TOOL-Heizwärme. Energie-effiziente Gebäude. Gerhard Faninger. Version 1.0 (Januar 2013) Bewertung der Energie-Effizienz von Gebäuden - 1 -

Transkript

1 TOOL-Heizwärme Bewertung der Energie-Effizienz von Gebäuden Energie-effiziente Gebäude Energie-effiziente Gebäude Wärmerückgewinnung Lüftungsanlage Wärmeschutz Passive Solarwärme Gerhard Faninger Version 1.0 (Januar 2013) - 1 -

2 Zielsetzung Zielsetzung des Bewertungstool Heizwärme ist es, die Energie-Effizienz eines Gebäudes als Entscheidungshilfe in der Vorprojektierung von Wohngebäuden für Planer und Architekten zur Verfügung zu stellen. Aus den Gebäudedaten (Angaben zu der Gebäudehülle mit Flächen der Bauteile und zugeordneten U-Werten. Glasflächen von Außenfenstern werden nach Orientierung mit Angabe der Glasfläche, U-Wert und g-wert ausgewiesen), den Klimadaten ( und Standort) und Effizienz der Lüftungsanlage wird der Heizwärmebedarf HWB abgeleitet. Berechnungs-Varianten Die folgenden Berechnungs-Varianten sind möglich: Klimadaten: (vorgegeben) und Standort. Energiebezugsfläche: Brutto-Geschossfläche (BGF) und Netto-Geschossfläche. In der Österreichischen NORM wird die Brutto-Geschossfläche BGF vorgegeben. Im Passivhaus-Projektierungspaket PHPP werden die spezifischen Energiedaten auf die Netto-Geschossfläche (Netto-Wohnnutzfläche) bezogen. Für einen neutralen Vergleich von Baukörper und Heizungssystem wird von einem ausgegangen. Um vergleichbare Ergebnisse mit dem OIB-Rechenverfahren zu erhalten, werden die Energiedaten auf die Brutto-Geschossfläche bezogen. Im TOOL- Heizwärme wird zunächst von dem und der Brutto-Geschossfläche ausgegangen: Datenblatt "Projektdaten". Bei Vorliegen einer Lüftungsanlage sind die Daten der Lüftungsanlage im Datenblatt Projektdaten einzutragen bzw. die Default-Werte zu übernehmen

3 INFO-Eingabedaten Projektdaten: Enthalten Angaben zum Gebäude, zum Heizungssystem, zum Standort, zum Bauherrn/Eigentümer, Architekten/Planer, Haustechnik, Monitoring und Betreuung/Datenauswertung. Gebäudedaten: Angaben zu der Gebäudehülle mit Flächen der Bauteile und zugeordneten U-Werten. Glasflächen von Außenfenstern werden nach Orientierung mit Angabe der Glasfläche, U-Wert und g-wert ausgewiesen. Heizwärmelast: Die Heizwärmelast wird über die Transmissions-, Lüftungs-, Interne Wärmelast und Solarlast ermittelt. Angaben sind zu der Erdreichtemperatur, den Reduktionsfaktoren zur Transmissionswärmelast und Solarlast sowie zur spezifischen Wärmelast (Interne Wärmelast) und zur Solarleistung zu treffen. Der Wert für die spezifische Wärmelast ist vorzugeben: 1,6 bis 2,5. Im Tool wird von 2,1 W/m² ausgegangen. Transmissionswärmeverlust: Der Transmissionswärmeverlust wird aus den Gebäudedaten und Klimadaten ermittelt. Angaben zu den Reduktionsfaktoren für Gebäudeteile werden vorgegeben. Lüftungswärmeverlust: Die Berechnung des Lüftungswärmeverlusts erfolgt über den Luftwechsel und den Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnungsanlage sofern vorhanden. Interner Wärmegewinn: Der Wert für die spezifische Wärmelast ist vorzugeben. Im Tool wird von 2,1 W/m² ausgegangen. Passive Solarwärme: Die Passive Solarwärme über Außenfenster wird über die solaren Strahlungsdaten auf die vertikale Fläche und gegebenenfalls auch horizontale Fläche - nach Orientierung ermittelt. Im TOOL sind Strahlungsdaten für Wien, Graz, Klagenfurt und Salzburg enthalten. Eingabedaten beziehen sich auf Abschattungs- und Verschmutzungsfaktoren sowie Strahlungsverluste über nicht direktem Strahlungseinfall. Defaults werden vorgegeben. Abminderungsfaktoren werden von den Benutzern vorgegeben. Wärmebilanz Gebäude: Im Berechnungsblatt werden die Wärmeverluste und die nutzbaren Wärmegewinne berechnet und daraus der Heizwärmebedarf ermittelt

