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planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:hintergruende_-_energiebilanzen

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planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:hintergruende_-_energiebilanzen [2015/02/06 17:17] – [Siehe auch] cweberplanung:energieeffizienz_ist_berechenbar:hintergruende_-_energiebilanzen [2023/11/17 09:41] (aktuell) – [Wärmeverluste und Wärmegewinne] wfeist
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-====== Hintergründe: Energiebilanzen ======+====== Hintergründe: Energiebilanzen 🌡️ ====== 
  
 Energiebilanzen sind eine sehr elegante Methode, trotz der komplexen thermischen Vorgänge, die in einem Gebäude stattfinden, in recht einfacher Weise z.B. vorherzusagen, wieviel Heizwärme ein Gebäude im Jahr verbrauchen wird. Auf dieser Seite wird das Prinzip beschrieben, nach dem Energiekennwerte wie der Heizwärmebedarf mittels Energiebilanzen ermittelt werden. Energiebilanzen sind eine sehr elegante Methode, trotz der komplexen thermischen Vorgänge, die in einem Gebäude stattfinden, in recht einfacher Weise z.B. vorherzusagen, wieviel Heizwärme ein Gebäude im Jahr verbrauchen wird. Auf dieser Seite wird das Prinzip beschrieben, nach dem Energiekennwerte wie der Heizwärmebedarf mittels Energiebilanzen ermittelt werden.
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 |{{ :picopen:bilanzgrenze.png }}| |{{ :picopen:bilanzgrenze.png }}|
-|//**__Abb. 1:__ Es ist praktisch, die Bilanzhülle für ein\\ Gebäude entlang der Außengrenze der wärme-\\ dämmenden Außenbauteile zu wählen.**//|\\+|//**__Abb. 1:__ Es ist praktisch, die Bilanzhülle für ein\\ Gebäude entlang der Außengrenze der wärme-\\ dämmenden Außenbauteile zu wählen.**//((Da kann dann z.B. über kleinere Unebenheiten einfach "hinweggemessen" werden. So wird z.B. fast überall generell die Projektionsfläche eines Fensters verwendet und nicht die "Abwicklung" genannte komplizierte Außenoberfläche eines mehrfach eingefrästen Rahmens. Das erklärt übrigens zum Teil, warum Fenster-U-Werte "so groß" erscheinen; sie enthalten die gesamten Verluste über die eigentlich vergrößerte Fläche, aber projiziert auf die deutlich kleinere "Fensterfläche".))|\\
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 |{{ :picopen:energiebilanz.png }}| |{{ :picopen:energiebilanz.png }}|
 |//**__Abb. 2:__ Verlustwärmeströme (Transmisson und\\ Ventilation) verlassen durch die Bilanzhülle das\\ Gebäude. Wärmegewinne treten über eben diese\\ Hülle in das Gebäude ein. Nach dem Energiesatz\\ ist die Summe der Gewinne gleich der Summe der\\ Verluste, solange die innere Energie konstant bleibt.**//|\\ |//**__Abb. 2:__ Verlustwärmeströme (Transmisson und\\ Ventilation) verlassen durch die Bilanzhülle das\\ Gebäude. Wärmegewinne treten über eben diese\\ Hülle in das Gebäude ein. Nach dem Energiesatz\\ ist die Summe der Gewinne gleich der Summe der\\ Verluste, solange die innere Energie konstant bleibt.**//|\\
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   * An dieser Stelle ein wichtiger Hinweis: **Die Notwendigkeit, Wärme zuzuführen, entsteht überhaupt nur durch das Auftreten von Wärmeverlusten**. Gerade wegen der Energieerhaltung bleibt ein Haus eigentlich von selbst warm - so lange es keine Wärme verliert. Dummerweise sind die Mechanismen, mit denen Systeme mit höherer Temperatur Wärme an eine kältere Umgebung übertragen, vielseitig und sehr wirkungsvoll. Wenn man das wärmere System nicht bewusst abschottet ("wärmedämmt") fließt sehr viel Wärme durch Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung ganz von selbst in die kältere Umgebung ab.\\   * An dieser Stelle ein wichtiger Hinweis: **Die Notwendigkeit, Wärme zuzuführen, entsteht überhaupt nur durch das Auftreten von Wärmeverlusten**. Gerade wegen der Energieerhaltung bleibt ein Haus eigentlich von selbst warm - so lange es keine Wärme verliert. Dummerweise sind die Mechanismen, mit denen Systeme mit höherer Temperatur Wärme an eine kältere Umgebung übertragen, vielseitig und sehr wirkungsvoll. Wenn man das wärmere System nicht bewusst abschottet ("wärmedämmt") fließt sehr viel Wärme durch Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung ganz von selbst in die kältere Umgebung ab.\\
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 |   **"Heizen" ist also immer nur der Ersatz von Wärmeverlusten \\ und ist daher durch effizientere Vermeidung von Verlusten beliebig reduzierbar**.   |\\ |   **"Heizen" ist also immer nur der Ersatz von Wärmeverlusten \\ und ist daher durch effizientere Vermeidung von Verlusten beliebig reduzierbar**.   |\\
