Gebäudetechnik Ansätze zur Ermittlung des Energiebedarfs im Rahmen der Projekte GeoPot, Heizen2050 und ReCO2NWK

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1 Gebäudetechnik Ansätze zur Ermittlung des Energiebedarfs im Rahmen der Projekte GeoPot, Heizen2050 und ReCO2NWK Arbeitsgruppe für Energieeffiziente Gebäude Richard Heimrath, Angela Dröscher April 2010 Franziskanergasse Graz,

2 Inhalt Nutzenergiebedarf des Gebäudebestands Methoden zur Abbildung des Nutzenergiebedarfs Vergleich der gewählten Ansätze Gebäudetechnik Endenergiebedarf Methoden zur Abbildung des Endenergiebedarfs Vergleich der gewählten Ansätze Statistische Datenlage hinsichtlich der Gebäudetechnik

3 Der Energiebedarf Nutzenergie Endenergie Energiedienstleistung Sekundärenergie Primärenergie Bedarf Potential

4 Der Energiebedarf NUTZENERGIE ENDENERGIE PRIMÄRENERGIE

5 Berücksichtigte Bedarfsgruppen Projekt Wohngebäude Nichtwohngebäude Heizen EFH + 71 MFH 27 NWG GeoPot 5 EFH + 20 MFH --- ReCO2NWK 5 EFH + 5 MFH 1 NWG Die unterschiedlichen Wohngebäude definieren sich über ihr Alter (U-Werte), ihre Größe (1 bis 30 WE) und den definierten Grad der Sanierung. Problem Datengrundlage (GWZ 2001): Alter und Nutzung ist nur für jene NWG vorhanden, in denen zumindest 1 HWS gemeldet ist Quelle: R. Kalasek SRF TU Wien

6 Energiebilanz eines Gebäudes + Wärmegewinne Raumlufttemperatur - Wärmeverluste

7 Energiebilanz eines Gebäudes Gewinne: Solare Gewinne Interne Gewinne (Personen, Geräte) Verluste / Gewinne: Transmission Lüftung Infiltration Umgebung (Klima): Temperatur, Strahlung, Wind, Niederschlag

8 Methoden zur Bestimmung des Nutzenergie-Bedarfs Nutzenergie Endenergie Energiedienstleistung Sekundärenergie Primärenergie Heizwärmebedarf HWB Warmwasserwärmebedarf WWWB

9 Methoden zur Bestimmung des Nutzenergie-Bedarfs Ansatz Heizen2050 GeoPot ReCO2NWK HGT-Ansatz X Energieausweis (EA) X X TGS (Trnsys 17) HGT - Ansatz: Bestimmung des monatlichen HWB über HGT und Heizlast des Gebäudes Energieausweis: Monatliche Bilanzierung des HWB anhand der Gewinne und Verluste im Gebäude X Thermische Gebäudesimulation (TGS): Blinanzierung des HWB in jedem Zeitschritt (z.b. 1h) anhand der Gewinne und Verluste im Gebäude

10 Methoden zur Bestimmung des Nutzenergie-Bedarfs Berücksichtigte Kennwerte HGT-Ansatz Energieausweis Thermische Gebäudesimulation < Stunde X Monat (X) X X Jahr X X X Klima HGT T AMB, I G, Höhe* gemessene Klimadaten Wärmeverluste Heizlast Geometrie, U-Werte, Luftwechsel Wärmegewinne --- f Solare Gewinne, HWB Interne Lasten Geometrie, U-Werte, Luftwechsel Solare Gewinne, Interne Lasten Speichermasse --- statisch dynamisch Nutzungsprofil --- statisch* frei definierbar * nach ÖNORM B

11 Vergleich der Berechnungsmethoden BGF: 198 m² V: 568 m³ FE S: 30 % FE - O/W: 20 % FE N: 10 % EFH 1-2 WE EFH 1-2; bis 1945 EA: 260 kwh/m²a Quelle: Henrik Hilbig EFH 1-2; EA: 65 kwh/m²a Quelle: Jürgen Suschek-Berger

12 Der monatliche Heizwärmebedarf HWB Standort: Graz HWB [kwh/m²m] HWB,HGT: deutlich überschätzt HWB,EA: überschätzt HWB TGS HWB EA HWB HGT EFH 1-2; bis Monat

13 Der jährliche Heizwärmebedarf HWB kwh/m²a EFH 1-2; bis HWB,HGT: + 41% HWB,EA: + 31% HWB TGS HWB EA HWB HGT

14 Der monatliche Heizwärmebedarf HWB Standort: Graz HWB [kwh/m²m] HWB TGS HWB EA HWB HGT HWB,HGT: deutlich überschätzt EFH 1-2; HWB,EA: leicht überschätzt Monat

