Berechnung des Deckungsanteils der KWK am Energiebedarf
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.
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:
- Wohnungsbau, wärmegeführte Betriebsweise
- Pufferspeicher 300-3.000 Liter, Grädigkeit bis zur Nachladung 20 K
- Erzeugernutzwärmeabgabe Qoutg,a 4.000 - 50.000 kWh
- Erzeugernutzwärmeabgabe für TWW Qw,outg,a 1.000 - 10.000 kWh
- Thermische Leistung der KWK Pth,CHP 2 - 20 kW (Stirling-, Gasexpansions- oder Verbrennungsmotor)
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:
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:
- Deckungsanteil KWK: Hier wird die Summe aus QT und QV über die Heizlast (HT+HV)*Δθ stundenweise ermittelt. Als Innentemperatur wird 20°C verwendet. Bezugsgröße für den Koeffizienten ist Qh,outg,HL aus der Heizlasttabelle.
- Deckungsanteil KWK Innentemp korr.: Hier die Wärmemenge wie im ersten Fall ermittelt. Jedoch wird als Innentemperatur die korrigierte Innentemperatur aus der Monatsbilanz verwendet.
- Deckungsanteil KWK Bilanz: Hier wird der Koeffizient über QT + QV aus der Bilanztabelle geteilt durch Qh,outg aus der Bilanztabelle ermittelt.
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.