697 Heizungs-, Lüftungs-, Klimatechnik
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Die Bestimmung der energetischen Kennzahlen Primärenergiefaktor, Emissionsfaktor, Erneuerbare Energien Anteil und Abwärmeanteil in den Arbeitsblättern FW 309 Teile 1, 5 und 6 folgt den physikalischen Energieflüssen, d.h. wenn sich fossile und regenerative Wärme physisch in der Rohrleitung vermischen, dann ergibt sich auch bei der Berechnung der Kennzahlen ein Mischwert aus diesen beiden Energieflüssen. Branchenintern wird dieses Prinzip verkürzt mit „Ein Netz – Ein Faktor“ ausgedrückt. Damit wird hervorgehoben, dass ein Versorgungssystem mit eindeutig festgelegten Systemgrenzen allen Kunden das gleiche Produkt liefert.
Die Lieferung unterschiedlicher Produkte aus demselben Versorgungssystem mit produktbezogenen Kennzahlen ist für den Energieträger Strom durch die Stromkennzeichnung bekannt. Vergleichbare produktbezogene Kennzahlen für die Fernwärme und Fernkälte sind hingegen noch die Ausnahme. Seit einiger Zeit nimmt die Anzahl der Wärmekunden, die spezielle Produkte inkl. produktbezogener Kennzahlen nachfragen, deutlich zu. Versorgungsunternehmen, die diesem Kundenwunsch nachkommen möchten, regten beim AGFW an, zu diesem Zweck eine referenzierbare technische Regel zu erarbeiten.
Dieses Dokument stützt sich weitgehend auf die Teile 1, 5 und 6 dieser Arbeitsblattreihe. Darüber hinaus ermöglicht es die Berechnung von mehr als einem spezifischen Primärenergie- oder Emissionsfaktor für dasselbe Versorgungssystem, die jedoch zusammen wieder den Faktor nach dem Prinzip „Ein Netz, ein Faktor“ ergeben. Die verschiedenen Energieflüsse innerhalb des Systems können verschiedenen Produkten frei zugeordnet werden. Gleichwohl ergeben alle Energiemengen der so gebildeten Produkte mit ihren spezifischen Kennzahlen zusammen wieder die vollständige Bilanz über das Gesamtsystem.
Dieses Dokument ist ein Vor-Arbeitsblatt, das vom AGFW vorläufig angenommen wurde und der Öffentlichkeit zugänglich ist, damit durch seine Anwendung die notwendige Erfahrung gesammelt wird, die dann die Grundlage eines Arbeitsblattes bildet. Die Rückmeldung an AGFW ist also ausdrücklich gewünscht und sogar notwendig. Es wurde keine Entwurfsfassung mit Einspruchsfrist veröffentlicht, daher kann dieses Dokument noch nicht als anerkannter Stand der Technik angesehen werden. Die anderen Teile der Arbeitsblattreihe FW 309 bleiben von diesem Dokument unberührt.
Energetische Kennzahlen haben durch die Bewertungssystematik des Gebäudeenergiegesetzes Einfluss auf den Wettbewerb im Wärmemarkt und entfalten somit Lenkungswirkung für Investitionen. Daraus ist bei vielen betroffenen Institutionen, die mit dem Vollzug oder der Anwendung befasst sind, die Forderung entstanden, die Berechnung der energetischen Kennzahlen stärker zu formalisieren und eine angemessene Verlässlichkeit der Werte sicherzustellen. Aus dieser Forderung sind 2009 die Regelungen zu den Bescheinigungen entstanden.
Inhaltliche Änderungen gegenüber der Fassung 2023:
Die Änderungen folgen direkt aus den Änderungen in den Arbeitsblättern FW 309-5 und FW 309-6 und dem Erscheinen der beiden neuen Arbeitsblätter FW 309-8 und FW 317.
- FW 309-8 und FW 317 wurden in die Liste der optionalen Inhalte einer Bescheinigung aufgenommen.
- Die Pflichtangabe des Anteils aus fossilem Heizöl wurde gestrichen, da die zugrunde liegende KfW-Bestimmung ausgelaufen ist.
- Die Pflichtangabe des Erfüllungsgrades wurde in die Liste der optionalen Angaben verschoben, da die zugrunde liegenden §§ 34-45 GEG gestrichen wurden. Der Erfüllungsgrad wird nur noch in Ausnahmefällen benötigt.
