Energie von A bis Z

A/Ve - Verhältnis

Quotient aus Wärme übertragender Umfassungsfläche A (Hüllfläche) des Gebäudes und beheiztes Gebäudevolumen Ve.

Atmosphäre

Die Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde, sie wird in Schichten unterteilt. Die untere ist die Troposphäre, die sich bis in eine Höhe von etwa 12 km ausdehnt. Trockene Luft der Troposphäre setzt sich aus 78 % Stickstoff (N2), 21 % Sauerstoff (O2) und 0,97 % Edelgasen zusammen. Die Troposphäre enthält den größten Teil des atmosphärischen Wasserdampfs. Darüber befindet sich die Stratosphäre, die sich bis auf 50 km Höhe ausdehnt. Sie enthält die für das Leben auf der Erde wichtige, weil vor kurzwelliger UV-Strahlung schützende Ozon-Schicht, die durch Chlor-Fluor-Kohlenwasserstoffen (CFKW) - zum Beispiel als Treibgas in Sprays, als Kältemittel oder andere Emissionen - gefährdet wird.

Behaglichkeit

Behaglichkeit ist das definierte Toleranzfeld der Raumluftkonditionen. Die Behaglichkeit wird wesentlich durch Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit und Temperatur der Raumumschließungsfläche bestimmt. Nur wenn diese Werte sich in bestimmten Grenzen bewegen, wird das Raumklima vom Menschen als behaglich empfunden. Dabei spielen z. B. auch die Kleidung und der Aktivitätsgrad des Menschen eine Rolle. Ein körperlich schwer arbeitender Mensch mag es in der Regel etwas kühler.

Blower-Door

Numerisches Nachweisverfahren (Differenzdruck - Messeverfahren) für den Dichtheitsgrad des Gebäudes. Darf bei einer Druckdifferenz von 50 Pa zwischen innen und außen der gemessene Volumenstrom (Luftwechsel/ h) - bei Gebäuden ohne raumlufttechnische Anlagen 3-fach/ h und mit raumlufttechnische Anlage 1,5-fach/ h nicht überschreiten.

Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist ein Aggregat, in dem mit hohem Wirkungsgrad und daher geringerem CO2-Ausstoß - aus chemischer Energie (in Form von Erdgas, Methanol, Benzin usw.) Strom und Wärme erzeugt wird. Die direkte Umwandlung in elektrisch Energie und Wärme erfolg dabei in einer kontrollierten Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff; als Endprodukt entsteht im wesentlichen Wasserdampf, der im Unterschied zu anderen Abgasen kein Kohlendioxid enthält und somit nicht zum Treibhauseffekt beiträgt.

Zur Zeit werden mehrere erdgasbetriebene Brennstoffzellen bei Energieversorgungsunternehmen getestet, um diese umweltschonende Technik weiter zu entwickeln und Aussagen über die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit zu erhalten. Die Brennstoffzelle für Pkw und Autobusse befindet sich ebenfalls in der Entwicklung. Der Antrieb der Fahrzeuge erfolgt dabei über einen Elektromotor, den die Brennstoffzelle mit Strom versorgt.

Emissionen (z. B. CO2-Emissionen)

Sind Absonderungen, die von festen oder beweglichen Anlagen (Maschinen, Kraftwerken, Autos) oder Stoffen (Abfall, Chemikalien) in Form von Gas, Staub, Geräuschen, Strahlen, Wärme und Erschütterungen an dieUmgebung (Umwelt) abgegeben werden.

Energie

Energie ist die Fähigkeit oder Möglichkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten. Gemessen wird die Energie in der Einheit Joule (J) als Produkt von Zeit und Leistung. Ein Joule entspricht einer Wattsekunde (Ws).

Physikalisch unterscheidet man unterschiedliche Arten und Formen (Energieformen):

Mechanische Energie (Bewegungs- oder kinetische Energie, potenziale Energie der Lage), Wärmeenergie (thermische Energie), chemische Energie, elektrische Energie, Strahlungsenergie, Kernenergie und Fusionsenergie.

