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Energieeinsparpotenzial durch technische Dämmungen

Endbericht © FfE, November 2012


Auftraggeber: Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. (FIW)

FfE-Auftragsnummer: ZDB-0001

Bearbeiter/in: Dipl.-Ing. (FH) Anna Gruber

Dipl.-Ing. (FH) Marco Schwentzek

Dr.-Ing. Serafin von Roon

Fertigstellung: November 2012

Impressum:

Endbericht der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH (FfE)

zum Projekt:


Auftraggeber:

Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. (FIW)

Kontakt:

Am Blütenanger 71 80995 München Tel.: +49 (0) 89 158121-0 Fax: +49 (0) 89 158121-10 E-Mail: [email protected] Internet: http://www.ffegmbh.de/

Geschäftsführer: Dr.-Ing. Serafin von Roon

http://www.ffegmbh.de/

Inhaltsverzeichnis i

Inhalt

1 Ausgangssituation ............................................................................................. 1

2 Motivation und Ziel ............................................................................................ 1

3 Begriffsdefinition ............................................................................................... 2

4 Methodische Vorgehensweise .......................................................................... 3

4.1 Aufnahmeblatt ......................................................................................................... 3

4.2 Auswahl der Untersuchungsobjekte ........................................................................ 3

4.3 Datenerhebung ....................................................................................................... 5

4.3.1 Erhobene Parameter ........................................................................................ 7

4.3.2 Vor-Ort-Begehung ............................................................................................ 7

4.3.3 Weitere Daten des Betriebs .............................................................................. 9

4.4 Bestimmung des Einsparpotenzials ........................................................................11

4.4.1 Ermittlung der Wärmeverluste im Ist-Zustand ..................................................11

4.4.2 Einsparpotenzial bei ungedämmten Rohrleitungen und Bauteilen ...................13

4.4.3 Einsparpotenzial einer wirtschaftlichen Dämmschichtdicke bei Rohrleitungen.13

5 Ergebnisse ........................................................................................................ 16

5.1 Bestandsaufnahmen ..............................................................................................16

5.1.1 Detailaufnahmen .............................................................................................16

5.1.2 Leitungslängen und Anzahl an Bauteilen der untersuchten Betriebe ...............17

5.2 Wärmeverluste im Ist-Zustand ................................................................................19

5.3 Einsparpotenziale ...................................................................................................22

5.3.1 Einsparpotenzial durch Dämmen ungedämmter Rohrleitungen und Bauteile ..22

5.3.2 Einsparpotenzial durch eine wirtschaftliche Dämmung von Rohrleitungen ......23

5.3.3 Vereinfachte Abschätzung des Einsparpotenzials für Deutschland auf Basis

ausgewählter Betriebsbegehungen ...............................................................................25

6 Zusammenfassung und Fazit .......................................................................... 30

7 Anhang .............................................................................................................. 32

8 Literaturverzeichnis ......................................................................................... 36

1

Energieeinsparpotenzial durch technische

Dämmungen

1 Ausgangssituation

Von der Bundesregierung wurde auf der Klausurtagung in Meseberg im August 2007

beschlossen, den in Deutschland verursachten CO2-Ausstoß bis zum Jahr 2020 drastisch

zu senken. Der Anteil für Raum- und Prozesswärme in den Sektoren Industrie, GHD

und Haushalt beträgt insgesamt etwa 56 % des gesamten Endenergieverbrauchs.

In der politischen und öffentlichen Diskussion herrscht dabei der Konsens, dass die

Klimaschutzziele der Bundesregierung nur bei einer umfassenden energetischen

Sanierung des Gebäudebestandes zu erreichen sind. Welchen Anteil gewerblich und

industriell genutzte Gebäude und technische Anlagen am Gesamtenergieverbrauch bzw.

den CO2-Emissionen haben, ließ sich aufgrund nicht vorhandenen Datenerhebungen

bislang nicht seriös abschätzen.

2 Motivation und Ziel

Insbesondere existierten zu Beginn des Projektes keine ausreichend abgesicherten

Daten zum Anteil der Wärmeverluste betriebstechnischer Anlagen am

Gesamtenergieverbrauch. Die fehlenden Daten wurden im Rahmen dieses

Forschungsprojektes mit Hilfe einer Analyse im Industriesektor ermittelt.

Anhand von Detailuntersuchungen in sechs ausgewählten Betrieben wurden der

Standard der technischen Dämmung im Betrieb sowie die ungedämmten Bauteile und

Rohrleitungen erfasst.

Ziel war es zunächst, die Wärmeverluste von betriebstechnischen Anlagen,

Rohrleitungen und Bauteilen im Ist-Zustand zu quantifizieren. Hierbei wird

grundsätzlich zwischen gedämmten und ungedämmten Bereichen unterschieden.

Anschließend erfolgte eine Ermittlung des Einsparpotenzials durch Dämmen der

ungedämmten Bauteile und Rohrleitungen sowie durch Berechnung einer

wirtschaftlichen Dämmung von bereits gedämmten Rohrleitungen. Dadurch konnte das

Einsparpotenzial durch technische Dämmung in den sechs Betrieben bestimmt werden.

Auf Basis dieser Daten kann eine erste grobe Abschätzung des Einsparpotenzials durch

Dämmen von betriebstechnischen Anlagen in der Industrie für Deutschland erfolgen.

http://ffegmbh.de/referenzen/messtechnische-untersuchungen-und-energiemanagement-in-betrieben/266-energieeffizienz-von-betriebstechnischen-anlagen

2 Begriffsdefinition

3 Begriffsdefinition

Bauteile

Unter dem Begriff Bauteile werden in dieser Studie alle Arten von Komponenten in den

Rohrleitungen zur Wärme- und Kälteübertragung zusammengefasst. Beispielsweise

fallen darunter Handräder und sonstige Absperrarmaturen, Flansche, Ventile, Pumpen,

Entlüftungsabgänge, Temperaturanzeigen etc.

ISOWTC

Das webbasierte Programm ISOWTC ermöglicht eine Berechnung der Wärmeverluste

von Rohrleitungen, Behältern und Wänden. Zudem kann über eine definierte

Oberflächentemperatur die erforderliche Dämmdicke ermittelt werden. Auch die

Berechnung der wirtschaftlichen Dämmschichtdicke von Rohrleitungen kann im

ISOWTC realisiert werden.

LEEN

LEEN steht für Lernende EnergieEffizienz-Netzwerke. Die FfE GmbH betreut aktuell

drei Netzwerke in Bayern und eines in Österreich. Im Rahmen dieser Netzwerke werden

in Unternehmen detaillierte Vor-Ort Begehungen zur Energieeinsparung und

Effizienzsteigerung bei Querschnittstechnologien (Wärme, Kälte, Lüftung, Druckluft,

Beleuchtung etc.) durchgeführt. Anschließend erfolgt eine Quantifizierung der möglichen

Einsparungen in Form eines Berichts. Darauf aufbauend werden die Betriebe bei der

Umsetzung der Maßnahmen begleitet. Dazu finden alle drei Monate sog.

Energieeffizienztische (Netzwerktreffen) zu jeweils einem Schwerpunktthema statt. Der

Erfahrungsaustausch steht bei diesen Treffen im Fokus.

Aufnahmeblatt 3

4 Methodische Vorgehensweise

4.1 Aufnahmeblatt

Im ersten Schritt wurde gemeinsam mit weiteren Projektpartnern ein Aufnahmeblatt

entwickelt. Dieses Aufnahmeblatt ermöglicht eine möglichst schnelle und detaillierte

Erfassung des Ist-Zustandes.

Wesentliche Elemente des Aufnahmeblattes sind nachfolgend aufgelistet:

- Material, Lieferform und Isolierdicke des Dämmstoffs

- Ummantelung des Dämmstoffs

- Umgebungstemperatur

- Temperatur und Aggregatszustand des Mediums in der Rohrleitung

- Oberflächentemperatur Rohrleitungen, Bauteile und Auflager / Abhängungen

- Länge, Nennweite und Dämmstandard der Rohrleitungen

- Anzahl und Material der Auflager und Abhängungen

- Anzahl, Nennweite und Dämmstandard sämtlicher Bauteile

Gemeinsam mit Mitarbeitern des Forschungsinstituts für Wärmeschutz München e.V.

