Austrian Energy Agency

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1 Ausrian Energy Agency M&V Boom-up Mehode Verbesserung der Gebäudehülle von Wohngebäuden Chrisof Amann und Leonardo Barreo Wien, 22. Jänner 2008 Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 1 Übersich Aufgabensellung "Baseline" - Endenergieeinsparungen im Sinne der ESD "Early Acions" Modellsrukur Lebensdauer von Energieeffizienzmaßnahmen Wechselwirkungen mi dem Heizungssysem Daenquellen Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 2 Ausrian Energy Agency 1

2 Aufgabensellung Enwicklung einer Boom-up M&V (Monioring and Verificaion) Mehode für Maßnahmen im Bereich "Improvemen of he building envelope of residenial buildings" Wohngebäude(besand) Verbesserung der Gebäudehülle Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 3 Energieverbrauch des Gebäudebesands FED 1 Energieverbrauch des Gebäudebesands vor n (ohne Korrekuren) Energieverbrauch des Gebäudebesands vor n (mi Korrekuren) 1a FED n 2: FED n 3: Trend of FED (1a) 4: BASELINE: FED of building sock of year n Energieverbrauch des Gebäudebesands im Jahr n (mi Korrekuren) Exrapolaion des Energieverbrauch des Gebäudebesands vor n (inkl. Neubau und Abriss) 5: FED of building sock of year n wih addiional insrumens n n+x Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 4 Ausrian Energy Agency 2

3 Kurve 3 Kurve 3: Exrapolaion von Kurve 1a Hinergrundannahme: Alles geh so weier wie vor dem Jahr n, keine NEUEN poliischen Programme, ale Programme wirken genau so weier (bei gleichen Rahmenbedingungen) wie im Jahr n Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 5 Baseline für Energieeinsparungen im Sinne der ESD - 1 FED 1 Energieverbrauch des Gebäudebesands des Jahres n (Neubau wird herausgerechne) 1a FED n 2: FED n 3: Trend of FED (1a) 4: BASELINE: FED of building sock of year n 5: FED of building sock of year n wih addiional insrumens n n+x Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 6 Ausrian Energy Agency 3

4 Baseline für Energieeinsparungen im Sinne der ESD - 2 Kurve 4 (BASELINE): Es wird der FED der nach n erricheen Gebäude (mi den Energiesandards und der Neubaurae des Jahres n) abgezogen - FED des Gebäudebesands des Jahres n Hinergrundannahme: Wie enwickel sich der FED des Gebäudebesands des Jahres n nach n weier, wenn keine NEUEN Programme gesare werden, die alen Programme weier wirken und sich die Rahmenbedingungen nich ändern. Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 7 Energy Savings im Sinne der ESD - 1 FED 1 1a FED n 2: FED n 3: Trend of FED (1a) 4: BASELINE: FED of building sock of year n 5: FED of building sock of year n wih addiional insrumens Energieverbrauch des Gebäudebesands des Jahres n (Neubau wird herausgerechne) mi NEUEN poliischen Programmen n n+x Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 8 Ausrian Energy Agency 4

5 FED Kurven - Energy Savings Kurve 5: FED des Gebäudebesands des Jahres n mi NEUEN Programmen und veränderen Rahmenbedingungen (Änderungen im Heizungssysem sind inkludier!) Hinergrundannahme: Wie enwickel sich der Gebäudebesand des Jahres n nach n weier, wenn NEUE Programme gesare werden Kombinaionseffek aus Veränderungen in der Sanierungsqualiä und der Sanierungsraen! Energy Savings: Differenz zwischen BASELINE und Kurve 5 Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 9 keine "Early Acions" FED Energieverbrauch des Gebäudebesands des Jahres 2008 OHNE NEUE poliische Programme Energieverbrauch des Gebäudebesands des Jahres 2008 MIT NEUEN poliischen Programmen Energieeinsparungen im Sinne der ESD Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 10 Ausrian Energy Agency 5

6 mi "Early Acions" FED Early Savings lineare Exrapolaion des FED Trends (Gebäudebesand 1995!) ESD Savings Energieeinsparungen durch NEUE poliische Programme nach 2008 iniiier "Energy Savings" durch "Early Acions" im Bereich Gebäudehülle werden 2016 voll berücksichig (Lebensdauer > 25a) Bezug: Gebäudebesand des Jahres 1995 Neue Programme nach 2008 erforderlich für weiere "Energy Savings" Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 11 Mehode- Vorschlag Ein Besandmodell (kombiniere Mehode aus Boom-up und Top-down Ansäzen) wird hier vorgeschlagen Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 12 Ausrian Energy Agency 6

