Nutzenergiebedarfe für Heizen und Kühlen nach neuer DIN V 18599

147© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Bauphysik 35 (2013), Heft 3

Fachthemen

DOI: 10.1002/bapi.201310064

Mit der Neuausgabe der DIN V 18599-2 Ende 2011 ergeben sich Änderungen und Neuerungen bei der Berechnung der Nutzener-giebedarfe für Heizen und Kühlen von Wohn- und Nichtwohnge-bäuden. Diese werden zusammenfassend dargestellt, Hintergründe erläutert sowie anhand von Beispielrechnungen die Auswirkun-gen auf die energetische Bewertung von Gebäuden aufgezeigt. Die detaillierte Betrachtung umfasst die Themenbereiche saiso-naler Luftwechsel bei Wohngebäuden, bedarfsgerechte Fenster-lüftung bei Nichtwohngebäuden, Gebäudeautomation und neue Klimadatensätze.

Building energy needs for heating and cooling according to new DIN V 18599. Along with the new issue of DIN V 18599-2 at the end of year 2011 there are modifi cations and innovations concerning the calculation method of energy needs for heating and cooling in residential and non-residential buildings. These aspects will be summarised, backgrounds will be explained and the consequences for the assessment of energy effi ciency of buildings will be dis-played by using sample calculation results. The detailed refl ec-tion encloses the topic seasonal air change rate for residential buildings, demand orientated window airing for non-residential windows, building automation (energy management systems) and new climatic data sets.

1 Einleitung

Der Teil 2 „Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen“ von DIN V 18599 [1] behandelt die Bilan-zierung des Nutzenergiebedarfs für Heizen und Kühlen von Gebäuden (Heizwärme- und Kältebedarf). In einer Fortschreibung der Monatsbilanzierung des Heizwärme-bedarfs nach DIN 4108-6 [2] bzw. DIN EN 832 [3] sind in DIN V 18599-2 Anpassungen im Hinblick auf die Einbezie-hung des Kühlfalls und die besonderen Aspekte von Nicht-wohngebäuden vorgenommen worden.

Mit der Neuausgabe der DIN V 18599-2 von Dezem-ber 2011 ergeben sich Änderungen und Neuerungen bei der Berechnung der Nutzenergiebedarfe für Heizen und Kühlen von Wohn- und Nichtwohngebäuden. Diese wer-den im Folgenden zusammenfassend dargestellt und es werden Hintergründe von Berechnungsansätzen erläutert. Anhand von Beispielrechnungen werden die Auswirkun-gen auf die energetische Bewertung von Gebäuden aufge-zeigt.

2 Kurzbeschreibung der Neuerungen in DIN V 18599-2:2011-12

Einige der Neuerungen in der Normenfassung vom De-zember 2011 werden im Folgenden zusammenfassend auf-geführt und kurz beschrieben. Weitere Neuerungen wer-den in den Folgekapiteln ausführlicher erläutert und her-geleitet sowie rechnerisch untersucht.

Transmissionswärmetransferkoeffi zienten, Temperatur in angrenzenden Räumen und Temperatur-Korrektur-faktorenBeim vereinfachten Ansatz zur Ermittlung der Temperatur in angrenzenden unbeheizten Zonen mittels Fx-Werten (Temperatur-Korrekturfaktoren) wurde eine Präzisierung hinsichtlich der anzusetzenden geometrischen Randbedin-gungen bei der Bestimmung des charakteristischen Boden-plattenmaßes, d. h. die Bestimmung der Grundfl äche und des exponierten Umfangs der Bodenplatte aufgenommen. Der Verweis auf die aktuelle DIN EN ISO 13370 [4] er-folgt nun ohne Datierung, wodurch die aktuelle Ausgabe der Norm in Bezug genommen wird und einige Anpassun-gen an der Nomenklatur erfolgen.

Des Weiteren wurde der „konstruktive Wärmedurch-gangskoeffi zient“ aus DIN V 4108-6 [2] aufgenommen, der eine Regelungslücke hinsichtlich der Berechnung des U-Wertes an Erdreich grenzender Bauteile schließt.

Bestimmung des Infi ltrationsluftwechselsBei der Bestimmung der Bemessungswerte für die Luftdicht-heit ist nun bei Gebäuden mit einem Luftvolumen größer 1500 m³ der hüllfl ächenbezogene Wert q50 in Ansatz zu bringen, wodurch sich die Verhältnisse für große Gebäude besser abbilden lassen.

Die Überarbeitung der Bestimmung des Faktors zur Bewertung der Infi ltration bei mechanischer Lüftung ent-hält eine rechnerische Berücksichtigung von Außenluft-durchlässen (ALD), Korrekturen bei nicht balancierten Sys-temen (Abluft- bzw. Zuluftüberschuss) sowie die Erweite-rung auf Wohnungslüftungsanlagen.

