Energiesparendes Bauen: Vereinfachung der Berechnungsmethodik nach DIN V 18599

Die Vornormenreihe DIN V 18599 beschreibt ein Verfahren zur Bewertung des Energiebedarfes von Gebäuden zur Heizung, Warmwasserbereitung, raumlufttechnischen Konditionierung und Beleuchtung unter definierten Nutzungsbedingungen. Das detaillierte Berechnungsverfahren wurde auf Kennwerte hin untersucht, welche einen geringen Bilanzeinfluss haben und/oder schwer zu ermitteln bzw. zum Zeitpunkt der Energiebedarfsberechnung nicht verfügbar sind. Für diese wurden Vorschläge zur Vereinfachung in der DIN V 18599 erarbeitet.Projektlaufzeit: Juli 2017 - April 2018

Ausgangslage

Energiebedarfsberechnungen für Wohn- und Nichtwohngebäude im Rahmen der Energieausweiserstellung nach Energieeinsparverordnung (EnEV) erfolgen mit dem Berechnungsverfahren nach DIN V 18599. Alternativ ist für Wohngebäude eine Berechnung nach DIN V 4108-6: 2003-06 und DIN V 4701-10: 2003-08 möglich.

Das umfassende, sehr detaillierte Berechnungsverfahren nach DIN V 18599 berücksichtigt zum Teil auch Effekte, welche für die praktische Gebäudeoptimierung keinen relevanten Einfluss auf das Gesamtergebnis haben. Dem stehen Kenngrößen gegenüber, die bei vielen Gebäuden – in Einklang mit der Norm – oftmals mit einer groben Näherung angenommen werden.

Ziel

Ziel der Untersuchung war es, Vereinfachungen für Eingabegrößen zu schaffen, welche einen geringen Bilanzeinfluss haben und/oder schwer zu ermitteln bzw. zum Zeitpunkt der Energiebedarfsberechnung nicht verfügbar sind.

Auftragnehmer des Forschungsvorhabens war das ITG Institut für Technische Gebäudeausrüstung, Dresden in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser GmbH, Kassel.

Konzept

Um den Einfluss einzelner Kennwerte auf den End-, Hilfs- und Primärenergiebedarf zu untersuchen, wurden energetische Vergleichsrechnungen anhand von sieben Modellgebäuden durchgeführt:

1. Einfamilienhaus, klein mit Keller
2. Büro klein, nicht gekühlt
3. Büro groß, gekühlt
4. Schule, klein
5. Hotel groß, gekühlt
6. Verbrauchermarkt
7. Fertigungshalle

Zunächst wurden Eingangsparameter identifiziert, welche durch bisher zulässige Variation (zum Beispiel durch Verwendung von Standardwerten oder Produktkennwerten) einen hohen Einfluss auf den End- und Primärenergiebedarf aufweisen. Aus der Bandbreite der Ergebnisse ist erkenntlich, welche Ergebnisschwankungen bisher zulässig und akzeptiert sind.

Im nächsten Schritt wurden je Gewerk Kennwerte untersucht, welche mindestens eines der folgenden Kriterien erfüllen:

• vermutet geringer Bilanzeinfluss auf End-, Hilfs- und/oder Primärenergiebedarf
• Kennwert ist schwer zu ermitteln
• Kennwert ist zum Zeitpunkt der Berechnung nicht verfügbar
• kein Standardwert verfügbar

Für die identifizierten Kennwerte wurden die bisherige Vorgehensweise im Berechnungsgang und die ggf. vorhandenen Probleme erläutert. Der Einfluss auf die Energiebilanz wurde ausgewiesen und ein Vereinfachungsvorschlag abgeleitet. Soweit möglich, wurden weitere Blattautoren der einzelnen Normenteile der DIN V 18599 einbezogen.

Ergebnisse

Aus den Untersuchungen wurden für folgende Eingabegrößen oder Berechnungsalgorithmen Vorschläge zur Vereinfachung in einer aktualisierten DIN V 18599 abgeleitet:

• Solare Wärmegewinne über opake Bauteile
• Vereinfachter Ansatz für die mittlere Temperatur in ungekühlten Zonen (Kühlfall)
• Druckverhältniszahl fp bei Anlagen mit variablem Volumenstrom
• Indirekte Verdunstungskühlung
• Ermittlung Hilfsenergiebedarf Heizung: Wasserinhalt des Kessels
• Eigenschaften der Wärmeübergabesysteme bei der Bewertung von Wärmepumpen
• Standardwerte Brennwertkessel
• Hilfsenergieaufwand Raumkühlung
• Endenergie Rückkühlung
• Sonstige Hilfsenergien (Nebenantriebe) - Antrieb Rotor
• Kälteversorgung Raumkühlung
• Freie Kühlung
• Hilfsenergie Kühl- und Kaltwasserverteilung

Weiterhin wird ein Berechnungsalgorithmus, welcher innere Wärmequellen und Wärmesenken ohne Iteration berücksichtigt, als wesentliche Vereinfachung gesehen. Wie eine zukünftige Umsetzung erfolgen könnte, war nicht Bestandteil der Untersuchung.

In der Energieeinsparverordnung EnEV erfolgt eine ausführliche Beschreibung der Referenzgebäude für Wohn- und Nichtwohngebäude. Durch die Nutzung der zuvor vorgeschlagenen Vereinfachungen können detaillierte Beschreibungen bei der Raumkühlung und Kälteerzeugung im Nichtwohngebäudebereich entfallen.

Die Normenreihe DIN V 18599 erfährt eine ständige Weiterentwicklung mit neuen technischen Lösungen und damit neu aufzunehmenden Kennwerten. Damit es sinnvoll ist, einen oder mehrere neue Kennwerte zu integrieren, wurde ein Mindest-Bilanzeinfluss vorgeschlagen. Für neu aufzunehmende Kennwerte ist damit künftig der Bilanzeinfluss und gleichzeitig der Aufwand der Ermittlung der Kennwerte zu prüfen und zu dokumentieren.

Die Vorschläge zur Vereinfachung wurden dem DIN-Normenausschuss vorgelegt.