(FIW München) und der Bilfinger Berger Industrial Services GmbH (BIS) wurden das

Aufnahmeblatt in der Praxis getestet und verschiedenste Anpassungen vorgenommen.

Das Aufnahmeblatt erwies sich im Feldtest der FfE als praktisch anwendbar. Zudem

kann durch das vorgefertigte Aufnahmeblatt Zeit bei der Aufnahme des Ist-Zustandes

eingespart werden. Im Detail ist das Blatt im Anhang (Abbildung 7-1 bis

Abbildung 7-4) dargestellt.

Mittlerweile steht auch eine elektronische Version des Aufnahmeblatts zur Verfügung.

Diese Version vereinfacht insbesondere die Aufnahme von Rohrleitungen. Komplexe

Anlagen müssen jedoch nach wie vor schriftlich erfasst werden, was allerdings

zeitaufwendig ist. Es ist bereits möglich, die in der elektronischen Version gespeicherten

Daten eines Betriebs in das Programm ISOWTC zu übernehmen. Dort kann eine

Berechnung der Wärmeverluste erfolgen.

4.2 Auswahl der Untersuchungsobjekte

In Abbildung 4-1 ist der Brennstoffverbrauch nach Temperaturniveau und Branche

dargestellt. Ein relativ hoher Brennstoffverbrauch ist in den Temperaturbereichen bis

200 °C, zwischen 800 °C und 900 °C und über 1.400 °C zu verzeichnen. Der Großteil des

Brennstoffverbrauchs im Hochtemperaturbereich wird in der Branche Metallerzeugung

benötigt. Dort werden beispielsweise Schmelzöfen betrieben, welche einen sehr hohen

Energiebedarf aufweisen.

Im Rahmen der Studie wurden die zu untersuchenden Branchen und Anlagen(-teile) auf

Basis des Brennstoffverbrauchs je Temperaturniveau und Branche ausgewählt. Da im

Hochtemperaturbereich ein Großteil der Bauteile und Rohrleitungen schon aus

Sicherheitsaspekten (Berührungsschutz) gedämmt werden muss und die relativen


Einsparungen aufgrund des sehr hohen Gesamtbrennstoffverbrauch sehr gering sind,

wird dieser Bereich in der Studie nicht betrachtet. Anzumerken ist jedoch, dass durch

die Reduzierung der Wärmeverluste durch ungedämmte Stellen im Hochtemperatur-

bereich hohe absolute Einsparungen erzielt werden können, da die Verluste durch die

hohe Medientemperatur deutlich höher sind als in Bereichen mit geringerem

Temperaturniveau. Im Rahmen der vorliegenden Studie werden somit die

Temperaturniveaus von „Raumwärme“ bis 900 °C betrachtet.

Abbildung 4-1: Brennstoffverbrauch nach Temperaturniveau und Branche

/FFE-13 07/

Für eine Detailanalyse der Wärmeverluste werden im nächsten Schritt drei

Temperaturbereiche definiert, für welche die jeweils zu untersuchenden Anlagen

ausgewählt werden. Es werden die folgenden Temperaturbereiche festgelegt:

50 bis ca. 110 °C (Raumwärme)

70 bis 250 °C (Dampf und zugehöriges Kondensat)

110 bis 900 °C (Prozesswärme)

Die Temperaturbereiche unterscheiden sich nach Anwendungsarten in Raumwärme und

Prozesswärme, wobei bei der Prozesswärme noch eine Differenzierung erfolgt. Dampf

und zugehöriges Kondensat (oft für Prozesswärme eingesetzt) werden separat

untersucht. Alle anderen Formen der Prozesswärme (z.B. Heißwasser für Prozesse sowie

Prozessgas für Trocknungs- oder Härteprozesse) werden im dritten Temperaturbereich

(110 bis 900 °C) behandelt.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Bre

nn

sto

ffve

rbra

uc

h i

n T

Wh

Temperatur in °C

Ernährung+Tabak Chemische Industrie Papier

Textilgewerbe Maschinenbau Fahrzeugbau

NE-Metalle+Gießereien

Verarbeitung vonSteinen und Erden

Metallerzeugung

Glas+Keramik

Datenerhebung 5

Für alle der oben genannten Bereiche werden Anlagen(-teile), Bauteile und

Rohrleitungen definiert, welche untersucht werden. Eine Übersicht der untersuchten

Bereiche ist in der nachfolgenden Auflistung dargestellt:

Heißwasser

o Heizkessel

o Speicher

o Übergabe-/Verteilstation

o Rohrleitungen (innen)

o Rohrleitungen (außen)

Dampf

o Dampfkessel



o Rohrleitungen (außen)

Prozesswärme

o Heizkessel (Prozeswärme)



o Prozessanlagen

Aus den in der Abbildung dargestellten Branchen wurden Betriebe folgender Branchen

für eine Detailuntersuchung ausgewählt:

Chemie

Maschinenbau

Eisen/Stahl, Nichteisenmetalle

Kraftfahrzeuge

Ernährung

Für die Auswahl der Betriebe kann auf die Teilnehmer der LEEN-Netzwerke (Lokale

EnergieEffizienz-Netzwerke) der FfE GmbH zurückgegriffen werden. Neben der FfE

werden auch vom FIW in einigen der o.g. Branchen Detailaufnahmen durchgeführt.

Für die Auswahl der für eine Detailuntersuchung geeigneten Betriebe spielen die

Kriterien zu untersuchende Anlagen(-teile), Bauteile und Rohrleitungen sowie

Branchenzugehörigkeit eine entscheidende Rolle.

Auf Basis der Erfahrungen aus einer Vielzahl von Betriebsbegehungen soll an dieser

Stelle darauf hingewiesen werden, dass die ausgewählten Betriebe als durchschnittliche

Betriebe bewertet werden können, d.h. sie weisen weder einen besonders guten noch

einen besonders schlechten Dämmstandard auf.

4.3 Datenerhebung

Der Arbeitsschritt Datenerhebung umfasst zum einen Betriebsbegehungen und

Detailaufnahmen ausgewählter Anlagen(-teile) vor Ort und zum anderen werden


bereitgestellte Daten und Pläne gesichtet und weitere Daten erhoben, um die

Wärmeverluste im gesamten Betrieb zu ermitteln.

Im Rahmen der LEEN-Netzwerke wurde bereits im Vorfeld bei jedem der ausgewählten

Betriebe eine umfangreiche Betriebsbegehung durchgeführt, um Potenziale zur

Energieeffizienzsteigerung im Bereich der Querschnittstechnologien im Unternehmen zu

erschließen. Unter anderem wurden dabei Wärmeerzeugung und –verteilung

begutachtet. Daher kann für die Detailuntersuchungen eine gute Auswahl getroffen

werden.

Im Rahmen dieser Studie werden in den insgesamt sechs Betrieben aus den oben

genannten Branchen Detailaufnahmen von Anlagen(-teilen), Rohrleitungen und

Bauteilen durchgeführt. Die nachfolgenden Tabellen zeigen die jeweils untersuchten

Anlagen in den Temperaturbereichen Heißwasser, Dampf und Kondensat sowie

Prozesswärme.

Tabelle 4-1: Betrachtete Anlagen im Bereich Heißwasser

Tabelle 4-2: Betrachtete Anlagen im Bereich Dampf und Kondensat

Heizkessel Speicher

Übergabe-/

Verteilstation

Rohrleitungen

(innen)

Rohrleitungen

(außen)

Betrieb 1 x

Betrieb 2

Betrieb 3

Betrieb 4 x x x

Betrieb 5 x x

Betrieb 6 x x x x

Heißwasser (ca. 50 bis 110 °C)

Dampfkessel

Übergabe-/

Verteilstation

Rohrleitungen

(innen)

Rohrleitungen

(außen)

Betrieb 1

Betrieb 2 x x

Betrieb 3 x x (1)

Betrieb 4

Betrieb 5 x x

Betrieb 6´(1) Kondensatsammelbehälter

Dampf und Kondensat (ca. 70 bis 230 °C)

Datenerhebung 7

Tabelle 4-3: Betrachtete Anlagen im Bereich Prozesswärme

Die Detailaufnahmen umfassen beispielsweise bei einer Übergabe-/Verteilstation neben

den Rohrleitungen sämtliche Bauteile, wie Pumpen, Ventile, Messfühler, Schmutzfänger

etc..

