, 	 ohne/mit Videofunktion) 	 Radio/TV: Kabel-TV 	 (gemeinschaftl. Komponenten) 	 Radio/TV: Sat-TV (gemeinschaftl. Komponenten) 	 Radio/TV: Analoger bzw. Digitaler terrestrischer 	 Empfang (gemeinschaftl. Komponenten) 	 Videoüberwachung (Eingang, Tiefgarage) 	 Alarmanlage/Einbruchsmeldeanlage 	 Feuermeldeanlage 	 Rauchmelder

Beleuchtung
	 Treppenhaus 	 Kellerflur 	 Dachboden 	 Trockenraum 	 Heizraum 	 Waschmaschinenraum 	 Fahrradabstellraum 	 Beleuchtung anderer Gemeinschaftsräume 	 Müll/Wertstoffsammelraum (Keller, innen) 	 Außenbeleuchtung (Eingang, Haus-Nr.) 	 Außenbeleuchtung (Wege, Stellplätze) 	 Außenbeleuchtung (Fassadenanstrahlung) 	 Laubengang 	 Tiefgarage 	 Notausgänge/Fluchtwegschilder 	 Durchgänge/Durchfahrten 	 Müll/Wertstoffsammelplatz (außen)

Weitere Haustechnik
	 Aufzug 	 Druckerhöhungsanlagen 	 Fundament- bzw. Drainagepumpen 	 Gemeinschaftswaschmaschinen, -trockner 	 Motorische Antriebe zum Öffnen von Lichtkuppeln 	 und Fenstern 	 Concierge-Loge (komplett) 	 Tiefgaragen-Torantrieb 	 Tiefgaragen-Ampel 	 Tiefgaragen-Rampenheizung 	 Autoaufzug/Auto-Parksystem 	 Abwasser-Hebeanlage 	 Außenheizung: Dachrinnenenteisung 	 Außenheizung: Dachenteisung 	 Außenheizung: Wege, Tiefgaragenrampen 	 Außenheizung: Außentreppen 	 RWA (Rauch- und Wärmeabzugsanlagen) 	 Wasserfilterung, Wasseraufbereitung 	 Hallenbad 	 Sauna 	 Steuerungen und motorische Antriebe 	 für Außenjalousien und Rolltore 	 Schaltbare Sonnenschutzgläser 	 Rolltreppe (innen, außen) 	 Lüftungsventilator im Wäschetrockenraum 	 Tiefgaragen-Entlüftung 	 Entlüftung (z.B. von Kellern mit Radon-Belastung)

Heizung und Warmwasser
	 Heizöltank-Lecküberwachung 	 Speicherladepumpe(n) Warmwasserspeicher 	 Heizöl-Förderpumpe 	 Ladepumpe(n) Pufferspeicher Heizung 	 Brenner 	 Holzpellets-Lager-Entlüftung 	 Förderung von Holzpellets-/Hackschnitzel 	 Umwälzpumpe(n) Heizung 	 Fernüberwachung (Modem) 	 Zirkulationspumpe(n) Warmwasser 	 Regelung(en)

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 14

Tab. 2 	 Allgemeinstromverbrauch und –kosten in Wohngebäuden in Deutschland; nach: [Allgemeinstrom 09]

Allgemeinstrom in Mehrfamilienhäusern in Deutschland
gesamt pro Jahr	 spezifisch pro Wohnung und Jahr	 spezifisch pro m² Wohnfläche und Jahr	 spezifisch pro m² Gesamtnutzfläche und Jahr	 	

Stromkosten (berechnet mit 22 ct/kWh)
1,25 bis 1,7 Mrd. Euro durchschnittlich 55 bis 74 Euro 0,81 bis 1,10 Euro

Stromverbrauch
5,2 bis 7 Mrd. kWh Endenergie durchschnittlich 250 bis 335 kWh Endenergie durchschnittlich 3,7 bis 5 kWh Endenergie durchschnittlich 8,4 bis 11,3 kWh Primärenergie

Effiziente Netzteile sind bei diesen dezentralen Anwendungen ein wichtiger Schritt zu effizienterem Stromeinsatz. Aufgrund der EU-weit geltenden EuP-Richtlinie1, die Anforderungen an den Energieverbrauch von Produkten stellt, dürfen Geräte, die ab 2010 produziert werden, im Stand-by nicht über 2 W verbrauchen; die Grenze liegt bei 1 Watt, wenn außer der Reaktivierungsfunktion und ggf. einer (Zeit-)Anzeige in Stand-by-Stellung keine weitere Funktion mehr erfüllt wird, wie es z.B. beim TV in der Regel der Fall ist. Ab Anfang 2013 sinken diese Grenzwerte auf 1 Watt respektive 0,5 Watt. Auch Aufzüge sind ein relevanter Verbraucher, der in Wohngebäuden zum Sektor Allgemeinstrom gerechnet wird. Aufgrund der Relevanz auch für Büro-, Labor- und sonstige Geschäftsgebäude werden sie in einem eigenen Querschnittskapitel behandelt.

1.2 	 Kennwerte Allgemeinstrom
[Allgemeinstrom 09] nennt für den Allgemeinstromverbrauch in Wohngebäuden einen Kennwert

Tab. 3 	 Kennwerte Allgemeinstrom nach [Allgemeinstrom 09]

Kennwert Allgemeinstrom in Wohngebäuden
3,7 bis 5 kWh pro m² und Jahr

Für Büro- und sonstige Gebäude ist ein solcher Wert nicht verfügbar.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 15
1

Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP – Energy using Products)

1. Allgemeinstrom

1.3	

Zusammenfassung und Empfehlungen

Die Liste von Verbrauchern im Bereich Allgemeinstrom – also von Strom, dessen Verbrauch auf die Nutzer bzw. Mieter eines Gebäudes aufgeteilt wird – ist beträchtlich und variiert je nach Gebäudenutzung (z.B. Wohn-, Büro-, Gewerbenutzung) stark. Einsparungen ergeben sich vor allem 	 in der Verwendung von effizienten Netzteilen mit niedrigen Stand-by-Verlusten, z.B. für Klingeltrafos, Brandmeldeanlagen, Antennenverstärker …, 	 durch das Inkrafttreten der EuP-Richtlinie2 zur Begrenzung von Stand-by-Verlusten, 	 durch eine knappe, jeweils der Anwendung angepasste Dimensionierung von Allgemeinbeleuchtung in 	 Kombination mit Bewegungsmeldern und/oder Zeitschaltuhren (zu Details siehe das Querschnittskapitel zu 	 Beleuchtung), 	 soweit nicht unter Betriebskosten Heizung erfasst: durch Umwälzpumpen der Labelklasse A 	 (zu Pumpen siehe eigenes Kapitel), 	 für die jeweilige Anwendung optimierte intelligente Regeltechnik, 	 durch Planungen, die ohne elektrische Begleitheizungen zum Frostschutz von Wasserleitungen oder 	 Abwasserrohren auskommen, 	 durch Planungen, die den Verzicht auf Flächenheizungen im Außenbereich ermöglichen, z.B. bei Tiefgaragen. 	

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 16
2

Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP – Energy using Products)

2	 Aufzüge

2.1 	 Verbrauchsanteile bei Aufzügen
Aufzüge sind Verursacher weiterer nennenswerter Anteile des Allgemeinstromverbrauchs in Gebäuden. Nach Schweizer Zahlen geht etwa ein halbes Prozent des Gesamtstromverbrauchs der Schweiz zu Lasten der Aufzüge. Umgerechnet auf Deutschland würde das eine Größenordnung von 2,5 TWh bedeuten. Die Betriebskosten für Aufzüge werden für die mit Aufzügen ausgestatteten Mehrfamilienhäuser in [Allgemeinstrom 09] mit 0,19 Euro bis 0,26 Euro pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr angesetzt (berechnet mit einem Strompreis von 25 ct/kWh). Eine aktuelle europäische Studie geht davon aus, dass der Stromverbrauch bestehender Aufzüge in Europa durch den Einsatz bester verfügbarer Technik auf unter 40 Prozent gesenkt werden kann. Durch weitere technische Optimierungen, die noch nicht am Markt, aber bekannt sind, können weitere 10 Prozent eingespart werden [ISR 2010]. Zwischen den verschiedenen Aufzugstypen und den unterschiedlichen Nutzungen bestehen große Unterschiede im Anteil des Stromverbrauchs in Wartestellung, sie liegen zwischen 40 und 80 Prozent, wie in der folgenden Tabelle gezeigt. Wesentlich dafür ist zum einen der Nutzungsgrad; stark frequentierte Aufzüge (wie z.B. in Krankenhäusern) haben einen niedrigeren Stand-by-Verbrauchsanteil. Zum anderen sind Qualität sowie Regelung der technischen Ausstattung maßgeblich.

Tab. 4 	 Stromverbrauch typischer Aufzüge im Bestand in der Schweiz; unterschiedliche Nutzung [Nipkow 06]

Typischer Aufzug Geschwindigkeit (m/s) Anzahl Aufzüge (103) Leistungsaufnahme Stand-by (W)

Hochrechnung gem. SIA 380/4 Energie Stand-by (GWh) Anteil an Energie total (%) Stand-by (%)

Fahrten pro Jahr

Hubhöhe (m)

Fahrt (GWh)

Motor (kW)

Anteil (%)

Etagen (-)

Total (GWh)

Fahrt (%)
6 7 9 1 17 1 1

Nutzung

Wohnhaus Spital Pflege/Besucher Shopping Büro Parking/Verkehr Industrie/Warenaufzug Total

97,5 1,5 13,5 6,0 18,0 6,0 7,5 150,0

65 1 9 3 12 4 5 100

6 14,0 12 30,8 8 19,6 3 5,6

40 700 300 200 200 600 400

1,0 2,0 1,6 1,6 1,5 1,6 0,8

6 25 10 20 21 18 30

90 500 200 150 200 100 150

77 7 24 8 31 5 10

16 19 24 4 48 2 4

93 26 48 12 79 7 14 279

28 2 8 3 11 2 4 58

8 19,6 4 4 8,4 8,4

162 117

42 100

Bei der Hochrechnung für die Schweiz wurde die Aufteilung nach Nutzungen geschätzt. Der Gesamtverbrauch von 280 GWh/Jahr macht 0,5 Prozent des schweizerischen Elektrizitäts-Endverbrauchs aus.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 17

Total (%)
34 9 17 4 28 3 5

2. Aufzüge

In der Regel bleibt das Kabinenlicht auch während der Stillstandszeiten in Betrieb, die Displays sind beleuchtet und vielfach wird Energie zum Zuhalten der Türen verbraucht. Dies lässt sich optimieren, so dass dieser Anteil des Verbrauchs stark verringert werden kann. Die nachfolgende Abbildung zeigt, wie hoch die Unterschiede im Leistungsbezug in Stand-by-Stellung sein können, im gezeigten Beispiel zwischen 40 und 150 Watt, bei gleicher Dienstleistung. Der zusätzliche Verbrauch entsteht im gezeigten Beispiel durch das permanent eingeschaltete Kabinenlicht sowie durch das Zuhalten der Kabinentür.

Abb. 4 	 Unterschiede im Stand-by-Betrieb von Aufzugsanlagen zwischen 40 Watt bei guter technischer Lösung 	 (Stand der Technik) und 150 W bei technisch suboptimaler Ausführung [Nipkow06]

	 Steuerung 	 Anzeiger auf dem Stockwerk 	 Ruftableau auf dem Stockwerk 	 Kabinentableau 	 Lichtvorhang 	 Frequenzumrichter 	 Kabinenlicht dauernd ein Stand der Technik + Kabinenlicht dauernd eingeschaltet + dauernd Kraft im Türantrieb 	 Dauernd Kraft in den Türen

Einsparungen sind durch Ausschalten des Kabinenlichts und von Teilen der Regeltechnik während der Stillstandszeiten sowie durch den Einsatz effizienterer Netzteile (Schaltnetzteile) möglich. Ein teilweises Abschalten der Regeltechnik zieht nach sich, dass für die erste Fahrt nach einer Ruhephase eine etwa 10 Sekunden längere Wartezeit entsteht, was jedoch in der Regel verkraftbar ist. Durch Verwendung effizienter Leuchtmittel sowohl für Display als auch für die Kabine kann der Stromverbrauch weiter reduziert werden. LEDs bieten sich aufgrund ihrer langen Standzeiten und hohen Schaltfestigkeit hier besonders an, da ein Lampentausch stets Arbeitszeit von Servicetechniker oder Hausmeister benötigt und damit zusätzliche Kosten verursacht.
Tab. 5 	 Stromverbrauch verschiedener Beleuchtungssysteme in Aufzügen; nach [Nipkow 06] und eigener Recherche

12V-Halogenlampe
Leistung (Watt) mittl. Lebensdauer (Std.) Preis pro Lampe (Euro) Energieverbrauch (kWh/a) Energiekosten (Euro/a) Lampenkosten (Euro/a) Auswechselkosten (Euro/a) Jahreskosten Ersparnis ggü. Halogen-Lampen 50 2.000 2,50 2.628 657,00 65,70 76,65 799,35

LED-Lampe (30 Lumen/Watt)
25 50.000 16,00 1.314 328,50 16,82 3,07 348,39 56%

LED-Lampe (60 Lumen/Watt)
12 50.000 32,00 631 157,68 33,64 3,07 194,38 76%

Annahmen: 6 Lampen pro Kabine, Strompreis 25 ct/kWh, Brenndauer 8.760 St./a, Arbeitskosten 35 Euro/Std.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 18

Die neuen hocheffizienten LED-Lampen sind derzeit in der Anschaffung noch relativ teuer, dennoch in der Gesamtschau rentabel. Die Preise werden in wenigen Jahren deutlich niedriger liegen, dies war auch bei der letzten Lampengeneration der Fall. Durch Rückspeisung von Energie bei Abwärtsfahrten bzw. bei Aufwärtsfahrten bei Aufzügen mit Gegengewicht können 30 bis 50 Prozent der Energie zurück gewonnen werden. Lohnend ist der Einsatz dieser Technologie aufgrund zusätzlicher Investitionen nur bei größeren Objekten mit vielen Fahrten. Neue Umrichtertypen sind in der technischen Erprobung und versprechen verbesserte Rückspeisequoten [Umrichter 08]. In Wohnhäusern mit 6 Stockwerken kann mit einem Stromverbrauch von ca. 1.000 kWh pro Jahr gerechnet werden, in einem Bürogebäude oder etwas größeren Wohngebäude ca. 4.500 kWh pro Jahr, im Krankenhaus mit der üblicherweise sehr hohen Nutzungsfrequenz kann er sich auf rd. 18.000 kWh belaufen. Beispiele gemessener Objekte mit den Kenndaten Nutzlast, Fahrgeschwindigkeit, Zahl der Halte und Fahrten pro Jahr zeigt die folgende Tabelle. Um diese Verbrauchswerte mit qualifizierten Daten als spezifischen Verbrauch pro Fläche auszuweisen, ist allerdings die Datenlage nicht ausreichend. Die Gegengewichte in Aufzügen sind häufig auf eine mittlere Auslastung von 40 bis 50 Prozent ausgelegt, wohingegen im Schnitt die mittlere Belegung eher bei 20 Prozent liegt. Eine Verringerung des Gegengewichts verbessert die Gesamtbilanz, da der Motor dann nicht ständig gegen das zu hohe Gewicht arbeiten muss [Nipkow 06].

	

Tab. 6 	 Stromverbrauch typischer Aufzüge im Bestand bei unterschiedlicher Nutzung – Messwerte (Antrieb getriebelos mit frequenzgeregeltem Permanentmagnetmotor) [Nipkow 06]

Nutzung
Nutzlast (kg)	 Geschwindigkeit (m/s) Halte (-) Energie pro Fahrt (Wh) Fahrten pro Jahr (103) Energie pro Jahr inkl. Stand-by (kWh) Anteil Stand-by (%)

Wohnhaus klein
630 1 6 4 40 950 83

Büro/Wohnhaus mittel
1.000 1,5 8 13 200 4.350 40

Spital/Büro groß
2.000 2 12 19 700 17.700 25

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 19

2. Aufzüge

Im Jahr 2009 wurde in Deutschland die für Aufzüge geltende VDI 4707 neu herausgegeben. Sowohl der Stillstandsstrombedarf als auch der Bedarf bei Fahrt wird gemessen, je nach Nutzungskategorie auf den Jahresverbrauch hochgerechnet und das Ergebnis in ein Etikett eingetragen, das sich am EU-Label für Haushaltsgroßgeräte orientiert.

Tab. 7 	 Energieverbrauchsetikett Aufzüge gemäß VDI 4707 für einen effizienten Aufzug [Böhnke 2008]

2.2	 Zusammenfassung und Empfehlungen
Das Einsparpotenzial bei Aufzügen hängt sehr stark vom Aufzugstyp (technische Ausstattung) und der Nutzung (Gebäudenutzung und -größe) ab. Eine Optimierung des Aufzugsbetriebs kann durch die folgenden Maßnahmen erreicht werden.
	 Wahl eines Aufzugs mit an die Anforderung angepasster Leistung, 	 Aufzugtyp mit Energieeffizienzklasse A (oder mindestens B) wählen, 	 Stand-by-Stromverbrauch gering halten durch Abschaltung des Kabinenlichts und des Displays, durch effiziente

	 	
	 	

	
	

	
	 	

Spannungsversorgung (Schaltnetzteile) und durch die Wahl eines Modells, das keine Energie zum Geschlossenhalten der Kabinentür benötigt, Verwendung von LED-Lampen, Wahl einer entsprechend der Gebäudenutzung vertretbar niedrigen Geschwindigkeit, da höhere Beschleunigung größere Motoren verlangt, die aufgrund großer Dimensionierung höhere Verlustanteile aufweisen, in größeren Objekten mit vielen Aufzugfahrten sollte geprüft werden, ob ein rückspeisefähiger Umrichter zur Energierückgewinnung (Rekuperation) eine wirtschaftliche Investition darstellt, Optimierung des Gegengewichts entsprechend realistischer Nutzungsannahmen, bei Aufzuggruppen (in größeren Gebäuden) Abschalten einzelner Aufzüge in Zeiten geringer Nutzung.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 20

3	 Umwälzpumpen

3.1	

Einsparpotenziale bei Umwälzpumpen

Etwa 40 Prozent des weltweiten Elektrizitätseinsatzes geht zu Lasten von Elektromotoren aller Leistungsklassen; darin eingeschlossen sind u.a. auch Kompressoren, Ventilatoren und Umwälzpumpen. Die großen Motoren (oberhalb 0,75 kW) setzen Elektrizität effizient in Bewegung um, sie haben motorische Wirkungsgrade von mindestens 75 Prozent (0,75 kW und Effizienzklasse IE1) bis 95 Prozent (100 kW und Effizienzklasse IE3); hier sind Einsparpotenziale vor allem durch korrekte Dimensionierung, gute hydraulische bzw. Kraftübertragungseigenschaften, eine Optimierung des Gesamtsystems, in dem der Motor betrieben wird, sowie durch die Regeltechnik erreichbar. Neue kleinere Motoren, wie es viele Heizungs- und Warmwasserzirkulationspumpen sind, haben, wenn es Permanentmagnetmotoren sind, motorische Wirkungsgrade von etwa 50 Prozent; in Kombination mit optimierten Laufrädern können Umwälzpumpen eine Effizienz für den Medientransport von 40 Prozent erreichen, übliche installierte Modelle haben hingegen nur 5-25 Prozent. Derzeit ist ein Einsparpotential von rund 80 Prozent bei Umwälzpumpen gegenüber üblicher Nutzung erreichbar, vorrangig durch eine Drehzahlregelung, da Pumpen überwiegend in Teillast laufen, sowie durch die Permanentmagnetmotoren. Jedoch sind trotz guter Wirtschaftlichkeit noch viele der derzeit verkauften Pumpen von herkömmlicher Bauart. Die Drehzahlregelung wird statt Drosselung oder Bypass eingesetzt, zudem treten an fast geschlossenen Heizkörperventilen keine Geräusche auf. Neben der Effizienz der Pumpen sind Einsparpotenziale hier vor allem durch ein gut dimensioniertes Gesamtsystem zu realisieren, eine Aufgabe, die Planungsbüros mit gutem technischem Weiterbildungsstand selbstverständlich erfüllen. Dort, wo aus Komfortgründen Warmwasserzirkulationspumpen erforderlich sind, sollten in jedem Fall optimierte Pumpen mit möglichst kleiner Leistung eingesetzt werden, deren Betriebszeiten an die Anforderung angepasst werden. Neben der verbreiteten zeitlichen Steuerung ist seit kurzem eine Pumpe auf dem Markt, die über Fuzzy-Logik die üblichen Zapfzeiten „lernt“ und entsprechend warmes Wasser bereitstellt. Je seltener die Warmwasseranforderung üblicherweise auftritt, desto höher ist das Sparpotenzial durch die Reduzierung der Laufzeiten. Zusätzlich zur Stromeinsparung wird aufgrund der geringeren Verluste in den Zirkulationsleitungen auch weniger thermische Energie für die Wassererwärmung benötigt. Bei der Planung muss darauf geachtet werden, dass sich bei niedriger Wassertemperatur bzw. dann, wenn in manchen Leitungszweigen wenig Zirkulation stattfindet, keine Legionellen bilden können.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 21

3. Umwälzpumpen

3.2	

Kennzeichnung von Umwälzpumpen

Seit 2005 gibt es eine freiwillige Vereinbarung europäischer Pumpen-Hersteller (Europump), ihre Produkte nach vorgegebener Messvorschrift mit einem EU-Label auszuzeichnen, welches dem von Haushaltsgroßgeräten bekannten Label mit den Klassen A bis G entspricht. Zudem sollen alle relevanten Beteiligten über die Möglichkeiten informiert werden, Strom in diesem Sektor effizienter zu nutzen. Europump vertritt etwa 80 Prozent des Pumpenproduktionsmarkts in der EU.