4 Einfamilien-Wohnhaus (Musterhaus) Symbolfoto: Christian Fink, AEE INTEC Gleisdorf Georg Reinberg - 4 -

5 Projekt Gebäude-Typ Wohneinheiten Standort Baujahr Eigentümer MUSTERHAUS Einfamilien-Wohnhaus MUSTERHAUS Planer Haustechnik Monitoring Name, Adresse Auswertung Bewertung Gerhard Faninger Universität Klagenfurt - 5 -

6 Projektdaten PROJEKT Standort MUSTERHAUS Niedrigenergiehaus-Standard GEBÄUDE-Typ Einfamilien-Wohnhaus Wohneinheiten 1 Mittlere Personenzahl 4 Baujahr 2011 Beheizte Brutto-Geschossfläche A N,b, m² (BGF) 206,00 Beheizte Netto-Wohnnutzfläche, A N,n, m² (NGF) 164,80 Energiebezugsfläche A EB, m² 206,00 Beheiztes Brutto-Geschossvolumen V B, m³ 674,90 Mittlere Raumhöhe, m 2,50 Raumluftvolumen Lüftung V RLT, m³ V RLT = A N,n * Raumhöhe 515,00 Hygienisch bedingter Luftwechsel n L, 1/h 0,400 LÜFTUNGSANLAGE Fensterlüftung Lüftungsanlage, Luftwechsel n L,Anlage, 1/h 0,375 Restluftwechsel (Infiltration) n L,infiltr., 1/h (Heizlast) Restluftwechsel (Infiltration) n L,infiltr., 1/h (Heizwärme) Energetisch wirksamer Luftwechsel n L, 1/h 0,105 0,042 0,417 Wärmerückgewinnungsgrad,?WRG, % 0 HEIZUNGSSYSTEM Pellets-Solar-Kombiheizung Solar für Heizung & Warmwasser Wärmepumpe 0 Solarthermische-Anlage Heizung & Warmwasser Wärmeverteilung Warmwasser-Heizung, 33 C / 28 C Photovoltaik-Anlage, kw peak 3,00 Klimadaten Heizgradtage 20/15, kd Norm-Außentemperatur, C Soll-Innentemperatur, C Heiztage, d Sonneneinstrahlung, kwh/(m², Jahr) EINGABE Standort

7 Projektdaten - Zusammenfassung Projektdaten Gebäudeart Einfamilien-Wohnhaus Adresse Eigentümer/Bauträger MUSTERHAUS Baujahr 2011 Klimadaten Heizgradtage, HGT kd Heiztage, d 208 Norm-Außentemperatur, C -6 Soll-Innentemperatur, C 20 Baukörper Brutto-Geschossfläche BGF, m² 206,00 Netto-Geschossfläche NGF, m² 164,80 Energiebezugsfläche A EB, m² 206,00 Beheiztes Brutto-Raumvolumen V B, m³ 674,90 Gebäudehülle A B, m² 489,73 Charakteristische Länge l c, m 1,38 Wärmedurchgangskoeffizient Aussenwand, W/(m², K) 0,160 Wärmedurchgangskoeffizient Fenster und Türen, W/(m², K) 1,100 Wärmedurchgangskoeffizient Fensterglas, W/(m², K) 0,600 Wärmedurchgangskoeffizient Oberste Geschossdecke, W/(m², K) 0,100 Wärmedurchgangskoeffizient Unterste Geschossdecke, W/(m², K) 0,100 Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient U m, W/(m², K) 0,242 LEK-Wert ( - ) 21,50 A/V-Verhältnis, 1/m 0,73-7 -