Im Bereich der Prozesswärme werden neben Öfen auch z.B. Becken aufgenommen.

Zusätzlich zu den Detailaufnahmen erfolgt eine generelle Erfassung des Dämmzustands

des Betriebes für die Ermittlung der Gesamtwärmeverluste. Dabei werden unter

anderem die gesamten Rohrleitungslängen nach Nennweiten und Temperaturniveaus

sowie alle Bauteile nach Nennweiten und Temperaturniveaus, jeweils unterschieden in

gedämmt und ungedämmt, erhoben.

Im Anschluss erfolgt eine Ermittlung der Gesamtwärmeverluste in den oben genannten

Temperaturbereichen.

4.3.1 Erhobene Parameter

Für die Ermittlung der Wärmeverluste werden die bereits im Abschnitt Aufnahmeblatt

genannten Parameter in den Detailuntersuchungen erhoben. Für die Abbildung der

Wärmeverluste werden nachfolgend die wichtigsten Parameter aufgelistet:

Nennweite Rohr / Bauteil

Medium

Medientemperatur

Umgebungstemperatur

Dämmmaterial

Dämmdicke

Ummantelung

4.3.2 Vor-Ort-Begehung

Bei den Vor-Ort-Begehungen mit Detailuntersuchungen wurden die schon genannten

Parameter im Aufnahmeblatt erhoben. Zudem wurden Thermografieaufnahmen von

Anlagen(-teilen), Rohrleitungen und Bauteilen gemacht.

Neben den Detailaufnahmen wurden, wie bereits erwähnt, vorab Betriebsbegehungen

im Rahmen der LEEN-Netzwerke der FfE GmbH durchgeführt. Im Detail wurden dabei

Heizkessel auf deren Dämmstandard sowie Wärmebrücken untersucht. In den

Heizkessel

Übergabe-/

Verteilstation

Rohrleitungen

(innen) Prozessanlage

Betrieb 1

Betrieb 2

Betrieb 3

Betrieb 4 x x x x (2)

Betrieb 5

Betrieb 6 x´(2) Härteofen

Prozesswärme (ca. 110 bis 900 °C)


Heizungsverteilungen wurde erfasst, wie hoch der Anteil an ungedämmten Bauteilen

und Rohrleitungen ist.

Für die Erhebung der oben genannten Parameter dienen Thermometer mit

Oberflächentemperaturfühler sowie Einstechfühler (jeweils Thermoelement Typ K).

Zudem wird eine Wärmebildkamera für Thermografieaufnahmen genutzt. Weitere

Hilfsmittel sind Maßband und Werkzeugkoffer.

Datenerhebung 9

4.3.3 Weitere Daten des Betriebs

Der Gesamtwärmeverlust kann nicht allein auf Basis der Begehungen bestimmt werden.

Vielmehr werden zusätzliche Daten des Unternehmens benötigt, um alle Bereiche der

Wärmeerzeugung und Verteilung zu erfassen, da eine detaillierte Begehung des

gesamten Standorts im Rahmen der Studie nicht möglich ist. Weitere hilfreiche Daten

sind beispielsweise:

Schemata der Wärmeerzeugung und –verteilung

Gebäudepläne

Auszüge aus der Gebäudeleittechnik

Unterlagen zur Sanierung von Dämmungen und zu geplanten Dämmschichtdicken

bei Neubauten

Beispielhaft zeigen die nachfolgenden Abbildungen einen Ausschnitt aus weiteren

genutzten Daten.

Abbildung 4-2: Auszug aus der Gebäudeleittechnik – Versorgung von zwei Bereichen

Abbildung 4-3: Gebäudeplan mit Heizungsleitungen (Vor- und Rücklauf)


Abbildung 4-4: Auszug aus einem Schema der Wärmeverteilung

Auf Basis der Daten der Begehungen sowie der Daten aus den Unterlagen der

Unternehmen werden im Anschluss die Anzahl an verschiedenen Bauteilen sowie deren

Nennweiten bestimmt. Es erfolgt eine Untergliederung in

Pumpen,

Armaturen (z.B. Ventile, Schmutzfänger),

Kleine Armaturen (z.B. Messeinrichtungen) und

Flansche.

Zudem werden anhand der Pläne und weiteren Unterlagen die Rohrleitungslängen je

Nennweite erfasst.

Bestimmung des Einsparpotenzials 11

4.4 Bestimmung des Einsparpotenzials

4.4.1 Ermittlung der Wärmeverluste im Ist-Zustand

Die Berechnung der Wärmeverluste von Rohrleitungen erfolgt über das im Rahmen

dieser Studie entwickelte Programm ISOWTC /FIW-01 12

Wiesemeyer, Karin; Zeitler, Martin: Energieeffizienz von

betriebstechnischen Anlagen, Wärme- und Kälteschutz. Gräfelfing:

Forschungsinstitut für Wärmeschutz München e. V., 2012

ISOWTC-02 11/. Dabei wird gleichzeitig die Praxistauglichkeit des Programms

untersucht. Es wurden die Berechnungsvorschriften der VDI 2055, Blatt 1 für die

Wärmeverluste über die ungedämmten und gedämmten Rohrleitungen angewendet

/VDI-09 08/. Die Wärmeverluste der ungedämmten und gedämmten Bauteile werden aus

dem im Forschungsprojekt entwickelten Wärmebrückenkatalog entnommen /FIW-01 12/.

Die exakte Herleitung der Berechnung der Wärmeverluste kann ebenfalls im Bericht des

Gesamtforschungsvorhabens /FIW-01 12/ nachgelesen werden.

Zur Berechnung der Wärmeverluste werden im ISOWTC die folgenden Parameter

eingegeben (siehe Abbildung 4-5):

Nennweite der Rohrleitung

Umgebungstemperatur

Medientemperatur

Leitung im Freien oder im Gebäude liegend

Dämmmaterial

Dämmdicke

Art der Ummantelung

Zudem wird bei der Berechnung der Wärmeverluste der Rohrleitungen berücksichtigt,

dass Mineralwolle vor 1990 eine andere Qualität und somit höhere Wärmeverluste hat.

Daher muss zusätzlich der Anteil der nach 1990 gedämmten Rohrleitungen im Betrieb

erhoben werden.


Abbildung 4-5: Eingabemaske im Programm ISOWTC

Die Berechnung der Wärmeverluste von Bauteilen erfolgt nicht im Programm ISOWTC.

Hier fließen die Ergebnisse aus den Begehungen von FfE und FIW ein. Es werden neben

den Detailanalysen weitere Messungen im Labor des FIWs sowie Simulationen zur

Wärmeverlustberechnung verschiedener Armaturen u.ä. genutzt. Aus all diesen

Eingangsdaten entstehen Formeln für die Berechnung der Wärmeverluste verschiedener

Bauteile in Abhängigkeit von Nennweite und Medientemperatur. Ebenfalls

berücksichtigt wird, ob bereits eine Dämmung vorhanden ist oder das Bauteil

ungedämmt ist. Beispielsweise werden Armaturen unterschieden in Schmutzfänger und

Ventile, diese beiden Kategorien werden zusätzlich aufgeteilt in geschweißte und

geflanschte Schmutzfänger und Ventile. Darüber hinaus wird berücksichtigt, ob

beispielsweise Flansche lackiert oder metallisch sind. Anhand der Formeln kann nun für

jedes Bauteil in Abhängigkeit von Nennweite und Medientemperatur der Wärmeverlust

bestimmt werden.

