2.4 Berechnung des Jahresheizwärmebedarfs - ib-aton.de

1 Berechnung des Jahresheizw Normgeb udew rmebedarfDer Normgeb udew rmebedarf gem DIN 4701 /47/ ist Grundlage einer Reihe von Berech-nungsalgorithmen des Jahresheizw rmeverbrauchs. Weiterhin ist seine Kenntnis f r dasVerst ndnis des Begriffs der Vollbenutzungsstunden und als Eingabegr e der Computersi-mulation von Bedeutung. Trotz einer relativ einfachen Berechnung gibt es im Umfeld immerwieder besteht der Normgeb udew rmebedarf aus jenen W rmeverlusten durch Transmis-sion und L ftung beheizter R ume, die sich in einem Geb ude bei Vorliegen von Normtem-peraturen und Abwesenheit von inneren und radiativen Gewinnen einstellen. DieNormau entemperaturen entsprechen dem tiefsten Zweitagesmittel, das von 1951 bis 1979maximal zehnmal erreicht oder unterschritten wurde. Es ist regional verschieden und liegt inDeutschland zwischen -8 und -20 C. Bei schweren Bauweisen darf es entsprechend nachoben korrigiert werden, um das Speicherverhalten zu ber cksichtigen.

2 Bei den meistenGeb uden handelt es sich um 2 K. Unter Vorliegen bestimmter Voraussetzungen werden Einfl sse der Sonnenstrahlung ber ck-sichtigt. Schlechtged mmte W nde d rfen im W rmedurchgangskoeffizienten leicht reduziertwerden. Bei Fenstern existiert diese Reduktion ebenfalls. Sie ist vom Gesamtenergiedurchla -grad abh L ftungsw rmeverbrauch wird bei heutigen dichten Geb udeh llen im Normalfall unterVoraussetzung eines hygienisch notwendigen Luftwechsels berechnet. Dieser Luftwechsel istnicht mit dem j hrlichen Mittelwert identisch, der deutlich h her liegt. Zus tzlich wird davonausgegangen, da er nur an der angestr mten Fassade aktiv wird. Lediglich bei Geb uden ber 10 m H he wird mit einem zus tzlichen Auftriebsanteil gerechnet. Ber cksichtigt wirddies durch einen Gleichzeitigkeitsfaktor, der je nach Auftriebswirkung 0,5 oder 0,7 betr durch diese Minderung auf der L ftungsseite und der Nichtber cksichtigungraumspezifischer Zuschl ge ist der Normgeb udew rmebedarf deutlich niedriger als dieSumme des Normw rmebedarfs der Einzelr ume.

3 Dies war in der Ausgabe von 1959 nicht indiesem Ausma der Fall. Es wird deshalb ein geringerer Normgeb udew rmebedarf ausge-rechnet, woraus sich wesentlich h here Vollbenutzungsstunden der Raumheizung ergeben,als nach der alten DIN 4701 und leider noch landl ufig angenommen werden. Sie betragennicht mehr 1300 bis 1700 h/a, sondern etwa 1800 bis 2300 h/a /36/. Werden kleinere Wertegenannt, sind oft nicht die Vollbenutzungsstunden der Raumheizung gemeint, sondern die derW rmeerzeugeranlage. Die Diskrepanz ergibt sich aus der weitverbreiteten weiterer Aspekt der Norm ist zu beachten. Die Abschl ge f r Sonnenstrahlung, dieNormtemperaturkorrektur und der Gleichzeitigkeitsfaktor f r die L ftung liegen tabelliertvor und f hren deshalb zu Unstetigkeiten bei der Berechnung . Ein Beispiel ist der Normge-b udew rmebedarf als Funktion der D mmung. Ergebnis ist eine Funktion mit A.

