Ausgangslage
Außentemperaturen haben einen wesentlichen Einfluss auf die Heizlast. Je größer der Temperaturunterschied zwischen innen und außen, desto größer sind grundsätzlich auch die berechneten Wärmeverluste eines Gebäudes.
Aufgrund steigender Außentemperaturen ist mit einer Senkung der tatsächlichen Raum- und Gebäudeheizlasten zu rechnen. Die derzeit für die Heizlastberechnung verwendeten Norm-Außentemperaturen basieren auf klimatischen Verhältnissen, die inzwischen mehrere Jahrzehnte zurückliegen. Gleichzeitig stehen mit heutiger Technik Daten anderer Qualität und für deutlich mehr Orte zur Verfügung.
Zielsetzung
Angepasste Auslegungs-Außentemperaturen werden als Grundlage zur Verhinderung von Überdimensionierungen von Heizungsanlagen immer wichtiger. Für zukünftige Heizlastberechnungen sollen daher aktuellere Klimadaten für ganz Österreich zur Verfügung stehen.
Die Daten sollen mit State-of-the-Art-Technik und somit möglichst hoher Qualität und möglichst aktuell ermittelt werden. Zusätzlich kann die Auflösung deutlich verbessert werden. Ergänzend sollen nun auch die Jahresmitteltemperaturen direkt vorgegeben werden, da diese bisher nur grob über die Seehöhe abgeschätzt wurden.
Relevanz
Voruntersuchungen zeigen eine spürbare Anhebung der Norm-Außentemperaturen im Vergleich zu den bisherigen Werten. Je nach Objekt und System kann das zu einer relevanten Reduktion der Heizlasten und damit zu besser angepassten und wirtschaftlich günstigeren Heizungssystemen führen.
Vergleich heute und künftig
Bisher und noch aktuell
- Norm-Außentemperaturen beruhen auf Klimadaten von 1981-2000.
- Eine Norm-Außentemperatur pro Katastralgemeinde
- Jahresmitteltemperaturen sind abgeschätzt anhand der Seehöhe
Künftig
Aktueller Arbeitsstand
- Norm-Außentemperaturen sowie Jahresmitteltemperaturen auf Grundlage von Klimadaten von 2016-2025
- Eine Norm-Außentemperatur pro km² für ganz Österreich
- Jahresmitteltemperaturen umfassend ermittelt
IM DETAIL
Warum neue Klimadaten?
Die Norm-Außentemperatur zählt zu den wichtigsten Eingangsgrößen der Heizlastberechnung. Sie beeinflusst die angesetzte Temperaturdifferenz zwischen innen und außen und damit die berechneten Wärmeverluste eines Gebäudes.
Die derzeitigen Norm-Außentemperaturen beruhen auf Klimadaten aus den Jahren 1981 bis 2000.
Für künftige Heizlastberechnungen sollen daher aktuellere Klimadaten herangezogen werden. Geplant ist die Jahre 2016 bis 2025 als Grundlage heranzuziehen. Eine Aktualisierung über 2025 hinaus ist mit dem geplanten System deutlich einfacher als bisher.
Ein weiteres wesentliches Ziel ist, eine deutlich feinere räumliche Auflösung zur Verfügung zu stellen.
Dies ist erst mit der heutigen Technik in der nötigen Qualität möglich.
Zusätzlicher Effekt: die innerhalb eines Bereichs nötigen Korrekturen für Höhenunterschiede (und damit einhergehende mögliche Ungenauigkeiten) werden durch das engmaschige Netz deutlich reduziert.
Ergänzt werden die Jahresmitteltemperaturen.
Diese Temperaturen standen bisher nur über eine einfache, ausschließlich höhenabhängige Ermittlung für ganz Österreich zur Verfügung.
Nun sollen auch die Jahresmitteltemperaturen für jeden Bereich direkt aus den Klimadaten ermittelt werden.
Wie werden die neuen Heizlast-Temperaturwerte ermittelt?
