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IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 3/2000, Seite 22 ff.

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SANITÄRTECHNIK

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Der Nutzenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung und der Energieaufwand für die Nutzenübergabe

Berechnung des Nutzenergiebedarfs nach der VDI 2067 Blatt 12, Nutzenübergabe und ihre Einflussgrößen

Klaus Rudat*

Der Entwurf für die VDI-Richtlinie 2067 Blatt 12 ist zum Weißdruck verabschiedet. Das Blatt 12 befasst sich ausschließlich mit dem Nutzenergiebedarf an den Entnahmestellen; die Berechnung des Energieaufwandes für die Nutzenübergabe - also die Ermittlung sämtlicher Systemverluste bis auf die bei der Wärmeerzeugung - wird in dem in Arbeit befindlichen Blatt 22 erläutert. Nachfolgend wird dargestellt, welche Parameter den Nutzenergiebedarf und den Energieaufwand beeinflussen und wie die Abgrenzung zwischen den Aufwänden für die Nutzenübergabe und die Wärmeerzeugung erfolgt.

Für die Trinkwassererwärmung werden in der Gebäudetechnik die verschiedensten Systeme eingesetzt. Eine geeignete Anlage wird in aller Regel "aus der Erfahrung" heraus gefunden, wobei in erster Linie die örtlichen Bedingungen wie Energiezufuhr, Raumbedarf, Alt- oder Neubau, Investitionskosten, Know-how u.a. die Auswahl bestimmen. Es wird selten mit der nötigen Sorgfalt recherchiert, ob sich nicht eine günstigere Alternative bietet, zumal es für den Planer und Ausführenden sehr aufwendig ist, relativ verlässliche Daten als Grundlage für die Beurteilung von Erwärmungssystemen zu erarbeiten.

Hier wird - wie es auch die alte Richtlinie schon getan hat - die neue VDI 2067 weiterhelfen, wobei für die Trinkwassererwärmung insbesondere das Blatt 1 (Berechnung der Kosten; wird nachfolgend nicht behandelt) und die Blätter 12 und 22 (Berechnung des Energiebedarfs) heranzuziehen sind. Das Blatt 12 über den "Nutzenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung" liegt als Entwurf seit November 1998 vor; das Blatt 22 umfasst den "Energiebedarf für die Nutzenübergabe" und wird zur Zeit von dem entsprechenden Richtlinienausschuss bearbeitet. Ein geplantes weiteres Blatt soll schließlich die Berechnungsansätze zur Bestimmung des Energiebedarfs für die Wärmeerzeugung liefern, sodass - wie schon in der alten VDI 2067 im Teil 4 - das gesamte System untersucht werden kann, nunmehr allerdings "bausteinartig" in Richtung der Bedarfsentwicklung [1, 2].

Diese Systembewertung wird anhand des Parameters Wirtschaftlichkeit vorgenommen, wie schon der Titel "Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen" der VDI-Richtlinie ausweist. Es handelt sich dabei sicher um das relevanteste Kriterium, es ist aber nicht das einzige, wenn es in der Praxis um die Entscheidung für eines der vielen möglichen Systeme geht. Vielmehr sollte immer auch die Frage beantwortet werden, mit welcher Umweltbelastung durch die Nutzung der Energieträger zu rechnen ist, welchen Komfort das System ermöglicht und ggf. mit welchem Platzbedarf zu rechnen ist [3]. Noch umfassender geht die Wertanalyse bzw. Nutzwertanalyse vor; an dieser Stelle kann dazu nur auf die Fachliteratur verwiesen werden [4,5].

Nutzenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung

Abgrenzung von Nutzen und Nutzenübergabe

Die Bedarfsentwicklung beginnt am Ort der Entnahme von erwärmtem Trinkwasser, also dort, wo für die verschiedensten Vorgänge das Warmwasser bereitgestellt wird, beispielsweise in Wohnbauten zum Reinigen des Körpers oder des Geschirrs. Als Nutzen ist hier das für den Vorgang (z.B. Ganzreinigung des Körpers) an einem Einrichtungsgegenstand (z.B. Dusche) benötigte Wasservolumen bei der gewünschten Zapftemperatur anzusehen.

