S. Schlitzberger/C. Kempkes/A. Maas/M. Schäfers · Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit auf Heizwärmebedarf und thermischen Komfort
Tabelle 2. Jahres-Heizwärmebedarf in Abhängigkeit von der Wärmespeicherfähigkeit der Baukonstruktion, dem Wärmeschutzniveau und der Nutzung Table 2. Annual heating demand depending on the heat storage capacity of the constructions, the insulation level and the usage Jahresheizwärmebedarf [kWh/(m2a)] EnEV 2016 mit Nachtabsenkung
ohne Nachtabsenkung
Einfamilienhaus schwer
leicht
schwer
leicht
47,84
47,54
36,96
37,97
EH 55
32,93
33,83
26,58
27,20
EH 40
30,54
31,18
25,66
26,41
EnEV 2016
52,38
53,13
40,09
41,88
EH 55
35,50
37,14
28,14
29,47
EH 40
31,32
32,42
25,80
27,12
2.5 Meteorologie Für die dynamisch-thermische Simulation des Raumes sind meteorologische Datensätze im Jahresgang erforderlich, üblicherweise als Stundenmittelwerte für die 8760 Stunden des „Normaljahres“. Für die hier vorliegende Fragestellung, bei der feuchtetechnische Aspekte keine Rolle spielen, sind dabei mindestens die Verläufe der Außenlufttemperatur sowie jeweils der Global- und Diffusstrahlung erforderlich. Für Deutschland existieren derartige Klimadatensätze seit den 80er-Jahren [16], die im Laufe der Zeit mehrfach überarbeitet und auf geänderte Klimaverhältnisse angepasst wurden. Die aktuelle Fassung der für Deutschland verfügbaren Klimadatensätze, auch „Testreferenzjahre“ genannt, ist in [17] dokumentiert. Für Berechnungen nach der deutschen Energieeinsparverordnung [18] wird regelmäßig von einem deutschlandweiten Normklima ausgegangen, welches auf dem Klimadatensatz TRY04 [17] beruht und in etwa für Deutschland mittlere Verhältnisse repräsentiert. Den Berechnungen zu den hier vorgestellten Ergebnissen liegt ebenfalls der Klimadatensatz TRY04 zugrunde.
3 Ergebnisse für den Nutzwärmebedarf Eine Zusammenstellung sämtlicher Berechnungsvarianten der Simulationsrechnungen für den Heizwärmebedarf ohne Berücksichtigung der Heizungstechnik für die Fälle mit und ohne Nachtabschaltung findet sich in Tabelle 2. Generell ist der Nutzwärmebedarf in den betrachteten Varianten bei der schweren Bauart geringer als bei der leichten Bauart, wenn auch im Falle der Nachtabsenkung teils nur marginal. Dies heißt, dass der Einfluss der höheren Ausnutzungsmöglichkeit der solaren und internen Wärmequellen infolge der höheren Speichermasse größer ist als der Vorteil der leichten Bauart bei Berücksichtigung einer Nachtabschaltung. Tendenziell scheint dieser Umstand mit verbessertem Wärmeschutzniveau deutlicher ausgeprägt, wobei beim Niveau EH 40 neben dem baulichen Wärmeschutz Effekte durch den verringerten Lüftungswärmeverlust (WRG) zu beachten sind. Bei der leichten Bauart ergeben sich je nach Wärmeschutzniveau bei durchgehendem Heizbetrieb, also ohne Berücksichtigung einer Nachtabschaltung, die folgenden Erhöhungen des Heizwärmebedarfes gegenüber der schweren Bauart:
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Bauphysik 39 (2017), Heft 1
Mehrfamilienhaus
a) 1,4 bis 4,4 % für das freistehende Einfamilienhaus b) 4,3 bis 4,4 % für das Mehrfamilienhaus Wird eine Nachtabschaltung von 23 – 6 Uhr gemäß DIN V 18599-10 [19] berücksichtigt, reduzieren sich die Vorteile der schweren Bauart auf: a) 0,1 bis 2,7 % für das freistehende Einfamilienhaus b) 2,3 bis 2,8 % für das Mehrfamilienhaus.
4 Ergebnisse für den thermischen Komfort im Sommer Die Simulationsrechnungen wurden als Ganzjahressimulation auf Stundenbasis durchgeführt, so dass anhand der Berechnungsergebnisse auch ein Vergleich des thermischen Komforts im Sommer erfolgen kann. Eine Kühlung der Gebäude erfolgt dabei nicht, d. h. dass sich außerhalb der Zeiten, in denen eine Beheizung vorliegt, die Temperatur in den einzelnen Zonen der Gebäude infolge der inneren und äußeren Bedingungen frei einstellt. Neben den Wärmesenken bzw. -quellen über die Außenbauteile wird dabei auch die in den Bauteilmassen gespeicherte Wärme und der Wärmestrom über die Innenbauteile infolge Temperaturunterschieden in den Zonen verfahrensintern berücksichtigt. Da für beide Gebäude eine raumweise Zonierung zugrunde liegt, kann – wie für eine Bewertung des sommerlichen Komforts auch zwingend erforderlich – eine Auswertung auf Stundenbasis für einzelne Räume erfolgen. Als Bewertungsgröße sollen zunächst die z. B. auch in [14] als Anforderungsgröße heran gezogenen Übertemperaturgradstunden Gh26 ausgewertet werden. Für die 11 Zonen (Räume) des Einfamilienhauses findet sich eine Darstellung der Berechnungsergebnisse für sämtliche Berechnungsfälle, d. h. für die 3 Wärmeschutzniveaus und jeweils die Ausführung in Kalksandstein bzw. Holz in Bild 3. Der Vorteil einer schweren Bauart bei sonst gleichen Randbedingungen hinsichtlich des Komforts im Sommer wird bereits in dieser Darstellung sehr deutlich. Für die Ausführung in Kalksandstein bleiben die Gh26-Werte generell, d. h. für alle Berechnungsvarianten und in allen Räumen des Gebäudes auf einem Niveau von unter 200 Kh/a, was einem guten thermischen Komfort entspricht. Bei der Holzbauweise liegen die Werte durchweg um eine Größenordnung höher und überschreiten für einzelne Räume im Dachgeschoß den in [14] für Wohngebäude genannten Anforderungswert von 1200 Kh/a, was