Normen von Kühlenergiebedarf über Wärmelasten bis zu Kühlanlagen

Berechnungsverfahren für Kühlung und Heizung

Die im April 2018 veröffentlichte Norm DIN EN ISO 52016-1 ersetzt die DIN EN ISO 13790 vom September 2008. Im Rahmen der Normenreihe „Energetische Be-wertung von Gebäuden – Energiebedarf für Heizung und Kühlung, Innentemperaturen sowie fühlbare und latente Heizlasten“ widmet sie sich insbesondere den Berechnungsverfahren. Diese dienen zur Bewertung:

• des Energiebedarfs für Heizung und Kühlung auf der Grundlage stündlicher oder monatlicher Berechnungen,
• der Innenraumtemperatur auf der Grundlage stündlicher Berechnungen,
• der Heiz- und Kühllast auf der Grundlage stündlicher Berechnungen.

Die Berechnungsverfahren können für Wohngebäude oder Nichtwohngebäude oder Teile davon angewendet werden. Die Norm gilt für Gebäude in der Entwurfsphase, für neue Gebäude nach der Bauphase und für bestehende Gebäude in der Nutzungsphase. Inhaltlich werden behandelt:

• Begriffe,
• Beschreibung des Verfahrens,
• Berechnungsverfahren,
• Qualitätskontrolle,
• Konformitätsprüfung.

Der normative Anhang A beinhaltet das Datenblatt zur Eingabe und zur Verfahrensauswahl (Vorlage) und der informative Anhang B das Datenblatt zur Eingabe und zur Verfahrensauswahl (Standauswahlmöglichkeiten).

Die normativen Anhänge C bis G behandeln ausführlich:

• regionale Verweisungen in Übereinstimmung mit der ISO Global Relevance Policy,
• Mehrzonenberechnung mit thermischer Kopplung zwischen den Zonen,
• Wärmeübertragung und solare Wärmegewinne von Fenstern und besonderen Elementen,
• Berechnung von Minderungsfaktoren für die Beschattung,
• dynamische transparente Gebäudelemente.
• Die wesentlichsten Änderungen zu ISO 13790 von 2008 sind:
• Titel wurde geändert und normative Verweisungen wurden aktualisiert,
• Einbeziehung in das EPB-Normenpaket (Bezug EN 15603), wobei Berechnungselemente entfernt wurden, die in anderen Normen behandelt werden oder behandelt werden sollen, z. B. allgemeine Regeln zur Zonenaufteilung (EPB-Modul M1 bis 8),
• die Nutzungsbedingungen werden in einer gesonderten Norm (Module M1 bis 6) übernommen,
• größere redaktionelle Änderungen auf der Grundlage  ausführlicher technischer Regeln für alle EPB-Normen, einschließlich der Ausgliederung aller informativen Anhänge in einen gesonderten technischen Bericht ISO/TR 52015 Blatt 2,
• Überarbeitung des Monats-Berechnungsverfahrens und Entfernung des Heiz-/Kühlperiodenverfahrens,
• Ersetzen des vereinfachten Stunden-Berechnungsverfahrens durch ein direkteres, transparenteres Verfahren, bei dem keine Eingangsdaten hinzugefügt werden müssen.

Eine Tabelle 1 weist die Position dieser Norm innerhalb der modularen EPB-Normenreihe aus.

Allgemeine Berechnungsverfahren für Wärmelasten und Innentemperaturen

Die ebenfalls im April 2018 veröffentlichte DIN EN ISO 52017 Blatt 1 ersetzt die DIN EN ISO 13791 vom August 2012. Sie legt Annahmen, Randbedingungen, Gleichungen und Validierungsprüfungen für ein Verfahren zur Berechnung der Innentemperaturen (Luft und operativ) unter stundenbezogenen Übergangsbedingungen in einer einzelnen Gebäudezone fest. Es werden keine spezifischen numerischen Verfahrensweisen vorgeschrieben.

Ein Berechnungsverfahren für spezielle Anwendungsbereiche (z. B. Energiebedarf für Heizung und Kühlung, Innentemperatur, Bemessungswärmelasten und Bemessungskühllasten) einschließlich spezifischer Annahmen und Eingabedaten für diese Anwendungen sind der DIN EN ISO 51016 Blatt 1 zu entnehmen.

Inhaltlich werden behandelt:

• Begriffe,
• Kurzbeschreibung des Verfahrens,
• Berechnungsverfahren,
• Qualitätskontrolle, Konformitätsprüfung.

Der normative Anhang A beinhaltet das Datenblatt zur Eingabe und zur Verfahrensauswahl (Vorlage) und der informative Anhang B das Datenblatt zur Eingabe und zur Verfahrensauswahl (Standauswahlmöglichkeiten).

Die wesentlichsten Änderungen zu ISO 13791 von 2012 sind:

• Annahmen oder Verfahren, die für die allgemeinen Berechnungsverfahren nicht relevant sind, werden in die spezifische Anwendungsnorm übernommen und mit anderen Annahmen und Verfahren verknüpft, beispielsweise die Spezifikation der konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten,
• Annahmen oder Verfahren, die nicht für die allgemeinen Berechnungsverfahren, jedoch für die Spezifikation der Validierungsfälle relevant sind, wurden in den Abschnitt der Validierungsfälle übernommen,
• die Berechnung der operativen Temperatur wurde ergänzt,
• die Wärmeströme infolge des Energiebedarfs für Heizung und Kühlung und infolge des Energiebedarfs für Befeuchtung/Entfeuchtung wurden in den Gleichungen ergänzt. Dadurch wird der Anwendungsbereich der allgemeinen Berechnungsverfahren wesentlich erweitert. Nicht behandelt wurde, auf welche Weise die Wärmeströme infolge des Energiebedarfs für Heizung und Kühlung berechnet werden. Diese Betrachtung ist in der speziellen Anwendungsnorm DIN EN ISO 52016 Blatt 1 enthalten.

