Bild 01: Heiz- und Kühlgradtage ermöglichen eine präzise Messung des Energiebedarfs von Gebäuden. (Quelle: Phoenix Contact)
Heiz- und Kühlverbräuche sind ein wesentlicher Faktor im Energiemanagement. Während die Erhebung der Verbräuche einfach implementiert werden kann, ist bei Auswertungen und Schlussfolgerungen Vorsicht geboten: Das tägliche Wetter hat einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse. Sollen Verbräuche über längere Zeiträume, an verschiedenen Standorten oder nach einer energetischen Sanierung gegenübergestellt werden, braucht es eine Witterungsbereinigung. Als Grundlage dafür haben sich Heiz- und Kühlgradtage bewährt (Bild 2).
Heizgradtage (HGT) quantifizieren den theoretisch benötigten Heizbedarf von Gebäuden und leiten sich aus der Außentemperatur ab. Diese wird dann mit einer Schwellenwerttemperatur verglichen. Unterschreitet die gemessene Temperatur den Schwellenwert, zählen die Dauer und Differenz der Unterschreitung als Annährung dafür, wie viel das Gebäude geheizt werden muss. Die gewählte Schwelle variiert zwischen Ländern und Anwendungsfällen. In Deutschland und der EU wird für gewöhnlich eine Schwelle von 15,5 °C genutzt. Analog zu den Heizgradtagen werden Kühlgradtage (KGT) verwendet, um den erforderlichen Kühlbedarf von Gebäuden zu ermitteln. Diese Messung kommt hauptsächlich in heißeren Klimazonen zum Einsatz, gewinnt aber aufgrund steigender Temperaturen auch in kühleren Klimazonen an Bedeutung. Da in Deutschland nur eine niedrige Zahl an Kühlgradtagen pro Jahr anfällt, eignen sich Kühlgradstunden ebenfalls als Messgröße (Bild 3).
Verschiedene Methoden zur Berechnung der Heiz- und Kühlgradtage
Die Zeitreihendaten für Heiz- und Kühlgradtage erhalten die Energiemanager, indem sie die Daten für ihre Standorte als CSV-Datei von der Webseite des Deutschen Wetterdienst es herunterladen. Zur eigenen Berechnung der Gradtagzahlen lassen sich unterschiedliche Methoden nutzen, die sich in der Aufl ösung und in puncto Rechenaufwand diff erenzieren:
- Die einfachste Methode verwendet die tägliche Durchschnittstemperatur. Für diese wird geprüft, ob sie über oder unter dem Schwellenwert liegt und dementsprechend die Gradzahl für diesen Tag errechnet.
- Eine Variation dieser Methode zieht das Mittel aus Höchst- und Tiefsttemperatur eines Tages als Durchschnittstemperatur heran. Durch die Mittelung über einen Tag fallen kürzere Überschreitungen des Schwellen werts weniger ins Gewicht.
- Wird der Energieverbrauch zu stark von kurzen Temperaturänderungen beeinfl usst, lässt sich die temporale Auflösung der Berechnung weiter erhöhen: Statt der Tagesdurchschnittstemperatur kommt dann die stündliche Temperatur zum Zuge. Diese wird analog mit dem Schwellenwert verglichen. So werden die „Gradstunden“ ermittelt, die anschließend in Gradtage umrechenbar sind.
Vor allem bei einer digitalen Aufzeichnung der Außentemperaturen können Energiemanager die Auflösung der Gradtagzahlen sowie der Rohdaten steigern. Für jeden Messpunkt wird die Gradtagzahl durch den Abstand zum nächsten Mess punkt normalisiert. Dieses Vorgehen kommt dem Integral über die positive Diff erenz zum Schwellenwert gleich.
Alle relevanten Faktoren in die EnPI-Berechnung einbeziehen
Um den effi zienten Einsatz von Energie bewertbar zu machen, nutzt das Energiemanagement Energie-Performance- Indikatoren (EnPI) als zentrale Kennzahlen. Eine valide Analyse bezieht dabei möglichst alle Faktoren, die Auswirkungen auf den Gesamtenergieverbrauch haben, als relevante Variable in die EnPI ein. Beispiel: Bei einer Fertigungslinie wird nicht der Gesamtenergieverbrauch als EnPI verwendet, sondern beispielsweise der Energieverbrauch pro produzierte Einheit, weil die Auslastung der Anlage einen großen Einfluss auf den Verbrauch hat.
Bei der Beurteilung und zum Vergleich des Heizenergieverbrauchs in Gebäuden gleicher Art und Nutzung, der Optimierung von Energiesparmaßnahmen und zur Minimierung des Heizenergieverbrauchs müssen Energiemanager also das Wetter als Variable berücksichtigen und herausrechnen können.