Wohnungskühlung in Deutschland

EnEV 2007

Während der Entstehung der Energieeinsparverordnung 2007 [1] vollzog sich eine interessante Entwicklung bei der Bewertung der Wohnungskühlung. In der Be­gründung zum Referentenent­wurf vom Dezember 2006 hieß es dazu noch:

„Sowohl bei Wohn- als auch bei Nichtwohngebäuden muss der Energieanteil von Klimaan­la­gen bei der Ermittlung der Ge­samt­­energie­effizienz eines Gebäudes künftig berücksichtigt werden. Dies gilt nicht nur für ihren erstmaligen Einbau in zu er­rich­tende Gebäude, sondern … auch bei ihrem Austausch im Bestand. In diesem Rahmen sind Einzelanforderungen auch an die Anlagentechnik zulässig. Vor diesem Hintergrund sollen erstmalig Mindest­anforderungen auch an die Energieeffizienz sol­cher Anlagen gestellt werden. Prak­tische Bedeutung hat dies aus­schließlich für Nichtwohngebäude; Klimaanlagen in Wohnge­bäuden sind in Deutschland un­üblich und äußerst selten.“

Diese Feststellung vernachlässigte den aktuellen Trend in der Heizungstechnik, wonach insbesondere für kleinere Wohngebäude ein Absatzanstieg von Wärmepumpen mit (passiver oder aktiver) Kühlfunktion zu verzeichnen ist.

In der letztendlich von der Bundesregierung veröffentlichten Fassung vom 24. Juli 2007 wurde der Entwicklung Rechnung ge­tragen und die Kühlung der Raumluft in § 3 „Anforderungen an Wohngebäude“ explizit berücksichtigt.

Zum einen wurde für gekühlte Gebäude der zulässige Höchstwert für den Jahres-Primärenergiebedarf erhöht.

Q_p,c“ = Q_p“ + 16,2            ·⇥ (1)

mit

Q_p,c“ ... Höchstwert des Jahres-Primärenergiebedarfs für das gekühlte Wohngebäude in kWh/(m²a)

Q_p“ ... Höchstwert des Jahres-Primärenergiebedarfs für das Wohn­gebäude in kWh/(m²a)

A_N,c ... gekühlter Anteil der Gebäude-Nutzfläche in m²

A_N ...Gebäude-Nutzfläche in m²

Zum anderen wurden für marktübliche Kühlsysteme in einem Benchmark-Verfahren Werte für den Energiebedarf vorgegeben, da eine Bilanzierung der Wohnungskühlung weder in DIN V 4701-10 [2] noch in DIN V 18599 (Stand 2007) [4] enthalten ist (Tabelle 1).

Erstaunlich war, dass mit diesem Berechnungsansatz effizient gekühlte Gebäude (z. B. aktive Kühlung durch elektrische Kälte­er­zeugung mit reversiblen Heizwärmepumpen oder passive Kühlung mit erneuerbaren Wärmesenken) einen Bonus gegenüber ungekühlten Wohngebäuden erhielten. Zur Erfüllung der An­forderungen der EnEV 2007 konnte in der Konsequenz ein gekühltes Wohngebäude also beispielsweise mit weniger Wär­me­dämmung als ein äquivalentes, aber ungekühltes Gebäude aus­geführt werden!

EnEV 2009

Mit der Einführung der aktuellen Novelle der EnEV 2009 [3] ist wiederum ein interessantes Umdenken bei der Bewertung der Woh­nungskühlung zu beobachten gewesen. Im Zuge der Um­gestaltung der Anforderungen weg von den A/V-bezogenen Tabellenwerten hin zu einem Referenzverfahren wie für Nicht­wohn­gebäude wird in der Referenzausstattung von einem ungekühlten Wohngebäude ausgegangen. Aus dem Bonus für gekühlte Wohngebäude nach EnEV 2007 (Zuschlag auf den zulässigen Jahresprimärenergiebedarf) wird damit ein Malus für die Wohnungskühlung nach EnEV 2009 – der Energieeinsatz für die Kühlung muss durch energetische Einsparungen in anderen Bereichen kompensiert werden. Unverändert geblieben ist die Be­wertung der Wohnungskühlung mit den Benchmarks nach Tabelle 1, da weder [2] noch [4] ein Berechnungsverfahren für die Woh­nungskühlung enthalten.

