VDI 4655-2008 Reference load profiles of single-family and multi-family houses for the use of CHP systems.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREReferenzlastprofile von Ein- und Mehrfamilien-husern fr den Einsatz von KWK-AnlagenReference load profiles of single-family and multi-family houses for the use of CHP systemsVDI 4655Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch EnergietechnikVDI-RICHTLINIENICS 27.1

2、00, 91.140.10Mai 2008 May 2008Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative Verweise . . . . . . . . . . . . . . 43Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、44 Formelzeichen und Abkrzungen . . . . . . . 85 Einfluss des Gebudestandortes . . . . . . . 95.1 Testreferenzjahre (TRY) des DWD fr 15 Klimazonen in Deutschland (TRY-nn) . 135.2 Aufteilung der Testreferenzjahre in Typtagkategorien . . . . . . . . . . . . . . 136 Anwendung der Richtlinie . . . . . .

4、 . . . . . 156.1 Festlegung des Gebudetyps . . . . . . . . 156.2 Festlegung des Jahresenergiebedarfs . . . . 156.3 Zuordnung des Gebudestandortes . . . . . 166.4 Ermittlung von Tagesenergiebedarfen . . . 16 6.5 Ermittlung eines Tagesbedarfsganges. . . . 166.6 Ermittlung des Jahresenergiebedarfs . .

5、. . 187 Beispielhafte Anwendung . . . . . . . . . . . 187.1 Kenndaten Haus und Belegung . . . . . . . 187.2 Feststellung des Jahresenergiebedarfs . . . 187.3 Zuordnung des Gebudestandortes . . . . . 197.4 Ermittlung der Tagesenergiebedarfe . . . . 19 7.5 Ermittlung der Tagesbedarfsgnge . . . . . 207

6、.6 Zusammenstellung mehrtgiger Lastgnge . 218 Faktoren zur Bercksichtigung des Gebudestandortes. . . . . . . . . . . . . . . 219 Referenzlastprofile fr zehn Typtagkategorien . . . . . . . . . . . . . 309.1 Typtage Einfamilienhuser . . . . . . . . . 309.2 Typtage Mehrfamilienhuser . . . . . . . . 35S

7、chrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No gu

8、arantee can be given with respect to the English trans-lation.VDI-Gesellschaft EnergietechnikArbeitsgruppe Brennstoffzellen in der HaustechnikFachausschuss BrennstoffzellenFrhere Ausgabe:05.07Entwurf,deutschFormeredition:05/07 Draft, inGermanonlyZubeziehendurch / Available atBeuth Verlag GmbH, 10772

9、 Berlin Alle Rechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V., Dsseldorf 2008Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative references . . .

10、 . . . . . . . . . . 43 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 44 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . . 85 Influence of building site . . . . . . . . . . . 95.1 Test reference years (TRY) of the DWD for 15 climate zones in Germany (TRY-nn) . . 135.2 Breakdown of test reference years

11、 into typical-day categories . . . . . . . . . . . 136 Application of the guideline. . . . . . . . . . 156.1 Specification of building type . . . . . . . 156.2 Specification of annual energy demand . . 156.3 Allocation of building site . . . . . . . . . 166.4 Determination of daily energy demand val

12、ues. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166.5 Determination of a daily demand curve . . 166.6 Determination of annual energy demand. . 187 Application example . . . . . . . . . . . . . . 187.1 House and occupancy characteristics . . . 187.2 Determination of annual energy demand. . 187.3 Allocatio

13、n of building site . . . . . . . . . 197.4 Determination of daily energy demand values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197.5 Determination of daily demand curves. . . 207.6 Compilation of load curves for several days 218 Factors allowing consideration of the building site . . . . . . . . . .

14、. . . . . . . . 219 Reference load profiles for ten typical-day categories. . . . . . . . . . . 309.1 Typical days, single-family houses. . . . . 309.2 Typical days, multi-family houses . . . . . 35Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9N

15、ormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2 VDI 4655VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der ele

16、ktronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehr

17、enamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Wir danken der Initiative Brennstoffzellen (IBZ) fr die Bereitstellung der Messdaten fr den Strom-, Heizungs- und Warmwasserverbrauch von Ein- und Mehrfamilienhusern.EinleitungIn Deutschland wurden bisher einige tausend

18、 KWK-Anlagen kleiner Leistung installiert. Bei der Fest-legung der technischen Daten stellte man jedoch fest, dass es derzeit keine Normen oder Richtlinien zur Bestimmung des Normnutzungsgrades gibt. Dieser wre fr einen Wirtschaftlichkeitsvergleich jedoch sehr wichtig.Fr konventionelle Heizgerte wir