Die ermittelten Wärmeverluste werden mit den Rohrleitungslängen und der Anzahl an

Armaturen je Nennweite verknüpft. Zudem werden die Wärmeverluste von Anlagen, wie


beispielsweise Kessel, Speicher, prozesstechnische Anlagen (Öfen, Trocknungsanlagen

etc.) ermittelt. Diese werden größtenteils über das ISOWTC berechnet. Vereinfacht

werden hier der Wärmeverlust einer ebenen Wand angesetzt und dieser auf die Fläche

der Anlage umgelegt.

In der Gesamttabelle werden wiederum alle Wärmeverluste von Rohrleitungen und

Bauteilen in Abhängigkeit von Dämmung, Nennweite und Temperaturniveau

zusammengefasst. Im Detail bedeutet das, dass für alle vorhandenen

Temperaturniveaus (z.B. drei verschieden hohe Dampfdrücke und –temperaturen)

Wärmeverluste berechnet werden.

Addiert man die Wärmeverluste aller Anlagen, Rohrleitungen und Bauteile, ergibt sich

daraus der Gesamtwärmeverlust des Betriebs.

4.4.2 Einsparpotenzial bei ungedämmten Rohrleitungen und Bauteilen

Für die Potenzialermittlung werden zunächst zwei Varianten definiert. In der

Variante 1 wird das Einsparpotenzial berechnet, welches durch Dämmen von

ungedämmten Rohrleitungen und Bauteilen erreicht werden kann. Dazu werden alle

ungedämmten Rohrleitungen und Bauteile gedämmt. Bei den Rohrleitungen wird davon

ausgegangen, dass die Dämmdicke der neu zu dämmenden Rohrleitungen der

Dämmdicke der bereits gedämmten Rohrleitungen entspricht. Es wird berücksichtigt,

dass es an einigen Stellen Abflachungen geben kann, wodurch nicht die gesamte

Rohrleitungslänge mit dieser Dämmstärke ausgestattet werden kann.

Im Bereich der Bauteile wird berücksichtigt, dass beispielsweise nicht alle Pumpen

gedämmt werden können, da ältere Pumpen aufgrund eines Wärmestaus durch die

Dämmung defekt werden können. Daher kann der Wärmeverlust bei einem Teil der

Pumpen nicht reduziert werden.

4.4.3 Einsparpotenzial einer wirtschaftlichen Dämmschichtdicke bei Rohrleitungen

Für die Ermittlung des Einsparpotenzials der Betriebe durch eine neue bzw. verbesserte

Dämmung wurde wiederum das ISOWTC eingesetzt. In der Variante 2 wird je nach

vorhandener Dämmschichtdicke unterschieden, ob die bestehende Dämmung bleibt oder

ob neu gedämmt wird.

In der Software ISOWTC wird zunächst die wirtschaftlich sinnvollste Dämmung für die

Rohrleitung unter der Berücksichtigung von Investitionskosten und Betriebskosten

(Energiekosten) berechnet.


Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung werden vorab allgemeine Angaben, wie

Nutzungsdauer, Betriebsstunden, Brennstoffkosten etc. abgestimmt. Folgende

Parameter für die Wirtschaftlichkeitsberechnung wurden von der FfE und dem FIW

festgelegt:

Nutzungsdauer 10 Jahre

Betriebsstunden 8.000 h (Prozesstechnik)

5.000 h (Heizwärme)

Brennstoffbezugskosten 4 ct/kWh

Wirkungsgrad Kessel 85 %

Preissteigerung Brennstoff 4 %

Brennstoff Erdgas

Spezifische Emissionen 55 t/TJ

Zertifikatskosten 9 €/t

Kapitaldienst 12 %

Die Preise für Dämmstoffe in Abhängigkeit von Dämmdicke und Nennweite werden von

der COM CAD Burghardt GmbH, welche auch das ISOWTC entwickelt hat, sowie vom

FIW zur Verfügung gestellt.

Im Programm werden für die bestehende Rohrleitung in Schritten von 10 mm

Dämmdickenerweiterung die Gesamtkosten berechnet. Diese setzen sich aus den

Investitionen (Isolierkosten), den Energiekosten (Brennstoffkosten) und den CO2-

Zertifikatskosten zusammen.

In Abbildung 4-6 sind die Kostenverläufe grafisch dargestellt. Die blaue Kurve zeigt die

steigenden Investitionen (y-Achse) mit steigender Dämmdicke (x-Achse). Die

Energiekosten sowie die CO2-Zertifikatskosten sinken mit zunehmender Dämmstärke,

was in der grünen Kurve ersichtlich ist. Die rote Kurve ist die Summe aus den beiden

anderen Kurven. Das Minimum der Kurve stellt die wirtschaftliche Dämmschichtdicke

dar.


Abbildung 4-6: Darstellung der wirtschaftlichen Dämmschichtdicke im ISOWTC

Nach Ermittlung der wirtschaftlichen Dämmschichtdicke wird für die weitere

Berechnung entschieden, ob die Rohrleitung mit einer neuen Dämmung ausgestattet

wird. Dazu werden die bestehende Dämmdicke mit der wirtschaftlichen Dämmdicke und

den Vorgaben der Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV) verglichen /ENEV-01 09/ und

zwischen den drei folgenden Fällen unterschieden:

Ist die bestehende Dämmung der Rohrleitung dicker als die wirtschaftliche

Dämmschichtdicke und als die vorgeschriebene Dämmung nach EnEV, so

verbleibt die bestehende Dämmung der Rohrleitung.

Ist die bestehende Dämmung der Rohrleitung dünner als die vorgeschriebene

Dämmung nach EnEV und ergibt die wirtschaftliche Dämmschichtdicke die

dickste Dämmung, wird nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten neu gedämmt.

Ist die bestehende Dämmung der Rohrleitung dünner als die vorgeschriebene

Dämmung nach EnEV, diese aber dicker als die wirtschaftliche

Dämmschichtdicke, wird nach EnEV neu gedämmt.

16 Ergebnisse

5 Ergebnisse

Im folgenden Abschnitt werden die Ergebnisse der Detailanalysen und der Betrachtung

der gesamten Betriebe dargestellt. Zunächst werden die Wärmeverluste im Ist-Zustand

dargestellt, anschließend erfolgt die Potenzialermittlung für die beiden Varianten 1 und

2.

5.1 Bestandsaufnahmen

Die Bestandsaufnahmen gliedern sich in die Detailaufnahmen und die Ermittlung der

Gesamtwärmeverluste anhand weiterer Daten der Betriebe.

5.1.1 Detailaufnahmen

In den nachfolgenden Abbildungen sind einige Thermografieaufnahmen aus den

Detailanalysen dargestellt. Gut erkennbar sind vor allem die Wärmeverluste durch

Wärmebrücken an verschiedenen Stellen der Anlagen, Bauteile und Rohrleitungen.

Abbildung 5-1: Dampfkessel

Deutlich zu sehen sind die Wärmebrücken oberhalb der eckigen Öffnungen sowie an den

Schaugläsern (seitlich der Öffnungen) in Abbildung 5-1.

Abbildung 5-2: Dampfleitungen (außen)

Die außenliegenden Dampfleitungen weisen an den Auflagern Wärmebrücken auf, da

hier eine Durchdringung der Dämmung mit Stahl vorhanden ist (vgl. Abbildung 5-2).

Bestandsaufnahmen 17

Abbildung 5-3: Dampfverteilung

Die Dampfverteilung in Abbildung 5-3 weist ungedämmte Handräder, Flansche,

Messeinrichtungen und teilweise ungedämmte Rohrleitungen auf. Diese führen mit

einer Oberflächentemperatur von bis zu 130 °C zu deutlich erhöhten Wärmeverlusten.

5.1.2 Leitungslängen und Anzahl an Bauteilen der untersuchten Betriebe

Für die Ermittlung der Gesamtwärmeverluste werden Leitungslängen und Anzahl an

Bauteilen erfasst. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5-1 mit Rohrleitungslängen und der

Anzahl an Bauteilen je Nennweite zusammengefasst. Dieses Ergebnis stellt wiederum

die Grundlage für die Wärmeverlustberechnung im nächsten Schritt dar.