Diese Definition führt aber dazu, dass auch die unmittelbar zur Nutzeinrichtung gehörende Entnahmearmatur (manuell gesteuert als Ein- oder Zweigriff-Mischbatterie oder thermostatisch gesteuert) nicht den Nutzenergiebedarf, sondern den Energieaufwand bei der Nutzenübergabe beeinflusst. Eine nicht gewünschte Warmwassertemperatur zu Beginn der Wasserentnahme wird vom Nutzer als Defizit empfunden und mit Hilfe der Entnahmearmatur gezielt beseitigt. Dieser Prozess ist nach Bach [1] ein Teil der sog. Nutzenübergabe. Deshalb wird die Bauart der Armatur als mögliches weiteres Kriterium für den Nutzwarmwasser- und Nutzenergiebedarf nicht berücksichtigt.

Dagegen beeinflusst die Art des Einrichtungsgegenstandes durchaus den Nutzenergiebedarf. Der Warmwasser- und damit Energiebedarf - beispielsweise für die Ganzkörperreinigung - ist offensichtlich ganz entscheidend davon abhängig, wo der Vorgang an sich durchgeführt wird, also ob, um beim Beispiel zu bleiben, die Reinigung unter fließendem Wasser in einer Dusche erfolgt oder für die gleiche Handlung die Badewanne gefüllt wird. Das hat nichts mit der Nutzenübergabe zu tun, denn hier geht es nicht um Abweichungen von den gewünschten Reinigungskonditionen (z.B. der Wassertemperatur), sondern um die Bedingungen der Reinigung selbst. So wie es bei beheizten Gebäuden einen Energiebedarfswert für das Gebäude an sich gibt, so wird auch der Energiebedarf für die Körperreinigung etc. von dem verwendeten "Reinigungsgebäude" mit seinen Eigenschaften abhängen.

Einflussgrößen und Berechnung des Referenznutzens

Erfahrungsgemäß können die Bedarfswerte aufgrund individueller Gewohnheiten und Komfortansprüche sehr weit auseinander liegen. Nimmt man die Extremwerte heraus, bleibt eine Bandbreite des üblichen ("normalen") Bedarfes an den Entnahmestellen, der sog. Referenznutzen. Wenn im Einzelfall ein Bedarf erwartet werden kann, der erheblich darunter (beispielsweise eine Sparbrause) oder darüber liegt (hygiene- und/oder komfortbedingt), dann sind die dafür notwendigen Warmwasservolumen und Energiebedarfe gesondert in Rechnung zu stellen.

Die Werte für die Referenznutzen sind sorgfältig recherchiert und in jedem Einzelfall auf ihre Plausibilität überprüft worden. Sie beruhen auf publizierten Messergebnissen, den Angaben der Hersteller von Entnahmearmaturen und eigenen Erhebungen einzelner Ausschussmitglieder.

Da der Wasserverbrauch je Entnahme, die Häufigkeit der Entnahmen pro Tag und Einrichtungsgegenstand und die jeweilige Warmwassertemperatur insbesondere von den Gewohnheiten und Komfortansprüchen des Nutzers abhängen, werden der Wasser- und Wärmebedarf als personenbezogene Größen angegeben.