- Die Begriffsdefinitionen wurden nicht inhaltlich, sondern nur sprachlich geringfügig verändert.
- Die Musterbescheinigungen im informativen Anhang A wurden reduziert und an die Änderungen im Abschnitt 5 angepasst.
Da sich alle Änderungen aus anderen normativen Dokumenten ergeben, hat der zuständige AGFW-Expertenkreis beschlossen, auf eine Entwurfsfassung zu verzichten und die Neuausgabe direkt als Schlussfassung zu veröffentlichen.
Seit dem ersten Erscheinen dieses Arbeitsblattes 2012 sind in verschiedenen Regelungsbereichen die Kennzahlen KWK-Deckungsanteil, Erneuerbarer Anteil und Abwärmeanteil eingeführt worden. Dadurch sind den Wärmeversorgern zusätzliche Berichtspflichten entstanden. Dieses Arbeitsblatt ermöglicht die Berechnung dieser drei Kennzahlen ohne Beschränkung auf einen bestimmten Anwendungsbereich.
Änderungen gegenüber der Fassung Juni 2023:
1) Die §§ 34 – 45 GEG wurden mit dem Inkrafttreten des GEG 2024 durch die §§ 71 bis 71p ersetzt. Der Abschnitt 6 der FW 309-5 zur Berechnung des Erfüllungsgrades ist dadurch gegenstandslos geworden. Die damit zusammenhängenden Inhalte dieses Dokumentes wurden ersatzlos gestrichen.
2) Anhang A: In Beispielrechnung 2 wurde der erneuerbare Anteil des deutschen Strommixes aktualisiert.
3) Anhang C: Die EU-Energieeffizienzrichtlinie wurde neu gefasst. Die Definition “effiziente Fernwärme und Fernkälte” wurde erweitert und befindet sich nun in Artikel 26. Der Standard-Primärenergie-faktor des Stroms in Artikel 31 beträgt nun 1,9. Dadurch wurden redaktionelle Änderungen nötig.
Da sich alle Änderungen aus Fortschreibungen externer normativer Dokumente ergeben, auf die AGFW keinen Einfluss hat, hat der zuständige AGFW-Expertenkreis beschlossen, auf eine Entwurfsfassung zu verzichten und die Neuausgabe direkt als Schlussfassung zu veröffentlichen.
Änderungen gegenüber der Fassung 2021:
- Abschnitt 1: Der Anwendungsbereich umfasst nun auch Primärenergiefaktoren,
- Redaktionelle Änderungen und Fehlerkorrekturen,
- 7.2.3.1: Neue Formel (15) für Allokationsfaktoren für mehrere Wärmeflüsse mit unterschiedlichen,
- Temperaturen aus derselben KWK-Anlage,
- 7.2.3.2: Neue Anmerkung zur Klarstellung, dass Formel (14) auch für die Arbeitswertmethode gilt,
- Neuer Unterabschnitt 7.2.6 mit der Vereinfachung, dass KWK-Wärme unter 100 °C Vorlauftemperatur,
- mit der pauschalen Aufwandszahl 0,5 bewertet werden darf,
- Anhang A wurde neu gefasst, damit zusätzliche Anwendungsbereiche wie Gesetze oder Förderprogramme,
- die eigenen Festlegungen zu Gewichtungsfaktoren machen, dieses Dokument widerspruchsfrei,
- in Bezug nehmen können,
- Anhang B.4 mit einem Berechnungsbeispiel zur Kälteversorgung wurde gestrichen.
In Deutschland wird zur Bewertung von KWK-Anlagen die Stromgutschriftmethode angewendet. Dies ist die Standardmethode dieses Arbeitsblattes und der DIN V 18599-1. Die vorliegende Fassung der FW 309-1 ist wie seine früheren Fassungen als Anwendungs- und Auslegungshilfe zu den geltenden Normen und Gesetzen konzipiert, da diese Dokumente Regelungslücken aufweisen. Das Bilanzierungsprinzip, die meisten Primärenergiefaktoren und die KWK-Bewertungsmethode wurden beibehalten.
Änderung gegenüber der Fassung 2021:
Anhang A, Tabelle A.3: In der Neufassung des Gebäudeenergiegesetzes ab dem 1.1.2023 wird ein neuer Primärenergiefaktor für netzbezogenen Strom von 1,2 für Großwärmepumpen festgelegt. Diese Festlegung wird in dieses Dokument übernommen.
