Planungstool für Gebäude & Quartiere

Wärmebedarf in Quartieren

Die Wärmebedarfe in Quartieren setzen sich im Wesentlichen aus Raumwärme- und Trinkwarmwasser-Bedarfen zusammen. Bei bestimmten Gebäudetypen kann außerdem noch ein Prozesswärme-Bedarf hinzukommen.

Der Wärmebedarf beschreibt die Menge an thermischer Energie, die zum Heizen benötigt wird. Üblicherweise wird der Wärmebedarf auf eine Heizperiode bezogen, z. B. ein Jahr (Jahresheizbedarf). Dieser wird meist in kWh oder MWh angegeben. Für Gebäude wird oftmals der flächenbezogene spezifische Heizbedarf in kWh/m² pro Jahr angegeben. Es können drei verschiedene Arten von Wärmebedarf unterschieden werden:

Zur Planung von Wärme­versorgungs­systemen sind vor allem der Raumwärme- und Trinkwarmwasser-Bedarf relevant.

Im nPro-Tool können Jahresprofile mit stündlicher Auflösung für Raumwärme- und Trinkwarmwasser-Bedarfe für verschiedene Gebäudetypen erstellt werden.

Heizbedarf für Raumwärme

Der Energiebedarf zur Bereitstellung von Raumwärme ist direkt witterungsabhängig. In Jahren mit strengem, kalten Winter ist der Heizbedarf höher als in Jahren mit mildem Winter. Zur Ermittlung eines mittleren Heizbedarfs können gemessene Verbrauchsdaten einer Witterungsbereinigung auf Basis von Gradtagszahlen unterzogen werden.

Heizbedarf für Trinkwarmwasser

Der Wärmebedarf zur Bereitstellung von Trinkwarmwasser ist im Allgemeinen nicht direkt witterungsabhängig. In Bedarfsabschätzungen wird daher häufig von einem konstanten Trinkwarmwasserbedarf über das Jahr und zwischen verschiedenen Jahren ausgegangen. Analysen zeigen jedoch, dass der Bedarf an Trinkwarmwasser saisonal verschieden ist und im Winter leicht höher als im Sommer ist. Aufgrund des Trinkwarmwasser-Bedarfs besteht in Quartieren ein über das Jahr durchgängiger Bedarf an Wärme. Für Quartierslösungen ist dies von großer Wichtigkeit: Zum einen muss bedacht werden, dass bei einer zentralen Wärmeversorgung (mit einem Wärmenetz) die relativen Verluste in Sommer sehr hoch sein können. Zum anderen kann Abwärme von erhöhten Kühlbedarfen im Sommer zur Deckung der Trinkwarmwasser-Wärmebedarfe genutzt werden. Dies ist insbesondere bei kalte Nahwärme-Konzepten vielversprechend, da auf diese Weise kostengünstige Klimatisierung (Raumkühlung) bereitgestellt werden kann.

Prozesswärme-Bedarf

Für einige Gebäudetypen ist neben Raumwärme und Trinkwarmwasser ein weiterer Wärmebedarf relevant: Prozesswärme. Prozesswärme fällt vor allem bei Industrie- und Gewerbegebäuden an. Die Temperaturanforderung reicht hierbei von 30 - 300 °C. Typische Beispiele sind Bäckereien, die bis zu 50 % ihrer Wärme für die Backprozesse benötigen. Aber auch Wäschereien, Gaststätten oder Krankenhäuser weisen einen relevanten Anteil an Prozesswärme auf. Ein großer Anteil dieser zusätzlichen Wärmebedarfe resultiert in einen erhöhten Strombedarf des Gebäudes. Im nPro-Tool werden Prozesswärmebedarfe, die elektrisch gedeckt werden, dem Strombedarf zugeschlagen, da diese nicht über ein Wärmenetze bereitgestellt werden müssen.

Anteil des Trinkwarmwasser-Bedarfs am Gesamtwärmebedarf

Das Verhältnis von Trinkwarmwasser-Bedarf zum Gesamtwärmebedarf (Summe aus Raumwärme- und Trinkwarmwasser-Bedarf) ist eine charakteristische Größe für Gebäude. Während in alten Gebäuden mit niedrigem Dämmstandard das Wärmeverhältnis eher klein ist, wächst es mit zunehmendem Dämmstandard stetig an. Grund hierfür ist, dass sich der Trinkwarmwasser-Bedarf bei Gebäuden mit unterschiedlichem Dämmstandard nur geringfügig unterscheidet; der Heizbedarf für Raumwärme nimmt jedoch stark mit verbessertem Dämmstandard ab. Für alte Einfamilienhäuser mit einem Baujahr vor 1918 beträgt der Anteil des Trinkwarmwasser-Bedarfs am Gesamtwärmebedarf unter 10 %, wohingegen bei Neubauten dieser durchaus 50 % betragen kann. Dies bedeutet, dass bei einem Gebäude mit hohem Dämmstandard die Hälfte des Heizbedarfs auf die Trinkwarmwasser-Erwärmung entfällt. In Hotels ist der Trinkwarmwasser-Anteil tendenziell höher als bei Einfamilienhäusern, da hier ein höherer Verbrauch an Trinkwarmwasser vorliegt. Ähnliches ist für Krankenhäuser zu beobachten. Die größere Belegungsdichte gegenüber Wohngebäuden führt hier zu einem erhöhten Bedarf an Trinkwarmwasser gegenüber Wohngebäuden.

Im nPro-Tool kann das Verhältnis von Trinkwarmwasser- zum Gesamtwärmebedarf zur Bedarfsprofilerzeugung angegeben werden.
Tabelle 1: Anteil des Trinkwarmwasser-Bedarfs am Gesamtwärmebedarf für unterschiedliche Gebäudetypen. Angaben aus [1].
Gebäudetyp Anteil Trinkwarmwasser
Einfamilienhaus (bis 1918) 9 %
Büro (ab 1995) 10 %
Krankenhaus (> 1000 Betten) 20 %
Hotel 22 %

Quellen

  1. Leitfaden Energienutzungsplan, Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit, 2011.
  2. Leitfaden Nahwärme, Frauhenhofer UMSICHT. ISBN: 978-3-8167-5186-1.
  3. Fachbuch: Recknagel - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik 2017/2018.

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