Vortrag der Arbeitsgemeinschaft Energie des Bertha-von-Suttner-Gymnasiums im Landtag am 27.06.2000

Inhalt

Einleitung

Sehr geehrte Mitglieder des Landtages,

wir bedanken uns ganz herzlich dafür, dass wir unsere Arbeitsergebnisse vor Ihnen als dem Personenkreis vortragen dürfen, der politisch für die diesbezüglichen Weichenstellungen in finanzieller und organisatorischer Hinsicht zuständig ist.

Mein Dank gilt dabei in besonderer Weise Ihnen, Herr Strasser dafür, dass Sie dies für uns möglich gemacht haben. Ich habe Herrn Strasser beim diesjährigen Dillinger Umwelttag von unserem Energiesparprojekt erzählt, insbesondere auch davon, dass das, was wir herausgefunden haben, nicht nur von lokaler Bedeutung, sondern vor allem von allgemeinem Interesse ist Er hat mir daraufhin spontan gesagt: Dann kommen Sie doch zu uns in den Landtag und tragen uns das vor.

Ich freue mich, dass es ihm gelungen ist, Sie von der Bedeutung unserer Ergebnisse für Ihre Arbeit zu überzeugen, und dass Sie die Zeit gefunden haben, nicht nur unsere Berichte zu lesen, sondern uns auch persönlich anzuhören. Das gibt uns die Gelegenheit, im Anschluss an unseren Vortrag noch Fragen zu beantworten, sofern dies gewünscht wird.

Wir haben bei unserer Arbeit zwei Dinge gefunden, die über unsere Schule hinaus von großer wirtschaftlicher Bedeutung sind. Über diese werden wir nun im folgenden vortragen. In kurzer Zusammenfassung vorab sind dies:

  1. Im Heizungsbereich: Wir haben an unserer Schule einen energiefressenden Mangel an der Heizungsanlage entdeckt, der nach Aussagen aller von uns befragten Fachleute bei fast allen öffentlichen Gebäuden anzutreffen ist: Das Fehlen des hydraulischen Abgleichs. Worum es sich dabei handelt, wird Ihnen hernach Stefan Dobler genauer erläutern. Die wirtschaftliche Bedeutung des hydraulischen Abgleichs liegt darin, dass er nicht eine Energiesparmaßnahme neben vielen anderen darstellt, sondern dass er die Voraussetzung für das ordnungsgemäße Funktionieren der Heizung bildet, bzw. dafür, dass Sanierungsmaßnahmen auch tatsächlich die erwarteten Einsparungen liefern. Ohne hydraulischen Abgleich geht gar nichts, deshalb wird er auch in der VOB gesetzlich vorgeschrieben. Der Grund dafür, dass er trotzdem bei 90% aller Neuanlagen und bei nahezu allen Sanierungsfällen nicht ausgeführt wird, ist nach unserer Analyse, die ich später vortragen werde, in den Ausschreibungsbedingungen bzw. in der vorherrschenden Sanierungspraxis zu suchen. Was da bei einer ansonsten voll sanierten Anlage alles nicht funktioniert, wenn der hydraulische Abgleich fehlt, werden Ihnen dann Stefan Dobler und Sabine Sorger an Hand unserer eindrucksvollen Messkurven darlegen.
  2. Im Pädagogischen Bereich: Energiesparen an Schulen wird immer beliebter: Viele Landkreise schreiben Energiesparwettbewerbe aus, weil sie damit nachgewiesenermaßen auf einfache Weise Kosten senken können, ohne selbst viel investieren zu müssen. Auch die Pädagogik hat dieses Thema für sich entdeckt: Energiesparendes Verhalten soll dadurch gefördert werden, dass man die Schüler durch Beteiligung an den eingesparten Kosten belohnt. Die Entwicklung einer Schule in Richtung Energiesparschule ist ein Langzeitprojekt, für das das KM in seinem Bericht Umweltaudit an Schulen" pro Schule ein bis zwei Entlastungsstunden jährlich als nötig erachtet. Wenn ich richtig informiert bin, ist der Landtag bereit, sehr viel Geld für die dazu benötigten Lehrerstellen zu bewilligen. Wir haben bei unseren Untersuchungen allerdings keinerlei Anhaltspunkte dafür gefunden, wie ein Schüler an unserer Schule allein durch verbessertes Verhalten einen deutlich messbaren Beitrag zur Energieeinsparung leisten könnte. Wir haben den begründeten Verdacht, dass auch an den meisten anderen Schulen, die solche Projekte durchgeführt haben, die berichteten Einsparungen von 10-20% nicht durch verbessertes Nutzerverhalten der Schüler, sondern lediglich im Anlagenbereich (Wettbewerbe werden im Keller gewonnen), bzw. als Einsparungen durch organisatorische Maßnahmen der Schulverwaltung oder des Hausmeisters erzielt wurden. Wenn man zu einem Ergebnis kommt, das so sehr im Widerspruch zur vorherrschenden Philosophie steht, wie dieses, muss man sich damit der öffentlichen Kritik stellen, um herauszufinden, ob man recht hat. Wir werden unser Ergebnis deshalb ins Internet zur Diskussion stellen. Stefan Matheis wird Ihnen darüber näheres berichten.

