Klimakorrektur und Benchmarking richtig rechnen

Der Heizenergieverbrauch eines Gebäudes hängt massgeblich von der Aussentemperatur ab. Ein milder Winter senkt den Verbrauch, ohne dass sich am Gebäude etwas verbessert hat. Ein strenger Winter erhöht ihn, obwohl eine Massnahme gewirkt hat. Ohne Witterungsbereinigung ist ein Jahresvergleich deshalb keine Aussage über die Effizienz des Gebäudes, sondern über das Wetter. Dieser Beitrag erklärt, was Heizgradtage sind, wie man den Witterungseinfluss herausrechnet, welche Bezugsgrössen stimmen müssen und wo die Grenzen des Benchmarkings liegen.

Was Heizgradtage sind und wie sie berechnet werden

Heizgradtage (HGT) sind ein Mass für den Heizenergiebedarf, der sich aus der Witterung ergibt. Sie werden berechnet als die Summe der täglichen Differenzen zwischen einer definierten Raumtemperatur (typischerweise 20 Grad) und dem Tagesmittel der Aussentemperatur, und zwar nur für die Tage, an denen die Aussentemperatur unter der Heizgrenztemperatur liegt.

Die Heizgrenztemperatur ist die Aussentemperatur, unterhalb derer geheizt werden muss. Sie hängt vom Gebäudestandard ab: Ein gut gedämmtes Gebäude hat eine niedrigere Heizgrenztemperatur (zum Beispiel 12 Grad) als ein schlecht gedämmtes (zum Beispiel 16 Grad), weil die internen Wärmegewinne (Personen, Geräte, Sonneneinstrahlung) einen grösseren Teil des Wärmebedarfs decken.

In der Schweiz werden Heizgradtage von MeteoSchweiz publiziert, basierend auf den Daten der lokalen Wetterstationen. Die SIA 2028 liefert Referenzklimadaten für verschiedene Standorte, die als langjähriges Mittel dienen und für die Normierung verwendet werden.

Die Berechnung ist einfach: Für jeden Tag, an dem die mittlere Aussentemperatur unter der Heizgrenztemperatur liegt, wird die Differenz zwischen Raumtemperatur und Aussentemperatur aufsummiert. Je kälter der Winter, desto mehr Heizgradtage, desto höher der zu erwartende Heizverbrauch.

Beispiel: An einem Tag mit einer mittleren Aussentemperatur von 2 Grad und einer angenommenen Raumtemperatur von 20 Grad beträgt der Heizgradtag-Wert 18. Über eine gesamte Heizperiode summieren sich in der Schweiz je nach Standort und Jahr typischerweise 2500 bis 4000 Heizgradtage (bei einer Heizgrenztemperatur von 12 Grad).

Die Witterungsbereinigung: drei Methoden

Die Witterungsbereinigung rechnet den Einfluss der Witterung aus dem Verbrauch heraus, sodass Jahre mit unterschiedlichem Wetter vergleichbar werden. Es gibt drei gängige Methoden, die sich in Komplexität und Genauigkeit unterscheiden.

Methode 1: HGT-Verhältnis

Die einfachste Methode: Der gemessene Verbrauch wird mit dem Verhältnis der Heizgradtage eines Referenzjahres zu den Heizgradtagen des betrachteten Jahres multipliziert.

Bereinigter Verbrauch = Gemessener Verbrauch × HGT(Referenz) / HGT(Ist-Jahr)

Diese Methode setzt voraus, dass der Heizverbrauch linear mit den Heizgradtagen zusammenhängt und dass der witterungsunabhängige Anteil (Warmwasser, Verteilverluste) vernachlässigbar klein ist. Für eine grobe Abschätzung und für Gebäude, bei denen der Heizverbrauch den Gesamtverbrauch dominiert, ist sie ausreichend.

Die Schwäche: Sie berücksichtigt den Grundverbrauch nicht. Ein Gebäude, das 30 Prozent seines Wärmeverbrauchs für Warmwasser verwendet, wird systematisch falsch bereinigt, weil der Warmwasserverbrauch nicht witterungsabhängig ist.

Methode 2: Regression

Die genauere Methode: Aus den monatlichen Verbrauchsdaten und den zugehörigen Heizgradtagen wird eine Regressionsgerade berechnet. Die Steigung der Geraden zeigt den witterungsabhängigen Anteil (kWh pro Heizgradtag), der Achsenabschnitt zeigt den witterungsunabhängigen Grundverbrauch.

Verbrauch = Steigung × HGT + Grundverbrauch

Für die Bereinigung wird der witterungsabhängige Anteil mit den Referenz-HGT multipliziert und zum Grundverbrauch addiert. Diese Methode trennt den Heiz- vom Grundverbrauch und liefert deshalb genauere Ergebnisse als das einfache HGT-Verhältnis.