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-  * Bei der Heizaufgabe haben wir andererseits Glück: **Es gibt auch freie "Wärmegewinnströme":** z.B. die von außen nach innen eingestrahlte Sonnenstrahlung durch die Fenster (vgl. [[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Hintergründe - Energiebilanzen:Passive Solarenergienutzung]]) und die Energie, die über die Stromversorgung ins Haus kommt und die im Innern des Hauses in sog. **"innere Wärmequellen"** umgesetzt wird. Zu diesen zählt auch die Wärmeabgabe der Personen, die sich im Gebäude aufhalten. Auch diese Energie wird übrigens von außen über die Hülle herein gebracht - wenn die Personen das Haus betreten bzw. wenn Nahrungsmittel ins Gebäude gebracht werden.\\ +  * Bei der Heizaufgabe haben wir andererseits Glück: **Es gibt auch freie "Wärmegewinnströme":** z.B. die von außen nach innen eingestrahlte Sonnenstrahlung durch die Fenster (vgl. Passive Solarenergienutzung) und die Energie, die über die Stromversorgung ins Haus kommt und die im Innern des Hauses in sog. **"innere Wärmequellen"** umgesetzt wird. Zu diesen zählt auch die Wärmeabgabe der Personen, die sich im Gebäude aufhalten. Auch diese Energie wird übrigens von außen über die Hülle herein gebracht - wenn die Personen das Haus betreten bzw. wenn Nahrungsmittel ins Gebäude gebracht werden.\\ 
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   * **Unter den hier beschriebenen vereinfachten Bedingungen ist die Energiebilanz des Gebäudes ganz einfach aufzustellen:**\\   * **Unter den hier beschriebenen vereinfachten Bedingungen ist die Energiebilanz des Gebäudes ganz einfach aufzustellen:**\\
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 |   **Die Summe der Wärmeverlustströme\\ \\ ist gleich\\ \\ der Summe der Wärmegewinnströme.**   |\\ |   **Die Summe der Wärmeverlustströme\\ \\ ist gleich\\ \\ der Summe der Wärmegewinnströme.**   |\\
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 Da sich die Wärmeverluste ganz einfach und relativ genau berechnen lassen (sie hängen im Wesentlichen von der Dämmung ab) und innere Wärmequellen sowie passiv genutzte Solarenergie gut genug abgeschätzt werden können, kann man mit der Energiebilanz die noch erforderliche Heizwärmezufuhr (also den Heizwärmebedarf) ausrechnen.\\ Da sich die Wärmeverluste ganz einfach und relativ genau berechnen lassen (sie hängen im Wesentlichen von der Dämmung ab) und innere Wärmequellen sowie passiv genutzte Solarenergie gut genug abgeschätzt werden können, kann man mit der Energiebilanz die noch erforderliche Heizwärmezufuhr (also den Heizwärmebedarf) ausrechnen.\\
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   * Nur ein kleines Problem verbleibt dabei: **Die Höhe der "überschüssigen" Solargewinne:** Das ist der Anteil an freier Wärme, der nicht ausgenutzt werden kann. Dies erfordert eine genauere Bestimmung. Mit **Simulationsprogrammen** (vgl. [[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Dynamische Simulation]]), die in der Lage sind, Energiebilanzen in kurzen Zeitabschnitten zu bestimmen, lässt sich das Problem lösen, wenn auch mit einem gewissen Aufwand. Zum Glück gibt es dafür heute gut erprobte **vereinfachte Formeln**, die z.B. in der europäischen Norm EN 832 (inzwischen international gefasst als ISO 13790) zu finden sind. Für die praktische Anwendung haben wir diese Zusammenhänge in das **"Passivhaus Projektierungs Paket"** (vgl. [[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Energiebilanzen mit dem PHPP]]) integriert.\\   * Nur ein kleines Problem verbleibt dabei: **Die Höhe der "überschüssigen" Solargewinne:** Das ist der Anteil an freier Wärme, der nicht ausgenutzt werden kann. Dies erfordert eine genauere Bestimmung. Mit **Simulationsprogrammen** (vgl. [[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Dynamische Simulation]]), die in der Lage sind, Energiebilanzen in kurzen Zeitabschnitten zu bestimmen, lässt sich das Problem lösen, wenn auch mit einem gewissen Aufwand. Zum Glück gibt es dafür heute gut erprobte **vereinfachte Formeln**, die z.B. in der europäischen Norm EN 832 (inzwischen international gefasst als ISO 13790) zu finden sind. Für die praktische Anwendung haben wir diese Zusammenhänge in das **"Passivhaus Projektierungs Paket"** (vgl. [[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Energiebilanzen mit dem PHPP]]) integriert.\\
