Monatsverbräuche mehr als nur Statistik

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1 9. Jahrestagung Monatsverbräuche mehr als nur Statistik Prof. Dr.-Ing. Kati Jagnow Dresden, 07. November

2 Person / Hochschule Dr.-Ing. Kati Jagnow Studium Versorgungstechnik an der FH Wolfenbüttel Promotion im Bauwesen an der Uni Dortmund Büro für Planungsleistungen im Bereich der Energiekonzepterstellung mit Schwerpunkt TGA und Energiemonitoring Professur (50 %) an der HS Magdeburg/Stendal Schwerpunktfächer im "Master Energieeffizientes Bauen und Sanieren" 2

3 Monatsverbräuche: mehr als nur Statistik Verfahren der Energieanalyse aus dem Verbrauch (EAV), Erzeugerdimensionierung, Wärmelieferverträge 3

4 Pflegeheim, Wärme vor Sanierung zeitabhängige Auftragung Elm 1+2, Wärme Gesamt - vor Sanierung Messpunkte Polynomisch (Messpunkte) Leistung aus Verbrauch, in kw Was sagt dies aus? Feb. 07 Mrz. 07 Apr. 07 Mai. 07 Jun. 07 Jul. 07 Aug. 07 Sep. 07 Okt. 07 Nov. 07 Dez. 07 Jan. 08 Feb. 08 Zeitverlauf Quelle: eigene 4

5 Pflegeheim, Wärme vor Sanierung temperaturabhängige Auftragung Energieanalyse aus dem Verbrauch Elm 1+2, Wärme Gesamt - vor und nach Sanierung Messpunkte vorher Winterleistung Sommerleistung 80 Leistung aus Verbrauch, in kw Steigung H = 2,84 kw/k schon besser! Heizgrenze 15,1 C Grundleistung 14,2 kw Außentemperatur, in C Quelle: eigene 5

6 Energieanalyse des Gebäudes (Leistung über Außentemperatur) 6

7 Messung von Verbrauchsdaten zur Detailanalyse T H P W P H W T Primärzähler (Gas, Wärme, Heizstrom) Wärmemengenzähler für Heizung Wärmemengenzähler für Trinkwarmwasser Außentemperatur sinnvoll ist eine monatliche oder wöchentliche Erfassung (nicht kürzer) 7

8 Auswertevorgang Energieanalyse aus dem Verbrauch Elm 1+2, Wärme Gesamt - vor und nach Sanierung Messpunkte Messpunkte vorher vorher Messpunkte Winterleistung vorher Sommerleistung Sommerleistung Leistung aus Verbrauch, in kw Steigung H = 2,84 kw/k Außentem peratur, in C Heizgrenze 15,1 C Grundleistung 14,2 kw Warmwasser: 14,2 kw 8760 h/a = 124,4 MWh/a (43 %) Heizung: 2,84 kw/k 58 kkh/a = 164,7 MWh/a (57 %) Leistungspunkte erstellen Sommerpunkte ausgleichen (hier 17 C) Warmwasser Winterpunkte ausgleichen (hier 14 C) Heizsteigung Heizgrenze bestimmen Normierung mit Standard-Zeiten und -Wetterdaten 8

9 Überschlägige Heizlast Energieanalyse aus dem Verbrauch Elm 1+2, Wärme Gesamt - vor und nach Sanierung Leistung aus Verbrauch, in kw Steigung H = 2,84 kw/k Überschlägige Heizlast (DIN EN BBl. 2): HL H 34K Heizgrenze 15,1 C Grundleistung 14,2 kw Außentem peratur, in C H: bezogener Messpunkte Wärmeverlust vorher oder bezogene Winterleistung Heizlast; Maß fürsommerleistung die Verluste aus Transmission und Lüftung vergleichbar mit dem theoretischen Wert H H T H V U A n V 0,34 Wh m³k hier 96,6 kw (ohne TWW) 9

10 Nutzen der EAV (Gebäude & Nutzer) Dauerleistung für Warmwasser Energiemenge für Warmwasser (Auswertung des Sommersockels) Planung von BHKW/Solarthermie Steigung für Heizung Energiemenge für Heizung, Abgleich zwischen gemessenem H und theoretischem H T +H V Plausibilitätsprüfung Heizgrenze Abgleich mit Theorie Plausibilitätsprüfung Extrapolation in den Bereich minimaler Außentemperaturen Leistung am kältesten Tag (Heizlast) 10