4 Gassel Heizw rmebedarf 36 Berechnungsverfahren des Jahresheizw rmebedarfsDas wohl wichtigste Verfahren ist die Berechnung nach der VDI 2067 Blatt 2 "Berechnungder Kosten von W rmeversorgungsanlagen - Raumheizung". Der Jahresheizw rmeverbrauchbasiert auf einem Rechenwert ohne Ber cksichtigung von Fremdw rmegewinnen, von demanschlie end die Fremdw rmegewinne abgezogen Jahresheizw rmeverbrauch wird zun chst grob aus dem Normgeb udew rmebedarf, derAnzahl der Heiztage einschlie lich Sommerheiztage und der mittleren Temperatur an diesenTagen bestimmt. Anschlie end werden Korrekturfaktoren f r den nutzerspezifischenL ftungsw rmeverbrauch, zeitlich und r umlich eingeschr nkten Heizbetrieb, die regelungs-technische Ausstattung und variable Raumtemperaturen Fremdw rmegewinne bestehen aus solaren und inneren Gewinnen, die mit einem Fremd-w rmenutzungsgrad gewichtet r eine Reihe von Geb udetypen sind Erfahrungswerte der Vollbenutzungsstundenzahltabelliert worden.

5 Diese liegen f r die Wetterdaten von D sseldorf vor. Das sogenannteKurzverfahren bietet nun eine Formel f r die Umrechnung auf beliebige Wetterdaten. Beim Nachweis des W rmeschutzes (WSVO) /48/ wird ein Wert errechnet, der zumindest diegleiche Ma einheit wie der Jahresheizw rmebedarf aufweist. Es bleibt zu untersuchen, inwie-fern dieser Wert f r die Berechnung herangezogen werden kann. Dabei ist folgendes zubeachten: - Der Wert gilt f r die sehr geringe Gradtagszahl von 3500 Kd/a, was ungef hr demmiden Klima von Freiburg entspricht. - Es wird von einem Luftwechsel von 0,8 h-1 ausgegangen, der jedoch nur auf 80 % desgesamten Geb udevolumens bezogen ist. Der Wert ist dennoch relativ Berechnung erfolgt direkt aus den Geb udegr en, also ohne da vorher der Normgeb u-dew rmebedarf bestimmt werden mu . Es werden ebenso solare und innere Gewinne ber ck-sichtigt, allerdings mit pauschaler Korrektur.

6 Da keine weiteren Korrekturfaktoreneingearbeitet werden, sind nutzungsspezifische Einfl sse nicht erfa t. Mit der R ckgewin-nung von L ftungsw rmeverlusten wird allerdings ein Einflu ber cksichtigt, der in der VDI2067/2 nicht erfa t wird. Die Berechnung l t nur eine relativ geringe Gutschrift zu, was mitdem betr chtlichen Stromverbrauch einer L ftungsanlage begr ndet Verst ndnis mu hinzugef gt werden, da die WSVO keinen Bauherrn benachteiligendarf, was die Einheitlichkeit der Klimadaten erkl rt. Des weiteren soll die W rmeschutzver-ordnung einen Bau- und Anlagenstandard definieren, der frei von Nutzungseinfl ssen ist. Ein weiteres Verfahren stellt die Nutzung von Simulationsprogrammen dar. Zumeist wird dasGeb udeverhalten in Zeitschritten von einer Stunde detailliert berechnet und am Jahresendeder Heizw rmebedarf summiert. In der Regel sind sehr umfassende Eingaben zum Geb udeund zum Heizungssystem vorzunehmen und eine Wetterdatei vorzugeben.

7 Da blicherweisedas dynamische Speicherverhalten und zeitvariable Nutzungseffekte ber cksichtigt werden,sind die Ergebnisse als relativ exakt am weitesten verbreiteten Programme sind TRNSYS, BLAST, DOE und A. Gassel Heizw rmebedarf 37 Untersuchung eines EinfamilienhausesIm folgenden soll ein Eigenheim mit Einliegerwohnung betrachtet werden. Es wurde nachden Ma gaben der W rmeschutzverordnung von 1982 errichtet. Es wird der Einflu vonW rmed mmung, Verglasung und L ftung des Geb udes auf die Resultate der Berechnungdes Jahresheizw rmebedarfs nach VDI 2067/2, WSVO 95 und TRNSYS Geb udeh lle besteht im Istzustand aus 36,5 cm dicken Gasbetonsteinen ( =0,19 W/mK)ohne D mmung und Isolierverglasung (k=1,9 W/m2K). Alternativ werden eine verschlech-terte Variante mit einer Au enwand aus ungesch umten Hochlochziegeln ( =0,27 W/mK)berechnet sowie eine verbesserte Variante, bei der die Gasbetonsteine um 4 cm W rmed m-mung erg nzt wurden.