Abb. 5 	 Derzeit verwendetes Label für Umwälzpumpen [Europump]

Am Markt verfügbar sind Umwälzpumpen mit der Effizienzklasse A nach dem EU-Label, wie von Europump vereinbart. Dies sind drehzahlgeregelte Pumpen verschiedener bekannter Hersteller, meist mit Permanentmagnetmotor.

Abb. 6 	 Drehzahlgeregelte Kleinpumpen der Firmen Biral, Grundfos und Wilo [Herstellerfotos]

Seit 2009 ist eine EU-Verordnung in Kraft, die die Einführung und sukzessive Anpassung von Effizienzindizes für Umwälzpumpen vorschreibt. In der folgenden Abbildung [BAM + UBA 09] ist der Energieeffizienzindex (EEI) über der Förderleistung aufgetragen. Der EEI wird ermittelt, indem bei verschiedenen Betriebszuständen die Lastaufnahme einer Pumpe gemessen und anhand eines definierten Lastprofils gewichtet wird. Diese gewichtete Leistungsaufnahme wird in Relation zur Leistungsaufnahme einer durchschnittlichen Pumpe gleicher Förderleistung gesetzt. Je niedriger dieser EEI ist, desto weniger Strom benötigt die jeweilige Pumpe, um eine bestimmte Menge Heizungswasser oder auch Sole (in Kollektor- oder Klimaanlagen) zu transportieren. Die Verordnung betrifft sowohl Heizungsumwälzpumpen als auch Umwälzpumpen in Solaranlagen, in Systemen mit Erdwärmekollektoren sowie in Klimaanlagen. Sie legt die Grenzwerte fest, die ab 2013 bzw. 2015 gelten.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 22

Im Unterschied zum EEI beschreibt der elektrische Wirkungsgrad von Pumpen das Verhältnis zwischen eingesetzter elektrischer Energie und transportierter Menge z.B. von Warmwasser oder von Sole (vergl. auch Kap. 3.1). Die meisten heute am Markt verfügbaren Umwälzpumpen sind wenig effizient. Die besten am Markt verfügbaren Pumpen mit Förderleistungen, wie sie in Wohngebäuden erforderlich sind, haben einen EEI von 0,2, die ineffizienteste liegt hingegen fast beim 8-fachen Wert. Ein großer Teil der heute marktüblichen Pumpen werden aufgrund dieser Verordnung in den nächsten Jahren vom Markt verschwinden.

Abb. 7 	 Auswirkung der beschlossenen Anforderungen auf das Angebot an Heizungsumwälzpumpen 		 (Quelle Europump/VDMA) 		
1,600 1,400 1,200 EEI (new definition) 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 1,0 10,0 100,0 Pbvd (W) 1000,0 10000,0

[BAM + UBA 09]

Erläuterung: Rote Punkte: heute erhältliche Umwälzpumpen, die die Anforderungen ab 1.1.2013 nicht erfüllen Gelbe Punkte: heute erhältliche Umwälzpumpen, die die Anforderungen ab 1.8.2015 nicht erfüllen Grüne Punkte: heute erhältliche Umwälzpumpen, die die Anforderungen ab 1.8.2015 erfüllen

Ab 2015 werden auch Pumpen, die z.B. in Heizthermen integriert sind, von der Verordnung erfasst. Ab 2020 sollen dann auch Pumpen, die in bestehenden Geräten ausgetauscht werden, mindestens den EEI von 0,23 erreichen. Zudem sollen Produktinformationen mit den energietechnischen Kenndaten der Pumpen zur Verfügung stehen. In der nachstehenden Tabelle wird dargestellt, welche Pumpentypen ab wann von der Verordnung betroffen sind. (Dabei bedeutet: Integrierte Umwälzpumpen sind in einen Wärmeerzeuger – z.B. eine Therme – eingebaut, externe arbeiten unabhängig von einem Wärmeerzeuger in einem Verteilnetz.)

Tab. 8 	 Anforderungen an Umwälzpumpen [BAM + UBA 09]

ab
1.1.2013

Pumpentyp
externe Umwälzpumpen Trinkwasser-Zirkulationspumpen

Anforderungen
EEI ≤ 0,27; Produktinformation nur Produktinformation EEI ≤ 0,23; Produktinformation Ende der Möglichkeit, integrierte Heizungsumwälzpumpen, die vor dem 1.8.2015 in Verkehr gebracht wurden, zu ersetzen

1.8.2015 1.1.2020

externe Umwälzpumpen und in neue Produkte integrierte Umwälzpumpen in bestehende Produkte integrierte Umwälzpumpen

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 23

3. Umwälzpumpen

3.3	

Wärmeverteilung und hydraulischer Abgleich

Neben der Effizienz der Pumpe ist eine gute Auslegung des Wärmeverteilnetzes ein wesentlicher Faktor für einen niedrigen Betriebsstromverbrauch. Druckverluste in Wärmeverteilnetzen können durch eine gute hydraulische Auslegung mit an die Anwendung angepassten Rohrquerschnitten minimiert werden. Durch druckdifferenzgeregelte Pumpen treten keine Strömungsgeräusche an (fast) geschlossenen Thermostatventilen auf. In bestehenden Netzen kann ein Teil des Effizienzgewinns durch eine gute Pumpe aufgrund von Druckverlusten im Netz verloren gehen. Daher ist dort ein hydraulischer Abgleich wichtig, welcher für eine gleichmäßige Verteilung des Heizmediums im Netz sorgt. Dabei wird, meist über voreinstellbare Ventile am Heizkörper, dafür gesorgt, dass sowohl Heizkörper, die nahe am Wärmeerzeuger platziert sind, als auch solche, die am Ende von Versorgungssträngen angeordnet sind, gleichmäßig warm werden. Für neue Netze ist ein hydraulischer Abgleich entsprechend der gültigen Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen vorgeschrieben, vom Installationsbetrieb durchzuführen und zu dokumentieren.

3.4	

Wirtschaftlichkeit

Die beschriebenen hocheffizienten Pumpen sind in der Anschaffung nennenswert teurer als der konventionelle Bautyp, sie sind jedoch aufgrund der hohen Einsparung an Strom sowie der Verringerung der Wärmeverteilverluste hoch wirtschaftlich. Selbst bei den kleinen Pumpen im Ein-/Zweifamilienhaussektor kann von einer Rückzahlzeit für die Mehrkosten von etwa drei Jahren ausgegangen werden, bei größeren Pumpen für Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude oder gewerbliche Objekte sind diese Zeiten kürzer [UBA 09 und zahlreiche andere Quellen].

3.5	

Kennwerte Pumpen

Die SIA 380/4 von 2006 nennt als Einzelanforderung an Umwälzpumpen die in der nachfolgenden Tabelle gezeigten Grenz- bzw. Zielwerte für den Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der elektrischen Leistungsaufnahme.

Tab. 9 	 Grenz- und Zielwert des Wirkungsgrads von Umwälzpumpen; nach [SIA380/4]

Elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe (Watt)
Wirkungsgrad Grenzwert (%) Wirkungsgrad Zielwert (%) Anmerkung: Abgelesen aus logarithmischem Diagramm

1 	 0	
	 8	 2 	 0	

50	
23	 36	

100	
28	 39	

500	
44	 55	

1000
47 59

Dabei ist der Grenzwert mindestens einzuhalten, der Zielwert anzustreben. Zudem ist ab 2013 nach einer EU-Verordnung für Heizungspumpen ein Energieeffizienzindex von mindestens 0,27 vorgeschrieben, ab 2015 wird er auf 0,23 verschärft.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 24

3.6	

Zusammenfassung und Empfehlung

Umwälzpumpen sind im Einsatz als Heizungsumwälzpumpen, als Trinkwasser-Zirkulationspumpen, als Umwälzpumpen im Solarkreislauf, in Systemen mit Erdwärmekollektoren sowie in Klimaanlagen. Ihr Einfluss auf den Stromverbrauch bleibt in der Regel unbeachtet. Dabei ist neben der Effizienz der Pumpe auch die Auslegung des Wärmeverteilnetzes für den Betriebsstromverbrauch verantwortlich, weshalb für neue Netze ein hydraulischer Abgleich vorgeschrieben ist (z.B. DIN 4701-10, EnEV). Das große Einsparpotenzial von bis zu 80 Prozent bei den Umwälzpumpen kann durch die aufgeführten Maßnahmen erschlossen werden. 	 Hocheffiziente Pumpen der Energieeffizienzklasse A sollten installiert werden. 	 Besonders effizient arbeiten differenzdruckgeregelte Pumpen, ihr Einsatz sollte geprüft werden. 	 Eine Dokumentation des hydraulischen Abgleichs sollte angefordert und vom Installationsbetrieb an den 	 Auftraggeber übergeben werden. 	 Die Regelung von Pumpen sollte sich am Bedarf orientieren (bedarfsgerechte Regelung). 	 Im Zusammenhang mit Betonkerntemperierung hat sich eine Taktung der Umwälzpumpen bewährt. 	 Bei sehr gut wärmegedämmten Gebäuden kann die Verteilung des verbleibenden geringen 	 Restwärmebedarfs ggf. über die Lüftungsanlage erfolgen, in diesen Fällen ist u.U. kein herkömmliches 	 Heizsystem mehr erforderlich. In diesen Fällen sind analoge Effizienzanforderungen an die Lüftungssysteme 	 zu richten (siehe eigenes Kapitel). 	 Auch für Sonnenkollektor- und Klimaanlagen sowie für Erdwärmetauscher sollten effiziente Pumpen 	 eingesetzt werden.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 25

4.	 Lüftung und Klimatisierung

Die Energiedienstleistung Lüftung und Klimatisierung umfasst die Teildienstleistungen Zuluft, Abluft, Wärmerückgewinnung, Kühlung sowie Luftfilterung und Be- und Entfeuchtung [LEE 2000]. Von Fall zu Fall werden diese Teildienstleistungen in unterschiedlicher Zusammenstellung abgerufen, z.B.
	 nur Zuluft oder nur Abluft

	 	 	 	

Zu- und Abluft, mit oder ohne Wärmerückgewinnung nur Kühlung Lüftung und Kühlung volle Klimatisierung einschließlich Be- und Entfeuchtung.

Bestimmte Randbedingungen erfordern neben einer Heizung oder Kühlung auch noch eine Be- oder Entfeuchtung der Zuluft. Die Art der erforderlichen Lüftung und ihre Dimensionierung haben Auswirkungen auf den Heizwärmebedarf, den Kältebedarf sowie auf den Be- und Entfeuchtungsbedarf. Da die Be- und Entfeuchtung immer mit Aggregatzustandsänderungen des Wassers (Zu- oder Abführung latenter Verdampfungsenthalpie) verbunden ist, fällt hier ein hoher Energiebedarf an. Ziel muss eine energieoptimierte Systemlösung sein, die den gestellten Komfortansprüchen gerecht wird. Klimaanlagen können erforderlich werden, wenn ein definiertes Raumklima mit maximal zulässigen Abweichungen für die Raumluftqualität (z.B. Raumtemperatur und/oder Raumluftfeuchte) sicherzustellen ist. Dies kann bei Sondernutzungen wie Laboren der Fall sein, nicht hingegen im Wohnbereich. Den gewünschten Komfort bestimmt der Bauherr in Absprache mit dem Planer. Hohe Komfortansprüche (hohe Außenluftraten, tiefe Komforttemperaturen im Sommer) erfordern im Allgemeinen hohe Investitionen (teure Anlagen) und einen tendenziell hohen Energieaufwand. Die normativen Mindestanforderungen für den jeweiligen Nutzungszweck sind einzuhalten (Eingangsparameter für das Innenraumklima [DIN EN 15251]). Falls höhere Komfortbedingungen gewünscht werden, sollten diese kritisch hinterfragt bzw. begründet werden [SIA-Leitfaden 2006]. Für die einzelnen Anlagensysteme Lüftung, Gebäudekühlung und Luftbefeuchtung werden die zu erbringenden Dienstleistungen also zunächst definiert. Die objektspezifischen Werte ergeben sich aus der Dimensionierung der Anlagen in Abhängigkeit von den vereinbarten Nutzungsanforderungen und Betriebszeiten. Für jede Dienstleistung ist vom Planer der zugehörige energetische Aufwand z.B. als (spezifischer) Jahresenergiebedarf zu ermitteln. Bei der Lüftung handelt es sich um elektrische Energie, bei der Kühlung und bei der Befeuchtung können auch andere Energieformen zum Einsatz kommen (z.B. Absorptionskälteanlagen mit Fernwärme oder gasbetriebenen Kompressionskältemaschinen), so dass sich als Bezugs- und Vergleichgröße der Primärenergiebedarf anbietet. Das Verhältnis von Jahresenergieaufwand zur erbrachten Dienstleistung stellt eine Aufwandszahl dar, für die Richtbzw. Grenz- und Zielwerte festgelegt werden können. Die Aufwandszahl charakterisiert die energetische Qualität der technischen Anlage: 	 Für die Lüftung die Aufwandszahl Lüftung (mittlere, volumenstromspezifische, elektrische Leistungsaufnahme 	 bzw. mittlerer Energiebedarf je ausgetauschtem m³ Luft). 	 Für die Gebäudekühlung die Aufwandszahl Kühlung (mittlere, flächenspezifische, elektrische 	 Leistungsaufnahme).

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 26

Mit dem Verhältnis aus Jahresenergieaufwand bzw. Jahresprimärenergieaufwand zur Bezugsfläche kann ein flächenspezifischer Energiekennwert berechnet werden, mit dem ein Vergleich von Gebäuden und Anlagensystemen ähnlicher Nutzungsart möglich ist.

4.1	

Lüftung

Die EnEV fordert in ihrer aktuellen Fassung: „Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt ist“ [EnEV 2009]. Lüftung von Räumen hat entsprechend zum Ziel, hygienische Raumluftverhältnisse für die sich dort aufhaltenden Personen zu schaffen, indem zu hohe Raumluftfeuchtigkeit, Gerüche und Schadstoffe sicher abgeführt werden.

4.1.1	 Einflussfaktoren für den Einsatz mechanischer Lüftungsanlagen Bereits bei der Planung sollten Maßnahmen zur Vermeidung von Schadstoffemissionen möglichst weitgehend ausgeschöpft werden. Hierzu zählen z.B. die Einrichtung von Raucherbereichen oder die Verwendung von Baustoffen und Einrichtungsgegenständen mit möglichst geringer Schadstoffemission [IWU Büro 2001]. Im Rahmen des Projekts Bahnstadt Heidelberg sind die Bedingungen für die Installation von Lüftungsanlagen vorgegeben: 	 Passivhausstandard 	 Vorschriften, wie z.B. im Bürobereich, in Märkten, bei Laboren 	 Komfortbedingungen, wie z.B. hoher Wohnkomfort 	 Anforderungen an die Raumluftqualität, wie z.B. im Büro und Laborbereich 	 Wirtschaftlichkeit durch Energieeinsparung Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sind als integraler Bestandteil des Passivhauses in Heidelberg vertraglich festgeschrieben. In neuen, zentralen Lüftungssystemen ist die Wärmerückgewinnung aus dem Abluftstrom eine Selbstverständlichkeit. Mit der Energieeinsparverordnung EnEV 2009 wurde sie bei Anlagen mit Volumenströmen über 4.000 m3/h außerdem zur Pflicht.

4.1.2	 Rationeller Stromeinsatz bei Lüftungsanlagen Im Passivhausgebäude muss eine ausreichende Raumlüftung stets durch eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sichergestellt werden. Aus Komfort- und energetischen Gründen ist es sinnvoll, den Außenluftwechsel der Nutzung angepasst möglichst gering zu halten. Wird dennoch ein höherer Luftwechsel realisiert, sollten die lüftungstechnischen Komponenten so dimensioniert werden, dass trotzdem geringe Druckverluste und damit ein niedriger Stromverbrauch der Ventilatoren gewährleistet sind [PHOENIX 2004]. Durch eine optimale Abstimmung von Anlage, Ventilator und Regelungsart kann bei der Anlagenauslegung wesentlich zur Minimierung der Jahreskosten und des elektrischen Energieeinsatzes beigetragen werden (Auslegung auf den Betriebsschwerpunkt), in der Größenordnung von 30 bis 40 Prozent.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 27

4. Lüftung und Klimatisierung

Abb. 8 	 Betriebsoptimierung von raumlufttechnischen Anlagen [dena]

Kosteneinsparung durch Optimierung der Lüftungs- und Klimatisierungsanlage
7.000 € 6.000 € 5.000 € 4.000 € 3.000 € 2.000 € 1.000 € 0€

Einsparungen 2.800 Euro/a (40%)

* Beispielrechnung: Stromkosten für Lüftung und Klimatisierung. Mittelgroßes Büro mit ca. 200 Büroarbeitsplätzen. Strompreis: 14 Cent/kWh. Quelle: dena

Stromsparkosten vor Optimierung

Stromsparkosten nach Optimierung

Allein bei Ventilatoren sind nach Einschätzungen des Fraunhofer Institutes für Systemtechnik und Innovation Stromsparpotenziale von bis zu 20 Prozent möglich, z.B. durch den Einsatz von Elektromotoren mit besonders hohem Wirkungsgrad. Einen weiteren Ansatzpunkt zur Reduzierung der Stromkosten von Ventilatoren bietet die Leistungsregelung. Diese wird häufig über die Regelung der Drehzahl realisiert (besonders geeignet die EC-Technik). Von Fall zu Fall sollte geprüft werden, ob Ventilatoren mit EC-Motoren (electronically commutated, kollektorloser Gleichstrommotor) denen mit AC-Motoren (alternating current, Wechselstrommotor) vorzuziehen sind.