7 Berechnung von FED A i,... FED i,... SHD i,... η i,... Kondiioniere Fläche (m²) Endenergiebedarf (kwh, final energy demand) sp. Heizwärmebedarf (kwh/m²*a, SHD sp. hea demand) Wirkungsgrad des Heizungssysems (1 Jahr, 1/JAZ) i... j... k... m Gebäudeklasse (Bauperiode) (Energieeffizienz)Maßnahme Heizungssysem/Energieräger Gebäudeyp Jahr/Zei Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 13 Srukur des Gebäudebesandsmodells Modelleigenschafen Kalibrierung: Jahr n Grundeinhei: m² (WE, Gebäude), ET, MFH-EFH Auflösung: Jahr (Berichsperiode) Modellkaegorien (Raen (Zahlen), Flächen, SHD, η) Neubau Abriss Sanierung - Gebäudehülle Sanierung - Gebäudehülle und Heizungssysem Sanierung - Heizungssysem Sanierung - Einzelbaueile Unsaniere Gebäude Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 14 Ausrian Energy Agency 7

8 Endenergiebedarf Endenergiebedarf für Bauperiode i und Gebäudeyp m zur Zei A * SHD i, m, i, m, FEDi, m, k FED i,m, = Endenergiebedarf für Bauperiode i und Gebäudeyp m zur Zei A i,m, = Kondiioniere Fläche - Bauperiode i und Gebäudeyp m zur Zei SHD i,m, =Heizwärmebedarf für Bauperiode i und Gebäudeyp m zur Zei η k = Wirkungsgrad des Heizungssysems k Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 15 Spezifische durchschniliche Energieeinsparung Die Mehode basier auf die Abschäzung des Endenergiebedarfs (FED) Der Endenergiebedarf (FED) wird auf Basis vom Heizwärmebedarf (SHD) ermiel Die spezifische Endenergieeinsparung (UFES) is als Durchschniswer zu versehen Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 16 Ausrian Energy Agency 8

9 Spezifische durchschniliche Energieeinsparung Spezifischer Endenergiebedarf für Bauperiode i und Gebäudeyp m zur Zei (Durchschniswer) SHDi, m, UFEDi, m, Spezifische Endenergieeinsparung für Bauperiode i und Gebäudeyp m zur Zei (Durchschniswer) : k UFES i, m, UFED i, m, before UFED i, m, afer SHD i, m, before k, before SHD i, m, afer k, afer Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 17 Gesame Bruoenergieeinsparung Um die gesame Bruoenergieeinsparung (TGFES) zu ermieln, werden spezifische Energieeinsparungen aufsummier: über alle Heizungssyseme (k) in der Bauperiode i über alle Bauperioden (i), die einem Gebäudeyp m zugehören über alle Gebäudeypen (m) über alle Energieeffizienzmaßnahmen (j) TGFES Ai, m, before * SHDi, m, before m, afer * Ai, SHD j m i k k, before k, afer i, m, afer Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 18 Ausrian Energy Agency 9

10 Gesame Neoenergieeinsparung Die gesame Neoenergieeinsparung im Sinne der EE&ED Richlinie: TNFES Korrekur * TGFES Korrekurfakoren (Doppelzählungen, Muliplikaoreffeke) TGFES : Gesame Bruoenergieeinsparung TNFES : Gesame Neoenergieeinsparung Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 19 Lebensdauer Gemäß CEN/CENELEC CWA27, wird die Lebensdauer der Maßnahmen an der Gebäudehülle auf > 25 Jahre abgeschäz Das bedeue, Maßnahmen, die im Jahr 1991 oder späer geroffen wurden, leisen einen Beirag zur Zielerreichung im Jahr 2016 Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 20 Ausrian Energy Agency 10

11 Daenerfordernisse "Baseline" Neubau-, Abriss- und Sanierungsraen im Jahr n (bzw. Absoluwere) SHD im Jahr n (Durchschni je Gebäudeklasse) η im Jahr n (η before ) Trend mi NEUEN poliischen Programmen NEUE Neubau-, Abriss- und Sanierungsraen (oder: m², WE, Gebäude) SHD afer η afer Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 21 Energieeinsparungen FED 1 1a FED n 2: FED n 3: Trend of FED (1a) 4: BASELINE: FED of building sock of year n 5: FED of building sock of year n wih addiional insrumens Energieverbrauch des Gebäudebesands des Jahres n (Neubau wird herausgerechne) mi NEUEN poliischen Programmen n n+x Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 22 Ausrian Energy Agency 11

12 Wechselwirkungen mi Heizungssysemen Folgende Fälle werden berücksichig: a. Das Heizungssysem wird geausch, die Gebäudehülle bleib unveränder b. Die Gebäudehülle wird sanier, das Heizungssysem bleib unveränder c. Die Gebäudehülle wird sanier, das Heizungssysem wird geausch d. Einzelbaueile werden sanier/geausch Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 23 Fall a: Heizungssysem wird geausch, Gebäudehülle bleib unveränder In diesem Fall gib es keine Wechselwirkungen Daher gib es keine Doppelzählungen Der Wirkungsgrad des Heizungssysems verbesser sich Der Heizwärmebedarf (SHD) bleib gleich Die Endenergieeinsparung wird dem Heizungssysem zugeordne Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 24 Ausrian Energy Agency 12

