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    ist die einfach geniale Lösung zur optimalen Energieausnutzung. Sie kombiniert fühlbare Behaglichkeit und optimale Regelbarkeit. Als Nasssystem eignet es sich für den Einsatz mit Zement- sowie Calciumsulfatestrich.Read more
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    PYD-ALU® SPORT Trocken ist die einfach geniale Lösung zur optimalen Energieausnutzung. Sie kombiniert fühlbare Behaglichkeit und optimale Regelbarkeit.Read more

Energetische Bewertung Heizanlagen

Energetische Bewertung von Heizungsanlagen


In Zeiten der immer lauter werdenden Diskussionen um steigende Energiepreise, Gasdurchleitungsabkommen, schwindende Ressourcen, deren Schonung, Energieeffizienz und Einsparung spielt die Auswahl des richtigen Heizsystems eine immer stärker werdende Rolle. Die energetische Bewertung von Heizungsanlagen wird in der DIN 4701 Teil 10 eindeutig geregelt. Diese Norm bewertet die Anlagenteile Heizung, Trinkwassererwärmung und Lüftung. Entscheidend für den Energieverbrauch sind die Auswahl von Wärmeübergabe, der Wärmeverteilung und der Wärmeerzeugung. Immer wieder wird von Wettbewerbern behauptet, dass die Wahl der Systemtemperaturen bei dem Energiebedarf keine Rolle spielt. Eine immer wieder getroffene Aussage ist:

„Wenn ein Raum eine Heizlast von 1000 W hat, dann ist das so. Egal ob ich den Raum mit Systemtemperaturen von 70/55 ° C oder 35/28 ° C beheize. Der energetische Mehraufwand durch die höheren Systemtemperaturen wird durch den größeren Energieaufwand für die Pumpenleistung ausgeglichen.“


Diese Aussage ist, betrachtet man ausschließlich die Raumheizlast, sicherlich richtig. Berücksichtigt man jedoch die Gesetze der Thermodynamik wird sofort klar, dass geringere Temperaturdifferenzen an des Systemgrenzen bei der Heiztechnik Wärmeübergabe (Heizkörper, Flächenheizung etc.) und Raum- eine höhere Effizienz zur Folge haben. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die Systeme Wärmeerzeugung (Heizkessel, Brennwertgerät, Wärmepumpe) und Heizwassertemperaturen. Genau diese Umstände berücksichtigt die DIN 4701-10. Die Vorgaben für diese Norm liefert die Energieeinsparverordnung EnEV.

 

Ein kleiner Ausflug in die EnEV

Die EnEV begrenzt den Jahresprimärenergiebedarf Qp eines Gebäudes. Dieser wird wie folgt errechnet:

Qp=(Qh+Qtw) x ep

Mit

  • Qp = Jahresprimärenergiebedarf
  • Qh = Jahresheizwärmebedarf
  • Qtw = Jahrestrinkwasserwärmebedarf
  • ep = AnlagenaufwandszahlD
  1. Die Anlagenaufwandszahl ep dient dem Vergleich unterschiedlicher Anlagen hinsichtlich ihres Energieaufwandes.
  2. Vergleichsgrundlage ist die Berücksichtigung der gesamten Anlagentechnik.
  3. Es werden alle vorhandenen Funktionen (Heizen, Lüften und Trinkwassererwärmung) gemäß der jeweiligen Nutzungsperiode berechnet, zusammengefasst und verglichen.

 

Teilsysteme der Heizungsanlage


Die Verluste einer Heizungsanlage definieren sich über die Summe der Verluste der Teilsysteme einer Heizungsanlage. Die Teilsysteme sind im Einzelnen:

  • Bereitstellung
  • Speicherung
  • Verteilung
  • Abgabe.

Betrachtet man nun den Anlageteil „Heizung“, so wird nach Tabelle C.3-2a und C.3-2c der DIN 4701-10 sofort klar, dass die Aussage (s. o.) „Die Systemtemperaturen spielen keine Rolle!“ eindeutig wiederlegt wird.

Tabellen nach DIN 4701 Teil 10


Aus den Tabellen kann man folgende Werte ablesen: * den Wärmeverlust der Rohrleitungen bei der Wärmeverteilung (Tabelle. C.3-2a). * den flächenbezogenen Hilfsenergiebedarf für verschiedene Systemtemperaturen in Abhängigkeit von Temperaturspreizungen (Tabelle C.3-2c) * den flächenbezogenen Hilfsenergiebedarf für den Wärmeerzeuger (Tabelle C.3-4b) Nach Tabelle C.3-2a ergibt sich ein deutlicher Anstieg der Verteilungsverluste qd [kWh/m²a] bei Anhebung der Systemtemperaturen in Abhängigkeit von der Gebäudenutzfläche (AN):

