Hochwasserschutz mit Hilfe von Haustechnik

Diesen Sommer starteten die Bauarbeiten für ein Behindertenwohnheim in der näheren Umgebung eines Dorfbachs. Unser Büro war mit der Realisation des Baus betraut worden.Das Projekt sah im Untergeschoss eine offene Loggia vor. Das Terrain sollte in Form eines kleinen „Amphitheaters“ an die Loggia herangeführt werden.

Während des Aushubs beobachtete der Tiefbauer aus Eigeninitiative den Wasserstand im Piezzometerrohr. Bereits nach einigen Arbeitstagen fragte er nach, ob wir uns eines Grundwasserpiegels im Bereich der Aushubsohle bewusst seinen.

Da ein Geologisches-, Hydrologisches Gutachten vorhanden war, nahm ich dieses zur Hand und machte mich schlau. Der Bericht war speziell für das vorhandene Projekt erstellt worden und die diesbezüglichen Angaben lagen dem Geologen vor. So nannte er auch eine wahrscheinliche, durchschnittliche Grundwasserhöhe mit einer Meereskote, ohne diese aber in Bezug zum Gebäude zu setzen. So lässt es sich erklären, aber nicht entschuldigen, warum wir nicht schon zu einem früheren Zeitpunkt eine Projektänderung bei der Architektin und der Bauherrschaft beantragt hatten.

Wegen der starken Regenfälle im Frühjahr und der relativen Nähe zu einem Bach war die Bauherrschaft auf das Thema Hochwasser sensibilisiert worden. Sie beauftragte uns mit der Überprüfung des Baus hinsichtlich des Gebäudeschutzes. Wir zogen zu diesem Zweck einen unabhängigen Berater bei, welchen die Kantonale Gebäudeversicherung uns empfahl.

Der Berater beschrieb uns drei mögliche Hochwasserszenarien, welche abgeklärt werden müssten:

- Fliessgewässer, welche über die Ufer treten könnten.

- Oberflächenwasser, welches sich bei Höchstregenfällen bilden kann.

- Grundwasser, welches bei Höchstständen aus dem Terrain hervortreten kann.

Die Abklärungen ergaben folgendes:

Auf Grund von Schadenereigniskatastern konnte eine Gefährdung durch Fliessgewässer für unser Gebäude relativ rasch ausgeschlossen werden. So konnten die Hauptbedenken der Bauherrschaft beruhigt werden.

Berechnungen mit regionalspezifischen Regendaten und deren Analysen durch den Geologen zeigten, dass insbesondere wegen dem „Amphitheater“ Schäden bei Höchstregenfällen, ohne Gegenmassnahmen wahrscheinlich seien.

Die weitere Beobachtung des Piezzometerrohrs und Nachfragen bei kommunalen Brunnenmeistern ergaben, dass wir tatsächlich ein sehr hohes Risiko bezüglich des Grundwasserspiegels bei Höchststand haben.

Bei einem Treffen mit unserem Berater und unserem Haustechnikfachplaner wurden unsere Abklärungen eingehend besprochen. Der Haustechniker wurde beigezogen, weil in unmittelbarer Nähe des „Amphitheaters“ eine Regenwasser-Versickerungsanlage von unserem Bau vorgesehen war. Diese würde zusätzlich dann Wasserlast bringen, wenn ohnehin kritische Verhältnisse herrschen würden.Da eine komplette Projektänderung zu diesem Zeitpunkt nur noch mit enormem Aufwand möglich gewesen wäre, entschied man sich, mit konstruktiven und haustechnischen Mitteln auf die Situation zu reagieren.

Konstruktive Massnahmen:

1. Brüstungshöhen der Fenster im UG (neben Loggia) werden nicht Bodeneben, sondern 0.5m über vermuteter Grundwasser-Höchststand.

2. Schutzmauer vor Loggia bis 0.5m über vermuteten Grundwasser-Höchststand.

3. Durchgang in der Schutzmauer lässt sich mit speziellen Dämmbalken verschliessen.

Haustechnische Massnahmen:

4. Die Versickerungsanlage wurde mit einer Pumpe im Notbetrieb an die öffentliche Schmutzwasserkanalisation angehängt.

5. Vor der Schutzmauer (Loggia) wurde eine Entwässerungsrinne mit einem separaten Sickerbecken eingerichtet. Dieses wurde ebenfalls mit einer Pumpe an die Kanalisation angeschlossen.

6. Innerhalb der Loggia wurde ein Pumpensumpf für ausgebildet, in welchen der Hauswart oder die Feuerwehr Handpumpen setzen könnten.

7. Im „Amphitheater“ wurden mehrere Drainageleitungen gesetzt, welche das Oberflächenwasser schnell fassen und hinter das Gebäude zur Versickerung leiten sollten. Hier kommt uns der Umstand zugute, dass Regenspitzen und hohes Grundwasser meistens zeitlich versetzt auftreten.So glauben wir nun mit den konstruktiven und den Haustechnischen Massnahmen unser Möglichstes getan zu haben um das Gebäude vor Hochwasser zu schützen.

Mein Fazit

Man kann mit Haustechnischen Anlagen bedingt Gebäudeschutz betreiben, ich bezweifle aber, dass dies Sinnvoll ist. In Zukunft werde ich bei jedem Gebäude diesbezügliche Abklärungen machen, solange eine Projektänderung noch ohne weitere Probleme möglich ist.Haustechnik ist und bleibt Technik und Technik ist anfällig auf Störungen, besonders in Extremsituationen. In diesem Fall wäre der Ausfall einer oder mehrer Pumpen sehr Verhängnisvoll für das Gebäude.

24.12.2007 martin brunschwiler

Kleinkläranlage

Im Gesetz steht’s geschrieben

„Verschmutztes Abwasser muss behandelt werden. Man darf es nur mit Bewilligung der kantonalen Behörde in ein Gewässer einleiten oder versickern lassen.“ Rechtliche Grundlage für solche Bewilligungen sind die Artikel 7, 13 und 17 des Bundesgesetzes über den Schutz der Gewässer (Gewässerschutzgesetz, GSchG) vom 24. Januar 1991

Vor längerer Zeit hatten wir einen Umbau von einem ca. 200 jährigen Appenzellerbauernhaus. Typisch an diesen Häusern ist der zusammengebaute Wohnraum mit dem Stall. Nahe liegend ist auch, dass das Schmutzwasser des Haushaltes direkt in die Jauchegrube geleitet wird und mit der Hofgülle landwirtschaftlich verwendet wird.Das Objekt wurde nun jedoch nicht mehr für landwirtschaftliche Zwecke genutzt und musste aus diesem Grund an die Kanalisation angeschlossen werden.Das Gebäude lag auf ca. 900müM und ein Anschluss an die nächste Kanalisation war mit hohen kosten Verbunden. Somit viel die Entscheidung auf eine Kleinkläranlage und bestätigte sich als gute Alternative.

Wie funktioniert eine Kleinkläranlage?

Die meisten Kleinkläranlagen arbeiten nach dem gleichen Prinzip:

1. Mechanische Vorreinigung

2. Biologische Reinigung

3. Nachklärung

 

Die erste Stufe ist die mechanische Vorreinigung

Die mechanische Vorreinigung, die allen Reinigungsverfahren vorausgeht, sorgt dafür, dass nachfolgende Stufen nicht unnötig belastet oder gar geschädigt werden. In der Vorreinigung werden die absetzbaren Feststoffe und die schwimmenden Stoffe vom Wasser getrennt und der entstehende

Schlamm gesammelt. Die Vorklärung dient auch zur Pufferung der Abwassermenge.

 

Die zweite Stufe ist die biologische Reinigung

Die im Abwasser gelösten Stoffe werden bei allen Verfahren von natürlichen Mikroorganismen abgebaut. Aus organischen Stoffen entstehen nach dem Abbau Kohlensäure, Wasser und Mineralien. Übrig bleibt der Restschlamm. Dieser Reinigungsprozess benötigt immer den Einsatz von Sauerstoff, welcher durch Zugabe von Luft erreicht wird.

Die dritte Stufe ist die Nachklärung

Im Nachklärbecken wird der gut absetzbare Schlamm aus der biologischen Reinigung abgetrennt und das gereinigte Abwasser verlässt die Anlage.

Welche Anlage ist die richtige?

Es gibt grundsätzlich drei Typen von Anlagen. Sie werden hier kurz beschrieben

SBR-Anlagen (Sequencing Batch Reactor)

SBR sind Belebtschlammanlagen, bei denen die biologische Reinigung inklusive Absetzung des Belebtschlammes chargenweise in einem einzigen Becken in verschiedenen Schritten erfolgt. Die einzelnen Reinigungsschritte sind Füllphase, Mischphase, Belüftungsphase, Absetzphase und Klarwasserabzugsphase. Eine SBR-Anlage benötigt ein Pufferbecken für die Speicherung des Abwassers während der Reinigungsphase. Seine Grösse ist abhängig von der Dimensionierung der SBR Anlage.