4.1.3	 Regelung Die Energiekonzeption 2010 der Stadt Heidelberg sieht bei Lüftungsanlagen eine bedarfsorientierte Regelung/ Steuerung vor. Die Luftmenge und der Außenluftvolumenanteil sind entsprechend den Anforderungen der [DIN EN 13779] für eine hygienische Luftqualität (bei Nichtwohngebäuden) auf das unbedingt notwendige Maß zu beschränken. Die Regelung des Luftvolumenstroms ist möglich durch Sensoren und Regler, durch Drehzahlregelung der Ventilatoren und durch Volumenstromregler. Viele Sensoren, Regler und Stellantriebe benötigen elektrische Energie, zusätzliche Regelklappen im Kanalnetz erzeugen höhere Druckverluste und damit höheren Stromverbrauch. Andererseits kann aufgrund der verbesserten Regelmöglichkeiten der erforderliche Volumenstrom gesenkt und so Lüfterantriebsleistung und Lüftungswärmeverluste eingespart werden. Der elektrische Energieaufwand muss bilanziert und mit den erwarteten wärmeseitigen Energieeinsparungen verglichen werden. Zusätzliche Baukosten, höherer Aufwand beim Abgleich der Anlage und höhere Stromkosten müssen mit der zu erwartenden wärmeseitigen Betriebskosteneinsparung verglichen werden. Steuerung und Regelung können zu einer energieeffizienten Nutzung der RLT-Anlage beitragen. Durch den optimalen Betrieb der Anlage lassen sich die Energiekosten insgesamt erheblich reduzieren.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 28

Anwendungsbereiche für den variablen Volumenstrombetrieb sind 	 Regelung des Volumenstroms nach der Temperatur 	 Steuerung des Volumenstroms nach Zeitprogrammen 	 (z.B. Tag- und Nachtbetrieb, Jahreszeiten, Raumbelegungspläne) 	 Regelung des Volumenstromes nach der Raumluftqualität 	 Manuelle Steuerung über Drehzahlsteller Die Wahl des Regelungsparameters hängt von der Nutzung der Räume ab. Für die allgemeine Bürolüftung eignen sich Zeitprogramme oder Bewegungs- und Präsenzmelder. In Besprechungszimmern oder Hörsälen hingegen ist eine Regelung nach der Raumluftqualität angebracht (Indikator CO2). Die Labornutzung sollte manuelle Eingriffe erlauben. Im Wohnbereich sollte der Nutzer Einfluss auf die Einstellung des Luftvolumenstroms nehmen können. Eine bedarfsgerechte Steuerung über den Ein- und Ausschalter erfordert allerdings Disziplin von Seiten der Nutzer.

4.1.4	 Allgemeine Auswahlkriterien Bei Planung der Lüftungsanlage muss von Anfang an auf eine Optimierung der energierelevanten Elemente geachtet werden [Klimaschutz HD 2009]. Dies beinhaltet: 	 Sorgfältige Dimensionierung durch Abklärung des genauen Bedarfs, Optimierung der Luftwechselraten je nach 	 Bedarf an Frischluftzufuhr für die jeweilige Nutzung, Vermeidung unnötiger Sicherheitszuschläge, 	 d.h. Minimierung der zu transportierenden Luftmenge, 	 Minimierung der Druckverluste in Lüftungskanälen und Anlagenkomponenten durch die Wahl strömungs	 günstiger Komponenten und angemessene Auslegung der Komponenten, 	 Wahl einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit im Kanalnetz (ausreichend dimensionierte Kanalquerschnitte); 	 der energetisch günstige Bereich bei Niederdrucksystemen liegt unter 3 m/s (unter 1.000 m3/h), 	 Wahl eines auf die Anlage abgestimmten Ventilators mit gutem Wirkungsgrad 	 (Größe, Kennlinie, Regelverhalten, Geräuschentwicklung) und geringem Stromverbrauch, 	 Installation einer bedarfsangepassten Ventilator- und Raumvolumenstromregelung, d.h. bedarfsabhängige 	 Regelung der Volumenströme zu den einzelnen Räumen und Bereichen, 	 Prüfung der Effizienzverbesserung durch die Nutzung regenerativer Energiequellen 	 (z.B. Erdwärmetauscher, Solarwärme), 	 Einsatz eines Lüftungssystems mit Wärmerückgewinnung mit hohem Rückgewinnungsgrad bei dichter 	 Gebäudehülle, 	 regelmäßige Wartung und regelmäßiger Filterwechsel. Bezüglich der Gesamtdruckverluste und der Stromeffizienz (Ventilatorenwirkungsgrad, volumenspezifische Leistung) von Lüftungsanlagen wird in der Energiekonzeption auf die flächenbezogenen Grenzwerte des Energiebedarfs nach Leitfaden Elektrische Energie (LEE) [LEE 2000] verwiesen. Für einige häufig auftretende Nutzungsarten gibt der LEE Grenz- und Zielwerte des flächenbezogenen Energiebedarfs für Lüftung vor (z.B. Büro, Verkauf, Hotelzimmer oder Werkstatt, jedoch nicht für Sondernutzungen wie z.B. Laboratorien).

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 29

4. Lüftung und Klimatisierung

Tab. 10 	 Grenz- und Zielwerte des flächenbezogenen Energiebedarfs für Lüftung und Klimatisierung (gLK und zLK) 	 für häufig auftretende Nutzungsarten im Nichtwohnbereich Nutzungsart
Betriebszeit [h/a]

Personenbesetzungsdichte [m²/P]

mittlere Wärmelast [W/m²]

weitere flächenbezogene EnergieNutzungsbe- bedarfs-Anforderung dingungen Grenzwert Zielwert gLK zLK [kWh/m²a)] [kWh/m²a)]
	 0 	 0

Beispiele

Zonen mit Fensterlüftung und ohne Kühlung Büro 2750 15 15 10 10 2000 7 10 3 Verkauf 3600 8 5 3 Restaurant 3600 2.0 1.2 	 15 10 < 20 < 20 < 20 30 30 < 20 30 40 < 20 30 40 Nichtraucher Raucher Nichtraucher Raucher Nichtraucher Nichtraucher Nichtraucher Nichtraucher Nichtraucher Nichtraucher 50% Raucher 50% Raucher Raucher Nichtraucher 15 m³/(m² h)

3.0 7.5 12.0 18.0 4.6 9.0 18.0 7.5 18.0 36.0 15.0 24.0 9.0 11.0 9.0

1.5 Büro mit normaler 3.0 techn. Ausstattung

6.0 Büro mit hoher 7.5 Technisierung 1.5 normaler Schulraum

3.6 hoch technisierter Übungsraum

6.0 Hörsaal 2.2 einfacher Laden
Food-, Nonfood-

7.5 laden 15.0 Mode-, Warenhaus 4.2 geringe Belegung 9.0 mittlere Belegung 3.0 6.0 3.0
Garderobe, Sanitärräume

Hotelzimmer Bettenzimmer

2000 8760 2750*

Verkehrsflächen Lager 2750* 3 m³/(m² h) wenig genutzt 3 m³/(m² h) häufig genutzt 3 m³/(m² h) Ständig gelüft. 15 m³/(m² h) 1.5 0.7

Archiv Lager in

3.0 15.0 18.0

1.5 6.0 6.0

Verkaufsläden Lager für empfindliche Güter mit bes. Anford. an Schadstoffoder Wärmeabfuhr

Werkstatt

2750

Parkgeschosse

2750*

2 m³/(m² h)

1.5

0.9

Parkgeschosse in Büro- oder Gewerbebauten

6500

3 m³/(m² h)

3.6

1.5

öffentliche Parkhäuser

*) Betriebszeit der zugehörigen Hauptnutzung; **) ohne bauliche Öffnungen

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 30

Eine wichtige Aufgabe für Bauherrschaft und Planer besteht somit darin, ein Anforderungsprofil sorgfältig zu definieren und hierfür die geeignete Technologie auszuwählen. Ausschlaggebend sind letztendlich die Anforderungen an den Heizenergiebedarf und den Primärenergiebedarf nach PHPP (Passivhausprojektierungspaket) [PHPP 2007]: 	 Heizenergiebedarf < 15 kWh/m2a 	 (hier Einfluss des Wärmebereitstellungsgrads) 	 Gesamt-Primärenergiebedarf < 120 kWh/m2a 	 (hier Einfluss des rationellen Stromeinsatzes)

4.1.5	 Kennwerte Lüftung Aus den vorhergehenden Ausführungen folgt, dass in der Bahnstadt Heidelberg für Lüftungsanlagen in Bürogebäuden eine spezifische Ventilatorleistung nach Kategorie SFP 2 oder besser gewählt werden sollte. Dies entspricht einer spezifischen elektrischen Ventilatorleistung von 0,14 W/(m3/h) bis 0,21 W/(m3/h) pro Ventilator.

Tab. 11 		Empfehlung für die spezifische elektrische Ventilatorleistung von Lüftungsgeräten

Spezifische elektrische Ventilatorleistung
0,28 W/(m3/h) bis 0,42 W/(m3/h) pro Zu-/Abluftgerät

Für Anlagen mit Wärmeübertrager sollte bei der oben empfohlenen spezifischen elektrischen Leistungsaufnahme für das Gesamtgebäude ein Wärmebereitstellungsgrad von mindestens 75 Prozent erreicht werden, die Energiekonzeption Heidelberg 2010 fordert mindestens 80 Prozent mit Ausnahme von Lüftungsanlagen in kleinen Räumen (z.B. Toiletten).

Tab. 12 		Empfehlung für den Wärmebereitstellungsgrad von Lüftungsgeräten

Wärmebereitstellungsgrad
75% oder besser

Neben der Standardanwendung erhöht sich die spezifische Ventilatorleistung aufgrund zusätzlicher Druckverluste durch die Installation zusätzlicher Bauteile. Jedes Filter stellt einen zusätzlichen Strömungswiederstand dar und vergrößert daher die notwendige elektrische Aufnahmeleistung des Lüfters (erweiterte spezifische Ventilatorleistung nach Kategorie SFP). Filter müssen unter diesen Aspekten sorgfältig ausgewählt und dimensioniert werden. Knappe Dimensionierung (z.B. kleine Filterfläche) führt zu kurzen Standzeiten und verschlechtert die Energieeffizienz. Filter müssen regelmäßig gereinigt und/oder getauscht werden, sie sind daher gut zugänglich zu montieren.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 31

4. Lüftung und Klimatisierung

4.2	

Kühlung

Etwa 22 Prozent des Kältebedarfs wird in Deutschland für die Klimatisierung von Gebäuden verwendet und die Nachfrage steigt.

Abb. 9 	 Kältebedarf in Deutschland [BINE 20]

Primärenergiebedarf
2,2 % 21,9% 9,0% 66,9 %
	 Nahrungsmittel 	 Industrie 	 Klimatisierung 	 Sonstige

Während Lüftungsanlagen, mit oder ohne Wärmerückgewinnung, heute zur Standardausstattung neuer und sanierter Gebäude gehören, sollten Kühlung und Befeuchtung wegen des hohen Energieeinsatzes auch weiterhin nur in begründeten Fällen installiert werden. Ideal ist ein bauliches Konzept, das ohne den Einsatz von Kühltechniken die Innentemperatur an nahezu allen Sommertagen unter 27°C hält.

4.2.1	 Einflussfaktoren für Kühlbedarf Häufig wird die Wärmeabgabe von Betriebseinrichtungen und damit der Kälteenergiebedarf überschätzt. Um die verschiedenen Einflussfaktoren für das Auftreten thermischer Lasten zu kennen, wie z.B. [Bayern 2008] 	 	 	 	 	 solare Einstrahlung durch Fenster Wärmeeinträge über die Gebäudehülle Wärmeeinträge über die Zuluft von außen interne Wärmelasten durch Geräte, Beleuchtung und Personen thermische Speichervorgänge in Räumen

sollte zunächst mittels einer dynamischen Simulation der Temperaturverlauf im Gebäude – bei baulich optimierter Gebäudehülle – untersucht werden. Die Höhe und das zeitliche Aufkommen von Wärmelasten im Gebäude entscheiden dann darüber, wie und mit welchem Aufwand gekühlt werden muss, um die Wärmelasten soweit abzuführen, dass der thermische Komfort gewährleistet ist. Aus dem sich darstellenden Lastprofil können außerdem mögliche alternative Anlagenkonzepte abgeleitet werden. Deshalb sollten solche Simulationsrechnungen im frühen Planungsstadium der endgültigen Entscheidung für eine Klimaanlage vorausgehen. Damit kann auch geklärt werden, ob für die Bauherrschaft die mit einer Simulation ermittelten auftretenden Raumlufttemperaturen ohne Klimaanlage akzeptabel sind. Für die Bestimmung interner Wärmelasten müssen Anwesenheitszeiten von Personen und Nutzungszeiten von Arbeitshilfen/Geräten und Beleuchtung möglichst genau abgeschätzt werden.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 32

Eine Minimierung interner Lasten kann bereits durch eine wirksamere und besser geregelte Beleuchtung (hoher Tageslichtanteil, tageslichtabhängige und präsenzabhängige Regelung) oder durch den Einsatz von IT-Geräten mit geringem Energieverbrauch und einer kompletten Abschaltung ungenutzter Geräte erreicht werden. Außerdem sollte die Möglichkeit geprüft werden, Geräte mit hohen Wärmelasten wie z.B. Drucker und Kopierer zentral und außerhalb des allgemeinen Arbeitsbereichs in separaten Räumen unterzubringen, die durch das Öffnen von Fenstern oder eine einfache Entlüftung gekühlt werden können. Bei warmem Wetter reduziert die gegenseitige Sperrung zwischen Fenstern und Kühlgerät mögliche Wärmelasten durch den Eintrag warmer Außenluft [DIN EN 15240].

4.2.2	 Möglichkeiten der Abfuhr von Wärmelasten Während die Außenluftversorgung, die Luftreinhaltung, die Schutzdruckhaltung und zum Teil die Abfuhr von Feuchtelasten nur mit dem Medium Luft erfolgen, können thermische Lasten und zum Teil Feuchtelasten aus Räumen sowohl mit Luft als auch mit den Medien Wasser oder Kältemittel abgeführt werden. Müssen auftretende interne Lasten abgeführt werden, so bieten sich deshalb verschiedene Möglichkeiten an: 	 Interne Lasten können ohne Kühlsystem z.B. über Zwischenspeicher in thermisch trägen Bauteilen und eine zeitlich versetzte Abgabe „entladen“ werden. Die Entladung erfolgt über Nachtlüftung oder Betonkernaktivierung. (Zusätzliche) Kompressionskältemaschinen zur Spitzenlastabdeckung entfallen. 	 Durch die Integration von Phasenwechselmaterialien (PCM) in Wänden, Decken oder z.B. Fassadenelementen wird die Wärmekapazität des entsprechenden Bauteils durch Paraffine oder Salzhydrate erhöht. Dadurch können ebenfalls die Spitzen der täglichen Temperaturzyklen reduziert werden und eine Entladung der Speichermassen z.B. über Nachtlüftung erfolgen.

	 	

	 	 	

	 Interne Wärmelasten können allein über eine installierte Lüftungsanlage nicht sicher abgeführt werden. 	 Der Luftvolumenstrom der Lüftungsanlage ist zunächst durch den hygienisch notwendigen Luftwechsel 	 bedingt durch anwesende Personen oder mögliche Schadstoffe in der Luft bestimmt. Möglicherweise ist er 	 groß genug, dass damit auch die anfallenden thermischen Lasten abgeführt werden können oder es reicht eine 	 geringfügige Erhöhung der Luftwechselrate, um die Aufgaben einer Kühlung zu übernehmen. 	 Reicht der Luftvolumenstrom nicht zur Abfuhr der auftretenden thermischen Lasten oder ist diese Aufgabe nur 	 durch einen deutlich höheren als den vorhandenen Luftwechsel zu leisten, trennt man die Aufgabe der 	 Lastabfuhr und zum Teil Feuchtelastabfuhr und setzt Luft-Wasser-Anlagen bzw. Luft-Kältemittel-Anlagen ein. 	 	 Wasserbasierte Systeme und analog Systeme mit Kältemitteln können Energie effizienter transportieren. 	 Es hat sich als optimal erwiesen, wassergestützte Systeme in Kombination mit Einrichtungen zur freien 	 Kühlung einzusetzen. 	 Mit Zunahme der inneren Lasten (z.B. Bürotechnik) sowie infolge der niedrigeren Grenzwerte bezüglich Raumluftgeschwindigkeit und Turbulenzgrad (z.B. in DIN EN 13779) hat sich der Einsatz von thermisch aktiven Flächen zur Raumkühlung in großem Umfang durchgesetzt. Zunehmend werden diese Systeme wechselweise auch zur Raumheizung verwendet. Es handelt sich hierbei um -	 Kühldecke -	 Kombination von Kühldecke mit Brüstung oder Fußbodenstreifen

	 	 	 	 	 	

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 33

4. Lüftung und Klimatisierung

	 	 	 	 	

-	 -	 -	

Kühlsegel Kapillarrohrsysteme Betonkernaktivierung (BKT)

Bei der BKT handelt es sich um ein relativ träges Kühlsystem. Für einen lokalen und/oder temporären Bedarf an Kühlung eignet sich eine (zusätzliche) flinke Technik wie z.B. Kühlsegel.

	 Da die geringe Temperaturdifferenz bei der Betonkernaktivierung einen hohen Volumenstrom erfordert, ist auf 	 eine intelligente Pumpensteuerung zu achten, um den Pumpenstrom so niedrig wie möglich zu halten 	 (vergl. auch Kap.3 zu Umwälzpumpen). 	 Werden außerdem die Rohre für die Lüftung gemeinsam mit den Rohren für die BKT in die Betondecke 	 eingegossen, funktionieren die Luftkanäle zusätzlich als Wärme- bzw. Kälterückgewinnung. 	 Die kombinierte Verteilung von Wärme und Kälte im Gebäude z.B. in einer wassergeführten BKT oder einer Lüftungsanlage spart außerdem Installationen und damit Investitionskosten.

	

	 Oft ist die Nutzung von überschüssiger Wärme an anderer Stelle besonders energieeffizient. Wird die bei der 	 Gebäudekühlung anfallende Wärme genutzt (Abwärmenutzung der wassergestützten Raumluftkühlgeräte z.B. für 	 Warmwasser oder Außenluftvorerwärmung), kann in der Bewertung des Gesamtkonzepts eine Gutschrift für die 	 dabei eingesparte Energie berücksichtigt werden.

