Die Forscher adressieren mit ihrem Projekt das Problem, dass es in der Praxis häufig zu Abweichungen zwischen den mittels VDI 4650 korrekt bestimmten Arbeitszahlen und den gemessenen Werten kommt.
Um zu einer realistischen Einschätzung dazu zu kommen, welche Effizienz ein Heizsystem in einem Gebäude wirklich hat, benutzen die Forscher Simulationen. Einer der Unterschiede ist, dass sie nicht von einem konstanten Lastprofil ausgehen. Vier typische Tage innerhalb eines Jahres haben sie identifiziert, die konkreten Gebäude werden als Simulation in das Modell eingespeist. Von den vier Tagen wird auf das Jahr hochgerechnet. Die Einbeziehung der Gebäudedaten hat den Vorteil, dass Randbedingungen vor Ort besser als bei bisherigen Methoden berücksichtigt sind.
Erprobt haben die Forscher ihre Idee für Wärmepumpen und Mini-KWK in einem definierten Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von 160 Quadratmetern, es könnten jedoch auch andere Heizsysteme bewertet werden. Bei der Vermessung von Wärmepumpen verwenden sie andere Verfahren als die üblicherweise verwendete Richtlinie VDI 4650. So sind die Bilanzgrenzen anders gezogen und beziehen den Speicher mit ein, entsprechend weichen die Messergebnisse zur Jahresarbeitszahl ab.
Vor allem simple Systemkonstellationen sind effizient
Vor allem bei Wärmepumpen wird die erreichte Jahreszahl und ihre Abweichung von der Norm immer wieder diskutiert. Die Jahresarbeitszahl setzt die Heizungswärme ins Verhältnis zum eingesetzten Strom im Laufe eines ganzen Jahres. Je höher die Zahl, desto effizienter die Wärmepumpe. Im Monitoring des Netzwerks Effizienzhaus Plus, das 2017 vorgestellt wurde, zeigten sich große Unterschiede zwischen Norm und Realität, nach oben und nach unten. Luftwärmepumpen lagen im Durchschnitt bei einer Jahresarbeitszahl von 2,9 im Altbau und 3,1 im Neubau, die untersten Werte deutlich unter 2.
Erdreichwärmepumpen waren etwas besser mit deutlicheren Ausreißern nach oben bis zu einem Wert von 5, doch auch hier gab es Systeme, die es gerade mal auf eine Jahresarbeitszahl von 2 brachten. Marek Miara vom Fraunhofer ISE, der viele Wärmepumpen im Betrieb vermessen hat, bricht trotz dieser Differenz eine Lanze für Wärmepumpen: Sie erreichten eine Effizienz, die ihnen auf jeden Fall Vorteile gegenüber fossilen Heizungen verschaffe. Einfache und robuste Anlagen erreichten die besten Werte. "Keep it simple" müsse die Maxime sein, formulierte Stefan Oehler vom Planungsbüro Greentech in Frankfurt.
Effizienzmessung von Heizanlagen ist ein heißes Thema
Messungen der Effizienz von Heizsystemen in der Praxis sind ein Thema, das diffizil ist und nicht nur die Betreiber von Wärmepumpen und Mini-KWK beschäftigt. Experten wie Professor Dieter Wolff von der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften wollen die Effizienz von Gebäudehülle, Nutzung und Haustechnik im Betrieb zur Voraussetzung der Erfüllung von Anforderungen an Neubauten und der Förderung durch KfW und BAFA machen und dies im Gebäudeenergiegesetz verankern. Wärmemengenzähler zusammen mit Endenergiezählern (Gas, Strom) müssten in allen Heizanlagen, also auch bei Gasbrennwertheizungen, verbindlich sein, fordert Wolff. Für geförderte Wärmepumpen ist das heute bereits Standard.
Wolff schlägt ein einfaches Monitoring über mehrere Jahre nach der Inbetriebnahme neuer Heizanlagen vor. Das würde langfristig alle Anlagen betreffen und würde so selbstverständlich werden, wie heute bereits die Verbrauchsanzeige in fast jedem neuen PKW. Der Beitrag der Gebäudehülle und Nutzung bei einer Komplettsanierung würde im Monitoring über die von Wolff vorgeschlagene Energieanalyse aus dem Verbrauch erfasst, die auch Transmissions- und Lüftungswärmeverluste zeigt.