Tabelle 1: Wasser- und Wärmebedarf für erwärmtes Trinkwasser (Referenznutzen)

Grund- nutzen	Durch- fluss	Dauer der Entnahme	Nutzungs- frequenz	Tempe- ratur	personen- bezogener Nutzwarm- wasserbedarf bei der Nutz- temperatur			personen- bezogener Nutzenergie- bedarf
Ganz- reinigung des Körpers		Dt min	f d-1	Jm °C	VN l	VN,d l/d	VN m3/a	qN kWh	qN,d kWh/d	qN,a kWh/a
nur Dusche	6 bis 10	2 bis 6	0,5	40	12 bis 60	6 bis 30	2,1 bis 10,4	0,4 bis 2,1	0,2 bis 1,0	70 bis 360
nur Wanne, normal nur Wanne, groß	- -	- -	0,3 0,3	40 40	80 bis 130 130 bis 180	24 bis 39 39 bis 54	8,3 bis 13,5 13,5 bis 18,6	2,8 bis 4,5 4,5 bis 6,3	0,8 bis 1,4 1,4 bis 1,9	290 bis 470 470 bis 650
Dusche und Wanne, normal oder Wanne, groß	- -	- - -	0,4 0,1 0,1	40 40 40	- - -	- 13 bis 37 18 bis 42	- 4,4 bis 12,8 6,1 bis 14,5	- - -	- 0,4 bis 1,3 0,6 bis 1,5	- 150 bis 440 210 bis 500
Teilreinigung des Körpers
Waschtisch	4	1 bis 2	21	40	4 bis 8	8 bis 16	2,8 bis 5,5	0,1 bis 0,3	0,3 bis 0,6	100 bis 190
Bidet	6	1 bis 2	0,5	40	6 bis 12	3 bis 6	1,0 bis 2,1	0,2 bis 0,4	0,1 bis 0,2	40 bis 70
Reinigung des Geschirrs
Nur von Hand (Spüle)	-	-	0,6	50	8	5	1,7	0,4	0,2	80
Maschine (TWK)2 und von Hand3	-	-	0,13	50	8	1	0,3	0,4	0,05	20
Maschine (TWW)4 und von Hand3	- -	- -	0,2 0,13	55 50	- -	3 bis 5	1,1 bis 1,7	- -	0,15 . . . 0,25	60 bis 80

1 berücksichtigt nur den Bedarf für die morgendliche und abendliche Benutzung. Zwischenzeitlicher Bedarf wird wegen Geringfügigkeit nicht erfasst.

2 nur an die Kaltwasserleitung (TWK-Leitung) angeschlossen

3 der Rest wird von Hand gespült

4 auch an die Warmwasserleitung (TWW-Leitung) angeschlossen

Wasserbedarf

Grundlage für die Ermittlung der personenbezogenen Bedarfe sind im Regelfall

- der Durchfluss der Entnahmearmatur

- die Dauer der Entnahme Dt

- die Anzahl der täglichen Nutzungen (Nutzungsfrequenz) f.

Die aus der Erfahrung gewonnenen Werte sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Die Bandbreite der Zahlenwerte ist durch die individuellen Gewohnheiten und die unterschiedliche Ausstattung der Entnahmestelle (beispielsweise abweichende Füllvolumen für Badewannen oder Waschmaschinen) bedingt [6]. Die personenbezogenen Wasserbedarfe ergeben sich nach den folgenden Gleichungen:

a) Nutzwarmwasserbedarf V_N in l

(z.B. für die Ganzreinigung einer Person unter der Dusche)

Anmerkung: Bei speichernden Einrichtungsgegenständen wie der Spüle oder der Badewanne und bei der Geschirrspülmaschine werden die Volumen direkt angegeben, weil sie durch die Bauform oder den Prozess (Maschine) vorgegeben sind.

b) Tageswarmwasserbedarf V_N,d für eine Person

V_N,d = V_Nf (2)

Die Nutzungsfrequenz f gibt an, wie oft ein Einrichtungsgegenstand von einer Person am Tage genutzt wird.

c) Jahreswarmwasserbedarf V_N,a für eine Person

V_N,a = V_N,dz_a (3)

Bei der rechnerischen Anzahl der Tage pro Jahr z_a wird ein Jahresurlaub von 20 d/a berücksichtigt; damit ist z_a = 345 d/a.