Tropfkörperanlage

Tropfkörperanlagen bestehen meistens aus Vorklärbecken, Tropfkörperbecken und Nachklärbecken. Tropfkörper sind mit Füllkörpern bestückte Tanks, über die das abgesetzte Abwasser hinunterrieselt. Auf dem Füllkörper wachsen Mikroorganismen, welche das Abwasser biologisch reinigen. Überschüssige Organismen werden als Schlamm im Nachklärbecken abgesetzt. Nach dem gleichen Prinzip arbeitet auch die Sandfilteranlage.

Pflanzenkläranlage

In bewachsenen Bodenfiltern strömt das Abwasser durch Sickerpakete in den Boden und wird dort durch die angesiedelten Mikroorganismen gereinigt. Die Pflanzen sorgen mit Ihren Wurzeln für eine Auflockerung und Durchlüftung des Filtermediums. Das gereinigte Abwasser wird am Boden des Sickerpaketes von Drainagerohren aufgenommen und in einen Sammel- und Kontrollschacht geführt, bevor es die Anlage verlässt.

Was muss ich noch wissen?

Dimensionierung von Kleinkläranlagen

Die Grösse eine Kleinkläranlage wird in EGW (Einwohnergleichwert) angegeben. Ein EGW entspricht einer täglichen Abwassermenge von ca. 170 Litern pro Einwohner. Die Anzahl EGW pro Haus oder Wohnung wird anhand der Wohnungsgrösse und der Anzahl Zimmer bestimmt. Ein Zimmer entspricht einem EGW, das heisst bei einer 4 1/2 Zimmer Wohnung fallen 4-5 EGW an.

Versickerung oder Vorfluter?

Grundsätzlich ist die Versickerung der gereinigten Abwässer vorzuziehen. Ist dies wegen des Untergrundes oder der Menge nicht möglich, so kann auch in einen Vorfluter (Bach oder See) eingeleitet werden.

Betrieb und Unterhalt

Der Eigentümer ist für die Sicherstellung des Dauerbetriebs der Kleinkläranlage und für die Einhaltung des Einleitbedingens verantwortlich. Um diese Aufgabe zu bewältigen, muss er ein Betriebsjournal führen und einen Servicevertrag, in der Regel mit der Herstellerfirma, abschliessen. Nur durch regelässige Wartung und Unterhalt der Anlage kann eine optimale Reinigung des Abwassers gewährleistet werden. Das Amt für Landwirtschaft und Umwelt ist zuständig für den Vollzug der Gesetze und ist daher jederzeit berechtigt, die Anlage zu kontrollieren.

Bewilligungsverfahren

Vor dem Bau einer Kleinkläranlage ist ein Nachweis vorzulegen, dass der Anschluss an die öffentliche Kanalisation aus Kostengründen nicht zumutbar ist. Neben den Erstellungskosten sind die Nutzungsdauer, die Wartungskosten sowie die Aufwendungen für die Kontrollanalysen einzubeziehen.

Die kantonale Bewilligung zum Bau einer Kleinkläranlage wird erteilt, wenn ein Anschluss an die öffentliche Kanalisation nicht zumutbar oder nicht zweckmässig ist.

Ein entsprechendes Baugesuch ist bei der Gemeinde einzureichen. Diese leitet es an die kantonale Baukoordination weiter.

 

Bei unserem Bauernhaus wurde die SBR- Anlage eingebaut und hatte sich als gute Investition gelohnt.  

Rusch Andreas

Rasenheizung

Einführung

Aufgrund entsprechender Standards seitens der UEFA und der FIFA und dem heutigen Zeitalter millionenschwerer Verträge um TV- Übertragungsrechte von Fussballspielen können es sich Fussballvereine der 1. und teils auch von den 2. Ligen nicht mehr erlauben, Spiele aufgrund winterlicher Witterungsbedingungen (Schnee, Eis), ausfallen zu lassen.

In Regionen, in denen in den Wintermonaten mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zu rechnen ist, bzw. Schnee- und Eiswetterlagen zu erwarten sind, werden daher zunehmend Bodenheizungen in Rasenspielfeldern von Sportstadien eingebaut. Einerseits wird dadurch die Bespielbarkeit der Rasenfläche jederzeit gewährleistet, andererseits wird auch die Vegetationsperiode des Rasens künstlich verlängert und somit verbesserte Wuchsbedingungen für den Rasen während den kalten Wintermonaten geschaffen.

Eine solche Anlage ist eigentlich nichts weiteres als eine Bodenheizung, wie sie in allen modernen Wohnbauten vorkommt.
Als Wärmeerzeuger werden in der Regel Heizkesselanlagen oder Übergabestationen, die an das örtliche Fernwärmenetz angeschlossen werden, verwendet.

Im Moment werden für beheizte Rasenspielfelder normalerweise Kunststoffrohre (meist Polyäthylenrohre) in ca. 25-30 cm Bodentiefe verlegt.
Nebst den Bedingungen für den Betrieb einer Rasenheizung, die bei der Beheizung einer Rasenfläche entstehen, herrschen in Stillstandszeiten, speziell auch im Winter an spielfreien Tagen, andere Umstände. Um in solchen Zeiten die Energiekosten einer solchen Anlage zu senken, wird das Heizungswasser vom Sportplatzbetreiber oft mit einem Anteil von 35% Frostschutzmittel versehen. Mit einem solchen Zusatz wird eine Frostsicherheit des Heizmediums von ca. -20° C erreicht.

Alle anderen Anlagenteile für die Realisierung einer solchen Rasenheizungsanlage (Druckausdehnungsgefässe, Pumpen, Mischer, Absperrschieber und Strangregulierventile sind auf die jeweiligen Systeme abgestimmt.

Aufbau der einzelnen Schichten

Bauablauf

Zuerst wird ein Drainagerohrsystem im vorhandenen Baugrund verlegt für eine gleichmässige Entwässerung des Platzes. Anschliessend erfolgt die Verlegung oder das Planieren mit geeigneten wasserdurchlässigen Drainageschichten in Form von Kiesbetten, welche ein problemloses Versickern des anfallenden Oberflächenwassers garantieren. Darauf kommen dann die Rasenheizungsrohre, welche zur Gewährleistung einer gleichmässigen Verteilung der Rohre auf Montageschienen verlegt werden, und die Bodentemperatursensoren zu liegen, welche von einer ca. 15 cm starken Ausgleichsschicht als Sandbett überdeckt werden. Auf dieser wird danach die ca. 12cm starke Rasentragschicht aufgetragen mit integrierten Wurzeltemperatursensoren. Einen Schritt später wird dann der Rasen gesät, beginnt zu wachsen und verwurzelt sich zu einer widerstandsfähigen, bespielbaren Rasenfläche.

Verlegen der Drainagerohre

Verlegen der Rasenheizungsrohre

Verlegen des Rollrasens

Widerstandsfähigkeit

Die durch solche Temperaturunterschiede entstehenden Zugspannungen im Werkstoff der Heizrohre sind unproblematisch, da sie immer noch weit unter den zulässigen Belastungen für solche Spezialrohre liegen.
Infolge bereits erwähnter Temperaturunterschiede werden Dehnungsbögen angeordnet, welche unmittelbar vor Anschluss der Heizrohre an die Verteilerrohre ausgeführt werden und diese entstehenden Längenänderungen aufnehmen.
Durch die hohe chemische Widerstandsfähigkeit des Rohrleitungssystems ist die Beständigkeit gegenüber dem mit Frostschutzmittel versehenen Heizmedium ebenso sichergestellt wie gegen die von außen einwirkenden Langzeiteinflüsse. Zu denen gehören vor allem die über lange Zeit durch Dünger- und Pflanzenschutzmittel entstehenden Reaktionen.


Verbindungen

Die Verbindungen der einzelnen Rohrabschnitte erfolgt mittels Muffenschweissverfahren, in dem die Werkstoffe eine homogene Verbindung miteinander eingehen Es werden somit keine metallischen Verbindungen oder Werkstoffe verwendet, welche durch Korrosion und andere äusseren Einflüsse frühzeitig Schaden nehmen könnten.


Wärmeleitfähigkeit

Gegenüber metallischen Rohren weisen Kunststoffrohre eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf. Bei den Verteiler- und Verteileranschlussrohren bieten die relativ dickwandigen Kunststoffrohre, im Gegensatz zu Metall- und Vollkunststoffrohren einen erheblichen Vorteil. Dieser führt bei den im Erdreich verlegten Rohren bereits im unisolierten Zustand zu einer deutlichen Reduzierung der Wärmeverluste.


Regelung der Anlage

Meist wird von den Anbietern einer solchen Anlage das komplette Rasenheizungssystem installiert, inklusive Heizzentrale. Für die Ansteuerung und Temperaturüberwachung stehen folgende, zusätzliche Komponenten zur Verfügung:
-Eis- und Schneemelder
-Eisfühler mit Steckverbindung und Gehäuse
-Bodentemperaturfühler
-Kabelfühler zur Wurzeltemperaturüberwachung
-Aussentemperaturfühler
-Vorlauftemperaturfühler
-Sicherheitstemperaturbegrenzer
Mit diesen Komponenten kann auf die spezifischen Witterungsbedingungen innerhalb eines Stadions (Schatten- und Sonnenseite, Wind- und Windschattenseite) reagiert werden. Somit können die Betriebskosten einer Anlage zusätzlich reduziert werden.