Strahlungswärmequellen und -senken, interne Wärme- und KältequellenDie Standardwerte für Kennwerte von Gläsern und Son-nenschutzvorrichtungen in DIN V 18599-2 wurden unter

Nutzenergiebedarfe für Heizen und Kühlen nach neuer DIN V 18599Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser zur Vollendung des 65. Lebensjahres gewidmet

Anton MaasKirsten Höttges

A. Maas/K. Höttges · Nutzenergiebedarfe für Heizen und Kühlen nach neuer DIN V 18599

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tur die ausschlaggebende Größe bezüglich der Erhöhung der Fensteröff nungszeit ist, demgegenüber sind die Abhän-gigkeiten bei der Globalstrahlung und der relativen Außen-luftfeuchte nur gering und bei der Windgeschwindigkeit nicht besonders ausgeprägt, sie nehmen bis 10 m/s mini-mal zu. Die Ergebnisse treff en für Wohnungen mit und ohne Lüftungsanlagen zu. Messzeitraum war hierbei das Jahr 1985. Es ergeben sich für die Fensteröff nungszeiten Werte bis zu 30 % bei ca. 25 °C Außenlufttemperatur, dies ent-spricht rd. 7,2 h/d.

In den Untersuchungen der Passivhäuser in [9] zeigt sich ein ähnlicher Zusammenhang, ebenso wie in den Aus-wertungen weiterer Messdaten in [10].

3.2 Berechnungsansatz

Physikalischer Hintergrund der saisonalen Anpassung der Werte ist zunächst die zu beobachtende Reduzierung der Fensteröff nungsdauer mit abnehmender Außenlufttempe-ratur, aber auch eine Erhöhung erreichbarer Volumenströme bei größeren Temperaturdiff erenzen, also niedrigen Außen-lufttemperaturen. Daher wurde zunächst ein rechnerischer Ansatz für die Quantifi zierung der maximalen Luftmenge untersucht. Anschließend wurde die Fensteröff nungsdauer (Nutzereinfl uss) abhängig von den klimatischen Randbe-dingungen überlagert.

Die Quantifi zierung der Luftmenge erfolgte anhand des in [11] beschrieben Berechnungsansatzes. Bei Auswertung eines Jahresgangs ergibt sich für ein durchgehend geöff ne-tes Kippfenster ein Luftaustausch infolge von wirksamen Temperaturdiff erenzen, der in Bild 1 mit „klimabedingter Luftwechsel“ gekennzeichnet ist.

Für die Quantifi zierung des Nutzereinfl usses wurde auf einen weiteren Ansatz zurückgegriff en, welcher die klima-tischen Randbedingungen berücksichtigt und die Fenster-öff nungsdauer in Abhängigkeit von Außenlufttemperatur

Berücksichtigung der aktuellen Fassung der DIN EN 13363-1 [5] ermittelt. Darüber hinaus sind zusätzliche Kennwerte für Wärmeschutz- und Sonnenschutzgläser aufgenommen.

Hinsichtlich der Berechnung von Glasdoppelfassaden wurden Erweiterungen vorgenommen. Für Doppelfassa-den, die einen Abstand der beiden Fassaden von mehr als 50 cm aufweisen, ist ein Berechnungsansatz für die Be-stimmung des Lüftungswärmetransferkoeffi zienten be-schrieben [6].

Vor dem Hintergrund der Defi nition von Randbedin-gungen zur Berechnung des Kühlfalls auch für Wohnge-bäude können nun auch für Wohngebäude variable Son-nenschutzsysteme in Ansatz gebracht werden. Darüber hinaus können für Nichtwohngebäude Heiz- und Kühlfall mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich der Ausführung und Steuerung des Sonnenschutzes gerechnet werden. Dies ist z. B. der Fall, wenn im Sommerhalbjahr ein außen liegender Sonnenschutz und im Winterhalbjahr ein innen liegender Blendschutz zum Einsatz kommt.

Eine neu aufgenommene Rechenprozedur regelt, wie Wärme- bzw. Kälteeinträge für Werk- und Wochenendtage aufgeteilt werden können.

Erweitert ist ebenso die Behandlung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit, die dahingehend präzisiert ist, dass Einrichtungsgegenstände anrechenbar sind und auch Hallengebäude mit einem Pauschalwert hinterlegt sind.

Spezifi scher Transmissionswärmetransferkoeffi zientEin neuer normativer Anhang des Teil 2 enthält eine Defi -nition zur Bestimmung des spezifi schen, auf die wärme-übertragende Umfassungsfl äche bezogenen Transmissions-wärmeverlusts H′T, welche aus der EnEV 2007 übernom-men wurde.

HeizlastIn Anhang B wurden die Gleichungen zur Bestimmung der maximalen Heizleistung modifi ziert, um eine bessere Über-einstimmung mit den Berechnungsergebnissen nach DIN EN 12831 [7] zu erreichen.

3 Saisonaler Luftwechsel bei Wohnnutzung

Die Randbedingungen für den energetischen Luftwechsel wurden angepasst, um die Nutzung – also das Fensteröff -nungsverhalten – und den Jahresgang v. a. für Wohnge-bäude mit sehr geringem Energiebedarf besser abbilden zu können. Diese saisonale Änderung des Luftwechsels wurde bereits in verschiedenen Forschungsprojekten beobachtet und belegt, jedoch nicht quantifi ziert.