8 Bauteile Fläche A U-Werte m² W/(m², K) Außenfassade Außenwand 185,74 0,160 Fenster und Türen 52,79 1,100 Geschoßdecken Oberste Geschoßdecke 125,60 0,100 Unterste Geschoßdecke 125,60 0,100 Innen-Bauteile Gebäude - Bauteile Außenfenster Glas 52,75 0,600 Rahmen 2,64 1,000 Wärmeübertragende Bauteilfläche A N,b, m² Glasfläche an Außenfassade, m² (Fenster-)Glasanteil an Außenfassade, % Beheiztes Gebäudevolumen V b, m³ Verhältnis A N,b / V b, 1/m 489,73 52,75 22,11 674,90 0,73 Außenfenster: Glas Orientierung Fläche A G, m² U-Wert, W/(m²,K) g-wert ( - ) Süd 33,65 0,700 0,52 West 3,08 0,700 0,52 Ost 3,92 0,700 0,52 Nord 12,10 0,700 0,52 Süd-West/Süd-Ost 0,00 0,000 0,00 Nord-West/Nord-Ost 0,00 0,000 0,00 Horizontal 0,00 0,000 0,00 Gesamt, m² 52,75-8 -

9 Heizwärmelast und Heizleistung Standort Energiebezugsfläche A EB, m² 206,00 Norm-Außentemperatur, C -6,0 Erdreichtemperatur, C 10,8 Default Innentemperatur, C 20,0 Unbeheizter Keller/Garage, C 15,0 Default Temperatur-Differenz?T, C (Außen) 26,0 Temperatur-Differenz?T, C (Erdreich) 9,2 Temperatur-Differenz?T, C (Innenbauteile) 5,0 Beheizt Unbeheizt Transmissions-Wärmelast Fläche A G U-Werte Reduktionsfaktor R t Temperaturdifferenz?T Heizwärmelast Bauteile m² W/(m², K) ( - ) C W Außenfassade Außenwand 185,74 0,160 1,0 26,0 772,68 Fenster und Türen 52,79 1,100 1,0 26, ,79 Geschoßdecken Oberste Geschoßdecke 125,60 0,100 1,0 26,0 326,56 Unterste Geschoßdecke 125,60 0,100 1,0 26,0 326,56 Innen-Bauteile Transmissionswärmelast P T, W P T = A G * U * R *?T Transmissionswärmelast p T, W/m² ,25-9 -

10 Lüftungs-Wärmelast Wirksames Luftvolumen V L, m³ Energetisch wirksamer Luftwechsel n L, 1/h Temperaturdifferenz?T, C Spezifische Wärme Luft c L, kwh/(m³, K) 412,00 0, ,33 Lüftungs-Wärmelast P L, W P L = V L * n L * c L *?T Lüftungs-Wärmelast p L, W/m² ,16 Interne Wärmelast Spezifische Wärmelast, W/m² Interne Wärmelast P i, W 2,1 Default (2,1-2,7) 433 Solar-Wärmelast Vertikale Orientierung Fläche Glas, A G g-wert Glas Reduktionsfaktor R SOL Solar-Leistung S L Solar-Wärmelast P S m² ( - ) ( - ) W/m² W Süd 33,65 0,52 0, ,6 West 3,08 0,52 0, ,2 Ost 3,92 0,52 0, ,3 Nord 12,10 0,52 0, ,8 Nord-West/Nord-Ost 0,00 0,00 0, ,0 Süd-West/Süd-Ost 0,00 0,00 0, ,0 Horizontal 0,00 0,00 0, ,0 Solar-Wärmelast P S, W Solar-Wärmelast p S, W/m² 1.226,0 5,95 Heizwärmelast P H, W PH = (PT + PL) - (Pi + PS) Spez. Heizwärmelast, W/m² ,35 Heizleistung, W Transmissions-Wärmelast + Lüftungs-Wärmelast Spez. Heizleistung, W/m² ,

