Die Neufassung der DIN V 18599 hat Eingang in das im Abstimmungsprozess befindliche Gebäudeenergiegesetz (GEG) gefunden. Im vorhergehenden Teil der Artikelserie wurden die Änderungen bei der Bilanzierung und Zonierung sowie bei der Bewertung der energetischen Luftaufbereitung und Beleuchtung beschrieben. Hier folgen nun die Normenteile 5 bis 8.
DIN V 18599– Teil 5: Endenergiebedarf von Heizsystemen und DIN V 18599– Teil 8: Nutz- und Endenergiebedarf von Warmwasserbereitungssystemen
Der Teil 5 der Normenreihe DIN V 18599 enthält ein Verfahren zur energetischen Bewertung von Heizsystemen in Gebäuden. Dieses baut auf der DIN V 4701-10 sowie auf der vorhandenen Methodik auf, die im Rahmen des EPBD-Mandats für die europäischen Normen erarbeitet wurde. Das betrifft beispielsweise die anlagentechnischen Bilanzierungsabschnitte Übergabe, Verteilung, Speicherung und Erzeugung. Analoges gilt für Teil 8 der Norm.
Die Teile 5 und 8 der Normenreihe DIN V 18599 wurden überarbeitet und an die neueren technischen Entwicklungen angepasst. Die wesentlichen Änderungen betreffen die im Folgenden beschriebenen Punkte.
Wärmeübergabe
Der energetische Aufwand, der durch die Wärmeübergabe an den Raum und die dort vorhandene Regelung entsteht, wird zukünftig nicht mehr durch Teilnutzungsgrade, sondern durch Temperaturabweichungen beschrieben. Damit wird das Verfahren in der DIN V 18599-5 an die Europäische Norm EN 15316-2 angeglichen.
Gas-Sorptionswärmepumpen
Der Berechnungsalgorithmus der Vornormenreihe DIN V 18599:2011 baute ausschließlich auf dem gemessenen Jahresnutzungsgrad nach VDI 4650 Blatt 2 auf. In der Neuausgabe wird bei der Berechnung des Jahresnutzungsgrades der Einfluss der Auslastung der Wärmepumpen berücksichtigt. Insbesondere bei den Adsorptionswärmepumpen im kleineren Leistungsbereich kann damit eine bessere Vorhersage der Effizienz der Geräte vorgenommen werden.
Pellet- und Hackschnitzelkessel
Die Standardwerte für Wirkungsgrade, Bereitschaftsverluste und Hilfsenergiebedarf für Pellet- und Hackschnitzelkessel wurden an aktuelle Produktkennwerte angepasst. Damit können zukünftig realistische Bedarfswerte errechnet werden, ohne produktspezifische Kennwerte einzusetzen. Außerdem wurden Kennwerte für Pellet-Brennwertkessel ergänzt.
Thermische Solarsysteme
Der Bewertungsansatz für thermische Solarsysteme wurde komplett neu gefasst. Ausgehend vom Heizwärmebedarf bei Anlagen mit Heizungsunterstützung und Warmwasserbedarf wird eine typische Dimensionierung für Kollektorfläche und Speichergröße vorgenommen und über den Kollektorwirkungsgrad der Solarertrag ermittelt. Abweichende Kollektorflächen oder Speichergrößen werden über Korrekturfaktoren berücksichtigt und dann der entsprechende Solarertrag bestimmt. Daraus ergibt sich der Energiebedarf für den ergänzenden Wärmeerzeuger. Die Standardwerte der Kollektoreigenschaften werden jetzt zusätzlich zum bisherigen Format auch bruttoflächenbezogen für Kollektoren A bis A+++ angegeben.
Elektrische Wärmepumpen
Der Berechnungsabschnitt für elektrische Wärmepumpen wurde neu strukturiert, um ihn besser verständlich zu machen. Die Neufassung ermöglicht auch die Berechnung leistungsgeregelter Sole-Wasser-Wärmepumpen. Da die monatsmittleren Betriebstemperaturen einer Wärmepumpe bei Fußbodenheizungen mit niedrigen Auslegungstemperaturen außerhalb der Prüfpunkte liegen, ist eine Extrapolation erforderlich. Um eine Überschätzung der Leistungs- bzw. Arbeitszahlen bei dieser Extrapolation zu vermeiden, wird die rechnerische Vorlauftemperatur auf einen Mindestwert von 30 °C begrenzt.