Die Regression benötigt mindestens 12 Monatswerte und funktioniert am besten, wenn der Zusammenhang zwischen Verbrauch und Aussentemperatur tatsächlich linear ist. Bei Gebäuden mit komplexen Nutzungen (gleichzeitiges Heizen und Kühlen, wechselnde Belegung) kann die Linearität eingeschränkt sein.

Methode 3: Energiesignatur

Die detaillierteste Methode: Die Energiesignatur stellt die Leistung (kW) gegen die Aussentemperatur als Kennlinie dar. Sie zeigt nicht nur den Zusammenhang zwischen Verbrauch und Temperatur, sondern auch die Heizgrenze, den Grundverbrauch und eventuelle Nichtlinearitäten.

Die Energiesignatur eignet sich besonders für die Betriebsoptimierung, weil sie Abweichungen vom erwarteten Verhalten sofort sichtbar macht. Eine plötzliche Verschiebung der Kennlinie deutet auf eine Änderung im Betrieb hin, sei es eine Massnahme, eine Störung oder eine veränderte Nutzung.

Kühlgradtage: die andere Seite der Medaille

Was Heizgradtage für die Heizperiode leisten, leisten Kühlgradtage (KGT) für die Kühlperiode. Sie werden analog berechnet: als Differenz zwischen dem Tagesmittel der Aussentemperatur und einer definierten Kühlgrenztemperatur (typischerweise 18 bis 20 Grad), aufsummiert über die Tage, an denen die Aussentemperatur über der Kühlgrenze liegt.

In der Schweiz war die Kühlung historisch von untergeordneter Bedeutung, aber mit zunehmend heissen Sommern und steigenden internen Lasten (Server, Geräte, Personendichte) wächst der Kühlbedarf. Für Gebäude mit Klimaanlagen sollte die Witterungsbereinigung deshalb beide Seiten berücksichtigen: Heizgradtage für den Winter, Kühlgradtage für den Sommer.

Die Datengrundlage für Kühlgradtage ist in der Schweiz weniger standardisiert als für Heizgradtage. MeteoSchweiz publiziert die Basisdaten, aber normative Referenzwerte für KGT fehlen in den gängigen Normenwerken. In der Praxis berechnen wir die KGT aus den Stundendaten der nächstgelegenen Wetterstation.

Bezugsgrössen: warum die Fläche stimmen muss

Ein spezifischer Verbrauch von 120 kWh pro Quadratmeter und Jahr klingt nach einem konkreten Wert. Aber er ist nur dann aussagekräftig, wenn die Bezugsfläche korrekt und einheitlich ermittelt wurde.

Die Energiebezugsfläche (EBF) nach SIA 416/1 ist der Standard in der Schweiz. Sie umfasst alle beheizten und klimatisierten Geschossflächen, gemessen an den Aussenmassen der Gebäudehülle. Die EBF ist grösser als die Nettowohnfläche, aber kleiner als die Bruttogeschossfläche, und sie schliesst beheizte Nebenräume (Treppenhäuser, Korridore) ein, unbeheizte Keller und Garagen aber aus.

In der Praxis werden statt der EBF häufig andere Flächen verwendet: Mietfläche, Bruttogeschossfläche, Grundstücksfläche oder geschätzte Werte. Die Abweichungen können 20 bis 40 Prozent betragen und den spezifischen Verbrauch entsprechend verzerren. Ein Gebäude, das mit der EBF einen Verbrauch von 100 kWh/m² zeigt, kann mit der Bruttogeschossfläche auf 75 kWh/m² kommen und mit der Mietfläche auf 130 kWh/m². Alle drei Werte beschreiben dasselbe Gebäude.

Deshalb gilt: Bei jedem Vergleich, ob intern zwischen Jahren oder extern gegen Benchmarks, muss die Bezugsfläche angegeben und einheitlich ermittelt sein.

Benchmarking: Nutzen und Grenzen

Benchmarking vergleicht den spezifischen Verbrauch eines Gebäudes mit Kennwerten für vergleichbare Gebäude. Die Kennwerte stammen aus Datenbanken, Normen (SIA 380) oder Zertifizierungssystemen (GEAK, Minergie).

Der Nutzen des Benchmarkings liegt in der Orientierung: Liegt mein Gebäude über oder unter dem Durchschnitt? Wie gross ist der Abstand? Diese Information hilft, Handlungsbedarf zu erkennen und Prioritäten zu setzen.

Die Grenzen sind aber erheblich und müssen bei der Interpretation berücksichtigt werden.

Nutzung. Ein Bürogebäude hat einen anderen Verbrauch als eine Schule, ein Spital oder ein Einkaufszentrum. Die Vergleichswerte müssen zum Gebäudetyp passen. Innerhalb der Gebäudetypen gibt es weitere Differenzierungen: Ein Büro mit Rechenzentrum hat einen höheren Stromverbrauch als ein Büro ohne, und ein Spital mit 24-Stunden-Betrieb hat einen höheren Wärmeverbrauch als eines mit reduziertem Nachtbetrieb.