Daten zur Heizleistung

In Abhängigkeit vom Bauort und der dazugehörigen Klimazone ist zur Eis- und Schneefreihaltung eines Spielfeldes mit Natur- oder Kunstrasen mit einer Heizleistung von 150- 200 W/m2 zu rechnen. Deshalb ist unter Berücksichtigung des gesamten Flächeninhalts eines solchen Feldes für den ganzheitlichen Betrieb der Anlage eine Heizleistung von 1’200- 1'600 kW, welche durch den Wärmeerzeuger zur Verfügung gestellt werden muss, zu planen.
Es ist dies ein geschlossenes Heizsystem, bei dem der Heizkessel (primärer Heizkreis) von der Rasenheizung (sekundärer Heizkreis) getrennt wird. Diese angesprochene Systemtrennung erfolgt in Form eines installierten Wärmetauschers. Da das Heizmedium in Zeiten des Stillstand mit einem Wasser- Frostschutzmittelgemisch betrieben wird, ist ein solcher Einbau unabdingbar.



Referenzen

Stadion Letzigrund, Zürich

Stadion Emanuel Ruiz de Lopera, Sevilla

Zentralstadion, Leipzig

Fazit

Auch in Zeiten von gedrängten Spielplänen in den Topligen und den damit verbundenen TV-Verträgen ist der Sinn solcher Anlagen, auch in Anbetracht eines gemässigten Energiehausalts, höchst fragwürdig. An Spielorten in kälteren Gegenden sind sie dann eher gerechtfertigt, ich denke da an Schweden, Finnland, Norwegen oder Island. Trotzdem war es für mich spannend, mich mit dieser Thematik auseinanderzusetzen und diese zu vertiefen.

Patrick Wichser

AWRG - die Lösung oder nur Problemverlagerung?

von Raffael Zwicky

Vorwort
Als Bestandteil der "viaGialla"-Theorie zur Lösung der Energieproblematik respektive deren Langzeitfolgen, hat mich auf die Abwasserwärmerückgewinnung (kurz AWRG) aufmerksam gemacht. Als Ausgangslage steht die Frage nach der Funktionsweise des Systems, dessen Potential, Vor- und Nachteilen dieser Technologie und die Auswirkungen bei einem grossflächigen Einsatz. Für mich bedeutet es die erste intensivere Beschäftigung mit AWRG - weder in meiner schulischen- noch beruflichen Laufbahn hat mich dieser Ansatz bisher tangiert.

Wieso sind AWRG-Anlagen sinnvoll?
Der Energiebedarf eines Haushaltes lässt sich unterteilen in Strom- und Wärmeenergie. Für den Betrieb der elektrischen Geräte im Haushalt wird Strom benötigt. Wohl hängt der Verbrauch von der Energieeffizienz der Gerät ab, er muss so oder so aber immer wieder neu zur Verfügung gestellt werden, da der Betrieb des Gerätes das Ziel ist. Die Wärmeenergie im Teilsystem (z.B. einem Haus) hingegen ist grundsätzlich immer gleich hoch und muss theoretisch einmal gestellt werden – das Ziel ist dessen Erhaltung. Praktisch ist es unmöglich ein Teilsystem zu einem geschlossenes System zu machen, wo die Gesetzte der Entalphie gelten würden – jedoch genau das ist das angestrebte Ziel. Der Energiefluss aus dem System hinaus wird primär ermöglicht durch die Leitfähigkeit der Aussenhülle oder durch zirkulierende Medien, deren Kreislauf sich über die Systemgrenze erstreckt. Solche Kreisläufe sind unumgänglich um Frischluft und -wasser bereit zu stellen. Um möglichst nahe an ein geschlossenes System zu kommen müssen alle drei Teile effizient gestaltet sein. Das Verhältnis zwischen Aufwand und Nutzen wird aber schlechter, je näher man einem geschlossenen System kommt. Im Bereich der Aussenhülle und der WRG aus der Luft sind schon grosse Schritte getan. Die AWRG darf hier aber nicht vernachlässigt werden. Eine deutsche Studien haben nämlich ergeben, dass der komplette Wärmebedarf 5% aller Haushälter durch AWRG gedeckt werden könnte – bei optimierten System wohl noch deutlich mehr.

Wie funktioniert eine AWRG-Anlage?

Ein Wärmetauscher im Abwasser entzieht – analog der WRG aus der Abluft – dem Schmutzwasser Wärmeenergie und führt sie zurück ins System. In der „viaGialla“-Theorie soll nur das Dusch- und Badewasser genutzt werden. Ein solches System habe ich in keinem Fachbericht geschildert gesehen, wäre aber durchaus denkbar. Da dieses Abwasser sehr stark von der Tageszeit abhängt, wäre ein Abwassertank nötig, damit eine kontinuierliche Wärmeentnahme möglich wäre. Es ist weiter abzuwägen, ob es eher Sinn macht, das Sammelbecken und die AWRG-Anlage jedem Gebäude (also auch EFH) einzeln anzugliedern, oder in Überbauungen und Quartieren zentral zusammen zu ziehen. Dezentral hat den Vorteil der kurzen Wegdistanzen - das Abwasser verlässt den Dämmperimeter erst nach der Wämeentnahme. Dazu muss nur von der Dusche bis zum Auffangbehälter das Abwasser doppelt geführt werden. Bei einem Zentralen System wird nur ein AWRG-Gerät benötigt, das Sammelgefäss wird von mehreren Haushalten gespiesen, wodurch die Abwassermenge weniger starken Schwankungen unterworfen ist. Hier würden aber Mehrkosten bei den Leitungen anfallen und die Wärmeverluste auf dem Weg von Objekt zur AWRG-Anlage und zurück.

Das geschilderte System kommt dem Produkt der FEKA schon sehr nahe. Nach eigenen Angaben hat die Firma FEKA Energiesysteme bereits 200 AWRG-Anlagen umgesetzt. Diese bedienen sich dem gesamten Schmutzwasser und entziehen diesem in einem Retentionsgefäss die Wärme. Damit sich die aufwendige Anlage mit Fekalienfilter (wird einmal im Tag automatisch gereinigt) aber rentiert, müssen mindestens 20 bis 25 Haushälter angeschlossen sein. FEKA gibt als durchschnittliche Abwassertemperatur vor der AWRG 23°C an und nachher mit 5°C. Dieses Werte sind etwas fragwürdig, da die ARA-Betreiber eine Mindesttemperatur von 10°C benötigen, um das erforderliche Bakterienwachstum (bei Belebtschlammverfahren) in nützlicher Frist zu erzielen. Dazu schreiben die ARA-Betreiber bei der dritten Variante, der WRG aus kommunalen Abwasserleitungen vor, dass nur 0,5°K entzogen werden dürfen. Die FEKA hingegen gibt die Nutzbare Temperaturdifferenz mit 18°K an.

Die folgenden Angaben zur WRG in kommunalen Abwasserleitungen stammen aus einer Projektstudie zum Potenzial und Pilotprojekt zur Erhebung einer Standortkarte rund um die ARA Emmenspitz. In der Anlage Emmenspitz wird das Abwasser aus den Gemeinden Solothurn und Zuchwil gereinigt. Die Studie beschäftigt sich mit dem Potenzial der WRG vor und nach der ARA. Durch die Beschränkung der Temperaturdifferenz vor der ARA von 0,5°K ist das Potenzial nur gering. Ausserdem muss bei einem solchen System, dass kein Gefäss besitzt mit dem minimalen Abwasser-Durchfluss gerechnet werden. Massgebend ist die Abwassermenge bei Trockenwetter zwischen 22.00 und 06.00. Das Potenzial der Spitzen kann nicht genutzt werden. Nach der ARA hingegen ist der Wärmeentnahme nur eine technische Grenze gesetzt – unter 3°C würde der Wärmetauscher Gefahr laufen zu vereisen. Die Wassertemperatur nach der ARA Emmenspitz beläuft sich an 350 Tagen im Jahr über 9°C. Da In- und Output der ARA weitestgehend die selben sind, ist das Potenzial nach der ARA deshalb rund 12 Mal grösser als vorher. Dazu ist der Durchfluss keinen derart starken Schwankungen unterworfen. Im Beispiel Emmenspitz könnte so der gesamte Wärmebedarf von 600 EFH (14'182 kW pro Tag) gedeckt werden. Da das Wärmepotenzial im Abwasser mehr oder weniger konstant, der Wärmebedarf aber von der Jahreszeit stark abhängig ist, wir in bereits umgesetzten Liegenschaften nur ein Grundbedarf durch AWRG gedeckt (z.B. Eigentümer Gemeinschaft Seegarten in Uster sind es 70%). Der Rest kann konventionell oder mit alternativen Heizmethoden bereitgestellt werden.

