Für die Messung und Auswertung ist es wichtig, dass einige Begrifflichkeiten geklärt sind. Einige der wichtigsten werden im Folgenden erläutert.

Es muss deutlich zwischen dem berechneten EnergieBEDARF und dem gemessenem EnergieVERBRAUCH unterschieden werden. Der theoretische Bedarf und der reale Verbrauch unterscheiden sich im Normalfall immer. Wie deutlich der Unterschied ausfällt, ist eine Frage der Qualität des Berechnungs- bzw. Simulationsmodells und den berücksichtigten Einflussgrößen. Gerade beim Vergleich von Messwerten mit vorab erstellten Bilanzberechnungen (z. B. mittels PHPP) muss sprachlich und inhaltlich eindeutig unterschieden werden.

Die Definitionen der unterschiedlichen Energiearten im Zusammenhang mit dem Monitoring wurden bereits in einem Beitrag [Peper 2008] im Protokollband AK 38 erläutert. Der Abschnitt aus der Veröffentlichung wird hier mit einigen Anpassungen zitiert:

Bei der Untersuchungsgröße „Endenergie“ werden alle bezogenen Energiemengen betrachtet, welche über die Bilanzgrenze „Gebäudehülle“ dem Gebäude zugeführt werden (siehe Abbildung 10). Dies sind z. B. der Energieinhalt der gelieferten Gas-, Fernwärme- oder Pelletsmenge sowie des gelieferten Stroms. Solarenergie, welche z. B. durch die Fensterflächen dem Gebäude „passiv“ zugeführt wird, bleibt bei der Messung unberücksichtigt. Mit der Verbrauchsgröße „Endenergie“ können Gebäude in der realisierten Performance („wie gebaut“) nach den benötigten Endenergiemengen („Aufwand“) bewertet werden.

Sind thermische Solaranlagen vorhanden, müssen diese als Einspeisung in die Gebäudetechnik berücksichtigt werden. Der Eintrag an Solarenergie sollte dann möglichst separat gemessen werden.

Abbildung 10: Definition der Messgrößen und Bezeichnungen [Peper 2008].

Diese bezogenen Endenergiemengen können mit entsprechenden Primärenergiefaktoren – je nach Versorgungsmedium – zur Bewertungsgröße „Primärenergie“ umgerechnet werden. Dazu werden z. B. die Faktoren nach [Gemis] verwendet. So kann die jeweilige vorgelagerte Prozesskette (Herstellung, Transport etc.) mit berücksichtigt werden. Denkbar sind auch Bewertungen nach z. B. den freigesetzten CO₂-Äquivalenten. Dabei handelt es sich dann nicht mehr um einen Messwert, sondern um eine bewertete Größe.

Die gelieferte Energiemenge (z. B. Gas, Pellets, Wärmepumpenstrom) wird in Wärme umgewandelt und üblicherweise in Warmwasserspeichern zwischengespeichert. Bei der Wärmeerzeugung, Umwandlung und Speicherung wird ein Teil der Energie als Verlust bilanziert. Entscheidend ist dabei, wo die Bilanzgrenze verläuft (siehe Abbildung 11). Dabei müssen Wärmeverluste von Anteilen unterschieden werden, welche direkt oder indirekt nutzbar sind: Fallen Wärmeabgaben während der Heizzeit innerhalb der thermischen Hülle an, tragen sie als innere Wärmequelle zur Beheizung des Gebäudes bei und verringern, soweit sie nutzbar sind, die gezielt zugeführte Heizwärme. Dieser Anteil wird nicht als Verlust, sondern als „nutzbarer Anteil Wärme“ aus Umwandlung, Verteilung und Speicherung bilanziert. Dieser ist der über den Wohnungszähler erfassten Wärme als nutzbare Wärme hinzuzurechnen. Der nicht nutzbare Anteil, der außerhalb der beheizten Gebäudehülle oder/und nicht während der Heizzeit anfällt oder als „Gratiswärme“ nicht mehr nutzbar ist, wird dagegen als Wärmeverlust ausgewiesen.

Abbildung 11: Beispielhafter Umwandlungsweg von der Endenergie zur Nutzwärme bei einer gasversorgten Wohneinheit mit der Wärmeerzeugung außerhalb der thermischen Gebäudehülle, z. B. im Keller.