Belegung. Ein Bürogebäude, das zu 100 Prozent belegt ist, hat einen höheren Verbrauch als dasselbe Gebäude bei 60 Prozent Belegung. Wenn die Belegung nicht berücksichtigt wird, erscheint das vollbelegte Gebäude als ineffizienter, obwohl es möglicherweise besser betrieben wird.

Standort und Klima. Ein Gebäude in Davos hat einen höheren Heizverbrauch als ein baugleiches Gebäude in Lugano, allein aufgrund der Höhenlage und des Klimas. Die Witterungsbereinigung gleicht Unterschiede zwischen Jahren aus, aber nicht Unterschiede zwischen Standorten. Für einen standortübergreifenden Vergleich müssen die Referenzklimadaten berücksichtigt werden.

Baujahr und Gebäudestandard. Die energetischen Anforderungen haben sich in den letzten Jahrzehnten stark verändert. Ein Gebäude aus den 1970er Jahren mit den Kennwerten eines Minergie-Neubaus zu vergleichen ist nicht sinnvoll. Die Vergleichswerte sollten zum Baujahr oder zum energetischen Standard passen.

Praxistipp: der schnelle Plausibilitätscheck

Bevor man in die detaillierte Witterungsbereinigung einsteigt, lohnt sich ein schneller Plausibilitätscheck des spezifischen Verbrauchs. Die folgenden Richtwerte gelten für den Heizwärmeverbrauch in der Schweiz (witterungsbereinigt, bezogen auf die Energiebezugsfläche):

• Minergie-Neubau: unter 40 kWh/m²a
• Guter Bestand (nach 2000 saniert): 60 bis 90 kWh/m²a
• Durchschnittlicher Bestand (1970er bis 1990er): 100 bis 150 kWh/m²a
• Unsanierter Altbau (vor 1970): 150 bis 250 kWh/m²a

Liegt der eigene Wert deutlich über dem Erwartungswert für den Gebäudestandard, ist Handlungsbedarf wahrscheinlich. Liegt er deutlich darunter, sollte man prüfen, ob die Daten stimmen, bevor man sich freut. Unrealistisch niedrige Werte sind häufiger ein Zeichen für Messfehler als für überragende Effizienz.

Häufige Fehler bei der Klimakorrektur

Keine Bereinigung. Der häufigste Fehler ist, gar nicht zu bereinigen. Ein Jahresvergleich ohne Klimakorrektur wird in milden Wintern immer eine Verbesserung zeigen und in strengen Wintern immer eine Verschlechterung, unabhängig davon, ob sich am Gebäude etwas geändert hat.

Falsche Heizgrenztemperatur. Die Wahl der Heizgrenztemperatur beeinflusst die Anzahl der Heizgradtage und damit das Ergebnis der Bereinigung. Eine zu hohe Heizgrenztemperatur erzeugt zu viele Heizgradtage und unterbereinigt den Verbrauch. Eine zu niedrige erzeugt zu wenige und überbereinigt.

Bereinigung des Gesamtverbrauchs. Wenn Heizung und Warmwasser über denselben Zähler laufen, darf nicht der gesamte Verbrauch mit HGT bereinigt werden, weil der Warmwasseranteil nicht witterungsabhängig ist. Die Regressionsmethode löst dieses Problem, das einfache HGT-Verhältnis nicht.

Verwendung von Standort-fremden Klimadaten. Die Heizgradtage müssen zur Lage des Gebäudes passen. Klimadaten einer Wetterstation, die 30 Kilometer entfernt in einer anderen Höhenlage liegt, können erheblich abweichen.

Wie WENGET vorgeht

In unserer Beratungspraxis verwenden wir die Regressionsmethode als Standard, weil sie den Grundverbrauch vom Heizverbrauch trennt und damit genauere Ergebnisse liefert als das einfache HGT-Verhältnis. Für detaillierte Betriebsanalysen setzen wir zusätzlich die Energiesignatur ein, weil sie Veränderungen im Betriebsverhalten sofort sichtbar macht.

Die Heizgradtage beziehen wir von MeteoSchweiz für die dem Gebäude nächstgelegene Wetterstation. Als Referenzklima verwenden wir die langjährigen Mittelwerte aus der SIA 2028, weil sie eine stabile Vergleichsbasis bieten, die nicht von Einzeljahren beeinflusst wird.

Bei Portfolioanalysen für institutionelle Eigentümer achten wir besonders darauf, dass die Bezugsflächen einheitlich nach SIA 416/1 ermittelt werden. Nur so sind die Kennzahlen über das gesamte Portfolio vergleichbar und die Priorisierung der Sanierungsmassnahmen valide.