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   - **Soll man tatsächliche "überflüssigerweise" Bereiche innerhalb der Gebäudehülle passiv mitbeheizen, obwohl eine Komfortanforderung für sie gar nicht besteht?**\\ Tatsächlich spart es oft sowohl Baukosten als auch Energiekosten, wenn "unbeheizte Bereiche" innerhalb eines Gebäudes mit in die thermische Hülle einbezogen werden - nämlich immer dann, wenn die so entstehende Hülle eine verringerte Oberfläche aufweist.\\ \\   - **Soll man tatsächliche "überflüssigerweise" Bereiche innerhalb der Gebäudehülle passiv mitbeheizen, obwohl eine Komfortanforderung für sie gar nicht besteht?**\\ Tatsächlich spart es oft sowohl Baukosten als auch Energiekosten, wenn "unbeheizte Bereiche" innerhalb eines Gebäudes mit in die thermische Hülle einbezogen werden - nämlich immer dann, wenn die so entstehende Hülle eine verringerte Oberfläche aufweist.\\ \\
   - **Ist es nicht für die Gesundheit besser, wenn die Temperaturen sich im Tagesverlauf ändern und auch in verschiedenen Räumen unterschiedlich sind?**\\ Wir zitieren hierzu Ole Fanger (aus "Thermal Comfort"): //"Es ist wohl bekannt, dass die Körperkerntemperatur einen Tagesrhythmus mit einem Maximum einige Zeit vor der Schlafperiode und einem Minimum einige Zeit vor dem Aufwachen hat. (...) Allerdings konnte Nevins keine Differenz in den optimalen Temperaturen zwischen Untersuchungen am Nachmittag und solchen am Abend feststellen, eine Beobachtung, die von der hier vorliegenden Studie <Fanger> bestätigt wird... Wenn es irgendeinen Einfluss des Tagesrhythmus auf die Behaglichkeitsbedingungen gibt, dann ist dieser wahrscheinlich so gering, dass er von keiner praktischen Bedeutung ist."//\\ \\   - **Ist es nicht für die Gesundheit besser, wenn die Temperaturen sich im Tagesverlauf ändern und auch in verschiedenen Räumen unterschiedlich sind?**\\ Wir zitieren hierzu Ole Fanger (aus "Thermal Comfort"): //"Es ist wohl bekannt, dass die Körperkerntemperatur einen Tagesrhythmus mit einem Maximum einige Zeit vor der Schlafperiode und einem Minimum einige Zeit vor dem Aufwachen hat. (...) Allerdings konnte Nevins keine Differenz in den optimalen Temperaturen zwischen Untersuchungen am Nachmittag und solchen am Abend feststellen, eine Beobachtung, die von der hier vorliegenden Studie <Fanger> bestätigt wird... Wenn es irgendeinen Einfluss des Tagesrhythmus auf die Behaglichkeitsbedingungen gibt, dann ist dieser wahrscheinlich so gering, dass er von keiner praktischen Bedeutung ist."//\\ \\
-  - **Spart eine Nacht- (oder Wochenend-) Absenkung nicht auch Energie?**\\ Doch, das ist immer der Fall. Allerdings sind die erreichbaren Einsparungen bei gut gedämmten Gebäuden nicht sehr hoch.\\ \\ Ausführlich werden die Fragen der Temperaturdifferenzierung im [[http://www.passiv.de/04_pub/Literatur/ProtokB/Phase_III/2002-2004/AK25/Inh_AK25/09-WF_F.htm|Protokollband 25 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser]] behandelt.\\  \\+  - **Spart eine Nacht- (oder Wochenend-) Absenkung nicht auch Energie?**\\ Doch, das ist immer der Fall. Allerdings sind die erreichbaren Einsparungen bei gut gedämmten Gebäuden nicht sehr hoch.\\ \\ Ausführlich werden die Fragen der Temperaturdifferenzierung im [[https://shop.passivehouse.com/en/products/25-temperaturdifferenzierung-in-der-wohnung-43/|Protokollband 25 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser]] behandelt.\\  \\
   - Oft finden sich auch kritische Anmerkungen zum Berechnungsverfahren:\\ **Darf überhaupt mit (stationären) U-Werten gerechnet werden? Ist nicht die Wärmespeicherung wichtiger als die Wärmedämmung und das ganze U-Wert-Rechenverfahren falsch?**\\ Nein, das U-Wert-Rechenverfahren ist die korrekte Näherung, wie durch viele systematische Untersuchungen (siehe [[planung:waermeschutz:waermeschutz funktioniert:Wärmedämmen oder Wärme speichern?]]) gezeigt wurde. Der Vergleich der Energiebilanz nach Berechnung und nach Messung belegt dies zusätzlich.\\   - Oft finden sich auch kritische Anmerkungen zum Berechnungsverfahren:\\ **Darf überhaupt mit (stationären) U-Werten gerechnet werden? Ist nicht die Wärmespeicherung wichtiger als die Wärmedämmung und das ganze U-Wert-Rechenverfahren falsch?**\\ Nein, das U-Wert-Rechenverfahren ist die korrekte Näherung, wie durch viele systematische Untersuchungen (siehe [[planung:waermeschutz:waermeschutz funktioniert:Wärmedämmen oder Wärme speichern?]]) gezeigt wurde. Der Vergleich der Energiebilanz nach Berechnung und nach Messung belegt dies zusätzlich.\\
-\\+//<sub>                $\longrightarrow$ Soweit ist die Einbeziehung in den Grundlagenkurs. Hier geht es zurück zur Übersicht **[[grundlagen/grundkurs_bauphysik_waerme]]**</sub>// \\ \\  
  