In dem Beispiel in Abbildung 11 setzt sich die „Nutzwärme“ zusammen aus dem gemessenen Heizwärmeverbrauch und dem nutzbaren Anteil der Wärmeabgabe der Verteilleitung innerhalb der thermischen Gebäudehülle. Die Wärmeabgaben aus Umwandlung, Speicherung und der restlichen Verteilung befinden sich außerhalb der thermischen Hülle, aber innerhalb der Bilanzgrenze. Sie sind Bestandteil des Endenergiebezugs. Die Aufteilung in nutzbare und nicht nutzbare Anteile ist häufig schwierig und kann im Normalfall nur rechnerisch erfolgen.

Zum Vergleich zwischen unterschiedlichen Gebäuden, Energiestandards etc. ist es sinnvoll, den absoluten Energieverbrauchswert auf die beheizte Fläche zu beziehen. Erst dann können die Werte sinnvoll eingeordnet werden. Verwendet wird als Bezugsgröße die tatsächlich beheizte Fläche, dafür wurde der Begriff „Energiebezugsfläche“ (EBF) eingeführt. Die EBF ist identisch mit der Wohnfläche z. B. einer Wohnung abzüglich der unbeheizten Bereiche wie der angerechneten Balkon- oder Terrassenfläche etc. Bei Nichtwohngebäuden gibt es Regelungen für die Anrechnung von z. B. Verkehrs- und Kellerflächen (Ausführungen dazu finden sich im Handbuch des [PHPP]).

Wird der absolute Verbrauch Q eines Zeitraumes (Monat, Jahr etc.) durch die Energiebezugsfläche EBF geteilt, ergibt sich der spezifische Energieverbrauch Q_spez.:

Üblicherweise wird der Q_spez. als Jahreswert in der Einheit kWh/(m²a) angegeben.

In der in Deutschland gültigen Energieeinsparverordnung (EnEV) wird die theoretische Bezugsfläche A_N verwendet. Diese wird mit dem festen Faktor 0,32 m^-1 aus dem Gebäudeaußenvolumen berechnet. Dies führt zu in aller Regel größeren, fiktiven Bezugsflächen, welche dann wiederum auf kleinere spezifische Werte führen. Diese eignen sich dann – trotz identischer Einheit – nicht zum Vergleich mit auf die EBF bezogenen Verbrauchswerten.

Für fünf vom PHI begleitete und untersuchte Gebäude wurden sowohl die EBF wie auch A_N berechnet. Bei vier Mehrfamilienhäusern (Wohnnutzung) war A_N um 24 bis 54 % größer als die EBF. Beim fünften Gebäude, einer Schule, betrug der Unterschied 63 %.

Abbildung 12: Vergleich der beiden Bezugsflächen von fünf beispielhaften Gebäuden (vier Mehrfamilienhäuser und ein Schulgebäude). Die theoretische Fläche AN ist immer deutlich größer (Prozentangaben).

Die Bestimmung von Mittelwerten der Energieverbräuche unterschiedlicher Wohnungen oder Nutzungseinheiten ist bei der Auswertung einer Messung häufig notwendig. Gewünscht ist normalerweise der flächengewichtete Mittelwert, bei dem ein Verbrauchswert jeweils mit dem entsprechenden Anteil an der Gesamtfläche aller beurteilten Einheiten eingeht. Für die Berechnung muss die Summe der absoluten Verbrauchswerte (kWh) eines Zeitraumes aller Nutzungseinheiten gebildet werden. Dieser Wert wird dann durch die gesamte Energiebezugsfläche (m²) aller Einheiten geteilt. Das ist trivial – wird aber dennoch gerne falsch gemacht: Die einzelnen spezifischen Verbrauchswerte jeder Einheit werden addiert und dann durch die Anzahl der Einheiten geteilt. So ergibt sich aber nicht der mittlere Verbrauch, sondern der Mittelwert nach Nutzungseinheiten. Ein Extrembeispiel soll den Zusammenhang verdeutlichen:

Tabelle 1: Beispiel Berechnung Mittelwerte

Gewünscht und erforderlich in diesem Zusammenhang ist der flächengewichtete Mittelwert, was bei Auswertungen unbedingt berücksichtigt werden sollte. Vergleichbar ist zum Beispiel auch vorzugehen, wenn die mittlere Temperatur eines ganzen Gebäudes aus einzelnen Temperaturmessungen in einzelnen Wohnungen ermittelt werden soll.

Messkonzept, Störgrößen und adäquate Lösungen - Einleitung, Messaufgabe, Zusammenfassung und Literatur

Messkonzept

Energiebilanzen

Einflüsse auf den Heizwärmeverbrauch

Vergleich mit der Gebäudeenergiebilanz

Erstjahresmessungen

Anforderungen an und Umgang mit Sensoren