Reflektion zum eigenen Lernprozess
Die Auseinandersetzung hat mir mehr Verständnis für das Potential und die Probleme, die der Technologie innewohnen. Es scheint mir, trotz grossem Potenzial sind die Informationen über AWRG undurchsichtig und harte Fakten nur sehr schwierig zu finden. Die Varianten der AWRG knüpfen an den Diskurs über zentral oder dezentral Organisierte Infrastruktur. Das Autarke Gebäude scheint mir länger wie mehr als durchaus gangbaren Weg – wohl mit seinen Vor- und Nachteilen.



Quellenverzeichnis:
1) www.wikipedia.org
2) Schulungsunterlagen AWRG (Herausgeber: FEKA-Energiesysteme)
3) Heizen und Kühlen mit Abwasser, Ratgeber für Bauherrschaften und Gemeinden(Herausgeber: EnergieSchweiz für Infrastrukturanlagen)
4) www.viaGialla.ch

5) Wärmerückgewinnung aus Abwasser – Potentialerhebung im Rahmen des GEP, gwa

Kein Warmwasser mehr; wieso eigentlich?

Eine heisse Dusche kann so entpannend sein. Allerdings braucht es dazu heisses Wasser. Eines morgens fehlte allerdings diese wichtige Bestandteil. Kein Warmwasser! Man kann entweder nicht duschen, oder eine kalte Dusche nehmen. Auf dauer werden kalte Duschen mühsam und weniger entpsannend, deshalb wollte ich mein Verwaltung darauf ansprechen, ich war nicht die einzige die reklamierte. Die Verwaltung telefonierte mit dem Techniker der Hausinstallation und mir wurde versichert, dass ich bald wieder warm Duschen könne. Nach dem Telefonat machte ich mir Gedanken, weshalb eigentlich kein Warmwasser verfügbar war...

Ich wohne seit April 2007 in einem grossen Neubau mit duzenden Wohnungen. Diese Wohnungen werden mit einer Schnitzelholzanlage beheizt, was den Vorteil hat, dass CO2 neutral geheizt wird. Diese Anlage wird für den Endgebraucher als Bodenheizung sein und generiert auch das Warmwasser.

Holz war mit Sicherheit genügend vorhanden, also müsste die Ursache woanders zufinden sein.
Der Techniker hatte breites Erfahrungen mit diesem Problem hat er zuerst die Temperatur gemessen vom Wärmetauscher.

Wärmetauscher ermöglichen eine Wärmeübertragung von verschied temperiertem Wasser. Die Temperaturunterschiede generieren in einer einfacher Form eine Übertragung von Wärme.

Die Holzschnitzelanlage generiert 70°C. Leitungwasser ist 10°C. Lässt man diesen Temperaturunterschied aneinander vorbeilaufen wird vom warmen ins kalten, Hitze abgegeben. Die Wassermengen werden mit Pumpen befördert und man erreicht nur mit Turbulenz im Wasser eine optimale Bedingung. Durch die Übertragung gewinnen wir nicht die ganze Temperatur sondern ca. 60°C davon. Diese 60°C kommen dann in einen Speicher, der zum Bespiel einen Boiler für Warmwasser zum Duschen sein kann. Das abgekühlte Wasser geht dann wieder zu der Holzschnitzelanlage mit ca. 50°C zurück gegeben um dann wieder auf 70°C aufgeheizt zu werden. Diese Temperturen sind etwas standartisiert für Anschauungsbeispiele. Der Techniker misst die Temperaturen an dem Wärmetauscher damit er kontrollieren kann, ob die Wärmeübertragung standfindet.

Wieso funktioniert die Wärmeübertragung nicht?
Ich wohne wie beschrieben in einem neuen Mehrfamilienhaus die mit horrenden Geschwindigkeiten gebaut wurde. Der Baumeister wurde Mitte Januar 2007 mit dem Rohbau fertig.

Für den Innenausbau blieben also nur noch 2 1/2 Monate bis ich eingezogen bin. Die Bauaustrocknung eines Unterlagboden dauert pro cm Stärke eine Woche und die Luft in den Wohnungen wird ständig auf Feuchtigkeit kontrolliert. Ein Mieter darf nicht in eine feuchte Wohnung einziehen, deshalb wurde rasant ausgetrocknet.

Wenn ausgetrocknet wird, heizt man die Wohnung so schnell wie möglich auf. Kalk lagert sich bekanntlich schneller bei grossen Temperaturunterschiede ab. In der Schweiz leben wir mit einem hohen Härtegrad im Wasser. Warmduschwasser über 60°C wird generell nicht mehr empfohlen weil die entstehenden Kalkablagerungen, die Wärmetauscher und Leitungen verstopfen.

Falls der Wärmetauscher nicht mehr Wärme übertragen kann, wird der Speicher mit Kaltwasser beliefert und ich kann nicht mehr warm duschen!

Links: www.alfalaval.com
Informationen: Freundeskreis

Wolfram-Andreas Hersche

Mich hat das kleine Ding schon immer fasziniert, die Glühbirne.
Auch die Form finde ich absolut perfekt. Sie hängt bei mir und wahrscheinlich in der ganzen Schweiz noch tonnenweise herum. Nicht dass sie bei mir tonnenweise herum hängt, sondern in fast jedem Zimmer. Die Farbtemperatur ist um authentische Farbwiedergaben zu erhalten schlichtweg das beste was man erhalten kann. Natürlich, die Sonne ist da viel besser, aber wir reden hier von Kunstlicht.
Dieses gelblich, heimelige Licht versetzt uns Schweizer in eine weihnächtliche, feierliche Stimmung. Wenn wir dessen beraubt werden, werden wir hässig und ratlos. Die Weihnachtsbeleuchtung an der Bahnhofstrasse Zürich wurde ja durch eine allzu «coole» ersetzt. Daraus entstand eine hitzige Disskussion, wo es doch nur um diese kleinen Birnen ging.
http://www.umweltnetz.ch/bhfstrwbel/index.html

Das zeigte mir, wie verwurzelt dieses kleine Ding in unserer Kultur ist und wie stark der Gebrauch bei Herr und Frau Schweizer in den Köpfen schwirrt.
Jedesmal wenn ich eine Stromsparlampe reindrehen, denke ich: «Ja, Stromsparen ist gut, aber bringt dieses Ding auch wirklich das gute Licht?!»

Hier ganz kurz der technische Hintergrund zu einer Glühlampe:

Der wichtigste Teil einer Glühlampe ist der Glühdraht, denn dieser ist für das Licht verantwortlich. Der Glühdraht hängt an zwei (manchmal auch drei) Haltedrähten. Durch diese Haltedrähte fliesst der elektrische Strom in den Glühdraht, dieser wird dadurch sehr stark erwärmt und beginnt zu glühen. Der Glühdraht in der Glühlampe wird aber bis zu 2700 °C heiss. Nicht jedes Material würde diese Temperaturen aushalten, deshalb verwendet man für den Glühdraht das Metall Wolfram. Der Glühdraht ist ähnlich einer Spiralfeder aufgewickelt. Dies hat den Vorteil das weniger Energie verbraucht werden muss um die notwendige Wärme zu erzeugen. Durch die Spiralform liegen die einzelnen Drahtabschnitte eng aneinander und können sich so gegenseitig erwärmen. Durch die Spiralform ist der Glühdraht auch sehr lang, nämlich bis zu einem Meter und dabei sehr dünn (Durchmesser = 0,02 mm). Eine weitere wichtige Voraussetzung ist, dass der Glühdraht nicht mit Sauerstoff in Kontakt kommt, denn dann würde er sofort verbrennen und wäre zerstört. Deshalb ist der Glühdraht von einem Glaskolben umgeben. In diesem Glaskolben ist entweder ein Vakuum (also keine Luft oder anderes Gas) oder ein Gasgemisch aus Stickstoff und Argon oder Krypton. Trotz all dieses Schutzes ist der Glühdraht nach maximal 1000 Stunden verbraucht und die Glühlampe geht kaputt. Übrigens wurde die erste Glühlampe 1854 von Henry Goebel erfunden. Diese erste Glühlampe wurde allerdings noch mit einer verkohlten Bambusfaser betrieben. Die von Thomas Alva Edison 1879 entwickelte Glühlampe enthielt einen Kohlefaden, der Temperaturen bis 2100 °C standhielt.

Bei aller Liebe zu diesem ästhetischen Industrieprodukt, muss ich sagen, die Ausbeute ist schlecht. Bei 100%iger Energieeingabe, werden nur 5% in Licht umgewandelt und die restlichen Prozent verpuffen in Wärme. Der Wirkungsgrad lässt zu wünschen übrig. Der ist ja fast so schlecht wie der des Bezinautos, der liegt nämlich bei ca. 10-20%.