19、d heute die DIN 4702-8 herangezogen. Dabei definiert die DIN verschiedene Teillastpunkte fr den Heizbetrieb, die bei vorgegebenen Temperaturspreizungen des Heiz-wassers vermessen werden. Dieses Verfahren ist auf kleine KWK-Anlagen prin-zipiell bertragbar. Jedoch mssen Angaben zur Be-stimmung des ele

20、ktrischen Nutzungsgrades ergnzt werden, die fr den Betreiber von kleinen KWK-An-lagen als Kennwerte fundamental sind, da sie einen groen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben. Innerhalb des Arbeitskreises Brennstoffzellen in der Haustechnik“ des VDI-GET-Fachausschusses Brennstoffzellen“ (BREZEL)

21、 wurden die Vorarbei-ten, das heit die Sammlung und Auswertung von Messdaten sowie die Erstellung der typischen Last-profile geleistet. Dem Arbeitskreis wurden existie-rende ein- bis zweijhrige Messdaten von Ein- und Mehrfamilienhusern zur Verfgung gestellt Strom-, Heizwrme- und Warmwasserlastgnge.

22、Die Messdaten von Ein- und Zweifamilienhusern liegen als Minutenmittelwerte, die Messdaten von Mehrfa-milienhusern als 15-Minuten-Mittelwerte vor. Da die Erfassung der Lastgnge ber einen Zeitraum von Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requi

23、rements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy

24、-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.We wish to express our thanks to the Initiative Brennstoffzellen (IBZ) for providing the measured data of el

25、ectrical, heating and hot-water energy con-sumption of single-family and multi-family houses.IntroductionIn Germany, several thousand small-scale CHP sys-tems have been installed so far. When determining the technical data, it was found, however, that no standards or guidelines for the determination

26、 of the standard system efficiency are currently available, al-though this characteristic value would be highly im-portant for an economic comparison.For conventional heating appliances, DIN 4702-8 is the current basis. This DIN standard defines various partial-load points for the operation of heati

27、ng sys-tems, which are measured at specified temperature drops of the heating water.The principle of this procedure can be applied to small-scale CHP systems but details for the determi-nation of the electrical system efficiency need to be added. To the user of small CHP systems, these char-acterist

28、ics are fundamental as they substantially in-fluence the systems cost-effectiveness. Within the working group “Fuel Cells in the Building Services” of the VDI-GET Technical Committee “Fuel Cells” (BREZEL), the groundwork was laid by collecting and evaluating measured data and generat-ing the typical

29、 load profiles. The working group was provided with existing measured data of single-fam-ily and multi-family houses, namely electrical, heat-ing and hot-water load curves extending over one to two years. The measured data for detached houses and pairs of semi-detached houses are available as one-mi

30、nute averages, those for multi-family houses as 15-minute averages. As recording the load curves over a period of one year would give an extremely B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI 4655 3 einem

31、 Jahr eine beraus groe Datenmenge verursa-chen wrde, wurde auf typische Lastgnge bestimm-ter Tage zurckgegriffen. Typische Lastprofile sind wichtig fr die Auslegung und Wirtschaftlichkeitsbe-rechung von KWK-Anlagen. Die Richtlinie VDI 4655 soll als Hilfestellung die-nen, Nutzungsgrade von KWK-Anlage

32、n zur Liefe-rung von Wrme und Strom in Wohngebuden zu be-stimmen. Grundlage der Richtlinie ist dabei die Ermittlung von Referenzlastprofilen aus gemessenen Wrme-, Strom- und Warmwasserverbruchen von fnf Ein- und drei Mehrfamilienhusern. Die Referenzlastpro-file wurden aus den Messwerten fr zehn Typt

33、ag-kategorien erstellt. Ein Referenzlastprofil ist die Auswahl desjenigen Profils aus der Menge der definierten Typtage, das dem typischen Verlauf der gemessenen Tage am nchsten kommt. Somit ist gewhrleistet, dass die Charakteristika eines Profils erhalten bleiben und nicht durch Mittelwertbildung u

34、nd die damit verbun-dene Glttung verloren gehen.Die Vorgehensweise bei der Ermittlung der Referenz-lastprofile ist in 1 ausfhrlich beschrieben.Analyse und Auswertung der Messdaten sowie die Ermittlung von Referenzlastprofilen wurden vom Gaswrme-Institut e. V., Essen geleistet. Die Ergeb-nisse der Au