Der saisonale Ansatz beruht darauf, den anzusetzen-den Fensterluftwechsel nwin mit einem Jahresgang, also mit monatlich unterschiedlichen Werten zu versehen. Dazu wird ein Faktor eingeführt, welcher abhängig von der Außen-temperatur eine saisonale Korrektur des Fensterluftwech-sels erlaubt.

3.1 Hintergrund

Im Rahmen verschiedener Untersuchungen wurde beob-achtet, dass eine Abhängigkeit zwischen Fensteröff nungs-dauer und Außenklima besteht. Die Messergebnisse und Untersuchungen in [8] zeigen, dass die Außenlufttempera-

Bild 1. Fensterluftwechsel im Jahresgang bei durchgehend geöff netem Kippfenster (klimabedingter Luftwechsel) und unter Berücksichtigung einer relativen Fensteröff nungsdauer (resultierender Luftwechsel) [14]Fig. 1. Annual window air change rate for constantly opened bottom hung window (climate caused air change) considering a relative window opening duration (resulting air change) [14]


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der Normenreihe der DIN V 18599. Die Formelzeichen wurden umfassend überarbeitet, um einerseits zur europä-ischen Normung und andererseits zwischen den Normen-teilen eine einheitlichere Benennung zu erreichen. Bei-spiele dafür sind u. a. das Symbol für die Temperatur, wel-che nun mit θ und nicht mehr mit ϑ gekennzeichnet ist. Weitere wesentliche Änderungen betreff en z. B. die Hilfs-energie, welche nun mit W statt mit Qaux benannt wird.

3.3 Auswirkungen auf die Nutzenergiebedarfe für Heizen und Kühlen

Zur Einschätzung der quantitativen Auswirkungen auf die Bilanzierung des Nutzwärmebedarfs und des Nutzkältebe-darfs gemäß DIN V 18599-2 erfolgen Beispielrechnungen für zwei verschiedene Wohngebäude, ein Einfamilienhaus (EFH) und ein Mehrfamilienhaus (MFH). Darüber hinaus werden diese Beispielgebäude jeweils mit unterschiedlichen Wärmeschutzniveaus nach Klassen versehen. Die Luftdicht-heit wird entsprechend der Klasse variiert. Tabelle 1 gibt die angenommen Randbedingungen wieder.

Werden die Berechnungen auf beide Beispielgebäude und alle vier defi nierten Wärmeschutzniveaus angewen-det, so ergeben sich die i n Tabelle 2 u nd Tabelle 3 darge-stellten Rechenwerte für den Heizfall und den Kühlfall, d. h. Jahressumme der Nutzenergie über die Heiz-/Kühlperiode sowie die Veränderung gemäß saisonalem Ansatz bezogen auf den konstanten Jahreswert.

Die Auswertungen für den Heizfall in Tabelle 2 zei-gen, dass bei einem hohen Wärmeschutzniveau (2009++) der beabsichtigte Eff ekt auftritt – die Heizwärmebedarfs-werte für das Einfamilien- und das Mehrfamilienhaus sin-

und Windgeschwindigkeit bestimmt. Dieser wurde ent-nommen aus [12] und wurde dort von [13] übernommen. Es ergibt sich der in Bild 1 wiedergegebene Verlauf der relativen Fensteröff nungsdauer.

Zur Quantifi zierung des resultierenden saisonalen Luftwechsels wurden beide Modelle kombiniert. Werden die Ergebnisse des Modells für die Fensteröff nungsdauer auf die Berechnung der Luftmenge angewendet, so erge-ben sich die Werte für die Monatsmittelwerte des Fenster-luftwechsels i n Bild 1, gekennzeichnet mit „resultierender Luftwechsel“.

Unter Berücksichtigung des Jahresgangs „resultieren-der Luftwechsel“ wurde eine Funktion entwickelt, die es ermöglicht, den Fensterluftwechsel realistischer als mit ei-nem festen Wert über die gesamte Heizzeit zu quantifi zie-ren. Die abgeleitete, von der durchschnittlichen monatli-chen Außentemperatur abhängige Größe fwin,seasonal wird mit dem (konstanten) Fensterluftwechsel multipliziert und es resultiert ein monatlich unterschiedlicher Fensterluft-wechsel nwin,mth gemäß Gl. (1):

nwin,mth = nwin fwin,seasonal (1)

mit:nwin der mittlere tägliche Fensterluftwechsel;fwin,seasonal der Faktor für die saisonale Anpassung

fwin,seasonal = 0,04 θe + 0,8;θe die durchschnittliche monatliche Außentem-

peratur.

Für Wohngebäude ohne mechanische Lüftung werden zur Bestimmung der Wärmesenken und Wärmequellen – nicht zur Bestimmung der Zeitkonstante und nicht zur Bestim-mung der max. Heizleistung – damit nach Gl. (2) monat-lich unterschiedliche Werte des Wärmetransferkoeffi zien-ten für Fensterlüftung in Ansatz gebracht:

HV,win,mth = nwin,mth V cp,a ρa (2)

mit:nwin,mth der mittlere tägliche Fensterluftwechsel mit saiso-

naler Anpassung;V das Nettoraumvolumen;cp,a die spezifi sche Wärmekapazität von Luft;ρa die Dichte von Luft.

