Leistungserklärungen

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).

Energetische Bewertung von Heizanlagen

Förderung von Wärmepumpen - Das Heizsystem macht den Unterschied


Wärmepumpen Marktanreizprogramm

Seit dem 12. Juli 2010 wird die elektrisch betriebene Wärmepumpe über den Bund gefördert. Um in den Genuss der Förderung zu kommen müssen jedoch bestimmte Bedingungen erfüllt und was noch viel wichtiger ist, auch nachgewiesen werden. Fachunternehmer müssen laut Förderrichtlinie eine unterschriebene Erklärung abgeben aus der hervorgeht das die Rahmenvorgaben eingehalten werden. Die Förderrichtlinie finden Sie hier.








Die Förderung

Die erforderlichen Jahresarbeitszahlen wurden gegenüber dem Vorjahr verringert. Neu ist außerdem, dass Anlagen in Nicht-Wohngebäuden auch gefördert werden können, wenn keine Warmwasserbereitung erfolgt. Die Berechnungsgrundlage für die Fördersumme wurde auf die Leistung der Heizungs-Wärmepumpe im Normarbeitspunkt umgestellt. Damit wurde die Antragstellung vereinfacht, denn der umständliche Nachweis der Wohnfläche kann entfallen. Wenn die erforderliche Jahresarbeitszahl erreicht wird, können folgende Fördersätze gewährt werden:

 

Erlangung der Förderfähigkeit

Eine wichtige Voraussetzung zur Erlangung der Förderfähigkeit ist die Einhaltung der systemabhängig vorgegeben Jahresarbeitszahl (JAZ). Fast alle Hersteller von Wärmepumpen geben die JAZ in Ihren Unterlagen an. Hier einige anschauliche Beispiele:

Wärmepumpe

Temperatur

Energieträger

Heizwassertemperatur

Temperaturspreizung im Heizkreis

Heizleistung

JAZ

Luft/Wasser L 7° C 35° C 5 K 9,2 kW 3,8
  L 7° C 45° C 5 K 8,8 kW 3,2

Verringerung des wirkungsgrades um

15,8%
  S 0° C 35° C 5 K 9,0 kW 4,2
  S 0° C 45° C 5 K 8,7 kW 3,2

Verringerung des wirkungsgrades um

23,8%
  W 10° C 35° C 5 K 13,5 kW 5,0
  W 10° C 45° C 5 K 13,2 kW 3,8
Verringerung des wirkungsgrades um 24,0%

Quelle: Dimplex Planungshandbuch

Die Beispiele zeigen eindeutig, dass die Vorlauftemperatur der Wärmeverteilung eine wesentliche Rolle in der Energiebilanz der Wärmepumpen spielt. Bei einer Auslegungsvorlauftemperatur von 35 °C ist der Nachweis der Förderfähigkeit bereits erbracht und der Fachunternehmer kann guten Gewissens seine Erklärung unterzeichnen. Hersteller von Nur-Rohr- Flächenheizsystemen argumentieren oft damit, dass die Auslegungsvorlauftemperatur ja sowieso nicht erreicht wird. Verschweigen aber, dass die gesamte Heizkurve auf diesem Wert basiert und somit über die gesamte Heizperiode eine höhere Vorlauftemperatur benötigt wird. Eine Erhöhung der Vorlauftemperatur von 35 °C auf 45 °C entspricht einer Temperaturzunahme von 28,6 % über die gesamte Heizperiode.

Da die Auslegungsvorlauftemperaturen in der Praxis nachweislich selten erreicht werden, wird durch den Einsatz von Niedrigsttemperaturheizsystemen wie den PYD®-THERMOSYSTEMEN sogar eine Verbesserung der JAZ erreicht. Mit dem Einbau von Strom- und Wärmemengenzähler in die Anlage ist es ein Leichtes für den Anlagenbetreiber „seine“ JAZ durch einfache Division, von abgegebener Energie durch eingesetzte Strommenge, selbst zu errechnen. Voraussetzung ist selbstverständlich ein verantwortungsvoller Umgang seitens des Anlagenbetreibers mit der Energie. Sicherlich haben es der Fachunternehmer und Hersteller von Wärmepumpen nicht in der Hand, ob die Kunden einen hohen Warmwasserbedarf haben, der in modernen Wohngebäuden oft gut 30 % oder mehr des Gesamtheizwärmebedarfs beträgt, oder bei voll aufgedrehtem Heizungsregler über Stunden die Räume lüften. Solche Nutzergewohnheiten tragen erheblich zur Verschlechterung der JAZ bei.

