Bei neuen Hybridheizungssystemen sowie bei allen bivalenten bzw. multivalenten Anlagen stellt sich die Frage der sachgerechten Darstellung in der Energiebilanz. Konkrete Fragestellungen bzw. Aufgaben der Energieeffizienz-Experten sind
- Bestimmung der Deckungsanteile der Wärmeerzeuger
- korrekte Abbildung in der jeweiligen Bilanzierungsnorm
- Dokumentation der Ansätze
Im Regelfall lassen sich neue Hybridsysteme mit den Bilanzierungsnormen der EnEV gut abbilden. Dazu zählen z. B. sogenannte Hybridwärmepumpen (meist als Gerätekombination aus Luft/Wasser-Wärmepumpe und Gas-Brennwertkessel) oder Wärmepumpen-Kompaktgeräte (Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und integrierter Wärmepumpe).
Folgende „klassischen“ bivalenten Systeme werden häufig in Effizienzhauskonzepten angewendet und fallen in der Qualitätssicherung immer wieder auf:
- Einbindung von Solarthermie
- BHKW/KWK mit Spitzenlasterzeuger
- Spezialfall KWK: Brennstoffzellenheizung
Im „Infoblatt – Liste der Technischen FAQ“ gibt die KfW Hilfestellungen, was bei der Aufstellung der Energiebilanz zum Nachweis eines KfW-Effizienzhauses für diese Anlagenkonzepte zu beachten ist. Im Folgenden werden diese erläutert.
Deckungsanteile von Solaranlagen
Heizungsunterstützung
Bei Berechnungen der Kollektorfläche nach DIN V 4108-6 / DIN V 4701-10 kann der Deckungsanteil einer Solaranlage für die Heizungsunterstützung nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5.3.4.1.3 ohne gesonderten Nachweis 10 % betragen, sofern die Kollektorfläche (Apertur) mindestens das 1,8-fache der Standardkollektorfläche AC für die Trinkwassererwärmung nach DIN V 4701-10 Tabelle 5.1-10 beträgt. Auf Basis der Nutzfläche AN ist die Standardkollektorfläche für Flachkollektoren auf AC = 0,09 × AN0,8 festgelegt, für Röhrenkollektoren auf AC = 0,066 × AN0,8.
Beispiel: Bei einer Nutzfläche von 200 m² beträgt die Standardkollektorfläche für einen Flachkollektor 6,2 m². Demnach sind mindestens 1,8 × 6,2 m² = 11,2 m² Kollektorfläche für Heizungsunterstützung notwendig.
Entsprechend darf bei diesem Ansatz zur Ermittlung des Deckungsanteils für die solare Trinkwarmwassererwärmung nur die 1,0-fache Kollektorfläche AC nach Tabelle 5.1-10 angesetzt werden bzw. die Kollektorfläche, die nach Abzug der 0,8-fachen Kollektorfläche für Heizung verbleibt.
In allen anderen Fällen müssen bei Berechnungen nach DIN V 4701-10 die Deckungsanteile einer Solaranlage für die Heizungsunterstützung anhand einer solarthermischen Simulation ermittelt und dokumentiert werden. Einer solarthermischen Simulation sind dabei folgende Randbedingungen nach EnEV und DIN V 4701-10 zugrunde zu legen:
- Referenzstandort Potsdam
- Heizgrenze 10 °C
- Wärmebedarf für Trinkwasser QTW 12,5 kWh/(m²a)
- Warmwasser-Temperatur 50 °C
Die Anlagenkomponenten sind wie bei der Bilanzierung anzusetzen. Der angesetzte Wärmebedarf für Heizung und Trinkwarmwasser muss dem Bilanzierungsergebnis nach DIN V 4108-6 unter Berücksichtigung der Verluste und Gewinne für die Verteilung, Speicherung und Erzeugung gemäß DIN 4701-10 entsprechen.
Bei solarthermischen Simulationen sind die Deckungsanteile für Trinkwarmwasser und für Heizung getrennt auszuweisen. Eine Mischrechnung ist unzulässig. Es darf nicht gleichzeitig ein Deckungsanteil zur Heizungsunterstützung nach einer solarthermischen Simulation und ein Deckungsanteil zur Trinkwarmwassererwärmung nach einer Berechnung gemäß DIN V 4701-10 berücksichtigt werden.
Trinkwarmwasserbereitung
Der Deckungsanteil einer Solaranlage zur Trinkwassererwärmung kann alternativ mit drei verschiedenen Verfahren ermittelt werden:
- Pauschaler Ansatz nach DIN V 4701-10, Tabelle C.1-4a, Zeile 1 auf Basis der Standardwerte nach Tabelle 5.1-10 (z. B. Standardkollektorfläche AC, Neigung und Ausrichtung)
- Detaillierte Berechnung und Dokumentation der Deckungsanteile auf Basis der geplanten Solaranlage (wie z. B. für die geplante Kollektorfläche) nach Abschnitt 5.1.4.1.1 der DIN V 4701-10
- Solarthermische Simulation mit den oben genannten Randbedingungen nach EnEV und DIN V 4701-10.
