Heiße Luft schont Umwelt und Etat
Umweltschutz ist ein Muss – das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG). Die Vorschrift, die bislang kaum beachtet wurde, enthält einigen Sprengstoff: Künftig müssen die Besitzer von Neubauten dafür Sorge tragen, dass ein festgelegter Teil ihrer Wärmeversorgung aus erneuerbaren Quellen stammt. Vor allem bei Fertigungshallen mit hohen Heiz- und Lüftungsbedarf werden diese Anforderungen zum Problem.
Ziel des neuen Wärmegesetzes ist es, die erneuerbaren Energien, die in der Stromerzeugung längst zum Alltag gehören, auch im Wärmebereich zu stärken. Die optimistische Marke, die sich der Staat dafür gesetzt hat, liegt bei 14 Prozent im Jahr 2020. Mit Förderung allein sei das nicht zu erreichen, so ein Erklärung des Bundesumweltministeriums zur Entscheidung, die Umweltschutzmaßnahmen per Gesetz einzufordern. Welche Technik zur ökologischen Wärmeerzeugung eingesetzt wird, bleibt den Eigentümern überlassen. Je nach Methode gibt das EEWärmeG aber bestimmte Richtwerte vor: Bei fester oder flüssiger Biomasse muss der Anteil an der Gesamtwärmeerzeugung bei 50 Prozent liegen, ebenso bei Wärmepumpen mit Geothermie oder Umweltwärme. Für gasförmiger Biomasse sind 30 Prozent gefordert und bei solarer Strahlungsenergie noch 15 Prozent beziehungsweise 0,03 oder 0,04 Quadratmeter Kollektorfläche pro Quadratmeter beheizter Nutzfläche. Hinzu kommen jeweils gesonderte Anforderungen, so müssen etwa Solarthermiekollektoren mit dem „Solar Keymark“ zertifiziert sein oder Biomasse-Zentralheizungsanlagen einen Kesselwirkungsgrad von mindestens 86 Prozent aufweisen.
Nur wo erneuerbare Energien nicht eingesetzt werden können, sind Maßnahmen zur Energieeinsparung als Ersatz möglich. Dazu zählen die Nutzung von Abwärme oder Kraft-Wärme-Kopplung zu mindestens 50 Prozent, eine Gebäudedämmung, welche die Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) um 15 Prozent übertrifft, oder der Anschluss an ein Nah- oder Fernwärmenetz, wenn dessen Energie aus umweltfreundlichen Quellen stammt.
Besonderes Ziel des Wärmegesetzes: Gewerbebauten
Betroffen von der neuen Regelung, die erst im August 2008 beschlossen wurde, sind alle Gebäude, deren Bauantrag oder Bauanzeige nach dem 1. Januar 2009, dem Zeitpunkt Inkrafttreten des Gesetzes, gestellt wurde. Ausgenommen davon sind nur einige Sonderfälle, wie Kirchen, Gewächshäuser, provisorische Bauten oder Gebäude, die weniger als vier Monate pro Jahr beheizt werden. Wer den Nachweis über die Einhaltung der vorgeschriebenen Werte nicht erbringen kann, dem droht im schlimmsten Fall eine Geldbuße in Höhe von 50.000 Euro. Die Höchstsumme zielt nur auf Wirtschaftsbetriebe, allerdings hinken gerade diese in Sachen erneuerbare Energie hinterher, während Wärmepumpe, Solarthermie und Co. im privaten Wohnungsbau längst Gang und Gäbe sind. Grund dafür ist nicht zuletzt, dass sich die großen direkt beheizten Lüftungssysteme schon im Funktionsprinzip zu sehr von der heimischen Zentralheizung unterscheiden.
„Dabei lässt sich die Warmlufterzeugung sehr effizient mit den neuen Heizmethoden koppeln“, erklärt Harry Sauerberg, Geschäftsführer der nordluft GmbH & Co. KG. Das auf Wärme- und Lüftungstechnik spezialisierte Unternehmen hat bereits 2006 einen mit Biomasse befeuerten Warmlufterzeuger vorgestellt. Vor dem Hintergrund des EEWärmeG wurden jetzt zwei neue Heizsysteme entwickelt, die auf Sonnenenergie und Umgebungswärme basieren. Damit sind alle drei vom Gesetz vorgeschlagenen Möglichkeiten – Biomasse, Solar, Wärmepumpe – abgedeckt, wodurch Betriebe ganz nach ihren eigenen Ansprüchen und Gegebenheiten das für sie passende System wählen können.
Natürliche Heizung durch Sonnenlicht
Grundvoraussetzung für die Nutzung der solaren Warmlufterzeugung ist etwa eine angemessene Fläche, um die Kollektoren zu installieren. Ideal sind dafür Hallendächer, da hier die Nähe zum Warmluft-Heizsystem Kosten und Material bei der Installation spart. Wo die Statik dies nicht zulässt, können die Solarzellen auch auf dem Boden oder der Fassade angebracht werden. Der Wirkungsgrad der geprüften Solar-Luft-Kollektoren erreicht bis zu 83 Prozent bei einer Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter. Für eine Luftmenge von 1.000 Kubikmetern pro Stunde auf 20 Quadratmeter Kollektorfläche ergibt sich eine Temperatursteigerung um 40 Kelvin. Auch bei dem für Deutschland üblichen, leicht bewölkten Himmel und einer Einstrahlung von nur 600 Watt pro Quadratmeter lässt sich immer noch eine Erwärmung um rund 24 Kelvin erreichen. Da die betroffenen Neubauten in der Regel bereits sorgfältig isoliert werden,reichen so pro Watt Normalwärmebedarf etwa 0,5 Quadratmeter Kollektorfläche, um die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen.