 

Der Fachunternehmer ist gefragt

Unerlässlich ist es für den Fachunternehmer, die Anlage optimal zu errichten und zwar in allen Komponenten sowie hydraulisch. Zur Anlagekonzeption gehört unausweichlich der Einsatz von hocheffizienten Wärmeverteilsystemen für Wand, Boden oder Decke, die mit niedrigsten Temperaturen eine hohe Heizleistung und Behaglichkeit erzeugen. Für die Wärmeverteilung bedeutet dies, dass hier hoch effiziente Systeme zum Einsatz kommen müssen. Hier bilden die PYD®-THERMOSYSTEME die Basis für eine optimale Energieausnutzung im Zusammenspiel zwischen Wärmepumpe und Wärmeverteilsystem. Selten ergeben sich im Heizfall Auslegungsvorlauftemperaturen von mehr als 35 °C. D. h. die in den Herstellerbroschüren der Wärmepumpenanbieter angegebenen JAZ werden mit den PYD®-THERMOSYSTEMEN weitestgehend sichergestellt. Durch die generell niedrigen Vorlauftemperaturen von im Betrieb selten mehr als 25 °C, ergibt sich sogar noch eine Verbesserung der JAZ und damit ein effi zienter Energieeinsatz. Für die Wärmepumpe bedeutet resultiert draus, dass die von den Herstellern angegeben Jahresarbeitszahlen (JAZ) nicht nur eingehalten, sondern sogar übertroffen werden. Eine Studie der Münchener Energieagentur GmbH (MEA) belegt dies eindrucksvoll und bestätigt im untersuchten Fall eine JAZ von 7,1 bei einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe. Heute werden sicherlich noch bessere Ergebnisse erzielt, da sich die Wärmepumpentechnik stark weiterentwickelt hat.

Erreicht werden diese hervorragenden Ergebnisse durch die enorme Heizleistung der PYD®-THERMOSYSTEME. Messungen der Fachhochschule München bestätigen uns Wärmeübergangszahlen von bis zu 15 W/m²K. Im Vergleich zu herkömmlichen Flächenheizungen bedeutet das: Gleiche Leistungsabgabe bei geringerer Oberflächentemperatur. PYD-ALU® FLOOR Nass erreicht eine Heizleistung von bis zu 45 W/m² bei einer Oberflächentemperatur von 23 °C. Ein Nur-Rohr-System benötigt für die gleiche Leistung 24,5 °C. Das sind 50 % mehr im Bezug auf die Fußbodenübertemperatur.

Die Technik macht den Unterschied!

Das System sorgt mit seinem PYD®-Thermoleitblech für eine optimale, gleichmäßige Wärmeverteilung in der Heizebene. Durch die Formgebung der Thermoleitbleche wird eine wirksame Fläche von nahezu 1 m² Heizfläche pro 1 m²-Raumfläche zur Wärmeübertragung nutzbar. Beim „Nur-Rohr-System“ ergeben sich durch die systembedingte Anordnung der Heizrohe, Temperaturspitzen über dem Heizrohr, in den Zwischenräumen fällt die Temperatur hingegen ab. Hier steht nur die Rohroberfläche als Übertragungsfläche zur Verfügung.

Regelbarkeit ...? Ja bitte!
Da die Pyramidenform die Heizfläche vergrößert und gleichzeitig Trägheitsmasse durch die Lufteinschlüsse unterhalb der Pyramiden einspart, bieten PYD®-THERMOSYSTEME mehr Komfort und sorgen durch schnelles Regeln für Energieeinsparung. Im Trockenbau entfällt die Trägheitsmasse komplett. PYD®-THERMOSYSTEME setzen in punkto schnelles Auf- und Abheizen neue Maßstäbe. Der laut EnEV geforderte Nachtabsenkbetrieb ist daher ohne Einschränkung möglich.