Zu 1: Untersuchungsergebnisse im Heizungsbereich

 Zur besseren Einordnung zuerst ein paar Daten zu unserer Schule: Alter der Schule: 25 Jahre, Schülerzahl ca. 800 beheizte Fläche: ca. 7000m2 (Sporthallen energiemäßig getrennt vom Gymnasium) Energiekosten im mittleren Bereich (Heizung: 45000 DM, Strom: 23000 DM, Energiekennzahl: 157kWh/m2), Vor fünf Jahren zur Optimierung anstehender Sanierungsmaßnahmen einausführliches Gutachten der Ebertingenieure München, gefördert mit Mitteln des Wirtschaftsministeriums. Danach planmäßige Durchführung der vorgeschlagenen Sanierungsschritte (neue Pumpen, neue Regelung), dazu noch Austausch der alten verstellbaren Thermostatventile durch neue, für Schüler unverstellbare Behördenmodelle. Bis auf den Kessel, der im Herbst ausgetauscht wird, ist an der Heizungsanlage mittlerweile alles voll saniert. Also nirgendwo ein Grund zur Beunruhigung. Die Wirklichkeit zeigte sich uns allerdings ganz anders: Trotz planmäßiger Sanierung werden kaum Einsparungen realisiert!

1. Ursache für den Missstand: Der fehlende hydraulische Abgleich:

Der hydraulische Abgleich hat nichts mit der Heizungsanlage selbst und deren Regelungstechnik, wie den Thermostatventilen und der Elektronik, zu tun. Vielmehr hängt er mit der mechanischen Wasserverteilung auf die einzelnen Heizkörper zusammen. Diese sollten alle gleichmäßig mit Wasser versorgt werden. In Bild 1 ist dies nicht der Fall, wohl aber in Bild 2.
Heizungsanlage ohne hydraulischen Abgleich Heizungsanlage mit hydraulischen Abgleich
Bild 1: Das fehlende hydraulische Gleichgewicht in der Heizungsanlage bewirkt einen falschen Wärmetransport zu den Heizkörpern. Bild 2: Korrekter Wärmetransport zu den Heizkörpern aufgrund einer funktionierenden Anlagenhydraulik gewärleistet den störungsfreien Betrieb der Anlage.
Das mechanische Einregulieren der Wasserströme nennt man hydraulischen Abgleich. Ohne diesen Abgleich hat man an einem Heizstrang immer wärmere und kältere Räume, wie im Bild 1 zu erkennen ist. Das gleich zeigt sich bei uns und mit Sicherheit auch bei den meisten anderen Schulen.
Temperaturkurve Physikübung Temperaturkurve Physikübung
Bild 3: Temperaturkurve Sekreteriat im März Bild 4: Temperaturkurve Physikübung
Man kann natürlich die Pumpleistung erhöhen. Somit wird dann auch der letzte Raum warm. Dabei muss man aber auf die Regelfähigkeit der Ventile in den ersten Räumen des Heizstranges vertrauen. Ansonsten würden die vorderen Zimmer eines Heizstranges überhitzen. Dies funktioniert aber nur bedingt, wie unsere Messungen eindrucksvoll belegen: Die Ventile verlieren ohne den vorherigen hydraulischen Abgleich teilweise ihre Regelfähigkeit, wie die Kurve auf Bild 3 deutlich zeigt: Die dortigen Ventile sind, wie alle Ventile im Schulhaus, auf 20 Grad eingestellt. Sie müssten daher bei 20 Grad zu schließen beginnen und bei 22 Grad vollständig geschlossen sein. Tatsächlich beginnt der Schließvorgang z.T. erst bei 25 Grad! Der hydraulische Abgleich ist somit nicht eine eigenständige Energiesparmaßnahme, zusätzlich zum Einbau neuer Thermostatventile, sondern die Voraussetzung für deren Funktionieren. Auf Grund des fehlenden hydraulischen Abgleichs können die ca. 400 neu installierten Thermostatventile ihre Aufgabe nicht erfüllen, obwohl sie ja auf 20 Grad eingeregelt sind. Somit stehen wir dem Problem von zum Teil überhitzten Klassenräumen gegenüber, dem die Schüler nur mit unkontrolliertem Lüften entgegenwirken können, was zu einer unnötigen Energieverschwendung führt. Neben der völlig ungenügenden Regelfähigkeit der 400 neuen Thermostatventile zeigt unsere Heizungsanlage noch einen weiteren energiefressenden Mangel: Die fehlende Nachtabsenkung.
