Energetische Gebäudesimulation zur Analyse der Vorlauftemperaturabsenkung im sanierten Gebäudebestand

Die vorliegende Arbeit untersucht das Potenzial der Vorlauftemperaturabsenkung im sanierten Wohngebäudebestand mithilfe von energetischen Gebäudesimulationen. Ziel ist es, für ein konkretes Referenzgebäude im Quartier Eichkamp in Gelsenkirchen die maximal mögliche Reduktion der Vorlauftemperatur unter Beibehaltung des thermischen Komforts zu bestimmen. Hierzu wird das Referenzgebäude inklusive des dynamischen Nutzereinflusses realitätsnah modelliert. Zur Untersuchung verschiedener Sanierungsstandards werden sechs Sanierungspakete mit unterschiedlichen Sanierungseffektivitäten definiert und dem Bestandsgebäude aufgeprägt. Als zusätzliche Maßnahme wird der selektive Heizkörperaustausch und dessen Auswirkung auf die Vorlauftemperaturabsenkung untersucht. In einer Parameterstudie wird die Vorlauftemperatur schrittweise abgesenkt, um die maximale Vorlauftemperaturabsenkung unter Beibehaltung des thermischen Komforts, definiert durch eine ganzjährige operative Temperatur von mindestens 21,5 °C in beheizten Wohnräumen, zu detektieren. Zudem erfolgt die Berechnung der Mindest-Vorlauftemperatur auf Basis des vereinfachten Normverfahrens nach DIN EN 12831 unter Berücksichtigung gleicher Randbedingungen, um die Ergebnisse beider Methoden zu evaluieren. Die Analyse zeigt, dass durch energetische Gebäudesimulationen präzise Vorhersagen zur Vorlauftemperaturabsenkung getroffen werden können. Insbesondere erlaubt die Berücksichtigung von instationären Wechselwirkungen eine genaue Bestimmung der Mindest-Vorlauftemperaturen für die einzelnen Sanierungspakete. Im Fall des Referenzgebäudes führt eine Reduktion der Vorlauftemperatur von 70 °C auf 50 °C beim wirtschaftlichsten Sanierungspaket zu einer Erhöhung der Wärmepumpeneffizienz um 30 %. Die Arbeit beweist, dass die Vorlauftemperaturabsenkung sowohl energetisch als auch ökonomisch vorteilhaft ist. Hierbei kann der selektive Heizkörperaustausch als zusätzlicher wirtschaftlicher Hebel zur Vorlauftemperaturabsenkung betrachtet werden. Ein Vergleich mit den Ergebnissen des vereinfachten Normverfahrens nach DIN EN 12831 offenbart, dass die über das Normverfahren ermittelten Mindest-Vorlauftemperaturen durchschnittlich 7,8 % über den simulierten Werten liegen, wodurch das Einsparpotenzial einer Vorlauftemperaturabsenkung tendenziell unterschätzt wird. Obwohl das Normverfahren eine einfachere und schnellere Abschätzung ermöglicht, empfiehlt sich die energetische Gebäudesimulation für eine detaillierte gebäudespezifische Untersuchung, insbesondere bei der Planung von strombasierten Wärmeerzeugungssystemen.