13 Fall a: Heizungssysem wird geausch, Gebäudehülle bleib unveränder Efficiency of he Heaing Sysem (%) 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 Afer (SHD afer,η afer ) Before (SHD before,η before ) Specific Hea Demand (kwh/m 2 /a) Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 25 Fall b: Gebäudehülle wird sanier, Heizungssysem bleib unveränder Durch die Sanierung der Gebäudehülle verringer sich der Heizwärmebedarf Das Heizungssysem wird nich angepass (subopimale Absimmung von Heizsysem und echnischer Gebäudeeffizienz) Nach der Sanierung verringer sich durch den sändigen Teillasberieb der Wirkungsgrad des Heizungssysems Ein Teil der Energieeinsparungen, die durch die Sanierung der Gebäudehülle erreich wurden, gehen durch die Redukion des Wirkungsgrades wieder verloren Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 26 Ausrian Energy Agency 13

14 Fall b: Gebäudehülle wird sanier, Heizungssysem bleib unveränder 0,7 Efficiency of he Heaing Sysem (%) Before (SHD before,η before ) 0,65 0,6 0,55 Afer (SHD afer,η afer ) 0, Specific Hea Demand (kwh/m 2 /a) Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 27 Fall c: Gebäudehülle wird sanier, Heizungssysem wird geausch Redukion des Heizwärmebedarfs (SHD) durch die Sanierung der Gebäudehülle Der Wirkungsgrad des Heizungssysem verbesser sich Die Energieeinsparung enseh sowohl durch die Sanierung der Gebäudehülle wie durch der Tausch des Heizungssysems Um Doppelzählungen auszuschließen, muss die Energieeinsparung zwischen den zwei Maßnahmen vereil werden Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 28 Ausrian Energy Agency 14

15 Fall c: Gebäudehülle wird sanier, Heizungssysem wird geausch Efficiency of he Heaing Sysem (%) 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 Afer (SHD afer,η afer ) Before (SHD before,η before ) Specific Hea Demand (kwh/m 2 /a) Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 29 Fall c: Gebäudehülle wird sanier, Heizungssysem wird geausch Efficiency of he Heaing Sysem (%) 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 Afer (SHD afer,η afer ) Only Building Envelope improved (SHD afer,η obe ) Before (SHD before,η before ) Specific Hea Demand (kwh/m 2 /a) Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 30 Ausrian Energy Agency 15

16 Fall c: Gebäudehülle wird sanier, Heizungssysem wird geausch η before, SHD before : Vorher η afer, SHD afer : Nachher η obe, SHD afer : Nur die Gebäudehülle wird sanier (only building envelope, obe) Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 31 Fall d: Einzelbaueile werden geausch/sanier Die Auswirkungen der Sanierung von Einzelbaueilen auf den Wirkungsgrad des Heizungssysems werden vernachlässig Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 32 Ausrian Energy Agency 16

17 Rebound-Effeke Der Rebound-Effek führ zur Redukion der berechneen Einsparungen durch Verhalensänderungen (z.b. Beheizung der ganzen Wohnung sa einzelner Zimmer, Fenserkippen führ nich zur Auskühlung der Wohnung) Koseneffeke (z.b. Die eingesparen Energiekosen werden zur Erhöhung der Raumemperaur genüz) Rebound-Effeke sollen berücksichig werden, da die Berechnung der Einsparungen auf dem EnergieBEDARF (SHD), einem heoreischen Wer, beruhen. Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 33 Direke Rebound-Effeke: Biermayr e al., (2004) Je schlecher der Ausgangszusand eines Gebäudes vor der Sanierung und je größer der Sanierungsumfang einer Sanierung is, deso größer is auch der zu erwarende Reboundeffek Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 34 Ausrian Energy Agency 17

18 Daenquellen (I) Neubau-, Abriss- und Sanierungsraen Gebäudesaisik, Sondererhebungen, Daen der Baubehörden, Wohnbauförderungsdaen Kondiioniere Flächen (Haupwohnsize und (?) Nebenwohnsize) Gebäudesaisik Heizwärmebedarf Energieausweisdaenbank (SHD, FED (inkl. WW)!), Sondererhebungen, Daen der Baubehörden, Wohnbauförderungsdaen, Energiesaisik Wirkungsgrade Sondererhebungen, Energieausweisdaenbank Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 35 Daenquellen (II) Laufende Erhebungen (afer-daen) Gebäudesaisik, Gebäude- und Wohnungsregiser Mikrozensus - Surveys! Energiesaisik, Nuzenergiesaisik Energieausweisdaenbank Daen der Baubehörden, Wohnbauförderung... Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 36 Ausrian Energy Agency 18

19 Zusammenfassung Berücksichigung des "auonomen" Trends "Baseline" muss über Besandsmodell uner Verwendung von Boom-up Daen ermiel werden Wechselwirkungen mi Heizungssysem müssen und können "herausgerechne" werden Rebound-Effeke sollen berücksichig werden zur Abschäzung des Verbrauchs (ansa des Bedarfs) Ausrian Energy Agency 29/01/08 Seie 37 Ausrian Energy Agency 19