Tabelle 5-1: Beispiel für Rohrleitungslängen und Bauteile je Nennweite in einem der

untersuchten Betriebe

In Abbildung 5-4 sind die Rohrleitungslängen der verschiedenen Unternehmen in

Anhängigkeit der Nennweite aufgetragen. Der größte Anteil der Rohre weist eine

Nennweite von DN 10 bis DN 65 auf, da diese Nennweiten meist für die

Raumwärmeverteilung verwendet werden. Nennweite 200 oder größer kommt nur in

sehr großen Unternehmen vor.

©FfE DN Länge in m DN Armaturen Pumpen kleine Armaturen Flansche

100 25 0 2 7 12

3.000 32 43 8 40 102

1.100 40 22 6 36 56

5.600 50 103 16 70 238

2.100 65 43 11 31 108

1.900 80 33 9 44 84

900 100 34 3 25 74

700 125 21 1 3 44

0 150 9 0 0 18

0 200 2 0 0 0

15.400 gesamt 310 56 256 736

25

32

200

gesamt

50

65

80

100

125

150

40

18 Ergebnisse

Abbildung 5-4: Rohrleitungslängen je Nennweite in den untersuchten Betrieben

Als weiteres Kriterium für die Wärmeverlustberechnung ist der Anteil an gedämmten

und ungedämmten Bauteilen und Rohrleitungen im jeweiligen Betrieb von

entscheidender Bedeutung. Die untersuchten Betriebe weisen durchgängig einen hohen

Anteil an gedämmten Rohrleitungen auf. Auf Basis der Betriebsbegehungen wird bei

Rohrleitungen zwischen 0,5 % und 2 % der Länge je Nennweite als ungedämmte

Rohrleitung festgelegt. In Bereichen mit einem deutlich höheren Anteil an

ungedämmten Rohrleitungen liegt der Anteil bei maximal 4 %.

Bei den Bauteilen zeigt sich ein vollständig anderes Bild, da viele der Betriebe noch eine

geringe Anzahl an gedämmten Bauteilen aufweist. In neueren Heizzentralen wird

beispielsweise schon darauf geachtet, dass auch Bauteile gedämmt werden. Allerdings

stellen die Neubaubereiche in allen untersuchten Betrieben eher einen kleinen Anteil an

Bauteilen und Rohrleitungen vom Gesamtbetrieb dar. Die Anteile der ungedämmten

Bauteile liegen für die sechs untersuchten Betriebe bei 5 % bis 50 %. Allerdings erfolgt

auch hier eine Differenzierung nach Temperaturniveaus. Beispielsweise sind für einen

Betrieb im Raumwärmebereich weniger Bauteile gedämmt als im Dampfbereich.

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

20.000

10 - 65 80 - 150 200 250

Ro

hrl

eit

un

gslä

nge

in m

Nennweite (DN)

Betrieb 1

Betrieb 2

Betrieb 3

Betrieb 4

Betrieb 5

Betrieb 6

Wärmeverluste im Ist-Zustand 19

5.2 Wärmeverluste im Ist-Zustand

Die Wärmeverluste aller untersuchten Betriebe am Gesamtbrennstoffverbrauch sind in

Tabelle 5-2 dargestellt. In Summe entspricht das einem Brennstoffverbrauch von ca.

28.000 MWh/a. Der Gesamtbrennstoffverbrauch aller sechs betrachteten Betriebe liegt

bei etwa 275.000 MWh/a.

Tabelle 5-2: Anteil der Wärmeverluste im Ist-Zustand am Gesamtbrennstoff-

verbrauch in den sechs untersuchten Betrieben

Die Wärmeverluste am Gesamtbrennstoffverbrauch betragen zwischen 6 und 19 %, im

arithmetischen Mittel liegen sie bei etwa 15 %. Allerdings ist ein hoher Anteil an

Wärmeverlusten bezogen auf den Brennstoffverbrauch nicht zwingend mit einem

schlechten Dämmstandard im Unternehmen gleichzusetzen.

Einige Betriebe besitzen ein kilometerlanges Rohrleitungsnetz, was trotz Dämmung zu

hohen Wärmeverlusten führt. Um beurteilen zu können, wie gut der Dämmstandard im

Unternehmen ist, müssen die Anteile an nicht gedämmten Rohrleitungen und Bauteilen

bekannt sein. Abbildung 5-5 zeigt das Verhältnis der Wärmeverluste der Betriebe

durch gedämmte und ungedämmte Rohrleitungen und Bauteile sowie weitere

Komponenten. Der Begriff „andere Komponenten“ beinhaltet beispielsweise Anlagen wie

Kessel, Speicher, Öfen oder Prozessbehälter. Bei diesen „anderen Komponenten“ ist eine

Differenzierung nach gedämmten und nicht gedämmten Anteilen nicht oder nur schwer

möglich.

©FfE Ist-Zustand

Betrieb 1 19 %

Betrieb 2 16 %

Betrieb 3 12 %

Betrieb 4 15 %

Betrieb 5 19 %

Betrieb 6 6 %

Anteil Wärmeverluste an

Gesamtbrennstoffverbrauch

20 Ergebnisse

Abbildung 5-5: Verhältnis der Wärmeverluste durch gedämmte und nicht gedämmte

Rohrleitungen und Bauteile sowie weitere Komponenten

Differenziert man die Wärmeverluste nach den anfangs definierten

Temperaturbereichen Raumwärme, Dampf & Kondensat sowie Prozesswärme, ist

erkennbar, dass die Anteile von Raumwärme sowie Dampf & Kondensat gemeinsam

etwa 75 % der Wärmeverluste ausmachen.

Abbildung 5-6: Wärmeverluste im Ist-Zustand nach Temperaturniveaus

Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 3

Betrieb 4 Betrieb 5 Betrieb 6gedämmtungedämmtandere Komponenten

Anteil an den Wärmeverlusten

Raumwärme

Dampf & Kondensat

Prozesswärme

Wärmeverluste im Ist-Zustand 21

In Tabelle 5-3 ist der Anteil der Wärmeverluste der Temperaturbereiche in den

einzelnen Betrieben nochmals dargestellt. Die Werte zeigen, dass die Wärmeverluste in

den Betrieben stark unterschiedlich sind, was diese drei Bereiche betrifft. Das liegt zum

einen an den unterschiedlichen Produktionsprozessen und deren Anforderungen, zum

anderen an der Größe des Betriebs.

Tabelle 5-3: Anteil der Temperaturbereiche an den Wärmeverlusten im Ist-Zustand

©FfE

Raum-

wärme

Dampf &

Kondensat

Prozess-

wärme

Betrieb 1 18,5 % 0,0 % 0,8 %

Betrieb 2 3,7 % 8,6 % 3,5 %

Betrieb 3 1,4 % 10,9 % 0,0 %

Betrieb 4 3,0 % 1,0 % 10,6 %

Betrieb 5 1,1 % 13,5 % 4,9 %

Betrieb 6 3,7 % 2,3 % 0,2 %

Mittelwert 5,2 % 6,0 % 3,3 %

Anteil Temperaturniveaus am Wärmeverlust (Ist-Zustand)

22 Ergebnisse

5.3 Einsparpotenziale

Im folgenden Abschnitt sind die Einsparpotenziale für die beiden Varianten 1 und 2

dargestellt. Variante 1 beinhaltet das Dämmen bisher ungedämmter Bauteile und

Rohrleitungen, Variante 2 stellt das Einsparpotenzial durch eine zusätzliche

wirtschaftliche Dämmung von Rohrleitungen dar.

5.3.1 Einsparpotenzial durch Dämmen ungedämmter Rohrleitungen und Bauteile

Das Einsparpotenzial durch Dämmen ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen ist in

Tabelle 5-4 dargestellt.

Tabelle 5-4: Einsparpotenzial durch Dämmen von ungedämmten Rohrleitungen und

Bauteilen (Variante 1)

Die Betriebe können ihre Wärmeverluste durch Dämmen ungedämmter Bereiche um

1,2 % bis 5,3 % reduzieren. Im Mittel sind es etwa 3,3 % Einsparpotenzial im Vergleich

zum Ist-Zustand. Die Reduzierung der Wärmeverluste wird größtenteils durch das

Dämmen von Bauteilen realisiert.