Auch hier weist eine Tabelle 1 die Position der Norm DIN EN ISO 52017-1 innerhalb der modularen EPB-Normenreihe aus.

Anlagen für Raumheizung und -kühlung mit elektrischen Verdichtern

Die im Mai 2018 veröffentlichten vier Teile der DIN EN 14 511 Blatt 1 bis 4 haben Luftkonditionierer sowie Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen für die Raumbeheizung und -kühlung mit elektrisch angetriebenen Verdichtern zum Thema und ersetzen die ebenfalls vier Blätter der DIN EN 14511 vom Dezember 2013. Die neuen vier Blätter behandeln:

• Teil 1: Begriffe
• Teil 2: Prüfbedingungen
• Teil 3: Prüfverfahren
• Teil 4: Anforderungen

Die Normblätter gelten für Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen, die entweder Luft oder Wasser oder Sole als Wärmeträger nutzen. All diese Geräte müssten mit elektrisch angetriebenen Verdichtern für die Raumbeheizung und/oder -kühlung ausgestattet sein. Festgelegt werden:

• Begriffe für die Einstufung,
• Bedingungen für die Prüfung,
• Prüfverfahren für die Bemessung und Leistung,
• Mindestanforderungen.

Die Norm gilt nicht für Wärmepumpen zum Erwärmen von Brauchwasser, obwohl bestimmte Definitionen auf diese angewendet werden können.

Die Norm gilt für:

• fabrikmäßig zusammengebaute Geräte, die mit Kanalanschlüssen versehen werden können,
• fabrikmäßig zusammengebaute Flüssigkeitskühlsätze mit eingebauten Verflüssigern oder für den Betrieb mit getrennt angeordneten Verflüssigern,
• fabrikmäßig zusammengebaute Geräte mit fest eingestellter oder durch beliebige Vorrichtungen zu verändernde Leistung (variable Leistung),
• Luft/Luft-Luftkonditionierer, die das Kondensat auch auf der Verflüssigerseite verdampfen können,
• Kompaktgeräte, Einzelgeräte in Split-Bauweise und Multi-Split-Systeme fallen in den Anwendungsbereich der Norm, ebenso Geräte mit Ein- und Zweikanal-Systemen.

In Teil  1 werden die Begriffe erläutert und der Ausschluss der Geltung für Wärmepumpen zum Erwärmen von Trinkwarmwasser. Der Geltungsbereich bezieht sich auf Kompaktgeräte und Einzelgeräte in Split-Bauweise und Multi-Split-Systemen sowie Geräte mit Ein- und Zweikanal- Systemen.

Teil  2 legt zusätzlich die Prüfbedingungen von Multi-Split-Systemen zur Wärmerückgewinnung fest. Die Änderungen betreffen u. a. eine Modifizierung der Umgebungsbedingungen für Außengeräte (Tabelle 2) sowie redaktionelle und inhaltliche Überarbeitungen. Die Prüfbedingungen werden ausführlich dargelegt.

Der normative Anhang A ist entfallen. Dafür erfolgt die Einführung des informativen Anhangs ZA (Zusammenhang zwischen dieser europäischen Norm und den grundlegenden Anforderungen der EU-Verordnung 206/2012) und des informativen Anhangs ZB (Zusammenhang zwischen dieser europäischen Norm und den grundlegenden Anforderungen der EU-Verordnung 2015/1095).

Prozess-Kühler wurden in den Anwendungsbereich mit einer Tabelle von wesentlichen Prüfbedingungen aufgenommen.

Teil  3 beschreibt ergänzend ein Verfahren zur Prüfung und Angabe von Wärmerückgewinnungsleistungen, systemreduzierten Leistungen sowie der Leistung von Einzelgeräten von Multi-Split-Systemen für die Aufstellung im Innenraum.

Die normativen Anhänge A, B, G und I enthalten Aussagen zu:

• Kalorimeter-Prüfverfahren,
• Luft-Enthalpie-Verfahren (Innenseite),
• Bestimmung des Wirkungsgrades,
• Messung des Luftvolumenstroms von Flüssigkeitspumpen.

Die informativen Anhänge C, D, E und H beinhalten Aussagen zu:

• Konformitätskriterien,
• in den Anhängen verwendeten Symbolen,
• Prüfung unter systemreduzierter Leistung,
• Prüfung der Einzelgeräte,
• Leistungsmessung der Innenraum- und Außengeräte von Multi-Split-Systemen und Multi-Split-Systeme mit Wärmerückgewinnung.

Die informativen Anhänge ZA und ZB beinhalten den Zusammenhang zwischen dieser europäischen Norm und den grundlegenden Anforderungen der EU-Verordnung 206/2012 und 626/2012.

Im Teil  4 werden die Mindestanforderungen festgelegt, um sicherzustellen, dass die Geräte für den vom Hersteller vorgesehenen Einsatzbereich geeignet sind. Die Anforderungen und die Inhalte der Betriebsanweisungen werden erläutert und Hinweise zur Kennzeichnung und zum Datenblatt gegeben.

Es wurde eine Überarbeitung und Vereinfachung der Prüfungen vorgenommen.

Der Beitrag von Achim Trogisch ist zuerst erschienen in: Die Kälte + Klimatechnik 8-2018.