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Ausgabe Nr. 1, April 2012

 
 

Energieeffizienzklassen für Dämmungen betriebstechnischer Anlagen

von Dr.-Ing. Martin Zeitler

Zeitler, Martin (2011): Energieeffizienzklassen für Dämmungen betriebstechnischer Anlagen. In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 37, H. 4, S. 12 -17. 

Einleitung
Das Lenkungsgremium „Energieeffizienz betriebstechnischer Anlagen“ bekräftigt unter der Leitung von Klaus-W. Körner, Vorstandsvorsitzender des Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. München (FIW München), seinen ursprünglichen Gründungszweck [1], der Dämmtechnik wieder den Stellenwert in der öffentlichen Wahrnehmung zu verleihen, den sie aus den Gesichtspunkten der Energieeffizienz und dem daraus resultierenden Klimaschutzgedanken bisher immer schon verkörperte. Dämmen ist Energiesparen, dies ist sicherlich eine unumstrittene Tatsache. Vielen ist aber nicht bewusst, dass das Dämmen von Industrieanlagen und von Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung auch eine höchst energieeffiziente Maßnahme darstellt. Die Effizienz liegt darin, dass der Energieaufwand zur Herstellung der Dämmung betriebstechnischer Anlagen (BTA) in den meisten Fällen bereits nach wenigen Tagen Betrieb wieder eingespart ist.    

Ausgangssituation
Da die Dämmung einer betriebstechnischen Anlage keine Ware ist, die fertig über den Baustoffhandel mit einem Qualitätssiegel bezogen werden kann - dies ist bekanntermaßen nur für die Dämmstoffe möglich - ist ihre Qualität und somit die Effizienz einer Dämmung in der Konstruktion und der Ausführungsart begründet. Dies ist eine Tatsache, die eine Bewertung nicht einfach macht, insbesondere, weil jede Anlage individuell gestaltet ist. Lediglich für die Heizungsanlagen sind Regeln für energiesparendes Dämmen in der EnEV [2] mit indirekten Kenngrößen für die Wärmestromdichte festgelegt.

Forschungsprojekt
Das Lenkungsgremium ist im Januar 2009 [3] angetreten, um die verschiedenen Aktivitäten der Branche zum Thema Energieeffizienz zu koordinieren, Synergien zu nutzen und Doppelarbeiten zu verhindern. Vor allem aber war die Zielsetzung, eine gemeinsame Definitionen und Sprachregelung festzulegen, wie Energieeffizienz in der Dämmtechnik zu kommunizieren ist. Nicht zuletzt deshalb ist das Lenkungsgremium mit Personen der obersten Führungsebene der beteiligten Unternehmen besetzt [4]. Durch die Indizierung eines Forschungsprojekts unter der Federführung des FIW München in Zusammenarbeit mit der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE), München, und dem VDI, Düsseldorf, wurde es möglich, ein denkbares Energieeinsparpotenzial von BTA im Bestand zu ermitteln und nach Verfahren und Methoden [5] zu suchen, um die Absicht des Lenkungsgremiums [6] umsetzen zu können.

Finanziert wird das Projekt durch das FIW München, die beteiligten Unternehmen und Verbände. Dem Bayrischen Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie sei an dieser Stelle für Zuwendungen zu diesem Projekt im Namen der Beteiligten gedankt.
Durch den ins Leben gerufenen Richtlinienausschuss VDI 4610 [7] konnte eine einmalige Konstellation für einen unmittelbaren Wissenstransfer geschaffen werden. Es wurde in nur etwa zwei Jahren eine völlig neue und richtungweisende VDI-Richtlinie geschaffen. Die Entwurfsfassung wurde am 11. Oktober 2011 zum Gründruck verabschiedet. Es ist geplant, dieses Werk für die Gründruckphase bereits zweispaltig in deutscher und englischer Sprache zu veröffentlichen. Die auf ein Jahr ausgedehnte Gründruckphase gibt der Branche, den Planern und Investoren von Dämmungen, aber auch den Betreibern BTAs genügend Zeit, die vorgeschlagenen Verfahren zu erproben.
Mit der VDI 4610 Blatt 1 wurde das „Mandat“ des Lenkungsgremiums in Form von Energieeffizienzklassen umgesetzt.

