Sanierung der Klimatechnik im Bestand

Anforderungen an die Energieeffizienz von Nichtwohngebäuden steigen immer weiter. Ziel ist in jedem Fall, die Betriebskosten und CO₂-Emissionen zu senken. In der Praxis wächst hierdurch der Sanierungsbedarf, Lüftungs- und Klimaanlagen sind vielerorts veraltet und arbeiten ineffizient. Sanierungen der Anlagentechnik im Bestand mit Nachrüstung einer effizienten Wärmerückgewinnung scheitern oft an einem zu hohen baulichen Aufwand und zusätzlich erforderlichen Öffinungen, um die für die Sanierung notwendigen Bauteile ins Gebäude zu bringen. Der Systemhersteller SEW GmbH aus Kempen hat mit „GSWT“ eine Technologie entwickelt, die aus „hocheffizienten und modular aufgebauten Wärmetauschern“ bestehen und die auch in schwer zugänglichen Bereichen „problemlos eingebaut werden können“. Dies ermögliche die Nachrüstung von effizienten und multifunktionalen Kreislaufverbundsystemen im Bestand.

Steigender Sanierungsbedarf in Nichtwohngebäuden

Der dena-Gebäudereport 2023 weist für Deutschland einen Bestand von rund 21 Mio. Nichtwohngebäuden unterschiedlicher Kategorien aus. Davon unterliegen lediglich 2 Mio. in vollem Umfang den Anforderungen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG). Das sind überwiegend Werkstätten, Industriegebäude, Büro-, Hotel- und Gastronomiegebäude. Rund 240 000 Gebäude zählen zu den Gesundheits- und Bildungseinrichtungen, 220 000 weitere Immobilien fallen in die Kategorien Freizeit, Kultur und Sport.

Mehr als die Hälfte der Nichtwohngebäude (58 %) wurden laut Projektinformation ENOB:dataNWG in der Zeit bis 1978 errichtet, also bevor die erste Wärmeschutzverordnung greifen konnte. Über 30 Prozent stammen noch aus den 1960er und 1970er-Jahren.

Angesichts des hohen Alters der Immobilien werden viele Lüftungs- und Klimaanlagen als veraltet und sanierungsbedürftig eingestuft. Häufig ist die Energieeffizienz mangelhaft und Wärmetauscher arbeiten noch mit konventioneller Blocktechnik, sofern überhaupt eine Wärmerückgewinnung vorhanden ist. Die verbauten Systeme haben lediglich einen Rückgewinnungsgrad von 40 bis 50 Prozent. Damit muss mindestens die Hälfte der benötigten Wärme durch einen zusätzlichen Erzeuger (Heizkessel, BHKW, Wärmepumpe, etc.) bereitgestellt werden. Betreiber der Anlagen sehen sich aufgrund der erhöhten Energiepreise steigenden Betriebskosten ausgesetzt. Hinzu kommen die Treibhausgasemissionen durch den Einsatz fossiler Brennstoffe.

Vorhandene Blockwärmetauscher lassen sich nur schwer reinigen. Dadurch steigt im Laufe der Zeit der Druckverlust in den Luftleitungen. Die Wärmeübertragung verringert sich und die Luft muss mit erhöhtem Energieaufwand transportiert werden. Die ohnehin hohen Betriebskosten steigen weiter und hygienische Anforderungen für Lüftungssysteme werden nicht mehr erfüllt. Hinzu kommt ein hoher Wartungsaufwand, um die Funktionstüchtigkeit zu erhalten, eine lange Lebensdauer der Ventilatoren und die Raumlufthygiene zu sichern.

Aus diesen Gründen wächst bei vielen Liegenschaften und Immobilien der Druck einer energieeffizienten Sanierung. Eine moderne und hocheffiziente Lüftung muss dauerhaft alle Anforderungen an die Qualität der Raumluft und Hygiene erfüllen. Der Betrieb muss störungsfrei laufen und Betriebskosten sowie CO₂-Emissionen sollen gleichzeitig so gering wie möglich ausfallen.