In Summe betragen die Verluste nach Variante 1 noch 22.000 MWh/a. Das

Einsparpotenzial liegt demnach bei 6.000 MWh/a. Dieses hohe Einsparpotenzial zeigt

deutlich, dass die Wärmeverluste allein durch das Dämmen ungedämmter Bauteile und

Rohrleitungen deutlich reduziert werden können.

©FfE


Gesamtbrennstoffverbrauch im

Ist-Zustand



nach Variante 1 Einsparpotenzial

Betrieb 1 19,2 % 16,5 % 2,7 %

Betrieb 2 15,8 % 12,6 % 3,2 %

Betrieb 3 12,3 % 7,8 % 4,5 %

Betrieb 4 14,6 % 11,6 % 3,0 %

Betrieb 5 19,5 % 14,2 % 5,3 %

Betrieb 6 6,2 % 5,1 % 1,2 %

Variante 1

Einsparpotenziale 23

5.3.2 Einsparpotenzial durch eine wirtschaftliche Dämmung von Rohrleitungen

Das Einsparpotenzial durch eine wirtschaftliche Dämmung von Rohrleitungen in

Kombination mit dem Dämmen ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen ist in

Tabelle 5-5 dargestellt.

Tabelle 5-5: Einsparpotenzial durch Dämmen von ungedämmten Rohrleitungen und

Bauteilen sowie durch eine wirtschaftliche Dämmung von Rohrleitungen

(Variante 2)

Das Einsparpotenzial der Variante 2 liegt nochmal um 0,5 % bis 3,5 % über dem der

Variante 1, allerdings im Mittel bei ca. 1 %. Es zeigt sich, dass die Mehreinsparungen

durch Variante 2 im Verhältnis zu Variante 1 gering sind. Da die Wärmeverluste nicht

linear mit steigender Dämmdicke abnehmen, wird das größte Potenzial durch die

erstmalige Dämmung erreicht.

In absoluten Zahlen betragen die Verluste nach Variante 2 in den sechs Betrieben noch

20.400 MWh/a. Das zusätzliche Einsparpotenzial beträgt somit 1.600 MWh/a.

Abbildung 5-7 veranschaulicht die Einsparpotenziale der Varianten 1 und 2 aufgeteilt

nach den Temperaturbereichen. Die maximalen Einsparungen können durch das

Dämmen von Rohrleitungen und Bauteilen im Bereich Dampf & Kondensat erreicht

werden. Im Bereich Prozesswärme ist aus arbeitsschutzrechtlichen Gründen meist eine

Dämmung gefordert, weswegen das Potenzial für beide Variante vergleichsweise gering

ist.

©FfE


Gesamtbrennstoffverbrauch im

Ist-Zustand



nach Variante 2 Einsparpotenzial

Betrieb 1 19,2 % 13,0 % 6,2 %

Betrieb 2 15,8 % 12,1 % 3,7 %

Betrieb 3 12,3 % 7,2 % 5,1 %

Betrieb 4 14,6 % 11,0 % 3,6 %

Betrieb 5 19,5 % 13,5 % 6,0 %

Betrieb 6 6,2 % 4,7 % 1,5 %

Variante 2

24 Ergebnisse

Abbildung 5-7: Einsparpotenzial über die verschiedenen Temperaturniveaus

0 %

5 %

10 %

15 %

20 %

25 %

30 %

Raumwärme Dampf & Kondensat Prozesswärme

An

teil

de

r Ei

nsp

aru

nge

n

Temperaturbereich

Einsparungen mit Variante 1

Einsparungen mit Variante 2


5.3.3 Vereinfachte Abschätzung des Einsparpotenzials für Deutschland auf Basis ausgewählter Betriebsbegehungen

Zusammenfassung der Wärmeverluste in den untersuchten Betrieben

Die Wärmeverluste von betriebstechnischen Anlagen (BTA) verschiedener Betriebe

wurden durch die FfE GmbH detailliert bestimmt. Dabei wurden die Wärmeverluste

ausgewählter Rohrleitungen und zugehöriger Bauteile (Pumpen, Armaturen etc.) sowie

von Anlagen(-teilen) erfasst, woraus die Gesamtwärmeverluste berechnet wurden.

Verwendet wurden hierzu u.a. Daten und Informationen des Betriebes (z.B.

Heizungsschemata, Auszüge aus der Gebäudeleittechnik, Gebäudepläne,…). Zudem fand

eine detaillierte Vor-Ort-Begehung statt, bei der Rohrleitungen, Bauteile und Anlagen(-

teile) sowie Zustand und Art der Dämmung erfasst wurden.

Die im Detail untersuchten Betriebe sind den folgenden Branchen zuzuordnen:

Ernährung

Maschinenbau

Chemie

Kraftfahrzeuge

Eisen/Stahl, Nichteisenmetalle

Der Dämmstandard der Betriebe, in welchen die Detailanalysen durchgeführt wurden,

war weder besonders gut noch besonders schlecht. In den neu gebauten Gebäuden der

Betriebe geht der Trend dahin, dass die Anlagen komplett gedämmt werden,

einschließlich aller Bauteile, wie z.B. Armaturen und Flansche. Daher weisen diese

Bereiche geringere Wärmeverluste auf als der ältere Bestand. Im älteren Bestand ist oft

ein deutlich höherer Anteil an ungedämmten Bauteilen vorzufinden.

Die Wärmeverluste der Betriebe sind in Tabelle 5-6 zusammengefasst. Auf Basis des

vorhandenen Bestands (Ist-Zustandes) erfolgte eine Berechnung des Einsparpotenzials

je Betrieb. Es wurden zwei Varianten unterschieden. Variante 1 stellt das

Einsparpotenzial dar, welches nur durch Dämmen ungedämmter Bauteile und

Rohrleitungen erreicht werden kann. In Variante 2 wird zusätzlich zu dem Potenzial aus

Variante 1 davon ausgegangen, dass alle Rohrleitungen, d.h. auch bereits gedämmte

Rohrleitungen, eine wirtschaftliche Dämmschichtdicke erhalten.

26 Ergebnisse

Tabelle 5-6: Wärmeverluste im Ist-Zustand und nach den Varianten 1 und 2

Die Wärmeverluste der betriebstechnischen Anlagen der untersuchten Betriebe machen

im Ist-Zustand zwischen 6 % und 20 % des Gesamtbrennstoffverbrauchs aus. Daraus

ergibt sich ein arithmetischer Mittelwert der Wärmeverluste am Gesamtbrennstoff-

verbrauch von 15 %. Das Einsparpotenzial durch Dämmen der im Ist-Zustand

ungedämmten Bauteile und Rohrleitungen (Variante 1) liegt zwischen 1 % und 5 % des

Gesamtbrennstoff¬verbrauchs, im arithmetischen Mittel sind es ca. 3 %. Dabei wurde

berücksichtigt, dass nicht alle Bauteile (z.B. ältere Pumpen) gedämmt werden können.

Der theoretische Ersatz bestehender Dämmungen durch eine wirtschaftliche

Dämmschichtdicke bei Rohrleitungen (Variante 2) ergibt eine Erhöhung des für

Variante 1 berechneten Einsparpotenzials um weitere 1 % des Gesamtbrennstoff-

verbrauchs. Hier wurde berücksichtigt, dass aus Platzgründen nicht alle BTA

wirtschaftlich gedämmt werden können. Die Einsparungen in Variante 2 sind mit

höheren Investitionen verbunden, da auch Kosten für die Demontage der aktuellen

Dämmung entstehen. Es empfiehlt sich daher, die wirtschaftliche Dämmschichtdicke

von Rohrleitungen nach und nach bei Revisionen zu realisieren. Setzt man die

Einsparungen in Bezug zu den aktuellen Wärmeverlusten, werden die Verluste im

arithmetischen Mittel um etwa 23 % (Variante 1) bzw. 30 % (Variante 2) reduziert.