Der Handlungsbedarf ist klar. Wir müssen, auch wenn es uns hart, im Innersten trifft, umdenken. Hier können wir auch etwas gegen unnötigen Energieverbrauch tun, jeder von uns. Kuba und Australien haben bereits ein Verbot für Glühlampen ausgesprochen, was hier auch wieder zeigt, wie wichtig dieser Winzling ist.
http://www.teslasociety.ch/info/australien/

Hier wieder ein Einschub über die Lichtausbeute: Fast die gesamte der Lampe zugeführten Energie wird in Strahlung umgesetzt, die Verluste durch Wärmeleitung und -konvektion sind gering. Aber nur ein kleiner Wellenlängenbereich der Strahlung ist für das menschliche Auge sichtbar. Der Hauptanteil liegt im unsichtbaren Infrarotbereich und wird als Wärme wahrgenommen. Die Lichtausbeute erreicht bei einer Glühfadentemperatur von ca. 3400 K einen Anteil von maximal ca. 5 %. Praktisch erreichbare Temperaturen liegen bei 2700 K und einem Lichtanteil von 3 %. Eine Glühlampe erreicht eine Lichtausbeute von etwa 12-15 lm/W. Mit steigender Temperatur nimmt die Lichtausbeute zu, aber die Brenndauer fällt drastisch ab. Bei 2700 K erreichen konventionelle Glühlampen eine Standzeit von ca. 1000 Stunden, bei 3400 K (Studiolampen) von nur wenigen Stunden.

Wie das Diagramm zeigt, verdoppelt sich die Helligkeit, wenn man die Betriebsspannung um 20 % erhöht. Gleichzeitig reduziert sich die Lebensdauer um 95 %. Eine Halbierung der Nominalspannung (zum Beispiel durch Reihenschaltung zweier gleichartiger Glühlampen) verringert demnach zwar den Wirkungsgrad, verlängert aber die Lebensdauer um mehr als das Tausendfache. Die Lebensdauer einer Glühlampe wird oft weniger durch das gleichmäßige Abdampfen von Wendelmaterial während des Betriebs begrenzt, als durch entstehende Inhomogenitäten im Glühfaden: Der geringe Widerstand der kalten Glühwendel hat einen hohen Einschaltstrom zur Folge, der zu schnellerer und extremer Erwärmung der Wendel entlang besonders dünner, durch ungleichmäßiges Abdampfen entstandener, Stellen führen kann. Diese werden dann noch dünner und schmelzen oder verdampfen schließlich, wodurch eine Unterbrechung oder sogar eine Bogenentladung im Füllgas entsteht. Der hohe Einschaltstrom von Metalldrahtglühlampen belastet außerdem die Zuleitungen zur Glühwendel, insbesondere bei Halogenglühlampen. Elektronische Vorschaltgeräte zur Strombegrenzung für Glühlampen (Dimmer) werden bisher selten eingesetzt.

Hier zeigt sich wieder, was diese Erfindung leistete in all den Jahren. Man beschäftigte sich damit. Auch Greenpeace wollte etwas anstossen mit der Aktion «Licht Aus» von gestern, 08.12.07. Ich glaube, von dieser Aktion nichts bemerkt zu haben. (http://www.lichtaus.ch). Auch die Zeitungen berichteten eine sehr schwache Beteiligung an dieser Aktion. Meiner Ansicht nach liegt das aber nicht am Willen der Leute, sondern an der schlechten Werbung. Auch denke ich, dass es bei dieser Werbung nicht in erster Linie um die Glühbirne ging, sondern um darauf aufmerksam zu machen, wie Abhängig wir von Energie sind und dass wir versuchen müssen, diese gezielter um sparsamer einzusetzen.

An dieser Stelle möchte ich noch die Alternativen zu einer Glühlampe zeigen und wie viel die einzelnen Produkte wirklich an Strom verbrauchen. An erster Stelle verweise ich auf das Energielabel (http://www.energielabel.ch/) hin, welches den Vergleich sichtbar macht, welches Gerät weniger Strom verbraucht, vergleichbar mit dem Kraftstoffverbrauch bei PWs.

Anhand dieser Tabelle lässt sich eindeutig sagen, dass die alte, klassische Glühbirne mit Abstand die grösste Energieschleuder ist. Weit vorne ist das LED und die Kompaktleuchtstofflampe. LED wird bereits an vielen Orten eingesetzt, auch im Fahrzeugbau. Die grossen Chancen von LED ist sicher die Grösse der einzelnen Diode und die lange Gebrauchszeit von bis zu 100‘000 Stunden. Durch die einzelnen Farbtöne kann auf kleinstem Raum fast das ganze Lichtspektrum hergestellt werden. Das eröffnet neue Märkte. Das Problem jedoch ist und bleibt die Farbwiedergabe. Die LED kann in keinem Geschäft oder Büro eingesetzt werden, wo es wichtig ist, dass die Farbwiedergabe zu 100% stimmt.

Bei einem Heissdraht, also Glüher, werden die abgestrahlten Farben einfach besser wiedergegeben. Die neuste Technologie an Leuchtstoffröhren ist bei fast 100%, sie haben aber nach wie vor kleine Einbussen. Das alles ist keine neue Erkenntnis, aber lustig und spannend ist, dass es doch noch Szenen und Ausschnitte in unserem Leben gibt, wo es unverzichtbar ist, eine Glühbirne einzusetzen, so gesehen in einem dänischen Kinofilm in Zürich.



Mich fasziniert bei diesem Thema, dass eine sehr kleine Komponente in unserem Leben eine doch grosse Auswirkung auf die Umwelt hat. Wenn jeder Haushalt mehrere Autos besitzt, ist allen klar, dass das schädlich für die Umwelt ist. Bei der Glühbirne ist das nicht ganz so klar. Auch ist im Moment, Weihnachten, eine sehr gute Zeit, um über Beleuchtung und Energieersparnis zu reden. Der letzte "Einstein" auf SF DRS behandelte dieses Thema.

Ich denke, die Schweiz sollte unbedingt ein Verbot zum Verkauf von Glühbirnen ausstellen, denn die Farbwiedergabe von Glühbirnen brauchen nur noch wenige und zu Hause würde eine Stromsparlampe genügen.

Links zu dem Thema:

- http://de.wikipedia.org/wiki/Energieeinsparung
- http://www.nzz.ch/nachrichten/wissenschaft/gluehbirne_ade
- http://www.visumsurf.ch/
- http://de.wikipedia.org/wiki/LED
- http://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtstoffröhre
- http://www.strom-online.ch/energiesparlampe.html

Komposttoiletten

Das wir Wasser immer noch als Transportmittel für Fäkalien und Industrieabwässer benützen, um sie nachher aufwendig und unter hohem Energieverbrauch in der Kläranlage wieder herauszuholen, ist doch keine zukunftsfähige Lösung. (Klaus Töpfer, Bundesminister Deutschland Öko-C Bulletin 76 April 98)

Meine Motivation hier eine Arbeit zum Thema Komposttoilette zu schreiben geht auf ein Projekt zurück, das ich vor nun beinahe 10 Jahren realisieren durfte. Es handelte sich um einen Holzlehmbau, bei dem die Lehmsteine Stein für Stein durch die Bauherrschaft hergestellt wurden. Der Bau verfügt über einen zentralen zweigeschossigen Lehm-Ofen welcher als Trockenspeicher das Gebäude sowie das Brauchwarmwasser aufheizt, sofern dieses nicht über die auf dem Dach angeordneten Kollektoren aufgewärmt wird. Für die Bauherrschaft war der Umgang mit Ressourcen ein sehr zentrales Thema und durfte auch beim Wasserverbrauch nicht halt machen.
Es ging nun darum, mit relativ spärlichen Informationen ein System anzuwenden, das zwar erprobt war, aber wenig verbreitet ist und bei Unternehmern zu Kopfschütteln führte. Es gab auch kein Produkt das man damals hätte kaufen und einbauen können. Wir waren in Kontakt mit dem Ökozentrum Langenbruck welches uns auf eine Toiletten-Schüssel vertröstete, welche „demnächst“ durch die Laufenerkeramik auf den Markt kommen sollte (diese Schüssel ist bis heut nicht auf dem Markt).

Gründe für die Verwendung von Komposttoiletten
Durch die Verwendung von Komposttoiletten können pro Jahr und Person ca. 20'000 Liter Trinkwasser gespart werden. Nun gut, man kann sagen, dass man dieses Ziel auch durch die Verwendung von Regenwasser erreichen kann. Das ist eine Möglichkeit löst aber auch nur ein Problem.
Gerade in dünner besiedelten Gebieten ist der Unterhalt der Kanalisationsanlagen relativ gesehen enorm teuer. Die im Grunde sehr jungen Kanalisationssysteme sind mittlerweile ca. eine Generation bis zwei Generationen alt und sehr sanierungs- oder vergrösserungsbedürftig. Diese Ausgangslage stellt viele, vor allem kleinere Gemeinden vor grosse finanzielle Probleme.
Abwasser aus Haushalten wird mit dem Abwasser von Industrie und Verkehr vermischt, welche Schwermetalle und andere Schadstoffe enthalten. Diese können in Kläranlagen nur unvollständig herausgefiltert werden. Die Restverschmutzung belastet unsere Gewässer. Mit Schadstoffen belasteter Klärschlamm kann nicht als landwirtschaftlicher Dünger verwendet werden. Seine Entsorgung (Verbrennung) verschleißt Energie und einen wertvollen Rohstoff, welcher als Naturdünger in den natürlichen Kreislauf zurückgegeben werden kann.