Energieeffizienzklassen
Die in Bild 1 dargestellten Rohrleitungen mit Einbauten und Bauteilen stehen sinnbildlich für die in der VDI 4610 ausgearbeitete Klassifizierungsmethodik. Angelehnt an die Einteilung der Energieklassen der Weißgeräte soll eine Dämmung künftig in Energieeffizienzklassen von G bis A klassifiziert werden können. Absichtlich wurden abweichend zu der Klassifizierung der Weißgeräte keine A+ und A++ Klassen gebildet. Die vorgeschlagenen Klassen sind so gewählt, dass eine Dämmung, die nach den Mindestanforderungen der EnEV ausgeführt ist oder nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgelegt wurde, der Klasse C entspricht. Dies lässt weitere Spielräume für Effizienzsteigerungen und Innovationen zu.

Energiesparer sind heute Gutmenschen und sie werden es ganz sicher umso lieber tun, je rentabler eine Maßnahme ist. Die Empfehlungen der VDI 4610 Blatt 1 zielen deshalb klar auf Maßnahmen ab, die auch die Kosten im Fokus haben. Dabei soll jedoch nicht eine möglichst geringe Kaptalrückflusszeit im Vordergrund stehen, sondern eine für den Nutzer wirschaftliche Lösung angestrebt werden.
Unbestritten ist seit Jahrzehnten, dass es für die Kosten zur Beheizung eines Gebäubes ohne Bedeutung ist [8], welches Teil des Gebäudes die meiste Wärme verliert. Es ist jedoch hinsichtlich der Investionskosten keineswegs gleichgültig, für welchen Bereich des Gebäudes Geld aufgewendet wird. Die EnEV trägt dieser Tatsache auch Rechnung und lässt dem Architekten den Spielraum, für den Nutzer das Optimale zu planen, stets mit dem Blick auf das Ganze. Der Gesamtwärmeverlust über die Gebäudehülle insgesamt und die Effizienz der Technischen Gebäudeausrüstung wird geplant.

Umso erstaunlicher ist es, dass der gleiche Gedanke für die Dämmungen in der Industrie Verwirrung in der Branche auslöste. Liegt es nicht auf der Hand, dass nicht die Wärmestromdichte q über die Dämmung allein, sondern der Gesamtwärmeverluststrom   [9] den Energieaufwand und somit die Kosten des Betriebes schuldet? 

Kennwert
Da betriebstechnische Anlagen die unterschiedlichsten Größen, Formen und Nutzungen (Temperaturniveaus) aufweisen [10] und somit ihren eigenen individuellen Gesamtwärmeverlust haben, ist die Größe des Gesamtwärmeverlusts nicht zur energetischen Bewertung einer betriebstechnischen Anlage geeignet. Eine Referenzanlage einzuführen – wie dies bei der EnEV für Gebäuden üblich ist -  ist aus gleichen Gründen nur schwer möglich.

Es bedarf also eines Kennwerts, der dies ermöglicht. Dies gelingt durch die Einführung einer spezifischen Größe, d. h., eine Größe wird z. B. auf eine Flächen- oder eine Längeneinheit bezogen. Wird der Gesamtwärmeverlust auf die Flächeneinheit bei Wänden und Behältern oder bei Rohrleitungen auf die Länge bezogen, so ergibt sich der spezifische Wärmeverlust q‘ in W/m² oder W/m oder wie er nun in der VDI 4610 Blatt 1 präziser als flächenbezogener oder längenbezogener Wärmeverlustsstrom benannt wird.

Aufgetragen über der spezifischen Größe sind die Kosten qualitativ in Bild 1 dargestellt. Es verwundert nicht, dass ungedämmte Anlagen sehr hohe Wärmeverlustkosten verursachen und es liegt auf der Hand, dass hochwertige Dämmungen höhere Dämmkosten verursachen.