4.2.3	 Wirtschaftliche Bewertung von Kühlsystemen Die aufgeführten Möglichkeiten unterscheiden sich in ihrer wirtschaftlichen Bewertung. Ihre Realisierbarkeit hängt von den auftretenden Kühllasten ab. In energieoptimierten Gebäuden, die einen vergleichsweise geringen Heizund Kühlbedarf haben, lässt sich auch ohne aufwändige Gebäudetechnik ein angenehmes Raumklima schaffen. Der Verzicht auf aktives Kühlen, insbesondere im Sommer, zu Gunsten der passiven Kühlung ist nur möglich, wenn Gebäude sorgfältig geplant werden, so dass Architektur, Baukonstruktion, Nutzeranforderungen und Gebäudetechnik in einem integralen Gesamtkonzept aufeinander abgestimmt werden [BINE I/2007]. Die Wirtschaftlichkeit alternativer Konzepte muss projektspezifisch geprüft werden.
Abb. 10 		Kühlkonzepte im Vergleich [BINE I / 2007] TABS = ThermoAktive Bauteil Systeme

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4.2.4	 Ökologische Bewertung von Kühlsystemen Ein zusätzliches Kriterium für die Wahl eines Kühlsystems stellt die ökologische Bewertung dar, bei der Kältemaschine, Wärme-/Kältequelle, Antriebsenergie sowie das Kältemittel berücksichtigt werden müssen. Für die primärenergetische Bewertung der Kühlung sind die Größe der abzuführenden Wärmelasten und das für die Nutzung angemessene bzw. gewählte Anwendungssystem ausschlaggebend. Insbesondere der Einsatz regenerativer Energien oder von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung haben positive Auswirkung auf den Primärenergiebedarf. 	 Der Einsatz von Umweltenergie zur Kühlung (und Beheizung) ist bei Gebäuden mit thermoaktiven 	 Bauteilsystemen möglich, bei denen die gebäudeeigene Speicherkapazität zum Temperaturausgleich genutzt 	 und über natürliche Wärmesenken wie Erdreich, Grundwasser oder kühle Nachtluft aktiviert werden kann 	 [BINE I/2007]. Hierzu gehören auch Bausysteme mit integrierten Phasenwechselmaterialien 	 (Phase Change Material, PCM). 	 Bei der Temperierung von Räumen über große Flächen (Betonkerntemperierung BKT) reichen schon geringe 	 Temperaturdifferenzen zur Beheizen und Kühlung von Gebäuden. Je näher die Systemtemperaturen an den 	 Raumtemperaturen liegen, desto besser der Selbstregeleffekt und das Potenzial für Umweltenergienutzung. 	 Die Kombination großer Flächen und einer geringen Temperaturspreizung zwischen Oberflächen- und Raumtem	 peratur sind Voraussetzung für eine verstärkte Umweltnutzung und niedrige Betriebskosten. Lediglich die 	 Energie zur Verteilung der Kühlenergie muss aufgewendet werden, nicht aber die zur Erzeugung der Kühlenergie. 	 In der Praxis bewährt hat sich die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK), bei der die Wärme aus einer KWKAnlage während des Sommerhalbjahres eine Absorptionskältemaschine antreibt und damit zur Deckung der Grundlast bei der Kühlung beiträgt. Die Spitzenlasten werden in der Regel durch stromgetriebene Kompressionskältemaschinen abgedeckt. Alternativ kann ein Kältespeicher bei Nacht über die Absorptionskältemaschine beladen werden und die Spitzenlasten des folgenden Tags dann vollständig abdecken. Damit steigt die Auslastung dieser relativ teuren Absorptionskältemaschinen. [BINE 10/05, 12/08]. Außerdem steigt die Effizienz der KWKK: Abwärme ersetzt elektrische Energie in der Hochlastzeit – der Nutzungsgrad des angeschlossenen Heizkraftwerks verbessert sich – die Dimensionierung der Kältemaschinen kann kleiner gewählt werden – die Kältemaschinen arbeiten am Auslegungspunkt mit besseren Wirkungs- und Nutzungsgraden – der Betrieb der Kältemaschinen verlagert sich stärker in die Nachtzeiten und ermöglicht z.B. die Nutzung von Niedertarifen. Die aufgeführten Punkte zeigen, dass den im allgemeinen hohen spezifischen Investitionskosten damit relativ geringe verbrauchsgebundene Kosten gegenüberstehen können. 	 In fernwärmeversorgten Gebieten kann bei einer hohen Leistungsdichte für Kälte (z.B. Universitäten, Einkaufszentren) die Nutzung von Fernkälte eine Alternative sein. Dabei wird Kaltwasser mit einer Vorlauftemperatur von etwa 5°C als Kälteträger durch Rohrleitungen den Verbrauchern zugeleitet. Als Größenordnung für die Mindestkälteleistung sind etwa 3 bis 4 MW anzunehmen [Recknagel 07/08]. Bei der Planung derartiger Anlagen ist jedoch die Frage der Wirtschaftlichkeit gegenüber Einzelanlagen zu prüfen. Insbesondere spielt die Tarifgestaltung eine Rolle. Für die primärenergetische Bewertung (Aufwandszahl) ist die Erzeugung der Kälte ausschlaggebend, d.h. die Kombination von Energieträger und Anlagentechnik (z.B. Absorptionskältemaschine und Wärme aus KWK). 	 Der primärenergetische Vorteil von großen Absorptionskältemaschinen liegt gerade in der Nutzung regenerativer Energie oder auch Gas anstelle von Strom. Diese Kältemaschinen können mit Wärme aus Fernwärmenetzen, Gasturbinen oder Blockheizkraftwerken und außerdem mit solar erzeugtem Heizwasser betrieben werden. Wegen der bei thermisch angetriebenen Kältemaschinen niedrigeren Arbeitszahl gegenüber elektrisch angetriebener

	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 35

4. Lüftung und Klimatisierung

Kompressionsanlagen sollte beim Einsatz solarer Kälte die Solaranlage durch die Einbeziehung anderer thermischer Verbraucher maximiert werden (z.B. kombinierte Wohn- und Büronutzung). Primärenergetisch betrachtet kann thermische Kühlung erst bei sehr hohen solaren Deckungsgraden (>70 Prozent) und damit niedrigen Nachheizenergiemengen mit effizienter elektrischer Kühlung konkurrieren. 	 Absorptionskälteprozess und Kompressionskälteprozess stellen die wichtigsten Verfahren der Kälteerzeugung dar. In beiden Fällen wird die Kälte dadurch erzeugt, dass das Kältemittel bei einem niedrigen Druck verdampft. Die für die Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärme wird dem zu kühlenden Medium entzogen, wodurch der Kühleffekt entsteht. Um das dampfförmige Kältemittel wieder zu verflüssigen, wird es beim Kompressionskälteprozess mechanisch verdichtet. Kompressionskältemaschinen arbeiten mit Strom und müssen deshalb unter ökologischen Aspekten besonders kritisch bewertet werden. 	 Adiabate Kühlung oder Verdunstungskühlung, bei der Räume über Verdunstungskälte klimatisiert werden, nutzt ausschließlich die Eigenschaften erneuerbarer Energien, da zur Kälteerzeugung nur Luft (Raumluft, Frischluft) und Wasser (zur Abkühlung der verlassenden Raumluft) als Quellen genutzt werden. Über die ohnehin vorhandene Wärmerückgewinnung wird die benötigte Frischluft gekühlt. Die Wärmerückgewinnung, mit deren Hilfe im Winter die Frischluft vorgewärmt und somit der Primärenergieverbrauch gesenkt wird, wird so im Sommer zur Kühlanlage, die ohne notwendiges Kältemittel und ohne großen apparativen Aufwand sehr effizient die Zuluft kühlt. Das Zusammenspiel von Wärmerückgewinnung und Verdunstungskühlung garantiert ganzjährig eine primärenergiesparende Raumklimatisierung. Der Betrieb der aktiven Kühlung sollte immer in Kombination mit freier Kühlung erfolgen, weil diese bei geringen Außenlufttemperaturen mit Leistungszahlen über 4 deutlich effizienter als die Kältemaschine arbeitet. Die Regelung muss daher über eine Vorrangschaltung für freie Kühlung verfügen (Außenluft mittels Bypass direkt in den Zuluftkanal) [PHI 31].

4.2.5	 Regelung Für die Minimierung des Klimatisierungsbedarfs müssen zunächst alle Komponenten optimiert und aufeinander abgestimmt werden [PHOENIX 2004]. Im nächsten Schritt erfolgt dann die Optimierung der Anlagenbetriebsweise über die Regelung. Eine optimierte Regelung geschieht – ganz allgemein – in mehreren Schritten: 	 	 	 	 	 Definition von Komfort- und Toleranzbereich, Einstellung und Überwachung der optimierten und bedarfsangepassten Parameter, Einhaltung des regelgerechten geplanten Anlagenzustands, Überwachung dieser Parameter und der festgelegten Grenzwerte und ständige Anpassung der Betriebsoptimierung an veränderte Nutzungsparameter.

Als sinnvoll erweist sich eine Visualisierung und die Dokumentation sämtlicher Parameter in Verbindung mit weiteren klimaspezifischen Größen während des Betriebs sowie deren Auswertung am Ende einer (Heiz-)Kühlperiode. Die Regelung mehrstufiger oder gleitender Anlagen muss gewährleisten, dass 	 die Anlage jeweils im benötigten Betriebspunkt arbeitet, 	 Stand-by-Verluste minimiert werden, 	 bei der Nutzung regenerativer Energien die Anlagen vorrangig regenerativ betrieben werden.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 36

4.2.6	 Rationeller Stromeinsatz bei Kälteanlagen/effiziente Kälteanlagen Wie bereits erwähnt ist der Energieaufwand für die freie Kühlung meist geringer als bei aktiver Kühlung. Eine statische Kühlung durch Kühlpaneele, Kühldecken oder thermoaktive Bauteile erfordert wiederum weniger elektrische Energie als eine Kühlung mit Luft, bei der wegen der Kühlung die Luftmenge höher dimensioniert werden muss als für reine Lüftung. Bei der Kühlung über eine Nachtlüftung wird temporär durch kühle Nachtluft und mittels hoher Luftmengen „gekühlt“ (es handelt sich hierbei nicht im eigentlichen Sinn um ein Kühlsystem). Es fällt – relativ kurzzeitig – hoher Elektrizitätsbedarf für Luftförderung an. Dauerhaft hohe Luftwechselraten können in der Heizperiode zu trockener Raumluft und Befeuchtungsbedarf führen. Das Be- und Entfeuchten der Luft durch raumlufttechnische Anlagen sind insgesamt sehr energieintensive Vorgänge. Auf Luftbefeuchtung sollte deshalb nach Möglichkeit verzichtet werden bzw. erhöhte Anforderungen an die Feuchtekonstanz sollten, wenn unumgänglich, auf einzelne Räume beschränkt und dann gegebenenfalls dezentral realisiert werden [Jülich 2008]. Entfeuchtung fällt nur an wenigen (Sommer)-Tagen im Jahr an. Befeuchtung kann im allgemeinen vermieden werden, wenn z.B. bei tiefen (Winter)-Temperaturen die Außenluftmengen reduziert werden. Im Regelfall werden für Kühlzellen und andere Tieftemperaturabnehmer dezentrale Insellösungen sinnvoll sein. Eine Systemtrennung in Grund- und Spitzenlast ist im Einzelfall zu bewerten. Dabei ist grundsätzlich zu berücksichtigen, dass die Spitzenleistungen für die Außenluftkühlung statistisch nur an wenigen Stunden im Jahr abgerufen werden. Dagegen können Raumkühleinrichtungen bei hohen internen Wärmequellen eine wesentlich höhere Volllaststundenzahl erfordern. Effiziente Technik amortisiert sich im letzten Fall schneller.

4.2.7	 Auswahlkriterien für Kühlung Erweist sich eine Gebäude- oder Raumklimatisierung als erforderlich, ist neben der Abführung der anfallenden Kühllasten (Auswahlkriterium erforderliche Kühlleistung) und einem umweltverträglichen Betrieb (Auswahlkriterium Primärenergiebedarf) die Wirtschaftlichkeit des Systems (Auswahlkriterium Jahresarbeitszahl) zu berücksichtigen.

Erreichbare Kühlleistung Einsatzmöglichkeiten verschiedener Klimatisierungssysteme definieren sich über die maximal abführbare tagesmittlere Kühllast [Effizienzkriterien HD]: Nachtlüftung mit frei zugänglichen Speichermassen:		 10 – 20 W/m² Nur-Luft-Klimaanlagen, Quelllüftungssysteme		 15 – 20 W/m² Betonkerntemperierung					 20 – 30 W/m² Umluftkonvektoren					 40 – 70 W/m² Nur-Luft-Klimaanlagen, Deckenauslässe			 40 – 70 W/m² Kühldecken, Kühlsegel (Spitzenlasten)			 80 – 100 W/m²

Mittlere Leistungszahl/Primärenergie-Leistungszahl Unter der mittleren Leistungszahl (COP, Coefficient Of Performance) wird das Verhältnis von abgeführter Kühllast zum gesamten Strombedarf (Kälteerzeugung, Transport, Übergabe incl. Hilfsantriebe, Pumpen usw. sowie Antriebsenergie aufgrund der für die Kühlung notwendigen Erhöhung der Luftförderung) verstanden [Effizienzkriterien HD].

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 37

4. Lüftung und Klimatisierung

In Verbindung mit dem Primärenergiefaktor des eingesetzten Energieträgers stellt diese Bewertung gleichzeitig eine primärenergetische Bewertung des Gesamtsystems dar (Primärenergie-Leistungszahl). In beiden Fällen gilt: je höher die Leistungszahl, desto geringer der Primärenergiebedarf. Betonkerntemperierung mit Erdsonden oder Rückkühlwerken mit freier Kühlung		 RLT-Klimaanlagen mit elektr. Kompressionskältemaschinen 				 Umluftkühlung mit Splitgeräten							 Mechanische Nachtlüftung								 Leistungszahl 10 bis 12 Leistungszahl 2,5 bis 4,0 Leistungszahl 2,5 bis 3,0 Leistungszahl 6 bis 30

Effizienzkriterien Aufgrund der Vielzahl von technischen Ansätzen und Anwendungsbereichen im Bereich der Klimatisierung lassen sich dort keine allgemeingültigen Grenz- und Zielwerte formulieren. Der Effizienznachweis erfolgt deshalb in der Form, dass Planungsergebnisse offen gelegt und mit anderen Objekten verglichen werden. In der Planungspraxis haben sich zwei Kenngrößen als besonders aussagekräftig erwiesen: 	 Die Anlagenaufwandszahl: diese gibt den Energieaufwand pro Dienstleistungseinheit an 	 (z.B. pro m3 bereitgestellter Luft, pro kWh abgeführter Wärme oder pro Liter zugeführtem Wasser). 	 Sie gibt an, wie effizient die Anlage bei dem vorgegebenen Nutzungsprofil arbeitet. 	 Dieser Wert kann mit anderen Anlagen dieses Typs verglichen werden. 	 Die zweite Kenngröße, der nutzflächenspezifische Energieeinsatz ist dagegen ein Wert, der sich mit anderen Gebäuden gleicher oder ähnlicher Nutzung vergleichen lässt.

	

4.2.8	 Kennwerte Kühlung Die SIA 380/4 setzt für die Berechnung des Zielwerts für Systemanforderungen eine Leistungs-/Arbeitszahl für Kältemaschinen von 3,5 an.

Tab. 13 	 Empfehlung für die Arbeitszahl von Kältemaschinen nach [SIA 380/4]

Arbeitszahl für Kältemaschinen
3,5 und besser

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 38

4.3	

Zusammenfassung und Empfehlungen

Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sind integraler Bestandteil von Passivhäusern, um hygienische Raumluftverhältnisse bei minimalen Lüftungswärmeverlusten zu sichern. Um den projektierten Stromverbrauch zu minimieren, sind zunächst die planerischen Voraussetzungen zu erfüllen. 	 Sorgfältige Dimensionierung durch Abklärung des genauen Bedarfs, Optimierung der Luftwechselraten, 	 Minimierung der Druckverluste in Lüftungskanälen und Anlagenkomponenten, 	 Wahl eines auf die Anlage abgestimmten Ventilators mit gutem Wirkungsgrad und geringem Stromverbrauch 	 (< 0,21 W/(m3/h) pro Ventilator), 	 Sorgfältige Filterdimensionierung und regelmäßige Filterwartung/-austausch, 	 Installation einer bedarfsangepassten Ventilator- und Raumvolumenstromregelung, 	 Prüfung der Effizienzverbesserung durch die Nutzung regenerativer Energiequellen 	 (z.B. Erdwärmetauscher, Solarwärme), 	 Einsatz eines Lüftungssystems mit Wärmerückgewinnung mit hohem Rückgewinnungsgrad (> 75 Prozent) 	 bei dichter Gebäudehülle, 	 regelmäßige Wartung und regelmäßiger Filterwechsel, 	 Bereitstellung von Dokumentationsunterlagen, 	 Nutzereinweisung.

Kühlung und Befeuchtung sollten auf Sondernutzungszonen beschränkt bleiben. Vor der Installation von Kältegeräten müssen zunächst Maßnahmen zur Minimierung des Kältebedarfs getroffen werden. Hierfür sind bereits in einer frühen Planungsphase die Voraussetzungen zu schaffen. 	 Die Verwirklichung eines integralen Gesamtkonzepts schafft die Voraussetzungen für einen möglichen Verzicht auf Kühlung. 	 Zu einem funktionierenden Gesamtkonzept mit notwendiger Kühlung gehören auch organisatorische 	 Maßnahmen wie die Orientierung von zu kühlenden Räumen gegen Norden und die Kopplung des 	 Kühlbetriebs an einen aktiven Sonnenschutz und geschlossene Fenster. 	 Die Temperatur in Serverräumen sollte nicht tiefer gewählt werden als erforderlich, 26°C ist in aller 	 Regel vertretbar/u.U. Rackkühlung. 	 Für Kühlung und Befeuchtung muss die Systemauswahl vom Planer aufgrund des Nutzungsprofils und 	 der Randbedingungen begründet werden. 	 Solare und andere regenerative Kühlsysteme (z.B. Absorptionskälte aus Fernwärme) sollten stets untersucht werden. 	 Die Anlagenaufwandszahl und der flächenspezifische Energieeinsatz sollten für alle Planungen 	 nachgewiesen werden. 	 Bei einer Notwendigkeit von RLT-Klimaanlagen sollte die Auslegung auf Mindestaußenluftraten nach 	 [DIN EN 13779] und [ASR 6] erfolgen. Falls die Kühllast höher ist, als mit der Mindestluftrate abgeführt 	 werden kann, sollte die Klimatisierung vorrangig mit wasserführenden Kühlsystemen ergänzt werden. 	 Regelmäßige (jährliche) Messungen, besser noch kontinuierliche Messungen, zur Optimierung des 	 Anlagenbetriebs sollten vorgesehen werden. 	 Der Betrieb der aktiven Kühlung sollte immer in Kombination mit freier Kühlung erfolgen. 	

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 39

5.	 Beleuchtung

5.1	

Technische Eckdaten

Die Anteile am Stromverbrauch, die für die Beleuchtung in den einzelnen Sektoren eingesetzt werden, sind durchaus beachtlich, bundesweit wird von etwa 15 Prozent des Stromverbrauchs ausgegangen.

Tab. 14 	 Anteil Beleuchtung am Stromverbrauch in den Sektoren [Potenziale Effizienz]

Verbrauch TWh/a
Gewerbe, Handel, Dienstleistung Privathaushalte Industrie gesamt 38 14 19 71

Anteil der Beleuchtung am gesamten Stromverbrauch v.H.
28 10 9 15

Für Büros und gewerbliche Flächen sind schon seit vielen Jahren Leuchtstofflampen übliche Lichtquellen. Durch die Optimierung der Lichtfarben sowie die zahlreichen in den letzten Jahren entwickelten Bauformen hat sich das Anwendungsfeld für Energiesparlampen respektive Kompaktleuchtstofflampen sehr verbreitert. In den letzten Jahren sind LED (Light Emitting Diode) hinzugekommen, ein Leuchtmittel auf Halbleiterbasis, das aufgrund seines Funktionsprinzips besonders langlebig ist. Ein Maß für die Effizienz verschiedener Leuchtmittel ist der Lichtstrom pro Watt eingesetzter Leistung, die Lichtausbeute. Wichtige Kenndaten für die Auswahl von Leuchtmitteln sind in der nachfolgenden Tabelle für verschiedene Lampen dargestellt.

