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Kurztitel: EnerCalC
Förderkennzeichen: 0327431F
Status: Abgeschlossen
Laufzeit: 07/2007 bis 09/2013
Themen: Monitoring & Bilanzierung, Neubau von Einzelgebäuden, Sanierung von Einzelgebäuden
Standort: Haspeler Straße 27, 42285 Wuppertal
Innovation: Die entwickelte Software ermöglicht im Vergleich zur DIN V 18599 eine deutlich vereinfachte Primärenergiebilanz von Gebäuden und eine schnelle Bewertung von Gebäudekonzepten unter dem Gesichtspunkt Netto-Nullenergie-Gebäude.
Schlagworte:

Quintessenz

  • Wissenschaftlich validierter Ansatz zur schnellen Energiebilanzierung von Gebäuden
  • Differenzierte Bilanzierung in Anlehnung an die DIN V 18599, jedoch bei deutlich verringertem Eingabeaufwand
  • Werkzeug basiert auf MS-Excel und nutzt Makros, es ist lauffähig mit den PC-Versionen Excel 2007 bis 2016
  • Aktuelle Version 5 ist mehrsprachig und der Rechenkern wurde an den Stand der DIN 18599 2011-12 und die Ausgabe 2016 angepasst
  • EnerCalC steht für Forschung & Lehre und für jede nicht-kommerzielle Nutzung kostenfrei zur Verfügung

Die energetische Bilanzierung von Gebäuden nach DIN V 18599 wird vielfach wegen ihrer Komplexität und der daraus folgenden zeitaufwändigen Handhabung kritisiert. 2010 wurde in einem Forschungsprojekt das Excel-basierte Werkzeug EnerCalC entwickelt, das sich insbesondere zur energetischen Charakterisierung eines Gebäudes in der frühen Planungsphase eignet. 2017 wurde die Software grundlegend aktualisiert.

Projektkontext

Schon bald nach Veröffentlichung der Vornormenreihe kam die Forderung auf, das Verfahren zu vereinfachen. Denn die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden erfordert in der Regel eine umfangreiche Zonierung der Gebäude und damit verbunden eine zeitaufwändige Ermittlung der zonenbezogenen Hüllflächen.

Das Excel-Tool entstand im Rahmen einer Dissertation am Lehrgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau der Bergischen Universität Wuppertal und diente zur Entwicklung und Validierung von Vereinfachungsansätzen auf Grundlage der Bilanzierungsregeln der DIN V 18599. Das Werkzeug basiert auf Excel und nutzt Makros. Es ist lauffähig mit den PC-Versionen Excel 2007 bis 2016, die Ausführung von Makros muss gestattet werden.

Fokus, Idee, Ansatz

EnerCalC bietet die Möglichkeit mit relativ geringem Eingabeaufwand den Nutzenergiebedarf für ein Gebäude in Anlehnung an die DIN V 18599 differenziert zu bilanzieren. Denn es erlaubt neben der Eingabe der gebäudebezogenen Daten die Definition von bis zu 11 unterschiedlichen Zonen. Zudem ermöglicht das Programm eine vereinfachte Primärenergiebilanz und eine Aussage zur Auslegung des betrachteten Gebäudes als „Netto-Nullenergie-Gebäude“. Die aktuelle Version EnerCalC ist seit Februar 2017 in der Version 5 verfügbar.

Bei EnerCalC erfolgt die Erfassung der Gebäudehülle in Anlehnung an ein 1-Zonen-Modell, während die energetische Bilanzierung im Mehr-Zonen-Modell stattfindet. Hierfür wird in einem ersten Ansatz die Gebäudehüllfläche anteilig auf die einzelnen Zonen verteilt (vereinfachtes Verfahren). Besonders für teilklimatisierte Gebäude kann die Ergebnisgenauigkeit gesteigert werden, indem den zonenbezogenen Gebäudehüllflächen zusätzlich die tatsächliche Himmelsrichtung zugewiesen wird (erweitertes Verfahren).

Der Vereinfachungsansatz basiert auf der Zuweisung der Hüllfläche zu den einzelnen Gebäudezonen auf der Basis der anteiligen Zonenfläche. In einem weiteren Schritt ist eine präzisere Zuteilung möglich. Die Ergebnisgenauigkeit lässt sich noch steigern, indem den einzelnen Zonen Haupthimmelsrichtungen zugeordnet werden. Weitere Tabellenblätter ermöglichen bei Bedarf eine Steigerung des Detaillierungsgrades.

In der Umsetzung als Tabellenkalkulation werden die energetischen Zielwerte eines Gebäudes unmittelbar nach Eingabe oder Änderung der Daten grafisch veranschaulicht. Als Beispielgebäude gibt es ein Referenzgebäude nach EnEV sowie ein energetisch vorbildliches Gebäude.