Für Boden Wand und Decke

Die PYD®-THERMOSYSTEME sind ich auch als Fußboden- oder Wandheizung hervorragend geeignet. Dabei werden die PYD®-ALU-Thermoleitbleche oberflächennah eingebaut, die spezielle Prägung sorgt für eine Reduzierung der Speichermassen im Nassaufbau. Bei Fußböden und Wänden ist es beispielsweise möglich die Systeme PYD-ALU® FLOOR und PYD-ALU® WALL als Trockenbausysteme einzusetzen und somit die trägen Speichermassen ganz zu vermeiden.

Auch im Gebäudebestand einsetzbar

Geringe Konstruktionshöhen im Trockenbau ab 23 mm (ohne Dämmung) und im Nassaufbau sogar ab 20 mm ermöglichen auch bei niedrigen zur Verfügung stehenden Boden- oder Wandaufbauten die Verlegung einer Flächenheizung. Somit sind die PYD®-THERMOSYSTEME hervorragend für die Altbausanierung geeignet.

Optimal mit regenerativer Energie

Ein Holzdielenboden oder Parkett ohne Estrich ist ebenso selbstverständlich wie eine herkömmliche Variante mit Fliesen, Teppich oder Laminat auf Estrich. Egal welche Anforderungen Sie stellen, unsere ausgereiften Komponenten, der hohe Qualitätsstandard und die ständige Weiterentwicklung machen es möglich.

Jeder Bodenbelag ist möglich

Ein Holzdielenboden oder Parkett ohne Estrich ist ebenso selbstverständlich wie eine herkömmliche Variante mit Fliesen, Teppich oder Laminat auf Estrich. Egal welche Anforderungen Sie stellen, unsere ausgereiften Komponenten, der hohe Qualitätsstandard und die ständige Weiterentwicklung machen es möglich.

Verlegung leicht gemacht

Durch die optimal aufeinander abgestimmten Systemkomponenten geht auch die Verlegung leicht von der Hand. Nicht nur, dass Sie das Material baustellenbezogen erhalten, d. h. Sie kaufen nur das was Sie auch brauchen, wir erstellen Ihnen zu jeder Bestellung einen individuell für das Bauvorhaben erstellten Verlegeplan, mit dem die Montage leicht von der Hand geht.

Heizen und Kühlen als Doppelnutzen

Die PYD®-THERMOSYSTEME können nicht nur zum Heizen, sondern im Sommer auch zum Kühlen verwendet werden. Hierdurch ergibt sich ein Doppelnutzen und weiterer Einsatzbereich. Physikalisch bedingt sind bei der Kühlung über den Boden jedoch nicht so hohe Kühlleistungen zu erreichen, wie bei Kühldecken. Mit relativ geringem Mehraufwand ist z. B. eine Wärmepumpe so ausführbar, dass eine Fußbodenheizung auch im Sommer zum Kühlen der Räume genutzt werden kann. Hierbei ist, bezogen auf die hohe Wärmeübergangszahl a von 15 W/m²K der PYD®-THERMOSYSTEME, eine Kühlleistung von bis zu 60 W/m² möglich. Die erreichten Leistungen sind jedoch von sehr vielen Faktoren abhängig. Da heute häu?g die anzuführenden Wärmelasten, ergo die Kühlleistungen, in den meisten Fällen erheblich größer sind, als die Heizlasten, ist jeweils eine Betrachtung der Einzelfälle erforderlich. Die Dimensionierung der Systeme wird auf den Kühlfall angepasst, ohne hierbei den Aspekt der Behaglichkeit zu vernachlässigen.
PYD®-THERMOSYSTEME arbeiten ohne Zugluft und absolut geräuschfrei. Man spricht daher auch von „stiller Kühlung“. Der Energieaustausch mittels Strahlung entspricht den natürlichen Verhältnissen und wird als sehr behaglich empfunden. Der Nutzer empfindet durch die gekühlten Flächen auch bei relativ hohen Raumlufttemperaturen das Raumklima noch als behaglich, was die untenstehende Grafik verdeutlicht. Hinzu kommt, dass die Oberflächen durch die optimale Temperaturverteilung ein homogenes Temperaturprofil ohne große Temperatursprünge und Welligkeit aufweisen. Daraus ergibt sich, dass jeder Nutzer exakt identische Bedingungen vorfindet und die „traditionelle“ Diskussion um raumklimatisch bessere oder schlechtere Arbeitsplätze der Vergangenheit angehört.