Nach der Reihenfolge ihres Einsatzes lässt sich Energie in vier Stufen einteilen:

Primärenenergieträger kommen in der Natur direkt vor, wie Stein- und Braunkohle, Erdöl oder Erdgas sowie erneuerbare Energiequellen. In den meisten Fällen muss diese Primärenergie in den Kraftwerken, Raffinerien etc. in

Sekundärenergie umgewandelt werden (Koks, Briketts, Strom, Fernwärme, Heizöl oder Benzin).

Die Energie am Ort des Verbrauchs ist die Endenergie, die in Nutzenergie, in Heiz- und Prozesswärme, Licht sowie mechanische Energie umgewandelt wird (Energiedienstleistung).

Energiebedarf

Ist der rechnerische Energieverbrauch für Heizung, Lüftung und Trinkwasser

Energieeinheiten

• kJ - Kilojoule
• kcal - Kilokalorie - 1 kcal = 4,1868 kJ
• kWh - Kilowattstunden - 1 kWh = 3600 kJ
• kg SKE - Kilogramm Steinkohleeinheiten - 1 kg SKE = 29308 kJ
• kg RÖE - Kilogramm Rohöleinheiten - 1 kg RÖE = 41868 kJ
• m³ Erdgas - Kubikmeter Erdgas - 1 m³ Erdgas = 31736 kJ

Erneuerbare Energien

Sind Energieträger, die "unendlich" lange zur Verfügung stehen, im Unterschied zu den fossilen Energieträgern (wie Kohle, Erdöl, Erdgas oder spaltbare Elemente), die an begrenzte Stoffvorräte gebunden sind.

Zu den Erneuerbaren Energien zählen u. a. Sonnenenergie (Solarthermie, Photovoltaik), Wind- und Wasserkraft, Geothermie (Erdwärme) und die Energie aus der Verbrennung von Biomasse.

Feuerungstechnischer Wirkungsgrad

Siehe Wirkungsgrad

Fossile Brennstoffe bzw. Energieträger

Zu den fossilen Energieträgern zählen Erdöl, Erdgas, Braun- und Steinkohle; sie entstanden vor Jahrmillionen bei der Zersetzung abgestorbener Pflanzen und Tiere unter Sauerstoffabschluss, hohen Temperaturen sowie unter dem Druck darüber liegender Gesteinsschichten. Grenzen für die Nutzung fossiler Energieträger ergeben sich - je nach Technologieeinsatz und Entwicklung des technischen Fortschritts - aus den unterschiedlichen Ressourcenverfügbarkeiten sowie aus deren Umwelt- und Klimaverträglichkeit. Bei der Verbrennung bzw. Umwandlung der fossilen Brennstoffe wird Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, das wesentlich zur Klimabelastung beiträgt.

Gradtagszahl Gt (K*d)

Maß für den Wärmeverbrauch in der Heizperiode. Die Gradtagszahl ist das Produkt aus der Zahl der Heiztage und der Differenz zwischen der mittleren Raumtemperatur (20 Grad Celsius fest angenommen) und der mittleren Außentemperatur. Die Gradtagszahl ist eine statische Größe, das kleinste Messintervall wird aus Tagesmittelwerden gebildet. Sinnvoll in Monatsberichten.

• Gt = ∑1Z (ti - tam)
• Gt = Gradtagszahl z= Anzahl Heiztage in der Heizperiode
• Ti = mittlere Raumtemperatur (20°C)
• Tam = mittlere Außentemperatur eines Heiztages

Heizwärmebedarf

Ist der zusätzliche zu dem Wärmegewinn erforderliche Wärmebedarf, um ein Gebäude auf einer gewünschten Temperatur zu halten (s. a. Jahresheizwärmebedarf).

Holzgas

Holzgas ist ein brennbares Gas, das sich durch die Holzversorgung, eine trockene Destillation (Pyrolyse) des Holzes gewinnen lässt. Die trockene Destillation von Holz wurde früher auch zur Gewinnung von Methanol genutzt.

Hauptbestandteile des Holzgases sind Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Methan, Ethan, Wasserstoff und Wasserdampf. Das Holz wird unter Sauerstoffausschluss bis auf etwa 700 - 800 °C erhitzt, damit Holzgas entsteht.

100 Kilogramm Holz ergeben in einer Stunde etwas 34 - 40 m³ Holzgas und hinterlassen einen Rückstand von 25 - 30 kg Holzkohle, liefern dabei 4 - 5 kg Teer und 40 - 55 kg Holzessig.