1. Norm-Außentemperaturen
Die Norm-Außentemperatur gilt in Zukunft immer für einen örtlichen Bereich von 1km x 1km und ist
– das tiefste Zweitagesmittel der Lufttemperatur, das aus
– den Stundenwerten der Klimadaten
– für den jeweiligen örtlichen Bereich (1km x 1km)
– über die vorgesehenen Jahre ermittelt wird und
– für eine festgelegte Häufigkeit (5 Mal in 10 Jahren – in Anlehnung an die bisherige Vorgabe 10 Mal in 20 Jahren) erreicht oder unterschritten wird. Die Wahl fiel auf eine Basis von 10 Jahren statt 20 Jahren, da einerseits nicht für alle Bereiche 20 Jahre zur Verfügung stehen und andererseits die letzten 10 Jahre das aktuelle Klima deutlicher wiederspiegeln dürften.
Ggf. sind die so ermittelten Werte noch über die Seehöhe mittels des Verfahrens der ÖNORM B 8110-5:2025 zu korrigieren.
2. Jahresmitteltemperaturen
Die Jahresmitteltemperatur gilt in Zukunft ebenfalls immer für einen örtlichen Bereich von 1km x 1km und ist der Mittelwert aus den Stundenwerten der Klimadaten für den jeweiligen örtlichen Bereich über die vorgesehenen Jahre. Eine Höhenkorrektur wird geprüft und ggf. umgesetzt.
3. Datengrundlage – INCA von GeoSphere Austria
Als Grundlage für die Ermittlung der benötigten Temperaturwerte soll das Analyse- und Nowcastingsystem INCA von GeoSphere Austria (ehemals ZAMG) eingesetzt werden. Dieses System verwendet laut GeoSphere Austria „alle verfügbaren Datenquellen – Stationsbeobachtungen, Fernerkundungsdaten, numerische Wettervorhersagemodelle und ein hochaufgelöstes Geländemodell – um eine möglichst gute Analyse des Jetztzustands der (bodennahen) Atmosphäre zu erstellen. Die Kombination dieser Datenquellen kann am besten und einfachsten als Korrektur eines gegitterten Hintergrundfeldes mit Beobachtungsdaten interpretiert werden. INCA wird unter anderem in der Hochwasserwarnung und –prognose sowie als Basis für Internetportale mit räumlich und zeitlich detaillierter meteorologischer Information verwendet. Die in diesem Datensatz enthaltenen Analysen haben eine räumliche Auflösung von 1 km x 1 km und eine zeitliche Auflösung von 1 Stunde.“
INCA kann damit als State-of-the-Art Verfahren über einen Zeitraum von 10 Jahren die benötigten Temperaturwerte in sehr hoher örtlicher Auflösung zur Verfügung stellen. Die bisherige Nutzung von Katastralgemeinden (die größte Katastralgemeinde umfasst 467 km²) kann damit durch das viel feinere Raster von 1 km x 1 km abgelöst werden.
4. Überprüfung der Anforderungen an die Datengrundlage
Für die Ermittlung der benötigten Temperaturwerte werden möglichst aktuelle Klimadaten in möglichst hoher örtlicher Auflösung benötigt. Dazu werden die für alle Bereiche zur Verfügung stehenden Daten ganzer Jahre eingesetzt (voraussichtlich 1.1.2016 bis 31.12.2025).
Durch die hohe örtliche Auflösung von 1 km x 1 km stellt INCA Daten in einer den aktuellen technischen Möglichkeiten angemessenen, deutlich höheren Genauigkeit als bisher als Grundlage zur Verfügung. Die von INCA zur Verfügung gestellten Daten sind darüber hinaus sehr aktuell. Auch für zukünftige Ergänzungen oder Erneuerung der Daten stellt INCA eine bestens geeignete Grundlage dar, da es laufend um aktuelle Klimadaten ergänzt wird.
Somit erfüllt die Datengrundlage die beschriebenen Anforderungen.
Untersuchung: Temperaturerhöhungen mit regionalen Unterschieden
Eine erste Voruntersuchung zur Aktualisierung der Klimadaten zeigt, dass sich die neuen Norm-Außentemperaturen je nach Standort leicht bis deutlich von den bisher verwendeten Werten unterscheiden werden. Die Werte einiger Orte werden beispielhaft in der folgenden Grafik angeführt und verglichen:
Die Voruntersuchung zeigt, dass die Änderungen regional unterschiedlich ausfallen und daher keine pauschale Aussage für alle Standorte möglich ist. Das erklärt, wieso eine scheinbar naheliegende Lösung, einfach alle alten Temperaturwerte pauschal um den gleichen Wert zu erhöhen, keine annehmbare Lösung darstellen kann.