Studie 042012 Grafik

Bild 1. Sinnbildhafte Ausführungen von Dämmungen eines Rohrleitungsabschnittes mit Einbauten und Bauteilen und vereinfacht dargestellter Kostenfunktionen

Im Diagramm sind die Kosten vereinfacht als stetige Funktionen abgebildet. Praktisch weist natürlich jede Ausführung ihre eigenen spezifischen Kosten auf, genauso wie sich der Gesamtwärmeverlust individuell verhält. 

Wie kann eine Klassifizierung erfolgen?
Zum FIW Wärmeschutztag im Mai 2011 [11] wurden die Energieeffizienzklassen zum ersten Mal proklamiert und dann in die Entwurfsfassung der VDI 4610 Blatt 1 übernommen. In Tabelle 1 sind die Empfehlungen dafür vereinfacht zusammengestellt.

Tabelle Energieeffizienzklassen

Tabelle 1: Bewertung der Dämmung hinsichtlich ihrer Energieeinsparung

Das Ergebnis einer wärmeschutztechnischen Auslegung der Dämmung, sei es nach betriebstechnischen oder wirtschaftlichen Gesichtspunkten, liefert als Ergebnis eine Wärmestromdichte, für Wände und Behälter in W/m², für Rohrleitungen in W/m. Eine Optimierung einer Dämmung hinsichtlich ihres Gesamtwärmeverlustes liefert als Ergebnis ebenfalls eine spezifische Größe, den sogenannten flächenbezogen Wärmeverluststrom für Wände und Behälter in W/m² bzw. den längenbezogen Wärmeverluststrom für Rohrleitungen in W/m.

Dies ermöglicht eine einfache und übersichtliche Bewertung, vor allem ist sie komponenten- oder anlagenübergreifend. Bauteile wie Pumpen oder Messeinrichtungen, die aus technischen Gründen nicht gedämmt werden dürfen, gehen in die Bewertung der Energieeffizienzklassen nicht mit ein.

Wer klassifiziert?
Die VDI 4610 Blatt 1 mit einer geplanten Gründruckphase von einem Jahr ist das Grundlagenpapier für die Vorgehensweise: Wie wird bewertet?

Was noch fehlt, sind Durchführungsbestimmungen. Wer darf klassifizieren? Wie können die Klassen kommuniziert werden? Welche Qualifikationen sind dafür erforderlich?

Ein erster Vorschlag wurde im Lenkungsgremium diskutiert.

Berechtigt, die Klassifizierung vorzunehmen sind:

  • TIP Check Engineer (EiiF), das sind erfahrene Ingenieure mit Branchenkenntnis und Zusatzausbildung,
  • Isoliermeister mit Zusatzausbildung.

Koordiniert könnte dies alles durch das neu gebildete QAC - Quality Assurance Committee - [12] werden, das Nachfolgegremium der VDI-AG „Gütesicherung“ als Fachausschuss des VDI.

Wer gewährleistet was?
Dies ist sicher eine essentielle und wichtige Frage. Aber auch dafür gibt es bereits eine Antwort. Mit der VDI 2055 Blatt 3 Ausgabe Oktober 2011 [13] liegt eine Richtlinie druckfrisch vor, die sich mit der Abgrenzung der Gewährleistung beschäftigt. Die Unternehmen der Dämmtechnik sind nach wie vor für ihr Gewerk, die Dämmung, verantwortlich. Um die Wärmeverluste über ungedämmte Anlagenteile zu erfassen, wird z. Z. ein Wärmebrückenkatalog erstellt (VDI 4610 Blatt 2 [14]). In ihm werden anlagenbedingte Wärmebrücken katalogisiert und ihre Wärmeverlustkoeffizienten so realitätsnah wie möglich angegeben. Das Verfahren zur Berechnung des Wärmeverlustes wird aber ein formales „bauteilbezogenes“ Verfahren sein, das die errechneten Einsparpotenziale natürlich nur für die angenommenen Randbedingungen angeben kann.

Wem zum Nutzen (Cui bono)?
Wem nützt es [15], und warum, wenn mit Hilfe von anschaulichen Energieeffizienzklassen auf der Grundlage des einfachen Kennwertes q‘ eine bessere Dämmung verkauft werden kann?