Technische Funktion
Die Funktionsweisen der verschiedenen Komposttoiletten-Systeme sind im Prinzip gleich. Die Fäkalien fallen durch ein Rohr in den großen Kompostbehälter. Kompostierbare Abfälle aus der Küche kommen - gegebenenfalls durch einen eigenen Abwurfschacht ebenfalls dort hinein. Ein Abluftventilator sorgt für den Abtransport der Feuchtigkeit, für die Durchlüftung des Kompostierguts und verhindert durch den Aufbau eines permanenten Unterdrucks eine unangenehme Geruchsbildung.
Anders als beim WC sind die menschlichen Ausscheidungen bei der Komposttoilette nicht mit einem Knopfdruck „aus den Augen, aus dem Sinn“.
Der Urin wird durch die Verwendung einer speziellen Schüssel separat abgewiesen, um den Feuchtigkeitsanteil im Kompostiergut nicht zusätzlich zu erhöhen. Zur besseren Kompostierung müssen regelmäßig kohlenstoffhaltiges Materialien wie Rindenschrot oder Holzhäcksel und Kalk zur Regulierung des pH-Wertes zugegeben werden. Je nach grösse des Gärbehälters muss er alle ein- bis zwölf Monate gelehrt werden und in einem Nachgärverfahren zu hochwertigem Kompost zersetzt werden. Nach etwa drei Jahren kann die fertige Komposterde der Erde zurückgegeben werden.
Für die Bewohner hat sich herausgestellt, dass eine Komposttoilette einen Wartungsaufwand mit sich bringt, damit der Kompostierungsprozess gut funktioniert. Probleme (z.B. vorübergehende Fruchtfliegenplagen) versuchen die Benutzer durch „learning by doing“ selbst in den Griff zu bekommen.
Auf der Seite der Behörden gab es keine Einwände gegen die Komposttoiletten. Aber auch die Anschluss gebühren wurden nicht erlassen, da niemand so richtig dem System vertraut hat.

http://www.naturbauhof.de
http://www.komposttoilette.de

Global
Derzeit sterben auf der Erde mehr Menschen an wasserbedingten Krankheiten als in Kriegen. Das ist eine menschliche Tragödie - und ein enormes Entwicklungshindernis in vielen Ländern der Dritten Welt. Rund 5000 Kinder sterben täglich an den Folgen schmutzigen Wassers. 2,6 Milliarden Menschen besitzen keinen Zugang zu sanitärer Grundversorgung. Das sind mehr als doppelt so viele wie die 1,1 Milliarden, die ohne sauberes Trinkwasser auskommen müssen. Es geht um eine Katastrophe, die sich fernab der Medienöffentlichkeit abspielt. Mangels adäquater sanitärer Einrichtungen und Entsorgung bleibt Abwasser vielfach in der unmittelbaren Wohnumgebung. Die weltweite Sanitärkrise hat eine enorme Tragweite. Als "schmutziges" Pendant des "sauberen" Versorgungsthemas genießt sie jedoch wenig Aufmerksamkeit. Wer auf ihre Bedeutung aufmerksam macht, wird schnell bespöttelt, "mit Klos die Welt retten" zu wollen. Dabei sind Ver- und Entsorgung untrennbar miteinander verbunden. Ohne zuverlässige Abwasserbeseitigung gibt es keine zuverlässige Trinkwasserversorgung.
Es müssen zur Lösung der weltweiten Sanitärkrise vor allem jene Tabus gebrochen werden, die der aktiven politischen Problembehandlung im Weg stehen. Dass "Unreines" nicht öffentlich diskutiert wird, ist nämlich irrational, lebensgefährlich und kostspielig. Ähnlich wie bis vor kurzem noch HIV/ Aids ist sanitäre Grundversorgung etwas, über das Politiker sich nur ungern öffentlich äußern. Für Wahlkampffotos ist die Einweihung eines Brunnens allemal attraktiver als die Eröffnung einer Latrine.

Urs Hossli

Solar Brauchwasseranlage

Die Sonne....

strahlt in einer halben Stunde soviel Energie auf die Erde, wie die Menschheit in einem Jahr verbraucht. Nutzen wir sie! Auch in der Schweiz ist es möglich, einen erheblichen Teil der Energie, die ein Privathaushalt benötigt, aus dem Sonnenlicht zu beziehen. Dafür stehen heute prinzipiell zwei Techniken zur Verfügung:
Mit Sonnenkollektoren lässt sich ohne weiteres bis zu zwei Drittel das Warmwasser im Jahresdurchschnitt erzeugen. Eine Solarstromanlage (Photovoltaik) kann ebenfalls um 50% des Stromverbrauchs einer vierköpfigen Familie decken. Aber nicht nur ökologisch ist Solarenergie ohne Konkurrenz. Auch auf der Kostenseite wird sie immer interessanter.
Wichtig ist nur, dass wir uns langsam Gedanken über unser Verhalten machen müssen. Denn die BP rechnet zum Beispiel nur noch mit einer wirtschaftlich verfügbaren Erdölreserve von ca. 40,5 Jahren. Also denke ich sollten vor allem wir Planer unsere seits die Bauherren über diese neue Technologie gut informieren und sie gleichzeitig zu diesem Schritt der Solarnutzung ermutigen. Das verlangt jedoch auch ein Grundwissen über die Solar-Bautechnik.



Grundsätzlich gibt es zwei Arten Sonnenenergie zu nutzen.

Photovoltaikanlagen.....

dienen der Stromerzeugung. Das Licht, das auf die Solarzellen fällt wird nicht in Wärme, sondern in Strom umgewandelt. Wenn Sie Ihre Anlage mit dem öffentlichen Stromnetz koppeln, speisen Sie überschüssige Energie dorthin ein und erhalten das natürlich vergütet. Verbrauchen Sie mehr Strom, als Ihre Anlage erzeugt, beziehen Sie ganz normal Ihr Strom von den öffentlichen Energieversorgern. Bei Inselanlagen hingegen speichern Sie alle Energie, die Sie nicht verbrauchen, in speziellen Batterien und können so später darauf zurückgreifen.

Abbildung 1



Strom aus Sonnenlicht ist eine Alternative: Dutzende bis Tausende dieser Siliziumzellen ergeben leistungsfähige Solargeneratoren. Sie wandeln das sichtbare Licht in elektrischen Strom um.

Solar Brauchwasseranlage.....

Dienen der Heisswassererzeugung. Kollektoren auf dem Hausdach wandeln das Sonnenlicht in Wärme um und übertragen sie auf eine frostsichere Flüssigkeit. Erst im Wärmespeicher der meistens im Keller positioniert ist, wird das Haushaltswasser erhitzt: Von hier aus können Bad und Küche mit Heisswasser versorgt werden. Es ist auch möglich die Heizung mit Solarenergie zu unterstützen. Man kann die Heizung aber nicht zu 100% mit der Sonne decken. Dafür gibt es bei uns zu viele Tage wo fast nichts aus dem Himmel kommt.

Funktionsprinzip:

Die Abbildung 2 zweigt den Aufbau eines typischen Flachkollektors. Die einfallende Sonnenstrahlung dringt durch die transparente Abdeckung (Glas oder Kunststoff) und erwärmt den dahinterliegenden Absorber (besteht meistens aus Kupfer). Dieser ist heute meist mit einer Spezialschicht versehen, um die thermischen Abstrahlverluste nach vorne möglichst gering zu halten. Die Absorbierte Energie wird nun auf das im Absorber zirkulierende Wärmeträgermedium übertragen und zum Speicher geführt. Damit der Absorber auf der Rückseite und über den Rahmen möglichst wenig Wärme verliert, ist das Gehäuse entsprechend wärmegedämmt. Um Kondensationsprobleme zu vermeiden, sollte das Kollektorgehäuse definierte Lüftungsöffnungen aufweisen, so kann sich eine minimale Luftzirkulation einstellen.

Abbildung 2



Zur Gewinnung von Wärmeenergie für Warmwasser durch Sonnenenergie braucht man ca. 1-1,5 m2; Kollektorfläche pro Person, wenn die solarthermische Anlage heizungsunterstützend sein soll, benötigt man ca. 2,5m2; pro im Haushalt lebender Person.


Flachkollektoren werden entweder als einzelne Elemente oder als Einbaukollektoren ausgeführt. Elementkollektoren sind universell verwendbar und können mit entsprechenden Befestigungskonstruktionen auf dem Dach aufgesetzt oder im Freien montiert werden. Einbaukollektoren werden in Dächer integriert und bilden somit einen Teil des Daches. Üblicherweise werden diese erst auf dem Dach zusammengebaut.

