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jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz

In der europäischen Öko-Design-Richtlinie (ErP-Richtlinie) [1] wurde der standardisierte Begriff der jahreszeitbedingten Raumheizungseffizienz eingeführt, um eine bessere Vergleichbarkeit verschiedener Systeme zu ermöglichen. Behandelt werden hierbei Raumheizgeräte, Kombiheizgeräte, Temperaturregler und Solareinrichtungen sowie Verbundanlagen mit mehreren solchen Geräten. Auch sehr unterschiedliche Arten von Geräten können mit der eingeführten Methodik sachgerecht verglichen werden. Die Effizienzwerte müssen unter Beachtung genau definierter Regeln ermittelt werden. Der bisher verwendete Normnutzungsgrad ist nicht mehr relevant.

Die erhaltenen Werte können nützlich sein, wenn Angebote für Heizungsanlagen von verschiedenen Herstellern verglichen werden müssen. Dieser Vergleich ist oft einfacher und letztlich auch relevanter als der Vergleich technischer Details, deren Auswirkungen auf den Verbrauch oft schwer abschätzbar sind.

Die standardisierten Raumheizungseffizienzen werden auch für die Energieverbrauchskennzeichnung mit Energieeffizienzlabeln sowie als Kriterien für die Vergabe von Fördergeldern verwendet (siehe unten).

Ein gleichbedeutender Begriff ist der Raumheizungs-Jahresnutzungsgrad. Auch das Akronym EPRA = Energy Performance Ratio at Average Climate Conditions wird verwendet. Letzteres im Gegensatz zu ETSA = Energy Efficiency Ratio at Standard Test Conditions – ein Wert, der für bestimmte festgelegte Standard-Temperaturen gilt, also eben nicht jahreszeitlich gemittelt ist und weniger aussagekräftig ist.

Das Attribut "jahreszeitbedingt" deutet (auf freilich unklare Weise) an, dass die im Verlauf eines Jahres oft schwankende Energieeffizienz durch eine geeignete Mittelung berücksichtigt wird; man betrachtet also nicht nur einen bestimmten Betriebspunkt, z. B. eine bestimmte Außentemperatur und Vorlauftemperatur, etwa mit Volllast eines Heizkessels. Dadurch wird der Energieverbrauch realistischer eingeschätzt. Ein klarer formuliertes Attribut wäre "jahreszeitgemittelt" gewesen.

Definition

Die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz ist definiert als die Menge der in diesem Zeitraum erzeugten Heizwärme dividiert durch den jährlichen Energieverbrauch. Sie ist eine Art von Wirkungsgrad und wird in Prozent angegeben. Wenn beispielsweise 9000 kWh Heizwärme mit einem Energieverbrauch von 10000 kWh bereitgestellt würden, wäre die Raumheizungseffizienz 90 %. Diese Werte werden mit dem Symbol <$\eta_s$> bezeichnet (mit s für "seasonal" = jahreszeitlich), bzw. mit ETA_s oder ETAs, wo griechische Buchstaben nicht verfügbar sind.

Was genau mit Energieverbrauch gemeint ist, muss näher definiert werden und hängt von der Art der Heizungsanlage (bzw. verwendeten Endenergie) ab:

• Bei Heizkesseln verwendet man den Brennwert (nicht den Heizwert) des verbrauchten Brennstoffs. Somit erreichen Brennwertkessel im Heizbetrieb etwas unter 100 % (für die Warmwasserbereitung deutlich weniger), ein Heizkessel ohne Brennwertnutzung dagegen etliche Prozentpunkte weniger. Der Energieaufwand für die Förderung, Aufbereitung und den Transport fossiler Energieträger wird nicht berücksichtigt. (Er ist auch je nach Quelle des Brennstoffs sehr unterschiedlich – z. B. für Erdgas viel höher, wenn es als Flüssigerdgas transportiert wird. Durch Kombination mit Sonnenkollektoren (Solarthermie) sind deutlich höhere Werte möglich.
• Bei Wärmepumpenheizungen mit Elektrowärmepumpe multipliziert man den jährlichen Stromverbrauch mit dem Umrechnungskoeffizienten von 2,5. Mit diesem Primärenergiefaktor wird berücksichtigt, dass die elektrische Energie in Kraftwerken aus einer wesentlich größeren Menge von Primärenergie (z. B. aus Erdgas) erzeugt werden muss (mit einem angenommenen Wirkungsgrad von 40 %). Effektiv ergibt sich die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz als die jahreszeitlich gemittelte Leistungszahl (SCOP) dividiert durch 2,5. Der SCOP (seasonal coefficient of performance) wird im Artikel über die Jahresarbeitszahl erläutert; er ergibt sich aus einem gewichteten Mittelwert der Effizienzwerte für verschiedene Betriebspunkte. Typische Werte von <$\eta_s$> für Wärmepumpenheizungen liegen zwischen 120 % und 180 %, also viel höher als für Heizkessel.