Elektrische Temperaturhaltebänder
Alternativ zu Zirkulationssystemen kann die Temperaturhaltung in Warmwasserverteilsystemen durch elektrische Temperaturhaltebänder (Begleitheizung) vorgenommen werden. Das war auch in der bisherigen DIN V 18599 berechenbar. Die Rückwirkungen, die sich auf den Wärmeerzeuger ergeben, können allerdings erst jetzt erfasst werden: Ohne Zirkulation entfällt die ständige Energieentnahme aus dem Speicher und damit das häufige Nachladen. Im Ergebnis sinkt die Rücklauftemperatur aus dem Speicher bei Nachladevorgängen. Gleichzeitig verringert sich die mittlere Temperatur des Wärmeerzeugers im Sommerbetrieb.
Wohnungsstationen für Heizung und/oder Warmwasser
Der Einsatz von Wohnungsstationen (auch Frischwasserstationen genannt) hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen, weil verstärkt Bemühungen zur Vermeidung von Legionellenwachstum getätigt wurden. Um eine Berechnung zu ermöglichen, wurde ein Abschnitt in die Norm aufgenommen, der Angaben zu mittleren Temperaturen im Verteilnetz, rechnerischer Laufzeit der Heizung und Leitungslängen enthält. Wie auch sonst üblich, kann hier mit Standardwerten oder mit produkt- bzw. objektspezifischen Daten gearbeitet werden.
Warmwasserverteilnetze
Die Standardwerte für die Temperaturen im Verteilnetz und im Warmwasserspeicher sowie für die Laufzeit der Zirkulationspumpe wurden an die jetzt üblichen Betriebsbedingungen angepasst.
Durchlauferhitzer
Gas-Durchlauferhitzer wurden neu in die Bewertung aufgenommen. Bei elektrischen Durchlauferhitzern wird in der Neuausgabe nicht mehr nach Baualter differenziert, sondern zwischen elektronisch geregelten und hydraulisch gesteuerten Geräten unterschieden. Da bei elektronisch geregelten Durchlauferhitzern die Leistung stufenlos an den jeweiligen Bedarf angepasst werden kann und die gewünschte gradgenaue Wassertemperatur bereitgestellt wird, ergeben sich hier deutliche energetische Vorteile. Die Norm enthält einen Berechnungsansatz, der mögliche Energieeinsparungen durch eine bauartbedingte Volumenstrombegrenzung quantifiziert, allerdings mit der Einschränkung, dass diese nicht für den öffentlich-rechtlichen Nachweis, sondern nur bei einer Energieberatung berücksichtigt werden dürfen.
Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser
Systeme zur passiven Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser mittels Wärmeübertrager werden in einigen Ländern wie zum Beispiel den Niederlanden häufig eingesetzt, vor allem, weil sie eine vergleichsweise kosteneffiziente Maßnahme zur Verringerung des Energieverbrauchs sind. Die Neufassung der DIN V 18599-8 ermöglicht jetzt auch für Deutschland eine energetische Bewertung.
Weitere wesentliche Änderungen
Gegenüber der Ausgabe DIN V 18599-5:2011-12 wurden darüber hinaus folgende Änderungen vorgenommen:
- Aufnahme von Standardwerten für den Deckungsanteil und für die direkte und indirekte Wärmeabgabe bei dezentralen und hydraulisch eingebundenen Einzelfeuerstätten.
- Aufteilung der Deckungsanteile bei Kombianlagen für Heizung und Trinkwassererwärmung.
- Beschreibung der Vorgehensweise bei Bestimmung der Leistungszahlen im Teillastbetrieb (analog zu drehzahlgeregelten elektrischen Wärmepumpen).
- Die Abfrage nach dem Wasserinhalt des Wärmeerzeugers entfällt.
- Korrektur der Begriffe zur Elektro-Speicherheizung.
- Gleichung zum Kollektorwirkungsgrad ergänzt, damit dieser nicht negativ wird.
- Vereinheitlichung des Belastungsfaktors in Anhang B.
- Ergänzung eines Verfahrens in Abschnitt B.9 von Teil 5 zur Berechnung der maximalen Heizleistung von Wärmepumpen bei Angabe einer Bivalenztemperatur.
- Änderung der Berechnung der maximalen Vorlauftemperatur von Wärmepumpen zur Warmwasserbereitung.
- Änderung der Standardwerte für die maximale Vorlauftemperatur zur Trinkwarmwasserbereitung.
- Ergänzung einer Beschreibung zur Vorgehensweise bei geregelten gasmotorischen Wärmepumpen.
- Ergänzung eines Berechnungsansatzes für kalte Wärmenetze als Wärmequelle für Wärmepumpen.
Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz, ITG Dresden, und Jürgen Schilling, Viessmann Werke GmbH & Co KG, Allendorf
DIN V 18599– Teil 6: Endenergiebedarf von Wohnungslüftungsanlagen und Luftheizungsanlagen für den Wohnungsbau
Teil 6 der Normenreihe liefert die Algorithmen und Kennwerte für die Berechnung des Endenergiebedarfs von Lüftungsanlagen, Luftheizungsanlagen und Kühlsystemen für den Wohnungsbau. Die aktuelle Fassung enthält gegenüber der Ausgabe DIN V 18599-5:2011-12 einige wesentliche Erweiterungen.
