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Heizkurve für Energiesysteme in Gebäuden

Auf dieser Seite erfahren Sie, wie Sie in nPro eine Heizkurve für die Berechnung eines Gebäudeenergiesystems verwenden.

Was ist eine Heizkurve?

Die Heizkurve eines Gebäudeenergiesystems beschreibt die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit der Außenlufttemperatur. Bei sehr geringen Außenlufttemperaturen im Winter wird die Vorlauftemperatur in der Regel erhöht, z. B. von 60 °C auf 80 °C. Dies bewirkt, dass die Heizkörper (oder Fußbodenheizung) mehr Wärme an den Raum abgeben. Außerdem reduziert dies den Massenstrom in den Rohrleitungen, da die Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf ansteigt. Geringere Massenströme führen zu einem geringeren Druckverlust und einer kleineren Pumparbeit.

Im nPro-Tool können Heizkurven berücksichtigt werden, welche die Vorlauftemperatur des Heizsystems in Abhängigkeit der Außenlufttemperatur definieren.

Wie sieht eine Heizkurve aus und wo werden diese eingesetzt?

Zwei beispielhafte Heizkurven sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Vorlauftemperatur beträgt bei der niedrigsten Außenlufttemperatur 45 °C bei der Fußbodenheizung und 80 °C bei Radiatoren. Bei Umgebungstemperaturen oberhalb von 15 °C benötigt das Gebäude nur sehr wenig Heizleistung und die Vorlauftemperatur sinkt auf 25 °C ab. In vielen Fällen wird ein linearer Zusammenhang angenommen zwischen Auslegungstemperatur im Winter und dem Punkt niedrigster Vorlauftemperatur im Sommer.

Heizkurven berücksichtigen in nPro

Im Modul "Lastprofile und Wärmenetze" des nPro-Tools muss bei der Berechnung von kalten Nahwärmenetzen die entsprechenden Gebäudeenergiesysteme definiert werden. Bei kalten Nahwärmenetzen werden in jedem Gebäude eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe installiert, welche das Temperaturniveau der Wärme aus dem Wärmenetz auf die benötigte Vorlauftemperatur des Heizsystems im Gebäude anhebt. Die Effizienz dieser Wärmepumpen hängt stark vom Temperaturhub ab. Dies führt dazu, dass eine möglichst geringe Vorlauftemperatur im Gebäudeenergiesystem anzustreben ist. Dadurch wird die Leistungszahl der Wärmepumpe maximiert und ihr Stromverbrauch minimiert.
Im nPro-Tool können daher zwei unterschiedliche Heizkurven ausgewählt werden: Entweder die Vorlauftemperatur ist während des gesamten Jahres konstant und damit unabhängig von der Außenlufttemperatur. Oder die Vorlauftemperatur sinkt linear mit steigender Außenlufttemperatur. Die Annahme einer konstanten Vorlauftemperatur kann ein Bestandsgebäude oftmals gut abbilden, da diese nicht über eine Außenluft-geführte Regelung verfügen. Für Neubaugebäude ist die Annahme einer gleitenden Vorlauftemperatur geeigneter. In diesem Fall sollte die Option der variablen Heizkurve in nPro ausgewählt werden.

Heizkurve mit Vorlauftemperatur des Heizsystems und Außentemperatur
Abbildung 1: Heizkurve in nPro: Die Vorlauftemperatur des Heizsystems steigt unterhalb einer Außenlufttemperatur von 15 °C linear mit sinkender Außentemperatur an.

Wie wird die Heizkurve in nPro berücksichtigt?

In nPro wird der in Abbildung 1 dargestellt Ansatz verwendet: Bei Außenlufttemperaturen von 15 °C oder darüber beträgt die Vorlauftemperatur des Heizsystems 25 °C. Zur kältesten Stunde im Jahr beträgt die Vorlauftemperatur der vom Benutzer angegebenen maximalen Vorlauftemperatur des Heizsystems. Zwischen diesen beiden Punkten wird für Außenlufttemperaturen unterhalb 15 °C die Vorlauftemperatur linear interpoliert.

Quellen

  1. Oliver Ruhnau, Lion Hirth, Aaron Praktiknjo: Time series of heat demand and heat pump efficiency for energy system modeling, Open Data (2019) 6:189, DOI: 10.1038/s41597-019-0199-y

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