8 Die Berechnungen erfolgten mit dem Langverfahren der VDI 2067/2, dem ausf hrlichenVerfahren der W rmeschutzverordnung und einer Geb udesimulation mit TRNSYS, wobeimit einem detaillierten Sieben-Zonenmodell gearbeitet wurde /49/.In Bild 31 ist der Verlauf des Jahres-heizw rmebedarfs als Funktion vonLuftwechselzahl, D mmstandard undBerechnungsverfahren dargestellt. DieBerechnung erfolgte zun chst mit denoriginalen Wetterdaten, so da einevergleichende Berechnung nach derW rmeschutzverordnung nicht Heizw rmeverbrauch steigt mit der Luftwechselzahl fast linear an. Setzt man denHeizw rmeverbrauch bei fehlendem Luftwechsel als Transmissionsw rmeverbrauch an,betr gt der L ftungsw rmeverbrauch bei einer Luftwechselzahl von 0,5 abh ngig vomD mmstandard 28; 43 bzw. 54 %. Er liegt zwischen 6,9 und 7,5 MWh/a, ist also vomD mmstandard fast unabh ngig.

9 Die VDI 2067/2 rechnet beim Istzustand ungef hr dengleichen Wert, bei schlechterer D mmung weniger und besserer D mmung mehr als dieSimulation aus. Der Bedarf steigt ebenfalls linear mit dem Luftwechsel an, allerdings ingeringerem Ma Bewertung der W rmeschutzver-ordnung wurde die Berechnung mit denWetterdaten von Freiburg wiederholt,allerdings nur f r einen Luftwechsel von0,75-h-1. Erneut f llt auf, da die VDI nurf r den Istbestand ein gutes Ergebnisliefert. Die W rmeschutzverordnung liefertunabh ngig vom D mmstandard einen 9 %niedrigeren Bedarf als die Simulation. Eine weitere Betrachtung behandelte den Fensterfl chenanteil. Hierbei wurde der Fensterfl -chenanteil um 33 % verringert. Im Istzustand sank der Heizw rmeverbrauch um 2 %(TRNSYS) bzw. 4,5 % (VDI). Diss. A. Gassel Heizw rmebedarf 38 in 1/h010203040 Heizw rmebedarf in MWh/aBild 31: Jahresheizw rmebed.

10 Bei OriginalwetterdatenschlechteristbesserTR NSYSVDI 2067/2schlecht ist gut Bild 32: Verbrauch bei Freiburger Wetterdaten0102030 Heizw rmeverbrauch in MWh/aTRNSYS VDI WSVO Je weiter der D mmstandard verbessert wird, desto geringer ist die weitere Einsparung anHeizw rme. Die W rmeschutzverordnung ergab hingegen eine Erh hung des Bedarfs. Die nderungen sind allgemein so gering, da sich eine Verringerung der Fensterfl che nichtlohnt. Diese ist ja doch mit einem gro en Komfortverlust verbunden. Weiterhin wurde die Abh ngigkeit von der Raumtemperatur untersucht. Dies konnte nur f rTRNSYS und VDI erfolgen. Die WSVO erm glicht nicht, diese Gr e einflie en zu nderung liegt bei 9,5 %/K (VDI) bzw. 12,2 %/K (TRNSYS) und ist nicht vomD mmstandard abh ngig. Er liegt damit deutlich h her als die allgemein bekannten 6 % betrachtet wurde die Variation der Verglasungsart.