Die Antworten liegen auf der Hand:

  • In erster Linie unseren Ressourcen und somit unserer Umwelt,
  • Den Betreibern der Anlagen, die Energie und somit Geld sparen,
  • Unserer Volkswirtschaft durch Anreize für Investitionen,
  • Unserer europäischen Technik und Ingenieurskunst und Innovationen,
  • Den Dämmstoffherstellern und Zulieferbetrieben,
  • Und mit Sicherheit nicht zuletzt den Unternehmen der Dämmtechnik.

Umso weiter der spezifische Wärmeverluststrom q‘ von der Wärmestromdichte q entfernt liegt, umso mehr Dämmung wird benötigt, umso bessere Gesamtlösungen sind gefragt, umso größer sind die Herausforderungen, energiesparend zu konstruieren und zu planen, umso mehr Chancen für innovative Produkte ergeben sich.

Schrifttum
[1] FIW München: Geschäfts- und Tätigkeitsbericht: VDI und FIW bündeln Aktivitäten für mehr  Energieeffizienz in der Industrie, Jg. 2009, S. 42.
[2] Energieeinsparverordnung - EnEV 2009 (Ausgabe vom 29.04.2009).
[3] (2009): Startschuss für neuen "ENERGIEAUSWEIS". Fachausschuss Energieeffizienz in betriebstechnischen Anlagen konstituiert sich am 20. Januar 2009 in Düsseldorf. In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 35, H. 1, S. 10–11.
[4] Zeitler, Martin (2010): Energieeffizienz betriebstechnischer Anlagen. Eine konzertierte Aktion  aus Sicht des Wärme- und Kälteverlustes. In: wksb Zeitschrift für Wärmeschutz · Kälteschutz ·  Schallschutz · Brandschutz, Jg. 55, H. 64, S. 56–60.
[5] Hencke, Ernst G.; Zeitler, Martin (2011): Energieeffizienz betriebstechnischer Anlagen. Ein  Zwischenbericht. In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 37, H. 2, S. 40–43.
[6] (2009): Energieeffizienz betriebstechnischer Anlagen. Potential für Standortsicherung, Umweltschutz und qualifiziertes Handwerk. Interview. In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 35, H. 2, S. 6–7.
[7] VDI 4610 Blatt 1 (Entwurfstadium): Aspekte des Wärme- und Kälteschutz
[8] (2010): Die Chance der Dämmtechnik. MESSESYMPOSIUM: Energieeffizienz betriebstechnischer Anlagen durch nachhaltige Systemdämmung. Podiumsdiskussion. In: ISOLIERTECHNIK,  Jg. 36, H. 1, S. 54–55.
[9] Zeitler, Martin (2010): Die Bedeutung des Gesamtwärmeverlusts "Q" einer betriebstechnischen Anlage. In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 36, H. 2, S. 14–15
[10] Kasparek, Günther (2011): Wärmeverlust. 150 W/m² = Energieverschwendung? In: ISOLIER- TECHNIK, Jg. 37, H. 1, S. 8–16.
[11] (2011): Wärmeschutz ist Zukunft. Wärmeschutztag. In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 37, H. 3, S. 20.
[12] (2011): Gütesicherung von Dämmstoffen. In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 37, H. 3, S. 19.
[13] VDI 2055 Blatt 3:2011-10: Wärme- und Kälteschutz von betriebstechnischen Anlagen in der  Industrie und in der Technischen Gebäudeausrüstung - Technische Grundlagen zur Überprüfung der wärmetechnischen Eigenschaften von Dämmsystemen, Ermittlung von Gesamtwärmeverlusten.
[14] VDI 4610 Blatt 2 (Entwurfstadium): Wärmebrückenkatalog
[15] Schmoldt, Jürgen (2010): Spezifischer Wärmeverlust - cui bono? In: ISOLIERTECHNIK, Jg. 36,  H. 2, S. 24–25.

Zeitler

Dr.-Ing. Martin Zeitler
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