Jahresheizwärmebedarf

Ist der zusätzliche zu dem Wärmegewinn erforderliche jährliche Wärmebedarf, um ein Gebäude auf einer gewünschten Temperatur zu halten.

Jahresnutzungsgrad

Quotient aus der von einer Heizungsanlage abgegebenen Nutzwärme und der eingesetzten Brennstoffenergie unter Berücksichtigung des Heizwertes.

Jahreswärmebedarf

Ist die gesamte jährliche Energie die benötigt wird, besteht aus Heizwärmebedarf und Brauchwarmwasserwärmebedarf.

Kesselwirkungsgrad

Siehe Wirkungsgrad

Kohlendioxid

(CO2) Farb-, geruch- und geschmackloses Gas, das sich bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen (Kohle, Heizöl, Erdgas) entwickelt. Kohlendioxid kommt frei in der Atmosphäre, gelöst im Meerwasser und chemisch gebunden in Form verschiedener Carbonate vor. Der natürliche Gehalt der Luft an Kohlendioxid beträgt 0,03-0,04 Vol. - %.

Kohlenmonoxid

(CO) Farb- und geruchloses, brennbares (ab 700 °C), sehr giftiges Gas. Eine Dauerkonzentration von 0,05 Vol. - % Kohlenmonoxid in der Luft wirkt dadurch tödlich, dass Kohlenmonoxid anstelle von Sauerstoff an den Blutfarbstoff Hämoglobin angelagert und dadurch der Sauerstofftransport durch das Blut zu den Körperzellen blockiert wird, Kohlenmonoxid entsteht bei unsollständiger Verbrennung organischer Stoffe (Abgas, Schwelbrände, Zigarettenrauch).

Kondenswasser

Beim Betrieb von Heizkesseln entsteht Kondenswasser, wenn der bei der Verbrennung gebildete Wasserdampf unter die Taupunkttemperatur abgekühlt wird.

Kondenswasserbeschaffenheit

Die Beschaffenheit von Kondenswasser aus Heizkesseln wird in erster Linie von der Zusammensetzung des Brennstoffs sowie der Art der Verbrennung beeinflusst. Beim Kondensationsvorgang lösen sich Abgasbestandteile, die das Kondenswasser für gewöhnlich sauer reagieren lassen. Maßstab hierfür ist der pH-Wert.

Kondenswasserinhaltsstoffe

Als Hauptsäurebildner ist das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid zu nennen, das im Kondenswasser zu Kohlensäure reagiert. Die Entstehung von Stichoxiden, die im Kondenswasser Salpetersäure bilden können, lässt sich durch optimierte Verbrennungsbedingungen mit niedrigen Temperaturen minimieren. Das Vorhandensein von Schwefelsäure wird durch den im Brennstoff enthaltenen Schwefel bestimmt. Aufgrund der aggressiven Eigenschaft von Säuren, lassen sich im Kondenswasser je nach Säurestärke und entsprechend verarbeiteten Materialien ggf. auch Metallkonzentrationen feststellen.

Kondenswassermenge

Die Menge des bei Brennwertbetrieb anfallenden Kondenswassers hängt aufgrund des unterschiedlichen Feuchte- und Wasserstoffgehaltes wesentlich von dem zum Einsatz kommenden Brennstoff und dem Brennstoffdurchsatz ab. Außerdem spielt hierbei die Menge und Feuchtigkeit der beim Verbrennungsprozess beteiligten Luft sowie die erzielbare Abgastemperatur eine Rolle. Für die maximal erreichbare Kondenswassermenge kann für Gasfeuerungen von 0,14 ltr./kWh und für Ölfeuerungen von 0,08 ltr./kWh ausgegangen werden.

Luftarten in raumlufttechnischen Anlagen

• Außenluft: die von außen angesaugte Luft
• Fortluft: die nach außen abgegebene Luft
• Zuluft: die einem Raum zugeführte Luft
• Abluft: die aus dem Raum abgeführte Luft

Luftdurchlass

Öffnung im Raum (Wand oder Decke), durch die Luft ab- oder zuströmen kann (z. B. Gitter oder Ventil).

