Detail Diplomarbeit Hense

Betreuung:

Prof. Dr. rer. nat. Rolf Bracke
Fachhochschule Bochum, Institut für Wasser und Umwelt

Prof. Dr. Gerrit Höfker
Fachhochschule Bochum, Institut für Bauphysik, Baustoffe und Konstruktion

Zusammenfassung:

Auf der Weltklimakonferenz in Toronto im Juni 1988 bekannte die Bundesregierung sich zu dem Ziel, bis zum Jahr 2005 die CO 2 Emissionen in Deutschland um 25 - 30 % zu senken. Durch das Kyoto-Protokoll vom 11. Dezember 1997 hat sich Deutschland verpflichtet, seine Emissionen der sechs genannten Treibhausgase (u. a. CO 2 und CH 4) zu senken. Vor diesem Hintergrund und endlicher, fossiler Energieträger ist eine Versorgung mit Geothermie eine Alternative zu fossilen Energieträgern. Die Bundesregierung hat im nationalen Klimaschutzprogramm (Oktober 2000) Rahmenbedingungen für mehr Energieeffizienz und die Anwendung von erneuerbaren Energien geschaffen. Es wird prognostiziert, dass sich der Primärenergieverbrauch in den nächsten 20 - 30 Jahren weltweit gegenüber heute fast verdoppeln wird. Da sich fossile Energieträger im Zeitraum eines menschlichen Lebens aber nicht erneuern lassen, sind sie zu wertvoll um verbrannt zu werden. Ein Ziel des Einsatzes von erneuerbaren Energien ist die Reduzierung des CO 2 Gehaltes in der Atmosphäre um somit den Treibhauseffekt zu verringern. 30 % der CO 2 Emissionen entfallen in Deutschland auf den Gebäudebereich. Gebäude gehören zu den langlebigsten Wirtschaftsgütern mit Nutzungsdauern von 50 bis 100 Jahren. Mit einem heute zu errichtenden Gebäude, wird der Energiebedarf des Gebäudes für die nächsten Jahrzehnte festgelegt.

Die Stadt Bottrop plant im Ortsteil Kirchhellen-Mitte die Ausweisung eines Neubaugebietes zwischen der Rentforter Straße, der Hackfurthstrasse und der Dorfheide. Die Wohnbauflächen sind im Flächennutzungsplan ausgewiesen und der Rat der Stadt Bottrop hat am 30.04.2002 beschlossen einen Bebauungsplan aufzustellen. Das Geothermiezentrum der Fachhochschule Bochum wurde beauftragt eine mögliche Energieversorgung des Bebauungsplangebietes 48 "Schultenkamp / Dorfheide" mittels Geothermie durch das geothermische Feld "Nordlicht" im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zu untersuchen.

Ziel der Diplomarbeit war eine energieeffiziente, ganzheitliche Planung der im Bebauungs-Plangebiet zu erstellenden Gebäude. Zu diesem Zweck wurde mit Hilfe der Energieeinsparverordnung der jeweilige Heiz- und Primärenergiebedarf eines Gebäudes berechnet. Um die Grundlagen und Zusammenhänge der Energieeinsparverordnungs-Berechnung zu verdeutlichen, wurde eine Beispielrechnung Schritt für Schritt von Hand durchgeführt. Auch die Möglichkeiten einer energetischen Optimierung des Gebäudes der Beispielrechnung wurden detailliert aufgezeigt. Die ganzheitliche Betrachtung der Gebäude erlaubte es, Verbesserungen sowohl am baulichen Standard als auch an der Anlagentechnik des Gebäudes vorzunehmen. Die ermittelten Lastzahlen dienen später als Basisdaten für die Ermittlung der Sondenlänge und fließen in weitere Berechnungen, die nicht Bestandteil dieser Arbeit waren, ein.

Um eine geothermische Versorgung des Plangebietes gewährleisten zu können, ist es erforderlich Gebäude mit einem niedrigen Heizwärmebedarf zu planen und auszuführen. Ein niedriger Bedarf hat zur Folge, dass die Sonden auch wenig Leistung in das "Netz" einspeisen müssen, und daher die Sondenlänge reduziert werden kann. Aus diesem Grund wurde im ersten Teil der Arbeit durch verschiedene Parameterstudien der Heizwärmebedarf nach EnEV der Gebäude bestimmt und durch energetische Optimierungen reduziert. Diese Optimierungen wurden zum einen am baulichen Standard des Gebäudes und zum anderen auf der anlagentechnischen Seite durchgeführt. Der Heizwärmebedarf schwankt zwischen einem energieungünstigsten und einem energieeffizienten Gebäude um 13 %. Die Anlagentechnik spielt bei der Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs eine entscheidende Rolle. Die primärenergiebezogene Anlagenaufwandszahl e P weist je nach verwendeter Anlagentechnik eine Differenz von 27 % auf. Die ganzheitliche Betrachtung von baulichem Standard und Anlagentechnik eines Gebäudes führt zu energieeffizienten Gebäuden. So können die Anforderungen nach EnEV in Bezug auf den Jahres-Primärenergiebedarf schon ohne Berücksichtigung der Geothermie um 26% Unterschritten werden. Die Berechnung der Norm-Heizlast nach DIN EN 12831 diente dazu, die erforderliche Leistung der einzelnen Gebäude zu ermitteln, um eine ausreichende Beheizung der Gebäude sicherzustellen.
Mit den durchgeführten Berechnungen konnte im dritten Teil der Arbeit der Heizwärmebedarf eines fiktiven ersten Bauloses ermittelt werden. Der Einfluss einer geothermischen Versorgung des fiktiven Bauloses wurde untersucht.