Pflichten zur Sanierung im Gebäudebestand

Vonseiten der Regulierung steigt ebenfalls der Druck, die Effizienz der Lüftungs- und Klimaanlagen zu erhöhen. Bei Gebäuden, die unter den Anforderungen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) fallen, bestehen Anforderungen zur energetischen Inspektion von Klimaanlagen (§§ 74 bis 78). Das betrifft alle Gebäude, die „zum Zwecke ihrer Nutzung mit technischen Anlagen beheizt oder gekühlt werden.” Betreiber müssen für Klimaanlagen oder kombinierte Klima- und Lüftungsanlagen mit einer Leistung von mehr als 12 kW für den Kältebedarf eine energetische Inspektion durchführen lassen. Bei dieser sollen unter anderem die Anlagendimensionierung im Verhältnis zum Kühlbedarf des Gebäudes und Komponenten, die den Wirkungsgrad beeinflussen, geprüft werden.

Laut einer Umfrage unter fachkundigen Inspektoren, die dem Fachverband Gebäude-Klima e. V. (FGK) und dem Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung e. V. (BTGA) angehören, wurden in mehr als 50 Prozent der Fälle auf Grundlage der vorgeschlagenen Maßnahmen konkrete Umsetzungen eingeleitet. Dies zeigt, dass die energetische Inspektion eine sinnvolle Maßnahme für Energieeffizienz und Klimaschutz ist und nicht für die Schublade erstellt wird.

Für Betreiber der Immobilien ergeben sich weitere Pflichten aus der überarbeiteten EU-Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD). Diese ist im Mai 2024 in Kraft getreten und muss innerhalb von zwei Jahren in nationales Recht umgesetzt werden. Die Richtlinie enthält Sanierungspflichten für die energetisch schlechtesten Nichtwohngebäude, denn diese haben das höchste Potenzial zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Die Mitgliedstaaten müssen Schwellenwerte für die Energieeffizienz im gesamten Bestand oder für einzelne Gebäudetypen und -kategorien festlegen. Ab 2030 müssen 16 Prozent und ab 2033 mindestens 26 Prozent der Nichtwohngebäude diesen Wert überschreiten. Diese Schwellenwerte sollen zur Transformation des Nichtwohngebäudebestandes zur Klimaneutralität führen. Die EU-Richtlinie fordert auch eine stärkere Berücksichtigung der Technologien zur Einsparung der Energie mit kurzen Amortisationszeiten, wie die effiziente Wärmerückgewinnung aus der Abluft.

Neu sind in der Richtlinie auch Anforderungen an die Bedingungen in Innenräumen, wie beispielsweise Behaglichkeit, Raumluftqualität, Beleuchtung und Akustik. Ein Vergleich der energetischen Qualität ist nur bei Gebäuden mit einer vergleichbaren Qualität der Bedingungen in den Innenräumen sinnvoll. Weitere Regelungen betreffen die verpflichtende Einführung einer Gebäudeautomation, Anforderungen an die Energieeffizienz der Gebäudetechnik und eine Inspektionspflicht für gebäudetechnische Systeme.

Die Umsetzung liegt in den Händen der Mitgliedstaaten, sofern sie zu diesen Punkten noch keine Regelungen getroffen haben.

Problemstellung vieler Sanierungen

In der Praxis der Sanierungen treffen die Anforderungen zur Umrüstung der technischen Anlagen häufig auf erschwerte räumliche Bedingungen. Bei vielen älteren Gebäuden behindern die baulichen Situationen einen Umbau oder eine Sanierung. Gleichzeitig darf der Betrieb nicht beeinträchtigt werden und der laufende Lüftungsbetrieb muss möglichst störungsfrei weiterlaufen.

In vielen Fällen galten Sanierungen durch den enorm hohen baulichen Aufwand zum Umbau der Lüftungszentralen als nicht durchführbar. Auf die Modernisierung der technischen Anlagen wurde dann verzichtet. Hinderungsgründe waren beispielsweise die Erstellung zusätzlicher Öffnungen, die für den Einbau der neuen Wärmetauscher erforderlich sind und der erschwerte Zugang zur gesamten Lüftungszentrale, der für den Einbau der neuen Technik notwendig ist. Besonders bei historischen Gebäuden ist es schwierig, denn zusätzliche Öffnungen in der Fassade sind aufgrund des Denkmalschutzes nicht zulässig oder baulich nicht möglich, um Teile einer neuen Anlage in das Gebäude zu bringen.

Sanierung in schwer zugänglichen Bereichen

Damit die Anlagentechnik in Gebäuden mit schwer zugänglichen Lüftungszentralen saniert und die Energieeffizienz auf den neuesten Stand gebracht werden kann, ist eine neue Lösung notwendig. Diese Technologie kann auch unter erschwerten Bedingungen im laufenden Betrieb eingebaut werden.