Bilanzierung der Wohnungskühlung in DIN V 18599-6: 2011

Systemübersicht

Auch um die Weiterentwicklung der Energieeinsparverordnung zu ermöglichen, ist die Normenreihe DIN V 18599 komplett überarbeitet worden und im Dezember 2011 neu erschienen. Eine der wesentlichen Neuerungen ist die Bilanzierung der Wohnungskühlung, die in den Teil 6 der Normenreihe implemen­tiert worden ist. Mit dem entstandenen praxisorientierten und zeitgemäßen Berechnungsverfahren kann damit im Zuge weiterer Novellierungen der EnEV auf das nur abschätzende Benchmarkverfahren verzichtet werden.

In der DIN V 18599-6 [5] sind die beschriebenen Wohnungskühlsysteme nach Bild 1 eingeteilt. Der Fokus liegt danach auf tech­nischen Lösungen die in Verbindung mit klassischen Heiz- oder Lüftungssystemen realisiert werden. Typische Lösungen stellen z. B. die Nutzung von Heizwärmepumpen als Kältemaschine, aber auch die passive Kühlung (u.a. Erd­sonden, Erdreich-Wärme­über­trager, ventilatorgestützte Nacht­lüftung) dar. Weiterhin werden natürlich auch klassische Kühlsysteme, wie Kompressions­kältemaschinen und Split-/Multi­splitgeräte abgebildet.

Nutzungsprofil Sommer für Wohn­gebäude

Für die Bilanzierung der Kühlung von Wohngebäuden wird ein Nutzungsprofil Sommer benö­tigt, welches in DIN V 18599-10: 2011 [10] beschrieben wird:

MFH: q_I = 90 Wh/m²d

Ankühlung versus Vollkühlung

Ein wesentlicher Unterschied zur Kühlung im Nichtwohnge­bäude stellt die oft eingeschränkte Leis­tungsfähigkeit der Wohnungs­kühlsysteme (z.B. bei passi­ver Kühlung) dar. Um diese zu be­rücksichtigen, werden ein Teil­kühlfaktor f_c,part und ein An­kühl­faktor f_c.limit eingeführt. Ers­te­rer beschreibt nach DIN V 18599-6 den Fall, dass nicht die gesamte Nutzfläche eines Gebäudes gekühlt wird:

f_c,part = ⇥(2)

mit

f_c,part Teilkühlfaktor

A_N,c   gekühlte Nutzfläche (nach Auslegung) in m²

A_N   Nutzfläche in m²

Der Ankühlfaktor berücksichtigt, dass nicht alle Wohnungskühlsysteme für eine komplette Deckung des monatlichen Nutzkältebedarfs ausgelegt werden. Dies kann nach DIN V 18599-6 sowohl durch eine Beschränkung bei der Kälteerzeugung (z. B. Erd­reich-Zuluft-Wärmeübertrager oder ventilatorgestützte Nachtlüftung) oder auch bei der Kälteübergabe bzw. -verteilung (z. B. Luftkühlsysteme oder Fußbodenkühlung) bedingt sein:

f_c,limit = min (f_c,limit,g; f_c,limit,ced)⇥(3)

mit

f_c,limit Ankühlfaktor

f_c,limit,g Ankühlfaktor durch Leis­tungs­begrenzung bei der Kälte­er­zeugung

f_c,limit,ced Ankühlfaktor durch Leis­tungs­begrenzung bei der Käl­te­über­gabe und -ver­teilung

