Nachhaltiges Bauen und Sanieren – natürliche Energiequellen

Der Klimawandel zwingt uns zum Handeln. Um Klimaziele- und Vorgaben einzuhalten, bzw. zu unterschreiten, muss der CO2-Verbrauch erheblich reduziert werden. Insbesondere betrifft das die gesamte Gebäudetechnik, sowohl in Wohn- als auch Nichtwohngebäuden. Die Bandbreite reicht von Einfamilienhäusern sowie Wohnungs- und Verwaltungsbauten über Kliniken, Hotels und Beherbergungsbetriebe bis hin zu kirchlichen Einrichtungen und Industrieobjekten. Überall, wo Energie zum Heizen, Kühlen und Lüften oder für Industrieprozesse benötigt wird, müssen innovative und nachhaltige Energiekonzepte entwickelt und umgesetzt werden.

Als nachhaltig wird eine Entwicklung bezeichnet, bei der heutige Bedürfnisse befriedigt werden, ohne zukünftigen Generationen die Lebensgrundlage zu entziehen. „Als Innovation verstehe ich die Aktivierung von physikalischen Gesetzmäßigkeiten mit der Idee, diese gezielt in veränderte Denkprozesse zur CO2-Reduzierung im Bereich technische Gebäudeausrüstung einfließen zu lassen. Dem natürlichen Vorgang der CO2-Emission soll durch die Nutzung von natürlichen Energiequellen etwas entgegengesetzt und so die CO2-Belastung zu einem großen Teil wieder neutralisiert werden“, so Dipl. Ing. Kurt Güttinger, Energieberater beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle sowie Seminarleiter des Zertifikatslehrgangs Fachingenieur Nachhaltiges Bauen und Sanieren beim VDI Wissensforum.

Doch welche innovativen Anlagentechniken können einen Beitrag zur CO2-Reduktion leisten? Kurt Güttinger: „Diese lassen sich natürlich nur umsetzen, wenn sich die Wirtschaftlichkeit – und damit auch die Folgekosten – rechnen, was meiner Erfahrung nach in der Regel der Fall ist.“           

Wärmeerzeugung

Die Anwendung der Wärmepumpentechnologie spielt hier eine entscheidende Rolle. Für den Wärmeentzug bieten sich folgende natürliche Energiequellen an:

• Grundwasser
• Tiefengeothermie-Erdwärmesonden
• Außenluft

Im Sommerfall können die Systeme zu Kühlzwecken für die Kühlwassererzeugung genutzt werden. Eine bisher weitestgehend unterschätzte Wärmeentzugsquelle für die Wärmepumpentechnik ist die Nutzung der Wärme im Abwasser.

Thermische Solarenergie

Die thermische Nutzung der Solarenergie bietet ein überaus hohes Potenzial für eine CO2-neutrale Energieerzeugung.

Innovative Konzepte müssen durch eine intelligente Speichertechnik so ausgelegt werden, dass die im Übermaß vorhandene Solarenergie im Sommerfall für den Winterfall gespeichert wird. Als Speichermedium können alternativ zum Wasserspeicher auch mineralische Speicher, wie z. B. Betonkernspeicher, eingesetzt werden.

Raumerwärmungssysteme

Zur Raumerwärmung im Heizfall oder zur Raumkühlung im Sommerfall sollen Systeme nach dem Strahlungsprinzip zum Einsatz kommen. Man spricht hier von Fußbodenheizungen oder Deckenstrahlheizungen, die im Sommerfall als Kühlboden oder Kühlstrahldecken funktionieren. Durch die niedrigen Betriebstemperaturen reduzieren sich auch die Verteilverluste und die Leistungszahl der Wärmepumpe wird erhöht, was die Energieeffizienz steigert.

Raumlufttechnik

Auch in der Raumlufttechnik lassen sich innovative Anlagensysteme mit natürlichen Energiequellen hervorragend umsetzen. Einige Beispiele:

• Erdwärmetauscher
  Erdwärmetauscher zur Vorerwärmung der Außenluft im Winterfall und Vorkühlung im Sommerfall.
• Schwerkraftkühlung
  Das Gesetz der Gravitation nach Isaac Newton – kühle Luft ist schwerer als warme Luft und fällt nach unten – kann auch äußerst interessant und energetisch hocheffizient in der Raumlufttechnik zur Raumkühlung angewendet werden. Die natürliche Konvektion arbeitet ohne Ventilatorunterstützung und garantiert damit eine absolut stille Kühlung mit einem hohen Potenzial der Stromeinsparung und entsprechender CO2-Reduktion.
• Nachtluftspülung
  Umgekehrt als bei der Schwerkraftkühlung funktioniert die Nachtluftspülung für Gebäude. Tagsüber reichert sich das Gebäude mit Wärmelasten an. Bei entsprechend kühlen Außentemperaturen, die speziell in der Nacht niedriger als die Gebäudeinnentemperatur sind, lässt man die kühle Außenluft in das Gebäude strömen. Gleichzeitig öffnen sich Klappen in der obersten Geschossebene (Dach). Es entsteht ein natürlicher thermischer Auftrieb und die während des Tages gespeicherte Wärme wird ohne Ventilatorunterstützung abgeführt. Damit wird das Gebäude für den Tagbetrieb vorgekühlt.
• Kleinwindkraftanlagen
  Ein interessanter Beitrag zur Verbesserung der Nachhaltigkeit ist der Einsatz von Kleinwindkraftturbinen in der Fortluft von größeren Lüftungsanlagen mit der Luftmenge von > 10.000 m3/h. Die Kleinwindkraftturbine nutzt die in der Fortluft noch enthaltene Restströmungsenergie zur Stromerzeugung.

Fazit:

Es ergibt absolut Sinn, neue Ideen und Verfahren zu entwickeln, bei denen die Nutzung natürlicher Energiequellen eine entscheidende Rolle spielt. Solche Konzepte bieten ein hohes Potenzial zur Verringerung des CO2-Ausstoßes. Die zukünftige Generation wird es uns danken.