Allein durch die oft sehr wirtschaftliche Maßnahme „Dämmen ungedämmter Bauteile

und Rohrleitungen“ können die Wärmeverluste um bereits 23 % verringert werden. Die

zusätzlichen Einsparungen durch wirtschaftliche Dämmschichtdicke betragen weitere

7 %. Das mit dem branchenspezifischen Brennstoffverbrauch gewichtete Mittel

unterscheidet sich kaum von dem arithmetischen Mittelwert. Für die weitere

Berechnung wurde der arithmetische Mittelwert verwendet.

Überschlägige Abschätzung des Einsparpotenzials auf Deutschland

Für eine vereinfachte Abschätzung des Einsparpotenzials durch technische Dämmung

wird das in den untersuchten Betrieben ermittelte Einsparpotenzial auf den

Gesamtbrennstoffverbrauch aller Branchen bezogen. Da die Detailuntersuchungen nur

Betriebe beinhalten, deren Anlagen ein maximales Temperaturniveau von 900 °C

aufweisen, wird das Einsparpotenzial nur bis zu diesem Temperaturbereich angesetzt

(siehe blau eingefärbter Temperaturbereich in Abbildung 5-8).

©FfE

Ist-Zustand Variante 1 Variante 2 Variante 1 Variante 2 Variante 1 Variante 2

Betrieb 1 19 % 17 % 13 % 3 % 6 % 14 % 32 %

Betrieb 2 16 % 13 % 12 % 3 % 4 % 20 % 24 %

Betrieb 3 12 % 8 % 7 % 4 % 5 % 36 % 41 %

Betrieb 4 15 % 12 % 11 % 3 % 4 % 20 % 25 %

Betrieb 5 19 % 14 % 13 % 5 % 6 % 27 % 31 %

Betrieb 6 6 % 5 % 5 % 1 % 2 % 19 % 25 %

arithmetisches Mittel 15 % 11 % 10 % 3 % 4 % 23 % 30 %

gewichtetes Mittel 15 % 11 % 11 % 4 % 5 % 25 % 30 %

bestehende / nach Variante verbleibende

Wärmeverluste an


Einsparung durch

technische Dämmung in

Prozent des

Gesamtbrennstoff-

verbrauchs

Einsparung durch

technische Dämmung in

Prozent der

Wärmeverluste


Abbildung 5-8: Brennstoffverbrauch nach Branche und Temperaturniveau

/FFE-13 07/

Die Wärmeverluste betragen im Bestand (Ist-Zustand) bis zu diesem Temperaturniveau

etwa 34 TWh/a. Wird das Einsparpotenzial aus Variante 1 oder 2 zugrunde gelegt,

können die Wärmeverluste auf 26 TWh/a bzw. 24 TWh/a reduziert werden. Die

Einsparungen betragen somit zwischen 8 TWh/a und 10 TWh/a (siehe Abbildung 5-9),

was der Einsparung durch Sanierung auf Passivhausstandard von etwa 280.000

(Variante 1) bzw. 370.000 Einfamilienhäusern (Variante 2) entspräche (angesetzt wurde

eine Reduzierung des Jahresbrennstoff¬verbrauchs um 27 MWh pro Jahr und

Einfamilienhaus). Die CO2-Emissionen reduzieren sich um etwa 1,8 Mio. t (Variante 1)

bzw. 2,3 Mio. t (Variante 2) pro Jahr1. Das entspricht den jährlichen CO2-Emissionen

von ca. 530.000 bzw. 690.000 PKWs 2.

1 Die spezifischen CO2-Emissionen für Brennstoffe wurden mit 233 g/kWh angesetzt. Diese stellen die

durchschnittlichen spezifischen CO2-Emissionen aus den verschiedenen Brennstoffen zur Raum- und Prozesswärmeerzeugung dar. 2 Angesetzt wurden eine durchschnittliche jährliche Fahrleistung von 14.000 km und ein Verbrauch

von 7,6 l pro 100 km /DESTATIS-05 11/.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100B

ren

ns

toff

ve

rbra

uc

h i

n T

Wh

Temperatur in °C

Ernährung+Tabak Chemische Industrie Papier Textilgewerbe

Maschinenbau Fahrzeugbau NE-Metalle+Gießereien

Verarbeitung vonSteinen und Erden

Metallerzeugung Glas+Keramik

©FfE

28 Ergebnisse

Abbildung 5-9: Wärmeverluste der untersuchten Betriebe im Ist-Zustand und nach

den Varianten 1 und 2

Vergleich / Unterschiede zu Ecofys-Studie

In der von Ecofys erstellten Studie „Climate protection with rapid payback – Energy and

CO2 savings potential of industrial insulation in EU27“ /ECOFYS-01 12/ wurde ein

Einsparpotenzial durch technische Dämmung für Europa bestimmt. Der Anteil der

Wärmeverluste am Gesamtbrennstoffverbrauch liegt in der Ecofys-Studie mit 21 % über

dem in der FfE-Studie für Deutschland ermittelten Anteil von 15 %.

Zur Berechnung des so genannten „wirtschaftlichen“ Einsparpotenzials in der Ecofys-

Studie wurden ähnliche Annahmen zu den Dämmmaßnahmen wie zur Ermittlung des

Einsparpotenzials der Variante 2 in der FfE-Studie getroffen (Dämmen ungedämmter

Bauteile und Rohrleitungen, Austausch defekter Dämmung, wirtschaftliche

Dämmschichtdicke bei Rohrleitungen). Obwohl nahezu die gleichen Annahmen

zugrunde liegen, ergeben sich unterschiedliche Potenziale. Das Einsparpotenzial für

Variante 2 in der FfE-Studie liegt bei etwa 30 %, während Ecofys ein wirtschaftliches

Einsparpotenzial von 66 % angibt. Allerdings wurde in der Ecofys-Studie das

Einsparpotenzial für ganz Europa abgeschätzt, wohingegen sich die FfE-Studie nur mit

dem Dämmstandard in Deutschland befasst hat. Zudem beinhaltet das von Ecofys

ausgewiesene Einsparpotenzial die Bereiche Kraftwerke und Raffinerien, die einen nicht

vernachlässigbaren Anteil am Potenzial aufweisen. Da der Umwandlungssektor in der

FfE-Studie nicht untersucht wurde, können die Unterschiede u.a. dadurch erklärt

werden.

Vergleicht man in beiden Studien die Anteile am Einsparpotenzial, die einerseits durch

das Dämmen ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen und andererseits durch die

wirtschaftliche Dämmschichtdicke erzielt werden, geht aus beiden Studien hervor, dass

etwa ¾ des Potenzials durch Dämmen ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen

realisiert werden können. Bis zu ¼ des Potenzials lassen sich durch die Verbesserung

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Ist-Zustand Variante 1 Variante 2

Bre

nn

sto

ffve

rbra

uch

fü

r D

eck

un

g d

er

Wär

mev

erl

ust

e in

TW

h/a

-23 %-30 %

©FfE


existierender Dämmung realisieren (Ersatz bestehender Dämmungen durch eine

Dämmung mit wirtschaftlicher Dämmschichtdicke).

Ausblick

Bisher wurde in sechs Betrieben eine Detailanalyse durchgeführt. Auf dieser Basis ist

eine belastbare Hochrechnung auf Deutschland nicht möglich, es kann lediglich eine

grobe Abschätzung erfolgen. Um eine detaillierte Hochrechnung durchzuführen, bedarf

es weiterer Daten aus verschiedensten Betrieben unterschiedlicher Branchen. Mit den

Methoden der neu entwickelten VDI 4610 können die identifizierten Einsparpotenziale

realisiert und eine breitere Datenbasis geschaffen werden. Mögliche Hemmnisse bei der

Umsetzung können identifiziert und praxistaugliche Lösungen zur Hebung der

Potenziale entwickelt werden.