Die Eingabe – hier zu sehen die elementaren Daten zur Gebäudehülle – geht vergleichsweise zügig und die grafische Ergebnisausgabe erfolgt direkt mit der Dateneingabe neben Eingabefeldern und Tabellenkalkulation. Hier die differenzierten Energiebedarfe in grafischer Darstellung.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Hier erfolgt die Eingabe detaillierter, gebäudebezogener Parameter und die entsprechenden Ergebnisse, Werte und grafischen Darstellungen erhält man umgehend. Hier die differenzierten Energiebedarfe im Vergleich zum Referenzgebäude nach EnEV.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Projektpartner

EnerCalC wurde im Rahmen der Dissertation von Markus Lichtmeß entwickelt. Die Dissertation zum Thema  „Vereinfachungen für die energetische Bewertung von Gebäuden“ gibt es als PDF-Dokument.

Links im Bild die Strombilanz für das Gebäude und die Photovoltaik-Anlage. Rechts die Wärmebilanz für Warmwasser und Solarthermie-Anlage.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Meilensteine und Erfolge

EnerCalC führt zu einer wesentlichen Verkürzung und Flexibilisierung der Eingabe. Damit motiviert es zu einer frühen Nutzung in der Entwurfs- oder Konzeptfindungsphase, um die grundlegenden energetischen Eigenschaften eines Gebäudes abzuklären. Es eignet sich ebenso zur groben energetischen Charakterisierung von bestehenden Gebäuden, wenn viele Detailangaben fehlen.
Das Werkzeug wird fortlaufend aktualisiert und weiterentwickelt. Seit Februar 2017 liegt EnerCalC in der Version 5 mit deutsch- und englischsprachiger Bedienoberfläche vor. Der Rechenkern wurden an den Stand der DIN 18599 2011-12 und die Ausgabe 2016 angepasst.

Darstellung der Endenergiebilanz nach Nutzung und Energieträger, eine Bilanzierung der Wärmeverluste nach Ursachen und eine detaillierte Heizwärmebilanz.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Anwendungsreifes Produkt und Vertrieb

EnerCalC steht für Forschung & Lehre und jede nicht-kommerzielle Nutzung frei zur Verfügung. Es kann kostenfrei angefordert werden unter redaktion(at)projektinfos.energiewendebauen.info. Geben Sie hierbei Ihre postalische Adresse an, je nach Nutzung beruflich, für die Hochschule oder privat.

Hier beispielhaft die detaillierte Primärenergiebilanz nach Monaten, eine schematische Darstellung der Primärenergie-Performance zur Bewertung von Null- und Plusenergiegebäuden sowie die jährliche Primärenergiebilanz.

© Bergische Universität Wuppertal, b+tga

Weitere Infos und Tutorials

In drei Tutorials wird die Nutzung von EnerCalC Version 5 verständlich erklärt und nützliche Tipps vermittelt. Lassen Sie sich EnerCalC Schritt für Schritt erklären...

EnerCalC Version 5 - Was ist neu?

In der neuen Version ist eine mehrsprachige Nutzung des Tools möglich. Derzeit gibt es EnerCalC in Deutsch und Englisch. Außerdem wurden Randbedingungen und Verfahren der aktuellen EnEV 2016, der Luxemburger Energieeinsparverordnung (LuxEnEV 2016), der DIN V 18599:2011-12 und in Teilen der Normausgabe 2016 mit aufgenommen. Weiter wurde ein detailliertes Verfahren zur realitätsnahen Bestimmung der Eigenstromverbrauchsdeckung mit Photovoltaik-Anlagen bei Wohngebäuden integriert – unter Berücksichtigung des Haushaltsstroms und des Einflusses von Batteriespeichern auf die Eigenstromnutzung in Anlehnung an DIN V 18599-9 vom Oktober 2016. Analog zum Verfahren bei PV-Anlagen wurde ebenfalls ein vereinfachtes Verfahren zur monatlichen Bilanzierung von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen vor dem Hintergrund der Eigenstromdeckung implementiert.

Das neue Arbeitsblatt «Bilanzbildung Null-/ Plusenergie» bietet eine vergleichende Darstellung der verschiedenen Ansätze zur Bilanzierung von Primärenergie vor dem Hintergrund der Anrechnung eigenerzeugten Stroms. Auf dem neuen Arbeitsblatt «Anforderungen» werden die Energieeffizienzklassen und die energetischen Anforderungen in Abhängigkeit der gewählten Verordnung (derzeit für Deutschland und Luxemburg) dargestellt. Das neue Arbeitsblatt «Teilenergiekennwerte» ermöglicht die Bewertung der Energieeffizienz auf Basis von energetischen Zielwerten auf Zonenebene. Hier sind weitere Entwicklungen vorgesehen.

Tutorial 1 – Einführung

Tutorial 2 – Dateneingabe

Tutorial 3 – Ergebnisse und Interpretation

Letzte Aktualisierung: 21. April 2017

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