Tab. 15 	 Kenndaten verschiedener Leuchtmittel [Allgemeinstrom 09]

Leuchtmittel im Vergleich
Elektrische Leistung (W) Lichtstrom (Lumen) 90 - 3.150 280 - 4.350 460 - 9.200 Lichtausbeute (lm/W) 5 - 16 5 - 17 13 - 23 Mittlere Lebensdauer (h) 1.000 2.000 2.000
Gebrauch

Temperaturstrahler

Glühlampen (Standard) Hochvolt-Halogenlampen 230V Xenon Halogenlampen 230V

15 - 200 60 - 250 33 - 400

Allgemeinbeleuchtung Allgemeinbeleuchtung Allgemeinbeleuchtung, Akzentbeleuchtung, Bildbeleuchtung Allgemeinbeleuchtung, Akzentbeleuchtung, Bildbeleuchtung Allgemeinbeleuchtung, Akzentbeleuchtung, Bildbeleuchtung Anzeigen, Effekt-, Akzent-, Orientierungsbeleuchtung

Niedervolt-Halogenlampen 12V

5 - 100

60 - 2.300

12 - 21

2.000

IRC Niedervolt-Halogenlampen 12V

25 - 65

500 - 1.700

20 - 26

5.000

LED

LED (weiß, 1 Stück)

0,7 - 1,5

ca. 20

30 - 60

50.000

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 40

Elektrische Leistung (W) Energiesparlampen – Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem EVG Kompaktleuchtstofflampen ohne integriertes EVG Halogen-Metalldampflampen 5 - 23

Lichtstrom (Lumen) 100 - 1.500

Lichtausbeute (lm/W) 33 - 65

Mittlere Lebensdauer (h) 10.000 - 15.000

Gebrauch

Allgemeinbeleuchtung

5 - 55

250 - 4.800

50 - 88

k. A.

Gewerbliche Beleuchtung, Keller, Flure Anstrahlungen, Sportstätten, Industriehallen Innen- und Außenbeleuchtung mit schwierigem Zugang: Tunnel, Industriehallen, Straßenbeleuchtung Allgemein-, Arbeitsgewerbliche Beleuchtung, Möbel-, Bildbeleuchtung Straßen, Trainingsbeleuchtung, Industriebeleuchtung, bes. Ausführungen auch für Akzent- und Verkaufsbeleuchtungen Häfen, Tunnel, Fußgängerüberwegen, Objektschutz, Überwachungskameras

35 - 400

3.300 36.000 3.500 12.000

60 - 100

6.000

Gasentladungslampen

Induktionslampen

55 - 165

65 - 80

60.000

Leuchtstofflampe

14 - 80

1.350 7.000

52 - 104

9.000 - 16.000

Natriumdampf-Hochdrucklampen

35 - 600

1.300 90.000

39 - 150

8.000

Natriumdampf-Niederdrucklampen (gelbes Licht)

18 - 180

1.770 32.500

98 - 181

8.000

Die Angaben in der Tabelle beziehen sich auf in 2010 marktgängige Modelle; einzelne LED-Lampen sind bereits mit 60 lm/W erhältlich, allerdings im sehr hochpreisigen Segment. Im Labor sind bereits LED mit 150 lm/W und mehr gemessen worden, diese werden in wenigen Jahren marktverfügbar sein – daher lohnt es sich hier, regelmäßig auf das Angebot zu schauen. Auch für Leuchtmittel gilt die Einstufung in die Effizienzklassen A bis G, wie es bereits von Haushaltsgroßgeräten gut bekannt ist. Es empfiehlt sich beim Neukauf Lampen mit EU-Label A zu wählen. Wenn Glühlampe, Halogenlampe und Kompaktleuchtstofflampe gleicher Helligkeit in verschiedenen Leistungsstufen miteinander verglichen werden, ergibt sich die nachfolgend gezeigte Leistungsabstufung. Es lohnt sich daher, Glühlampen durch Kompaktleuchtstofflampen zu ersetzen, schon allein wegen des Rückgangs der Wärmelast.

Tab. 16 	 Vergleich verschiedener Leuchtmittel bei jeweils gleicher Helligkeit [Allgemeinstrom 09]

Herkömmliche Glühlampe
25 W 30 W/40 W 60 W 75 W 100 W 150 W

Halogenlampe (klar)
18 W 28 W 42 W 52 W 70 W 105 W

Kompaktleuchtstofflampe (matt)
5W 7W 11 W 15 W 20 W 30 W

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 41

5. Beleuchtung

Im Leitfaden Elektrische Energie werden Kennwerte für die installierte Lampenleistung pro Fläche genannt [LEE 2000]:

Tab. 17 	 Spezifische Lichtleistung bei unterschiedlicher Beleuchtungsstärke 		 (PB,e Leistungswert Beleuchtung einfach, PB,v verbessert) [LEE 2000]

Nennbeleuchtungsstärke
50 lx 100 lx 300 lx 500 lx 750 lx 1000 lx

Flächenspezifische installierte Lampenleistung einfacher Richtwert pB,e Verbesserter Richtwert pB,v
3.2 W/m² 4.5 W/m² 10.0 W/m² 15.0 W/m² 20.0 W/m² 25.0 W/m² 2.5 W/m² 3.5 W/m² 7.5 W/m² 11.0 W/m² 16.0 W/m² 21.0 W/m²

Die Stadt Heidelberg schreibt als Anforderungen an ihre eigenen Gebäude den „verbesserten Richtwert“ vor [Stadt Heidelberg 2010]. EVG (elektronische Vorschaltgeräte) sollten aufgrund des besseren Wirkungsgrads, der längeren Lebensdauer der Leuchtmittel, der besseren Schaltfestigkeit und der Abwesenheit von Flackern grundsätzlich eingesetzt werden. Moderne Energiesparlampen mit elektronischem Vorschaltgerät haben eine hohe Schaltfestigkeit; manche Modelle (Treppenhauslampen) sind selbst bei Schaltvorgängen an der warmen Lampe stabil, wenn dies auch in der Regel eher zu vermeiden ist. Besonders LED sind sehr schaltfest. Aufgrund einer EU-Richtlinie sind seit September 2009 die ersten Glühlampen aus der Produktion genommen worden, weitere Lampengruppen werden folgen [UBA 09].

Abb. 11 	Auslaufen ineffizienter Leuchtmittel gemäß EU-Richtlinie [UBA 09]

Das Aus für Glühlampen
jeweils zum 1. September 2009 Wert 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Mattglaslampen
herkömmliche Glühlampen und Halogenglühlampen > 10

Klarglaslampen
herkömmliche Glühlampen besonders niedriger Effizienz > 10 > 75 Standardglühlampen* sowie Halogenglühlampen niedriger Effizienz > 60 > 40 > 10 Halogenglühlampen mittlerer Effizienz Halogenglühlampen hoher Effizienz > 10 alle Umweltbundesamt

* mit Standardkolben, E27-Sockel, Lebensdauer 1.000 Stunden ohne Kryptonfüllung

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 42

Neben der Effizienz der eingesetzten Lampe ist auch der Leuchtenwirkungsgrad, der das Verhältnis des von der Leuchte abgegebenen Lichtstroms zum Lichtstrom der in der Leuchte eingesetzten Lampen wiedergibt, ein wichtiger Faktor für einen guten Energienutzungsgrad einer Beleuchtungsanlage. Als Ziel ist hierfür ein Wert von 80 Prozent eine realistische Kenngröße, wie es auch im Energiekonzept der Stadt Heidelberg von 2010 gefordert wird [Stadt Heidelberg 2010]. Als Regeleinrichtungen für die Beleuchtung sind sowohl Präsenzregelungen (Bewegungsmelder) als auch tageslichtabhängige Regelungen verfügbar sowie Kombinationen hiervon. Gerade bei hocheffizienten Leuchten empfiehlt sich deren Einsatz, da je nach Tageslichteinfall kaum mehr wahrgenommen wird, dass die Beleuchtung noch zusätzlich in Betrieb ist und daher nutzerseitig keine Regelung erfolgt. Diese Sensoren erlauben je nach Arbeitsplatzanforderungen oder auch Sehvermögen der MitarbeiterInnen unterschiedliche Schaltschwellen einzustellen. Auch auf Änderungen an der Arbeitsplatznutzung kann somit eingegangen werden.

Tab. 18 	 Erforderliche Beleuchtungsstärke bei verschiedenen Sehaufgaben [DIN EN 12464-1]

Tätigkeit	 Sektor Büro
Schreiben, Schreibmaschine schreiben, Lesen, Datenverarbeitung	 Ablegen, Kopieren, Verkehrszonen (im Büro)	 Technisches Zeichnen	 CAD-Arbeitsplätze	 Besprechungsräume	 Empfangstheke	 Kantinen, Teeküchen	

Beleuchtungsstärke (Lux)	 Farbwiedergabeindex (Ra)

500			 300			 750			 500			 500			 300			 200			

80 80 80 80 80 80 80

Öffentliche Bereiche
Eingangshallen	 Garderoben	 Umkleideräume	 Verkehrsflächen, Flure	 Treppen, Rolltreppen, Fahrbänder	 100			 200			 300			 100			 150			 80 80 80 80 40

Sektor Verkauf
Verkaufsbereich	 Kassenbereich	 Packtisch	 Versand- und Verpackungsbereiche	 Vorrats- und Lagerräume	 300			 500			 500			 300			 100			 80 80 80 60 60

Sektor Ausbildungseinrichtungen
Übungsräume und Laboratorien	 Räume für technisches Zeichnen	 Hörsäle	 Unterrichtsräume für Erwachsenenbildung	 500			 750			 500			 500			 80 80 80 80

Sektor Laboratorien
Allgemeinbeleuchtung	 Farbprüfung	 500			 1000			 80 90

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 43

5. Beleuchtung

Je nach Sehaufgabe ist eine angemessene Beleuchtungsstärke vorzusehen, die DIN EN 12464-1 gibt hierzu umfangreiche Vorgaben, Tab. 18 zeigt einen Auszug. Neben dem erforderlichen Lichtstrom ist auch eine geeignete Farbwiedergabe notwendig, gemessen durch den Farbwiedergabeindex Ra. Üblicherweise ist ein Index von 80 ausreichend, für Nebenflächen von 60, er sollte bei anspruchsvollen Sehaufgaben, vor allem dort, wo Farbunterscheidungen wichtig sind, 90 betragen. Generell wird empfohlen, helle Oberflächen in den Räumen vorzusehen, um den Stromverbrauch für Beleuchtung niedrig halten zu können. Bei hohen Räumen wird durch abgehängte Leuchten die Lichtpunkthöhe reduziert, um mit niedriger Lichtleistung auf ausreichende Leuchtdichte auf der Arbeitsfläche zu kommen. Ein großer Abstand zwischen Leuchte und Arbeitsfläche erhöht die Verluste durch Lichtanteile, die nur das Umfeld erhellen. Die Beleuchtung soll, um unnötige Ermüdung des Auges zu vermeiden, so ausgelegt sein, dass der Helligkeitskontrast zwischen Flächen, die gleichzeitig im Blickfeld sind, nicht zu groß wird. In der Praxis bedeutet das, dass in der Regel die Umgebung im Umkreis von 1/2 m rund um die eigentliche Sehaufgabe eine Helligkeitsstufe niedriger ausgeleuchtet sein kann, also bei 500 Lux auf der Arbeitsfläche 300 Lux im Umfeld [Lichtklima]. Auch verschiedene Regelsysteme können den Lichtstromverbrauch reduzieren. Z.B. wurde in einer Studie aus Bremen [HB-BEI 07] gemessen, dass in Bildungseinrichtungen (Seminarräumen) durch den Einsatz von Gebäudebustechnik eine Einsparung am Lichtstromverbrauch von etwa einem Viertel erreicht werden kann. Es wurde über Präsenzmelder, Helligkeitssensoren und Dimm-Aktoren eine bedarfs- und nutzungsabhängige Beleuchtung realisiert. Das Bus-System diente gleichzeitig zur Heizungsregelung. Energietechnisch optimal ist es, wenn Licht als bewusste Nutzerentscheidung eingeschaltet wird, das Ausschalten bzw. Dimmen jedoch automatisch erfolgt, geregelt durch Tageslichtsensor sowie Präsenzmelder. Automatisches Einschalten kann den Stromverbrauch erhöhen, wenn subjektiv von Seiten der Anwesenden noch keine Beleuchtung erforderlich scheint. Grenzwerte für die Beleuchtungsstärken verschiedener Nutzungsarten sind in Tab. 19 (aus [LEE2000]) angegeben. Die dort vorgeschlagenen Grenzwerte sind nur sinnvoll unter Zugrundelegung der Standard-Nutzungszeiten und – Beleuchtungsstärken. Für die Berechnung wird ein Tageslichtanteil an der Beleuchtung benötigt, der ebenfalls mit Hilfe des LEE aus dem Tagelichtquotienten berechnet werden kann. Der Tageslichtquotient kann mit Hilfe der DIN 5034 oder einer Tageslichtsoftware ermittelt werden.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 44

Tab. 19 	 Richt- und Grenzwerte für Beleuchtungsstrom aus dem Leitfaden Elektrische Energie im Hochbau (LEE 2000) 		 (übernommen aus SIA 380/4)

Nutzungsart

Nutzungszeit
[h/a]

Nennbeleuchtungsstärke [Lux]
300 500 500 750 300 500 500 	 300 	 300 300+**) 5W/m²	 200 200 200 	 200	 200 	 100 100 100 100 200 	 300 300 100 100

Tageslichtnutzung*)
	 überwiegend zum Teil ohne ohne überwiegend zum Teil ohne 	 zum Teil 	 ohne ohne 	 überwiegend zum Teil ohne 	 überwiegend 	 überwiegend 	 überwiegend ohne 	 ohne ohne ohne überwiegend zum Teil 	 ohne ohne

Nutzungsfrequenz 	
dauernd dauernd dauernd dauernd	 häufig häufig häufig	 häufig 	 dauernd dauernd 	 häufig häufig häufig		 	

Grenzwert gB
[kWh/m²a] 10 22 40 55 7.5 15 30 10 35 55

Zielwert zB
3.5 12 25 35 3 8 20 5.5 25 42

[kWh/²a]	

Büro

2750 	

Großraumbüro Schulraum 2000 	

Sporthalle Verkauf	

2000 	 3600 	

Restaurant 	

3600 	

9 13 16 3.5 10

6 7 11 2 5 1.8 8 1.0 2.5 11 3.5 8 7.5 18

Hotelzimmer Bettenzimmer	 Verkehrsflächen	

2000 	 8760	 2750	

Lager	

2750	

häufig häufig 	 wenig häufig dauernd	 dauernd dauernd häufig häufig

4.5 12 2.2 4.5 18 10 15 12 28

Werkstatt	

2750	

Parkgeschosse

2750***) 6500****)

*) 	 	

überwiegend mit Tageslicht bedeutet: Raumtiefe < 5m und Verhältnis Fenster- zu Bodenfläche > 30% zum Teil mit Tageslicht bedeutet: Raumtiefe > 5m oder Verhältnis Fenster- zu Bodenfläche < 30%

**) 	 Mit zusätzlicher Dekorationsbeleuchtung. ***) 	 Parkgeschosse in Büro- oder Gewerbebauten: Nutzungsstunden der zugehörigen Hauptnutzung ****) 	öffentliche Parkhäuser

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 45

5. Beleuchtung

5.2	

Beleuchtung am Arbeitsplatz

Hocheffiziente Beleuchtungssysteme können mit einer installierten Leistung von 8 W/m² bis 12 W/m² auf Tischhöhe eine Beleuchtungsstärke von 500 Lux erzielen. Vorteilhaft ist die Kombination von Präsenzmelder und Helligkeitssensor. Direkt- und Indirektanteile von Leuchten können je nach Abstand vom Fenster variiert und damit den Anforderungen optimal nachgefahren werden [BINE 16/09]. Im Vergleich zu einer konventionellen Lichtschaltung mit Wandschalter kann im Bürobereich ein Abwesenheitssensor etwa 30 Prozent einsparen. Wird zusätzlich tageslichtabhängig gedimmt, kann der Stromverbrauch für die Beleuchtung um etwa 2/3 verringert werden [Bay LA Umwelt 2008]. Wichtig für eine gute Nutzung des Tageslichts ist eine ausreichende Fensterfläche und nach Möglichkeit der Verzicht auf einen Fenstersturz. Gerade das durch den oberen Fensterteil einfallende Licht sorgt für Helligkeit in der Raumtiefe. Kaum einen Einfluss auf den nutzbaren Tageslichtanteil hat hingegen die unterhalb der Tischebene befindliche Fensterfläche [Bay LA Umwelt 2008]. Für den Blendschutz sind Lamellenstores mit unterschiedlich ausgebildeten Lamellen hilfreich, die im oberen Bereich des Fensters einfallendes Licht gegen die (helle) Decke reflektieren, so dass auch in der Raumtiefe trotz Einsatz des Sonnenschutzes ausreichend Tageslicht vorhanden ist. Andernfalls kann die kontraproduktive Situation eintreten, dass an einem hellen Sonnentag Strom für die Beleuchtung erforderlich ist, weil Teile der Bürofläche nicht ausreichend ausgeleuchtet werden. Leuchten sollten turnusmäßig gereinigt werden. Durch Verschmutzung nimmt der Leuchtenwirkungsgrad kontinuierlich ab. Daher sollte dieser Arbeitsschritt in einen Wartungsplan für Hausmeister aufgenommen werden.

5.3	

Beleuchtung im Wohnbereich

Generelle Aussagen sind in diesem Sektor schwierig, da die Nutzung der Räume stark variiert. Analog wie im Bürobereich sollte es jedoch möglich sein, auf Tischhöhe eine Helligkeit von 500 Lux mit einer spezifischen Leistung für die Beleuchtung von 8 bis 12 W/m² bereitzustellen. In der Regel werden im Wohnbereich verschiedene Nutzungsbereiche auch jeweils unterschiedliche Anforderungen haben, so dass nur einige übergreifende Aussagen aufgeführt werden: 	 Helle Oberflächen sind für einen effizienten Einsatz des Lichtstroms vorteilhaft. 	 Gerichtetes Licht auf Arbeitsflächen mit höherer Sehanforderung ist sehr viel effizienter als eine sehr 	 helle Allgemeinbeleuchtung. 	 Deckenfluter sind nur bei hellen Decken eine geeignete Variante für eine Grundbeleuchtung. Sie sollten mit 	 Energiesparlampen oder LED ausgestattet werden. Lampen mit mehreren hundert Watt Lichtleistung, wie 	 zeitweilig sehr oft im Handel vorzufinden, konterkarieren viele Sparmaßnahmen an anderer Stelle. 	 Gelegentlich, je nach Nutzungsanforderungen, kann auch im Wohnbereich ein Bewegungsmelder eine 	 wirtschaftliche Anschaffung sein.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 46

5.4	

Dekorationsbeleuchtung im Verkauf

Für gerichtete Beleuchtung im Verkauf werden meist Halogen-Spots verwendet. Zunehmend kommen auch LEDLampen auf den Markt, die ähnlich gut gerichtetes Licht und neutralweiße Lichtfarbe liefern und zudem sehr viel effizienter sind. Bei nicht zu großem Abstand zwischen dem beleuchteten Gegenstand und der Lichtquelle bieten auch die heute am Markt erhältlichen LED gute Lösungen an, für größere Abstände ist in Kürze mit geeigneten Modellen zu rechnen. Derzeit sind LED noch vergleichsweise teuer, jedoch trotzdem wirtschaftlich, es ist mit einem weiteren Sinken des Anschaffungspreises zu rechnen. Wenn keine andere Lösung verfügbar, sollten mindestens Halogenlampen mit IRC-Beschichtung (Infrared Coated) gewählt werden. Sie sind um etwa ein Viertel effizienter als die herkömmlichen Modelle. Die Beschichtung bewirkt, dass ein geringerer Anteil des erzeugten Lichts als Wärmestrahlung durch die Verspiegelung nach hinten verloren geht. Zudem erhöht dieser reflektierte Wärmeanteil die Temperatur des Glühfadens weiter. Häufig kann dann z.B. statt einer 50 W-Lampe eine mit 35 W gewählt werden.

