Energieeffizienz von Heizungsanlagen
Richtiger Einsatz der Messtechnik
Die europäische Gebäuderichtlinie EPBD fordert im Artikel 8 eine einmalige energetische Inspektion von Heizungsanlagen, die älter als 15 Jahre und deren Leistung größer als 20 kW sind. Dies betrifft in Deutschland ca. 14,5 Mio. Gas- und Ölheizungsanlagen, so dass ein enormes Potential zur Energieeinsparung aufgedeckt werden kann. Dafür wurde ein standardisiertes Verfahren zur Komplettüberprüfung von Heizungsanlagen entwickelt – der Heizungs-Check.
Mit dem Heizungs-Check können Heizungsanlagen standardisiert überprüft werden, so dass schnell ein umfassendes Ergebnis direkt vor Ort vorliegt. Hierbei geht es insbesondere darum alle Komponenten der Heizungsanlage, wie den Wärmeerzeuger, die Wärmeverteilung und die Wärmeübergabe, energetisch zu inspizieren. Die Durchführung basiert auf einem Checklistenverfahren, dessen Ergebnis dem Kunden sofort vor Ort zur Verfügung steht. Das Verfahren, das ursprünglich bereits im Jahr 1991 dem Umweltbundesamt als Tischvorlage des TÜV Süd vorgeschlagen wurde, konnte nun mittels moderner Messtechnik entsprechenden Kriterien der europäischen Gebäuderichtlinie praxistauglich umgesetzt werden.
Malus-Punktesystem
Im Einzelnen wird die energetische Effizienz des Wärmeerzeugers, der Wärmeverteilung sowie der Wärmeübergabe mit einem Malus-Punktesystem beurteilt. Die Punkte werden als Verbesserungspotentialpunkte in der Bescheinigung dargestellt. Das Gesamtergebnis wird dann in einem Farbbalken, ähnlich dem Energieausweis, übersichtlich dargestellt. Der Kunde kann damit gleich erkennen, ob seine Heizungsanlage energetisch im grünen oder roten Bereich liegt. Bei der Beurteilung werden zusätzlich zum klassischen Abgasverlust die Oberflächenverluste des Heizkessels sowie die Ventilationsverluste vor Ort direkt gemessen. So kann der tatsächliche Ist-Zustand der Heizung bewertet werden. Die Messgrößen dazu werden rasch mit leicht zu bedienenden Messgeräten ermittelt. Auf die Handhabung und den Ablauf der Messungen wird im Folgenden detailliert eingegangen.
Darüber hinaus lassen sich die Kesselregelung und die Dimensionierung des Heizkessels begutachten. Zur ganzheitlichen Betrachtung gehören auch die Feststellung der Einstellung der Pumpe, der Dämmung der Rohrleitung sowie ein evtl. durchgeführter Hydraulischer Abgleich an der Heizungsanlage. Der Zustand der Thermostatventile spielt ebenfalls eine wichtige Rolle, dieser wird visuell inspiziert.
Erfassung der messtechnischen Größen zum Heizungs-Check
1. Abgasverlustmessung
Die Abgasverlustbestimmung erfolgt nach den Vorgaben der 1.BImSchV im Kernstrom mit einem eignungsgeprüften Messgerät. Ist die Abgasverlustmessung bereits im Rahmen der wiederkehrenden Inspektion innerhalb der laufenden Heizperiode erfolgt, so können diese Ergebnisse direkt verwendet werden ohne die Messung zu wiederholen. Der am Messgerät abgelesene oder vom 1.BImSchV-Protokoll entnommene Abgasverlust qA wird mit Hilfe der Bewertungskennlinie in Bewertungspunkte umgewandelt. Abgasverluste unter 1 % ergeben 0 Bewertungspunkte, Abgasverluste über 12 % ergeben maximal 15 Verbesserungspotentialpunkte.
2. Oberflächenverluste des Wärmeerzeugers
Die Bestimmung der Oberflächenverluste durch Wärmestrahlung (Strahlungsverluste) basiert auf einem in DIN EN 304 beschriebenen Verfahren. Dazu wird die Kesseloberfläche in Teilflächen eingeteilt, die dann mit einem Oberflächentemperaturfühler abgetastet werden. Eine Teilfläche kann z.B. die Front-, Deckel- oder Seitenfläche sein. Der absolute Oberflächenverlust wird durch Addition der Verluste der Teilflächen ermittelt. Der relative Oberflächenverlust qst ergibt sich durch Normierung der Summe auf die Nennwärmeleistung.