11 Bauteile Transmissions-Wärmeverlust Fläche A Bx U-Werte Reduktionsfaktor R t A Bx * U * R t Q T m² W/(m², K) ( - ) W/K kwh/jahr Außenfassade Außenwand 185,7 0,160 1,0 29, Fenster und Türen 52,8 1,100 1,0 58, Geschoßdecken Oberste Geschoßdecke 125,6 0,100 1,0 12, Unterste Geschoßdecke 125,6 0,100 1,0 12, Innen-Bauteile Q T = A Bx * U * R t * HGT * 0,024 Transmissions-Wärmeverlust Q T Summe L e = Summe A bx * U * R t, W/K Leitwert für Bauteile von beheizten Räumen nach außen Leitwert-Zuschlag Wärmebrücken, % von Summe L e Leitwert Wärmebrücken, W/K Leitwert (L e + L Wb ), W/K Wärmeübertragende Bauteilfläche A B, m² Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient, U m, W/(m², K) Beheiztes Gebäudevolumen, V B, m³ Charakteristische Länge l c, V B /A B, m Verhältnis A B / V B, 1/m LEK-Wert LEK = 300 * U m /(l c + 2), ( - ) kwh/jahr kwh/(m², Jahr) ,72 112,91 5,00 5,65 118,55 489,73 0, ,90 1,38 0,73 21,

12 Lüftungswärme Energiebezugsfläche A EB, m² 206,00 Lichte Raumhöhe h, m 2,50 Wirksames Luftvolumen V RLT, m³ 412,00 Luftwechsel der Anlage n L,Anlage, 1/h 0,375 Wärmerückgewinnungsgrad? WRG, % 0 Restluftwechsel n L, infiltr., 1/h 0,042 Energetisch wirksamer Luftwechsel n L, 1/h 0,417 n L,Anlage * (1 -? WRG /100) + n L, infiltr. HGT Spezifische Wärme Luft C L, kwh/(m³, K) 0,33 Lüftungswärmeverlust Q L, kwh/jahr Q L = V L * n L * 0,33 * HGT * 0,024 Spezifischer Lüftungswärmeverlust q L, kwh/(m², Jahr) ,46 q L = Q L /A EB Interne Wärmegewinne Q i Heiztage, d/a 208 Wärmelast, W/m² 2,1 Energiebezugsfläche A EB, m² (BGF) 206,00 Interne Wärmegewinne Q i, kwh/jahr Q i = Heiztage * Wärmelast * A EB * 0, Spez. Interne Wärmegewinne q i, kwh/(m², Jahr) 10,

13 Passive Solarwärme Angaben zu den Außenfenstern Vertikale Orientierung Fläche Glas, A G U-Wert Glas g-wert Glas m² W/(m², K) ( - ) Süd 33,65 0,70 0,52 West 3,08 0,70 0,52 Ost 3,92 0,70 0,52 Nord 12,10 0,70 0,52 Süd-West/Süd-Ost 0,00 0,00 0,00 Nord-West/Nord-Ost 0,00 0,00 0,00 Horizontal 0,00 0,00 0,00 GESAMT, m² 52,75 Nutzbare Solare Strahlungswärme über Fenster Vertikale Orientierung Sonneneinstrahlung I, Heizsaison f SOL f g f S Solargewinn Q SOL kwh/(m², Heizsaison) ( - ) ( - ) ( - ) kwh (Heizsaison) Süd 378 0,45 0,95 0, West 240 0,50 0,95 0, Ost 240 0,90 0,95 0, Nord 167 0,90 0,95 0, Süd-West/Süd-Ost 329 0,60 0,95 0,85 0 Nord-West/Nord-Ost 180 0,60 0,95 0,85 0 Horizontal 384 1,00 0,95 0,85 0 GESAMT Jahres-Globalstrahlungssumme, kwh/(m², Jahr) f SOL (-) f g (-) f S (-) Abschattungsfaktor und Abblendungsfaktor Verschmutzungsfaktor Nicht senkrechter Strahlungseinfall Q SOL, kwh/heizaison Q SOL = A G * g * I * R SOL * f g * f s Nutzbare Passive Solarwärme Q SOL, kwh/heizperiode Nutzbare Passive Solarwärme q SOL, kwh/(m², Heizperiode) ,