Die Jahreswerte für den Nutzwasserbedarf sind außerordentlich wichtig, weil die zugehörigen Wasserkosten einen Großteil der Jahreskosten für das erwärmte Trinkwasser ausmachen können. Welche Größenordnungen das annehmen kann, zeigt das Bild 1, in dem die Relation der Wasserkosten zu den Energiekosten für die Erwärmung des Nutzwasserbedarfs abhängig vom Wärme- und vom Wasserpreis (5 bis 20 DM/m³ für Trink- und Abwasser) dargestellt ist. Schon bei Wärmepreisen unter 0,15 DM/kWh sind selbst bei dem relativ geringen Wasserpreis von 5 DM/m³ die reinen Wasserkosten etwa so hoch wie für die Erwärmung des Nutzwassers; bei höher liegenden und in vielen Kommunen schon zu zahlenden Wasserpreisen von 10 DM/m³ können die Wasserkosten je nach Wärmepreis schon das Dreifache der Energiekosten ausmachen.

Bild 1: Kostenrelation für das Nutzwasser.

 

Energiebedarf

Ausgehend von Nutztemperaturen an den Entnahmestellen von 40°C (Körperreinigung) bis hin zu maximal 55°C (Reinigung des Geschirrs) und einer Kaltwassereintrittstemperatur in den Wassererwärmer von 10°C können die Energiebedarfe über die nachfolgenden, sehr einfachen Gleichungen berechnet werden.

a) Nutzenergiebedarf q_N in kWh (z.B. für die Ganzreinigung einer Person unter der Dusche)

q_N = V_N · r · c (J_N - J_k) (4)

worin

r =	Dichte des erwärmten Trinkwassers rund 1 kg/l
c =	spezifische Wärmekapazität des Wassers rund 1,16 · 10-3 kWh/(kg K)
JN =	Nutztemperatur in °C (siehe Spalte 5 in Tab. 1)
Jk =	Kaltwassertemperatur in °C = 10°C

b) Tages-Nutzenergiebedarf q_N,d in kWh/d für eine Person
q_N,d = q_Nf (5)

worin

f = Nutzungsfrequenz in d^-1 (siehe Spalte 4 in Tab. 1).

c) Jahres-Nutzenergiebedarf q_N,a in kWh/a für eine Person
q_N,a = q_N,dz_a (6)

worin

z_a = Anzahl der Tage pro Jahr = 345 d/a (20 d Urlaub).

Werden für eine Person die Tages- bzw. Jahres-Bedarfe an den Entnahmestellen einer Wohnung addiert, erhält man den personenbezogenen Gesamt-Nutzwarmwasserbedarf und den personenbezogenen Gesamt-Nutzenergiebedarf. Diese Werte sind - die Bandbreite ergibt sich aus den Verbrauchsgewohnheiten - in Tabelle 2 angegeben. Der in der Praxis gern verwendete Mittelwert wird duch Fettdruck hervorgehoben.

Tabelle 2: Wasser- und Wärmebedarf für erwärmtes Trinkwasser, Gesamtbedarf

Berechnung des objektbezogenen Nutzenergiebedarfs für die Wassererwärmung

In der Praxis erfolgt die Berechnung des Energiebedarfes objektbezogen, d.h. für eine bestimmte Trinkwasser-Erwärmungsanlage (oder mehrere bei dezentraler Versorgung) in einem Gebäude. Wird die von dieser Anlage versorgte Anzahl der Personen mit dem personenbezogenen Gesamt-Nutzenergiebedarf multipliziert, erhält man den Nutzenergiebedarf für die Wassererwärmung, somit

Q_N,a = n_Pq_N,ges,a (7)

Es bedeuten:

QN,a =	Nutzenergiebedarf für die Wassererwärmung in kWh/a
np =	Anzahl der Personen
pN,ges,a =	personenbezogener Gesamt-Nutzenergiebedarf pro Jahr

Ist die Zahl der Personen in der Wohnung oder im Gebäude nicht bekannt, dann ist der Wert für n_p der Tabelle 3 zu entnehmen. Die Zahlen stammen aus der Auswertung einer 1%igen Gebäude- und Wohnungsstichprobe für Deutschland aus dem Jahre 1993. Dabei werden Küchen und Räume mit weniger als 6 m² nicht berücksichtigt.