Die bisherigen Daten wurden anhand von den zur Erstellungszeit zur Verfügung stehenden Messstationsdaten ermittelt. Dafür mussten die Temperaturwerte in den Bereichen zwischen den verfügbaren Stationen durch komplexe Verfahren ermittelt werden. Mit der neuen Technik sind auch die Temperaturwerte zwischen den Stationen nun deutlich präziser. Es wird vermutet, dass die abweichenden Ermittlungsmethoden zu den regional so unterschiedlichen Temperaturänderungen geführt haben.
Neue örtliche Auflösung – von 7847 Bereichen zu 83900 Bereichen
Aufgrund der sehr unterschiedlichen Größen von Katastralgemeinden sind die bisherigen Klimadaten teilweise für große Gebiete eingesetzt worden. Die größte Katastralgemeinde umfasst immerhin ganze 467 km²!
Es wird des Öfteren vermutet, dass die bisherigen Norm-Außentemperaturen für die zentrale Stelle jeder (Katastral-)Gemeinde eine hohe Genauigkeit aufwiesen. Soweit bekannt ist, wurde damals ein hoher Aufwand für die Ermittlung der Temperaturen betrieben. Trotzdem ist die Annahme hoher Genauigkeit für bestimmte Orte (abseits von Messstationen) aufgrund der damaligen Möglichkeiten und der inhärenten Ungenauigkeiten schwer nachvollziehbar. Selbst wenn es so wäre, würde sich weiterhin die Frage der Genauigkeit für Orte in weiterer Entfernung vom zentralen Punkt einer Katastralgemeinde stellen.
Mit der neuen Methode ist die bisherige Nutzung von Katastralgemeinden für die Klimadatenauswahl nicht mehr notwendig. Künftig soll stattdessen eine flächendeckende räumliche Auflösung von 1 km × 1 km verwendet werden. Über die Koordinaten des Gebäudestandorts kann damit der zugehörige Rasterbereich bestimmt werden. Die Seehöhe bleibt weiterhin relevant und soll soweit möglich über das bestehende Korrekturverfahren berücksichtigt werden.
Damit soll in Zukunft die Genauigkeit sowohl für die zentralen Bereiche der Gemeinden als auch von abgelegeneren Gegenden deutlich erhöht werden.
Zusammenfassung:
- Aktualisierung der in der Normung eingesetzten Norm-Außentemperaturen (ermittelt aus Daten von 1981 bis 2000) auf aktuelle Werte (voraussichtlich aus Daten von 2016 bis 2025).
- Ergänzung um Jahresmitteltemperaturen, die für die Ermittlung von Teilen der Wärmeverluste bei Heizlastberechnungen benötigt werden. Sie standen bisher nur als grobe Abschätzung zur Verfügung.
- Deutliche Erhöhung des Detaillierungsgrades von Katastralgemeinden (7847 Bereiche) auf eine flächendeckende 1 km²-Aufteilung für ganz Österreich (ca. 83900 Bereiche).
- Entwicklung einer neuen Excel-Datei als Ersatz für nat.xls für die Zurverfügungstellung der ermittelten Temperaturen inkl. einer normkonformen Höhenkorrektur. Diese soll wieder über die OIB-Website zur Verfügung gestellt werden.
Erwartete Auswirkung auf die Heizlast von Gebäuden in Österreich
Die neuen Norm-Außentemperaturen werden voraussichtlich an den meisten Orten in Österreich höher liegen als die bisherigen Werte. Das würde zu einer Reduktion der Heizlast führen.
Die neuen Jahresmitteltemperaturen werden die Genauigkeit der Heizlastermittlung erhöhen. Für eine darüber hinausgehende Aussage zur Auswirkung der neuen Jahresmitteltemperaturen auf die Heizlasten ist die Ermittlung der neuen Daten abzuwarten.