35、swertung flieen in die Richtlinie ein. Fr die Bestimmung des Normnutzungsgrades einer KWK-Anlage wird eine DIN-Norm erstellt. Zur Aus-legung einer Mikro-KWK-Anlage in Wohngebuden ist die Richtlinie VDI 4656 in Vorbereitung. 1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie findet Anwendung fr Kraft-Wrme-Kopplungs

36、anlagen (KWK-Anlagen) fr den Einsatz in Wohngebuden mit einer Brennstoffleis-tung bis 70 kW (bezogen auf den Heizwert). Der Gel-tungsbereich erstreckt sich bei Einfamilienhusern auf eine maximale Personenzahl von 12 Personen und bei Mehrfamilienhusern auf bis zu 40 Wohnein-heiten.Die Richtlinie biet

37、et mit Referenzlastprofilen Grund-lagen und ein Instrumentarium fr die Auslegung von Heizungsanlagen mit Kraft-Wrme-Kopplung in Wohngebuden und ihrer Wirtschaftlichkeitsberech-nung. Hieraus knnen Prfbedingungen fr die Er-mittlung des Nutzungsgrades, Auslegungskriterien und Verfahren zum Testen abgel

38、eitet werden. Ebenso kann diese Richtlinie fr Simulationen und Ausle-large quantity of data, typical load curves of certain days were used instead. Typical load profiles are im-portant for the designing and the cost-effectiveness analysis of CHP systems. The guideline VDI 4655 is intended to give gu

39、idance for the determination of system efficiencies of CHP systems designed for the supply of thermal and elec-trical energy to residential buildings. The guideline is based on the determination of refer-ence load profiles from measured data of electrical, heating and hot-water energy consumption fo

40、r five single-family and three multi-family houses. The ref-erence load profiles were generated from the meas-ured values for ten typical-day categories. A reference load profile is the selection of that profile from the set of defined typical days which comes closest to the typical curve of the day

41、s measured. It is thus ensured that the characteristics of a profile are retained rather than lost due to averaging and the re-sulting smoothing. The procedure of determining the reference load pro-files has been described in great detail in 1.The analysis and evaluation of the measured data and the

42、 generation of the reference load profiles were per-formed by Gaswrme-Institut e. V., Essen. The results of the evaluation are taken into account in the guide-line. As for the determination of the standard system effi-ciency of CHP systems, a DIN standard is currently being drafted. Regarding the de

43、sign of micro-CHP systems for residential buildings, the guideline VDI 4656 is in preparation.1ScopeThis guideline applies to combined heat and power systems (CHP systems) with a fuel input of up to 70 kW (referred to the net calorific value), designed for use in residential buildings. It covers sin

44、gle-fam-ily houses for up to 12 occupants and multi-family houses with up to 40 flats. The guideline supplies reference load profiles as a ba-sis and tool for the designing of combined heat and power systems in residential buildings and for their cost-effectiveness analysis. Test conditions for the

45、determination of the system efficiency, design criteria and testing procedures may be derived from this guideline. Furthermore, the guideline can be used for simulations and design calculations. Operating times B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalt

46、en Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 4 VDI 4655gungsberechnungen herangezogen werden. Betriebs-zeiten und Betriebszyklen lassen sich zur Bestimmung von Lebensdauer und Wartungsintervallen nutzen. 2 Normative Verweise / Normative referencesDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die

47、An-wendung dieser Richtlinie erforderlich: / The follow-ing referenced documents are indispensable for the application of this guideline:Gesetze, Verordnungen, Verwaltungsvorschriften / Acts, ordinances, administrative regulationsVerordnung ber energiesparenden Wrmeschutz und energiesparende Anlagen

48、technik bei Gebuden (Energieeinsparverordnung EnEV) / Ordinance re-garding energy-saving insulation and energy-saving systems in buildings (Energy Saving Ordinance EnEV). BGBl I, 2007, Nr. 34, S. 15191563Technische Regeln / Technical rulesDIN V 4108-6:2003-06 Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Geb

49、uden; Teil 6: Berechnung des Jahresheizwrme- und des Jahresheizenergiebedarfs (Thermal protection and energy economy in build-ings; Part 6: Calculation of annual heat and energy use). Berlin: Beuth VerlagDIN V 4701-10:2003-08 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen; Teil 10: Hei-zung, Trinkwassererwrmung, Lftung (Energy effi-ciency of heating and ventilation systems in build-ings; Part 10: Heating, domestic hot water supp