Tabelle 3: Statistische Belegungszahl n_P von Wohnungen*)

Anzahl von Räumen	Belegungszahl nP
1	1,2
2	1,6
3	2,3
4	2,8
5	3,1
6	3,4
7 und mehr	3,8

*)1%-Gebäude- und Wohnungsstichprobe von 1993
Hinweise:
1. Räume < 6 m² wurden nicht als Raum berücksichtigt.
2. Küchen wurden ebenso nicht als Räume bewertet.

Energiebedarf für die Nutzenübergabe

Nutzenübergabe bei der Trinkwassererwärmung

Schon eingangs wurde angedeutet, dass die Abgrenzung zwischen dem Nutzen und der Nutzenübergabe gelegentlich zu Missverständnissen führen kann. Zum Beispiel wurde darüber diskutiert, ob die Art des Einrichtungsgegenstandes nicht doch den Energiebedarf für die Nutzenübergabe beeinflusst, denn schließlich erfolge die Nutzenübergabe für den einen Fall beispielsweise in der Badewanne, für den anderen Fall in der Dusche. Erst das "Defizit-Konzept" konnte hier Klarheit schaffen (siehe oben). Man war sich jetzt auch einig, dass dann die Einstellverluste an den Entnahmearmaturen beim Bedarf für die Nutzenübergabe zu berücksichtigen sind. Nur: Wo sind die (nach der noch gültigen VDI 2067 Teil 4 [7]) Zirkulations- oder die sog. Verteilungsverluste zu erfassen? In der Heiztechnik ist in der neuen VDI 2067 ein Blatt für den Energiebedarf für die Verteilung vorgesehen, nur: Wie geht man sinnvollerweise bei der zentralen oder gar dezentralen Trinkwassererwärmung vor?

Auch wenn es im Einzelfall Verständnisprobleme gibt: Der Nutzen - erwärmtes Trinkwasser mit ausreichender Temperatur - liegt bereits trinkwasserseitig am Wärmeübertrager vor und aus sämtlichen Wärmeverlusten des Trinkwassers auf dem Weg vom Wassererwärmer zur Entnahmestelle lässt sich der Energieaufwand für die Nutzenübergabe berechnen. Mithin sind beispielsweise auch die Zirkulations- und die Verteilungsverluste in der Trinkwasserinstallation der Nutzenübergabe zuzuordnen.

Die Nutzenübergabe beginnt also mit dem genügend erwärmten Trinkwasser im Wassererwärmer und endet am Auslauf der Entnahmearmatur. Die Qualitätsänderung des Nutzens erwärmtes Trinkwasser durch eine abnehmende Temperatur entlang des Fließweges ändert nichts daran, dass auch im Speicher oder Durchflusserwärmer der Nutzen bereits vorliegt. Der Nutzenergiebedarf allerdings wird an den Entnahmearmaturen ermittelt.

Problematisch bleibt die Abgrenzung der Nutzenübergabe hin zur Wärmeerzeugung, insbesondere bei direkt beheizten Systemen. Zählen beispielsweise die Geräteaufheizverluste bei Elektro-Duchflusswassererwärmern zu den Wärmeverlusten bei der Wärmeerzeugung oder zu den Verlusten bei der Nutzenübergabe? Oder ist die Auskühlung des Trinkwassers im Gas-Vorratsheizer durch den Schornsteinzug der Wärmeerzeugung oder der Nutzenübergabe zuzuordnen? Nach ausgiebigen Diskussionen ist vereinbart worden, bei direkt beheizten Trinkwassererwärmern sämtliche Verluste im Gerät (z.B. Geräteaufheizverluste, Wärmeverluste von Speichern im Wärmeerzeuger) in den Aufwandszahlen für die Wärmeerzeugung zu berücksichtigen. Dagegen werden beispielsweise die Wärmeverluste von indirekt beheizten Speichern - sofern sie sich außerhalb des Wärmeerzeugers befinden und nicht fabrikatsgebunden zum Wärmeerzeuger gehören - bei den Aufwandszahlen für die Nutzenübergabe erfasst. In Bild 2 ist das Strangschema einer derartigen Trinkwasser-Erwärmungsanlage dargestellt.