Neuer Algorithmus für Teillüftung
Der bisher verwendete und pauschal beschriebene Ansatz einer flächenanteiligen Berechnung aller relevanten Energiebedarfswerte führte in der Praxis zu Unklarheiten und Missverständnissen. Mit der Neuausgabe des Teils 6 wird die Teillüftung detailliert und gültig für unterschiedliche Kombinationen, z. B. aus
- freier Lüftung und ventilatorgestützter Lüftung,
- ventilatorgestützter Lüftung mit und ohne Wärmerückgewinnung,
- ventilatorgestützter Lüftung mit und ohne Bedarfsführung,
- ventilatorgestützter Lüftung mit Heizperioden- und Ganzjahresbetrieb
berechnet. Für die weitere Klarstellung wurde eine Definition der „Teillüftung“ aufgenommen.
Umstellung der Berechnung der Wärmeverluste bei der Wärmeübergabe
Die Berechnung der Wärmeverluste der Wärmeübergabe wird in den Anlagenteilen einheitlich auf ein Verfahren unter Berücksichtigung der Temperaturabweichungen im Raum (bisher mit Nutzungsgraden) umgestellt. Diese Umstellung wird im Teil 6 genutzt, um die Zahl der Kennwerte drastisch zu reduzieren und um die Anwendung zu vereinfachen.
Anpassung an Ecodesign-Richtlinie
Zur Anpassung an die Ecodesign-Richtlinie werden die Berechnungen für den Energieaufwand der Ventilatoren und für die Berücksichtigung verschiedener Frostschutzstrategien modifiziert.
Ventilatoren:
- Umstellung von bezogener Leistungsaufnahme der Ventilatoren Pel,fan auf spezifische Leistungsaufnahme der Ventilatoren SPI nach DIN EN 13142.
- Aktualisierung der Standardwerte für DC/EC-Systeme (Berücksichtigung der technologischen Weiterentwicklung).
Frostschutzstrategien:
- Erweiterung für Frostschutz durch Reduzierung des Zuluftvolumenstroms (bisher nur Abschaltung des Zuluftventilators berücksichtigt).
- Berücksichtigung von Abluft-Zuluft-Wärmepumpen mit einem zweiten Kondensator zur Luftvorwärmung.
Erweiterung der Systeme zur Wohnungskühlung
Bei der Wohnungskühlung erfolgt lediglich eine moderate Erweiterung (bei gleichzeitiger punktueller Vereinfachung) der bilanzierbaren Systeme. Zum einen werden Systeme zur Luftkühlung mit begrenzter Zulufttemperatur (Kühlgrenze) berücksichtigt, um den Aspekt der thermischen Behaglichkeit besser berücksichtigen zu können. Zum anderen erfolgt die Berechnung der Jahresarbeitszahl von Kompressions-Kältemaschinen unter Berücksichtigung des Baualters, um die Auswirkungen des technischen Fortschritts auf die Energieeffizienz erfassen zu können.
Überarbeitung des Algorithmus für Abluft-Wärmepumpen
In ventilatorgestützten Lüftungssystemen kommen heute Abluft-Wärmepumpen in unterschiedlichsten Konstellationen zum Einsatz. Typisch sind z. B.
- Abluft-Zuluft-Wärmepumpen,
- Abluft-Wasser-Wärmepumpen zur Heizungsunterstützung,
- Abluft-Wasser-Wärmepumpen zur Trinkwassererwärmung.
Sie werden gegebenenfalls mit Außenluft als zusätzlicher Wärmequelle und mit Wärmeübertragern kombiniert.
Während in den letzten Jahren der Einsatz von ungeregelten, einstufig betriebenen Wärmepumpen überwog, werden zunehmend Lösungen mit leistungsgeregelten Wärmepumpen (oft als Inverterregelung des Verdichters) angeboten.
Diese Leistungsregelung der Wärmepumpen wurde erstmalig mit der Normenfassung von 2011 der DIN V 18599 erfasst. Durch die technische Weiterentwicklung einerseits und Erfahrungen mit der Anwendung der Norm andererseits erfolgt eine komplette Überarbeitung des Berechnungsansatzes mit folgenden Zielen:
- Abgleich der Algorithmen mit Teil 5 und Teil 8.
- Nationale und europäische Messwerte als Eingabekenngrößen ermöglichen.
- Korrekte Berücksichtigung von drehzahlgeregelten Verdichtern mit variabler Priorität der Wärmenutzung (Zulufterwärmung, wasserbasierte Heizung und Trinkwassererwärmung).