Mit Ankühlsystemen wird das Ziel verfolgt, die Raumtempe­raturen im Sommerfall zu senken, ohne garantierte Verhältnisse (z. B. Einhaltung der Kategorie A nach [6] unabhängig von den Lastverhältnissen) anzustreben. Eine generelle Klassifizierung der globalen thermi­schen Be­hag­lichkeit nach [6] kann bei der An­kühlung nicht oder nur teilweise er­reicht werden. Die aus dem Kühlkonzept resultierenden thermischen Verhältnisse im Raum (insbesondere die Unterschiede im Raumtemperaturniveau) lassen sich beispielhaft am vertikalen Lufttemperatur­ver­lauf ver­deutlichen (Bild 2). Eine Voll­kühlung erfolgt hin­ge­­gen mit dem Ziel, auch bei hö­heren Lasten definierte Be­hag­lich­keits­verhältnisse zu er­reichen und muss dazu aus an­lagen­technischer Sicht über ent­spre­chen­de Leistungsreserven verfügen.

Eine Ankühlung kann das Er­geb­nis einer begrenzten Kühl­leis­tung (z. B. Kälteerzeugung durch freie Kühlung oder Kälte­über­gabe durch Heizkörper als Kühl­fläche) sein. Tabelle 2 zeigt für ausgewählte Systemkonfigurationen zur aktiven Wohnungskühlung die im Rah­men der DIN V 18599-6 maximal anzusetzenden Kälteleis­tun­gen.

Bei passiven Kühlsystemen ist die verfügbare Kühlleistung im Regelfall von der Dimensionierung der zu Grunde liegenden An­lagen­technik abhängig. So lässt sich beispielsweise für Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdsonden auf Basis typi­scher Auslegungsparameter und thermodynamischer Randbe­din­gungen ein Verhältnis von (passiver) Kühlleistung und (aktiver) Heizleistung bestimmen:

Q_c,max ≈ 0,455 · Q_h,max⇥(4)

mit

Q_c,max maximale passive Kühlleis­tung einer Sole-Wasser-Wärme­pumpe in kW

Q_h,max maximale Heizleistung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe in kW

Im Ergebnis aus diesen Ergebnissen ergibt sich ein Ankühlfaktor in Abhängigkeit von

Beispielhaft für ein neu errich­te­tes Einfamilienhaus zeigen Tabelle 3 für aktive Kühlung und Tabelle 4 für passive Kühlung die Ankühlfaktoren nach DIN V 18 599-6. Erreicht der Ankühlfak­tor den Wert 1, kann mit dem be­tref­fenden System eine Voll­küh­lung realisiert werden, der Nutz­kälte­bedarf wird komplett gedeckt. Bei Ankühlfaktoren kleiner 1 kann der Nutzkältebedarf entsprechend anteilig gedeckt werden.

Übergabe, Verteilung, Speicherung

Die Bilanzierung der Wärmever­luste Q_rc und des Hilfsenergiebedarfs W_rc in den Prozessbereichen Übergabe und Verteilung folgt auch für die Wohnungskühlung den üblichen, aus DIN V 18599 bereits bisher bekanntenAlgorithmen, insbesondere in Analogie zu den Ansätzen aus Teil 7. Der Einsatz von Kaltwasser­spei­chern in Wohnungskühlsystemen ist gegenwärtig keine Standardlösung und wird deshalb in der DIN V 18599-6: 2011 [5] nicht beschrieben.

Sollen Kaltwasserspei­cher in Wohnungsküh­lsys­temen im Rahmen der DIN V 18599 energetisch bilanziert werden, so darf deren Bewertung nach phy­si­kalisch begründeten Algorithmen unter sinngemäßer An­wen­dung dieses Dokumentes vorgenommen werden.