 ===== Energiebezugsfläche ===== ===== Energiebezugsfläche =====
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 **[[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Energiebilanzen mit dem PHPP]]** \\ **[[Planung:Energieeffizienz ist berechenbar:Energiebilanzen mit dem PHPP]]** \\
  
-**[[planung:tools|]]** \\+**[[planung:tools|]]** \\  
 + 
 +Zurück zur Übersicht **[[grundlagen/grundkurs_bauphysik_waerme]]** \\  
 \\ \\
  
 **An das PHPP angegliederte Berechnungstools** \\ **An das PHPP angegliederte Berechnungstools** \\
  
-[[planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:energiebilanzen_mit_dem_phpp:klimadatentool|PHPP Klimadatentool]]+[[planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:energiebilanzen_mit_dem_phpp:klimadatentool|PHPP Klimadatentool]]  {{:picopen:nur_mitglieder.png?20|}}
  
-[[planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:energiebilanzen_mit_dem_phpp:klimadatentool_fuer_die_suedliche_halbkugel|PHPP Klimadatentool für die südliche Halbkugel]]\\+[[planung:energieeffizienz_ist_berechenbar:energiebilanzen_mit_dem_phpp:klimadatentool_fuer_die_suedliche_halbkugel|PHPP Klimadatentool für die südliche Halbkugel]]  {{:picopen:nur_mitglieder.png?20|}}\\
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planung/energieeffizienz_ist_berechenbar/hintergruende_-_energiebilanzen.1423239459.txt.gz · Zuletzt geändert: 2016/08/22 16:49 (Externe Bearbeitung)