Der Faktor fwin,seasonal ist in Bild 2 für die Klimadaten des Referenzstandorts Potsdam nach DIN V 18599-10 [15] ab-gebildet.

Die oben aufgeführten Gleichungen zeigen zudem ei-nen weiteren Bereich von Änderungen in der Neuausgabe

Bild 2. Faktor fwin,seasonal gemäß DIN V 18599-2 für die Klimadaten des Referenzstandorts Potsdam nach DIN V 18599-10Fig. 2. Factor fwin,seasonal according to DIN V 18599-2 for climate conditions of reference location Potsdam defi ned in DIN V 18599-10

Tabelle 1. Für die Beispielrechnungen angenommene Randbedingungen verschiedener WärmeschutzniveausTable 1. Boundary conditions for diff erent levels of heat insulation for sample calculations

Wärmeschutzniveau UAW UD UG UAT UW ∆UWB g n50

[W/(m²K)] [W/(m²K)] [–] [h–1]

Bestand 1,40 0,68 0,93 3,0 2,9 0,10 0,8 6

2009 0,28 0,20 0,35 1,8 1,3 0,05 0,6 2

2009+ 0,24 0,15 0,30 1,5 1,1 0,03 0,5 2

2009++ 0,15 0,13 0,25 1,3 0,9 0,02 0,5 1



lumenstromregelung für Lüftungs- und Klimaanlagen so-wie für Fensterlüftung eingeführt. Die dafür notwendigen Größen V̇A,Geb (fl ächenbezogener Mindestaußenluftvolumen-strom für Gebäude in m³/(h · m²) und FRLT (Teilbetriebs-faktor der Gebäudebetriebszeit RLT)) sind in DIN V 18599-10 je Nutzungsprofi l defi niert.

4.1 Hintergrund

Der nutzungsbedingte Mindestaußenluftwechsel muss durch den Fensterluftwechsel und/oder mechanische Be-lüftung gedeckt werden; er ist grundsätzlich nach Gl. (3) zu bestimmen:

(3)

=nV A

VnutzA B

Dabei sind:V̇A der fl ächenbezogene Mindestaußenluftvolumenstrom

nach DIN V 18599-10, in m³/(h m²); bei Einsatz einer bedarfsabhängigen Luftvolumenstromregelung nach DIN V 18599-7 ist V̇A = V̇dc zu setzen.

AB die Bezugsfl äche der Gebäudezone, in m²;V das Nettoraumvolumen, in m³.

Für Nichtwohngebäude ohne mechanische Lüftung wird für den nutzungsbedingten Mindestaußenluftwechsel eine

ken zwischen rd. 4 und 7 %. Die Heizzeit ist für dies Wär-meschutzniveau vergleichsweise kurz, es liegt in der Zeit eine reduzierte Fensterlüftung vor und demgemäß resul-tiert auch ein entsprechend kleiner energetisch wirksamer Luftwechsel. Geringe Veränderungen (< 1 %) ergeben sich für das Bestands-Wärmeschutzniveau, für das der in bishe-rigen Berechnungsverfahren angesetzte mittlere energeti-sche Luftwechsel die saisonalen Eff ekte hinreichend gut wiedergi bt.

Tabelle 3 zeigt die Auswirkungen für den Nutzenergie-bedarf Kühlen, der im Fall eines hohen Wärmeschutzni-veaus vergleichsweise große Diff erenzen gegenüber dem konstanten Ansatz des Luftwechsels aufzeigt. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass die absoluten Werte des Nutzenergiebedarfs Kühlen relativ gering sind und dass da-von auszugehen ist, dass in der Regel keine (oder nur räum-lich begrenzte) aktive Kühlung in Wohngebäuden vorzufi n-den ist.

4 Bedarfsgerechte Fensterlüftung bei Nichtwohnnutzungen

Bei einzelnen Nutzungen von Nichtwohngebäuden wird der personenabhängige Anteil des nutzungsbedingten Min-destaußenluftvolumenstroms bei Fensterlüftung analog zur Kategorie „Präsenzmelder“ in DIN V 18599-7 [16] durch einen Teilbetriebsfaktor korrigiert. Dabei wurde für RLT-Anlagen gemäß DIN V 18599-7 eine bedarfsabhängige Vo-

Tabelle 2. Auswirkungen der saisonalen Fensterlüftung auf den Nutzenergiebedarf Heizen für verschiedene Wärmeschutz-niveaus (Einfamilienhaus EFH und Mehrfamilienhaus MFH)Table 2. Eff ects of seasonal air change rate on the building energy needs for heating regarding diff erent levels of heat insulation (single EFH and multi-storey MFH building)

Nutzenergie Wärme Qh,b

Wärmeschutzniveau Ausgabe 2007[kWh/(m²a)]

Ausgabe 2011[kWh/(m²a)]