System (Kreislauf):

(Abbildung 3) Frostsichere Flüssigkeit (Wasser – Glykol – Gemisch) wird mit der Umwälzpumpe durch die Regulation in den Kollektor gepumpt. Dort wird die Flüssigkeit erwärmt und tritt am oberen ende des Kollektors wider aus. Die erwärmte Flüssigkeit kommt nun in den Speicher und erwärmt mittels Heizspirale das Kaltwasser, der Solarkreislauf ist geschlossen. Falls der Speicher nicht auf 55 C erwärmt werden kann kommt der Heizkessel zum Zuge (Gas). Er funktioniert gleich wie der Solarkreislauf, die Energie kommt aber vom Heizkessel.
Das warme Wasser im Speicher wird nun zu den einzelnen Radiatoren im Haus gepumpt. Eines darf man nie ausser Acht lassen! Das sind die Riesen Verluste die verloren gehen, wenn warmes Wasser in den Leitungen ist. Verloren gehen ca. 6`000 KWh pro Jahr.

Abbildung 3



Lernprozess:

An der Chamerstrasse 45 hat das Architekturbüro Zai & Partner vor Jahren ein Mehrfamilienhaus fertig gestellt an welchem ich mitarbeitete. Es gehört zur Seeufergestaltung der Stadt Zug, der Bauherr war folglich die Stadt Zug. Auf dem Dach dieses Hauses befinden sich 50m2 Kollektoren, mit denen die Heizung unterstützt wird. Man muss sich vorstellen, das in diesem Haus ca. 22 Personen wohnen und es werden ca. 3`200 m3 Volumen beheizt. Trotz diesem grossen Volumen war es möglich schon im ersten Jahr nach Bezug 38% des Heizenergieverbrauchs mit der Sonne zu heizen. Dies zu berechnen war nur möglich indem man mehrere Zähler anbrachte, welche dann alle 14 Tage abgelesen und ausgewertet wurden.


Auswertung Warmwasserproduktion
Messperiode über 1 Jahr
100% = 32`982 KWh

38.7% Solar
17`972 KWh gemessen
-3`330 KWh Waschküchenheizung
14`642 KWh Total

61.3% Gas
64`710 KWh gemessen
-46`370 KWh Heizung
18`340 KWh Total

Ertrag
Solar Vakuumkollektoren
17`972 KWh : 40,56 m2 = 443.09 KWh/m2
Substituierte Energie
14`642 KWh : 40.56m2 = 360.99 KWh/m2
entspricht 1`330 Liter Heizöl


Umlernen:

Wir können im Baulichen sehr viel verändern. Aber die Initiative muss von uns Hausbenützern kommen. Ich will ein Beispiel vorstellen:
Es wohnen zwei vierköpfige Familien im Haus an der Chamerstrasse, und beide Leben in der gleich grossen Wohnung. Der einzige Unterschied ist die Nationalität der Familien. Die einen sind Schweizer und die anderen stammen aus Indien. Nun kommt es vor, dass die Inderfamilie in einem Jahr zweieinhalb Mal soviel Energie zum Heizen verbraucht wie die Schweizerfamilie. Ich will damit nicht sagen Inder seien schlechte Leute, nein sie sind sich einfach an ein anderes Klima gewohnt. Daher muss man versuchen mit den Baulichen Veränderungen auch die Menschen zu verändern.
Mit dieser Arbeit sammelte ich sehr viele Erfahrung in einem Gebiet welches in der Zukunft eine sehr wichtige stellenwert bekommen wird.


Pro- und Kontraliste Solar Brauchwasseranlage:
Ich wollte nicht nur Argumente auflisten, ich überlegte, was damit gemeint ist.

Pro:

• Platz sparend? Inwiefern? Gegenüber was? Eine Moderne Gastherme ist kaum grösser als ein Zigarettenautomat.
• Nur Anfangsinvestition -> keine Folgekosten? Wir gehen mal davon aus, das die Dinger nicht kaputt gehen oder gewartet werden müssen.
• Umweltfreundlich? Nehmen wir mal an, es sind welche, die keinen sehr Energieaufwendigen Herstellungsprozess durchlaufen haben.

Kontra:

• Wärmt nur Wasser auf? Es wird meist eine glykolhaltige (Frostschutz) Flüssigkeit durch die Kollektoren geleitet, und dann später mit Hilfe eines Wärmetauschers der Nutzwasserkreis der Heizung gewärmt. Sehe hier keinen Nachteil? Macht das deine Heizung daheim anders? -> "Deckt hauptsächlich den Warmwasserbedarf"
• Von der Sonne abhängig? Die Sonneneinstrahlung ist rel. genau abschätzbar (auch im Winter scheint die Sonne, natürlich nicht so intensiv). Somit kann eine Kollektoranlage optimal dimensioniert werden. Der einzige Nachteil ist, dass ein Speicher benötigt wird. Gehen wir mal davon aus, dass wir diesen rel. beliebig groß machen können, könntest du bei geschicktem Management das ganze Jahr daraus zehren. Wirtschaftlich ist das aber quatsch, außer das Gesamtkonzept stimmt, Stichwort Nullenergiehaus.
• Im Winter nicht genug Warmwasser zur Verfügung? Des Weiteren kann man ja mit einer kleinen Gastherme oder einer Wärmepumpe etwas zuheizen.
  

Im Fazit kann man sagen, dass bei richtiger Dimensionierung von Kollektoren, Speicher und Kessel (Gas, Öl, oder sonst was) die Sonnenkollektoren sowohl wirtschaftlich, als auch ökologisch sehr wohl lohnen können. Natürlich immer nur zur Ergänzung einer herkömmlichen Heizung. Nicht als Ersatz.


Punkt Wirtschaftlichkeit:

Die Kollektoren können sehr wohl wirtschaftlich sein, denn es geht hier, wie schon richtig erkannt hauptsächlich um den Warmwasserbedarf. Der ist auch im Sommer wenn es warm ist, und nicht geheizt werden muss da, oder duscht man im Sommer nur kalt? Und das Argument mit den Subventionen ist auch nur ein halbes, denn sowohl die Kohle als auch das Gas werden Quersubventioniert. Und so ein Kollektor an sich ist nicht teuer. Es kommt dann eher auf den Installationsaufwand an, der betrieben werden muss. Gewartet werden muss die Öl- oder Gasheizung auch, der Kollektor an sich aber erst mal nicht. Der sollte schon 20-30 Jahre halten, ohne dass man was dran macht. Evtl. mal die Flüssigkeit wechseln.


Links:

http://de.wikipedia.org/wiki/Solarenergie
http://www.swissolar.ch/
http://archzai.ch


von Urs Balmer, Klasse 5A HSZ-T, HS 07/08

Energiesparlampen – Energie sparen!
Patrick Lehner

Verschiedene Aktionen wie „Licht aus!“ vom 8. Dezember, den Aktionstag Energyday07 sowie natürlich der UNO-Klimabericht, die Weltklimakonferenz über das Klima,… liessen mich aufhorchen und weckte in mir die Neugier mehr über die Möglichkeit zu erfahren, wie wir mit unseren Ressourcen sparsamer umgehen können.
Eine Möglichkeit schien mir die Energiesparlampe zu sein, was mich dazu bewog diesen Blog zu erstellen. Doch wie funktioniert eigentlich eine solche Lampe? Ist diese wirklich so ökologisch? Bietet diese moderne Technik Chancen oder auch Gefahren? Fragen die beantwortet sein wollen!! Also ging ich auf die Suche nach Antworten. Erste Recherchen im Netz, in Fachzeitschriften und Gespräche mit unserem Elektroplaner ergab eine Vertiefung in die Materie.
Natürlich helfen Aktionen wie „Licht aus!“ dem Klima wenig weiter, aber hier ging es um eine symbolische Handlung, mit der die Leute (wie mich) auf das Thema Klimaschutz sensibilisiert werden sollten.
Energiesparen ein Modewort der heutigen Zeit. Doch was heisst das nun genau.

Folgende Auflistung soll einen ersten Überblick über Möglichkeiten geben die relativ einfach von jedem von uns zu realisieren sind.