Übersicht über die Wasser- und Wärmeverluste

In Bild 2 ist eine indirekt beheizte Trinkwassererwärmungsanlage dargestellt. Beginnend mit den Verlusten an der Entnahmearmatur werden nachfolgend die einzelnen Verlustarten dieser Anlage aufgelistet.

Ein- und Nachstellverluste

Im Regelfall ist die Temperatur des erwärmten Trinkwassers im Warmwasseranschluss (z.B. ca. 60°C) höher als die Nutztemperatur (z.B. 38°C) und deshalb wird vor der Nutzung einreguliert. Abhängig von der Art der Entnahmearmatur ergeben sich Wasser- und Wärmeverluste als sog. Einstellverluste. Führen Fließdruckänderungen während der Nutzenentnahme zu nicht gewünschten Warmwassertemperaturen, muss nachreguliert werden mit der Folge, dass weitere - sog. Nachstellverluste - entstehen.

Stichleitungsverluste

Bevor erwärmtes Trinkwasser mit einer hinreichend hohen Temperatur gezapft werden kann, muss das möglicherweise bis auf Raumlufttemperatur abgekühlte Wasservolumen in der Stichleitung entnommen werden. Dieses Wasser fließt ungenutzt in den Abfluss und kann beispielsweise in Einfamilienhäusern bei nicht vorhandenen Einrichtungen zur Temperaturhaltung (Zirkulationssystem, Begleitheizung) erhebliche Kosten verursachen. Zudem muss auch das Warmwasserrohr selbst erwärmt werden [8].

Unter Stichleitungen sind in diesem Zusammenhang Leitungsabschnitte zu verstehen, in denen das erwärmte Trinkwasser nicht nachgeheizt (Begleitheizung) oder ausgetauscht (Zirkulation) wird.

Nach dem Erreichen der gewünschten Nutztemperatur wird außerdem Wärme über die Oberfläche der Leitungen an die Raumluft abgegeben. In Wohngebäuden sind diese Verluste allerdings - gemessen an den übrigen - rechnerisch sehr klein, wie sich leicht nachweisen läßt.

Die Stichleitungsverluste sind abhängig von

- dem Wasserinhalt der von der Zapfung betroffenen Stichleitung
- den Temperaturen des erwärmten Trinkwassers und der Raumluft
- den Rohrmassen
- den Stoffwerten des Wassers, des Rohres und der Dämmung
- der Dicke der Dämmung
- der Häufigkeit der Entnahme.

Verteilungsverluste

Abweichend von der DIN 1988 [9] sind unter Verteilungsleitungen alle Rohrleitungen zu verstehen, in denen das Trinkwasser durch eine Zirkulation oder durch eine Begleitheizung auf dem gewünschten Temperaturniveau gehalten wird, also nicht nur die (Keller-)Verteilungsleitungen nach der Definition der DIN 1988, sondern auch die in den Zirkulationskreislauf eingebundenen Strangleitungen.

Die Wärmeverluste der Verteilungsleitungen sind (stationären Betrieb vorausgesetzt, also keine Zapfungen)

a) beim Zirkulationsbetrieb abhängig von [10,11]
- der Ausführung der Zirkulation (außen- oder innenliegend, bei außenliegender Verlegung: mit im Regelfall getrennter oder mit gemeinsamer Dämmung)
- der Länge der Umlaufleitungen
- den Temperaturen (Trinkwasser, Raumluft)
- den Wärmedurchgangszahlen der gedämmten Umlaufleitungen
- der Betriebsweise (durchgehend oder unterbrochen),

b) beim Betrieb mit Begleitheizung abhängig von (stationärer Betrieb, s.o.)
- der Länge der Verteilungsleitungen
- der Haltetemperatur und der Raumlufttemperatur
- den Wärmedurchgangszahlen der gedämmten Verteilungsleitungen
- der Betriebsweise (durchgehend oder unterbrochen).