Erzeugerkälteabgabe und Endenergiebedarf der Kälteerzeugung

Die Kälteabgabe der Wohnungskühlung  wird unter Beachtung von Teilkühl- und Ankühleffekten des Kühlsystems sowie der Wärme­verluste bei Übergabe, Verteilung und Speicherung bestimmt:

Q_rc,outg = Q_rc,b · f_c,part · f_c,limit + Q_rc,ce + Q_rc,d + Q_rc,s⇥(5)

Dabei ist

Q_rc,b,mth Nutzkältebedarf (aus DIN V 18 599-2: 2011 [11])

f_c,part        Teilkühlfaktor

f_c,limit       Ankühlfaktor

Q_rc,ce    Wärmeverluste Kühlung der Übergabe

Q_rc,d     Wärmeverluste Kühlung der Verteilung

Q_rc,s     Wärmeverluste Kühlung der Speicherung

Daraus ergibt sich der jährliche Endenergiebedarf in Abhängigkeit von der Art der Kälteerzeugung. Für den Elektroenergiebedarf von Kompressionskältemaschinen bzw. von Wärmepumpen im Kältemaschinenbetrieb gilt nach DIN V 18599-6: 2011 [5]:

Q_{rc,f,electr,a} = ⇥(6)

mit

Q_{rc,f,electr,a} jährlicher Endenergiebedarf (elektrisch)

Q_rc,outg,a   jährliche Erzeugerkälteabgabe

EER       Nennkälteleistungszahl

PLV_av      mittlerer Teillastfaktor

Beispielhaft für ein neu errichtetes Einfamilienhaus zeigt Tabelle 5 die aus den Standardwerten der DIN V 18599-6 resultierenden Jahresarbeitszahlen SEER (SEER = EER x PLV_av).

Analog gilt für den Erzeugernutzenergiebedarf der Wärmeerzeugung von sorptiven Kältemaschinen nach DIN 18599-6: 2011.

Q_{rc,outg,therm,a} = ⇥(7)

mit

Q_{rc,outg,therm,a} jährlicher Erzeugernutzenergiebedarf (thermisch)

Q_rc,outg,a       jährliche Erzeugerkälteabgabe

z                Nennwärmeverhältnis

PLV_av         mittlerer Teillastfaktor

Hintergrund der Kennwerte in DIN V 18 599-6: 2011

Festlegung von Lastprofilen

Zur Bewertung der Effizienz verschiedener Technologien ist es zu­nächst notwendig, die erforderliche Kühlleistung im zeitlichen Ver­lauf der Kühlperiode, idealerweise im Stundenschritt, zu kennen. Diese Information wird in der Regel mit Hilfe von Simula­tions­rech­nungen für verschiedene Gebäudearten erzeugt. Die Berechnungen müssen dabei unter Beachtung unterschiedlicher baulicher und konstruktiver Gebäudeeigenschaften erfolgen, um den Einflüssen verschiedener Baualtersklassen gerecht zu werden. Inhaltlich wurde daher eine Klassifizierung nach dem Baualter bzw. indirekt dem Dämmstandard des Gebäudes vorgenommen (Tabelle 6).

Für jede Wohngebäudeklasse wurde darüber hinaus die Wirkung typischer Einflussgrößen wie Speicherfähigkeit, Fenster­flächen­anteil, Gebäudeorientierung, Art des Sonnenschutzes etc. untersucht. Es erfolgte eine Aufteilung in drei Gebäudekate­gorien (Tabelle 7), wobei für alle Varianten der sommerliche Wärmeschutz eingehalten wird.

Insgesamt zeigte sich, dass eine Unterscheidung von Bau­al­ters­klassen im normativen Ver­fahren notwendig ist, wobei die Erfüllung der WSchV 1995 [9] dabei als Grenzwert für die Gebäude­zuordnung dient.

Neben den Gebäudeeigenschaften bestimmt aber auch die Gebäudenutzung den Kühllast­ver­lauf. Im Kontext der EnEV werden Informationen zur Raumnutzung und damit verbundenen inneren Wärmequellen in DIN V 18599-10 [10] getrennt für Ein­familienhäuser (EFH) und Mehr­familienhäuser (MFH) bereit gestellt. Dabei sind dort zunächst jedoch nur Tagesmittelwerte enthalten, weshalb eine Detaillierung in Stundenwerte erfolgen musste.