Die Messung ist bei einer Kesseltemperatur von etwa 60 °C durchzuführen. Vorhandene Türen der Kesselverkleidung und Brennerhauben sind wie im normalen Betrieb zu schließen. Direkt an andere Geräte (z. B. Warmwasserspeicher) oder Wände und den Fußboden angrenzende Teilflächen bleiben unberücksichtigt. Die Oberflächenmesspunkte müssen mit einem gekapselten Oberflächenthermometer abgetastet werden. Die Teilflächen A können aus einer Typtabelle abgelesen oder mit einem Maßband ermittelt werden. Die Berechnung erfolgt mittels folgender Gleichung, die z.B. im Messgerät Wöhler „A 400“ (www.woehler.de) hinterlegt ist.
Der Zahlenwert für die Wärmeübergangszahl a ist aus der DIN EN 304:2004-01 entnommen. Erfolgt die Berechnung des Oberflächenverlustes per Hand, kann vereinfachend ein konstanter Wert von 0,11 KW/(m2 � K) verwendet werden. Die Berechnung des Kesseloberflächenverlustes kann entfallen, wenn die mittlere Oberflächentemperatur des Wärmeerzeugers um weniger als 5 K über der Raumtemperatur liegt; in diesem Fall sind 0 Bewertungspunkte zu vergeben.
In der Formel bedeutet:
a: Kennlinie aus DIN EN 304 T. 5 ist im „A 400“ von Wöhler hinterlegt, bei Berechnungen per Hand kann vereinfacht 0,01 kW/m2K genommen werden.
A: Teilfläche m2
DJ: Differenztemperatur zwischen Oberfläche und Raum °C
3. Ventilationsverlust
Als Ventilationsverlust wird der Wärmeverlust eines Heizkessels bezeichnet, der 30 Sek. nach Brennerschluss durch gleichzeitige Ermittlung von Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur im Restkernstrom der Abgasabführung bestimmt wird. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt mit einem empfindlichen Differenzdruckmessgerät in Verbindung mit einem Staurohr mit integriertem Temperaturfühler. Das Differenzdruckmessgerät muss eine Empfindlichkeit von 0,01 Pa oder besser aufweisen, um eine ausreichende Auflösung der Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,15 m/s sicherzustellen. Es sollten daher für die Ermittlung des Ventilationsverlustes nur eignungsgeprüfte Differenzdruckmessgeräte zur Messung von Unterdrücken in Aufstellräumen von Feuerstätten (4-Pa-Test) eingesetzt werden.
Die Messung ist im Kernstrom an der zur Messung des Abgasverlustes vorgesehenen Messöffnung durchzuführen. Vorhandene Abgasklappen und Nebenluftvorrichtungen sind in ihrer Einstellung gegenüber dem normalen Betrieb nicht zu verändern. Der Ventilationsverlust qLS_norm nach folgender Gleichung, lässt sich aus der Strömungsgeschwindigkeit v und der Temperatur JLuft im Abgasstutzen errechnen:
Dabei bedeutet:
ΑV: Querschnittsfläche der Abgasleitung in m2
ν(30): Strömungsgeschwindigkeit in Abgasleitung in m/s, 30 Sekunden nach Brennerschluss
pLuft: Messgerät macht Dichtekorrektur auf ϑL, bei Berechnungen per Hand kann die Dichte der Luft mit 1,2 kg/m3 angenommen werden.
cp,L: spezifische Wärmekapazität, Norm: 0,279 Wh/kg °C
ϑL(30): Luftkern-Temperatur im Abgasstutzen nach 30 Sek. in °C
ϑRaum: Lufttemperatur im Aufstellraum in °C
ϑaußen IST: Außentemperatur, Ist-Wert in °C
ϑaußen REF: Referenzaußentemperatur, 15 °C
QKessel: eingestellte Feuerungsleistung oder Kesselleistung bestimmen!
qLS_norm: Ventilationsverlust- Punkte am Messgerät ablesen (z.B. Wöhler „A 400“)
4. Inspektionsbericht
Der zweiseitige Inspektionsbericht enthält alle relevanten Daten zum Gebäude und Wärmeerzeuger inklusive der vergebenen Bewertungspunkte und detaillierten Sanierungsempfehlungen. Die einzelnen Messwerte (Abgasverlust, Oberflächenverlust, Ventilationsverlust) und die ermittelten Werte zum Wärmeerzeuger (Brennwertnutzung, Überdimensionierung und Regelung), Wärmeverteilung (Hydraulischer Abgleich, Pumpe, Rohrleitungsdämmung) und Wärmeübergabe (Heizkörper, Fußbodenheizung) werden auf der zweiten Seite des Inspektionsberichtes eingetragen. Die Summe der ermittelten Bewertungspunkte wird in einen farbigen Bandtacho eingetragen. Daraus lassen sich die Beurteilung der Heizungsanlage und die Dringlichkeit von Verbesserungsmaßnahmen ablesen. Der Inspektionsbericht wird unmittelbar während der Inspektion erstellt, das vorliegende Ergebnis kann also sofort im Beratungsgespräch erläutert werden. Dadurch können dem Kunden unmittelbar die Schwachstellen der Heizungsanlage aufgezeigt werden.