A smart energy concept was designed and implemented for a cluster of 5 existing multi-family houses, which combines heat pumps, photovoltaic (PV) modules and combined heat and power units (CHP) to achieve energy- and cost-efficient operation. Measurement results of the first year of operation show that the local power generation by PV modules and CHP unit has a positive effect on the electrical self-sufficiency by reducing electricity import from the grid. In winter, when the CHP unit operates continuously for long periods, the entire electricity for the heat pump and 91 % of the total electricity demand of the neighborhood are supplied locally. In summer, only 53 % is generated within the neighborhood. The use of a specifically developed energy management system EMS is intended to further increase this share. CO2 emissions for heating and electricity of the neighborhood are evaluated and amount to 18.4 kg/(m2a). Compared to the previous energy system consisting of gas boilers (29.1 kg/(m2a)), savings of 37 % are achieved with electricity consumption from the grid being reduced by 65 %. In the second construction stage, an additional heat pump, CHP unit and PV modules will be added. The measurement results indicate that the final district energy system is likely to achieve the ambitious CO2 reduction goal of -50% and further increase the self-sufficiency of the district.
Optimization of energetic refurbishment roadmaps for multi-family buildings utilizing heat pumps
(2023)
A novel methodology for calculating optimized refurbishment roadmaps is developed in this paper. The aim of the roadmaps is to determine when and how should which component of the building envelope and heat generation system be refurbished to achieve the lowest net present value. The integrated optimization approach couples a particle swarm optimization algorithm with a dynamic building simulation of the building envelope and the heat supply system. Due to a free selection of implementation times and refurbishment depth, the optimization method achieves the lowest net present value and high CO2 reduction and is therefore an important contribution to achieve climate neutrality in the building stock.
The method is exemplarily applied to a multi-family house built in 1970. In comparison to a standard refurbishment roadmap, cost savings of 6–16 % and CO2 savings of 6–59 % are possible. The sensitivity of the refurbishment roadmap measures is analyzed on the basis of a parametric analysis. Robust optimization results are obtained with a mean refurbishment level of approx. 50 kWh/m2/a of the building envelope. The preferred heat generation system is a bivalent brine-heat pump system with a share of 70 % of the heat load being covered by the electric heat pump.
Elektrische Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für klimafreundliche Gebäude. In Mehrfamilienhäusern ist ihr Einsatz noch eine Herausforderung und entsprechend wenig verbreitet. Im Rahmen des Verbundprojekts "HEAVEN" haben Forschende nun ein Mehrquellen-Wärmepumpensystem entwickelt, das an die Anforderungen größerer Wohngebäude angepasst ist. Getestet wurde es im Rahmen des Verbundprojekts "Smartes Quartier Durlach" in einem Karlsruher Gebäude. Daten zum ersten Betriebsjahr liegen nun vor.
Diese Metadaten wurden zur Verfügung gestellt von der Literaturdatenbank RSWB®plus
Heat pumps play a central role in decarbonizing the heat supply of buildings. However, in this article, implementing heat pumps in existing buildings, a significant challenge is still presented due to high temperature requirements. In this article, a systematic analysis of the effects of heat source temperatures, maximum heat pump condenser temperatures, and system temperatures on the seasonal performance of heat pump (HP) systems is presented. The quantitative performance analysis encompasses over 50 heat pumps installed in residential buildings, revealing correlations between the building characteristics, observed temperatures, and heat pump type. The performance of an HP system retrofitted to a 30-dwelling multifamily building is presented in more detail. The bivalent HP system combines air and ground as heat sources and achieves a seasonal performance factor of 3.25 with a share of the gas boiler of 27% in its first year of operation. In these findings, the technical feasibility of retrofitting heat pumps is demonstrated in existing buildings and insights are provided into overcoming the challenges associated with high temperature requirements.
Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie der Wärmewende. Durch die Nutzbarmachung von Umweltwärme und den Antrieb mit Elektrizität, die zunehmend aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, kann die CO2-Intensität der Wärmeversorgung gesenkt werden. Eine Herausforderung besteht in der Anwendung in größeren Mehrfamilienbestandsgebäuden. Lösungsansätze und beispielhafte Umsetzungen werden hierzu vorgestellt.