Diff erenz[kWh/(m²a)]

Diff erenz[%]

EFH Bestand 185,8 185,0 –0,8 –0,5 %

2009 72,5 70,9 –1,6 –2,3 %

2009+ 64,1 62,5 –1,6 –2,5 %

2009++ 50,5 48,5 –2,0 –3,9 %

MFH Bestand 172,8 171,6 –1,2 –0,7 %

2009 58,9 56,4 –2,5 –4,2 %

2009+ 52,0 49,5 –2,5 –4,8 %

2009++ 39,6 36,8 –2,8 –7,1 %

Tabelle 3. Auswirkungen der saisonalen Fensterlüftung auf den Nutzenergiebedarf Kühlen für Nutzung verschiedener Wärmeschutzniveaus (Einfamilienhaus EFH und Mehrfamilienhaus MFH)Table 3. Eff ects of seasonal air change rate on the building energy needs for cooling regarding diff erent levels of heat insulation (single EFH and multi-storey MFH building)

Nutzenergie Kühlen Qc,b

Wärmeschutzniveau Ausgabe 2007[kWh/(m²a)]

Ausgabe 2011[kWh/(m²a)]

Diff erenz[kWh/(m²a)]

Diff erenz[%]

EFH Bestand 8,5 7,8 –0,7 –7,6 %

2009 6,9 5,2 –1,7 –24,7 %

2009+ 5,3 3,8 –1,5 –28,4 %

2009++ 6,6 4,6 –2,0 –31,2 %

MFH Bestand 15,8 14,6 –1,2 –7,6 %

2009 16,9 13,8 –3,1 –18,1 %

2009+ 14,2 11,2 –3,0 –21,3 %

2009++ 16,8 13,0 –3,8 –22,6 %



5 Einfl uss der Gebäudeautomation

In DIN V 18599-11 „Gebäudeautomation“ [17] werden „Güteklassen“ der Gebäudeautomation beschrieben, die mit den Größen „Summand zur Berücksichtigung der Ge-bäudeautomation ∆θEMS“ und „Faktor für adaptives An-heizen fadapt“ zu einer Beeinfl ussung der Bilanzinnentem-peratur für den Heizfall führen. Die entsprechenden Zah-

automatisierte, bedarfsgeregelte Fensterlüftung in Ansatz gebracht (Präsenzmelder nach DIN V 18599-7). Dabei wird der personenabhängige Teil des Außenluftvolumenstroms mit dem Teilbetriebsfaktor FRLT nach dem Nutzungsprofi nach DIN V 18599-10 beaufschlagt. Für diesen Fall gilt ab-weichend Gl. (4).

(4)

( )( )=

+ −n

V V V F A

Vnutz

A,Geb A A,Geb RLT B

Dabei sind:V̇A,Geb der fl ächenbezogene Mindestaußenluftvolumenstrom

für Gebäude nach DIN V 18599-10, in m³/(h m²);FRLT der Teilbetriebsfaktor der Gebäudebetriebszeit RLT

nach DIN V 18599-10.

Dies betriff t die 13 Nutzungsprofi le, welche in Bild 3 dar-gestellt sind. Dabei sind der fl ächenbezogene Mindestaußen-luftvolumenstrom V̇A sowie der resultierende Wert bei Be-rücksichtigung bedarfsgeregelter Fensterlüftung (V̇A,Geb + (V̇A – V̇A,Geb))FRLG aufgetragen. Die jeweilige prozentuale Reduktion durch Bedarfsregelung ist im Diagramm rechts aufgeführt.

4.2 Auswirkungen auf den Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen

Die Auswirkungen der bedarfsgerechten Lüftung auf den Nutzenergiebedarf Heizen und Kühlen werden anhand von drei Nutzungen – Büro, Schule und Hotel – dargestellt. Es erfolgt die Berechnung für ein Einzelraummodul, wobei die Nutzungsrandbedingungen der in DIN V 18599-10 auf-geführten Nutzungen – Einzelbüro, – Klassenzimmer, – Hotelzimmer

zugrunde gelegt sind. Die Randbedingungen des baulichen Wärmeschutzes entsprechen dem Niveau der EnEV 2009.

Die Berechnungsergebnisse in Bild 4 zeigen für den Nutzenergiebedarf Heizen, dass die Bedarfswerte zwischen rund 5 und 9 % abnehmen. Die entsprechenden Nutzener-giebedarfe Kühlen steigen jeweils um rund 4 bis 5 % an (Bild 5).

Bild 4. Auswirkungen der bedarfsgerechten Lüftung auf den Nutzenergiebedarf Heizen für verschiedene NutzungenFig. 4. Eff ects of demand orientated window airing on the building energy needs for heating regarding diff erent user profi les

Bild 5. Auswirkungen der bedarfsgerechten Lüftung auf den Nutzenergiebedarf Kühlen für verschiedene NutzungenFig. 5. Eff ects of demand orientated window airing on the building energy needs for cooling regarding diff erent user profi les

Bild 3. Einfl uss der bedarfsgeregelten Fensterlüftung auf den fl ächenbezogenen VolumenstromFig. 3. Impact of demand orientated window airing on the volume fl ow rate per unit area



Dabei sind:τ die Auskühlzeitkonstante der Gebäudezone;fadapt der Faktor für adaptiven Betrieb (Gebäudeautoma-

tion) nach DIN V 18599-10.