5.5	

Kennwerte Beleuchtung

Der genannte Kennwert für die installierte Lichtleistung sollte nicht überschritten werden (Lichtpunkthöhe 2,5 bis 2,8 m, helle Oberflächen vorausgesetzt). Es sollten Leuchtmittel mit einer Lichtausbeute von mindestens 60 Lumen pro Watt eingesetzt werden.

Tab. 20 	 Kennwert nach [LEE 2000] und Angaben der Lampenhersteller

Maximal installierte Lichtleistung
8 bis 12 W/m²

Mindest-Lichtausbeute
60 Lumen pro Watt

Leuchtenwirkungsgrad
80%

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 47

5. Beleuchtung

5.6	

Zusammenfassung und Empfehlungen

Eine sehr umfangreiche Zusammenstellung von Einsparmöglichkeiten an der Beleuchtung wird in der nachstehenden Tabelle gezeigt. Bei der erwähnten Öko-Aus-Funktion kann z.B. ein zeitgesteuertes Treppenhauslicht durch ein zweites Drücken des Lichtschalters vorzeitig wieder ausgeschaltet werden. Der Wirkungsgrad von Leuchten sollte bei 80 Prozent liegen. Leuchten sollten turnusmäßig gereinigt werden, da der Leuchtenwirkungsgrad durch Verschmutzung kontinuierlich abnimmt.
Tab. 21 	 Einsparmöglichkeiten beim Lichtstromverbrauch; nach [Allgemeinstrom 09]
Allgemein -	 -	 -	 	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 Leuchtmittel mit sehr guter Lichtausbeute (oberhalb 60 Lumen pro Watt), insbesondere bei 	anger Brenndauer l Leuchtmittel der Effizienzklasse A wählen Leuchtmittel mit langer Standzeit (LED), speziell an schwer erreichbaren Orten und dort, wo Personalkosten beim Austausch entstehen Schaltfeste Leuchtmittel Leuchten mit guter Lichtlenkung Einsatz von EVGs optimierte Zeitautomatik Einsatz von Helligkeitssensoren und Bewegungsmeldern helle Gestaltung von Oberflächen größtmögliche Ausnutzung des Tageslichts (in Abstimmung mit thermischen Erfordernissen) Energieeffiziente Leuchtmittel mit hoher Schaltfestigkeit und schneller Helligkeit Verzicht auf Orientierungsbeleuchtung Zeitautomatik mit möglichst kurzer Brenndauer Öko-Aus-Funktion: Einbezug des Bewohners in Stromsparprozess Bei vielen Wohneinheiten: Helligkeitssensor und Bewegungsmelder, ggf. Etagen- bzw. Zonenverbund

Treppenhaus und Flure

Wenig frequentierte Räume (z.B. Heizungsraum, Hausanschussraum …) Viel frequentierte Räume (z.B. Fahrradkeller, Waschmaschinenraum …) Gemeinschaftsräume z. B. Festräume Eingänge

-	 Individuelle Ein-/Ausschaltung -	 ggf. Zeitautomatik -	 Zeitautomatik -	 Öko-Aus-Funktion: Einbezug des Nutzers in Stromsparprozess -	 ggf. Bewegungsmelder -	 Individuelle Ein-/Ausschaltung -	 ggf. Lichtszenen- gesteuerte Beleuchtung als Kombination von Allgemein- und Stimmungsbeleuchtung -	 Zeitautomatik -	 ggf. Bewegungsmelder -	 alternativ: Dauerhaft gedimmte Beleuchtung, volle Leuchtkraft bei Bewegungsvermerk System 1: -	 Tageslichtgesteuerte dauerhafte Orientierungsbeleuchtung -	 evtl. Einsatz solargespeister Beleuchtung System 2: -	 Tageslichtgesteuerte Beleuchtung, Bewegungsmelder System 3: -	 Tageslichtgesteuerte, dauerhafte gedimmte Beleuchtung, volle Leuchtkraft bei Bewegungsvermerk System 4: -	 Bewegungsbegleitende Beleuchtung (Zonenverbund) -	 Einsatz energieeffizienter Leuchtmittel (z. B. LED`s) -	 Tageslichtgesteuert, mehrere Stunden Nacht-Aus -	 Einsatz energieeffizienter Leuchtmittel -	 evtl. Betrieb auf geminderter Leistung -	 Bewegungs- und Zeitautomatik (Carports/Garagen) -	 Zeitautomatik (kurze Beleuchtungszeit) -	 ggf. Bewegungsmelder -	 evtl. energieautarkes System mit Solarzelle -	 Einsatz von besonders effizienten Leuchtmitteln mit langer Lebensdauer

Wege

Architektonische Akzentbeleuchtung Parkplätze

Müllsammelstelle

Durchgänge

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 48

6	 Informations- und Kommunikationstechnik

6.1	

Rechenzentren und Serverräume

6.1.1	 Determinanten für den Stromverbrauch Eine EU-geförderte Studie eines Konsortiums von deutschen, österreichischen und französischen Instituten und Firmen kam 2008 zu dem Ergebnis, dass in der EU-27 (EU aller 27 Mitglieder) im Jahr 2006 knapp 40 TWh Strom für Speicher, Netzwerkkomponenten und Infrastruktur in Rechenzentren verbraucht wurde, zudem etwa 17 TWh für die Server [Efficient Servers 08]. Die Studie unterscheidet drei Szenarien für die Verbrauchsentwicklung: 	 Der Verbrauch verdoppelt sich binnen 5 Jahren (Szenario „Business as usual“) – falls keine steuernden 	 Maßnahmen unternommen würden, 	 er steigt um etwa ein Drittel (Szenario „Moderate“) – falls politische Aktivitäten erfolgen, oder 	 er nimmt um gut 10 Prozent ab (Szenario „Forced“) – falls umfangreiche politische Aktivitäten 	 unternommen werden. Dies zeigt die Breite der technischen Möglichkeiten auf, die erst recht auf der lokalen 	 Ebene gilt. Die Kosten für die Energie im Betrieb und die Kühlung summieren sich über die Standzeit von Rechenzentren mittlerweile auf gleich hohe oder höhere Beträge wie die Anschaffungskosten [Energy2.0 Kompendium 2008]. Eine Verbrauchsreduktion um etwa ein Drittel ist erreichbar durch stromeffiziente Komponenten (Speicher, CPU, Lüfter und Stromversorgung). Mehrkosten der Bauteile können durch reduzierte Betriebskosten an der Rechnereinheit sowie der notwendigen Infrastruktur für Lüften und Kühlen binnen eines Jahres amortisiert werden. Multi-Core-Prozessoren bieten mehr Rechenleistung pro installiertem Watt elektrischer Leistung. Mit gleichem Leistungsbezug und gleichen Betriebskosten können diese mehr Klienten versorgen als die herkömmliche Bauart. Werden Rechner jeweils nur für bestimmte Aufgaben vorgehalten, wie heute vielfach üblich, sind sie in der Regel relativ schlecht ausgelastet. Auch bei Teillast ziehen sie immer noch elektrische Leistungswerte in Höhe von etwa 85 bis 90 Prozent gegenüber dem Normalbetrieb. Ein Server kann virtuell in mehrere unabhängige Server aufgeteilt werden, die je für spezielle Aufgaben eingesetzt werden. Diese Virtualisierung von Servern kann sowohl Investitionsvolumen wie auch Betriebskosten verringern, indem weniger Anlagen benötigt und diese sehr viel besser ausgelastet werden [Energy2.0 Kompendium 2008]. Effizientere Server benötigen geringere Kühlleistung bei gleicher Rechenleistung, dies reduziert die TGA-Investitionen wie auch die erforderliche Betriebsenergie. In hoch verdichteten Rechnereinheiten kann es sinnvoll sein, statt Luftkühlung auf wassergekühlte Racks zu setzen. Bei guter und konsequenter Planung können auch die herkömmlichen Luftkühlungssysteme deutlich optimiert werden, indem Fehlluftraten reduziert, Kalt- und Warmluftgang sorgfältig getrennt geführt und Hochtemperaturnester vermieden werden. Wesentlich ist, auf welche Solltemperatur abgezielt wird. Veröffentlichungen aus der Schweiz gehen davon aus, dass in der Regel eine Raumtemperatur von 26°C für die Rechner unschädlich ist [26°C]. Ersparnisse am Kühlenergieeinsatz von bis zu 40 Prozent gegenüber einer Zieltemperatur von 22°C sind realisierbar. Wie erwähnt, müssen allerdings Hot Spots durch das Design der Rechnerschränke sowie eine geeignete Luftführung vermieden werden. Zudem gibt es Planungsansätze, die Abwärme aus den Rechnerräumen anderweitig in die Versorgungsstruktur einzubauen, z.B. über Wärmetauscher in die Warmwasserbereitung.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 49

6. Informations- und Kommunikationstechnik

6.2	

Informations- und Kommunikationstechnik dezentral

6.2.1	 Stromverbrauch am Arbeitsplatz Geräte der Informations- und Kommunikationstechnik sind in Bürogebäuden für etwa 40 Prozent des Stromverbrauchs verantwortlich. Das Spektrum an Geräten sowie deren Effizienz verändert sich mit hoher Geschwindigkeit, gleichzeitig werden die Geräte schon nach wenigen Jahren durch die neue Generation ersetzt. Daher ist eine aktuell nachgeführte internetbasierte Datenbank hier das Mittel der Wahl, um jederzeit ein effizientes Gerät auffinden zu können. Genannt seien hier vorrangig www.topten.ch, www.ecotopten.de und www.stromeffizienz.de/ dienstleister-oeffentliche-hand.html. Eine ungefähre Einschätzung, in welcher Größenordnung der Stromverbrauch von Bürogeräten liegt und welche Geräte dominant im Verbrauch sind, vermittelt die nachfolgende Grafik (bezogen auf 240 Arbeitstage pro Jahr). Insbesondere ist auch interessant, wie hoch der Anteil des Stromverbrauchs im ungenutzten Zustand ist; dies können bis zu 90 Prozent sein [PC-Arbeitsplatz]. Der PC dominiert den Stromverbrauch am Arbeitsplatz und hat gleichzeitig hohe Anteile ungenutzter Laufzeit. Daher ist dies ein Angriffspunkt, an dem schnell und ohne bzw. mit geringen Investitionen eine Verbrauchsverringerung erzielt werden kann.

Abb. 12 		Verteilung des Stromverbrauchs am Arbeitsplatz auf die typischerweise vorkommenden Geräte 		 [PC-Arbeitsplatz]

Typischer Stromverbrauch am PC-Arbeitsplatz

Komfort-/Drahtlostelefon* Scanner Faxgerät* Router/Modem* Gemeins. Drucker/Kopierer* Arbeitsplatz-Drucker LCD-Bildschirm Computer (Desktop) 0 50 100 150 200 250 300 350
	 	 davon aktive Nutzung, kWh/Jahr 	 Im Stand-by und Schein-Aus bis zu xy kWh/Jahr

* Anteil an gemeinsam genutzten Geräten

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 50

Einige beispielhafte Verbrauchsangaben für Geräte sind in der folgenden Tabelle genannt:

Tab. 22 	 Vergleich des Strombedarfs von Geräten der Informationstechnik 		 [Herstellerangaben; Stiftung Warentest]

Durchschnittlicher Strombedarf (Watt)
Gerät		 Standard-PC (normal)	 PC mit hoher Anforderung	 Notebook (normal)	 Notebook (für Spiele)	 Röhrenmonitor 21 Zoll	 TFT-Display (beste Geräte)	 Laserdrucker (Stand-by)	 Laserdrucker (Druck)	 Tintenstrahldrucker (Stand-By)	 Tintenstrahldrucker (Druck)	 DSL-Router	 niedrig	 50 	 150	 10 	 30 	 70 	 22 	 2	 250 	 1	 15 	 4	 hoch 150 500 50 100 120 60 20 400 20 80 7

Peripheriegeräte wie Drucker, Fax, Scanner und Kopierer sind seit einiger Zeit in Mehrfunktionsgeräten (MFC) zusammengefasst. Dies spart Produktionsenergie für die Geräte selbst und reduziert die Zahl der Netzteile. Zudem gibt es Geräte mit getrennten Farbkartuschen, so dass je nach Bedarf ersetzt werden kann. Für mehrere Arbeitsplätze kann jeweils ein solches MFC eine günstige Lösung sein. Effiziente Netzteile sind gerade bei diesen dezentralen Anwendungen ein wichtiger Schritt zu effizienterem Stromeinsatz. Aufgrund der EU-weit geltenden EuP-Richtlinie3 dürfen Geräte, die ab 2010 produziert werden, im Stand-by nicht über 2 W verbrauchen; die Grenze liegt bei 1 W, wenn außer der Reaktivierungsfunktion und ggf. einer Anzeige über die Stellung im Stand-by keine weitere Funktion mehr erfüllt wird, wie es z.B. beim TV in der Regel der Fall ist. Ab Anfang 2013 sinken diese Grenzwerte auf 1 Watt respektive 0,5 Watt [EuP 2009]. Selbst-lernende Vorschaltgeräte können verbrauchsreduzierend wirken, indem sie iterativ speichern, zu welchen Zeiten üblicherweise intensive Nutzung, wann seltene Nutzung erfolgt. Entsprechend werden die hiermit geschalteten Geräte zu den passenden Zeiten in Ruhezustand oder Stand-by gesetzt. Solche Vorschaltgeräte gibt es z.B. für Kopierer, aber auch für Kaffeemaschinen. Es gibt auch Modelle, die mit Bewegungssensoren ausgestattet sind und die Geräte einschalten, sobald sich jemand nähert [emt CH], [Power Safer], [Ecoman].

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 51
3

Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP – Energy using Products)

6. Informations- und Kommunikationstechnik

6.3	

Kennwerte Informations- und Kommunikationstechnik

Für Geräte der Informations- und Kommunikationstechnik gilt wie für die Unterhaltungselektronik hinsichtlich des Leistungsbezugs in Stand-by-Stellung die EU-weit geltende EuP-Richtlinie4 für Geräte, die ab 2010 produziert werden.

Tab. 23 	 Anforderungen an die Leistung von Geräten der Informations- und Kommunikationstechnik nach EuP-Richtlinie

Leistung im Stand-by nach EU-Richlinie
für Geräte mit Anzeigefunktion, z. B. Zeit 2 Watt 1 Watt für Geräte ohne weitere Funktion 1 Watt 0,5 Watt Frist zur Einführung derzeit geltend ab 2013

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 52
4

Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP – Energy using Products)

6.4	

Zusammenfassung und Empfehlungen

Die Betriebskosten von Servern inklusive ihrer Kühlung summieren sich über die Standzeit von Rechenzentren mittlerweile auf gleich hohe oder sogar höhere Beträge wie ihre Anschaffungskosten. Der Kühlenergieeinsatz kann durch die Toleranz einer höheren Raumtemperatur und die Verbesserung der Kühlsysteme um bis zu 40 Prozent reduziert werden. Für den Stromverbrauch der übrigen Geräte der Informations- und Kommunikationstechnik sind insbesondere die Verluste in Netzteilen verantwortlich. Aus diesen Tatsachen lassen sich folgende Maßnahmen zur Aktivierung des Einsparpotenzials ableiten: 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 Temperatur in Serverräumen nicht tiefer wählen als erforderlich, 26°C ist in aller Regel vertretbar, solare Einträge vermeiden, effiziente Komponenten verwenden, Server gut ausnutzen, ehe weitere Kapazität installiert wird (Virtualisierung), Abluftführung optimieren, gegebenenfalls mit Wasser kühlen, auch direkt am Geräte-Rack, gegebenenfalls Abwärme nutzen (Brauchwarmwassererwärmung über Wärmetauscher), bei Neuanschaffungen entsprechende Datenbanken mit Werten sparsamer Geräte heranziehen, beispielsweise www.topten.ch, www.ecotopten.de, www.stromeffizienz.de/dienstleister-oeffentlichehand.html, nur Geräte mit effizienten Netzteilen gemäß neuer EU-Richtlinie auswählen: Stand-by-Verbrauch weniger als 1 respektive 0,5 Watt, NutzerInnen auf ihren Einfluss auf den Geräteverbrauch aufmerksam machen, z.B. mit Hinweisschildern, schaltbare Steckdosen/Steckerleisten verwenden, beim PC mit Peripherie ggf. Master-/Slave-Steckerleisten, gemeinsam genutzte Geräte über Zeitschaltuhr oder über selbst-lernende Vorschaltgeräte ausschalten.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 53

7.	 Unterhaltungselektronik

Die Ausstattung der Haushalte mit Geräten der Unterhaltungselektronik (UE) und Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) ist in den letzten Jahren ständig gewachsen, die Nutzung speziell der IKT intensiviert sich laufend. Dies führte dazu, dass der Stromverbrauch in diesem Segment trotz effizienterer Geräte zugenommen hat – ein weiterer Anstieg wird erwartet. Dabei sind die Unterschiede in der Gerätetechnik gerade hier erheblich, die Möglichkeiten zur Einsparung hoch – dies zeigt die folgende Tabelle. Die Entscheidung beim Kauf legt den Stromverbrauch in diesem Segment für die nächsten 5 bis 10 Jahre fest, die üblichen Standzeiten für viele Geräte der Unterhaltungselektronik und Informations- und Kommunikationstechnik. Selbst so ein kleines „Spielzeug“ wie ein digitaler Fotorahmen kann 70 kWh pro Jahr Strom verbrauchen und damit 16 Euro Betriebskosten verursachen. Nicht zu vergessen der Verbrauch von Playstations in den Kinderzimmern. In der Datenbank www.no-e.de/html/unglaublich.html sind Werte zum Stand-by-Verbrauch vieler Unterhaltungselektronik-Geräte aufzufinden [no-e Stand-by].

Tab. 24 	 Spanne des Stromverbrauchs von Unterhaltungselektronik im Stand-by und im Betrieb 		 [Herstellerangaben; Stiftung Warentest]

Unterhaltungselektronik Bandbreite der Stromkosten in Stand-by und im Betrieb Stand-by
Leistung im Betrieb (Watt) Stand-by-Leistung (Watt)

An
Summe (gerundet) 	 (Euro/Jahr) 43 – 383 4 – 22 3 – 11 13 – 30 5 – 18

Stromverbrauch (kWh pro Jahr)

Stromverbrauch (kWh pro Jahr)

Stromkosten ( 	 Euro pro Jahr)

Fernsehgerät (Diagonale mindestens 	 66 cm)	 Receiver/	 Set Top Box	

1 – 30	

19,5	

7 – 214	

2–53,5	

100 – 800	

4,5	

164 – 1314	

41 – 330	

1–9	

19,5	

7 – 64	

2–16	

4 – 15	

4,5	

7 – 25	

DVD-Player	

<1–4	

20,5	

4 – 30	

1 – 7,5 	

6–9	

3,5	

8 – 11	

Videoprojektoren	

0 – 5	

23	

0 – 38	

0 – 9,5	

150 – 250	

1	

50 – 82	

12,5 – 20,5	

Digitale Fotorahmen	

0 – 3	

8	

0 – 9	

0 – 2,5	

5 – 11	

16	

20 – 64	

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 54

Stromkosten (Euro pro Jahr) 2 – 6	 2 – 3	 5 – 16	

Betriebszeit (Std. pro Tag)

Betriebszeit (Std. pro Tag)

Gerät

7.1	

Kennwerte Unterhaltungselektronik

Für Geräte der Unterhaltungselektronik gilt wie für die Informations- und Kommunikationstechnik hinsichtlich des Leistungsbezugs in Stand-by-Stellung die EU-weit geltende EuP-Richtlinie5 für Geräte, die ab 2010 produziert werden. Für manche Fernsehgeräte gibt es seit kurzem einen neuen Betriebszustand, den so genannten Schnellstart-Modus. Das Bild baut sich aus diesem Zustand einige Sekunden schneller auf als aus Stand-by-Stellung. Allerdings sollte man wissen, dass der Strombedarf im Schnellstart-Modus bei von Stiftung Warentest geprüften Modellen sowie nach Angaben der Hersteller selbst zwischen 0,5 (selten), 14 und 29 Watt lag [test 4/2011 und 8/2011, Herstellerangaben]. Umgerechnet bedeutet das, dass ein Gerät mit 25 W Leistungsbezug im Schnellstart-Modus gut 200 kWh Strom nur für diese Funktion verbraucht, wenn es statt in Stand-by-Stellung ganzjährig in diesem Betriebszustand verbleibt. Dies entspricht zusätzlichen Kosten von 50 Euro. Seit Ende 2011 gilt die Einstufung in die Energieeffizienzklassen A bis G auch für Fernsehgeräte. Ein neues Gerät sollte Klasse A haben, mindestens jedoch Klasse B.