Die modulare Bauweise der Gegenstrom-Schicht-Wärmetauscher (GSWT) der SEW GmbH ist eine solche Lösung, die problemlos auch in engen Einbausituationen eingesetzt werden kann. Die Module passen durch jede Tür, sie werden einzeln in das Gebäude transportiert und vor Ort Schicht für Schicht zu einem komplexen Wärmerückgewinnungssystem montiert. Auf diese Weise können auch Wärmetauscher für Luftleistungen von mehr als 100 000 m³/h ohne zusätzliche Öffnungen in jedes Gebäude gebracht werden.

Die Bauart der Lamellenrohr-Wärmetauscher ermöglicht eine sehr hohe Effizienz für Wärme- und Kälterückgewinnung. Der Rückgewinnungsgrad beträgt bis zu 90 Prozent pro Wärmetauscher für beide Medien (Luft und Wasser) gleichzeitig. Das Gesamtsystem erreicht einen maximalen Rückgewinnungsgrad von rund 80 Prozent.

Bei diesen Wärmetauschern wird es möglich, das System mit Kühlfunktionen auszurüsten. Auch wenn bereits eine Nachkühlung per Zentralkälte vorhanden ist, lässt sich noch weitere Kälteleistung über die GSWT-Systeme einspeisen. Damit können Engpässe bei der Zentralkälte aufgefangen werden.

In Verbindung mit den Trennschichten zeichnen sich die glatten und durchgehenden Lamellen durch eine geringe Neigung zur Verschmutzung aus. Wärmetauscher lassen sich im Einbauzustand aufgrund der Schichttechnologie reinigen. Darüber hinaus kann der Wärmetauscher in Einzelteile zerlegt und einer Revision unterzogen werden. Dadurch bleibt die Energieeffizienz dauerhaft erhalten und die Betriebskosten auch in Zukunft niedrig. Jedes Wärmetauschermodul ist zudem einzeln funktionsfähig, absperrbar, entleerbar, entlüftbar und luftseitig abschottbar. Dies führt zu einer hohen Funktionsund Betriebssicherheit, was die erforderliche Anschlussleistung an Wärme, Kälte und Strom dauerhaft reduziert.

Die Bauart des Wärmetauschers mit Trennung der Zu- und Abluft schließt eine Übertragung von Schadstoffen aus. Die Wärmeübertragung erfolgt schadstoffund keimfrei und das GSWT-System sorgt für eine maximale Hygiene und Zuluftqualität.

Integrierte Zusatzfunktionen ermöglichen die Steigerung der Systemeffizienz und schnellere Amortisation der Investition. Dazu gehört eine indirekte adiabate Verdunstungskühlung, die Einspeisung mechanischer Kälte zur Nachkühlung mit

und ohne Entfeuchtungsfunktion. Weitere Zusatzfunktionen sind die integrierte Nacherwärmung zur Sicherstellung eines definierten Soll-Wertes der Zulufttemperatur oder die Rückkühlung bauseitiger Kälteanlagen über den Fortluftwärmetauscher. Über die Einbindung einer thermischen Solaranlage oder Abwärme aus betrieblichen Prozessen kann die Effizienz noch gesteigert werden.

Als Systemhersteller bietet die SEW GmbH eine Gesamtplanung inklusive einer Klärung der angrenzenden Schnittstellen, Montage vor Ort mit eigenem Personal und zusätzlichen Leistungen wie Füllung mit Glykol und Inbetriebnahme durch geschulte Servicetechniker. Die SEW GmbH unterstützt ihre Kunden bei der Koordination der Gewerke Heizung, Kälte und MSR. Sie übernimmt die Verantwortung für das gesamte. SEW übergibt ein funktionsfähiges GSWT-System mit einem 1:1-Check an die angrenzenden Gewerke.

Förderung der effizienten Wärmerückgewinnung

Die BAFA fördert den Einbau, Austausch und die Optimierung raumlufttechnischer Anlagen mit Wärme- und Kälterückgewinnung in Nichtwohngebäuden mit bis zu 15 % der förderfähigen Ausgaben (Stand November 2024).

Autor: Thorsten Pötzsch, Referent Marketing und Presse bei SEW GmbH

www.sew-kempen.de