3. Monatsbilanz-Verfahren nach DIN V 4108-6
3.3.6 Heizunterbrechung – Nachtabschaltung Noch umfangreicher als die Ermittlung der Wärmeströme von Glasvorbauten ist die Berechnung der Auswirkung einer Nachtabschaltung der Heizung. Diese Rechenoperationen sind nur mittels PCSimulation durchführbar und daher wird an dieser Stelle auf eine Darstellung verzichtet. Die Rechenformeln sind in Anhang C der DIN V 4108-6 dokumentiert und führen zu einem monatlichen negativen Wärmeverlust Δ Q il, der mit den monatlichen Gesamtwärmeverlusten des Gebäudes verrechnet wird. Die Größenordnung der Reduktion, die im Rahmen des EnEV Nachweises mit einer Nachtabschaltung von 7 Stunden bei Wohngebäuden angesetzt werden darf, liegt bei etwa 3 bis 5 % der Gesamtwärmeverluste. 3.3.7 Ausnutzungsgrad der Gewinne Die internen und solaren Gewinne werden durch den Ausnutzungsgrad η, der sich aus der Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes und dem Verhältnis zwischen Gewinnen und Verlusten ergibt, abgemindert. Das Monatsbilanzverfahren lässt eine pauschalierte Bewertung der Speicherfähigkeit eines Gebäudes zu oder aber die exakte Ermittlung aller im Gebäude eingesetzten effektiven Bauteilmassen. Hierzu ist es erforderlich, für die Speicherfähigkeit der raumumschließenden Flächen eine fiktive Größe die sog. Zeitkonstante τ zu ermitteln. Diese gibt die Länge der Auskühlungszeit eines Gebäudes bei 1 K Temperaturabsenkung an und wird nach Formel (24) ermittelt. Weiterhin ist der Ausnutzungsgrad wesentlich vom Gewinn/Verlustverhältnis nach Formel (23) abhängig. Die in der Grafik, Bild 3.1, als theoretisch bezeichnete Kurve stellt die obere Begrenzungslinie des Ausnutzungsgrads dar. Praktisch ist daher nur der rot markierte Bereich nutzbar. Der durchschnittliche Nutzungsgrad üblicher Massivgebäude übersteigt 95 %, bei Leichtbauten liegt er etwa 5 % niedriger [L5, R7]. Die pauschalierten Rechenansätze nach DIN V 4108-6 lauten wie folgt: Bild 3.1: Ausnutzungsgrad der Gewinne in Abhängigkeit vom Wärmegewinn-/Verlustverhältnis. 14
Ermittlung des Gewinn/Verlustverhältnisses γ: γ = (Q i + Q s )/Q l
η = 1 - γ a/(1 - γ a +1) (23)
Die Zeitkonstante ergibt sich zu: τ = Cwirk /H
[h] (24)
mit: Cwirk = 15 Wh/(m3 · K) · Ve für leichte Gebäude mit folgenden Merkmalen: - Holztafelbauart ohne massive Innenbauteile - abgehängte Decken und überwiegend leichte Trennwände - hohe Räume (Turnhallen, Museen, usw.) Cwirk = 50 Wh/(m3 · K) · Ve für schwere Gebäude mit folgenden Merkmalen: - massive Innen- und Außenbauteile ohne untergehängte Decken H
= spezifischer Wärmeverlust des Gebäudes
Der monatlich zu ermittelnde Ausnutzungsgrad η ergibt sich wie folgt:
für γ ≠ 1
(25)
für γ = 1
(26)
oder η = a /(a + 1) mit: a = 1 + (τ /16 h) Der Zahlenwerte des Ausnutzungsgrades liegen in den Sommermonaten bei 0 und in der kalten Winterzeit bei 1,0. 3.4 Ermittlung des Heizwärmebedarfs Der Jahresheizwärmebedarf Qh ergibt sich aus der Summierung der monatlichen positiven Bedarfswerte Qh,M: Q h = Σ (Ql,M - η a,M · (Q i,M + Q S,M)) [kWh] (27) Mit diesem vorläufigen Endergebnis nach DIN V 4108-6 wird der Nachweis der Anlagentechnik nach DIN V 4701-10 begonnen. Weitere Einzelheiten hierzu enthält Kapitel 8.