Verbrauchsdatenanalyse

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1 Von der Bedarfsberechnung zur Verbrauchsbetrachtung, Entwurf für VDI 3807-Blatt 5, Effizienzkennwerte aus Verbrauchsmessungen Dr.-Ing. Kati Jagnow, Wernigerode 1 Energiebedarf & Energieverbrauch 2

2 Unterscheidung der Begriffe Verbrauch: Messwert Praktisch gemessene Energiemenge 1Liter Heizöl = ˆ 1m³ Erdgas = ˆ 10 kwh = ˆ 68Cent (Tendenz steigend) Bedarf: Rechenwert Theoretisch bestimmte Energiemenge 3 Theorie und Praxis: Endenergie für Wärme Endenergie Wärme - theoretischer Bedarf und bereinigter Verbrauch (bezogen auf die beheizte Fläche) 400 Messpunkte Ausgleich (Potenzfunktion) Idealer Verlauf Bereinigter Endenergieverbrauch aus Messwerten, in [kwh/(m²a)] Verbrauch höher als Bedarf Bedarf höher als Verbrauch Theoretischer Endenergiebedarf, in [kwh/(m²a)] uelle: Projekt Optimus, Wolfenbüttel 4

3 Theoretische Energiebilanz: mit Kennwerten S Bilanzgrenze Bohrloch : Primärenergiebedarf Nutzenergie T V ce h i Übergabe Übergabe Verteilung d Bilanzgrenze Raum: Heizwärmebedarf plus Warmwassernutzen (Nutzenergie) Verteilung s Speicherung g Erzeugung technische Verluste Endenergie Wärme Hilfsenergie Primärenergie Bilanzgrenze Gebäude: Heizenergiebedarf (Endenergie) 5 Verbrauchsbereinigung: Korrekturgleichungen Zeitbereinigung bereinigt = mess 365d / a t mess für witterungsunabhängige Energien (z.b. Trinkwarmwasser) Temperatur- und Zeitbereinigung bereinigt = mess G G norm mess für witterungsabhängige Energien (z.b. Heizung) G = Heizgradtage unter Annahme einer bestimmten Heizgrenztemperatur (Standard: G 15 ) uellen für Wetterdaten im Anhang 6

4 Bereinigung am Beispiel Abschätzung über Personen (4) und Anlagennutzungsgrad (0,5) und 600 kwh/(p a) Nutzwärme Messwert kwh 4800 kwh kwh Foto: Optimus, Wolfenbüttel Standort Werder bei Potsdam beheizte Fläche 172 m² Messzeitraum: bis Verbrauch: 3375 m³ Erdgas d.h. mess = kwh 365d / a 365d / a 2515Kd 2357Kd 4800 kwh kwh kwh bereinigter Wert für ein mittleres Jahr in Potsdam 7 Stufen der Bereinigung Messwerte Bereinigte Werte H TW 11 Monate Potsdam 2002 P,12 Mon,2002 P,11Mon,2002 H TW 12 Monate Potsdam 2002 P,12 Mon P,12 Mon,2002 H TW 12 Monate Potsdam Mittelklima D Mittel,12 Mon P,12 Mon H TW 12 Monate Mittelstandort Mittelklima P,12 Mon P,11Mon,2002 D Mittel,12 Mon P,11Mon,2002 8

5 Benchmarking mit VDI 3807 Einordnung der eigenen Kennwerte in eine Sammlung von typischen Kennwerten 203 kwh/(m²a) Ableitung von Konsequenzen! uelle: VDI 3807 Blatt 2, Ausgabe Entwurf für VDI Blatt 5 10

6 Abgrenzung zwischen Blatt 2 und Blatt 5 Blatt 2 liefert die Statistik Blatt 5 liefert typische Teilkennwerte (zunächst nur für wichtige Nutzungen) Blatt 2 Blatt 5 Öl M t tww R M Öl Gas R t tww h f T,V Gas h f T,V R: Richtwert M: Mittelwert t: technisch tww: Trinkwarmwasser (allg. andere Prozesswärmen) h: Nutzenergie Heizung f: freie/fremdwärme T,V: Transmission und Lüftung 11 Warum Detailanalyse nach Blatt 5? Objekt hat nicht typische Verbrauchsanteile und ist damit nicht mit Kennwerten aus Blatt 2 vergleichbar Öl Reales Objekt t Dieser Anteil ist nicht typisch Reales Objekt: korrigiert Blatt 2 t Gas Aufteilung + Bereinigung, Teilkennwerte bilden dampf tww h Zusammenfassen aller typischen Anteile tww h Vergleich Eigen korrigiert R M Anteile sind messtechnisch erfasst oder nachvollziehbar rechnerisch aufgeteilt Endenergie Messwert (nach Abzug aller nicht typischen Anteile = korrigiert) Dieser Wert ist vergleichbar mit Blatt 2 12

7 Bildung von Teilkennwerten mit Hilfe von Blatt 5 beste Möglichkeit: Zähler für Teilmengen vorhanden sonst: Abschätzung der Effekte von Sondernutzungen anhand von Kennwerten (BHKW-Nutzung, Energiebedarf für Kochgas usw.) Aufteilung von witterungsabhängigem Verbrauch und nicht witterungsabhängigem Verbrauch anhand von Messwerten Abschätzung von Nutzungsgraden der Erzeuger Grenzen des Blattes 5: nur ein Liegenschaftszähler vorhanden und Zusammensetzung der Liegenschaft aus Nutzungen, die nicht in Blatt 2 erfasst sind 13 Effizienzmerkmale aus Verbrauchsmessungen 14