Insgesamt sind die Regeln ziemlich detailliert und umfangreich, da eine große Zahl unterschiedlicher Konfigurationen einigermaßen fair verglichen werden muss und hierfür sehr viele Aspekte berücksichtigt werden müssen. Natürlich wird z. B. der Primärenergiefaktor von 2,5 für Strom nicht unter allen Umständen realistisch sein, und Wärmepumpen werden je nach den konkreten Umständen in der Praxis eine abweichende Effizienz aufweisen, aber für den vorgesehenen Zweck sind die Werte trotzdem nützlich – vor allem für den Vergleich von Geräten einer Kategorie. Dagegen wäre für einen Vergleich der prinzipiellen Ansätze von Wärmepumpen und Heizkesseln eine weiter vertiefte Betrachtung notwendig; beispielsweise muss man berücksichtigen, dass Wärmepumpen eine vollständige Elektrifizierung und deswegen eine Abkehr von fossilen Energieträgern ermöglichen, während das bei Heizkessel wenig realistisch ist. Man könnte manche von diesen zwar mit "grünem" Wasserstoff betreiben, aber es ist zweifelhaft, ob dieser in großen Mengen und zu tragbaren Kosten verfügbar sein wird.

Ermittlung der jahreszeitbedingten Raumheizungseffizienz

Die Werte können je nach den Umständen auf verschiedene Weise ermittelt werden. Beispielsweise generieren Wärmepumpenheizungen oft ausreichende Betriebsdaten: Sie messen einerseits ihre Stromaufnahme und andererseits die erzeugte Wärmemenge. Für noch gar nicht errichtete Anlagen kann man Verluste u. a. abschätzen und damit Rechnungen anstellen.

Kriterien für die Vergabe von Fördergeldern

Energieeffiziente und freundliche Heizungssysteme können beispielsweise in Deutschland staatlich gefördert werden. Hierbei gelten gewisse Mindestanforderungen an die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz; man möchte sicherstellen, dass Fördergelder nur für ausreichend effiziente Anlagen gewährt werden.

Beispielsweise wird für eine neue Holzpelletheizung eine jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz von mindestens 78 % als Voraussetzung für eine staatliche Förderung verlangt. Bei Wärmepumpenheizungen hängt die verlangte Raumheizungseffizienz von der benötigten Vorlauftemperatur des Zentralheizungssystems ab: Bei Systemen mit Heizkörpern, die eine höhere Temperatur benötigen (Standard-Annahme: 55 °C) wird weniger verlangt als bei Fußbodenheizungen (35 °C). Ebenso sind die Anforderungen höher für Systeme mit Erdwärmesonden im Vergleich zu Luft/Wasser-Wärmepumpen, weil höhere Effizienzwerte hier technisch einfacher erreichbar sind.

Natürlich gibt es zusätzlich auch diverse andere Fördervoraussetzungen, etwa die Durchführung eines hydraulischen Abgleichs durch einen Fachbetrieb und bei Wärmepumpen, dass es um eine Erstinstallation handelt und nicht um den Ersatz eines bestehenden Systems.

Siehe auch: Heizungsanlage, Energieeffizienz, Wärmepumpe, Wirkungsgrad, Jahresarbeitszahl