Berechnung des Deckungsanteils der KWK am Energiebedarf

Hinweis
Dieses Tool befindet sich in einem exeperimentellen Stadium. Das hier verwendete Rechenverfahren ist nicht genormt. Benutzung des Tools ohne Gewähr

Das hier verwendete Berechnungsverfahren wird unter Erläuterungen / Berechnungsmethodik erklärt.

Projekt:

Adresse:

TRY-Datei:

Nutzfläche: ANGF= m² | Nutzungsprofil:

Heizlast

Wirksame Wärmekapazität: |

Wärmetransferkoeffizient Transmission (Bilanz): HT = W/K

Luftvolumen: V= m³ | Luftdichtheit: n50= h-1

effektive Luftwechselrate für Heizlast: nmin = 1/h

Wärmetransferkoeffizient Lüftung (Heizlast): HV =

Außentemperatur Heizlast: θe = °C

Heizgrenztemperatur: θgrenz = °C

Heizlast Heizung: ΦHL,Geb =

Trinkwarmwasserbereitung

Nutzenergiebedarf TWW p.a. Qw,b = kWh

 Wirkungsgrad TWW: ηw = %

 Erzeugernutzwärmeabgabe TWW p.a. kWh

mittlere Heizlast TWW: Φw = kW

Erzeugernutzwärmeabgabe für Heizung

Automatische Ermittlung der monatlichen Erzeugernutzwärmeabgabe für die Heizlast Qh,outg,HL:

Aufwandszahl Verteilung+Übergabe+Speicher: e = -

Faktor für Heizlastwerte: e = -

KWK-Anlage

 Anteil KWK: ηkwk= %

 Thermische Leistung KWK: Pth,CHP= kW - Wirkungsgrad: ηCHP,Hi =

 Elektrische Leistung KWK: Pel,CHP= kW - Stromkennzahl: σ =

Volumen des Pufferspeichers: VPS = Liter

Leistung des Spitzenlastkessels: Pth,HP = kW - Wirkungsgrad: ηHP,Hi =

Gesamtleistung Hzg+TWW: kW

Primärenergiefaktor KWK: fp,CHP = - Stromerzeugung: fp,el = - Spitzenlastkessel: fp,HP =

Primärenergiefaktor des Gesamtsystems: fp =
KWK-Netto-Stromproduktion: Qf,prod,CHP,a = kWh/a

Ergebnisse

  • Zeitkonstante τ= | Parameter Ausnutzungsgrad a=
  • Nachtabsenkung: fNA= | Teilbeheizung: ftb=
  • max. Heizlast DIN V 18559: φh,max=
  • Lüftung:

Monatliche Ergebnisse

Die Wärmemenge (kWh) wird aus der Heizlast multipliziert mit den Gradtagen monatlich ermittelt.

Monat Gt QT QV QT + QT (QT + QV)
/Qh,outg
Qh,outg,HL Laststunden
Qoutg
Laststunden KWK
1 Kd
2 Kd
3 Kd
4 Kd
5 Kd
6 Kd
7 Kd
8 Kd
9 Kd
10 Kd
11 Kd
12 Kd
Σ Kd - - - - - -

Ausgabedaten der Energiebilanz nach DIN V 18599

Die Daten in der folgenden Tabelle sind für die Berechnung nicht zwingend notwendig. Die Erzeugernutzwärmeabgabe kann für die Kalkulation aus dieser Tabelle übernommen/berechnet werden.

Hinweis: QT und QV werden nach den Randbedingungen für Wohngebäude automatisch berechnet

Monat QT QV Qsink Qsource η Qh,b e Qh,outg QT+V/
Qh,outg
1 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
2 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
3 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
4 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
5 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
6 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
7 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
8 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
9 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
10 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
11 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
12 θe=°C
θi=°C
... ... ... ... ... ...
Σ   ... ... ... ... - ... - ... ...

Erläuterungen / Berechnungsmethodik

Die Begriffe Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), Blockheizkfraftwerk (BHKW) und stromerzeugende Heizung können weitestgehend synonym betrachtet werden. Auch Brennstoffzellen gehören zu den KWK-Geräten.

Der Deckungsanteil eines BHKW am Energiebedarf ist nach DIN 18599-9 nur für Mini-BHKW definiert. Die dort hinterlegte Formel kann aber nur selten verwendet werden. Sie darf nur angewendet werden, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt werden:

Ein ähnliches Verfahren mit ähnlichen Randbedingungen wird in DIN SPEC 32737 [2014-12] für die Berechnung von Brennstoffzellen-KWK-Anlagen verwendet.

Lediglich in DIN V 4701-10 [2003-08] werden allgemeine Deckungsgrade für bivalente Anlagen Anteile am Energiebedarf angegeben:

Deckungsanteile DIN 4701-10

Die hier verwendete Berechnungsmethode zur Ermittlung basiert auf einer monatlichen Bilanz der Erzeugernutzwärmeabgabe in Verbindung mit Stundenwerten der Außentemperaturen auf der Grundlage der Testreferenzjahre TRY. Dazu wird für jeden Monat zunächst die Erzeugernutzwärmeabgabe Qh,outg auf der Grundlage der Bilanz nach DIN V 18599 oder anderer Methoden berechnet. Gleichzeitig wird eine Energiemenge auf der Grundlage der Heizlast über die Gradstunden ermittelt:

QT,HL + QV,HL = (HT + HT) * Gt

Die Gradstunden Gt ergeben sich aus der Anzahl der Stunden für einen Temperaturbereich von 1K multipliziert mit der Temperaturdifferenz: θi - θe. Die hier berechneten monatlichen Stundenhäufigkeiten entsprechen Anhang B.1 DIN V 18599-5 [2018-09], werden zur Vereinfachung jedoch nur in 1,0 K Schritten aufgelöst.

Zum Ableich mit der Erzeugernutzwärmeabgabe (Berücksichtigung von Wärmequellen, zusätzlichen Wärmesenken und Verlusten der Wärmeverteilung, Speicherung und Übergabe) wird ein Koeffizient aus (QT,HL+QV,HL)/Qh,outg,HL ermittelt. Für die Berechnung des Deckungsanteils wird die Heizlast zunächst für den jeweiligen Temperaturbereich ermittelt. Danach wird die so ermittelte Heizlast durch den Koeffizienten zum Abgleich mit Qh,outg dividiert. Für die korrigierte Heizlast wird dann der Deckungsanteil der KWK-Anlage stundenweise ermittelt. Dadurch lässt sich über die Heizlast annähernd der Deckungsanteil der KWK-Anlage an der Erzeugernutzwärmeabgabe ermitteln.

Die drei Varianten zur Ermittlung des Deckungsanteils unterscheiden sich in der Ermittlung des jeweils zugrunde liegenden Koeffizienten:

Die Heizlast für die Trinkwarmwasserbereitung (TWW) wird als mittlere Heizlast für den berechneten Jahresenergiebedarf (Qw,outg) berücksichtigt. Dadurch ergibt sich eine vergleichsweise geringere Heizlast als in der Realität. Das ist bei der Eingabe des KWK-Anteils zu berücksichtigen.

Alternativ lässt sich der Deckungsanteil nur über die stündliche Simulation der Heizleistung ermitteln. Dazu muss nicht nur die Anlagentechnik, sondern das gesamte Gebäude simuliert werden.

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