Luftfeuchte

Der Luftfeuchtegehalt wird im Zusammenhang mit der Lufttemperatur als relative Feuchte definiert. Maßgebend ist der Aufenthaltsbereich, 1,50 m über dem Fußboden gemessen. Die übliche Toleranz liegt bei +/- 5 % relativer Feuchte. Gelegentlich werden über den Jahresverlauf gleitende relative Feuchte - Werte zugelassen, im Sommer steigend, im Winter fallend (energiesparend). Soll das Raumklima noch als behaglich empfunden werden, liegt die höchstzulässige relative Feuchte bezogen auf +23 °C Raumlufttemperatur bei 65 %, bezogen auf +26 °C bei 55 %. Gewöhnlich ist ein Wert von maximal 55% relativer Feuchte zu empfehlen. Die untere Grenze der Feuchtekondition hängt weniger vom Behaglichkeitsempfinden als von der Luftreinheit ab und von der Ableitfähigkeit der Bodenbeläge. So können unter bestimmten Voraussetzungen 30 % relative Feuchte noch als behaglich empfunden werden. Im Allgemeinen sind mindestens 45 % zu empfehlen.

Luftrate

Luftvolumen, bezogen auf z. B. die Anzahl der Personen pro Zeiteinheit in m³/(Person x h).

Luftschalldämpfung

Luftschalldämpfung ist die Einschränkung der von Zentralgeräten emittierten Geräusche durch den Luftweg. In einer Lüftungsanlage vorhandene Kanäle, Einbauten, Bögen usw. bewirken eine Luftschalldämpfung. Reicht diese nicht aus, können Schalldämpfer zur zusätzlichen Luftschalldämpfung eingesetzt werden. Die Schallenergie wird dabei in Wärme umgewandelt.

Luftströmung

Im Aufenthaltsbereich dürfen bestimmte Luftgeschwindigkeiten, die in Abhängigkeit von der Lufttemperatur definiert werden, nicht überschritten werden. Die Luftströmungsverhältnisse werden wesentlich bestimmt durch Disposition, Auslegung und Bauart von Luftauslässen, Wärmequellen im Raum (Geräte, Beleuchtung, Personen), Oberflächentemperatur der Umfassungsflächen, RLT - Systemwahl, d. h. Temperaturdifferenz Zuluft/Raumluft und Lüftungsart.

Die zulässige Strömungsgeschwindigkeit beträgt etwas 0,2 m/s bei +23 °C bis 24 °C
Raumtemperatur (bei geringer körperlicher Aktivität der Personen) und steigt auf ca. 0,3 m/s bei +26 ° bis +27 °C Raumtemperatur an.

Vorstehende Werte gelten für vielfach angewandte Lüftungssysteme mit turbulenter Luftzuführung. Turbulenzarme Verdrängungslüftung (Quelllüftung) unterschreitet die genannten Grenzwerte systembedingt erheblich.

Lufttemperatur

Die Lufttemperatur ist im Aufenthaltsbereich maßgebend. Sie wird in 1,50 m Höhe über dem Fußboden gemessen. Zulässige Toleranzen liegen üblicherweise bei +/- 0,5 K bei hohen Ansprüchen, sonst bei +/- 1,0 K. Über den Jahresverlauf werden zumeist gleitende Temperaturwerte der Raumluft, in Abhängigkeit von der Außentemperatur zugelassen (Energiesparend).

Der behagliche Temperaturbereich ist, bedingt durch die körperliche Aktivität der Personen im Raum, unterschiedlich. Bei üblicher Bürotätigkeit werden +23 ° bis 24 °C als optimal empfunden, sofern die Temperatur der Umschließungsflächen etwa gleich der Raumlufttemperatur ist. Dieser Behaglichkeitswert gilt weltweit, egal ob in warmen oder kühleren Gebieten. Ab einer Außentemperatur von etwa +26 °C und darüber steigt die als behaglich empfundene Raumtemperatur gleitend an.

Luftwechsel

Ein Luftwechsel ist die Lufterneuerung im Raum, definiert mit x-fach pro Stunde. Ein Luftwechsel von z. B. 8 bedeutet, dass das Raumvolumen acht mal in der Stunde ausgetauscht wird. Hat ein Raum z. B. eine Fläche von 20 m² mit 3 m Raumhöhe, so ist dazu ein Volumenstrom von 20 x 3 x 8 = 480 m³/h erforderlich.