Nutzfläche AN [m²] Flächenbezogener Wärmeverlust der Verteilungsleitung qd [kWh/m²a]
  Horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle
  Verteilungsstränge außenliegend Verteilungsstränge innenliegend
  90/70° C 70/55° C 55/45° C 35/28° C 90/70° C 70/55° C 55/45° C 35/28° C
100 15,2 11,4 8,6 4,4 13,8 10,3 7,8 4,0
150 11,5 8,6 6,5 3,2 10,3 7,7 5,8 2,9
200 9,7 7,2 5,4 2,7 8,5 6,3 4,8 2,3
300 7,9 5,8 4,4 2,1 6,8 5,0 3,7 1,8
500 6,4 4,7 3,5 1,7 5,4 3,9 2,9 1,3

Tabelle C.3-2c berücksichtigt den flächenbezogenen Hilfsenergiebedarf qd,HE [kWh/m²a] für verschiedene Temperaturspreizungen. Diese Betrachtung ist erforderlich, da durch die Pumpen bei gleicher transportierter Wärmemenge bei Reduzierung der Spreizung größere Wassermengen bewegt werden müssen, welches eine erhöhte Leistungsaufnahme der Pumpen zur Folge hat.

Nutzfläche AN [m²] Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf qd,HE [kWh/m²a]
  Geregelte Pumpen Ungeregelte Pumpen
  Freie Heizflächen (Heizkörper) Integrierte Heizflächen (Flächenheizung) Freie Heizflächen (Heizkörper) Integrierte Heizflächen (Flächenheizung)
  20 K 15 K 10 K 7 K 20 K 15 K 10 K 7 K
  90/70° C 70/55° C 55/45° C 35/28° C 90/70° C 70/55° C 55/45° C 35/28° C
100 1,69 1,85 1,98 3,52 2,02 2,22 2,38 4,22
150 1,12 1,24 1,35 2,40 1,42 1,56 1,71 2,44
200 0,86 0,95 1,06 1,88 1,11 1,24 1,38 2,44
300 0,61 0,68 0,78 1,39 0,81 0,91 1,04 1,85
500 0,42 0,48 0,57 1,01 0,57 0,65 0,78 1,38

Tabelle C.3-4b berücksichtigt den flächenbezogenen Hilfsenergiebedarf qd,HE [kWh/m²a] für den Wärmeerzeuger. Da der Hilfsenergiebedarf hier für alle Anlagenvarianten (Brennwert, Niedertemperatur etc.) identisch ist wird an dieser Stelle nur der Hilfsenergiebedarf in Abhängigkeit von der Nutzfläche AN dargestellt.

Nutzfläche AN [m²] Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf qg,HE [kWh/m²a]
100 0,79
150 0,66
200 0,58
300 0,48
500 0,38

Widerlegung der oben aufgestellten Behauptung


dass die Wahl der Systemtemperaturen bei dem Energiebedarf keine Rolle spielt. Die pauschal getroffene Aussage wird also nach anerkannten Regeln der Technik eindeutig widerlegt.

Beispiel 1:

  • Wohnhaus
  • Verteilungsstränge außenN
  • Nutzfläche AN = 150 m²
  • Fußbodenheizung 35/28° C
  • Geregelte Pumpen
Flächenbezogene Verteilungsverluste
Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf Pumpen
Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf Erzeuger
Summe Energiebedarf
Jahresenergiebedarf
qd= 3,20 kWh/m²a
Qd,HE= 2,40 kWh/m²a
qg,HE= 0,66 kWh/m²a
qges.= 6,26 kWh/m²a
Q= 938 kWh/anno

Beispiel 2:

  • Wohnhaus
  • Verteilungsstränge außen
  • Nutzfläche AN = 150 m²
  • Heizkörper 70/55° C
  • Geregelte Pumpen
Flächenbezogene Verteilungsverluste
Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf Pumpen
Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf Erzeuger
Summe Energiebedarf
Jahresenergiebedarf
qd= 8,60 kWh/m²a
Qd,HE= 1,24 kWh/m²a
qg,HE= 0,66 kWh/m²a
qges.= 9,84 kWh/m²a
Q= 1476 kWh/anno

Fazit

Der Vergleich der beiden Beispiele zeigt deutlich, dass eine Anhebung der Vorlauftemperatur einen deutlichen Anstieg des Energiebedarfs für Abstrahl-, Rohrleitungs- und Bereitstellungsverluste zur Folge hat. In dem hier gerechneten Beispiel ist das ein Anstieg des Energiebedarfs von 57 %. Eine Egalisierung durch geringere Leistungsaufnahmen von Pumpen und der damit verbunden geringeren Antriebsenergie, ist nicht der Fall (vergl. Hilfsenergiebedarf Pumpen, Erzeuger).