Tab. 25 	 Anforderungen an die Leistung von Geräten der Unterhaltungselektronik nach EuP-Richtlinie

Leistung im Stand-by nach EU-Richlinie
für Geräte mit Anzeigefunktion, z. B. Zeit 2 Watt 1 Watt für Geräte ohne weitere Funktion 1 Watt 0,5 Watt Frist zur Einführung derzeit geltend ab 2013

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 55
5

Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP – Energy using Products)

7. Unterhaltungselektronik

7.2	

Zusammenfassung und Empfehlungen

Das vorhandene Einsparpotenzial im Bereich der Unterhaltungselektronik liegt vor allem in der Geräteanschaffung und im Nutzerverhalten, auf welche sich die folgenden Empfehlungen beziehen. 	 Es sollten Informationen über Höhe und Kosten der Stand-by Verluste zur Verfügung gestellt werden. 	 Der Einkauf von Geräten sollte kritisch erfolgen: wird das gewünschte Gerät tatsächlich benötigt; 	 entspricht die technische Leistungsfähigkeit den gegebenen Anforderungen? 	 Bei Neuanschaffungen sollten entsprechende Datenbanken mit Werten sparsamer Geräte herangezogen werden, 	 beispielsweise www.topten.ch und www.ecotopten.de. 	 TV-Geräte mit EU-Label A kaufen. 	 TV-Geräte ohne Schnellstartmodus wählen. 	 Es sollten nur Geräte mit effizienten Netzteilen gemäß neuer EU-Richtlinie ausgewählt werden: 	 Stand-by-Verbrauch weniger als 1 respektive 0,5 Watt. 	 NutzerInnen sollten auf ihren Einfluss auf den Geräteverbrauch aufmerksam gemacht werden, 	 z.B. mit Hinweisschildern. 	 Für vorhandene Geräte mit Stand-by-Bedarf von einigen Watt schaltbare Steckdosen/Steckerleisten verwenden.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 56

8.	 Haushaltsgeräte

8.1	

Kennzeichnung von Haushaltsgroßgeräten

Für Haushaltsgroßgeräte wurde bereits Mitte der 90er Jahre das EU-Label als Kennzeichen für die energietechnische Qualität eingeführt. Mittlerweile ist dessen Aussagekraft allerdings sehr schwach geworden, da in vielen Gerätegruppen (fast) alle Gerätetypen in Klasse A liegen. Daher wurde im Mai 2010 von der EU beschlossen, für Kühl- und Gefriergeräte, für Wasch- und Spülmaschinen zu den bislang genutzten Labelklassen eine Klassifizierung mit A+++, A++ und A+ für die effizientesten Modelle dieser Gerätegruppen zuzulassen. Die Klassen E, F und G entfallen. Ab 2012 müssen die Geräte verpflichtend mit dieser neuen Klassifizierung ausgezeichnet sein. Für Waschtrockner, Wäschetrockner sowie auch für Fernsehgeräte, Umwälzpumpen, Leuchtmittel etc., für die es ebenfalls ein Effizienzlabel gibt, bleibt die Einteilung vorerst bei den Klassen A bis G, soll aber in einiger Zeit ebenfalls in Richtung A+++ nachgeführt werden. Die folgende Abbildung zeigt für Haushaltsgroßgeräte die Verteilung der Geräte auf die verschiedenen Effizienzklassen.

Tab. 26 	 Klassifizierung der derzeit am Markt erhältlichen Haushaltsgroßgeräte nach EU-Label

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 57

8. Haushaltsgeräte

Daher ist es für den Neukauf erforderlich, den spezifischen Energieverbrauch für die sparsamsten Neugeräte zu kennen. Dies kann über die Geräteliste des Niedrigenergieinstituts in Detmold erfolgen, deren Druckversion jährlich aktualisiert wird, zuletzt im Oktober 2011, und die im Internet laufend auf aktuellem Stand gehalten wird (www.spargeraete.de), oder über die Datenbanken von www.ecotopten.de, von www.topten.ch oder über www.stromeffizienz.de/dienstleister-oeffentliche-hand.html. Generell sollte vor jeder Neuanschaffung die Frage gestellt werden, welche Gerätegröße optimal geeignet ist. Beispielsweise ist eine Waschmaschine mit 7 kg Fassungsvermögen trotz sehr guter Energiekennwerte für einen 2-Personen-Haushalt keine gute Wahl, da sie voraussichtlich häufig nur zum Teil beladen betrieben sein wird. In Teillast verschlechtern sich die Kennwerte, trotz elektronischer Optimierungsprogramme steigen Energie- und Wasserverbrauch pro Kilogramm Wäsche an. Für den 5-Personen-Haushalt oder für manchen kleinen Gewerbebetrieb (z.B. Friseursalon) kann sie ideal sein, da das hohe Fassungsvermögen gut ausgenutzt werden kann. Zur Einschätzung des eigenen Energieverbrauchs sind so genannte CO2-Rechner ein nützlicher Maßstab. Sowohl der Energieeinsatz für Heizzwecke als auch für Elektrogeräte, für Mobilität wie auch durch die Ernährungsgewohnheiten wird in Formblätter eingetragen. Resultierend wird der CO2-Fußabdruck errechnet, derzeit im Mittel in Deutschland rund 11 Tonnen CO2 pro Person und Jahr http://uba.klima-aktiv.de.

8.2	

Einzelgeräte im Haushalt/in der Teeküche

8.2.1	 Kühl- und Gefriergeräte Für Kühl- und Gefriergeräte kann eine einfache Empfehlung ausgesprochen werden: Bei einer Neuanschaffung sollte ein Gerät der Effizienzklasse A++ oder A+++ nach EU-Label gewählt werden. Den wirtschaftlichen Vorteil zeigt die nachfolgende Tabelle.

Tab. 27 	 Stromverbrauch verschieden effizienter Kühlschränke mit Gefrierfach 		 (Stand 2009) [VZ NRW, 99 Wege Strom zu sparen, 2009]

Betriebskostenvergleich für Tisch-Kühlschränke mit */***-Fach mit ca. 116 l Volumen Kühlraum und 16 l Gefrierfach (gerechnet mit 25 Ct/kWh) 	
Strombedarf pro Jahr [kWh]	 Strombedarf in 15 Jahren [kWh]	 Stromkosten in 15 Jahren [Euro]	 Einsparung A++-Gerät gegen A+ - bzw. A-Gerät in 15 Jahren [Euro]		 124	 360

A++ -Gerät	
124	 1860	 465	

A+ -Gerät	
157	 2355	 589	

A-Gerät
220 3300 825

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 58

8.2.2	 Spülmaschinen Ein Warmwasseranschluss für Spülmaschinen ist nicht nur energieeffizient, sondern auch sehr kostengünstig, wie der nachstehende Vergleich verschiedener Geräte zeigt. Dabei wird im berechneten Beispiel davon ausgegangen, dass die Wassererwärmung für das Gerät mit Warmwasseranschluss über einen Sonnenkollektor erfolgt.

Tab. 28 	 Strombedarf und -kosten für Spülmaschinen verschiedener Energieeffizienzklassen 		 (Vergleich Sonnenkollektor/ Nahwärmenetz) [NEI-Liste 2011 und Herstellerangaben]

Strombedarf und -kosten für Spülmaschinen verschiedener Energieeffizienzklassen
	 	 	 Strombedarf jährlich [kWh]	 Strombedarf in 15 Jahren [kWh]	 Stromkosten in 15 Jahren in Euro	 Energiekosten in 15 Jahren	 Neugerät 	 Klasse A 	 mit WWA* 	 73	 1.100	 275(1)	 290(2)	 Neugerät	 Klasse A 	 ohne WWA*	 100	 1.500	 375	 375	 Neugerät 	 Klasse B 	 ohne WWA*	 200	 3.000	 750	 750	 Altgerät Klasse D ohne WWA*	 260 3.900 975 975

Annahme: 140 Spülgänge pro Jahr, Gerät für 13 Gedecke; Berechnung lt. EU-Label im Strom sparenden Standardprogramm bzw. Angabe lt. älteren Quellen; Strompreis 25 ct/kWh; (1) Annahme solare Warmwasser-Erzeugung (keine Kosten für Wärmeerzeugung eingerechnet, da Kollektor nicht für Spülmaschine, sondern für Brauchwarmwasser allgemein installiert ist und mehr Warmwasserverbrauch vor allem im Sommer den Jahresnutzungsgrad des Kollektors verbessert); (2) Annahme Wassererwärmung für Gerät mit Warmwasseranschluss über Nahwärmenetz (12 ct/kWh); ein Teil des Stromverbrauches ist für Pumpen und Ventilator erforderlich.

Ganz besonders effizient und auch wirtschaftlich vorteilhaft ist der Warmwasseranschluss dann, wenn das Wasser über Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung – wie in Bahnstadt Standard – oder über einen Kollektor erwärmt wird. Fast alle neuen sowie viele der vorhandenen Geräte lassen sich direkt an warmes Wasser anschließen. Nur für jene Geräte, die einen Wärmetauscher zur Nutzung der Abwärme des Abwassers haben, lohnt sich das nicht; sie sind z.B. bei elektrischer Wassererwärmung von Vorteil. Bei jenen Gerätetypen, die bei Kaltwasseranschluss im Trockengang die Feuchtigkeit an einer wassergekühlten Gerätewand kondensieren, wird evtl. die Trocknung etwas schlechter, doch kompensiert die im Geschirr enthaltene Wärme dies in der Regel. 8.2.3	 Waschmaschinen Auch bei Waschmaschinen differieren die Betriebskosten mit bzw. ohne Anschluss an eine effiziente Wassererwärmung; wie bei jedem Betriebskostenvergleich empfiehlt es sich, Kosten über die Standzeit eines Gerätes zu betrachten. Nachfolgend sind diese für ein Gerät mit und ein Gerät ohne Warmwasseranschluss aufgeführt, gerechnet mit heutigen Energiepreisen. Auch ohne die Einrechnung einer Energiekostensteigerung ergibt sich eine nennenswerte Differenz. Gemäß dem gezeigten Rechenbeispiel dürfte ein Neugerät mit Warmwasseranschluss rund 65 Euro teurer in der Anschaffung sein, dann wäre die Bilanz für Anschaffungs- und Betriebskosten während einer (statistisch durchschnittlichen) Standzeit von 11 Jahren bei Plus/Minus Null. Wird eine Energiepreissteigerung eingerechnet, wie es zu erwarten ist, schneidet ein Gerät auch bei höherer Mehrinvestition insgesamt besser ab.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 59

8. Haushaltsgeräte

Tab. 29 	 Betriebskostenvergleich für Waschmaschinen mit und ohne Warmwasseranschluss 		 [NEI-Liste 2011 und Herstellerangaben]

Betriebskostenvergleich bei Warmwasseranschluss 	 	 	
	 im Jahr	 Betriebskosten im Jahr 	 Betriebskosten für Strom (+ Gas) + Wasser in 11 Jahren	 Gesamt	

Waschmaschine	 mit Labelklasse A+++	
Strom	 160 kWh	 40 Euro	 Wasser	 10,8 m3	 43 Euro	

Waschmaschine mit Labelklasse A+++ und Warmwasseranschluss
Strom	 71 kWh	 18 Euro	 Nahwärme	 112 kWh	 13,4 Euro	 Wasser 10,8 m3 43 Euro

440 Euro	

475 Euro	 915 Euro	

198 Euro	

148 Euro	 821 Euro

475 Euro

Geräte mit 7 kg Fassungsvermögen. Angenommen sind pro Jahr 220 Waschgänge mit 60 °C oder mit 40 °C laut neuem Eu-Label. Für Nahwärme wird mit 12 Cent pro Kilowattstunde gerechnet, für Strom mit 25 ct/kWh, für Wasser mit 4 Euro pro cbm (Zahlenwerte gerundet).

In Einzelfällen können Waschmaschinen-Vorschaltgeräte zur Nachrüstung vorhandener Waschmaschinen ohne Warmwasseranschlussmöglichkeit genutzt werden. Das Vorschaltgerät mischt warmes und kaltes Wasser auf die jeweils im Programm gewünschte Temperatur. Sinnvoll sind diese aufgrund ihres relativ hohen Anschaffungspreises nur, wenn warmes Wasser durch eine Kollektoranlage quasi kostenlos zur Verfügung steht. Neben dem Warmwasseranschluss sind auch Vergleichswerte bei unterschiedlicher Waschtemperatur eine wichtige Größe. Durch die entsprechende Wahl von Waschprogrammen mit niederer Temperatur ist eine Einsparung von etwa 25 Prozent erzielbar.

Tab. 30 	 Vergleich für Waschprogramme unterschiedlicher Temperatur [Datenbank ecotopten.de Dez. 2009]

Verbrauchsdaten für sparsame Waschmaschinen – Neugeräte
	

	
5 kg-Geräte	 6 kg-Geräte	

Stromverbrauch 	 bei 60°C (kWh)	
0,85	 1,02	

Stromverbrauch	 bei 40°C (kWh)	
0,6	 0,7	

Wasserverbrauch	 bei 60°C (l)	
45	 45	

Wasserverbrauch bei 40°C (l)
45 58

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 60

8.2.4	 Wäschetrockner Wäschetrockner werden zunehmend in Haushalten, teils auch in kleinen Gewerbebetrieben eingesetzt. Generell ist natürlich das Trocknen auf der Wäscheleine die effizienteste Methode. Wenn doch ein Trockner erforderlich ist, gilt es vorrangig, ein sparsames Modell auszuwählen. In der nachfolgenden Tabelle werden verschiedene Geräte verglichen; ein gasbetriebener Trockner schneidet hier am günstigsten ab, an zweiter Stelle folgt ein Wärmepumpentrockner. Wichtig ist in jedem Fall, dass die Wäsche gut entwässert, d.h. geschleudert wird, dies zeigt die Tabelle. Bei 1000 anstatt 800 Umdrehungen/min wird rund ein Viertel weniger Strom gebraucht. In der Regel sollte bei Trocknernutzung die zugehörige Waschmaschine eine Umdrehungszahl von mindestens 1200 U/min, besser noch 1400 U/min haben.

Tab. 31 	 Betriebskostenvergleich für unterschiedlicher Trockner [VZ NRW 09]

Energiebedarf und Stromkosten von Wäschetrocknern Energieeffizienzklasse und Art des Wäschetrockners (1) Energiebedarf je Trockengang nach Schleudern mit 800 bzw. 1000 Umdrehungen pro Minute in kWh (2)	
800 U/min A-Gerät 6 kg (K, WP)	 B-Gerät 6 kg (K)	 C-Gerät 5 kg (K)	 C-Gerät 6 kg (K)	 C-Gerät 6 kg (A)	 2,4	 3,8	 3,6	 4,3	 4,0	 1000 U/min 2,1	 3,3	 3,1	 3,7	 3,0	 2,5	 0,35	 55 86 81 97 78 gesamt 30 21 9	

Jährliche Stromkosten bei 2 Trockengängen je Woche in Euro (3)

Gastrockner 5 kg (A)			 Gas				 Strom			

(1) Angaben in Klammern: K: Kondensationstrockner, WP: Wärmepumpe, A: Ablufttrockner; (2) für Baumwollwäsche; (3) berechnet nach Schleudern mit 1000 Umdrehungen/Minute und 8 ct/kWh Gas, mit 25 ct/kWh Strom

Ein Trockenschrank, in dem die Wäsche nur durch kalte Luft getrocknet wird, kann in manchen Fällen eine sinnvolle Auswahl sein. Der Trockengang dauert relativ lange, ist jedoch vergleichsweise sparsam.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 61

8. Haushaltsgeräte

8.3	

Kennwerte Haushaltsgeräte

Für Kühl- und Gefriergeräte, Wasch- und für Spülmaschinen gilt seit 2011 eine neue Klassifizierung für das EU-Label – beste Geräte erreichen die Effizienzklasse A+++. Die Klassen E, F und G entfallen. Für Wäschetrockner, Umwälzpumpen, Leuchtmittel, Fernsehgeräte etc. gilt weiterhin die Klasseneinteilung in A bis G. In einiger Zeit wird auch für weitere Gerätegruppen die Einstufung in die Klassen A+++ bis D erfolgen.
Tab. 32 	 Neue Effizienzklassen als Entscheidungskriterium für den Kauf von Haushaltsgroßgeräten

EU-Klassifizierung von Haushaltsgroßgeräten 		
Empfehlung A+++ oder A++ für Kühl- und Gefriergeräte, Spül- und Wachmaschinen. A für die anderen Geräte.

Auch für Haushaltsgroßgeräte gilt hinsichtlich des Leistungsbezugs in Stand-by-Stellung die EU-weit geltende EuP-Richtlinie6 für Geräte, die ab 2010 produziert werden.
Tab. 33 	 Anforderungen an die Leistung von Geräten in Stand-by-Stellung nach EuP-Richtlinie

Leistung im Stand-by nach EU-Richlinie
für Geräte mit Anzeigefunktion, z. B. Zeit 2 Watt 1 Watt für Geräte ohne weitere Funktion 1 Watt 0,5 Watt Frist zur Einführung derzeit geltend ab 2013

8.4	

Zusammenfassung und Empfehlungen

Das vorhandene Einsparpotenzial im Bereich der Haushaltsgeräte liegt vor allem in der Geräteanschaffung und im Nutzerverhalten. 	 Informationsmaterial für Einsatz und Nutzung dieser Geräte sollte verfügbar sein, so dass die Einflussmöglichkeiten auf den Stromverbrauch der Geräte eingeschätzt und das Verhalten geeignet modifiziert werden kann. 	 Informationen über die Höhe der Stand-by-Verluste vorhandener Geräte und der EuP-Richtlinie für neue Geräte 	 sollten verfügbar gemacht werden. 	 Gerätelisten des Niedrigenergieinstituts Detmold sollten als Einkaufshilfe bei Neuanschaffungen zur Verfügung 	 gestellt, Hinweise auf Datenbanken gegeben werden. 	 Spülmaschinen sollten an eine nicht-elektrische zentrale Wassererwärmung angeschlossen werden, optimal an 	 solare Wassererwärmung, in Bahnstadt auch an die Fernwärme. 	 Für Waschmaschinen ist eine Anschlussmöglichkeit an warmes Wasser unter dem Aspekt mittelfristiger Optimie	 rung des Wohngebietes sinnvoll, wenn auch zu Beginn nur wenige Geräte dieses Typs installiert sein werden. 	 Auf im Internet verfügbare CO2-Rechner sollte hingewiesen werden, um den eigenen CO2-Verbrauch 	 einschätzen zu können: http://heidelberg.de/co2spiegel 	

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 62
6

Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP – Energy using Products)

9.	 Übersichten

9.1	

Übersicht Kennwerte
Allgemeinstrom
Kennwert Allgemeinstrom in Wohngebäuden 3,7 bis 5 kWh pro m² und Jahr Für Büro- und andere Gebäude ist ein solcher Wert nicht verfügbar.