11 Energieanalyse des Erzeugers (Leistung über Leistung) 11

12 Messung von Verbrauchsdaten zur Detailanalyse T H P W P H W T Primärzähler (Gas, Wärme, Heizstrom) Wärmemengenzähler für Heizung Wärmemengenzähler für Trinkwarmwasser Außentemperatur sinnvoll ist eine monatliche oder wöchentliche Erfassung 12

13 Detailanalyse eines Erzeugers Bereitschaftsverluste: normierter Aufwand w auf, in [-] 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 Steigung bestimmen Verschiebung bestimmen 0,00 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Auslastung, in [-] q B Wirkungsgrad: K Verschiebung Verschiebung 1 Verscheibung Steigung Steigung 13

14 Erläuterung der Kennwerte Q Q t K auf mess Bereitschaftsverluste aus: q B / K Energieaufwand w auf 1 lastabhängige Verluste Nutzenergie lastunabhängige Verluste Kesselwirkungsgrad aus: 1/ K Steigung 1 q B K Energieabgabe Q 1 Q K t ab mess Verschiebung q B K 14

15 Beispiel Energieanalyse aus dem Verbrauch, (Basis: Gas - und Wärmemengenzähler, Wohnbau, Kesselleistung 13,4 kw, Werte für 2014) Messwerte Ausgleichsgerade 5,0 4,5 4,0 Energiezufuhr als Leistung, in kw 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 Geradengleichung: Q zu = 1,037 Q ab + 0,05 kw Steigung: Effizienz der Umwandlung η K = 0,964 1,0 0,5 0,0 Achsenabschnitt: Betriebsbereitschaft q B = 0,004 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Energieabfuhr als Leistung, in kw 15

16 Nutzen der EAV (Erzeuger) Steigung Überprüfung des Wirkungsgrades Verschiebung Überprüfung der Betriebsbereitschaftsverluste mittlere Belastung Prüfung der Dimensionierung alle Kennwerte belastbare Datenbasis VOR einer Modernisierung und Kontrolle der Erfüllung NACH einer Modernisierung 16

17 Qualitätssicherung 17

18 Pflegeheim, Wärme vor und nach Sanierung Energieanalyse aus dem Verbrauch Elm 1+2, Wärme Gesamt - vor und nach Sanierung Einzelinterpretation der 3 Größen hier: Heizgrenze nachforschen 80 Messpunkte vorher Winterleistung Sommerleistung Messpunkte nachher Winterleistung Sommerleistung Leistung aus Verbrauch, in kw Steigung H = 1,04 kw/k Steigung H = 2,84 kw/k Heizgrenze 15,1 C Grundleistung 14,2 kw Heizgrenze 17,7 C Grundleistung 0 10,0 kw Außentemperatur, in C Quelle: eigene 18

19 Einfluss des Nutzerverhaltens einschätzen Heizleistung aus gemessenem Verbrauch starkes Lüftungsverhalten in der Übergangszeit b Heizleistung, in [kw] Regression (Kernheizzeit) April bis Oktober Außentemperatur, in [ C] 19

20 Sommerheizung erkennen Energieanalyse aus dem Verbrauch Büro/ Pförtner Leistung aus Verbrauch, in kw 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Steigung H = 1,492 kw/k Grundleistung 1,62 kw Messpunkte Winterpunkte Sommerpunkte Grundleistung Winterleistung Sommerleistung 0,0 Heizgrenze 15,1 C Außentem peratur, in C 20

21 Verteilnetzverluste Nahwärme analysieren Nahwärme Neuerkerode: Zufuhr - Lieferung - Abnahme Leistung, in kw 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0,0 Steigung: 98 kw/k 85 kw/k 88 kw/k 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Außentemperatur, in C Energiezufuhr (Erdgas + Bioabwärme) Netzwärmezufuhr Gebäudewärmeabnahme Biowärmeeinspeisung Sockel: 645 kw 595 kw 375 kw 375 kw dörfliches Quartier 21

22 22

23 Literatur und Links 23

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