Im Weiteren wurde geprüft, inwieweit die unterschiedlichen Nutzungszonen eines Wohngebäudes zu einem gemeinsamen Nutzungsprofil zusammengefasst werden können, oder ob einzelne Nutzungsbereiche aus Sicht der Genauigkeit separat betrachtet werden müssen.

Im Wohnbereich sind folgende Räume zu betrachten:

die in die meisten Kühlkonzepte einbezogen werden. Die Zuordnung richtet sich dabei nicht immer nur nach den Nutzerforderungen, sondern auch nach der anlagentechnischen Raumzuordnung, da Anlagenkonzepte zur kombinierten Heizung und Kühlung (z. B. wasser­basierte Flächensysteme) in der Regel für den Heizfall konzipiert werden.

Im Rahmen dieser Untersu­ch­ung wurden die in DIN EN ISO 13791 (Anhang H)[7] für verschiedene Räume von Wohn­ge­bäu­den angegebenen nut­zungs­spe­zifischen internen Wär­me­ge­winne verwendet und um ein Belastungsprofil für Kin­der­zimmer sowie um Ver­duns­tungseffekte ergänzt. An­hand der Einzelprofile wurden für EFH und MFH ge­mit­telte Wohnungspro­file ab­ge­leitet, welche im Tageswert mit den in [10] angegebenen Werten für interne Wärmequellen (45 Wh/m²d für Einfamilienhäuser und 90 Wh/m²d für Mehrfami­lienhäuser) korrelieren. Die Nutzungsprofile wurden anhand von gemessenen Praxisdaten für zehn ver­schiedene Wohnge­bäu­de vali­diert und zeigten diesbezüglich eine gute Übereinstim­mung.

Bild 3 zeigt den Verlauf der Ta­ges­lastgänge der inneren Wär­megewinne für die verschiede­nen Nutzungen und das gemittelte Lastprofil exemplarisch für das Einfamilienhaus.

Unter Beachtung der beschrie­benen Randbedingungen wurde für das Einfamilienhaus und das Mehrfamilienhaus eine Vielzahl von Kühllastprofilen ermittelt. Bild 4 zeigt die Häufigkeitsverteilung der Kühlstunden in EFH-Wohnräumen im Vergleich zur Gesamt­wohnung exemplarisch für die Gebäudekategorie 2.

Prinzipiell zeigen alle Wohn­räu­me wie auch das Gesamtge­bäude (Wohnung) eine ähnliche Häufig­keitsverteilung der Kühlstunden. Im Ergebnis der Unter­suchungen zeigte sich, dass auf eine raumweise Betrachtung verzichtet werden kann und das Wohn­gebäude somit auch bei der Bilanzierung der Kühlung als Einzonenmodell behandelt wer­den kann.

Kühlleistung

Nach Bild 4 tritt die größte Häufigkeit der Kühlstunden bei sehr geringer Kühllast und damit einem geringen Teillastverhältnis auf. Auch Kühlsysteme mit geringer Kühlleistung können in diesem Teillastbereich noch zur Einhaltung behaglicher Raumtemperaturen beitragen.

Der Maximalwert der Kühllast im Lastprofil entspricht rechne­risch der maximal bereit zu stel­lenden Kühlleistung. Kann das installierte Kühlsystem diese Leistung nicht vollständig zur Verfügung stellen, handelt es sich um ein Ankühlsystem. Das Leistungsdefizit kann dabei durch die begrenzte Kühlleistung (z. B. bei freier Luftkühlung über Erdreich-Wärmeübertrager) oder durch eine eingeschränkte Kälteübergabeleistung (z. B. kaltwasserdurchströmte Fußbodenheizungen) hervorgerufen werden. Tabelle 8 zeigt eine Systemübersicht für das Ein­fa­milienhaus mit maximalen Heiz- und Kühlleistungen bei verschiedenen Dämmstandards und den im Wohnungsbau üblichen Kälteerzeugern und Kälteübergabe- und Verteilsystemen.