Zu den Verteilungsverlusten zählen auch der Energiebedarf für die Pumpen im Verteilungssystem (Zirkulationspumpe, Ladepumpe) und die Wärmeverluste im Ladekreislauf eines sog. Ladespeichersystems.

Speicherverluste

Im (indirekt beheizten) Warmwasserspeicher hat das erwärmte Trinkwasser in der Regel eine Temperatur von ca. 60°C und gibt Wärme über die Speicheroberfläche an den umgebenden Raum ab. Die Speicherverluste sind abhängig von

- dem Speichervolumen
- der Speichergeometrie (Oberfläche/Volumen)
- der Speicherkonstruktion (Öffnungen, Flansche)
- der Dämmung (Dicke, Leitfähigkeit)
- der maßgebenden Temperaturverteilung des Speicherwassers
- der Lufttemperatur des Aufstellungsraumes.

Aufwandszahlen

Für die Nutzenübergabe eines Trinkwasser-Erwärmungssystems lassen sich drei Bewertungsgrößen definieren, zwei energetische und eine wasserwirtschaftliche:

a) Wärme-Aufwandszahl für die Nutzenübergabe

Sie gibt an, wie groß das Verhältnis des Wärmeenergieeinsatzes (Nutzenergiebedarf + Energiebedarf für die Nutzenübergabe) zum Nutzenergiebedarf ist. Durch Multiplikation mit den Aufwandszahlen für die Verteilung und die Erzeugung des Heizwassers lässt sich für ein indirekt beheiztes Trinkwassererwärmungssystem der Jahresenergiebedarf (Wärme) berechnen.

b) Elektro-Aufwandszahl für die Nutzenübergabe

Diese Größe dient dazu, aus dem Nutzenergiebedarf problemlos den Endenergiebedarf für die "edle" Energie Strom zu berechnen, um zum Beispiel die jährlichen sog. Hilfsenergiekosten zu ermitteln. Die Elektro-Aufwandszahl wird definiert als das Verhältnis des Elektroenergieeinsatzes für die Nutzenübergabe (Begleitheizung, Zirkulationspumpe, Ladepumpe) zum Nutzenergiebedarf.

c) Wasser-Aufwandszahl

Sie gibt an, wie groß das Verhältnis des Wassereinsatzes (Nutzwasserbedarf + Wasserverluste für die Nutzenübergabe) zum Nutzwasserbedarf ist und wird benötigt, um beispielsweise die voraussichtlichen jährlichen Wasserkosten zu berechnen.

Mit diesen betriebswirtschaftlich relevanten Größen kann der Endenergiebedarf berechnet werden, der als eine Eingangsgröße für die bedarfsgebundenen Kosten benötigt wird. Hinzu kommen die kapital- und betriebsgebundenen Kosten und damit kann ein Systemvergleich durchgeführt werden.

Soll der aus volkswirtschaftlicher Sicht wichtige Primärenergiebedarf bestimmt werden, lässt sich eine weitere Aufwandszahl für die Energiebereitstellung definieren. Dazu sind für die Endenergieträger Heizöl, Erdgas und Strom die Nutzungsgradketten³ zu analysieren mit dem Ziel, jeweils eine Aufwandszahl zu bestimmen. Sie erfasst dann die Verluste bei der Gewinnung und Aufbereitung des Rohstoffes, der anschließenden Umwandlung und Veredelung und den gesamten Transport von der Förderstelle der Primärenergie bis zum "Endverbraucher".