Luftwechselrate

Ein lufthygienischer Wert, der angibt wie oft in der Stunde das Luftvolumen im Haus gegen "neue" Luft ausgetauscht wird. Gute Erfahrungswerte liegen bei 0,5-fachem Luftwechsel, d. h. ca. alle 2 Stunden ist das gesamte Haus mit neuer, frischer Luft versorgt bzw. von verbrauchter, feuchter, geruchsbelasteter Luft befreit.

Lüftung

Das Lüften trägt entscheidend zur Wohnhygiene bei. Es werden so Durchfeuchtung und Schimmelbildung verhindert. Je besser Gebäude gedämmt sind, umso wichtiger wird eine gute Durchlüftung, denn umso mehr ist der natürliche Luftwechsel verhindert.

Weil klassisches Lüften durch Öffnen der Fenster zu hohen Wärmeverlusten führt, werden heute zunehmend Anlagen für die kontrollierte Wohnungslüftung eingebaut. Diese führen die verbrauchte Luft ins Freie und Frischluft in die Räume. Bei dieser kontrollierten Lüftung entzieht sie der Abluft die Wärme.

Maßeinheiten für Energie: Joule und Watt

Nach dem Internationalen Einheitensystem (SI) ist

• "Joule" (J) die Einheit für Energie, Arbeit und Wärmemenge,
• "Watt" (W) die Einheit für Leistung Energiestrom und Wärmestrom.

1 Joule ist definiert als Arbeit, die verrichtet wird, wenn der Angriffspunkt der Kraft 1 Newton (N) in der Richtung der Kraft um den Weg 1 m verschoben wird. 1 Newton ist dabei diejenige Kraft, die einem Körper der Masse 1 kg die Beschleunigung 1 m je Quadratsekunde erteilt.

1 Watt ist definiert als Leistung, bei der während der Zeit von 1 Sekunde die Energie von 1 Joule umgesetzt wird. Damit ist das Watt identisch mit 1 Joule pro Sekunde (1 Joule = 1 Wattsekunde). Demzufolge stellt 1 Joule diejenige Arbeit dar, die bei einer Leistung von 1 Watt während einer Sekunde produziert und/oder verbraucht wird.

Mechanische Lüftung

Bei der mechanischen Lüftung werden Ventilatoren zu Luftförderung, örtlich oder mittels Kanalsystem eingesetzt. Im Gegensatz zur natürlichen Lüftung ist immer ein Motor erforderlich, der den Ventilator antreibt und somit den Luftstrom in Gang hält.

Mindestluftwechsel

Aus physiologischen Gründen vorgeschriebener kleinster Luftwechsel.

Mischer

Aufgabe des Mischers ist das Vermischen von unterschiedlich temperierten Heizwassers. Vom Heizkessel kommende Heizwasser hat eine höhere Temperatur als für eine Fußbodenheizung benötigt wird. Im Mischer wird dieses mit dem abgekühlten, zum Heizkessel zurückfließenden, Heizwasser gemischt und dem Rohrnetz der Fußbodenheizung mit einer entsprechend niedrigeren Temperatur zugeführt.

Mischlüftung

Unter Mischlüftung (auch Komfortlüftung) versteht man all die Systeme, bei denen die Zuluft über Einzelluftdurchlässe bzw. einzelne Luftstrahlen in den Raum eingebracht wird.

Der wesentliche Vorteil der Mischlüftung gegenüber der Verdrängungslüftung ergibt sich aus dem erheblich geringeren Zuluftstrom, der zur Partikelkontrolle genutzt wird. Der Partikelaustrag erfolgt dabei ausschließlich durch Verdünnungseffekte. Die im Luftstrahl enthaltene Strömungsenergie wird dadurch abgebaut, dass Umgebungsluft aus dem Raum angesaugt und dem Luftstrahl beigemischt wird (Induktion). Das Heißt, der Luftstrahl nimmt aus seinem Wege durch den Raum in transportiertem Luftvolumen zu, verliert dabei an Geschwindigkeit und die unterschiedlichen Temperaturen gleichen sich an. Durch das Nachströmen induzierter Luft aus anderen Raumbereichen findet eine gleichförmige Verteilung von Partikeln im Raum statt.