Mit steigendem Dämmstandard nähern sich Heiz- und Kühlleis­tung bei jeweils sinkenden Absolutwerten aneinander an, wodurch das Heiz-/Kühlleis­tungs­verhältnis absinkt. Das führt insbesondere bei reversi­blen Sole-Wärmepumpen mit Erdsonden oder Erdkollektoren zu Leis­tungs­defiziten im Kühlfall, da die relative Überdimensionierung der Entzugsleistungen aus dem Heizfall abnimmt. Bei Luftwärmepumpen ist dieser Effekt nicht so stark ausgeprägt, weshalb bei diesen Systemen wie bei den klassischen Split-, Multisplit-, Kompressions- und Sorptionskälteanlagen bei korrekter Auslegung von keiner Leistungsbegrenzung bei der Raumkühlung auszugehen ist. Reine luftbasierte Systeme hingegen sind aufgrund der planmäßigen Luftmengen bei einer nicht kühllastabhängigen Auslegung nach DIN 1946-6 in ihrer Erzeuger- und Übergabeleistung sehr stark begrenzt. Flächenkühlsysteme erreichen abhängig von der räumlichen Lage des Kühlsystems spezifi­sche Kühlleistungen zwischen 20 und 45 W/m². Bei klassischen Ventilator-Konvektoren ist davon auszugehen, dass sie bei korrekter Auslegung die erforderliche Kühllast in allen Betriebspunkten decken können.

Teillastfaktoren

Die Effizienz einer Kältemaschine wird üblicherweise durch die Nennleistungszahl EER (energy efficiency ratio) beschrieben, die analog zum Wirkungsgrad das Verhältnis aus Nutzen (Kälteleis­tung) zu Aufwand (Antriebsleistung) bei Nennleistung darstellt. Die Nennleistung des Systems wird nur an sehr wenigen Stunden des Jahres tatsächlich benötigt. Kälteerzeugungssysteme im Wohngebäudebereich arbeiten gemäß Bild 4 die längste Zeit der Kühlperiode bei Teillast. Das bedeutet, dass die Kältemaschine in vielen Stunden des Jahres ihre Leistung stark drosseln muss, um die versorgten Räume nicht zu stark abzukühlen. Diese Funktion übernimmt eine integrierte Leistungsregelung, die stetig (z. B. bei einer Drehzahlregelung) oder stufig (z. B. bei taktendem Ein-Aus-Betrieb) ausgeführt sein kann. Je effizienter diese Leis­tungs­regelung arbeitet, desto effizienter ist das Gesamtsystem. Um diesen Effekt im Bilanzverfahren abzubilden, wurde der mittlere Teillastfaktor PLV_AV eingeführt. Multipliziert man diesen Teillastfaktor mit der Nennleistungszahl EER erhält man die Jahresleistungszahl SEER der Kältemaschine. Diese stellt analog zur Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe das Verhältnis aus jährlich bereitgestellter Nutzenergie und dafür benötigter Endenergie dar. Ein Kühlsystem mit hoher Energieeffizienz (geringem Endenergiebedarf) muss eine möglichst große Jahresleistungszahl SEER aufweisen. Um das zu erreichen, muss das System neben einer hohen Leistungszahl EER auch einen möglichst hohen Teillastfaktor PLV besitzen.

