GetSolar EnEV-Schnittstelle
Drei wesentliche Gründe haben eine Überarbeitung der EnEV-Schnittstelle in GetSolar erforderlich gemacht:
- Der neue GetSolar-Rechenkern mit einem deutlich näher an der konkreten Anlagenphysik orientierten Simulationsmodell ermöglicht und erfordert gleichermaßen eine genauere Behandlung der Speicherwärmeverluste
- Die KfW stellt in der Praxis bei den mit Simulationsergebnissen eingereichten Zuschussanträgen höhere Anforderungen an die rechnerische Schlüssigkeit der Ergebnisse
- Berechnungen für die ab dem 1. Mai 2014 geltende neue EnEV müssen mit demReferenzstandort Potsdam durchgeführt werden.
Mehr Einstellmöglichkeiten im Arbeitsbildschirm
Als Basis des modifizierten Rechenweges wurde der Bildschirm so erweitert, dass weitere Parameter der EnEV-Berechnung nach DIN 4701-10 vom Anwender eingegeben werden können.
Neu hinzugekommen sind zwei Auswahloptionen zur Heizungsverteilung:
Diese dienen zur Berechnung eines Tabellenwertes der Verteilungsverluste im Bereich Heizung q d. Im Bereich Trinkwasser werden die Werte in Eingabefeldern dargestellt. Je nach Parameter ist das Eingabefeld "read-only" gesetzt (blaue Textfarbe) oder kann vom Anwender modifiziert werden (schwarzer Text).
Der Wert q tw ist konstant 12,50 kWh/m²a für alle Berechnungen nach DIN 4701-10.
Der Wert q tw,d ist von der Option "Warmwasserverteilung innerhalb / außerhalb der
GetSolar EnEV-Schnittstelle 2014 Seite 2 thermischen Hülle" und der Gebäudenutzfläche abhängig. GetSolar schreibt den mit den Projektdaten geladenen Wert in das Eingabefeld. Ein Klick auf die nebenstehende Schaltfläche setzt den aus Tabellenwerten der DIN errechneten Wert ein.
Simulationsrechnung nach Randbedingungen der Norm
Alle Parameter gehen, der Vorgabe der Norm entsprechend, als Randbedingung in die Simulationsrechnung ein. Der Trinkwasserwärmebedarf q tw und die Verluste q tw,d bestimmen den in der Simulation angesetzten Verbrauch. Wenn eine Zirkulation vorhanden ist, wird ein Teil der Verluste als Mehrverbrauch und der übrige Teil als Zirkulationsverluste behandelt. Die Speicherverluste nach Norm weichen stark von den, über das genaue physikalische Modell in der Simulation, bilanzierten Speicherverlusten ab.
Beim ersten Simulationslauf über 12 Monate bleibt der Kollektorkreis abgeschaltet. Dadurch entsprechen die Wärmeverluste weitgehend denen eines konventionellen Systems, da der Solarbereich des Speichers nahe bei der Temperatur des Aufstellraumes bleibt. Neben der Jahressumme liefert dieser Rechengang auch eine Verteilung der Speicherverluste über die Monate.
Nach dieser prozentualen Verteilung wird der, von der Norm vorgegebene, Speicherverlust auf Monatswerte umgelegt. Im folgenden Jahresdurchlauf der Simulation ist der Kollektorkreis aktiv. Dadurch steigen die Temperaturen im Speicher und folglich auch die Speicherverluste in den einzelnen Monaten. Die Differenz zwischen den simulierten und den, aus der Norm abgeleiteten, Monatswerten wird vom Solarertrag (an den Speicher gelieferte Solarwärme) abgezogen. Dieses Verfahren berücksichtigt, dass im Hochsommer reichlich vorhandene Solarwärme die Speichertemperaturen und damit auch die Verluste stark ansteigen lassen. Letztlich muss bei der genauen Bilanzierung des Solarertrags für die EnEV aber sichergestellt sein, dass nur so viel Solarwärme zur Deckung der Speicherverluste bilanziert wird, wie von der GetSolar EnEV-Schnittstelle 2014 (Seite 3 Norm) dafür vorgesehen ist.
Auch für den, nach Norm ermittelten, Heizwärmebedarfs muss eine realistische zeitliche Verteilung ermittelt werden. Dazu rechnet GetSolar vor der Simulation über die angegebene Summe und die dieser zugrundeliegenden Einzelwerte (q h, tw, q s) sowie zusätzlich über anzunehmende Passivsolarwärmegewinne und interne Wärmegewinne auf einen ursprünglichen Transmissions- und Lüftungs-Wärmebedarf zurück. Dieser wird innerhalb der Heizperiode entsprechend der Differenz zwischen Raumtemperatur und stündlichem Wert der Lufttemperatur im Klimadatensatz auf 8760 Stundenwerte umgelegt. Stunde für Stunde werden nun zuerst die internen Wärmegewinne und die Wärmegutschrift aus der Trinkwarmwasserverteilung (q h,TW,d) abgezogen, da diese praktisch keine zeitliche Veränderung aufweisen. Die Wärmegutschrift aus den Speicherverlusten hat dagegen eine ausgeprägte, zeitliche Verteilung und wird daher erst in der Anlagensimulation berücksichtigt.
Anschließend sind stundenweise die passiven Solarwärmegewinne abzuziehen, wobei immer wenigstens 10% des Wertes aus dem vorangegangenen Rechenschritt übrig bleiben. Für die Simulationsrechnung wird davon ausgegangen, dass die meisten Wohngebäude mehr als eine thermische Zone haben. Nach Norden orientierte Räume und Kellerräume haben auch dann noch einen verbleibenden Heizwärmebedarf, wenn nach Süden orientierte Räume über die direkte Sonneneinstrahlung bereits einen Wärmeüberschuss haben. Überschüssige Passivsolarwärme verfällt nicht, sondern wird auf die nachfolgenden Stunden übertragen. Um ein "Überlaufen" dieser Wärmespeicherung außerhalb der Heizperiode zu vermeiden, geht Passivsolarwärme nur bis zu einer Lufttemperatur von 2 Kelvin über der Heizgrenztemperatur in die Berechnung ein.
Auf diese Weise erzeugt GetSolar vor jedem Simulationslauf passend zu den verwendeten Klimadaten einen Satz von 8760 Stundenwerten des aus der Anlage zu deckenden Heizwärmebedarfs.
Bewertung
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der modifizierte Rechenweg die
nutzbringende Wirkung der Solarthermie normgerecht ermittelt.
Hochsommerliche Überschüsse bei heizungsunterstützenden Anlagen werden dabei nicht überbewertet, und der vor allem bei Sonnenhäusern bewusst einkalkulierte direkte Wärmeübergang vom Solarspeicher in die zu beheizenden Räume findet in vernünftigem Umfang Berücksichtigung.
Die Wechselwirkung passiver Solarwärmegewinne und aktiver
Solarwärmenutzung für Heizzwecke wird mit synchron verarbeiteten Stundenwerten der Klimadaten berücksichtigt. Damit erfüllt das Rechenverfahren die Anforderung aus DIN 4701-10, dass "die Simulationsrechnung mit den gleichen Randbedingungen durchgeführt wird, die bei dem Rechenverfahren dieser Norm zu Grunde gelegt wurden".