Zusammenfassung

Die VDI-Richtlinie 2067 Blatt 12 "Nutzenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung" ist im November 1998 der Fachöffentlichkeit vorgelegt worden. Die Erörterung der Einsprüche ist im wesentlichen abgeschlossen und damit ist mit dem Weißdruck noch in 1999 zu rechnen. In dieser Richtlinie wird der sog. Referenznutzen definiert, mit dem die Warmwasser-Nutzenergiebedarfe für Körperreinigung und -pflege sowie Reinigung und Pflege im Haushalt auf der Grundlage aktueller Daten berechnet werden können.

Am Blatt 22 "Energiebedarf für die Nutzenübergabe" wird gearbeitet. Nach der Abgrenzung des Energiebedarfs für die Nutzenübergabe zum Energiebedarf für die Wärmeerzeugung werden die Algorithmen für die Stichleitungs-, Verteilungs- und Speicherverluste entwickelt. Liegen die Bedarfe fest, werden die Aufwandszahlen für die Wärme, den Strom und das Wasser berechnet. Ein Gründruck (Entwurf) ist im nächsten Jahr zu erwarten.

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* Prof. Dipl.-Ing. Klaus Rudat VDI, DVGW; seit 1984 Professor im Fachbereich IV Architektur / Versorgungs- und Energietechnik der Technischen Fachhochschule Berlin, Schwerpunktfächer: Sanitäre Gebäudetechnik, Schwimmbadtechnik, Feuerlöschanlagen. Leiter des Labors für Sanitärtechnik. Seit 1994 Mitglied im Beirat der VDI-TGA, Obmann und Mitglied vieler VDI-Fach- und Richtlinienausschüsse (auch des Ausschusses VDI 2067/12; Obmann: Dipl.-Ing. G. Böhm, Buderus).

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L i t e r a t u r :

[ 1] Bach, H.: Die Nutzenübergabe bestimmt das Anlagenkonzept. Wärmetechnik (1997), Heft 10, S. 565-571.

[ 2] Bauer, M.: Die Nutzenübergabe bestimmt die Planung von Heizanlagen. IKZ-HAUSTECHNIK 53 (1998), Heft 5, S. 86-94.

[ 3] Rudat, K.: Trinkwassererwärmungsanlagen - Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit. IKZ-HAUSTECHNIK 50 (1995), Heft 7, S. 47-62, Heft 8, S. 36-42.

[ 4] Bach, H.: Wertanalyse in der Heiztechnik. HLH Heizung, Lüftung/Klima, Haustechnik 45 (1994), Heft 6, S. 289-293.

[ 5] Eisenmann, G.: Zur Frage der Bewertung von Heizsystemen. Heizung Lüftung Haustechnik HLH 49 (1998), Heft 4, S. 28-36.

[ 6] Böhm, G.: Energiebedarf für die Trinkwassererwärmung (Blatt 12). Düsseldorf: VDI-Bericht Nr. 1428, 1999.

[ 7] VDI 2067 Blatt 4: Berechnung der Kosten von Wärmeversorgungsanlagen; Warmwasserversorgung. Düsseldorf: Verein Deutscher Ingenieure, 1982.

[ 8] Loose, P.: Verluste im Warmwasserkreislauf. Heizung Lüftung Haustechnik HLH 42 (1991), Heft 6, S. 357-363.

[ 9] DIN 1988 Teil 1: Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen (TRWI) Allgemeines, Technische Regel des DVGW. Berlin: Beuth, 1988.

[10] DVGW-Arbeitsblatt W 553: Bemessung von Zirkulationssystemen in zentralen Trinkwassererwärmungsanlagen. Bonn: DVGW, 1998 (Druckmanuskript).

[11] Rudat, K.: Bemessung von Zirkulationssystemen unter Beachtung wirtschaftlicher, betriebstechnischer und hygienischer Anforderungen. IKZ-HAUSTECHNIK 49 (1994), Teil 1: H. 16, S. 26-34, Teil 2: H. 18, S. 21-36, Teil 3: H. 19, S. 28-31,Teil 4: H. 20: S. 38-48.

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