14 Wärmebilanz Gebäude Energiebezugsfläche A EB, m² Transmissions-Wärmeverlust, Q T Lüftungs-Wärmeverlust, Q L Summe Wärmeverluste Q V 206,00 kwh/(jahr kwh/(m², Jahr) , , ,18 Q V = Q T + Q L Passive Solarwärme, Q S Interne Wärme, Q i Freie Wärme, Q F , , ,34 Q F = Q S + Q i Freie Wärme/Wärmeverluste, Q F /Q V Nutzungsgrad Wärmegewinne,? G? G = (1 - Q F /Q V 5 ) / (1 - Q F /Q V 6 ) 0,422 0,992 kwh/(jahr kwh/(m², Jahr) Nutzbare Wärmegewinne, Q G ,12 Q G = Q F *? G Heizwärmebedarf, Q H ,07 Q H = Q V - Q G Heizwärmebedarf HWB, kwh/(m², Jahr) Bezogen auf Brutto-Geschossfläche BGF Heizwärmebedarf HWB, kwh/(m², Jahr) Bezogen auf Netto-Geschossfläche NGF 39,07 39,07 Heizwärmebedarf HWB, kwh/(m³, Jahr) Bezogen auf Brutto-Geschossvolumen V B 11,92 Heizwärmelast, W

15 Transmission Lüftung Passive Solarwärme Interne Wärme Wärmeverluste 44,72 22,46 Wärmegewinne 17,85 10,48 Heizwärme 39,07 70,00 Wärmebilanz Gebäude 60,00 22,46 Wärme, kwh/(m², Jahr) 50,00 40,00 30,00 20,00 44,72 10,48 39,07 10,00 17,85 0,00 Wärmeverluste Wärmegewinne Heizwärme Transmission Lüftung Passive Solarwärme Interne Wärme Energiebilanz - Zusammenfassung Projekt MUSTERHAUS Energiebezugsfläche, m² (BGF) 206,00 Transmissions-Wärmeverluste Q T Lüftungs-Wärmeverluste Q L Passive Solargewinne Q S Interne Wärmegewinne Q i Freie Wärme Q F (Q F = Q S + Q i ) Nutzbare Wärmegewinne Q G Energiebilanz Gebäude kwh/jahr kwh/(m², a) , , , , ,34 28,12 Heizwärme Q H, kwh (Raumheizung) ,07 Heizwärmelast und Heizleistung Wärmeerzeuger Heizwärmelast kw 2,751 W/m² 13,35 Heizleistung 4,410 21,

16 Energieausweis für Wohngebäude MUSTERHAUS Gebäude Gebäudeart Einfamilien-Wohnhaus Erbaut im Jahre 2011 Straße Katastralgemeinde PLZ/Ort KG-Nummer Einlagezahl Eigentümer/Bauträger MUSTERHAUS Grundstücksnummer Spezifischer Heizwärmebedarf HWB BGF (kwh/(m² BGF * a) A++ = 10 A+ = 15 A = 25 B = 50 HWB = 39,07 kwh/(m² BGF * a) C = 100 D = 150 E = 200 F = 250 G = 250 Gebäudedaten Brutto-Geschossfläche BGF, m² 206,00 Brutto-Raumvolumen BRI, m³ 674,90 Gebäudehüllfläche A B, m² 489,73 LEK-Wert 21,50 Kompaktheit A N,b / V b, 1/m 0,73 Energiebezugsfläche A EB BGF Klimadaten HGT, HGT, Standort 0 Energiedaten, bezogen auf Brutto-Geschossfläche BGF Heizwärmebedarf HWB BGF, kwh/(m² BGF * a) 39,07 Heizleistung, W/m² 21,