Wolff plädiert auch dafür, das heutige Förderschema umzustellen. Es soll künftig nicht mehr vor der Investition, sondern nach nachgewiesenem Erfolg durch Einsparungen gefördert werden. Die Frage, ob im Zweifel dann Bauherren, Nutzer oder Planer verantwortlich sind, müsse politisch beantwortet werden. Notwendig seien auf jeden Fall mehr Anreize, zum Beispiel in der Honorarordnung für Ingenieure und Architekten für ein Monitoring nach Inbetriebnahme.
Dieter Bindel vom Energieberaterverband GIH hält nichts von einer Förderhöhe, die erst nach der Sanierung feststeht: "Ich denke, das ist nicht praktikabel. Es wäre ein weiteres Investitionshemmnis bei Sanierungen, wenn die Menschen vorher nicht wissen, wie hoch die Förderung sein wird." Eine Gewährleistung für Einsparungen kann er sich durchaus vorstellen: "Eine Einsparversicherung würde aus meiner Sicht mehr Sinn machen, im Sinne einer Vereinbarung mit dem Energieberater oder Handwerker. Wenn sich Sanierungserfolge nicht einstellen, wäre das über eine Versicherung gedeckt." Auch Monitoring der Verbräuche hält er für durchaus sinnvoll: "Ich könnte mir auch vorstellen, dass es Förderung für Monitoring gibt. Etwa in Mehrfamilienhäusern ein datenschutzkonformes anonymes Ranking erstellt wird, in dem Mieter sehen können, wie sie im Vergleich zu anderen im Haus beim Energieverbrauch liegen."
Im Moment stehen nur Wärmepumpen im Fokus
Adressiert wird das Thema der Effizienzerfassung im Betrieb aber im Moment hauptsächlich für Wärmepumpen. So wurde im Referentenentwurf für das neue Gebäudeenergiegesetz Anfang 2017 eine kontinuierliche Anzeige der Jahresarbeitszahl gefordert. Aus Sicht von Alexander Sperr ergibt das nicht viel Sinn, "die muss man auf ein Jahr betrachtet analysieren." Außerdem lasse sich die Jahresarbeitszahl ohnehin leicht durch die in der Regel integrierten Wärmemengen- und Stromzähler ermitteln. Anders als bei konventionellen Gas- oder Ölbrennwertgeräten, die in der Regel in Einfamilienhäusern keine Wärmemengenzähler für die abgegebene Wärme haben.
Das Thema Effizienzmessung im Betrieb ist auch deshalb umstritten und komplex, weil nicht nur die Technik, sondern auch die Nutzer und deren Gewohnheiten entscheidenden Einfluss auf die Effizienz haben. So gehen Normen von einer Durchschnittstemperatur von 20 Grad aus, die aber nicht der Realität entspricht und in dem meisten Wohnungen ein bis zwei Grad höher liegt.
Prüfverfahren kann in der Entwicklung nutzen
Den Nutzer als "Störfaktor" schließt auch das jetzt entwickelte Verfahren der Forschergruppe aus, es versucht lediglich, für definierte Gebäude die optimale Lösung zu finden. Für den Einsatz an einzelnen Objekten sei das Verfahren aber nicht geeignet, sagt Sperr. Die Kosten für Messungen auf dem Prüfstand seien für einzelne Installationen mit einigen tausend Euro viel zu hoch.
Er könne sich aber vorstellen, dass das Prüfverfahren im Entwicklungsprozess neuer Produkte durch die Hersteller eingesetzt wird. Die könnten damit genauer als bisher definieren, welche Anlagen sich für welche Einsatzszenarien und Randbedingungen eignen. Man arbeite selbst auch im Rahmen der Weiterentwicklung der entsprechenden Richtlinie VDI 4650 Blatt 1 daran, Realität und Prognose näher zusammenzubringen. Von Pia Grund-Ludwig