Referenzklima: welche Basis für den Vergleich

Für die Witterungsbereinigung wird ein Referenzklima benötigt, auf das die Verbrauchswerte normiert werden. In der Schweiz stehen verschiedene Referenzen zur Verfügung.

Die SIA 2028 liefert normierte Klimadaten für rund 200 Stationen in der Schweiz. Diese Daten basieren auf langjährigen Messreihen und werden als Referenzwerte für die Energieberechnung verwendet. Der Vorteil: Die Werte sind stabil und erlauben einen Vergleich über viele Jahre, weil sie nicht von der Witterung eines einzelnen Jahres beeinflusst werden.

MeteoSchweiz publiziert aktuelle und historische Heizgradtage für alle Messstationen. Diese Daten sind aktuell, aber sie ändern sich jedes Jahr. Für einen Jahresvergleich kann man entweder beide Jahre auf das SIA-2028-Referenzklima normieren oder das eine Jahr auf das andere bereinigen. Die erste Methode ist sauberer, weil sie von der Witterung beider Jahre unabhängig ist.

Eigene Heizgrenztemperatur. Die Standardwerte für die Heizgrenztemperatur (12, 14 oder 16 Grad) passen nicht für jedes Gebäude. Ein Gebäude mit hohen internen Lasten kann eine niedrigere Heizgrenze haben, ein schlecht gedämmtes eine höhere. Die Energiesignatur kann helfen, die tatsächliche Heizgrenze eines Gebäudes zu bestimmen: Sie ist der Punkt, an dem der Heizverbrauch bei steigender Aussentemperatur auf den Grundverbrauch abfällt.

Klimakorrektur bei Wärmepumpen

Gebäude mit Wärmepumpen stellen eine besondere Herausforderung für die Witterungsbereinigung dar, weil der Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Aussentemperatur nicht linear ist. Die Effizienz der Wärmepumpe (COP) hängt selbst von der Aussentemperatur ab: Bei tiefen Temperaturen sinkt der COP, und der Stromverbrauch steigt überproportional zum Wärmebedarf.

Die einfache HGT-Methode unterschätzt deshalb den bereinigten Verbrauch in kalten Jahren und überschätzt ihn in milden Jahren. Die Regressionsmethode funktioniert besser, wenn sie auf Monatsbasis durchgeführt wird, weil sie den nichtlinearen Zusammenhang teilweise abbildet. Für eine exakte Bereinigung kann ein quadratisches Regressionsmodell oder eine stückweise lineare Regression verwendet werden, die den unterschiedlichen COP bei verschiedenen Temperaturen berücksichtigt.

Querverweise zu unseren Fachbeiträgen

• Wie Monitoring-Daten richtig gelesen und Einsparpotenziale identifiziert werden, zeigt unser Beitrag zum Thema Einsparpotenziale lesen und priorisieren.
• Wie ein belastbarer Messstellenplan entsteht, behandelt unser Beitrag zum Messkonzept.
• Welche Probleme mit der Datenqualität typisch sind, vertieft unser Beitrag zur Datenqualität im Monitoring.

Fazit

Die Witterungsbereinigung ist keine optionale Verfeinerung, sondern Voraussetzung für jeden belastbaren Jahresvergleich und jedes seriöse Benchmarking. Ohne sie vermischen sich Witterungseffekte und Massnahmenwirkungen, und die Schlüsse werden zufällig statt fundiert. Die Methodik ist beherrschbar, die Daten sind verfügbar, und der Aufwand ist gering im Vergleich zum Nutzen: die Gewissheit, dass eine Veränderung im Verbrauch tatsächlich auf eine Verbesserung oder Verschlechterung im Betrieb zurückzuführen ist und nicht auf das Wetter.

Sie haben Fragen dazu?

Sie möchten Ihre Verbrauchsdaten witterungsbereinigen oder Ihre Gebäude gegen Benchmarks vergleichen? Wir berechnen die Klimakorrektur, ermitteln die richtigen Bezugsgrössen und liefern einen Vergleich, der belastbar ist. Sprechen Sie mit uns. Weitere Beiträge zu Energieeffizienz, Monitoring und Gebäudeautomation finden Sie unter wenget.ch/insights.

Quellenverzeichnis

• SIA 380:2022, Grundlagen für energetische Berechnungen von Gebäuden (Klimadaten, Witterungsbereinigung)
• SIA 416/1: Kennzahlen für das Gebäudemanagement (Energiebezugsfläche)
• SIA 2028: Klimadaten für die Energieberechnung (Referenzklima, Heizgradtage)
• MeteoSchweiz: Heizgradtage und Klimadaten
• Eigene Analysebeispiele und Projekterfahrungen der WENGET GmbH