30 Zusammenfassung und Fazit

6 Zusammenfassung und Fazit

Die Detailuntersuchung von sechs Unternehmen unterschiedlicher Branchen zeigt, dass

durch die Dämmung von betriebstechnischen Anlagen ein wesentlicher Beitrag zur

Energieverbrauchs- und CO2-Reduktion und somit auch zum Klimaschutz geleistet

werden kann.

Allein durch Dämmung bisher ungedämmter Bauteile und Rohrleitungen können die

Wärmeverluste in den untersuchten Betrieben um 23 % reduziert werden (vgl.

Abbildung 6-1).

Abbildung 6-1: Wärmeverluste der untersuchten Betriebe im Ist-Zustand und nach

den Varianten 1 und 2

Durch die zusätzliche wirtschaftliche Dämmung von Rohrleitungen können die Verluste

um weitere 7 % vermindert werden.

Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass die untersuchten Betriebe, obwohl sie

vermutlich durchschnittliche Unternehmen sind, nicht repräsentativ für die eine oder

andere Branche sind. In jedem Fall muss für den jeweiligen Betrieb eine detaillierte

Analyse durchgeführt werden, wobei die Bestimmung der Gesamtwärmeverluste eines

Betriebes sehr zeitintensiv ist.

Eine weitere Erkenntnis im Rahmen der Studie ist es, dass der Anteil der

Gesamtwärmeverluste am Brennstoffverbrauch nicht den Dämmstandard des Betriebes

wiederspiegelt.

Das realisierbare Einsparpotenzial hängt zudem vom verfügbaren Platz ab. Es ist nicht

möglich, alle Rohrleitungen und Bauteile zu dämmen bzw. mit der erforderlichen

Dämmdicke auszustatten.

Bei der Bestimmung der wirtschaftlichen Dämmschichtdicke fiel auf, dass diese oft

geringer als die geforderte Dicke nach EnEV ist.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Ist-Zustand Variante 1 Variante 2

Bre

nn

sto

ffve

rbra

uch

fü

r D

eck

un

g d

er

Wär

mev

erl

ust

e in

TW

h/a

-23 %-30 %

©FfE

Zusammenfassung und Fazit 31

Die wichtigste Erkenntnis ist jedoch, dass die Wärmeverluste bereits deutlich durch

Dämmen der nicht gedämmten Rohrleitungen und Bauteile reduziert werden können.

Dieses Potenzial wird durch einen wirtschaftlichen Austausch der bestehenden

Dämmung noch etwas erhöht.

32 Anhang

7 Anhang

Abbildung 7-1: Aufnahmeblatt Seite 1

Blatt-Nr. A-

Bearbeiter Datum:

Unternehmen Branche

Anlage Anlagenteil

Ansprechpartner Ort

1 2 3 4 5 6 7/Sonstiges:

Mineralwolle FEF/Kautschuk PUR (Polyurethan) CG (Schaumglas) XPS (Polystyrol-

Extruderschaum)

CMS (keramische

Wolle)

bitte angeben

1 2 3 4 5

Matten Schalen Platten Lammellenmatten Schläuche

1 2 3 4 5 6 7 8

Aluminium (Al)/Zink (Zn) Stahl, verzinkt Edelstahl farbbeschichtet PVC Grobkorn Sonstiges

nichtmetallisch

Sonstiges

metallisch

4) Erläuterungen Handrad

1 2 3

Handrad Hebel Stellantrieb

Kappentypen

Temperatur-

messpunkte

Aufnahme Dämmsystem

2) Erläuterungen zur Lieferform

1) Erläuterungen zur Dämmstoffart

3) Erläuterungen zu den Ummantelungen

T

Anhang 33

Abbildung 7-2: Aufnahmeblatt Seite 2a

Blatt-Nr. B 1 -

zu Blatt-Nr. A-

1 2 3 4

Dämmstoffart 1)

Lieferform 2)

Ummantelung 3)

Im Gebäude (1) od

im Freien (2)

Umgebungstemperatur

Rohrleitungsnummer

ca. Montagedatum

Medium i.d. Rohrleitung

Aggregatzustand

Oberflächentemperatur Rohr*

Oberflächentemperatur Bogen*

Oberflächentemperatur an UK*

aD-Rohr od. Umfang

Auflageranzahl gedämmt

Material des Auflagers

Temperatur

thermische Trennung

Wie weit ragt das Auflager aus der

Dämmung

Auflageranzahl ungedämmt

Mediumtemperatur

Luftfeuchtigkeit

Länge

Bogenanzahl

Auflager

Isodicke

Unterkonstruktion vohanden

Begleitheizung vorhanden

Allg

em

ein

es

Te

mpera

ture

nG

runddate

n

Volumenstrom

* Mittelwert aus 3-5 Messungen am Rohr

Temperatur

34 Anhang

Abbildung 7-3: Aufnahmeblatt Seite 2b

Blatt-Nr. B 2 -

zu Blatt-Nr. A-

1 2 3 4

Anzahl A

Temperatur A

Bedientyp A

Anzahl B

Temperatur B

Bedientyp B

Anzahl C

Temperatur C

Bedientyp C

Abflachung Anzahl

Geometrie

Abflachung Anzahl

Flansch

Abflachung Anzahl

Arm

atu

r gedäm

mt

Abhängung

thermische Trennung

der Abhängung

Länge der Abhängung

Hängeranzahl ungedämmt

Temperatur

Abflachung

Hängeranzahl gedämmt

Material des Auflagers

Temperatur

Geometrie

Flansch gedämmt

Oberflächentemperatur

Flansch ungedämmt

Oberflächentemperatur

Flanschstärke

Fla

nsche

Armatur ungedämmt

Geometrie

Anhang 35

Abbildung 7-4: Aufnahmeblatt Seite 3

Blatt-Nr. C -

zu Blatt-Nr. A-

Bemerkung: An welchen Anlagenteilen ist die Dämmung defekt?

Was kann über Fugen ausgesagt werden?

Welche Platzverhältnisse herschen für eventuelle Sanierungen vor?

36 Literaturverzeichnis

8 Literaturverzeichnis

DESTATIS-05 11 Mayer, Helmut; Fehrentz, Petra: Umweltökonomische Gesamt-

rechnungen - Weiterentwicklung der Berechnungen zum Energie-

verbrauch und zu den CO2-Emissionen des Straßenverkehrs im Rahmen

des NAMEA-Rechenansatzes - Methodenbericht. Wiesbaden:

Statistisches Bundesamt, 2011

ECOFYS-01 12 Neelis, Maarten; Blinde, Paul; Overgaag, Martijn; Deng, Yvonne:

Climate protection with rapid payback - Energy and CO2 savings

potential of industrial insulation in EU27 - Ecofys study identifies a

large energy efficiency potential of industrial insulation. Gland, Schweiz:

European Industrial Insulation Foundation, 2012

ENEV-01 09 Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung. Berlin:

Bundesrepublik Deutschland, 2009

FFE-13 07 Beer, Michael; Gobmaier, Thomas; Hauptmann, Frank; Mauch,

Wolfgang; Podhajsky, Rainer; Steck, Michael; von Roon, Serafin:

Ganzheitliche dynamische Bewertung der KWK mit Brennstoff-

zellentechnologie - Forschungsvorhaben im Forschungsverbund

EduaR&D. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE),

2007

FIW-01 12 Wiesemeyer, Karin; Zeitler, Martin: Energieeffizienz von

betriebstechnischen Anlagen, Wärme- und Kälteschutz. Gräfelfing:

Forschungsinstitut für Wärmeschutz München e. V., 2012

ISOWTC-02 11 COM CAD Burghardt GmbH; Forschungsinstitut für Wärmeschutz

(FIW): ISOWTC Wärmetechnische Berechnung für Profis in:

http://www.isowtc.de/. München: COM CAD Burghardt GmbH, 2011

VDI-09 08 VDI-Richtlinie VDI 2055, Blatt 1: Wärme- und Kälteschutz von

betriebstechnischen Anlagen in der Industrie und in der Technischen

Gebäudeausrüstung, Verein Deutscher Ingenieure, September 2008

Energieeinsparpotenzial durch technische Dämmungen · 1 Energieeinsparpotenzial durch technische...

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