Abbildung eines BHKW
Bei einer Berechnung nach DIN V 4701-10 ist Wärme, die innerhalb des Gebäudes durch Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt wird, wie Wärme aus einer außerhalb des Gebäudes angeordneten Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung zu behandeln. Eine Wärmeversorgung über ein BHKW aus KWK-Anlage und Spitzenlasterzeuger, im Gebäude eingebaut, ist insgesamt als ein „Nah-/Fernwärme“-System zu betrachten (Abb. 1).
Als Primärenergiefaktor für das Wärmenetz ist der Tabellenwert nach DIN V 18599-1:2011-12 anzusetzen. Wenn der Anteil der reinen KWK an der Wärmeerzeugung mindestens 70 % beträgt (Anteil Spitzenlasterzeuger höchstens 30 %), kann als Primärenergiefaktor der Tabellenwert für „Nah-/Fernwärme aus KWK“ (fP = 0,7) angesetzt werden.
Liegt der KWK-Anteil unter 70 %, wäre der Tabellenwert für „Nah-/Fernwärme aus Heizwerken“ anzusetzen. Da dieser zu ungünstigen Werten führt, kann für ein KfW-Effizienzhaus anhand eines Ersatzsystems wie folgt vorgegangen werden, um dennoch den Tabellenwert für „Nah-/ Fernwärme aus KWK“ verwenden zu können: Es kann als Ersatzsystem ein bivalentes System aus „Nah-/Fernwärme aus KWK“ (fP = 0,7) und Spitzenlasterzeuger (z. B. Gas-Brennwertkessel (fP = 1,1)) angesetzt werden. Die Deckungsanteile dieser bivalenten Anlage können mit folgender Formel für die Kollektorfläche berechtnet werden
Deckungsanteil „Nah-/Fernwärme aus KWK“ = (10 / 7) × Anteil KWK
Beispiel (siehe Abb. 2): Der Anteil der KWK an der Wärmeerzeugung beträgt 50 %. Der für das bivalente Ersatzsystem anzusetzende Deckungsanteil „Nah-/Fernwärme aus KWK“ (fP = 0,7) beträgt danach 71 %. Der Spitzenlasterzeuger ist folglich mit einem Anteil von 29 % in der Bilanzierung zusätzlich zu berücksichtigen (z. B. Gas-Brennwertkessel mit fP = 1,1).
Alternativ darf ein nach DIN V 18599 oder DIN V 4701-10 detailliert berechneter Primärenergiefaktor für das Wärmenetz verwendet werden.
Wenn Produkt- und Planungskennwerte des Herstellers für die reine KWK bekannt sind, kann ein bivalentes System wie folgt angesetzt werden:
- KWK-Modul als „Nah-/Fernwärme“ mit fP laut Hersteller und mit berechnetem Deckungsanteil: x %.
- Spitzenlast-Wärmeerzeuger (z. B. Gas-Brennwertkessel, fP=1,1) mit Deckungsanteil: 100 % – x %
Bei Berechnungen nach DIN V 18599 ist eine zum Gebäude gehörige KWK-Anlage gemäß Anlage 1 Abschnitt 2.1.1 EnEV nach DIN V 18599-9: 2011-12 Abschnitt 5.1.7 Verfahren B zu berechnen. Danach ist analog zu einer Wärmelieferung über ein „Nah-/Fernwärme“-System die von der KWK-Anlage gelieferte Wärme zu bilanzieren und ein zugehöriger Primärenergiefaktor zu ermitteln.
Bewertung von Brennstoffzellen als spezielle Form der KWK
Brennstoffzellen-Heizgeräte sind in DIN V 4701-10:2003-08 und DIN V 18599:2011-12 nicht beschrieben und können somit nicht nach diesen Normen bewertet werden.
Die energetische Bewertung von Brennstoffzellen im Rahmen der EnEV kann nach DIN SPEC 32737:2014-12 „Energetische Bewertung gebäudetechnischer Anlagen – Brennstoffzellen“ erfolgen. Das Bewertungsverfahren nach DIN SPEC 32737 gilt für wärmegeführt betriebene Brennstoffzellen mit einer thermischen Leistung zwischen 0,3 kW und 5 kW. Brennstoffzellen sind als spezielle Form der KWK zu betrachten. Die Wärmeversorgung über eine Brennstoffzelle ist daher in der Bilanzierung als „Nah-/Fernwärme aus KWK“ abzubilden und mit dem zugehörigen Primärenergiefaktor zu bewerten.
Für die energetische Bewertung von Brennstoffzellen nach DIN SPEC 32737 steht eine Arbeitshilfe zur Verfügung, die bei dem Nachweis für ein KfW-Effizienzhaus genutzt werden kann: bit.ly/geb1459
1 Eine Wärmeversorgung über ein BHKW aus KWK-Anlage und Spitzenlasterzeuger, im Gebäude eingebaut, ist insgesamt als ein „Nah-/Fernwärme“-System abzubilden.
2 Liegt der KWK-Anteil unter 70 %, kann bei dem Nachweis für ein KfW-Effizienzhaus als Ersatzsystem ein bivalentes System aus „Nah-/Fernwärme aus KWK“ und Spitzenlasterzeuger angesetzt werden. Die Deckungsanteile sind anhand einer Formel zu ermitteln: Deckungsanteil „Nah-/Fernwärme aus KWK“ = 10 / 7 × Anteil KWK.