Temperaturkurve Chemie Temperaturkurve Sekreteriat
Bild 5: Temperaturkurve Chemie Bild 6: Temperaturkurve Sekreteriat
Temperaturgraphik März 2000
Bild 7: Temperaturgrafik März 2000
Temperaturgraphik April 2000
Bild 8: Temperaturgraphik April 2000
Konnte man das Fehlen der Nachtabsenkung früher noch mit falscher Einstellung bzw. mit sanierungsbedürftiger Regelungstechnik erklären, geht das mittlerweile nicht mehr, weil seit letztem Sommer auch die Sanierung unserer Regelungstechnik abgeschlossen ist. Seit wir vor einem Jahr das Fehlen der Nachtabsenkung entdeckt haben, hat man alles mögliche versucht, um diesen Mangel zu beheben, völlig vergeblich, wie unsere Messkurven zeigen. Der Grund liegt auch hier im Fehlen des hydraulischen Abgleichs. Bei unserer Schule bedeutet dieser Mangel eine jährliche Energieverschwendung im Gegenwert von 7000 DM. Wenn im Herbst bei uns ein neuer Heizkessel mit moderner Brennwerttechnik (mit 10% höherem Wirkungsgrad) eingebaut wird, sollte dieser bei uns eigentlich eine Energieeinsparung im Gegenwert von mindestens 4000 DM bringen. Das kann er allerdings nur, wenn die Rücklauftemperatur des Heizwassers so niedrig ist, dass der Heizkessel alle Kondensationswärme ausnützen kann. Wie wir durch unsere Messungen festgestellt haben, liegt die Rücklauftemperatur oft nur 5 Grad unter der Vorlauftemperatur und damit viel zu hoch (richtig wäre ein Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauftemperatur von 20 Grad). Der Grund dafür ist auch hier wieder der fehlende hydraulische Abgleich. Somit auch hier: Keine Energieeinsparung durch einen neuen Heizkessel.

Zusammenfassend kann man feststellen:

Der hydraulische Abgleich spart für sich alleine genommen ohne sonstige Sanierungsmaßnahmen schon einiges an Energie beim Gas und vor allem auch beim Pumpenstrom, weil nicht soviel unkontrollierte Wassermengen durch die Anlage befördert werden müssen. Der hydraulische Abgleich ist allerdings nicht nur eine Energiesparmaßnahme neben anderen Energiesparmaßnahmen, sondern absolut notwendige Voraussetzung dafür, dass die Heizung energiesparend arbeitet. Ohne hydraulischen Abgleich gibt es, wie unsere Messungen belegen, Da kommt einiges zusammen an unnötig verheizter Energie. Zur Veranschaulichung ein paar Zahlen aus unserer Schule: Mit hydraulischem Abgleich hat unsere Schule ein Einsparpotential von 35%. Ohne Abgleich hat sie trotz vollständiger Sanierung keines, wie unsere Messkurven beweisen. Das Einsparpotential hat bei uns einen Geldwert von 15000 DM jährlich. Den im Folgenden skizzierten Versuch einer Erklärung für diesen Missstand sowie unsere Analyse der vorherrschenden Sanierungspraxis und die daraus folgende Empfehlung für eine neue Art der Sanierung durch Einsparcontracting ist das für uns mittlerweile wesentlichste Ergebnis unserer Arbeit.