• Licht ausschalten in Räumen, in denen man nicht ist
• Energiesparlampen einsetzen
• Öffentliche Verkehrsmittel nutzen
• Weniger fliegen
• Lokale Produkte bevorzugen (Transportweg)
• Stromsparende Geräte kaufen bei Neuanschaffungen
• Geräte nicht im Stand-by-Betrieb belassen
• Möglichst “saubere” Autos kaufen
• Sparsam mit Ressourcen umgehen (Öl, Benzin, Wasser,…)

Allgemeines

• Anzahl Lampen in der Schweiz etwa 150 Mio. (75% sind Glühlampen und Halogenglühlampen 2% sind Energiesparlampen)
• Stromverbrauch für Beleuchtung pro Jahr über 7 Mrd. kWh
• Kosten für Strom für Beleuchtung über 1 Mia. Fr. (Anteil der Beleuchtung am Gesamtenergieverbrauch ca. 12%)
  

Dass die Glühbirne eine uneffiziente Lichtquelle ist, da nur 5%-10% des elektrischen Stromes in Licht umgewandelt wird und der Rest in Wärme, das wusste man schon seit ihrer Erfindung von Thomas Edison Ende des 19. Jahrhunderts. Sie aber aus unserem Leben wegzudenken war schlichtweg unmöglich.
Das ist nichts Neues und ehrlich gesagt machte sich auch niemand tatsächlich Gedanken darüber, da wir das künstliche Licht eben brauchen und es der gesellschaftliche und wirtschaftliche Untergang unserer Industrienationen wäre, wenn wir sie hätten abschaffen wollen.
Nun aber drängt sich, durch die Umweltkrise der heutigen Zeit, immer mehr der Gedanke auf, es muss etwas getan werden! So forschten verschiedene Lampenhersteller nach alternativen Leuchtkörper, die weniger Strom brauchen und diesen sinnvoller als die herkömmliche Glühbirne in Licht umwandeln. Aus verschiedenen Entwicklungen entstand schlussendlich die so genannte Energiesparlampe. Diese hat einen geringen Stromverbrauch ist in ihrer Anschaffung allerdings relativ teuer.
Allerdings wird bei den Energiesparlampen immerhin 25 – 30 % des Stroms in Licht umgewandelt.
Energiesparlampen sind nichts anderes als kompakte Leuchtstofflampen. Sie brauchen bei gleicher Lichtmenge vier- bis fünfmal weniger Strom als Glühlampen und haben eine rund zehnmal längere Lebensdauer. Ihr Einsatz lohnt sich überall dort, wo die Einschaltdauer der Lampe durchschnittlich etwa eine Stunde pro Tag oder mehr beträgt.


Aufbau einer Energiesparlampe

Der Lampensockel hat das gleiche Gewinde wie die konventionelle Glühlampe, sodass diese ohne weiteres durch eine Energiesparlampe ersetzt werden kann. Das elektronische Vorschaltgerät sorgt für den Start der Lampe und begrenzt während dem Betrieb den Strom.
Im Leuchtstoffröhrchen wird das Licht erzeugt. Dieses besteht aus einem Glasrohr, das luftdicht abgeschlossen und mit einem Gas gefüllt ist, das einen geringen Anteil an Quecksilber enthält. Auf der Innenwand des Rohres ist eine Leuchtstoffschicht aufgetragen und an beiden Rohrenden sind Wendelelektroden angebracht. Diese werden für den Start kurz vorgeheizt, ehe die Lampe gezündet wird. Im Betrieb regen die aus den geheizten Wendelelektroden austretenden Elektronen die Quecksilberatome dazu an, ultraviolette Strahlung auszusenden. Diese ist weitgehend unsichtbar. Sobald sie aber auf die Leuchtstoffschicht auftrifft, wird sie in sichtbares Licht umgewandelt.




Vergleich Glühlampe – Energiesparlampe

Die Glühbirne besteht aus einem gasgefüllten Glaskolben, inwelchem ein Wendel aus Wolframdraht durch elektrischen Strom zum Glühen gebracht wird. Das Wendel wird dabei auf 2000 bis 3000 °C erhitzt und strahlt Licht (und Wärme!) aus. 5-10% der Energie wird in Licht umgewandelt.

• Lebensdauer: 1000 Stunden
• Energieeffizienz: Effizienzklasse D, E oder F
• Lichtausbeute: 5-15 Lumen pro Watt
• Lichtfarbe: warmweiss

Die Energiesparlampen entsprechen in der Helligkeit den gebräuchlichen Glühbirnen. Als die Lampenhersteller anfangs der 80er Jahre die ersten Energiesparlampen anboten, waren diese noch relativ gross und schwer. Auch die Lichtqualität liess teilweise zu wünschen übrig. Heute sind die Energiesparlampen kaum grösser und schwerer als Glühlampen und in der gleichen Lichtqualität wie diese erhältlich. Möglich macht dies das elektronische Vorschaltgerät.

• Lebensdauer: 8000 – 12000 Stunden
• Energieeffizienz: Effizienzklasse A oder B
• Lichtausbeute: 40-65 Lumen pro Watt
• Lichtfarbe: warmweiss

Energetisches Einsparpotenzial

Bedingt durch den Aufbau einer Energiesparlampe wird bei der Herstellung zwar zehnmal soviel Energie verwendet wie für eine Glühlampe. Wird jedoch die wesentlich kürzere Lebensdauer einer Glühlampe mit der Langlebigkeit einer Sparlampe verglichen, so ist der Mehrverbrauch bereits nahezu ausgeglichen. Dazu kommt der niedrige Stromverbrauch während der Betriebszeit.
Die Gesamtenergiebilanz fällt also eindeutig zugunsten der Sparlampe aus!




Vorurteile gegenüber der Energiesparlampe

• Energiesparlampen enthalten geringe Anteile an Quecksilber und gelten als Sondermüll und dürfen daher nicht in den Hausmüll. Die Lampen können allerdings an den Verkaufsstellen kostenlos zurückgegeben werden.
• Energiesparlampen strahlen geringe Dosen an elektromagnetischer Strahlung ab (ähnlich einem Handy)
• Auch Sparlampen sind inzwischen dimmbar!
• Die Abwärme die durch die Energiesparlampe entfällt (gegenüber der herkömmlichen Glühbirne) muss durch Heizenergie ausgeglichen werden. Dies ist wohl im Winter zum Teil richtig. Allerdings ist der Effekt klein. Zudem ist Heizwärme durch Öl / Gas der Heizung effizienter als durch Strom, da diese Energie einen höheren Wirkungsgrad hat als die gleiche Menge Strom. Im Sommer müsste sogar mehr elektrische Energie aufgewendet werden um die Räume zu kühlen!

Checkliste zum Umstieg auf die moderne Technik

Energiesparlampen erzeugen mit deutlich weniger Strom mehr Licht. Wer früher eine 35 W Glühlampe in seine Leuchte schraubte, braucht nur noch zu einer 7 W Energiesparlampe zu greifen, um dieselbe Lichtausbeute zu erlangen.

Lampenleistung (Watt) Vergleich Energiesparlampe - Glühbirne

• 5 W entsprechen 25 W
• 7 W entsprechen 35 W
• 11 W entsprechen 60 W
• 15 W entsprechen 75 W
• 20 W entsprechen 100 W

• Wechsel einfach realisierbar da Schraubsockel gleich wie bei den herkömmlichen Glühbirnen ist.
• Energiesparlampen gibt es nicht nur in Röhrenform sondern inzwischen in fast allen Formen und Grössen.
• benötigt etwa 80% weniger Strom als eine vergleichbare Glühbirne!
• Moderne Energiesparlampen haben eine lange Lebensdauer - sie sind bis zu 8 mal länger in Betrieb als herkömmliche Glühlampen. Das heisst: Man muss nach und nach 8 Glühlampen kaufen im Vergleich zum Kauf einer Energiesparlampe im gleichen Zeitraum
• Schon nach 2000 Stunden ist die dritte Glühlampe fällig - was in Anschaffung in Betrieb soviel kostet wie bei einer Energiesparlampe.
  
• Die Energiesparlampe brennt im Durchschnitt noch 6000 Stunden weiter. Die höheren Anschaffungskosten amortisieren sich schon nach kurzer Zeit (etwa 1/4 der Lebensdauer)
  

Fazit

Es muss etwas getan werden. Ob sich die Energiesparlampe durchsetzen wird oder ob eine andere Technologie z.B. LED-Leuchten die Zukunft sein wird, wird sich weisen. Eines ist allerdings klar. Die Glühbirne wird früher oder später durch neue Technologien oder sogar Verbote vom Markt verschwinden müssen.
Das Einsparpotenzial der Energiesparlampe im Bezug auf Energie und unseren Geldbeutel ist riesig.
Die Bedenken und Diskussionen über die elektromagnetische Strahlung, die das Vorschaltgerät der Lampen erzeugen und die damit verbundenen Folgen wie Konzentrationsschwierigkeiten, Augenproblemen und Schwindel sind Bedenken die mit Bestimmtheit ernst genommen werden müssen. Allerdings ist die Diskussion bei den Handystrahlen genau die Gleiche und die Folgen sind bis heute nicht eindeutig bewiesen. Ich denke bei hohen Räumen und bei genügend Abstand sollte kein gesundheitliches Risiko bestehen.
Alles in Allem überwiegen die Chancen für uns und unsere Umwelt bei weitem.

In einem Selbstversuch habe ich in meinem Schlaf- und Arbeitszimmer seit ein paar Tagen eine Energiesparlampe eingesetzt. Die ersten Eindrücke sind die Folgenden:

• strahlt weniger Wärme ab als die Glühlampe (Temperaturgefühl im Raum ist kühler)
• Licht ist weisser als die der Glühlampe
• bis zur vollen Lichtstärke vergehen allerdings ca. 20 Sekunden
• keine negativen körperlichen Symptome wie Kopfschmerzen und Dergleichen
• das Licht wirkt zwar heller aber es blendet weniger als das Licht der Glühlampe

Interessante Links

http://www.stadt-zuerich.ch/internet/ewz/home/infocenter/energiespar-tipps.html http://www.topten.ch
http://www.toplicht.ch
http://www.osram.ch