Der Teillastfaktor PLV berücksichtigt neben der Teillasthäufig­keit vor allem die Effizienz der Teillastregelung und gestattet damit einen Vergleich verschiedener Kältemaschinen mit unterschied­lichen Teillastregelarten. Eine Vielzahl von Teillastfaktoren bei unterschiedlichen Nutzungs- und Systemrandbedingungen ent­hält DIN V 18599-7: 2011 [8] im Anhang A. Diese sind für typische Nut­zungs­bedingungen in Nichtwohngebäuden ermittelt und für die Wohn­gebäudenutzung nicht repräsentativ. Anhand der für Wohnge­bäude typischen Lastprofile (Bild 4) und unter Berücksichtigung einer eventuellen Leistungseinschränkung der im Wohnbereich üblichen Übergabe- und Verteilsysteme wurden für aktive Kühlsys­teme erstmalig Teillastfaktoren PLV für Wohngebäude ermittelt. Bild 5 zeigt die Teillastfaktoren von reversiblen Außenluft-Wasser-Wärmepumpen im Kühlfall exemplarisch für das Einfamilienhaus mit Wärmedämmstandard nach WSchV 1995 [9].

Die invertergeregelte Wärmepumpe weist generell höhere Teillastfaktoren im Kühlbetrieb auf und ist somit bei gleicher Nennleistungszahl EER energieeffizienter als die taktende Wärmepumpe. Bei geringen spezifischen Kühlleistungen des Übergabesystems von unter 20 W/m² muss die Leistungsabgabe der Wärmepumpe reduziert werden, was mit einer Effizienzreduzierung einhergeht. Dadurch sinkt der Ankühlfaktor unter den Wert von 1,0, da durch die Leistungsbegrenzung des Übergabesystems nicht mehr in der gesamten Kühlbetriebszeit die erforderliche Kälteleistung an den Raum abgegeben werden kann. Bild 6 zeigt den Verlauf des Ankühlfaktors in Abhängigkeit der Leistung des Übergabesystems exemplarisch für das Einfamilienhaus mit verschiedenen Wärmedämmstandards.

Der Ankühlfaktor beschreibt das Verhältnis der durch das ein­ge­setzte Kühlsystem bereitgestellten Kühlenergie im Verhältnis zur insgesamt erforderlichen Kühlenergie als flächengewichte­ter Mittelwert aller Räume im EFH. Er ist in gut gedämmten Gebäu­den nach EnEV2009 tendenziell etwas höher, da die etwas geringere Kühllast in der gesamten Kühlbetriebszeit insgesamt häufiger gedeckt werden kann als beispielsweise im weniger gut gedämmten Altbau.

Bei allen Systemen sinkt die über­gebene Kühlenergiemenge bei sinkender Übergabeleistung stark ab. Bei reinen luftbasierten Systemen mit spezifischen Kühlleistungen von maximal 5 W/m² kann immerhin noch etwa die Hälfte der erforderlichen Kühl­ener­gie bereit gestellt werden, da an sehr vielen Jahresstunden nur sehr geringe Kälteleistun­gen benötigt werden (Bild 4). Kon­ventio­nel­le Heizkörper, die zur Raumkühlung im Sommer verwendet wer­den, weisen eine spezi­fische Kühlleistung von ca. 2,5 W/m² auf und können etwa 30 % der erforderlichen Kühl­energie im Wohngebäude bereit­stellen.

Fazit

Wie u.a. die Verkaufszahlen re­ver­sibler Wärmepumpen bele­gen, verlässt die Kühlung von Wohn­gebäuden in Deutschland in den letzten Jahren ihr Nischen­dasein. Als Gründe lassen sich gestiegene Nutzeransprüche an den Wohnkomfort oder die öffentliche Diskussion des Klima­wandels in Verbindung mit dem subjektiven Empfinden besonders heißer Sommer in jüngerer Vergangenheit anführen. Dennoch ist in Deutschland derzeit kein generellerTrend zur Kühlung von Wohngebäuden festzustellen. Dafür sind neben den gemäßigten meteorologischen Bedingungen auch die baulichen Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz verantwortlich, die in jedem Fall einer Kompensation von Kühllasten mit technischen Anlagen vorzuziehen sind. Trotzdem können bei Neubauten im Wohngebäudebereich Kühllasten von etwa 30 W/m² entstehen. Diese werden immer häufiger zu­mindest anteilig durch techni­sche Systeme gedeckt, die meist auch andere Funktionen (Heizung, Lüftung) im Gebäude über­nehmen.