- Erweiterung in der Norm der abgebildeten Systeme (z. B. bisher nur Abluft-Zuluft-Wärmepumpe nach Bild 1, neu Abluft-Zuluft-Wärmepumpe mit Außenluft als zusätzliche Wärmequelle nach Bild 2).
Die Berechnung für die Abluft-Wärmepumpen wurde überarbeitet. Deshalb wurde die Struktur der Norm im Abschnitt 9 angepasst und ist jetzt stärker auf die vorhandenen Komponenten (Wärmeübertrager, Wärmepumpe, Luftheizung) anstatt auf die Lüftungssysteme ausgerichtet.
Prof. Dr.-Ing. Thomas Hartmann, ITG Dresden
DIN V 18599– Teil 7: Endenergiebedarf von Raumlufttechnik- und Klimakältesystemen für den Nichtwohnungsbau
Teil 7 der Normenreihe DIN V 18599 beschreibt die Berechnung des Endenergiebedarfs für die Raumlufttechnik und Klimakälteerzeugung.
Ausgehend vom Nutzenergiebedarf für die Raumkühlung (Teil 2) und die Außenluftaufbereitung (Teil 3) werden Übergabe- und Verteilverluste für die Raumkühlung und RLT-Kühlung und RLT-Heizung berechnet und Randbedingungen für die Komponenten der Raumluft- und Klimakältetechnik definiert.
Gegenüber der Ausgabe DIN V 18599-7:2011-12 wurden folgende Änderungen in der Neufassung der Norm vorgenommen. Dabei ist anzumerken, dass grundsätzlich im Teil 7 keine wesentlichen Neuerungen eingearbeitet wurden, sondern die Randbedingungen an die veränderte Normen- und Verordnungslage angepasst wurden.
Randbedingungen RLT-Geräte und -Systeme
Die Schnittstellen für die Lüftungs- und Klimatechnikgeräte und -systeme wurden an die Neufassung der DIN EN 16798-3 aus dem europäischen EPBD-Mandat angepasst. Diese Norm ersetzt die bisherige DIN EN 13779 für die Planung und Ausführung der RLT-Anlagen.
Die Mindestanforderungen an RLT-Geräte (elektrische Leistungsaufnahme und Wärmerückgewinnung) sind seit dem 1. Januar 2016 durch die Ecodesign-Verordnung EU 1253/2014 neu geregelt. Die bisherigen Anforderungen der EnEV (§15) sind damit in der jetzigen Fassung so nicht mehr umsetzbar. Die Ecodesign-Verordnung hat für die betroffenen Geräte Vorrang. Weitere Details sind in der Neufassung der DIN EN 13053 für RLT-Geräte neu spezifiziert worden.
Diese Normen geben insbesondere auch eine Klarstellung zu den verschiedenen Arten der spezifischen Leistungsaufnahme der Ventilatoren (SFP intern, zusätzlich und extern), die für die energetische Bewertung eine zentrale Rolle spielen.
Klimakälteanlagen
Die Standardkennwerte für die Kälteerzeugung wurden überarbeitet und an die Mindestanforderungen der Ecodesign-Verordnung EU 2281/2016 für Kälteerzeuger angepasst. Dazu wurden ergänzende Baualtersfaktoren eingeführt und die Standardwerte um die Niedrig-GWP-Kältemittel R1234ze und R290 erweitert. Die Bewertungsmethodik für die regenerative Kühlung wurde um freie Kühlung mit Kühltürmen im Parallelbetrieb ergänzt.
Da es immer wieder Forderungen nach Vereinfachung und Kürzung der Normentexte im Kontext EnEV und DIN V 18599 gab, wurden verschiedene Standardwerte und Tabellenwerte gekürzt und gestrafft. Dies betrifft vor allem die bisher sehr differenzierten Freikühlfaktoren der Kälteerzeugung.
Für eine einfachere Festlegung der Referenzkennwerte der Kaltwasserhydraulik wurde das vereinfachte Verfahren aus dem bisherigen Anhang D leicht überarbeitet und als Hauptverfahren spezifiziert. Das ausführliche Verfahren wurde als Alternativverfahren in den Anhang D verschoben.
Claus Händel, FGK Bietigheim-Bissingen
Die Neuerungen der Teile 9 bis 11 sowie der in Vorbereitung befindliche neue Teil 12 folgen in den nächsten Ausgaben.
Die Standardwerte für Wirkungsgrade, Bereitschaftsverluste und Hilfsenergiebedarf für Pellet- und Hackschnitzelkessel wurden an aktuelle Produktkennwerte angepasst.
Die Neufassung der DIN V 18599-8 ermöglicht jetzt auch für Deutschland eine energetische Bewertung von Duschabwasser.