5.2 Auswirkungen auf den Nutzenergiebedarf für Heizen

Die Auswirkungen der Gebäudeautomation auf den Nutz-energiebedarf Heizen werden anhand der zuvor behandel-ten Nutzungen Wohnen (Einfamilien- und Mehrfamilien-haus) und der drei beschriebenen Nutzungen der Nicht-wohngebäude vorgenommen. Bild 6 zeigt die Berechnungs-ergebnisse wiederum in Form der Gegenüberstellung der unterschiedlichen Normenfassungen. Es wird deutlich, dass die Automationsklasse C zu keinen Veränderungen führt. D. h., mit der Klasse C wird der Automationsgrad beschrie-ben, der in den Normenausgaben 2007 und 2009 standard-mäßig hinterlegt ist. Für die Automationsklassen B und A sind Reduktionen der Bedarfswerte zu verzeichnen, die zwischen rd. 3 und 9 % liegen. Beim Nutzungstyp „Hotel“ ist keine Reduktion des Nutzenergiebedarfs Heizen zu ver-zeichnen, da standardmäßig für diese Nutzungen kein Ab-senkbetrieb vorgesehen ist.

lenwerte für ∆θEMS und fadapt sind in DIN V 18599-10 aufgenommen.

5.1 Berechnungsansatz

In der zu bilanzierenden Zone ist ausgehend von einer Raum-Solltemperatur θi,h,soll (aus DIN V 18599-10) die Bilanz-Innentemperatur für den Heizfall θi,h unter Berück-sichtigung von räumlich und/oder zeitlich eingeschränktem Heizbetrieb zu bestimmen. Bei zeitlich eingeschränktem Heizbetrieb (Nachtabsenkung bzw. -abschaltung) resultie-ren monatlich unterschiedliche Bilanz-Innentemperaturen. Ein räumlich eingeschränkter Heizbetrieb ist mit den Re-chenansätzen in DIN V 18599-2 nur für Wohngebäude vor-gesehen. Für Nichtwohngebäude ist eine räumliche Teilbe-heizung über eine entsprechende Zonierung zu erfassen.

Für die Ermittlung der maximalen Heizleistung in der Gebäudezone (benötigt in DIN V 18599-5 bis DIN V 18599-9) wird die erforderliche Minimaltemperatur θi,h,min mit 20 °C festgelegt (aus DIN V 18599-10). Dieser Wert entspricht der Auslegungstemperatur (Norm-Innentempe-ratur) für Nichtwohngebäude – und den meisten Räumen bei Wohnnutzung – gemäß DIN EN 12831 [7].

Die Bilanz-Innentemperatur für Tage mit Nutzungs-zeit (Arbeitstage) ergibt sich monatsweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur und vom Summanden zur Be-rücksichtigung der Gebäudeautomation. Mindestens ist je-doch der zeitlich gewichtete Mittelwert der Temperatur bei Normalbetrieb und bei maximaler Temperaturabsenkung nachts mit ∆θi,NA nach DIN V 18599-10 in die Bilanzglei-chungen einzusetzen.

(5)maxf

t

24 hi,h

i,h,soll EMS NA i,h,soll e

i,h,soll i,NANA

( )θ =

θ + θ − θ − θ

θ − θ

Dabei sind:fNA der Korrekturfaktor für eingeschränkten Heizbe-

trieb während der Nacht nach Gl. (6) bzw. (7);θi,h,soll die mittlere Innentemperatur nach DIN V 18599-10

im normalen Heizbetrieb;θe der Monatsmittelwert der Außentemperatur;∆θi,NA die zulässige Absenkung der Innentemperatur nach

DIN V 18599-10 für den reduzierten Betrieb;tNA die tägliche Dauer im reduzierten Heizbetrieb (d. h.,

der Aufheizbetrieb zählt zur Betriebszeit) (tNA = 24 h – th,op,d; mit th,op,d tägliche Betriebsdauer der Heizung nach DIN V 18599-10);

∆θEMS der Summand zur Berücksichtigung der Gebäude-automation nach DIN V 18599-10.

