Interessante Begriffe über Energietechnik
Energie ist die Summe aus Anergie und Exergie. Energie gibt an, ob etwas Arbeit verrichten kann, ob etwas Wärme abgeben kann, oder ob etwas strahlen kann.
Anergie ist der Teil der Energie, der nur sehr schlecht Arbeit verrichten kann. Wärmeenergie besteht zum größten Teil aus Anergie und lässt sich daher schlecht in andere Energieformen überführen.
Exergie ist der Teil der Energie, der sehr gut Arbeit verrichten kann. Elektrischer Strom ist pure Exergie und lässt sich sehr gut in andere Energieformen überführen.
Maß für die Unordnung bzw. die Anzahl der möglichen Zustände eines Systems. Je höher die Entropie, desto größer die Unordnung und desto weniger nutzbare Energie steht zur Verfügung.
1. Hauptsatz der Thermodynamik
Der Erste Hauptsatz besagt, dass Energie nicht erzeugt werden kann, sondern nur in andere Energieformen umgewandelt werden kann.
2. Hauptsatz der Thermodynamik
Der Zweite Hauptsatz ist besonders interessant. Er konnte bislang nicht allgemein bewiesen werden, sondern stellt einen Erfahrungswert dar. Man konnte nie sehen, dass der Zweite Hauptsatz nicht gilt, aber man konnte ihn auch nie beweisen. Es gibt mehrere Formulierungen des Zweiten Haupsatzes:
–Alle Prozesse bei denen Reibung existiert sind irreversibel.
Eine heiße Tasse Kaffee gibt die Wärme an den Raum ab und nicht umgekehrt. Eine kalte Tasse Kaffee wird nicht spontan vom Raum erhitzt.
– Mechanische Energie (Bewegung und Lage)
– Elektrische Energie (Strom)
– Strahlungsenergie (Licht, Gravitation, Atome)
– Thermische Energie (Wärme, Enthalpie)
– Chemische Energie (Reaktionsenthalpie, ATP-Moleküle)
Wichtige Konzepte
Die Primärenergie ist die Energie, die in unverarbeiteten Energieträgern enthalten ist, zum Beispiel in Erdgas, Erdöl, Kohle, Holz, Sonne oder Wind. Hat ein Staat einen höheren Primärenergieverbrauch als seine eigene Primärenergiegewinnung, muss er Primärenergie importieren.
Die Endenergie ist die Energie, die tatsächlich im Gebäude ankommt und für die bezahlt wird, zum Beispiel Strom, Heizöl, Gas oder Fernwärme. Zwischen Primärenergie und Endenergie besteht der sogenannte Primärenergiefaktor. Er gibt an, wie viel Primärenergie eingesetzt werden muss, um eine bestimmte Menge Endenergie bereitzustellen.
Die Nutzenergie ist die Energie, die in der Immobilie tatsächlich genutzt wird, zum Beispiel als Raumwärme, Warmwasser oder Licht. Zwischen Endenergie und Nutzenergie entstehen Umwandlungsverluste. Eine gute Energieeffizienz hält diese Verluste möglichst gering. Ziel ist es daher, dass Endenergie und Nutzenergie möglichst nah beieinanderliegen.
Konventionell
– Ölheizung
– Gasheizung
– Elektroheizung
– Nachtspeicher-Elektroheizung
– Infrarotheizung
erneuerbar
– Wärmepumpe
– Solarkollektoren
– Holzheizungen
– Brennstoffzelle
– Blockheizkraftwerke
– Wärmenetz
Die Energiewende ist ohne seltene Rohstoffe kaum umsetzbar. Diese Rohstoffe und Mineralien sind trotz ihrer Bezeichnung nicht unbedingt selten. Häufig kommen sie jedoch nur in geringer Konzentration vor oder ihre Gewinnung ist technisch aufwendig, energieintensiv und teuer.
Der Umbau des Energiesystems wird dennoch auf viele dieser Rohstoffe angewiesen sein. Besonders bekannt sind Lithium, Kobalt und Neodym. Darüber hinaus gibt es viele weitere Rohstoffe, die für Batterien, Windkraftanlagen, Solartechnik, Stromnetze und andere Technologien der Energiewende wichtig sind.
Die Wärmebilanz eines Gebäudes zeigt, wo Wärmegewinne und Wärmeverluste entstehen. Wärmeverluste treten vor allem über die Gebäudehülle auf, also über Außenwände, Fenster, Dach und Keller. Weitere Verluste entstehen durch Lüftung, Heizung, Trinkwasser und Wärmebrücken.
Demgegenüber stehen Wärmegewinne durch die Heizung, Sonneneinstrahlung sowie innere Wärmequellen wie Menschen und Geräte. Da Wärmegewinne und Wärmeverluste im Gleichgewicht stehen, lassen sich Heizkosten vor allem senken, indem die Wärmeverluste reduziert werden.
Welche Normen gibt es?
Die DIN V 18599 ist die Grundlage für die energetische Bilanzierung Ihrer Immobilie. Sie befasst sich mit der Berechnung des Nutzenergiebedarfs, Endenergiebedarfs und Primärenergiebedarfs.
Dabei werden die Bereiche Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser sowie die Beleuchtung von Gebäuden berücksichtigt.
Die ISO 50001 ist eine internationale Norm für Energiemanagementsysteme. Sie unterstützt Unternehmen, Kommunen und Organisationen dabei, ein systematisches Energiemanagementsystem aufzubauen und dauerhaft zu verbessern.
Das Hauptziel besteht darin, die Energieeffizienz durch einen strukturierten und kontinuierlichen Verbesserungsprozess zu steigern und dadurch den Energieverbrauch nachhaltig zu senken.
Die VDI 4645 ist eine Richtlinie des Vereins Deutscher Ingenieure und behandelt die Planung von Wärmepumpenanlagen für Ein- und Mehrfamilienhäuser.
Sie beschreibt die Planungsschritte von der Voruntersuchung über die Konzepterstellung bis zur Detailplanung. Außerdem gibt sie Hinweise zu empfohlenen hydraulischen Schaltungen, zur Dimensionierung von Anlagenkomponenten sowie zur Dokumentation und Inbetriebnahme.
Darüber hinaus enthält sie Angaben zur Unterweisung in den Betrieb der Anlage sowie zu Kostenbetrachtungen.
Die DIN EN 12831 legt das Verfahren zur Berechnung der Heizlast eines Gebäudes fest. Ziel ist es, sicherzustellen, dass in jedem Raum die vorgesehene Norm-Innentemperatur erreicht werden kann.
Die Heizlast wird dabei auf Basis einzelner Räume oder Gebäudezonen sowie für die gesamte Heizungsanlage berechnet.
Wird keine Heizlastberechnung durchgeführt, können Heizungsanlagen falsch dimensioniert werden. Mögliche Folgen sind zum Beispiel zu große Heizungen mit erhöhten Brennstoffkosten sowie zu große Umwälzpumpen mit unnötig hohen Stromkosten.