Umwälzpumpen
	 Elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe (Watt)	 	 Wirkungsgrad Grenzwert ( Prozent)	 	 Wirkungsgrad Zielwert ( Prozent)	 10	 8	 20	 50	 23	 36	 100	 28	 39	 500 44 55

Lüftung und Kühlung Spezifische elektrische Ventilatorleistung
0,28 W/(m3/h) bis 0,42 W/(m3/h) pro Zu-/Abluftgerät

Wärmebereitstellungsgrad
75% oder besser

Arbeitszahl für Kältemaschinen
3,5 und besser

Beleuchtung Maximal installierte Lichtleistung
8 bis 12 W/m²

Mindest-Lichtausbeute
60 Lumen pro Watt

Leuchtenwirkungsgrad
80%

Informations- und Kommunikationstechnik Leistung im Stand-by nach EU-Richlinie
für Geräte mit Anzeigefunktion, z. B. Zeit 2 Watt 1 Watt für Geräte ohne weitere Funktion 1 Watt 0,5 Watt Frist zur Einführung derzeit geltend ab 2013

Unterhaltungselektronik Leistung im Stand-by nach EU-Richlinie
für Geräte mit Anzeigefunktion, z. B. Zeit 2 Watt 1 Watt für Geräte ohne weitere Funktion 1 Watt 0,5 Watt Frist zur Einführung derzeit geltend ab 2013

Haushaltsgeräte EU-Klassifizierung von Haushaltsgroßgeräten
Empfehlung A+++ oder A++ für Kühl- und Gefriergeräte, Spül- und Wachmaschinen. A für die anderen Geräte.

Leistung im Stand-by nach EU-Richlinie
für Geräte mit Anzeigefunktion, z. B. Zeit 2 Watt 1 Watt für Geräte ohne weitere Funktion 1 Watt 0,5 Watt Frist zur Einführung derzeit geltend ab 2013

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 63

9. Übersichten

9.2		 Übersicht Empfehlungen Allgemeinstrom
Die Liste von Verbrauchern im Bereich Allgemeinstrom - also von Strom, dessen Verbrauch auf die Nutzer bzw. Mieter eines Gebäudes aufgeteilt wird - ist beträchtlich und variiert je nach Gebäudenutzung (z.B. Wohn-, Büro-, Gewerbenutzung) stark. Einsparungen ergeben sich vor allem 		 der Verwendung von effizienten Netzteilen mit niedrigen Stand-by-Verlusten, z.B. für Klingeltrafos, in 		 Brandmeldeanlagen, Antennenverstärker …, 		 durch das in Kraft-Treten der EuP-Richtlinie7 zur Begrenzung von Stand-by-Verlusten, 		 durch eine knappe, jeweils der Anwendung angepasste Dimensionierung von Allgemeinbeleuchtung in 		 Kombination mit Bewegungsmeldern und/oder Zeitschaltuhren 		 Details siehe das Querschnittskapitel zu Beleuchtung), (zu 		 soweit nicht unter Betriebskosten Heizung erfasst: durch Umwälzpumpen der Labelklasse A 		 Pumpen siehe eigenes Kapitel), (zu 		 die jeweilige Anwendung optimierte intelligente Regeltechnik, für 		 durch Planungen, die ohne elektrische Begleitheizungen zum Frostschutz von Wasserleitungen oder 		 Abwasserrohren auskommen, 		 durch Planungen, die den Verzicht auf Flächenheizungen im Außenbereich ermöglichen, z.B. bei Tiefgaragen.

Aufzüge
Das Einsparpotenzial bei Aufzügen hängt sehr stark vom Aufzugstyp (technische Ausstattung) und der Nutzung (Gebäudenutzung und -größe) ab. Eine Optimierung des Aufzugsbetriebs kann durch die folgenden Maßnahmen erreicht werden. 		 Wahl eines Aufzugs mit an die Anforderung angepasster Leistung, 		 Aufzugtyp mit Energieeffizienzklasse A (oder mindestens B) wählen, 		 Stand-by-Stromverbrauch gering halten durch Abschaltung des Kabinenlichts und des Displays, durch 	 		 effiziente Spannungsversorgung (Schaltnetzteile) und durch die Wahl eines Modells, das keine Energie zum 		 Geschlossenhalten der Kabinentür benötigt, 		 Verwendung von LED-Lampen, 		 Wahl einer entsprechend der Gebäudenutzung vertretbar niedrigen Geschwindigkeit, da höhere Beschleunigung 		 größere Motoren verlangt, die aufgrund großer Dimensionierung höhere Verlustanteile aufweisen, 		 größeren Objekten mit vielen Aufzugfahrten sollte geprüft werden, ob ein rückspeisefähiger Umrichter zur in 		 Energierückgewinnung (Rekuperation) eine wirtschaftliche Investition darstellt, 		 Optimierung des Gegengewichts entsprechend realistischer Nutzungsannahmen, 		 Aufzuggruppen (in größeren Gebäuden) Abschalten einzelner Aufzüge in Zeiten geringer Nutzung. bei

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Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP – Energy using Products)

Umwälzpumpen
Umwälzpumpen sind im Einsatz als Heizungsumwälzpumpen, als Trinkwasser-Zirkulationspumpen, als Umwälzpumpen im Solarkreislauf, in Systemen mit Erdwärmekollektoren sowie in Klimaanlagen. Ihr Einfluss auf den Stromverbrauch bleibt in der Regel unbeachtet. Dabei ist neben der Effizienz der Pumpe auch die Auslegung des Wärmeverteilnetzes für den Betriebsstromverbrauch verantwortlich, weshalb für neue Netze ein hydraulischer Abgleich vorgeschrieben ist (z.B. DIN 4701-10, EnEV). Das große Einsparpotenzial von bis zu 80 Prozent bei den Umwälzpumpen kann durch die aufgeführten Maßnahmen erschlossen werden. 		 Hocheffiziente Pumpen der Energieeffizienzklasse A sollten installiert werden. 		 Besonders effizient arbeiten differenzdruckgeregelte Pumpen. Ihr Einsatz sollte geprüft werden. 		 Eine Dokumentation des hydraulischen Abgleichs sollte angefordert werden. 		 Regelung von Pumpen sollte sich am Bedarf orientieren (bedarfsgerechte Regelung). Im Zusammenhang Die 		 Betonkerntemperierung hat sich eine Taktung der Umwälzpumpen bewährt. mit 		 sehr gut wärmegedämmten Gebäuden kann die Verteilung des verbleibenden geringen Restwärmebedarfs ggf. Bei 		 über die Lüftungsanlage erfolgen, in diesen Fällen ist u.U. kein herkömmliches Heizsystem mehr erforderlich. In 		 diesen Fällen sind analoge Effizienzanforderungen an die Lüftungssysteme zu richten (siehe eigenes Kapitel). 		 Auch für Sonnenkollektor- sowie für Klimaanlagen und Erdwärmetauscher sollten effiziente Pumpen eingesetzt 		 werden.

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 65

9. Übersichten

Lüftung und Kühlung
Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sind integraler Bestandteil von Passivhäusern, um hygienische Raumluftverhältnisse bei minimalen Lüftungswärmeverlusten zu sichern. Um den projektierten Stromverbrauch zu minimieren, sind zunächst die planerischen Voraussetzungen zu erfüllen. 		 Sorgfältige Dimensionierung durch Abklärung des genauen Bedarfs, Optimierung der Luftwechselraten, 		 Minimierung der Druckverluste in Lüftungskanälen und Anlagenkomponenten, 		 Wahl eines auf die Anlage abgestimmten Ventilators mit gutem Wirkungsgrad und geringem Stromverbrauch 		 0,21 Wh/m3 pro Ventilator), (≤ 		 Sorgfältige Filterdimensionierung und regelmäßige Filterwartung/-austausch, 		 Installation einer bedarfsangepassten Ventilator- und Raumvolumenstromregelung, 		 Prüfung der Effizienzverbesserung durch die Nutzung regenerativer Energiequellen 		 (z.B. Erdwärmetauscher, Solarwärme), 		 Einsatz eines Lüftungssystems mit Wärmerückgewinnung mit hohem Rückgewinnungsgrad (≥ 75 Prozent) 		 dichter Gebäudehülle, bei 		 regelmäßige Wartung und regelmäßiger Filterwechsel, 		 Nutzereinweisung, 		 Bereitstellung von Dokumentationsunterlagen. Kühlung und Befeuchtung sollten auf Sondernutzungszonen beschränkt bleiben. Vor der Installation von Kältegeräten müssen zunächst Maßnahmen zur Minimierung des Kältebedarfs getroffen werden. Hierfür sind bereits in einer frühen Planungsphase die Voraussetzungen zu schaffen. 		 Verwirklichung eines integralen Gesamtkonzepts schafft die Voraussetzungen für einen möglichen Verzicht Die 		 Kühlung. auf 		 einem funktionierenden Gesamtkonzept mit notwendiger Kühlung gehören auch organisatorische MaßnahZu 		 men wie die Orientierung von zu kühlenden Räumen gegen Norden und die Kopplung des Kühlbetriebs an einen 		 aktiven Sonnenschutz und geschlossene Fenster. 		 Temperatur in Serverräumen sollte nicht tiefer gewählt werden als erforderlich, 26°C ist in aller Regel Die 		 vertretbar/solare Einträge sind zu vermeiden/u.U. Rackkühlung. 		 Kühlung und Befeuchtung muss die Systemauswahl vom Planer aufgrund des Nutzungsprofils und der Für 		 Randbedingungen begründet werden. 		 Solare und andere regenerative Kühlsysteme (z.B. Absorptionskälte aus Fernwärme) sollten stets untersucht 		 werden. 		 Anlagenaufwandszahl und der flächenspezifische Energieeinsatz sollten für alle Planungen nachgewiesen Die 		 werden. 		 einer Notwendigkeit von RLT-Klimaanlagen sollte die Auslegung auf Mindestaußenluftraten nach [DIN EN Bei 		 13779] und [ASR 6] erfolgen. Falls die Kühllast höher ist, als mit der Mindestluftrate abgeführt werden kann, 		 sollte die Klimatisierung vorrangig mit wasserführenden Kühlsystemen ergänzt werden. 		 Regelmäßige (jährliche) Messungen, besser noch kontinuierliche Messungen, zur Optimierung des Anlagen		 betriebs sollten vorgesehen werden. 		 Betrieb der aktiven Kühlung sollte immer in Kombination mit freier Kühlung erfolgen. Der

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 66

Beleuchtung
Eine sehr umfangreiche Zusammenstellung von Einsparmöglichkeiten an der Beleuchtung wird in der nachstehenden Tabelle gezeigt. Bei der erwähnten Öko-Aus-Funktion kann z.B. ein zeitgesteuertes Treppenhauslicht durch ein zweites Drücken des Lichtschalters vorzeitig wieder ausgeschaltet werden. Der Wirkungsgrad von Leuchten sollte bei 80 Prozent liegen. Leuchten sollten turnusmäßig gereinigt werden, da der Leichtenwirkungsgrad durch Verschmutzung kontinuierlich abnimmt.
Allgemein -	 -	 -	 	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 -	 Leuchtmittel mit sehr guter Lichtausbeute (oberhalb 60 Lumen pro Watt), insbesondere bei 	anger Brenndauer l Leuchtmittel der Effizienzklasse A wählen Leuchtmittel mit langer Standzeit (LED), speziell an schwer erreichbaren Orten und dort, wo Personalkosten beim Austausch entstehen Schaltfeste Leuchtmittel Leuchten mit guter Lichtlenkung Einsatz von EVGs optimierte Zeitautomatik Einsatz von Helligkeitssensoren und Bewegungsmeldern helle Gestaltung von Oberflächen größtmögliche Ausnutzung des Tageslichts (in Abstimmung mit thermischen Erfordernissen) Energieeffiziente Leuchtmittel mit hoher Schaltfestigkeit und schneller Helligkeit Verzicht auf Orientierungsbeleuchtung Zeitautomatik mit möglichst kurzer Brenndauer Öko-Aus-Funktion: Einbezug des Bewohners in Stromsparprozess Bei vielen Wohneinheiten: Helligkeitssensor und Bewegungsmelder, ggf. Etagen- bzw. Zonenverbund

Treppenhaus und Flure

Wenig frequentierte Räume (z.B. Heizungsraum, Hausanschussraum …) Viel frequentierte Räume (z.B. Fahrradkeller, Waschmaschinenraum …) Gemeinschaftsräume z. B. Festräume Eingänge

-	 Individuelle Ein-/Ausschaltung -	 ggf. Zeitautomatik -	 Zeitautomatik -	 Öko-Aus-Funktion: Einbezug des Nutzers in Stromsparprozess -	 ggf. Bewegungsmelder -	 Individuelle Ein-/Ausschaltung -	 ggf. Lichtszenen- gesteuerte Beleuchtung als Kombination von Allgemein- und Stimmungsbeleuchtung -	 Zeitautomatik -	 ggf. Bewegungsmelder -	 alternativ: Dauerhaft gedimmte Beleuchtung, volle Leuchtkraft bei Bewegungsvermerk System 1: -	 Tageslichtgesteuerte dauerhafte Orientierungsbeleuchtung -	 evtl. Einsatz solargespeister Beleuchtung System 2: -	 Tageslichtgesteuerte Beleuchtung, Bewegungsmelder System 3: -	 Tageslichtgesteuerte, dauerhafte gedimmte Beleuchtung, volle Leuchtkraft bei Bewegungsvermerk System 4: -	 Bewegungsbegleitende Beleuchtung (Zonenverbund) -	 Einsatz energieeffizienter Leuchtmittel (z. B. LED`s) -	 Tageslichtgesteuert, mehrere Stunden Nacht-Aus -	 Einsatz energieeffizienter Leuchtmittel -	 evtl. Betrieb auf geminderter Leistung -	 Bewegungs- und Zeitautomatik (Carports/Garagen) -	 Zeitautomatik (kurze Beleuchtungszeit) -	 ggf. Bewegungsmelder -	 evtl. energieautarkes System mit Solarzelle -	 Einsatz von besonders effizienten Leuchtmitteln mit langer Lebensdauer

Wege

Architektonische Akzentbeleuchtung Parkplätze

Müllsammelstelle

Durchgänge

Stromsparkonzept Gesamtbericht – Seite 67

9. Übersichten

Informations- und Kommunikationstechnik
Die Betriebskosten von Servern inklusive ihrer Kühlung summieren sich über die Standzeit von Rechenzentren mittlerweile auf gleich hohe oder sogar höhere Beträge wie ihre Anschaffungskosten. Der Kühlenergieeinsatz kann durch die Toleranz einer höheren Raumtemperatur und die Verbesserung der Kühlsysteme um bis zu 40 Prozent reduziert werden. Für den Stromverbrauch der übrigen Geräte sind insbesondere die Verluste in Netzteilen verantwortlich. Aus diesen Tatsachen lassen sich folgende Maßnahmen zur Aktivierung des Einsparpotenzials ableiten: 		 Temperatur in Serverräumen nicht tiefer wählen als erforderlich, 26°C ist vertretbar. 		 Solare Einträge vermeiden, 		 effiziente Komponenten verwenden, 		 Server gut ausnutzen, ehe weitere Kapazität installiert wird (Virtualisierung), 		 Abluftführung optimieren, 		 gegebenenfalls mit Wasser kühlen, 		 gegebenenfalls Abwärme nutzen (Brauchwarmwassererwärmung über Wärmetauscher), 		 Neuanschaffungen entsprechende Datenbanken mit Werten sparsamer Geräte heranziehen, bei 		 beispielsweise www.topten.ch, www.ecotopten.de, www.stromeffizienz.de/dienstleister-oeffentliche		 hand.html, 		 Geräte mit effizienten Netzteilen gemäß neuer EU-Richtlinie auswählen: Stand-by-Verbrauch weniger als nur 		 respektive 0,5 Watt, 1 		 NutzerInnen auf ihren Einfluss auf den Geräteverbrauch aufmerksam machen, z.B. mit Hiweisschildern, 		 schaltbare Steckdosen/Steckerleisten verwenden, beim PC mit Peripherie ggf. Master-/Slave-Steckerleisten, 		 gemeinsam genutzte Geräte über Zeitschaltuhr oder über selbst-lernende Vorschaltgeräte ausschalten.

Unterhaltungselektronik
Das vorhandene Einsparpotenzial im Bereich der Unterhaltungselektronik liegt vor allem in der Geräteanschaffung und im Nutzerverhalten, auf welche sich die folgenden Empfehlungen beziehen. 		 sollten Informationen über Höhe und Kosten der Stand-by Verluste zur Verfügung gestellt werden. Es 		 Einkauf von Geräten sollte kritisch erfolgen: wird das gewünschte Gerät tatsächlich benötigt; entspricht Der 		 technische Leistungsfähigkeit den gegebenen Anforderungen? die 		 Neuanschaffungen sollten entsprechende Datenbanken mit Werten sparsamer Geräte herangezogen werden, 	 Bei 		 beispielsweise www.topten.ch und www.ecotopten.de. 		 TV-Geräte mit EU-Label A kaufen. 		 TV-Geräte mit Schnellstartmodus wählen. 		 sollten nur Geräte mit effizienten Netzteilen gemäß neuer EU-Richtlinie ausgewählt werden: Stand-byEs 		 Verbrauch weniger als 1 respektive 0,5 Watt. 		 NutzerInnen sollten auf ihren Einfluss auf den Geräteverbrauch aufmerksam gemacht werden. 		 vorhandene Geräte mit Stand-by-Bedarf von einigen Watt schaltbare Steckdosen/Steckerleisten verwenden. Für

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Haushaltsgeräte
Das vorhandene Einsparpotenzial im Bereich der Haushaltsgeräte liegt vor allem in der Geräteanschaffung und im Nutzerverhalten. 		 Informationsmaterial für Einsatz und Nutzung dieser Geräte sollte verfügbar sein, so dass die Einflussmöglich		 keiten auf den Stromverbrauch der Geräte eingeschätzt und das Verhalten geeignet modifiziert werden kann. 		 Informationen über die Höhe der Stand-by-Verluste vorhandener Geräte und der EuP-Richtlinie für neue Geräte 		 sollten verfügbar gemacht werden. 		 Gerätelisten des Niedrigenergieinstituts Detmold sollten als Einkaufshilfe bei Neuanschaffungen zur Verfügung 		 gestellt, Hinweise auf Datenbanken gegeben werden. 		 Spülmaschinen sollten an eine nicht-elektrische zentrale Wassererwärmung angeschlossen werden, optimal an 		 solare Wassererwärmung. 		 Waschmaschinen ist eine Anschlussmöglichkeit an warmes Wasser unter dem Aspekt mittelfristiger Für 		 Optimierung des Wohngebietes sinnvoll, wenn auch zu Beginn nur wenige Geräte dieses Typs installiert sein 		 werden. 		 im Internet verfügbare CO2-Rechner sollte hingewiesen werden, um den eigenen CO2-Verbrauch einschätzen Auf 		 können: http://uba.klima-aktiv.de/ zu

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Herausgeber:	 	 	 	 	 Ansprechpartner:	 	 	 	 	 	

Stadt Heidelberg Amt für Umweltschutz, Gewerbeaufsicht und Energie Verwaltungsgebäude Prinz Carl Kornmarkt 1 69117 Heidelberg Alexander Krohn Tel.: 06221 58-18161 alexander.krohn@heidelberg.de Robert Persch Tel.: 06221 58-45321 robert.persch@heidelberg.de

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