Die Funktionsweise ist unkompliziert, was den Wartungsaufwand für die Anlagen gering hält, einzig der Luftfilter an den Kollektoren muss regelmäßig gewechselt werden. Ventilatoren ziehen wahlweise Umgebungsluft oder Hallenluft in die Aluminium-Absorber, wo sie je nach Sonneneinstrahlung erhitzt wird. Vorteil dieses Systems ist, das zu 100 Prozent Frischluft eingesetzt werden kann, was die Luftqualität im Betrieb ohne zusätzlichen Aufwand verbessert. Bei den kleineren Modulen Solar-Luft PV werden die Ventilatoren dabei von einer integrierten Photovoltaik-Anlage angetrieben, wodurch sich der Energieverbrauch des gesamten Systems senkt. Bei den größeren Modulen Solar-Luft TS und JS sind dagegen externe Ventilatoren nötig, um einen ausreichenden Luftstrom zu gewährleisten. Die erhitzte Luft strömt aus den Absorbern in die Heizungs- und Lüftungsanlage. Messfühler registrieren, ob die Temperatur bereits ausreicht, und öffnen gegebenenfalls den direkten Auslass in die Halle. Ansonsten wird automatisch ein direkt befeuerter Warmlufterzeuger zugeschaltet, um das gewünschte Temperaturniveau herzustellen. Mit einem anderen Aufbau kann das System auch zur Warmwasserbereitung oder für Prozesswärmeanlagen eingesetzt werden. Bei 20 Kubikmeter pro Stunde Luftmenge pro Quadratmeter Kollektorfläche und Stunde ließe sich etwa eine Temperatursteigerung von bis zu 80 Kelvin erreichen.
Wahlweise Wärmen oder Kühlen mit der Wärmepumpe
Wer sind nicht auf gutes Wetter und Sonnenlicht verlassen möchte, kann auch die Umgebungswärme nutzen, um die Ansprüche des neuen Wärmegesetzes zu erfüllen. In seiner Split-Anlage mit Luft-Luft-Wärmepumpe erreicht nordluft dauerhaft den geforderten Anteil von 50 Prozent an der Beheizung. Diese Garantie erlaubt es, das direkt beheizte Lüftungssysteme schon bei der Konzeption nur auf die halbe Heizleistung anzulegen, während bei der Nutzung solarer Strahlung der Warmlufterzeuger in der Lage sein muss, im Bedarfsfall die gesamte Beheizung zu übernehmen. Bis zu 200 Kilowatt Heizleistung erbringen die Kombianlagen, was zur Beheizung einer 2.500 Quadratmeter großen Neubauhalle reichen würde. Die Wärmepumpe mit einem leistungsgeregelten Inverter-Kompressor arbeitet mit dem HFKW-Kältemittel R 410 A und erreicht einen thermischen Wirkungsgrad (COP) von 4,02.
Das Kühlmittel wird im Kompressor verdichtet und dabei erhitzt, im Kondensator wird diese Wärme an die Heizluft abgegeben und das Kühlmittel verflüssigt sich wieder. Die freigewordene Wärme wird durch temperierte Luft aus dem Warmlufterzeuger ergänzt. Durch die Konstruktion aus Edelstahl mit einem Kondesatablauf kann dessen Brennkammer kondensierend betrieben werden, was den feuerungstechnischen Wirkungsgrad auf über 95 Prozent erhöht. Die speziell auf dieses kombinierte Verfahren ausgelegte Steuerungstechnik ermöglicht es, die Anlagenleistung bei konstanten Temperaturverläufen stufenlos zwischen 25 und 100 Prozent zu regeln. Ein besonderer Aspekt des Wärmepumpensystems ist die Flexibilität: Die Anlage kann optional auch zur Luftkühlung genutzt werden. Dazu muss die Konstruktion nur um einen Tropfenabscheider und eine Kondensatwanne ergänzt werden. Die Umstellung der Wärmepumpe erfolgt dann je nach Temperatur problemlos über die zentrale Anlagensteuerung.
Geld vom Staat für den Umweltschutz
Die umweltfreundlichen, direkt beheizten Lüftungssysteme senken bei Nutzung von solarer Energie die Heizkosten eines Betriebs um bis zu 20 Prozent, bei Verwendung einer Wärmepumpe sogar um 50 bis 70 Prozent. Zusätzlich sind alle im EEWärmeG vorgeschlagenen Maßnahmen förderfähig, sobald sie den gesetzlich vorgeschriebenen Heizanteil übersteigen. So ließe sich zum Beispiel bei solarer Wärmeerzeugung durch ein Verhältnis von einem Quadratmeter Kollektorfläche pro Kilowatt Normalwärmebedarf ein Heizanteil von 70 Prozent statt der geforderten 15 Prozent erreichen. Über das Bundesamt für Wirtschafts- und Ausfuhrkontrolle (BAFA) können so für bestehende Gebäude bis zu einer Fläche von 40 Quadratmetern Fördermittel in Höhe von 105 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche beim Markt-Anreiz-Programm beantragt werden. Für Neubauten ist der Zuschuss ab dem 1. März 2009 auf 78,75 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche reduziert. Größere Flächen werden von der KfW-Bank bezuschusst. In ähnlicher Weise werden künftig auch höhere Leistungen von Wärmepumpen je nach ihrer Jahresarbeitszahl durch das BAFA gefördert.