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Zukünftige Klimatisierung und Heizung von Gebäuden: Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Dirk Müller, RWTH Aachen, beim 4. Fachkongress "Kältetechnologien - Quo vadis?"
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4. Deutscher Kältepreis, Prof. Dr.-Ing. Dirk Müller EBC | Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik
Zukünftige Klimatisierung und Heizung von Gebäuden
Fragestellungen
Brauchen wir überhaupt klimatisierte Gebäude?
Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen?
Ist nur die Energieeffizienz für unseren Gebäudebestand relevant?
Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft?
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 2
Thermische Behaglichkeit
Luftqualität
Beleuchtung
Akustik
Minimierung der Wärmeverluste
Einbindung regenerativer Energien
Keine Klimatisierung
Kopplung zwischen Behaglichkeit und Leistungsfähigkeit
Erweiterung LCC Ansatzes
Energieeffizienz und Behaglichkeit
Energiekennzahlen
Beh
aglic
hkei
tske
nnza
hl
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 3
Temperaturentwicklung der letzten 100 Jahre
Quelle: Climate Change 2007: Synthesis Report
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 4
2 °C – Ziel der Europäischen Union
Temperaturentwicklung in Europa
observations HadCM3 Medium-High (SRES A2)
2003
2040s
2060s Te
mpe
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(Bez
ug 1
961-
90)
K
Leistungsfähigkeit und Raumtemperatur
16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
2
4
6
8
10
12
14
16
Leis
tung
sabf
all i
n %
Temperatur in °C
Berglund.1990 Wyon.1996 Pepler.1968.com Johansson.1975.combined Niemela.2002 Niemela.2001 Federspiel.2002 Link.Pepler.1970 Meese.1984 Model of Seppänen
Seppänen „Summary of studies on the link between temperature and performance”
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 7
Fragestellungen
Brauchen wir überhaupt klimatisierte Gebäude?
Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen?
Ist nur die Energieeffizienz für unseren Gebäudebestand relevant?
Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft?
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 8
Neubau: Wärmeschutz NEH Passivhaus
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 9
Neubau: Wärmeschutz NEH Passivhaus
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 10
Neubau: Wärmeschutz NEH Passivhaus
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 11
Entwicklung des Energiebedarfs - Neubau
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 12
In Anlehnung an eine Darstellung der FhG IBP
Entwicklung des Heizwärmebedarfs
Annahmen: Sanierungsrate 2 % pro Jahr, Heizwärmebedarf nach Sanierung 70 kWh/(m2a), Schwerpunkt der Sanierung liegt bei älteren Gebäuden, Neubaurate 0,1 % pro Jahr
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 13
Fragestellungen
Brauchen wir überhaupt klimatisierte Gebäude?
Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen?
Ist nur die Energieeffizienz für unseren Gebäudebestand relevant?
Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft?
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 14
Entwicklung der Stromerzeugung
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 15
Entwicklung der Stromerzeugung
Quelle: DENA – Vortrag auf dem EVU Gipfel 2010 in Heiligendamm
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 16
Energiespeicher in Deutschland
Hochspannung
Mittelspannung
Niederspannung
Pumpspeicher – 40 GWh
Batterietechnik (1000 € / kWh)
Elektromobilität (5 kWh / Fahrzeug) Gebäude (DSM) Gas
netz
und
Gas
spei
cher
(200
TW
h)
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 17
Endenergieverbrauch Gebäude Öl: 277 TWh Gas: 386 TWh Strom:
– Wärme 64 TWh – Kälte, Klimatisierung ca. 150 TWh
Abschätzung der Speicherkapazität 50 % aller Gebäude 70 % der Lasten
Aber:
Die Speicherkapazität ist von der Jahreszeit abhängig
Der Gebäudeenergiebedarf steigt aufgrund der Speicherverluste
Speicherkapazität der Gebäude
Strom, mech. Energie
Beleuchtung
Heizung
Warm- wasser
Prozesswärme
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 18
Fragestellungen
Brauchen wir überhaupt klimatisierte Gebäude?
Müssen wir in der Zukunft immer noch Gebäude beheizen?
Ist nur die Energieeffizienz für unseren Gebäudebestand relevant?
Welche technische Ausstattung haben die Gebäude der Zukunft?
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 19
Vom Passivhaus zum Aktivhaus
Passivhaus Minimierung des Wärmebedarfs Strombasierte Beheizung Keine Anwendung im Bestand
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 20
Vom Passivhaus zum Aktivhaus
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 21
Aktivhaus Variabler Dämmstandard Effiziente Kraft-Wärme-Kopplung
oder Wärmepumpentechnik Dezentrale Speichertechnik für
Netzkompatibilität Anwendbar auf den Bestand
Stadt der Zukunft – Dual Demand Side Management
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 22
Zusammenfassung
In Zukunft müssen mehr Gebäude als heute gekühlt beziehungsweise klimatisiert werden
Der Gebäudebestand ist für die Erreichung von Effizienzzielen von größerer Bedeutung als der Neubau
Vorhandenen Gebäudemassen und thermischen Speichern können in Verbindung mit der Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpen die Wind- und Solarstromnutzung verbessern und Netzausbaukosten senken
Die Weiterentwicklung der Kältetechnik spielt sowohl im Wohn- als auch im Nicht-Wohnbereich eine entscheidende Rolle für die Verbesserung der Energieeffizienz
Die Stadt der Zukunft ist energieeffizient, speichert Energie und verhält sich netzkompatibel!
4. Deutscher Kältepreis | Dirk Müller | Folie 23