8 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 15 Witterungsabhängiger und witterungsunabhängiger Verbrauch Einfach: Zähler vorhanden Auch möglich: Auswertung von Monatswerten Verbrauch mittlere Leistung Verbrauch mittlere Leistung Außentemperatur Außentemperatur Kennwertbildung: X-Achse: Außentemperatur im Messzeitraum Y-Achse: mittlere Leistung im Messzeitraum (Verbrauch : Messzeit) 16

9 Detailanalyse des beheizten Bereichs 17 Bezogene Heizlast, Heizgrenze, überschlägige Heizlast Leistung aus Verbrauch, kw H 550 W/K Heizgrenze 15 C Außentemperatur, in C H: bezogener Wärmeverlust oder bezogene Heizlast; vergleichbar mit dem theoretischen Wert H = H T + H V = U A + n V 0,34 Überschlägige Heizlast: Wh m³k Heizlast H 34K 18

10 Wärmeerzeuger 19 Aufteilung der Verlustanteile eines Erzeugers Aufwand (zugeführte Energie) Nutzen lastabhängige Verluste lastunabhängige Verluste Nutzen (abgegebene Nutzwärme) 20

11 Ableitbare Kennwerte und Achsenbeschriftung normierter Aufwand wauf = & t K zu mess 1 1 Steigung = η q B K η = Nutz zu = β w auf = β Steigung β + Verschiebung 1 Wirkungsgrad = η K q B Verschiebung = η K 0 Auslastung 1 Nutz β = & K tmess 21 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 β, in [-] Verschiebung q B = Verschiebung + Steigung Wirkungsgrad: η K = 1 Verscheibung + Steigung 22

12 Beispiel für einen Brennwertkessel (Kennwerte mit Brennwertbezug) Erzeugernutzungsgrad (aus Monatsmesswerten) 1,00 0,95 Erzeugeraufwandszahl (aus Monatsmesswerten) 1,30 1,25 η (HU), in [-] 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 Auslastung β, in [-] e (HU), in [-] 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 Auslastung β, in [-] uelle: DBU Brennwertkesselprojekt 23 Beispiel für einen Brennwertkessel (Kennwerte mit Brennwertbezug) Normierter Aufwand (aus Monatsmesswerten) wauf (HU), in [-] 0,20 0,15 0,10 0,05 Bei einer mittleren Auslastung von 9,2 % im Jahr ergibt sich ein normierter Aufwand von 10 % Jahresnutzungsgrad: η = β = w 0,092 = 0,100 Nutz = zu auf 92% 0,00 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 Auslastung β, in [-] Verschiebung: 0,0037 Steigung: 1,0459 Bereitschaftsverlust: 0,004 Wirkungsgrad: 0,953 24

13 Ausblick & uellen 25 Anwendung von Verbrauchskennwerten Bedarf Verbrauch Grobanalyse und Potentialabschätzung (VDI 3807): Lohnt eine Feinanalyse? Sind Einsparungen realistisch? Bedarfs-/Verbrauchsabgleich für die Beratung (DIN V 18599): Kontrolle der Annahmen einer Bedarfsrechnung! Verbrauchs-Energiepässe/Energieausweise Betriebsüberwachung, Detailanalyse usw. uelle: Energiereferat Stadt Frankfurt 26

14 uellen, Literatur und Links Allgemeines Rubriken: Kennwerte, Energiebilanz & Beratung, EU Richtlinie und Energiepass Wetterdaten Standardwerte/Jahreswerte für reale Standorte: >> Download >> Berechungswerkzeuge/Software >> Wetter und Klima >> Klimainfos Standardwert für deutsches Mittelklima: DIN V >> Anhang 27 uellen, Literatur und Links Jagnow, Kati / Wolff, Dieter; Verbrauchsdatenauswertung; 3 Teile; Gebäudeenergieberater; voraussichtlich Nr. 04 bis 06/2006; Gentner; Stuttgart; Wolff, Dieter / Jagnow, Kati; E-A-V - Energieanalyse aus dem Verbrauch; TGA Fachplaner; Nr. 09/2004; Gentner; Stuttgart; Wolff, Dieter / Teuber, Peter / Jagnow, Kati; Effizienz von Wärmeerzeugern; TGA Fachplaner; Nr. 10/2004; Gentner; Stuttgart; Wolff, Dieter / Budde, Jörg / Teuber, Peter / Jagnow, Kati; Felduntersuchung: Betriebsverhalten von Brennwertkesseln; Abschlussbericht zum DBU Projekt; Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel; Wolfenbüttel; Wolff, Dieter / Jagnow, Kati; Optimus; Abschlussbericht zum DBU Projekt Technischer Teil; Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel (noch unveröffentlicht); Wolfenbüttel; Jagnow, Kati / Horschler, Stefan / Wolff, Dieter; Die neue Energieeinsparverordnung 2002; Fachbuch zur Energieeinsparverordnung und alternativen Bilanzverfahren; Verlag Deutscher Wirtschaftsdienst; Köln; Jagnow, Kati; Verfahren zur energetischen und wirtschaftlichen Bewertung von ualitätssicherungsmaßnahmen in der Heizungsanlagentechnik; Dissertation; Fakultät Bauwesen der Universität Dortmund; VDI 3807; Energieverbrauchskennwerte für Gebäude; Blatt 1: Grundlagen, Blatt 2: Heizenergie- und Stromverbrauchskennwerte, Blatt 3: Wasserverbrauchskennwerte für Gebäude und Grundstücke; 1994, 1998 und VDI;