Der Korrekturfaktor fNA ist wie folgt zu berechnen:

1. bei Absenkbetrieb:

(6)= − τ

f 0,13t

24 hexp

250hfNA

NAadapt

2. bei Heizungsabschaltung:

(7)= − τ

f 0,26t

24 hexp

250hfNA

NAadapt

Bild 6. Auswirkungen der Gebäudeautomation auf den Nutzenergiebedarf Heizen für unterschiedliche Nutzung und verschiedene Klassen der GebäudeautomationFig. 6. Eff ects of building automation on the building energy needs for heating regarding diff erent user profi les and diff er-ent qualities of the building management system

6 Berücksichtigung neuer Klimadaten6.1 Hintergrund

Im März 2011 wurden vom Deutschen Wetterdienst (DWD) neue Testreferenzjahre (TRY) für Deutschland bereitgestellt. Die aufgrund der sich verändernden klimatischen Verhält-nisse erforderlichen Fortschreibungen sowie die Einfüh-rung weiterer Funktionalitäten, wie die Bewertung der städ-tischen Wärmeinsel und der Korrektur einer Höhenlage, sind in die Überarbeitung der TRY eingefl ossen. Vor dem Hintergrund der neu vorgelegten Testreferenzjahre war es erforderlich, eine Auswahl des neuen „Referenzstandortes Deutschland“ zu treff en. Dies zum einen vor dem Hinter-grund der geänderten Klimadaten und auch vor dem Hin-tergrund, dass der bisherige Referenzstandort Deutschland auf dem Testreferenzjahr „Würzburg“ basierte, welches nun nicht mehr explizit (mit diesem Standort) in den Testrefe-renzjahren vertreten ist.



denen Nutzungstypen der Wohngebäude der Heizwärme-bedarf für alle neuen Klimaregionen sowie für das Referenz-klima 2007, welches in der Ausgabe 2011 durch die Klima-region 4 mit Referenzort Potsdam abgelöst wird, aufgetragen.

Den Berechnungen hinterlegt ist ein Wärmeschutz-niveau, welches sich an der Ausführung des KfW Effi zienz-haus 40 orientiert. Der Vergleich aller 15 neuen Klima-regionen mit dem Referenzklima der Ausgabe 2007 zeigt eine Bandbreite von rd. –30 % (Region 12 – Mannheim) bis +60 % (Region 11 – Fichtelberg).

7 Ausblick

Im Zuge der allgemeinen Fortschreibung der Normenreihe „Energetische Bewertung von Gebäuden“ sind für die Wei-terentwicklung des hier beschriebenen Normenteils 2 – ohne Anspruch auf Vollständigkeit – nachstehende Aspekte zu nennen: – Es sollten Untersuchungen zu möglichen Modifi katio-

nen des Berechnungsansatzes für den Nutzenergiebedarf Kühlen vorgenommen werden. Hierbei wäre es wün-schenswert, den (positiven) Eff ekt einer Nachtkühlung abbilden zu können. Weiterhin sind die mit aktuellem Ansatz resultierenden Ergebnisse eines (generell) anstei-genden Kühlkältebedarfs bei verbessertem Wärmeschutz oder auch reduziertem Fensterluftwechsel – s. Abschn. 4 dieses Artikels – unbefriedigend.

– Im Zusammenhang mit der Bilanzierung des Nutzener-giebedarfs Kühlung sollte die Möglichkeit geschaff en werden, Temperaturen angrenzender Zonen über Tempe-ratur-Korrekturfaktoren (Fx-Werte) bestimmen zu können.

– Die energetische Wirkung temporärer Wärmeschutzmaß-nahmen sollte quantifi ziert werden können.

– Schaltbare Gläser sollten mit geeigneten Kennwerten in der Norm hinterlegt werden (dies gilt auch für DIN V 18599-4).

– Hinsichtlich der Bestimmung der wirksamen Wärmespei-cherfähigkeit sollte eine Möglichkeit zur Berücksichti-gung von Phasenwechselmaterialien aufgenommen wer-den.

Die Untersuchung zur Auswahl eines geeigneten mi tt-leren Testreferenzjahres erfolgte so, dass im Rahmen von thermischen Gebäudesimulationen Nutzenergiebedarfe Heizen mit Zugrundlegung unterschiedlicher Geometrie und Nutzungsrandbedingungen, die Wohn- und Büronut-zungen repräsentieren, ermittelt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass das Testreferenzjahr 04 mit dem Referenzort „Potsdam“ hinsichtlich der resultierenden Nutzenergiebe-darfe für Heizen mittlere Verhältnisse aufweist, bezogen auf die untersuchten 15 Testreferenzjahre. In der Neufas-sung der DIN V 18599 ist daher der Referenzort Potsdam (Region 4) als Referenzklima festgelegt [18].

6.2 Auswirkungen auf den Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen

Die Auswirkungen der neuen Klimadaten in DIN V 18599-10 auf den Nutzenergiebedarf Heizen zeigen, dass durch-weg für alle betrachteten Gebäudenutzungen eine Reduk-tion des Energiebedarfs einher geht (Bild 7). Diese liegen bei den Nutzungen der Nichtwohngebäude bei im Mittel 1,5 und 4 % bei den Wohnnutzungen. Die Nutzenergiebe-darfe Kühlen sinken bei den Nichtwohnnutzungen um rd. 4 bis 7 %; bei den Wohnnutzungen steigen die Werte um ca. 2 bis 5 % (Bild 8).