2. Warum fehlt der hydraulische Abgleich in öffentlichen Gebäuden?

Wie lässt sich verstehen, dass der hydraulische Abgleich in fast keinem öffentlichen Gebäude anzutreffen ist, obwohl er so wichtig und deshalb vom Gesetzgeber auch bindend vorgeschrieben wird? Da man davon ausgehen kann, dass nicht alle Heizungsbauer und Heizungsingenieure unfähig und kriminell sind, muss der Fehler im System liegen. Der hydraulische Abgleich ist eine arbeitsintensive und damit teure Angelegenheit. Da bei öffentlichen Ausschreibungen in der Regel das billigste Angebot genommen werden muss, wird der hydraulische Abgleich nur dann zu einem realistischen Preis angeboten und damit auch ausgeführt, wenn alle Anbieter wissen, dass diese Leistung durch eine Messung überprüft wird. Eine solche sog. Funktionsmessung, die für jedes einzelne Ventil durchgeführt und in einem Messprotokoll festgehalten werden muss, stellt aber eine Sonderleistung im Sinne der VOB dar, die eigens vereinbart und vergütet werden muss. Das gilt nicht nur für die Leistung des Handwerkers, sondern auch für die zugehörige Planungsleistung des Ingenieurs. Das muss eine Verwaltung nicht unbedingt wissen, wohl aber der mit der Planung beauftragte Ingenieur. Er sollte den Zusammenhang zwischen nicht vereinbarter Funktionsmessung und Unterlassen des hydraulischen Abgleichs kennen. Wenn man sich nun in die Rolle des Ingenieurs versetzt, und berücksichtigt, dass auch für ihn die Planung und vor allem die Überwachung des hydraulischen Abgleichs zeitintensiv und mit finanziellen Risiken verbunden ist (wenn der Handwerker nicht genau nach Plan installiert, wird der vom Ingenieur berechnete Abgleich nicht mehr funktionieren), kann man verstehen, dass der Ingenieur kein Interesse daran haben kann, der Verwaltung die Vereinbarung einer Funktionsmessung nahezulegen. Der hydraulische Abgleich ist nicht nur bei neuen Heizungsanlagen vorgeschrieben, sondern auch bei der Sanierung von Altanlagen bei jeder Maßnahme am Verteilersystem (Rohrleitungen, Heizkörper, Ventile): Wegen der Veränderung der Strömungswiderstände muss erneut hydraulisch abgeglichen werden. Bei der Sanierung von Altanlagen ist das Unterlassen des hydraulischen Abgleichs zwar ein wesentlicher, aber nicht der einzige Grund dafür, dass sich die erhofften Einsparungen oft nicht einstellen wollen. Der tiefere Grund liegt in der vorherrschenden Sanierungspraxis, nach der immer nur successive fällig werdende Einzelmaßnahmen ausgeschrieben werden, ohne deren Zusammenhang mit dem bestehenden Gesamtsystem zu untersuchen. Im Wahrheit ist es doch so: Wenn eine Energiesparmaßnahme ausgeschrieben wird, interessiert den Auftraggeber eigentlich weniger die ausgeschriebene Maßnahme selbst, als vielmehr der Einspareffekt, den er sich davon erhofft. Den Handwerker dagegen interessiert nur die technische Einzelmaßnahme. Wenn z.B. ein Heizkessel mit moderner Brennwerttechnik gefordert wird, wird der Handwerker diesen liefern. Wenn der Kessel dann nicht die erhofften 15% Energieeinsparung erbringt, weil er das z.B. bei fehlendem hydraulischen Abgleich der Anlage garnicht kann, ist das nicht vom Handwerker zu verantworten. Wenn eine Nachtabsenkung gefordert wird, wird die beauftragte Firma eine nächtliche Absenkung der Heizwassertemperaturen einprogrammieren. Wie hoch der dadurch erzielte Einspareffekt ausfällt, muss die Firma nicht bekümmern. Die übliche Vertragsgestaltung sieht ja gar keine Garantieerklärung für einen bestimmten prozentualen Einsparerfolg vor. Das kann sie auch gar nicht, weil der Erfolg dieser Einzelmaßnahme, wie wir gesehen haben, in hohem Maße vom vorgefundenen Zustand der Anlage abhängt, der wohl kaum Bestandteil eines normalen Werkvertrages sein kann.