15 Der jährliche Heizwärmebedarf HWB kwh/m²a EFH 1-2; HWB TGS HWB EA HWB HGT HWB,HGT: + 103% HWB,EA: + 23%

16 Bestimmung des Warmwasserwärmebedarf Ansatz Heizen2050 GeoPot ReCO2NWK Tägl. spezif. WWWB 40,9 Wh/m²d 35 Wh/m²d 35 Wh/m²d Jährl. spezif. WWWB 14,9 kwh/m²a 12,7 kwh/m²a 12,7 kwh/m²a Konstanter täglicher spezifischer Warmwasserbedarf für die Berechung des Nutzenergiebedarfs (EFH wie auch MFH) Bei einer thermischen Gebäude- und Anlagensimulation (TGAS) sind reale Zapfprofile hinterlegt; für die Berechnungen wird die Energiemenge an den Energieausweis angepaßt

17 Methoden zur Bestimmung des Endenergie-Bedarfs Nutzenergie Endenergie Energiedienstleistung Sekundärenergie Primärenergie Nutzenergiebedarf HWB + WWWB + Heiztechnikenergiebedarf HTEB HEB = HWB + WWWB + HTEB

18 Methoden zur Bestimmung des Endenergie-Bedarfs Ansatz Heizen2050 GeoPot ReCO2NWK HGT - Ansatz Energieausweis (EA) X TGAS (Trnsys 17, Polysun) X X X HGT Ansatz: Ermittlung des HEB über den Jahresnutzungsgrad und Benutzungsfaktoren Energieausweis: Ermittlung des HEB über die hinterlegten Standardheizungssysteme (altersabhängig) Thermische Gebäude- und Anlagensimulation (TGAS): Ermittlung des HEB über frei zu definierende, altersabhängige Heizungssysteme X

19 Methoden zur Bestimmung des Endenergie-Bedarfs WWWB HEB ET HWB System TSRH (Öl), Graz, EFH 1-2, , TGAS (Polysun) HEB, ET HEB ( HWB + WWWB) f = ET

20 Methoden zur Bestimmung des Endenergie-Bedarfs HEB HGT = HWB HGT f HWB f HEB f BE f RB HEB EA = HWB EA f HEB f BE f RB HEB TGAS = HWB TGS f HEB f BE f RB f HWB : Berücksichtigung der internen und externen Lasten f HEB : f BE : f RB : Systemeffizienz der betrachteten Gebäudetechnik (Energieträger, Strom) Benutzungsfaktor Berücksichtigung des Gebäudealters und des Automatisierungsgrades des Heizungssystems Bei einer Sanierung der Gebäudehülle wird der Rebound-Faktor berücksichtigt

21 Der jährliche Heizenergiebedarf (HEB) HWB-Basis aus der TGS kwh/a HWB aus TGS HEB,ET: HEB Hauptenergieträger HEB Energieträger wird vom EA meist unterschätzt HEB el. Strom HEB,HE HEB Strom wird vom EA meist überschätzt TGAS EA TGAS EA TGAS EA TGAS EA TGAS EA TSRH (Öl) Öl WP TS Gas Pellets

22 Der jährliche Heizenergiebedarf (HEB) HWB-Basis aus der TGS und dem EA kwh/a HEB,ET: HEB Energieträger wird vom EA massiv überschätzt HWB aus TGS und EA HEB Hauptenergieträger HEB,HE HEB el. Strom HEB Strom wird vom EA überschätzt TGAS EA TGAS EA TGAS EA TGAS EA TGAS EA TSRH (Öl) Öl WP TS Gas Pellets

23 Datenlage Nutzenergiebedarf Zur Berechnung des Nutzenergiebedarfs Parameter Standort Gebäudegeometrie Qualität der Gebäudehülle Nutzung Sanierungsstand Gebäudebestand n Daten vorhanden ok EA: Klimamodell, TGS: Messdaten nein Referenzgebäude nein Baujahr ok für Wohngebäude Standardnutzungsprofile nein eigene Annahmen Nicht verfügbar eigene Annahmen

24 Datenlage Endenergiebedarf Zur Berechnung des Endenergiebedarfs Parameter Energieträger Art der Wärmebereitstellung Temperaturniveau der Wärmeabgabe Leitungslängen, Wärmespeicher Dämmung Leitungen, Wärmespeicher Daten vorhanden ok teilweise; sehr undetailliert nein Baujahr nein Referenzgebäude nein Baujahr

25 Zusammenfassung Es gibt unterschiedliche Methoden den HWB und den HEB abzubilden Deutliche Unterschiede hinsichtlich des HWB bei den drei Methoden Bei gleicher HWB-Basis zeigen die Methoden EA und TGAS eine gute Übereinstimmung Die alleinige Verwendung des EA führt zu einer Überbewertung des Bedarfs Benutzungsfaktoren, für die Berücksichtigung der altersgemäßen Nutzung der Gebäude sind für Wohngebäude vorhanden (auf HGT Basis); für NWG keine Benutzungsfaktoren vorhanden Die Aufteilung der Energieträger zeigt eine Überbewertung des Strombedarfs (im EA) Reduktion der Gebäudetechnik auf Jahresnutzungsgrade ist unumgänglich Komplexität des Gesamtmodells Datenlage hinsichtlich der Eingabeparameter für die Gebäude- als auch die Gebäudetechnikbeschreibung ist von Unsicherheiten geprägt