Die Bandbreite der Streuung der Ergebnisse für die 15 Klimaregionen sowie ein Vergleich zur Ausgabe 2007 der Norm ist in Bild 9 aufgezeigt. Dort ist für die verschie-

Bild 7. Auswirkungen der neuen Klimadaten auf den Nutz-energiebedarf Heizen für unterschiedliche NutzungenFig. 7. Eff ects of new climatic data sets on the building energy needs for heating regarding diff erent user profi les

Bild 8. Auswirkungen der neuen Klimadaten auf den Nutz-energiebedarf Kühlen für unterschiedliche NutzungenFig. 8. Eff ects of new climatic data sets on the building energy needs for cooling regarding diff erent user profi les

Bild 9. Auswirkungen der neuen Klimaregionen auf den Nutzenergiebedarf Heizen für unterschiedliche Nutzungen (Einfamilienhaus EFH und Mehrfamilienhaus MFH)Fig. 9. Eff ects of new climatic data regions on the building energy needs for heating regarding diff erent user profi les (single EFH and multi-storey MFH building)



[12] Hartmann, T. et al.: Bedarfslüftung im Wohnungsbau. Ab-schlussbericht. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, 2001.

[13] Haberda, F., Trepte, L.: Das Lüftungsverhalten der Bewoh-ner von Wohngebäuden. Zusammenfassung der Ergebnisse des Projekts Annex 8, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, 1988.

[14] Maas, A., Höttges, K., Klauß, S., Stiegel, H.: Auswirkung des Einsatzes der DIN V 18599 auf die energetische Bewer-tung von Wohngebäuden – Refl exion der Berechnungsan-sätze. Abschlussbericht. Forschungsinitiative Zukunft Bau F 2817. Fraunhofer IRB Verlag, 2012.

[15] DIN V 18599-10:2011-12 Energetische Bewertung von Ge-bäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebe-darfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 10: Nutzungsrandbedingungen, Klimada-ten.

[16] DIN V 18599-7:2011-12 Energetische Bewertung von Ge-bäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebe-darfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 7: Endenergiebedarf von Raumlufttechnik- und Klimakältesystemen für den Nichtwohnungsbau.

[17] DIN V 18599-11:2011-12 Energetische Bewertung von Ge-bäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebe-darfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 11: Gebäudeautomation.

[18] Maas, A., Erhorn, H., Lüking, R.-M., Oschatz, B., Schiller, H. in BMVBS (Hrsg.): Untersuchung zur weiteren Verschär-fung der energetischen Anforderungen an Gebäude mit der EnEV 2012 – Anforderungsmethodik, Regelwerk und Wirt-schaftlichkeit. BMVBS-Online-Publikation 05/2012.

Autoren dieses Beitrages:Univ.-Prof. Dr.-Ing. Anton Maas, Universität Kassel, Fachgebiet Bauphysik, Gottschalkstr. 28, 34109 KasselDipl.-Ing. Kirsten Höttges, Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP), Abt. Energiesysteme, Gottschalkstr. 28a, 34127 Kassel

Literatur

[1] DIN V 18599-2:2011-12 Energetische Bewertung von Ge-bäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebe-darfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 2: Nutzenergiebedarf für Heizen und Küh-len von Gebäudezonen.

[2] DIN V 4108-6:2003-06 Wärmeschutz und Energieeinspa-rung in Gebäuden. Berechnung des Jahres-Heizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs.

[3] DIN EN 832:2003-06 Wärmetechnisches Verhalten von Ge-bäuden – Berechnung des Heizenergiebedarfs; Wohngebäude.

[4] DIN EN ISO 13370:2008-04 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmeübertragung über das Erdreich – Be-rechnungsverfahren.

[5] DIN EN 13363-1:2007-09 Sonnenschutzeinrichtungen in Kombination mit Verglasungen. Berechnung der Solarstrah-lung und des Lichttransmissionsgrades. Teil 1: Vereinfachtes Verfahren.

[6] Heusler, I., Sinnesbichler, H., Erhorn, H., Nimtsch, A.: Erar-beitung einer vereinfachten Berechnungsmethode für Glas-Doppelfassaden für die Integration in DIN V 18599. Abschluss-bericht zum BBR Forschungsvorhaben (AZ.: 10.08.18.7-06.34) im Rahmen der Forschungsinitiative „Zukunft Bau“, Holzkir-chen, 2008.

[7] DIN EN 12831 Bbl. 1:2008-07 Heizsysteme in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast – nationaler Anhang NA.

[8] Erhorn, H., Reiß, J.: Lüftungsverhalten in Wohnungen. EnEV aktuell (2010), Heft 2, S. 20–22. Beuth Verlag, 2010.

[9] Institut für Wohnen und Umwelt IWU: Wohnen in Passiv- und Niedrigenergiehäusern. Teilbericht Bauprojekt, messtech-nische Auswertung, Energiebilanzen und Analyse des Nutzer-einfl usses, Darmstadt, 2003.

[10] Hausladen, G., Wimmer, A., Kaiser, J.: Technikakzeptanz im Niedrigenergiehaus – Abschlussbericht, Universität Kassel, 2002.

[11] Maas, A.: Experimentelle Quantifi zierung des Luftwechsels bei Fensterlüftung. Dissertation, Universität Gesamthochschule Kassel, 1995.

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Nutzenergiebedarfe für Heizen und Kühlen nach neuer DIN V 18599