3. Unser Lösungsvorschlag: Das Einsparcontracting

Dies ist eine vom Bayerischen Wirtschaftsministerium mit hohen Zuschüssen geförderte neuartige Sanierungspraxis: Es werden nicht technische Maßnahmen ausgeschrieben, von denen man sich eine bestimmte Energieeinsparung erhofft, sondern das gewünschte Sparziel selbst. Statt z.B. neue Thermostatventile und eine Nachtabsenkung auszuschreiben in der Hoffnung, damit 20% Energie einzusparen, wird das Sparziel 20%" ausgeschrieben. Wie die einzelnen Firmen das bewerkstelligen wollen, ist dann deren Sache. Den Zuschlag erhält dann diejenige Firma, die das Ziel am preisgünstigsten verwirklichen kann. Aus naheliegenden Gründen wird eine solche Variante des sog. Einsparcontractings üblichererweise als Energiedienstleistungsvertag abgeschlossen, womit dann gleichzeitig das leidige, kostenmäßig schwer kalkulierbare Wartungsproblem gelöst wird. Die Firma garantiert über die gesamte Laufzeit für die zugesagte Energieeinsparung. Alles, was sie darüberhinaus (z.B. durch perfekte Wartung) an Einsparung erzielt, maximiert ihren Gewinn. Damit hat sie, anders als bei einem normalen Werksvertrag, ein natürliches Interesse an möglichst hohen Einsparungen. Die vom Ministerium gewährten Zuschüsse werden meines Wissens für die juristische Beratung bei den Vertragsverhandlungen sowie für die nötigen umfangreichen Voruntersuchungen vor dem endgültigen Vertragsabschluss gewährt.

Zu 2. Pädagogische Überlegungen:

Das Ziel von Energiesparwettbewerben oder anderen Energiesparprojekten ist, wenn ich es richtig verstehe, die Schüler zu energiesparendem Verhalten zu motivieren, indem man sie am Erfolg ihrer Bemühungen teilhaben lässt. Das kann eine Beteiligung an den eingesparten Kosten sein, muss aber nicht unbedigt. Wesentlich ist nur, dass der Erfolg der Sparanstrengungen deutlich erfahrbar wird. Das bedeutet insbesondere, dass er sich in einer deutlich messbaren Weise in der Energiekostenabrechnung niederschlagen muss. Der Kreis der Nutzer von Energieverbrauchern besteht an der Schule aus drei Gruppen: Dem Hausmeister, der Schulverwaltung und den Schülern samt Lehrern. Der Hausmeister ist die kleinste "Nutzergruppe", hat dafür aber die größte Einwirkungsmöglichkeit, wie wir erleben mussten. Die Schulverwaltung hat ebenfalls Möglichkeiten, wenn auch begrenztere (geeignete organisatorische Maßnahmen, wie z.B. Abhalten von Klassenelternabenden in nur einem einzigen Bauteil, Stundenplangestaltung, Raumbelegungen ect.) Die Schüler-Lehrergruppe ist die größte Nutzergruppe mit der gleichzeitig kleinsten Eingriffsmöglichkeit. Ihr Einfluss wird von Heizungsfachleuten mit ein bis zwei Prozent angegeben, eine Einschätzung, die auch von der Fachhochschule Ulm geteilt wird, mit der ich darüber ausführlich diskutiert habe. Ein solch kleiner Einfluss ist, wie in unserem Schlussbericht ausgeführt, im Rahmen der Messgenauigkeit nur dann nachweisbar, wenn die Heizungsanlage voll funktionsfähig ist, wofür sowohl der hydraulische Abgleich als auch eine Einzelraumregelung eine wesentliche Voraussetzung sind. An unserer Schule sind diese Voraussetzungen nicht gegeben, weswegen unsere Schüler keine Chance haben, das Ergebnis ihrer Anstrengungen in der Heizkostenabrechnung wiederzufinden. Diese Feststellungen scheinen den Erfahrungen der vielen anderen Energiesparschulen zu widersprechen, die sämtlich von Einsparungen im Bereich von 10-20% berichten. Wir vermuten nach dem Gesagten allerdings, dass diese Einsparungen nicht durch verbessertes Verhalten erzielt wurden, sondern im Anlagenbereich oder durch organisatorische Maßnahmen der Schulverwaltung bzw. des Hausmeisters. Wenn man ein Ergebnis findet, das so sehr im Widerspruch zur vorherrschenden Meinung steht, wie dieses, muss man sich damit der öffentlichen Kritik stellen. Wir werden deshalb unsere Ergebnisse zur Diskussion ins Internet stellen. Stefan Matheis wird Ihnen näheres dazu berichten.