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Energieeinsparpotenzial durch technische Dämmungen
Endbericht © FfE, November 2012
Energieeinsparpotenzial durch technische Dämmungen
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:
Energieeinsparpotenzial durch technische Dämmungen
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
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.
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
4 Methodische Vorgehensweise
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 Übergabe-/Verteilstation
o Rohrleitungen (innen)
o Rohrleitungen (außen)
Prozesswärme
o Heizkessel (Prozeswärme)
o Übergabe-/Verteilstation
o Rohrleitungen (innen)
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
6 Methodische Vorgehensweise
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)
8 Methodische Vorgehensweise
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)
10 Methodische Vorgehensweise
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.
12 Methodische Vorgehensweise
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
Bestimmung des Einsparpotenzials 13
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.
14 Methodische Vorgehensweise
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.
Bestimmung des Einsparpotenzials 15
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
Anteil Wärmeverluste an
Gesamtbrennstoffverbrauch im
Ist-Zustand
Anteil Wärmeverluste an
Gesamtbrennstoffverbrauch
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
Anteil Wärmeverluste an
Gesamtbrennstoffverbrauch im
Ist-Zustand
Anteil Wärmeverluste an
Gesamtbrennstoffverbrauch
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
Einsparpotenziale 25
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
Gesamtbrennstoffverbrauch
Einsparung durch
technische Dämmung in
Prozent des
Gesamtbrennstoff-
verbrauchs
Einsparung durch
technische Dämmung in
Prozent der
Wärmeverluste
Einsparpotenziale 27
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
Einsparpotenziale 29
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-
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verbrauch und zu den CO2-Emissionen des Straßenverkehrs im Rahmen
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Statistisches Bundesamt, 2011
ECOFYS-01 12 Neelis, Maarten; Blinde, Paul; Overgaag, Martijn; Deng, Yvonne:
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potential of industrial insulation in EU27 - Ecofys study identifies a
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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),
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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
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Gebäudeausrüstung, Verein Deutscher Ingenieure, September 2008