Die Bewertung der Wohnungs­küh­lung erfolgt im Rahmen der EnEV bis heute (Stand EnEV 2009) mit einem Benchmarkverfah­ren direkt in der Verordnung, da eine Bilanzierung nach Normen bis­her nicht möglich war. Mit der Fortschreibung der EnEV hat sich in der energetischen Bewertungeine interessante Entwicklung weg von einer Bonus-Regelung nach EnEV 2007 hin zu einer Malus-Reglung nach EnEV 2009 vollzogen. Gegenwär­tig muss der Energieeinsatz für die Wohnungskühlung durch ener­getische Einsparungen in anderen Bereichen kompensiert werden. Mit der Fassung 2011 der DIN V 18599 wird erstmalig in Deutsch­land die normative Bi­lanzierung der Wohnungsküh­lung möglich. Besonderes Au­gen­merk wird dabei auf die Besonderhei­ten im Vergleich mit der Klimatisierung von Nicht­wohn­gebäuden gelegt. Bedingt durch die wohnungs­typische Kühlung, die oft als eine Zusatzfunk­tion bereits vorhandener Anlagentechnik (z. B. in Verbindung mit Wärmepum­pen oder Lüftungsanlagen) rea­lisiert wird, ergibt sich eine neue Defini­tion des Kühlzieles. In DIN V 18 599-6: 2011 werden ins­be­sonde­re Ankühl- und Teil­kühl­effekte beschrieben und quantifiziert, um verschiedenste Kühlsysteme aus Sicht der Energie­bilanz sowie des thermischen Komforts vergleich­bar zu machen. In DIN V 18 599-6: 2011 liegt das Augenmerk kon­sequenterweise auf diesen woh­nungstypischen (Ankühl-) Sys­te­men, ohne die klassische Käl­te­technik zu vernachlässigen. Das normative Bilanzverfah­ren bietet damit die Chance, in Wohngebäuden mit effizienten Technologien und meist ohne größere zusätzliche Investitionen einen auskömmlichen Kühleffekt zu schaffen und gleichzeitig ineffi­ziente Systeme im Vorfeld zu lokalisieren.

Literatur

[1] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung – EnEV) in der Fassung der Bekanntmachung vom 24. Juli 2007 [2] DIN V 4701-10:2003-08 Energe­tische Bewertung heiz- und raumluft­technischer Anlagen – Teil 10: Heizung, Trinkwasser­erwärmung, Lüftung [3] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparver­ord­nung – EnEV) in der Fassung der Bekanntmachung vom 29. April 2009 [4] DIN V 18599-6: 2007-02 Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung –
Teil 6: End­energiebedarf von Wohnungslüftungsanlagen und Luftheizungs­anlagen für den Wohnungsbau [5] DIN V 18599-6: 2011-12 Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung –
Teil 6: Endenergiebedarf von Lüftungsanlagen, Luftheizungsanlagen und Kühlsystemen für den Wohnungsbau [6] DIN EN ISO 7730: 2006-05 Ergonomie der thermischen Umgebung – Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit durch Berechnung des PMV- und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit [7] DIN EN ISO 13791:2005-02 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Sommerliche Raumtemperaturen bei Gebäuden ohne Anlagentechnik – Allgemeine Kriterien und Validierungsverfahren [8] DIN V 18599-7: 2011-12 Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung –
Teil 7: End­energiebedarf von Raumlufttechnik- und Klimakälte­systemen für den Nichtwohnungsbau [9] Wärmeschutzverordnung (WärmeschutzV) in der Fassung der
Bekanntmachung vom 16. August 1994 [10] DIN V 18599-10: 2011-12 Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung –
Teil 10: Nutzungsrandbedingungen, Klimadaten [11] DIN V 18599-2: 2011-12 Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung –
Teil 2: Nutz­energiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen